摘要：为了保证船舶电力系统的供电连续性，及最大可能的缩短船舶停电时间，在分析了船舶电力系统故障特点的基础上阐述了基于继电保护信息的船舶电力系统故障诊断专家系统的设计)根据故障现象的不同将整个诊断系统划分为输电线路诊断和其他设备诊断两个模快)在知识表示上根据船舶电力系统的特点采用了框架与产生式相结合的方式，同时为了处理故障识别过程中的不确定问题，引入了模糊规则)本系统在对哈尔滨工程大学的船舶电力系统仿真装置诊断时，能够正确、快速的得出诊断结论)因此这种船舶电力系统的故障诊断方法是行之有效和值得推广的一．船舶电力系统的组成1.1船舶电力系统的组成及特点1）船舶电力系统的组成船舶电力系统是由电源装置、配电装置、电力网和负载组成并按照一定方式连续的整体，是船上电能产生、传输、分配和消耗等全部装置和网络的总称。
其单线图如图1所示。
（1）电源装置。
将机械能、化学能等能源转化为电能的装置。
船舶电源主要是指发电机和蓄电池。
（2）配电装置。
对电源和用电设备进行保护、监测、分配、转换、控制的装置。
（3）船舶电力网。
是全船电缆电线的总称，也是电能的产生者（各种电源）和电能的消耗者（各类用电设备）的中间传递环节。
船舶电力网根据其所连接的负载性质和类别可以动力电网、照明电网、应急电网、低压电网和弱电电网等。
（4）负载。
即用电设备。
船舶负载有：甲板机械、船舶舵机、动力装置用辅机（为主机和主锅炉等服务的辅机，如主机滑油泵、海水冷却泵、淡水冷却泵和鼓风机等）、舱室辅机（生活水泵、消防泵、舱底泵以及为辅锅炉服务的辅机等）、电力推进装置（主电力推进装置、首尾侧推装置等）、机修机械（车床、钻床、电焊机等）、冷藏通风（冷藏集装箱、空调装置、伙食冷库和通风机等）、照明装置、船舶通信导航设备（无线电通信设备、导航和船内通信设备）等。
2）船舶电力系统的特点根据船用负载的特点，船舶电力系统的电站容量、连接方式、电压等级、配电装置等与陆上电力系统有着很大的差别。
从驱动发电机的原动机形式分类，船舶发电机组有柴油发电机组、蒸汽发电机组、汽轮发电机组、轴带发电机组等。
船舶电站的单机容量一般不超过1000kw，装机总功率也不超过5000kw，相比陆上要小的多。
船舶电力系统大多采用多台同容量同类型的发电机组联合供配电的方式，以方便管理维护。
正常航行时仅有1台或2台发电机向电网供电，但是要求船舶发电机组有较高品质的调速和调压装置来满足负载变化、在突发局部故障时也能保障船舶发电机组有较高品质的调速和调压装置来满足负载变化、在突发局部故障时也能保障船舶安全运行。
船舶电网的输电距离短，线路阻抗低，各处短路电流大。
短路电流所产生的电磁机械应力和热效应应易使开关、汇流排等设备遭受损伤和破坏。
因此，船舶输电电缆采用沿舱壁或舱顶走线，电缆的分支和转接均在配电板(箱)或专设的分线盒内完成，不允许外部有连接点。
1.2船舶电力系统的基本参数船舶电力系统的基本参数是指电流种类（电制）、额定电压和额定频率的等级。
1）电流种类（电制）早期船舶采用直流电制，主要基于直流发电机调压容易、直流配电装置简洁、直流电动机调速平滑等优点。
但直流电制在可靠性、经济性、可维修性方面的缺陷甚多，而电力电子技术的发展突破了交流电力系统的调压、调频、并联运行等一系列难点，使交流电制占据了主要地位。
除了采用直流电力系统或交直流混合电力系统的特殊工程船舶外，几乎所有大中型船舶均采用交流电力系统。
2）额定电压等级船舶电力系统额定电压等级的选用直接关系到电力系统中所有电气设备的重量和尺寸，提高电压利于减少导线中的电流、提高设备功率、减小舱容，有利于提高经济性，随之对电气设备的绝缘和安全方面的要求也更高。
世界各国对电压等级的选用与本国陆上电制参数一致，使船舶电气设备具有通用性。
随着美国和日本采用450v、60Hz的电制，而我国和前苏联等均采用400v、50Hz 的电制。
随着船舶发展大型化，目前采用电力推进的商船、滚装船和一些工程船舶电站的容量都比较大（高达几万千瓦），出现了6kv、3.3kv以上中压等级的船舶电站。
我国用电设备的额定电压有24v、110v、220v、380v、1kv、3kv、6kv、10kv 等。
根据电源电压的额定值比同级电力系统用电设备的额定电压高5%左右的原则，发电机的额定电压115v、230v、400v、1.05kv、3.15kv、6.3kv、10.5kv 等。
我国《钢质海船入级与建造规范》规定：非电力推进船舶的限制电压为500v，动力负载、具有固定敷设电缆的电热装置等的额定电压为380v，照明、生活居室的电热器限制电压为250v，额定电压为220v。
3）额定频率交流船舶电力系统的额定频率一般沿用一般各国地上的频率标准，我国采用50Hz，西欧、美国采用60Hz。
这里不包括弱点设备所需的特殊频率以及海上平台等特殊设备的电源频率。
船舶电力系统在长时间连续运行过程中，不可避免地会出现不正常运行状态和故障。
引起船舶电力系统故障的原因大致可分为四类：(1)设备本身的故障如下：a)原动机故障，如传动系统、调速装置失灵，引起频率不稳、逆功率故障；b)发电机故障，如绕组的短路、断路，接线错误；c)励磁系统故障，调压器性能达不到要求，强励磁能力不足；d）电缆接线盒绝缘破坏。
(2)操作不当引起的故障：a)合闸操作不当，不满足合闸条件时进行合闸，合闸电抗器调整不当．b)电机负荷分配不均，造成局部过负荷，引起电网失稳。
(3)恶劣环境影响而引起的故障，通常是绝缘降低所引起的故障。
(4)意外发生的故障，如短路、断相运行引起的故障。
现代船舶电力系统的大型化和自动化不断提高，发、配电设备和控制系统日益复杂，一旦发生故障会对船舶及其他方面造成极大的影响，还会增加船员的费用和修理费用同时，船舶电力系统设备、控制系统技术在不断更新，不断复杂化，在职船员的知识在不断“老化”，很难应付新问题，这就要求我们在对待每一次故障不仅要及时快速解决，还要就这个故障进行分析总结，确立解决故障模型，以备下次再发生这样的故障可以及时解决，节省人力，节省物力，降低对船舶维修技术人员的要求。
目前，对于陆上电力系统的故障诊断研究，主要集中在对电网或对发电厂的单独诊断上，但是船舶电力系统有其自身的特点，首先船舶空间有限，发电设备、用电设备、配电设备十分集中，因此对于船舶电力系统的诊断不能像对陆上电力系统的诊断一样只局限于对电网的诊断或只局限于对发电设备的诊断，而是应该将二者的诊断结合起来另外船舶电站容量小，单机容量可与某些大的船舶负荷相比拟；船舶电站与用电设备之间的距离较短，电网发生短路时对发电机和系统的影响大；船舶的电气设备工作条件恶劣，更易发生故障。
船舶电力系统的故障特点典型的船舶电力系统的各电力组件包括断路器、保护、开关（刀闸）、发电机、变压器、母线、线路和用电设备。
其中故障发生次数最多的是输电线路故障，包括母线故障和一般线路故障，它同时又是引起其他设备故障的原因相对于输电线路的故障，发电装置故障、用电设备故障以及由于输电线路的故障而引发的二次事故发生的次数则很少，因此对于输电线路的故障诊断是船舶电力系统故障诊断的重点，同时又由于输电线路在诊断过程中的特殊性，故将对它的诊断划分为一个单独的模块，而对其余部分的诊断作为本故障诊断系统的另一个模块诊断机理及诊断过程继电保护是在电力系统中的某一组件发生故障时，迅速地可靠地将它及由它引发的故障区域从系统中切除，以保证非故障组件及电力系统的其他部分正常运行的自动装置，同时各继电保护装置都有其固定的保护对象和保护范围。
继电保护动作就意味着其保护对象或者说它的保护范围内的组件发生了故障；另一方面电力系统中的各电力组件都配置了相应的监测表，不断监测电力系统的运行状态。
因此可以通过对继电保护的动作信息以及各监测仪表的信息来综合对当前发生的故障做出诊断。
船舶电力系统主要由发电机组、配电装置、电网与负载四部分组成，配电装置分为主配电板、应急配电板、负荷分配电板和充放电板等；船舶电网分为动力电网、照明电网、应急电网、低压电网和弱电电网等；船舶负荷分为舱室机械、甲板机械、船舶照明、通导设备及其它用电设施。
与陆用电力系统相比，船舶电力系统有以下特点：(1)船舶电站容量小，负载额定功率占发电机单机额定容量的百分比较大，某些大容量负载起动时对电网造成的冲击大，系统动态过程的波动幅度很大；(2)船舶电网输电线路短，船舶发电机端电压、电网电压、负荷电压多为同一电压等级，输配电装置较简单，电网和发电机的保护通常共用一套设备；(3)船舶电气设备工作环境恶劣，对其运行性能和工作寿命有严重影响，船舶受到严重的冲击和振动时，会造成电气设备损坏、接触不良或误动作。
基于以上特点，可知实现系统保护重点在于保持船舶电网运行参数(频率、电压和电流)的稳定，尽可能避免事故的扩大。
FMEA作为一种可靠性分析方法，通过对系统可获取定量的故障数据，有助于FMEA 确定有效功能或硬件的分析来判断每一个潜在故障对系统的的纠正措施，消除故障对系统的影响。
影响，提出补偿或减轻故障后果的措施，从而提高系统的安全可靠性分析结果。
FMEA的核心工作是确立故障模式及其原因，确定故障探测难易程度及发生概率，评估故障影响的严重程度f3J。
对船舶电力系统实施FMEA的目的是提供一个全面、系统和书面的研究以确立重大故障情况，从而评价其对船舶及其乘员和环境的安全性及重要性。
采用计算机仿真方法对船舶电力系统进行故障模拟、仿真和分析1942故障仿真软件简介考虑到各自有不同的侧重点及特色，本文分别采用MATLAB和ETAP这两个仿真软件对船舶电力系统故障工况进行仿真。
MATLAB软件的SimPowerSystems Blockset(PSB)是由加拿大TEQSIM公司和魁北克水电站(Hydro．Qu曲ec)开发的基于Simulink环境的电万方数据、，01．28 No．4 2008．7／8 船电技术2008年第4期力系统程序模块集，可用于电路、电力系统、电力传动等过程的仿真。
利用PSB建立船舶电力系统模型虽然简单，但是功能模型大多数已封装，不能改变其内在结构，难于仿真内部故斟41。
因此还要利用Simulink建立系统仿真所需的发电机模型、励磁调节器模型、调速器模型、电力传输线路模型、无功和有功功率测量模型等。
ETAP软件由美国OTI公司开发，确立了电力系统设计和分析软件的标准，也是全美第一个特许。