1.目的及意义

随着科学技术的不断发展和国民经济水平的飞速提高，电能作为一种高效、清洁的能源在人们的生产和生活中扮演着越来越重要的角色。电能也是一种商品，和其他商品一样，电能也有优劣之分，近年来，电能质量问题也日益引起广泛关注。

相对于船舶电网而言，船舶电力系统与船舶的各个系统都有关联，是船舶极为重要的组成部分，直接影响船舶运行的安全性和经济性。近年来，随着电子技术的发展，大量的电力电子装置以及非线性负荷逐步应用到船舶电力系统中。在提高了船舶性能的同时，也往往对船舶电能质量造成了严重的污染，从而对电气设备产生不利的影响，严重时威胁到经济财产安全。因此，对电能质量进行实时监测和分析，有利于确保船舶电力系统安全运行，已成为了国内外关注的焦点。

与陆上电网相比，船舶电网主要具有以下特点：（1）船舶电网是一个独立的，容量有限的电网；（2）船舶电网中存在一些大负载，投入使用会带动多台发电机并联运行；（3）船舶运行工况多变，导致船舶电力负荷变化频繁，且变化范围较大；（4）随着船舶电力推进方式的发展，大量非线性电子器件应用到船舶电网当中，给船舶电能质量带来不利影响。

由于船舶机电设备对电能质量扰动较为敏感，进而将船舶电网所提供的电能的质量标准提升到了一个更高的层次。虽然这些电力电子设备改变了船舶操纵的方式，使船舶自动化提升到新的高度的同时也提高了电能的使用效率，但是这些设备也会产生干扰信号，在一定程度上对船舶电网造成影响。另外，例如短路、断路、过载及失欠压等电网故障也会污染电网环境，威胁电能质量，影响电网设备的正常工作甚至损害电网设备，从而造成重大的经济损失。为了提高用电质量，保证用电安全，特别是确保导航系统、舵机系统设备的平稳可靠运行，必须对船舶电网中的电能质量本身的不规则性进行有效分析，精确地把握电能质量问题的特点并准确地提取电能质量扰动信号的特征量，并以此为依据分类识别电能质量问题。这不仅为电能质量的改善提供了科学依据，而且对电能质量的综合治理也有深远影响。

鉴于以上各种原因，为了保站船舶电网的安全性，对于出现的各种各样的电能质量扰动进行分类整理和研究，找出引发电能质量问题的根本原因，并采取针对性的解决措施，具有很强的现实意义。

国内外的研究现状

在电网的输电过程中，电能质量问题往往不会以单一的形式逐个出现，而是几种扰动信号复合在一起对电力系统产生影响，这种复合扰动通常含有电压暂升、电压暂降、电压中断、暂态振荡、谐波等扰动信号，所以检测和分析电能质量问题的过程从本质上讲就是检测和识别电力系统中存在的电能扰动信号的过程。由于电能的质量问题在国内外已经成为了该研究方向的焦点，所以对检测和识别电能质量扰动信号的研究和探索，特别是对突变的，不稳定的短时电能质量扰动信号的检测识别研究，已经引起了国内外广大专家学者的关注，随着近年来对电网电能质量问题的不断深入研究，基于数字技术的各种研究方法在电能质量问题相关的各个研究领域都获得了广泛应用。目前，基于数字技术的各种分析方法大体上可以分为三种：时域仿真法、频域分析法以及变换域分析方法。

（1）时域仿真法

主要是利用电力系统元件搭建仿真模型，再通过求解该仿真模型的微分方程，达到分析电能质量扰动信号的目的。较为常用的的时域仿真方法主要分为两类，其一是以电子电路为基础的仿真程序。另一类是以EMTP为代表的暂态仿真方法。

（2）频域分析法

主要针对电能质量问题当中谐波问题进行分析，该类方法可以将时域转化为频域，利用已经得到的或这预测出的系统数量建立系统矩阵方程，解决谐波问题。采用频域分析方法进行电能质量扰动分析时，既要在电力系统中构建数学模型，而且还要在数学上合成叠加的简单系统反应。