【摘 要】
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地球海洋面积广阔,资源丰富,随着海洋科学技术的发展,深海海底观测网络的建设已经成为海洋科学研究的热点。海底观测网络实现了能源供应与信息传送的网络化,使得探测海底未知世界成为可能。电能供给系统是海底观测网络提供能量输送和数据传输的关键,为保障海底观测网络的长期安全稳定运行,电能的稳定供给、合理分配与管理以及故障保护尤为重要。恒流输电系统具有高鲁棒性、抗故障强的特点,适用于海底观测网络的电能供给系统。
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地球海洋面积广阔,资源丰富,随着海洋科学技术的发展,深海海底观测网络的建设已经成为海洋科学研究的热点。海底观测网络实现了能源供应与信息传送的网络化,使得探测海底未知世界成为可能。电能供给系统是海底观测网络提供能量输送和数据传输的关键,为保障海底观测网络的长期安全稳定运行,电能的稳定供给、合理分配与管理以及故障保护尤为重要。恒流输电系统具有高鲁棒性、抗故障强的特点,适用于海底观测网络的电能供给系统。但目前国内海底观测网络均采用恒压输电方式,还未有对水下恒流供电系统的实际研究。因此,本文提出一种水下远程恒流供电系统的拓扑结构,从系统运行特性、故障保护策略与保护措施等方面开展理论分析和仿真研究,对恒流输电系统在海底观测网络中的应用推广具有重要意义。本文所做的主要工作内容如下:(1)根据系统的不间断恒流输电特性,对水下远程恒流供电系统的网络结构拓扑进行设计,重点分析主节点电能分支器和负载供电模块,提出电能分支器的工作模式及负载供电模块的控制策略。(2)根据水下远程恒流供电系统的不同特性和运行工况,从正常运行、故障运行两个方面分别探讨了系统运行方式和相应的不间断供电方案,并通过时域分析法建立各时段等效数学模型,得到系统中各处电压电流的动态变化特性。(3)研究了水下远程恒流供电系统故障保护策略和保护措施,选取有限的典型场景,搭建了系统的暂态仿真模型,仿真验证了系统各运行阶段的电压电流特性与系统的不间断恒流供电特性,验证了水下远程恒流供电系统拓扑设计的可行性和时域理论分析的正确性。
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