全球范围内贸易最重要的运输方式是船舶运输，船舶运输行业与船舶工业高新技术的发展息息相关，现代船舶的发展正趋于大型化和智能化。船舶制造业还带动了我国机械、钢铁、电子电器行业、海洋资源以及化工等相关行业的发展^［1］。船舶电力系统是船舶的重要组成部分，它为船舶提供动力以及电力供应。因此，船舶电力系统运行的好坏直接影响到船舶航行的安全性和经济性。和陆地电力系统所不同的是，船舶电站的装机容量小，一般不超过 5000 KW，同时船舶电站的使用环境和陆地有很大差别，它工作的环境恶劣多变，且船舶工作状态多种多样，如进出港、装卸货物、停泊、巡航、机动航行等，因而对船舶电力系统工作的稳定性要求很高。海洋环境复杂多变，同时负载也在不断变化，另外，随着船舶建造的规模越来越大以及海上船舶电力的发展，运行在船舶上的电力负载也越来越多，设备呈现种类多样化、功能丰富化、布置密集化的趋势^[2]，这些都对现代船舶电力系统的可靠性和管理人员的专业素质要求越来越高。

随着现代船舶不断向智能化和集成化方向发展，船舶电站普遍采用电子技术、计算机控制技术，实现船舶电站自动化。船舶自动化技术正朝着微机监控、全面电气、综合自动化方向发展。船舶电站运行的可靠性、经济性及其自动化程度对保证船舶的安全运营具有极其重要的意义。船舶电力系统的好坏直接决定了船舶配员数量和船员劳动强度，同时也反映了造船技术的先进程度。船舶电力系统自动化具有很多优点，比如：提高船舶电站的供电质量；可实现船舶电力系统的最佳运行状态；可以迅速地确定并及时解决电站系统在工作过程中发生的故障，从而确保电站系统供电的稳定性和连续性，进而提高了设备运行的可靠性，保证船舶营运安全；使船舶运营经济效益的得到提高等，但这对管理人员的专业素质也有了更高要求。

随着计算机技术以及信息技术不断发展，船舶电力系统自动控制装置经历了从分离元件到小规模集成电路再到以微处理器和网络技术几个发展阶段。20世纪60年代，主要是利用晶闸管元件搭建控制电路的船舶自动化技术，如日本研发的XPT自动并车装置等。20世纪70年代主要是采用数字集成电路和线性模拟集成电路搭建控制电路的控制技术，如德国西门子公司的EEA-22自动化控制装置^［3］；二十世纪80年代初，国外研究出单微机控制系统，例如：丹麦SEMCO公司研制的APM自动化系统；到八十年代中后期微处理器技术和网络技术不断发展成熟，国外逐渐研制出了分布式网络型船舶电力系统自动控制装置；20世纪90年代PLC基础发展的毕竟比较成熟，由PLC组成的控制系统具备了很高的稳定性，该项技术令世人瞩目^［4］。开发研制出来了采用PLC控制的船舶电力系统自动化设备^[5]。目前，就船舶电力系统自动化来说，发达国家在船舶的全自动电站监控装置方面已经广泛使用了PLC、单机片和工控计算机等一系列核心控制部件。

随着近年来我国造船工业的迅速发展，截止2010年中国在手持订单、造船完工量和新订单三大指标方面在全世界处于榜首地位，我国己成为全球最大的造船国^[6]，船舶设计和建造技术均有较大发展，积累了丰富的经验。然而，我国虽然是造船大国但却不是造船强国，我国船舶生产大国的地位与造船工业整体水平低下极不相称，很多关键技术领域受制于人。相比于发达国家，我国在船舶电力系统自动化方面的研究相对要晚很多，我国的造船技术水平与发达国家还有很大差距^［7］。船舶电力系统在船舶总成本中占约40％，是船舶建造的重要部分。目前，我国国产船舶的配套设备比例仅为６％^［8］，而国产船舶电力管理系统的比例则更低。但船舶电力系统自动控制技术设备几乎全部依靠进口，国产化率很低并且基本都应用在中低档船舶上，而高档船舶上依赖于进口的高技术设备占80%-90%。现在一些发达国家研发出采用PLC控制技术的船舶电站综合控制系统，其技术先进功能完善但技术垄断严重。因此，对于我国而言，一定要在船舶配套设施方面投入大量人力和物力，努力提高该方面技术水平，尽早研制出属于我国自己的船舶电站自动控制系统。随着我国造船和航运业的崛起，国内也有很多科研机构和学校对目前国内船舶自动化电力系统进行研究，并取得了许多成果，倪依纯等^[9]使用 ARM9 构建 μC/OS-II实时操作系统，实现船舶电力系统的监测。吴志良、劳山^[10]提出使用 PLC S7-1200 组建船舶电力控制系统，实现船舶电站的监测和保护。还有许多大公司像AEG、DEIF等研发的产品以及上海船舶研究所研发的产品CY0082C等都在船舶上进行了广泛应用^[11]，华能的WZZQ型、南电所SJ-12C的一型和上船的STI-VC2100PMamp;MA系统等^[12]。

我国是个航运大国，每年对船员的需求量都很大，培养高素质的船员对于整个航运业的发展有着积极的意义。传统的船员操作技能培训多是基于实船开展的，这种培训方式最为直接，而且效果最理想。但缺点是花费高、耗时长、硬件资源有限，从而不能够确保每-个船员都能得到充足的实船训练机会。近些年来,随着航运业和造船业的迅猛发展，一方面船舶排水量屡创新高,另一方面船舶自动化程度智能程度也大大提高，需要处理的电网数据越来越多，这些都对船舶电力系统的可靠性以及船员的专业素质有了更高的要求。而且，传统的基于单控制器的船舶自动化电力系统弊端日益显现已经不能满足现代电站管理系统性能要求^[13],如果要满足这些功能,势必使用大量元器件而这会使得整个系统体积庞大,复杂的结构也难以保证其可靠性,功能的扩展性也大大受限^[14][15]。因此,设计与现代现代船舶的电力系统相适应的船舶电力系统实验平台具有现实意义和实用价值。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

本文主要通过详细了解船舶电力系统的结构和工作原理及其发展历史和国内外现状，并针对当前船舶相关专业学生培训的需求，首先确定船舶电站实验平台作为研究对象，查阅船舶电力系统相关资料，对其组成及工作原理进行分析研究，对现有船舶电力系统及其电站管理单元进行研究，分析船舶电站实验平台应用现状，并结合实际项目功能需求，设计一套船舶电站实验平台。

2.2研究目标

确定船舶电站实验平台作为研究对象，查阅船舶电力系统相关资料，对现有船舶电力系统及其电站管理单元架构及原理进行分析，并学习深化船舶设计原理等相关理论知识；在理论学习的基础上，分析船舶电站实验平台应用现状，并结合实际项目功能需求及其他具体要求，设计一套船舶电站实验平台。

2.3技术方案及措施