KR100906261B1

KR100906261B1 - 선박 전기 시스템

Info

Publication number: KR100906261B1
Application number: KR1020037010056A
Authority: KR
Inventors: 베른트 칼바흐; 한스-페터 빌러; 옌스 카알레
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2009-07-06
Also published as: KR20030074757A; US20040117077A1; DE10104892A1; CN1502158A; ES2281504T3; DE50209651D1; EP1356568A1; WO2002061912A1; EP1356568B1; US7228206B2; CN100367623C; ATE356458T1

Abstract

본 발명은 선박용 전기 시스템에 관한 것으로, 발전기들, 전기 모드와 같은 전기 제품들 및 스위치기어 등을 구비한 선박 탑재 전력 공급 시스템을 본 시스템의 구성품으로서 포함한다. 상기 전기 시스템은 선박의 모든 작동상태에 충분한 전기 에너지를 공급하고 상기 시스템 구성품들이 디지털화된 표준 모듈들에 의해 자동적으로 제어되는 것을 특징으로 한다.

Description

선박 전기 시스템{ELECTRICAL SYSTEM FOR A SHIP}

본 발명은 시스템 구성품들로서, 발전기, 전기 모터와 같은 전기 부하 및 스위치기어(switchgear) 조립체 등을 구비한 선박 탑재(on-board) 전력 공급 시스템을 가진 선박의 전기 시스템에 관한 것으로서, 상기 전기 시스템은 적절한 전력이 배의 모든 작동 상태에 공급되는 것을 보장한다.

지금까지, 관련된 디지털 제어 및 탐지 레벨에 적절하다면, 아날로그 기반에 따라 작동하는 측정, 제어 및 조정 장치가 일반적으로 선박에서 사용되어 왔다. 상기와 같은 혼합된 시스템이 허용되어 왔지만, 설계에서 단점을 가지고 있다. 놀랍게도, 완전히 디지털화된 버젼(version)이 더 유익하고, 특히, 더 경제적일 수 있다는 것이 알려져 있다. 이것은 재구성(reconfiguration)에 의해, 말하자면 외부 작동에 의해, 또는 자동화 시스템에 의해 연속적인 최적화를 수행할 때 특히 유리하다.

본 발명에 따르면, 공지의 하이브리드(hybrid) 시스템이 표준 모듈에 기반을 둔 디지털 제어 및 조정에 의해 생산된다.

상기 시스템의 설계는 첨부된 시스템의 모든 상세한, 본 명세서에 포함된 특 징들을 가진, 설명으로부터 명백하게 될 것이다. 추가적인 발명의 상세한 내용은 첨부된 청구항들에 개시되어 있다.

1. 개요(General)

전력 관리 시스템의 목적

SIMOS PMA 71 전력 관리 시스템의 주요한 임무는 적절한 전력이 선박의 모든 작동 상태를 위해 제공되는 것을 보장하는 것이다.

선박에 대한 전력수요가 증가함에 따라, 전력의 경제적인 생산은 정전(interruption)으로부터의 자유도만큼이나 중요하게 되었다.

SIMOS PMA 71 자동 전력 발전기 시스템은 다양한 작동 모드 동안에 자동적으로 전력을 유지해야 하는 필요성에 기초한다.

선박 탑재 전력 공급 시스템에서 고장 발생시에는, 모든 필요한 조치들이 부하에 가능한한 적은 정전과 함께, 동시에 손상을 방지하면서, 전력을 공급하기 위해 개시된다.

발전기 보호 장치/측정 변환기(transducer) 및 DC 24V/DC 24V 차단 변압기 및 SIMATIC-S7 표준 구성품이 각 선박 유닛(unit)에 대해 사용된다.

각각의 개별 머신 세트 제어기에 대한 발전기 보호 장치/측정 변환기(transducer), DC 24V/DC 24V 차단 변압기 및 SIMATIC S7은 독립적인 시스템을 형성한다. 이는 하나의 시스템이 고장난다면 단지 하나의 머신 유닛만이 영향을 받는 것을 보장한다.

선박의 배터리로부터의 24V 전원 이외에 발전기 보호 장치는 발전기 전압으로부터의 내부 전압 공급을 가진다. 만일 STIMATIC-S7이 여분의 전력 공급원에 의해 공급될 수 있다면, 이는 더 상위 레벨의 배터리 전력 공급이 실패하는 경우조차 상기 PMA의 작동이 보장되도록 하기 위해 (예를 들어, 버스바(busbar) 전압으로부터 공급되는 DC 24V 전력 공급원)스위치기어 조립체 제조자에 의해 공급되어야 한다.

발전기 보호 장치는 또한 그 자체에 SIMATIC-S7 없이 사용될 수 있고, 이 경우 단지 일부의 기능들(발전기 보호, 동기화)만을 제공한다. . PMA 발전기 외에도 PMA 결합 스위치, PMA 탑재 연결장치 및 PMA 비상 디젤 발전기가 공급될 수 있다. 이들은 PMA 발전기와 다른 특정 기능들을 가진다.

일부 분류 조직은 추가적이고, 독립적인 디젤 보호 시스템(과속, 윤활 오일 압력)을 요구한다. PMA 71 디젤 보호는 단지 두번째 우선순위의 기능들만을 가진다. 메인 디젤 보호는 PMA 71의 역할이 아니다.

2. 전력 및 기능적인 범위(Power and functional scope)

- 선박 탑재 전력 공급 시스템 모니터링(정전, 저주파수, 과주파수, 저전압, 과전압)

- 머신 세트의 부하에 의존하는 기동(과전류, 과부하)

- 머신 세트의 고장에 의존하는 기동

- 발전기의 과전류 및 역방향 전력 보호

- 3 단계의 중요치 않은 부하의 분리

- 이용가능한 전력을 고려한 머신 유닛의 자동 정지(저부하)

- 머신 세트의 수동 기동(만일 설정되면, 2 이상의 기동 시도로서), 수동 정지(또 다른 머신 세트가 버스바에 연결된다고 가정하면, 머신 세트의 부하에서 이전의 감소를 가지면서)

- 머신 세트의 자동 동기화

- 선박 탑재 전력 공급 시스템 주파수의 자동 조정

- 머신 세트들 사이의 자동적인 실제 부하 정합

- 단락 회로 보호

- 제어 패널에 통합된 고장 표시

- 부하 수요 자동 시스템(선택사양)

2.1 특별한 특징

- 구조화된 설계에 의한 고도의 유용성(하나의 PMA 71에서의 고장이 다른 머신 세트의 작동에 영향을 미치지 않는다)

- 모듈러(modular) 설계에 의한 단순 공급 및 고장 로컬화

- 모든 쌍으로 된 SIMATIC-S7 입력 및 출력상에 발광 다이오드(LED)

- 플러그-인(plug-in) 기술에 의한 SIMATIC-S7내 조립체의 용이한 교체

- 발전기 보호 장치/측정 변환기에 의한 별개의 머신 세트로의 시스템의 용이한 정합

- 미리 제조된 플러그-인 기술의 사용을 통한 적은 와이어링 복잡성

2.2 일반 정보

작동 메세지와 고장 메세지가 문장의 형태로 제어 패널 상에 표시된다.

제어 패널 표시기의 공간에 따라, 약어가 필요할 수 있다.

메세지의 타입(작동 또는 고장 메세지)은 본 명세세에서는, 약어의 형태를 사용하여, 축약된다.

BM (작동 메세지)

SM (고장 메세지)

다음 약어가 사용된다.

DG (디젤 발전기)

WG (샤프트(shaft) 발전기)

HATA (메인 스위치 패널)

B&B (제어 및 탐지)

3. 시스템 설계(System design)

3.1 개별적 머신 세트 구성품

SIMOS PMA 71 자동 전력 발전기 시스템의 구성품은 표준 스위치 패널(발전기 패널과 관련된)을 사용한 분권화된 설비 또는 표준 캐비넷내에 집중된 설비를 위한 것이다. 집중된 설비에 대해서, 발전기 보호 장치는 각각의 발전기 패널에 설치되어야만 하는 반면, 다른 구성품은, 하나의 캐비넷에 집중되어, 함께 설치될 수 있다.

표준적으로, 각 머신 세트는 다음의 관련된 구성품을 가진다:

- 프로그램 가능한 논리 제어기(PLC, SIMATIC S7-300)

- 발전기 보호/동기화 장치/측정 변환기(GENOP 71)

- DC 24V/DC 24V 차단 변압기

- 제어 패널(OP)

만일 PMA가 중앙 캐비넷에 설치된다면, 상기 GENOP 71 발전기 보호 장치는 메인 스위치 패널의 해당 발전기 패널내에 설치되어야 한다. 다른 구성품들은 중앙 캐비넷에 설치될 수 있다.

3.2 플러그 연결부/연결부

버스 커플링(bus coupling)

머신 세트(PLC, GENOP 71, OP)의 구성품은 프로피버스(profibus, DP)를 통해 서로에 연결된다.

다양한 머신 세트에 대한 PLS는 MPI 결합을 통해 연결된다.

주변장치(Peripherals)

외부 전선이 (나사(screw) 연결부를 가진)연결모듈을 통해 연결된다. 디지털 출력 신호용 모듈에 계전기가 설비된다. (출력 신호들 사이의 DC 분리).

상기 연결 모듈은 앞면 플러그와 플러그-인 케이블을 통해 SIMATIC-S7의 입력 및 출력 조립체에 결합된다.

발전기 보호 장치/측정 변환기

다음 신호들이 발전기 보호장치/측정 변환기에 제공되어야 한다:

- 3-상 발전기 전압, (100V AC 신호)

- 3-상 전력 공급 시스템 전압 (100V AC 신호)

- 각상에 대한 하나의 전류 변압기 (1A AC 신호)

상기 케이블들은 놓여지는 하나의 캐비넷 또는 스위치 패널내에서 제어 케이블과 별도로(별개의 케이블 덕트) 루팅되어야 한다.

케이블과 전선의 차폐(Shielding)

캐비넷/스위치 패널의 외부에 신호 라인 및/또는 전력 라인을 놓을 때, 230V 이상의 전압을 전달하는 전선과 케이블들은 최소 10 cm의 거리만큼 이격되어야 한다.

3.3 도 1은 시스템 구성을 도시한다.

4. 머신 세트 제어(Machine set control)

다음 작동 모드가 가능하다:

- 로컬 수동

- 로컬 반 자동

- 자동 작동

4.1 "로컬 수동(Local manual)" 모드에서의 작동

로컬 수동 모드는 보통 임무를 제공하고 머신 세트를 "국부적으로(Locally)" 기동시키고 정지시키기 위해 선택된다.

이 작동 모드에서, 머신 세트는 PMA 71가 바이패스(bypass)됨으로써 기동되고 정지된다.

수동/자동 선택 스위치는 스위칭하기 위해 "수동(MANUAL)" 위치로 스위칭된다.

작동 모드는 제어 패널상에 "수동(MANUAL)"으로 표시된다.

"수동/자동/" 선택 스위치는 HATA에 배치된다.

로컬 수동 모드에서는, 제어 패널을 통한 자동 기능 및 작동은 금지된다. 디스플레이 기능이 작동한다.

발전기 스위치의 스위칭 온 및 속도 조정은 수동으로만 수행될 수 있다. (발전기 스위치의 제어 및 속도 조정을 위해 요구되는 장치가 스위치 패널 제조자에 의해 공급되어야 한다.)

안전 기능들(과속의 경우에 분리, 최소 윤활 오일 압력, 최대 냉각수 온도 등.)은 여전히 작동한다.

발전기 스위치가 스위치 온 될 때, 발전기 보호가 또한 작동한다.

4.1.1 동기화

수동 동기화가 검사(check) 동기화 보조기에 의해 수행된다. 일단 머신 세트가 수동으로 기동되면, 발전기 주파수가 전력 공급 시스템 주파수에 (스위치 패널로부터의)수동 조정에 의해 정합된다. "인에이블(enable) 키"는 발전기 스위치를 스위치 온하기 위해 눌려져야만 한다. 상기 스위치는 다음의 제로 크로싱(zero crossing)에서 동기화 보조기에 의해 스위칭 온 된다. 정전의 경우에는, 발전기 스위치는 "스위치 온" 키에 의해 직접 스위칭 온 될 수 있다.

4.2 "로컬 반 자동 모드(Local semiautomatic mode)"에서의 작동

전제 조건: "수동/자동" 선택 스위치는 "자동" 위치에 있는다. 로컬 반 자동은 제어 패널상의 "반 자동(SEMI)" 키를 누름으로써 선택된다. 작동 모드는 제어 패널상에 "반자동(SEMI)"으로 표시된다. 다음 기능들이 반 자동 모드에서 제어 패널로부터 수행될 수 있다:

- 머신의 기동

- 머신의 정지

- 동기화의 기동

부적절한 선택을 피하기 위해, "확인(CONFIRM)" 키로서 추가적 확인이 중요한 기능에 대해 요구된다.

안전 기능들(과속의 경우에 분리, 최소 윤활 오일 압력, 최대 냉각수 온도) 및 발전기 보호가 작동한다. 고장의 경우에는, 디젤 세트가 자동모드에서 처럼 정지되지만, 어떤 기동 명령도 대기상태의 머신 세트에 내려지지 않는다.

4.2.1 머신 세트의 기동

"기동(START)" 키가 작동될 때, "확인하기 위한 누름(PRESS TO CONFIRM)" 메세지가 제어 패널상에 조정가능한 시간동안 표시된다. 그러나, 상기 명령은 "확인(CONFIRM)" 수용 키가 상기 시간내에 작동되지 않는다면 수행되지 않는다. 만일 이것이 수행되지 않는다면, 상기 기동명령은 거절된다.

기동 명령은 모터가 정지된, 즉 자기 유지(self-sustaining) 속도 및 발전기 전압에 도달하지 않은, 경우에만 주어질 수 있다. "확인(CONFIRM)" 키가 상기 사간 주기 동안에 작동된다면, 기동 명령이 주어진다. 동시에, 상기 BM "기동 밸브"가 디스플레이 상에 나타난다. 기동 명령은 "자기 유지 속도 도달(self-sustaining speed reached)" 또는 "발전기 전압 > 85%(gdnerator voltage > 85%)" 신호에 의해 철회될 수 있다. 기동 명령은 단지 조정가능한 시간(기동시간) 동안에만 주어진다.

"자기 유지 속도" 또는 "발전기 전압 > 85%" 신호는 BM "작동(OPERATION)"이 표시되게 한다. 만일 "자기 유지 속도" 또는 "발전기 전압 >85%" 신호가 2 이상의 기동 시도후에도 생성되지 않는다면, 추가 기동 명령이 내려진다.

4.2.2 동기화의 기동

동기화 공정은 두가지 다른 방법으로 수행될 수 있다:

- 동기화 후에 부하 분배없이

- 동기화 후에 부하를 분배하여

부하 분배없는 동기화

"발전기 스위치 온(GEN. SWITCH ON)" 키의 작동중에, "확인하기 위해 누름(PRESS TO CONFIRM)" 메세지가 조정가능한 시간동안 제어 패널에 나타난다. 그러나, 상기 명령은 "확인(CONFIRM)" 수용 키가 상기 시간내에 작동되지 않는다면 수행되지 않는다. 만일 이것이 수행되지 않는다면, 상기 기동명령은 거절된다.

자동 동기화 공정이 이제 시작되고, 발전기 스위치가 스위칭 온된다. 현재의 작동 모드와 머신 세트로부터 나오는 유효전력이 이제 제어 패널상에 표시된다. 어떤 자동 부하 분배도 행해지지 않는다. 부하 분배는 수동으로 변화될 수 있다.

부하 분배를 가진 동기화

이 기능은 자동 모드에서만 사용될 수 있다. "자동(AUTO)" 키를 작동시키면 AUTO로의 변환을 가져온다. 상기 변환 후에, 자동 동기화가 기동되고, 발전기 스위치가 스위칭 온된다. 자동 부하 조정은 스위칭 온 후에 시작된다.

정전의 경우에 발전기 스위치의 스위칭 온

정전의 경우에는, 발전기 스위치는 다음과 같이 스위칭 온된다.:

- "GEN. Switch ON" 키와 "CONFIRM"를 누름으로써 또는

- 자동으로 스위칭함으로써

4.2.3 머신 세트를 정지

"정지(STOP)" 키가 작동될 때, "PRESS TO CONFIRM" 메세지가 조정가능한 시간동안 제어 패널상에 표시된다. 그러나, 상기 명령은 "확인(CONFIRM)" 수용 키가 상기 시간내에 작동되지 않는다면 수행되지 않는다. 만일 이것이 수행되지 않는다면, 상기 기동명령은 거절된다.

병렬 작동 동안에, "부하 감소로서 정지(Stop with load reduction)"가 무엇보다 먼저 수행된다. BM "부하 적색(LOAD RED)"이 표시된다. "낮춤(Lower)" 조정 펄스가 머신세트 부하가 "발전기 전력 최소(Gen Power Minimum)" 한계치 이하로 감소될 때까지 방출된다. 발전기 스위치가 그 후 스위칭 오프된다. 발전기 스위치가 스위칭 오프되었을 때, 머신 세트가 소정 시간동안, 냉각을 위해, 계속 운전된다. "무부하 작동(NO-LOAD RUN-ON)" 메세지가 제어패널상에 표시된다. 일단 무부하 작동시간이 경과되면, 머신 세트는 정지된다. 정지 명령이 지시될 때, BM은 "NO-LOAD RUN-ON"으로부터 "STOP"으로 바뀐다. 정지 명령의 완료후에, 머신 세트는 다시 시동되어야 한다.

"무부하 작동"은 스위칭 오프될 수 있다(이것은 구성 섹션에 정의되어 있다). 이 경우에, 머신 세트는 발전기 스위치가 스위칭 오프된 후에 즉시 정지된다.

4.2.4 발전기 스위치의 스위칭 오프

"발전기 스위치 오프(GEN. SWITCH OFF)" 키의 작동은 "PRESS TO CONFIRM" 메세지가 제어 패널상에 조정가능한 시간동안 표시되는 결과를 낳는다. 그러나, 상기 명령은 "확인(CONFIRM)" 수용 키가 상기 시간내에 작동되지 않는다면 수행되지 않는다. 만일 이것이 수행되지 않는다면, 상기 기동명령은 거절된다. 병렬 모드에서, "부하 감소로서 정지(Stop with load reduction)"는 무엇보다 먼저 수행된다. BM "부하 적색(LOAD RED)"이 표시된다. "낮춤(Lower)" 조정 펄스가 머신 세트상의 부하가 "Gen. Power Minimum" 한계치 이하로 될 때까지 방출된다. 발전기 스위치는 그후 스위칭 오프된다.

4.3 "자동 모드(Automatic mode)"에서 작동

자동 모드는 제어 패널상의 "AUTO" 키를 누름으로써 선택된다. 작동 모드는 제어패널상에 "AUTO"로 표시된다.

자동 모드에서, 기동(대기 기동) 및 정지(비상 정지, 저부하 등.)가 자동으로 또는 제어 및 탐지 시스템을 통한 요구에 따라 행해진다.

4.3.1 자동 모드에서의 기동

자동 모드에서, 기동 공정은 머신 세트가 "대기(Standby)"에 있을 때 초기화되고 다른 머신 세트나 더 상위 레벨의 제어 시스템에 의해 요구(request)된다.

BM "기동(START)"이 디스플레이상에 나타난다.

기동 명령은 "자기 유지 속도 도달" 또는 "발전기 전압 >85%" 신호에 따라 철회된다. 기동 명령은 조정가능시간(기동 시간) 동안에만 행해진다.

"자기 유지 속도" 신호는 BM "작동(OPERATION)"이 표시되는 결과를 낳는다.

만일 "자기 유지 속도" 신호 또는 "발전기 전압>85%" 신호가 2이상의 기동 시도후에 생성되지 않는다면, 추가적 기동 명령이 행해진다.

4.3.2 자동 모드에서의 정지

지연되지 않은 정지 명령(비상 정지, 단락 회로, 역방향 전력 등.)은 발전기 스위치가 즉시 스위칭 오프되는 결과를 낳는다.

만일 머신 세트가 저부하에 의해 또는 제어 및 모니터링를 통한 원격 정지에 의해 정지되지 않는다면, 그리고 병렬 모드에서 작동되고 있지 않다면, "부하 감소로서 정지"가 첫번째로 행해진다.

BM "부하 적색(LOAD RED)"이 표시된다. "낮춤(Lower)" 조정 펄스들이 머신 세트상의 부하가 "발전기 전력 최소" 한계치 이하로 감소될 때까지 방출된다. 발전기 스위치가 그 후 스위칭 오프된다. 발전기 스위치가 스위칭 오프될 때, 머신 세트는 냉각을 위한 소정의 시간동안 계속하여 운행된다. "무부하 작동" 메세지가 제어 패널상에 나타난다. 일단 무부하 작동 시간이 경과되면, 머신세트가 정지된다. 정지 명령이 지시되면, BM 은 "무 부하 작동"으로부터 "정지"로 바뀌고, 머신 세트가 다시 시동될 수 있다.

"무 부하 작동"이 스위칭 오프된다(이는 구성 섹션에서 정의된다). 이경우에, 머신 세트는 발전기 스위치를 스위칭 오프한 후 즉시 정지된다.

4.4 기동 실패

하나 이상의 기동 시도를 가진 기동 공정은 자동 및 반자동 모드에서와 동일하다.

만일 "자기 유지 속도" 또는 "발전기 전압 >85%" 신호가 2 이상의 기동 시도후에 생성되지 않는다면, 정지 명령이 지시된다. 다음 메세지들이 지시된다:

- "봉쇄(BLOCKED)" (BM)

- "기동 실패(STAR FAULT)" (SM)

추가적 명령이 자동모드에서 행해진다. 일단 "정지" 명령이 없어지면, 고장 메세지가 승인되어 머신 세트는 다시 기동될 수 있다. 리셋(reset)은 자동모드에서는 가능하지 않다.

4.5 기동 및 정지 시간의 조정

기동 시간, 기동 시도와 정지시간 사이의 일시 중단시간은 머신 세트에 대한 요구에 따라 조정되어야 한다. 같은 시간값이 자동 및 반자동 모드에 대해 설정된다. 상기 조정은 제어 패널로부터 수행된다.

기동 시도의 숫자가 또한 조정될 수 있다.

기동 설정:

- 기동 시간 5초

- 일시 중단시간 5초

- 정지 시간 30초

- 기동 시도 횟수 3

4.6 무부하 작동 (No-load run-on)

무부하 작동이 정지되기 전에 머신세트를 냉각시키기 위해 몇몇 타입의 머신 세트에 대해 권장된다. 무부하 작동은 PMA 71에 의해 제어된다. 제어 패널은 무부하 작동이 수행될 시간을 설정하기 위해 사용될 수 있다. 무부하 작동은 로컬 반자동 모드및 자동 모드에서 유효하다. BM "무부하 작동"이 이 시간동안에 표시된다.

4.7 제어 패널의 차단(blocking)

전제 조건:

- 로컬 반자동 모드

- 머신 세트 정지

머신 세트의 차단은 임부를 수행하기 위해 고려된다. "엔터(ENTER)' 키가 작동될 때, 제어 메뉴가 개시된다. 서브메뉴 "입력 명령(INPUT COMMNDS)"이 화살표 키를 사용하여 선택되고, "1"이 "블록 머신 세트(block machin set)" 필드에 입력되고, "입력(ENTER)"이 확인을 위해 눌려진다. 디스플레이 필드는 "취소(ESC)" 키를 사용하여 재 선택될 수 있다. 다음 SM이 표시된다:

"제어 패널 차단(CONTROL PANEL BLOCKING)"

리셋 차단(reset blocking)

일단 서브메뉴를 다시 선택하자. "1"대신에, 이제 "0"을 입력하고 "ENTER"로서 확인한다. 이것은 상기 기능을 리셋한다.

4.8 차단 스위치를 통한 차단

대부분의 디젤 세트는 "차단된/로컬/원격(BLOCKED/LOCAL/REMOTE)" 선택 스위치를 가지는데, 그것은 일을 수행하기 위해 스위칭 오버(switching over)될 수 있다. 선택 스위치가 PMA 71에 대해 스위칭 되어야 한다. "차단된/로컬" 위치는 PMA 71에 의해 어떤 기동 성능도 차단한다. 선택 스위치 위치에 따라, "차단된" 또는 "로컬"이 제어 패널상에 표시된다.

그러나, 작동중인 머신 세트는 정지되지 않는다. 머신 세트에 대한 모니터링(과속, 윤활 오일 압력, 등.)이 여전히 작동중에 있다. 만일 기동 시도가 로컬 반 자동 모드에서 만들어진다면, 다음 메세지가 제어 패널상에 나타난다:

- 차단 스위치를 통해 머신 세트 차단됨(MACHINE SET BLOCKED VIA BLOCKING SWITCH)"

4.9 알람 메세지의 수신응답

알람 메세지들은 제어 패널상의 두개의 하부 메세지 라인에서 깜박거리는 형태로 표시되고, "수신응답(ACK)" 키를 사용하여 수신응답될 수 있다. 만일 알람 메세지(예를 들어 과전압)가 더 이상 나타나지 않는다면, 그것은 "수신응답" 키를 작동함으로써 메세지 버퍼로부터 제거된다. 만일 메세지가 외부적으로 지속된다면, 그것은 점멸하는 빛에서 수신응답에 대한 연속적인 빛으로 바뀌고, 여전히 디스플레이상에 표시된다. 만일 메세지가 외부적으로 사라진다면, 그 후 그것은 또한 메세지 버퍼로부터 제거되고, 더이상 디스플레이상에 표시되지 않는다.

이미 승인된 메세지들의 존재는 ↑↓키를 사용하여 표시될 수 있다.

4.10 차단의 리셋(Resetting blockings)

(예를 들어 과속 또는 버스바등에 단락회로에 의해 초기화되는)머신 세트의 차단들은 "차단된(BLOCKED)" 작동 메세지로 제어 패널상에 표시되고, "확인(CONFIRM)" 키에 의해 리셋되어야 한다. 리셋은 머신 세트가 정지될 때만 수행될 수 있다.

4.11 초기 윤활(Initial Lubrication)

PMA 71은 초기 윤활을 제어하기 위한 하나의 출력(플로팅 콘택(floating contact)을 제공한다. 다음 기능들이 제어 패널상에 설정될 수 있다:

- 초기 윤활 없음

- 연속적인 초기 윤활

- 주기적인 초기 윤활

- 기동전 초기 윤활

초기 윤활이 대기 모드, 자동 모드, 또는 자동 모드 및 로컬 반 자동 모드중 어디에서 수행되어야 하는지를 선택하는 것이 또한 가능하다.

4.11.1 연속적인 초기 윤활

만일 상기 기능이 선택된다면, 머신 세트는 작동하지 않는한 연속적으로 초기에 윤활될 것이다.

초기 윤활 공정은 "자기 유지 속도" 및 "발전기 전압 >85%" 신호가 사라질 때 시작된다. 초기 윤활 공정은 "자기 유지 속도" 또는 "발전기 전압 >85%" 신호가 나타날때 끝난다.

차단 스위치가 머신 세트에 삽입된다면, 초기 윤활은 스위칭 오프된다.

4.11.2 주기적 초기 윤활

상기 기능이 선택된다면, 머신 세트는 작동하지 않는한 연속적으로 초기에 윤활될 것이다.

시간이 제어 패널상에 설정될 수 있다.

표준 설정은:

- 초기 윤활 시간 2분

- 일시 중단 시간 2시간

초기 윤활은 "자기 유지 속도" 및 "발전기 전압 >85%" 신호가 사라졌을 때 시작된다. 초기 윤활 공정은 "자기 유지 속도" 또는 "발전기 전압 >85%" 신호가 나타날때 끝난다.

만일 차단 스위치가 머신 세트상에 삽입된다면, 초기 윤활이 스위칭 오프된다.

4.11.3 기동전 초기 윤활

상기 기능은 조정가능한 시간 동안 머신 세트에 대해 초기 윤활을 제공하고, 그 후 머신 세트가 기동된다.

그러나, 마지막 초기 윤활이 수행된 이후의 경과시간이 검사(check)되어야 한다. 만일 상기 시간이 너무 길다면, 초기 윤활이 수행된다. 만일 상기 시간이 설정치보다 짧다면, 기동이 즉시 수행된다.

상기 시간들은 제어 패널상에 설정될 수 있다.

표준 설정은:

- 초기 윤활 시간 30초

- 초기 윤활없이 기동하기 위한 가장 긴 시간 5분

초기 윤활없는 기동은 "정전(Blackout)"의 경우에 수행된다.

4.11.4 초기 윤활 모니터링(선택사양)

외부 초기 윤활 시스템으로부터의 콘택이 상기 기능에 대해 요구된다. 알람이 지연을 가지고 평가된다. 일단 지연 시간이 경과되면, 머신 세트가 차단된다. 지연시간은 제어패널상에 설정될 수 있다.

다음의 메세지가 제어 패널상에 출력된다:

- "차단됨(BLOCKED) (BM)

- "윤활 오일 압력 고장(LUBRICATING OIL PRESSURE FUALT)" (SM)

차단은 자동 및 로컬 반자동 모드에서 유효하다. 리셋은 보통 알람이 작동하는 동안에는 불가능하다.

알람은 "정전(Blackout)"의 경우에는 금지된다.

4. 12 예열

PMA 71은 예열을 제어하기 위한 하나의 출력(플로팅 콘택)을 가진다.

초기 윤활이 대기 모드, 자동 모도 또는 자동 모드 및 로컬 반자동 모드 중 어디에서 수행되어야 하는지를 선택하는 것이 가능하다.

예열은 "자기 유지 속도" 및 "발전기 전압 >85%" 신호가 사라졌을 때 시작된다. 예열은 "자기 유지 속도" 또는 "발전기 전압 >85%" 신호가 나타날때 끝난다.

만일 차단 스위치가 머신 세트상에 삽입된다면, 예열은 스위칭 오프된다.

4.13 느린 턴(slow turn)

상기 기능은 디젤 세트의 크랭크샤프트(crankshaft)를 느리게 회전시키고, 기동시킨다.

그러나, 머신 세트가 마지막으로 기동된 이후의 경과시간이 검사된다. 만일 상기 시간이 너무 길다면, 느린 터닝(turning)이 수행된다. 만일 상기 시간이 설정보다 짧다면, 기동은 즉시 수행된다.

상기 시간은 제어 패널상에 설정될 수 있다.

표준 설정은:

- 느린 턴을 위한 시간 10초

- 느린 턴 없이 기동하기 위한 가장 긴 시간 2시간

기동은 "정전"의 경우에는 느린 턴 없이 수행된다.

4.14 "자기 유지 속도(Self-sustaining speed)" 신호

PMA 71은 다양한 기능들을 위한 "자기 유지 속도"(자기 유지 속도 = 콘택 닫힘) 신호를 요구한다.

속도 탐지기(예를 들어 속도 계전기)는 PMA 71의 부품이 아니다.

4. 15 안전 기능들(Safety functions)

PMA 71은 안전 기능들이 제공되도록 한다. 와이어링 불연속 모니터링을 가진 4개의 디지털 입력이 표준으로 사용된다. 일반적으로, 이들은 다음과 같이 사용된다:

- No. 1: "과속(Overspeed)"

- No. 2: "최소 윤활 오일 압력(Minimum lubrication oil pressure)"

- No. 3: "최대 냉각수 온도(Maximum cooling water temperature)"

- No. 4: 여분(Spare)(예를 들어 "최소 냉각수 압력(Minimum cooling water pressure)")

추가적 입력이 선택적으로 제공될 수 있다.

머신 세트에는 적절한 센서가 구비되어야 한다. 와이어 불연속 모니터링을 위해, 각각의 센서 콘택이 5.6 ㏀ 저항으로 연결(bridge)된다. PMA 71은 저항을 다음과 같이 식별한다:

저항~8 KΩ (와이어 불연속 또는 병렬 무저항): 와이어 불연속

저항~5.6KΩ(병렬 저항을 가진 콘택 개방): 정지되지 않음

저항~0 (콘택 닫힘): 지연되지 않은 정지

단락 간섭 펄스에 의한 초기화를 방지하기 위해, 알람 2...4에는 지연시간이 제공된다. 상기 시간은 제어 패널로부터 선택될 수 있다. 표준 설정은 1초이다.

상기 알람들 중 하나가 발생할 때, 머신 세트는 정지되고 즉시 차단된다. 자동 모드에서, 대기 머신 세트가 기동된다.

다음 메세지들이 제어 패널상에 표시된다:

- "차단됨(BLOCKED)" (BM)

그리고 해당 원인 메세지:

- "과속(OVERSPEED)" (SM) 또는

- "최소 윤활 오일 압력(MINIMUM LUBRICATING OIL PRESSURE)" (SM) 또는

- "고 냉각수 온도(HIGH COOLING WATER TEMPERATURE)" (SM) 또는

- "알람 NO. 4(ALARM NO. 4)" (SM)

4.15.1 지연되지 않은 정지/지연된 정지

안전 분리는 지연되거나 지연되지 않을 수 있다. 최대 냉각 수 온도 기준은, 예를 들어, 머신 세트 타입(이것은 구성 섹션에서 정의됨)에 따라 지연되지 않거나 지연된 분리를 요구한다. 만일 지연된 분리가 제공된다면, 냉각수 온도가 초과된 경우에 BM "지연된 정지(DELAYED STOP)"가 제어 패널상의 첫번째 출력된다. 일단 지연시간이 경과된 경우, 머신세트는 그 후 정지된다. 작동에 대해서는, 4.15를 보라.

지연 시간은 제어 패널상에 설정될 수 있다.

4.16 속도/시간-의존 알람의 인에이블링(enabling)

머신 세트가 작동하고 있지 않을 때, 몇몇의 값(예를 들어 윤활 오일 압력)은 알람 지점 아래에 있을 것이다. 머신 세트가 기동되었을 때, 상기 값들은 정상 레벨에 도달하기 위한 소정의 시간을 요구한다.

이런 이유 때문에, 알람들은 지연시간이 경과될 때까지 차단될 수 있다. (지연 시간 1 또는 지연 시간 2). 알람 NO.2(윤활 오일 입력)는 지연 시간 1이 경과될 때까지 차단된다.

표준 설정은:

- 모니터링 시간 1 15초

- 모니터링 시간 2 45초

모니터링 시간 1은 "자기 유지 속도" 또는 발전기 전압 >85%" 신호에 의해 시작된다.

상기 시간이 경과되면 모티너링 시간 2가 시작된다.

4,17 알람 차단(Alarm blocking)

하나의 플로팅 콘택이 알람 차단을 위해 이용가능하다. 이 출력은 머신 세트가 작동하고 있지 않을 때, 모니터링 시간 1이 머신 세트의 기동후에 경과될 때까지, 유효하다.

상기 신호는 머신 세트가 정지 또는 작동중일 때 외부 알람 시스템으로부터의 알람을 차단하는 것을 가능하게 한다.

4. 18 비상 정지(Emergency stop)

디지털 입력이 비상 정지 기능을 위해 제공된다. "비상 정지(emergency stop)" 푸쉬버튼(pushbutton)이 여기에 연결될 수 있다. 상기 기능은 즉각적인 정지, 및 머신세트의 차단을 초기화한다. 상기 기능은 자동 모드 및 로컬 반자동 모드에서 작동하지만, 머신 세트가 작동중일 때, 예를 들어 "자기 유지 속도" 또는 "발전기 전압 >85%" 신호가 존재할 때에만 작동한다.

다음의 메세지들이 제어 패널상에 표시된다:

- "차단됨(BLOCKED)" (BM)

- "비상 정지(EMERGENCY STOP)" (SM)

"비상 정지" 기능은 대기 기동을 초기화하지 않는다. 머신 세트의 비상 정지는 해당 머신 세트가 전력 공급 시스템에 연결된 유일한 것일 때, 또는 나머지 머신이 과부하될 때 정전을 유발한다는 것을 유의하여야 한다.

안전을 위해, 비상 정지 밸브가 또한 직접, PMA 71을 바이패스(bypass)하여, 작동되어야 한다.

4. 19 비상 정지 밸브(Emergency stop valve)

일부 머신 세트는 또한 정상적인 정지 밸브외에 비상 정지 밸브를 가진다. 상기 밸브는 머신 세트가 가능한 한 빨리 정지되도록 할때 작동된다(지연되지 않은 정지, 비상 정지, 단락 회로, 등.).

PMA 71은 상기 밸브를 작동하기 위한 하나의 출력을 가진다.

4. 20 금지 밸브(Suppression valve)

PMA 71은 금지 밸브를 작동하기 위한 하나의 출력을 제공한다. 상기 밸브는 머신 세트가 작동하지 않을 때 작동되며, "자기 유지 속도" 또는 "발전기 전압 >85%" 신호에 의해 지연되어 비활성화된다.

지연 시간은 제어 패널상에 설정될 수 있다.

4. 21 초기 알람(Initial alarm)(선택사양)

전제:

- 자동 모드

상기 기능은 지연되지 않은 정지가 요구되는 것을 방지하기 위해, 사전대책으로서 대기 머신 세트를 기동하기 위해 요구된다. 상기 신호는 초기 알람으로서, 또는 알람 시스템으로부터의 그룹 알람으로서 머신 세트로부터 직접 나올 수 있다. (예를 들어, 윤활 오일 압력 및 냉각 수 온도와 같은 초기 알람).

제어 패널은 고장난 머신 세트가 (이전의 부하 감소로서)정지되어야하는지, 전력 공급 시스템에 연결되어야하는 지를 선택하기 위해 사용될 수 있다.

다음의 메세지가 제어 패널상에 표시된다:

- "초기 알람(INITIAL ALARM)" (BM)

상기 메세지는 "리셋(RESET)" 키를 작동함으로써 승인된다.

4. 22 원격 제어(Remote control)

PMA 71이 더 상위 레벨 및 탐지 시스템의 제어에 연결된다면, 다음 제어 작용이 가능하다:

- 머신 세트를 기동

- 머신 세트를 정지

- 연결 및 분리 체인(chain)을 활성화/비활성화

- UBL 모드를 활성화/비활성화

- 랜드(land) 연결부들을 연결/분리

- 결합 스위치를 연결/분리

나아가, 머신 세트 유효전력, 전류, 전압 및 주파수와 같은 실제 값들이 제공되고 표준 데이터 모듈에서 처리될 수 있다.

제어 및 모니터링 시스템에 제어 인증을 전달하기 위해서, "원격(remote)" 키가 OP 7 상에서 작동되어야 한다.

상기 작동 모드는 제어 패널상에 "원격(REMOTE)"으로 표시된다.

OP 7은 원격 제어 동안에 제어 목적을 위해 사용될 수 없다.

"반 자동(seni)" 또는 "자동(automatic)" 키가 OP 7로 되돌리는 제어를 스위칭하기 위해 작동되어야 한다.

추가적인 정보는 적절한 제어 및 모니터링 시스템에 대한 작동 지시에 개시되어 있다.

5. 샤프트 발전기의 제어(Control of shaft generators)

개론:

본 명세서는 WGA 23D 및 전통적인 WG의 제어만을 커버한다.

WGA 23D

WGA 23D는 샤프트 발전기, 정적 변환기 및 무효(wattless) 구성품 머신을 포함하는 샤프트 발전기 제어 시스템이다. 상기 변환기는 샤프트 발전기의 주파수를 버스파 주파수로 변환시키기 위해 사용된다. 이는 머신 속도의 40%에서 100%까지의 범위내에서 행해진다. WGA 및 디젤 발전기사이의 병렬 작동이 가능하다.

WGA 23D는 고정-피치(fixed-pitch) 프로펠러와 변화가능-피치(variable-pitch) 프로펠러를 가진 선박에서 사용된다. 고정-피치 프로펠러를 가진 선박의 경우에, 선박의 속도는 메인 머신의 속도를 통해서만 제어될 수 있다. 변화가능-피치 프로펠러를 가진 선박의 경우에, 선박의 속도는 메인 머신 및 프로펠러 피치에 의해 조정된다. WGA 23D는 그래서 광범위 속도 범위에 걸쳐 샤프트 발전기 작동을 허용한다.

표준 값:

메인 머신의 속도	WGA 23D 전력 여분
100% →75%	100%
75% → 40%	100% → 50%

주전원(epicyclic) 연동기(gearing)를 통한 WG 제어(예를 들어 Renck)

이 경우, 샤프트 발전기는 주전원 연동기를 통해 메인 머신에 결합된다. 다시 한번, 계속적인 병렬 작동이 이 경우에, 머신 속도의 70%에서 100%의 범위에서, 가능하다.

발전기 주파수는 이 경우에 연동기를 통해 메인 머신속도에 정합된다.

전통적인 샤프트 발전기(PTO)

본 제어 시스템은 변화가능-피치 프로펠러들을 가진 선박에 주로 사용되는데, 메인 머신을 일정속도로 스위칭함으로써 샤프트 발전기 주파수가 일정하게 유지되기 때문이다. 선박의 속도는 이 경우에 프로펠러 블레이드(blade) 피치를 변화시킴으로써 조정된다.

WG 및 DG 사이의 병렬 작동은 부하 전달 또는 매우 조용한 바다에서만 실행가능하다.

5. 1 WGA 23D

5.1.1 WGA 23D의 스위칭 온

WGA 23D는 선박 탑재 전력 공급 시스템이 이용가능할 때만 스위칭 온 될 수 있다. DG의 경우와 같은 정전 기동은 가능하지 않다.

WGA 23D는 로컬 반 자동 모드에서 PMA 71 제어 패널로부터 스위칭 온된다. 많은 전제조건이 WGA 23D가 스위칭 온 되기 전에 만족되어야 한다.

- 메인 머신의 속도는 작동 범위에 있다.

- 결합은 스위칭 온 되어야 한다.

- WGA 제어가 스위칭 온 되어야 한다.

- 제어 시스템내에 고장 메세지가 없어야 한다.

상기 전제조건들이 만족된다면, WGA 23D는 "기동준비 완료(READY TO START)" 신호를 PMA 71에 보낸다.

다음 메세지가 제어 패널상에 표시된다:

"기동준비 완료(READY TO START)" (BM)

"기동(START)" 키가 작동될 때, 확인하기 위해 누름(PRESS TO CONFIRM)" 메세지가 조정가능한 시간동안 제어 패널상에 표시된다. 그러나, 상기 명령은 "확인(CONFIRM)" 인정 키가 상기 시간내에 작동되지 않는다면 수행되지 않는다. 만일 이것이 행해지지 않는다면, 상기 요구는 거절된다. 기동 명령은 WGA 23D로부 터의 "기동 준비 완료" 신호가 존재할때만 지시될 수 있다. 만일 "확인" 키가 상기 시간내에 작동된다면, 기동 명령이 WGA 230 제어기에 지시된다. WGA 23D는 이제 시동(start-up) 공정을 시작한다. 다음 메세지가 제어 패널상에 표시된다:

"기동(START)" (BM)

발전기 전압 >85% 신호는 메세지

"작동(OPERATION)" (BM)

이 표시되는 결과를 낳는다.

시동 공정의 완료후에(약 60초후에), "동기화 준비(ready for synchronization)" 및 "발전기 스위치 인에이블(enable generator switch)" 신호가 WGA 23DFHQNXJ PMA 71로 전해진다.

다음 메세지가 제어 패널상에 표시된다:

"동기화 준비(READY FOR SYNCHRONIZATION)" (BM)

"발전기 스위치 인에이블(ENABLE GENERATOR SWITCH)" (BM)

PMA 71이 "자동(automatic)"으로 스위칭되면, 동기화가 시작된다. 패러테틱(paritetic) 부하 분배는 발전기 스위치가 스위칭온 되자마자 수행된다.

현재 유효한 작동 상태 및 발전기로부터 생산될 유효전력이 제어 패널상에 표시된다.

"발전기 스위치 인에이블" 신호는 메인 스위치 패널에 직접 와이어링된다. 발전기 스위치는 상기 신호없이 스위칭 온 될 수 없다. WGA 23D는 발전기 스위치를 상기 신호를 취소함으로써 스위칭 오프할 수 있다(심각한 고장의 경우에).

5.1.2 기동 실패(Start fault)

만일 "발전기 스위치 인에이블" 신호가 기동 명령이 지시된후 소정시간이내에 도착하지 않는다면, 다음 메세지가 제어 패널상에 나타난다:

"기동 실패(START FAULT)" (FM)

5.1.3 병렬 모드에서 WG를 수동으로 스위칭 오프

WGA 23D는 로컬 반 자동 모드에서 PMA 71 제어 패널로부터 정지될 수 있다. "정지" 키가 작동될 때, "확인하기 위해 누름" 메세지는 조정가능한 시간동안 제어 패널상에 표시된다. 그러나, 상기 명령은 "확인" 승인 키가 상기 시간내에 작동되지 않는다면 수행되지 않는다. 만일 이것이 행해지지 않는다면, 상기 요구는 거절된다.

정지 명령은 WGA 23D 제어기에 전해진다. 만일 머신 세트가 전력 공급 시스템상에 병렬로 작동되고 있다면, "부하 감소로서 정지"가 먼저 수행될 수 있다.

BM "부하 적색(LOAD RED)"이 제어 패널살에 표시된다. "낮춤(LOWER)" 조정 펄스가 머신 세트상의 부하를 감소시키기 위해 방출된다.

발전기 스위치는 전력이 "발전기 전력 최소(GEN. POWER MIN.)" 한계치 이하로 떨어질 때 스위칭 오프된다. 일단 발전기 스위치가 스위칭 오프되면, "정지" 명령은 WGA 23D 제어기에 전해진다.

"정지" 명령이 출력될 때, 제어 패널상의 작동 메세지는 "부하 적색(LOAD RED)"으로부터 "머신 세트 정지(MACHINE SET STOPPING)"로 바뀐다.

5.1.4 고립 모드(Insular mode)에서 WG를 수동으로 스위칭 오프

만일 WG가 전력 공급 시스템에 연결된 유일한 것이라면, 그것을 스위칭 오프하는 것은 정전을 일으킬 것이다.

디젤 세트는 그래서 스위칭 오프전에 기동되고 동기화되어야 한다. DG의 동기화 후에, 나머지 공정은 섹션 5.1.3에 기술되어 있다.

5.1.5 메인 머신의 감속

PMA 71은 디젤 원격 제어로부터 플로팅 콘택을 통해 상기 신호로서 제공된다.

감속의 경우에, 메인 머신의 속도는 대기 머신 세트를 기동시키기 위해 그리고 부하 전달을 수행하기 위해 특정시간 동안 원격 제어에 의해 유지된다.

상기 신호가 도달할 때, PMA 71은 차단되고 대기 머신 세트가 기동된다.

다음 메세지가 제어 패널상에 표시된다:

- "메인 머신의 감속(SLOW DOWN OF MAIN MACHINE)"

대기 머신 세트의 기동 및 동기화 후에, WGA 23D에 대한 PMA 71 제어기는 "부하 감소로서 정지(stop with load reduction)"를 수행한다. "낮춤(Lower)" 조정 펄스는 머신 세트상의 부하를 감소시키기 위해 방출된다. 부하를 감소시키는 공정동안에, BM "부하 적색(LOAD RED)"는 제어 패널상에 표시된다. 전력이 "발전기 전력 최소" 한계치 이하로 떨어질때, 발전기 스위치는 스위칭 오프된다.

발전기 스위치가 스위칭 오프될 때, WGA 23D에 대한 PMA 제어기는 "로컬 반 자동 모드"로 스위칭된다. 동시에 "정지" 명령이 WGA 23D 제어기에 전달된다. "정지" 명령이 지시될 때, 작동 메세지는 "부하 적색(LOAD RED)"으로부터 "정지(STOP)"로 바뀐다.

발전기 스위치가 스위칭 오프될 때, 원격 제어는 메인 머신의 "감속(SLOW DOWN)"으로서 연속된다. 플로팅 콘택은 스위치 패널로부터 상기 기능을 위한 디젤 원격 제어까지 연결되어야 한다(이것은 PMA 71의 기능은 아니다).

5.1.6 메인 머신의 고장

PMA 71에는 디젤 원격 제어로부터 플로팅 콘택을 통해 상기 신호가 제공된다.

"메인 머신의 감속"과 반대로, 메인 머신의 속도는 이 경우에 소정 시간동안 유지되지 않는다. 메인 머신의 속도 변화율은 대기 머신 세트를 기동시키고, 부하 전달을 실행할 충분한 시간이 있는지를 결정한다.

일반적으로, 메인 머신의 고장은 정전으로 이어진다.

상기 신호는 대기 머신 세트로 지시된 기동 명령을 유발하고, WGA 23D 제어기가 차단되는 결과를 낳는다. 만일 "고장의 경우에 두개 발전기들 기동(start two generators in the event of a fault)" 기능이 선택된다면, 두개의 디젤 세트가 기동된다.

다음 메세지는:

- "메인 머신의 비상 정지(EMERGENCY STOP OF MAIN MACHINE)"가 제어 패널상에 표시된다.

대기 머신 세트의 기동 및 동기화 후에, WGA 23D에 대한 PMA 71 제어기는 "부하 감소를 통한 정지"를 수행한다. "낮춤(Lower)" 조정 펄스가 머신 세트상의 부하를 감소시키기 위해 방출된다. 부하 감소 공정 동안에, BM "부하 적색(Load Red)"이 제어 패널 상에 표시된다. 전력이 "발전기 전력 최소" 한계치 이하로 떨어질 때, 발전기 스위치가 스위칭 오프된다.

발전기 스위치가 스위칭 오프될 때, WGA 23D에 대한 PMA 제어기는 "로컬 반 자동 모드"로 스위칭 된다. 동시에, "정지" 명령이 WGA 23D 제어기에 전달된다. "정지" 명령이 지시될 때, 작동 메세지는 "부하 적색(Load Red)"으로부터 "정지"로 바뀐다.

만일 부하 전달이 대기 머신 세트에 발생되기 전에 메인 머신의 속도가 WGA 23D의 작동 범위 아래로 떨어진다면, 발생기 스위치는 PMA 71과 독립적으로 WGA 23D에 의해 스위칭 오프된다. 이미 기동된 대기 머신 세트는 그후 "정전"시에 연결된다.

5.1.7 머신 신호(Machine Telegraph)(MT) < n_Min

PMA 71에는 디젤 원격 제어를 통해 또는 WGA 23D로부터 플로팅 콘택을 통해 상기 신호가 제공된다.

WGA 23D의 작동을 위한 최소속도는 보통 메인 머신의 정격 속도의 40%이다.

그러나, 최소 속도는 메인 머신 및 WGA 23D의 설계에 의존한다.

만일 MT 레버(lever)가 상기 한계값 이하로 설정된다면, 디젤 원격 제어는 대기 머신 세트가 기동되고 부하 전달이 수행되도록 하기 위해 상기 한계 지점에서 속도에서의 감소를 중단한다.

만일 상기 신호가 발전기 스위치가 닫힐 때 자동 모드에서 발생한다면, 대기 머신 세트가 기동된다.

다음 메세지가 제어 패널 상에 표시된다:

- "MT < N MIN" (BM)

대기 머신 세트의 기동 및 동기화 후에, WGA 23D에 대한 PMA 71 제어기는 "부하 감소를 통한 정지"를 수행한다. "낮춤(Lower)" 조정 펄스가 머신 세트상의 부하를 감소시키기 위해 방출된다. 부하-감소 공정동안에, BM "부하 적색(Load Red)"이 제어 패널상에 표시된다. 전력이 "발전기 전력 최소" 한계값 이하로 떨어질 때, 발전기 스위치가 스위칭 오프된다.

일단 발전기 스위치가 스위칭 오프된다면, 디젤 원격 제어는 속도를 계속하여 감소시킨다.

플로팅 콘택은 스위치 패널로부터 상기 기능에 대한 디젤 원격 제어로 전달되어야 한다(이것은 PMA 71의 기능이 아니다).

5.1.8 머신 신호(Machine Telegraph) (MT) > n_Min

만일 MT 레버가 일단 다시 최소 속도 이상의 값으로 설정된다면, "부하 감소를 통한 정지" 기능이 취소된다. 이미 제어 패널상에 표시되었을 수 있는 BM "부하 적색(Load Red)"이 다시 사라진다. 이미 기동된 머신 세트는 동기화되고, 부하가 너무 낮은 경우에, 또는 수동으로 다시 정지된다.

5.1.9 DG 요구(Request)(Warning, 경고)

PMA 71에는 WGA 23D로부터 플로팅 콘택을 통해 상기 신호가 제공된다. 상기 신호는 WGA 23D가 과부하를 탐지할 때 생성된다.

대기 머신 세트가 기동된다.

다음의 메세지가 제어 패널상에 표시된다:

- "WG로부터 DG 요구(DG REQUEST FROM THE WG)" (BM)

부하 분배는 대기 머신 세트의 기동 및 동기화 후에 수행된다.

5.1.10 WG 지연된 정지(WG DELAYED STOP)

PMA 71에는 WGA 23D로부터 플로팅 콘택을 통해 상기 신호가 제공된다.

만일 WGA 23D가 짧은 시간동안 계속 작동하도록 하는 고장을 식별했다면, "WG 지연된 정지(WG DELAYED STOP)" 신호는 PMA 71로 전달된다. 일반적으로, 상기 시간은 대기 머신 세트를 기동시키고 부하 전달을 수행하기에 충분하다.

상기 신호가 도달할 때, WGA 23d의 지연된 정지가, 제어기의 차단와 함께, 수행되고, 대기 머신 세트가 기동된다.

다음 메세지가 제어 패널상에 표시된다:

- "WG 지연된 정지(WG DELAYED STOP)"

일단 대기 머신 세트가 기동되고 동기화되면, WGA 23D에 대한 PMA 71 제어기는 "부하 감소를 통한 정지"를 수행한다. "낮춤(Lower)" 조정 펄스가 머신 세트상의 부하를 감소시키기 위해 방출된다. 부하-감소 공정동안에, BM "부하 적색(Load Red)"이 제어 패널상에 표시된다. 전력이 "발전기 전력 최소" 한계값 이하로 떨어질 때, 발전기 스위치가 스위칭 오프된다.

5.1.11 WG 지연되지 않은 정지(WG UNDELAYED STOP)

PMA 71에는 WGA 23로부터 플로팅 콘택을 통해 상기 신호가 제공된다.

만일 WGA 23D가 즉시 정지를 요구하는 중대한 고장을 인지했다면, 상기 신호는 PMA 71로 전달된다. WGA 23D는 전원이 끊기고, 발전기 스위치는 스위칭 오프된다. ("발전기 스위치를 인에이블하는" 신호 = 오프(Off)). 만일 샤프트 발전기가 자신의 전력 공급원에 연결된다면, 상기 신호는 정전을 일으킨다.

상기 신호가 발생할 때, WGA 23D의 지연되지 않은 정지가 수행되고, 발전기 스위치가 스위칭 오프되고, 제어기가 차단되고 대기 머신 세트가 기동된다.

다음 메세지가 제어 패널 상에 표시된다:

- "WG 지연되지 않은 정지(WG UNDELAYED STOP)"

만일 PMA 71이 자동 모드에 있었다면, 로컬 반 자동 모드로 스위칭된다.

정전의 경우에, 새롭게 기동된 대기 머신 세트가 짧은 준비기간 후에 연결되거나, 다른 머신 세트가 전력 공급 시스템을 수행한다면 상기 대기 머신 세트는 동기화된다.

5.1.12 WGA 23D에 대한 역방향 전력 보호

샤프트 발전기에 대한 역방향 전력 보호는 필요하지 않은데, 왜냐하면 WGA 23D가 역전력 흐름을 허용하지 않기 때문이다.

그러나, 샤프트 발전기가 무부하로 작동될 때 WGA 23D로의 작은 유효전력 흐름이 무효 성분 머신을 작동시키기 위해 요구된다. 발전기 스위치가 스위칭 오프되는 것을 방지하기 위해, 샤프트 발전기에 대한 역방향 전력 보호는 스위칭 오프되어야 하거나, 한계값이 트리거(trigger)될 수 없도록 충분히 높아야 한다.

5.2 종래 WG(PTO)

샤프트 발전기의 주파수는 메인 머신의 속도에 의존한다. 속도에서의 어떠한 (예를 들어 큰 물결로 인한)변화는 선박 탑재 전력 공급 시스템의 주파수를 바꾼다. 디젤 발전기로서 병렬 작동 동안에, 이것은 심각한 부하 변동을 일으킨다. 이런 이유로, PMA 71은 SG 및 DG 사이에 연속적인 병렬 작동을 허용하지 않는다.

5.2.1 선박 탑재 전력 공급이 존재할 때 WG를 스위칭 온

여기에 기술된 기능은 DG로부터 WG로 부하 전달을 수행한다.

메인 머신이 상기 목적을 위해 원격 제어에 하나의 콘택을 제공함으로서 일정한 속도로 스위칭된다. 상기 콘택이 스위칭 온될 때, 원격 제어는 메인 머신을 일정한 속도로 유지시킨다. WG가 스위칭 온될 때, 원격 제어는 "WG ON" 신호를 받는다. 그러나 WG가 미리 스위칭 오프되었고 "WG ON" 신호가 사라졌기만 하면 속도는 감소될 수 있다.

다음 조건들이 WG를 스위칭 온 하기 위해 만족되어야 한다:

- 85%보다 더 큰 발전기 전압

- 스위칭 온 준비(READY TO SWITCH ON) 신호

다음 BM이 제어 패널상에 표시된다:

- 반 자동(SEMI)

- 스위칭 온 준비(READY TO SWITCH ON)

자동으로의 스위칭

자동모드가 스위칭 온 될 때, WG 제어기는 자신의 주파수로 선박 탑재 전력 공급 시스템의 주파수를 정합시키기 위해, 보통 주파수 조정을 위한 연결을 통해 디젤 세트로 조정 펄스를 보낸다(이것은 스위칭 온 준비(READY TO SWITCH ON)가 있을 때만 작동한다).

동기화가 디젤 세트에 대해 수행된다. 동기화후에, DG는 WG 제어기로부터 낮춤(LOWER) 조정 펄스를 수신하고 DG상의 부하를 감소시킨다.

부하 감소 공정동안에, BM 부하 적색(LOAD RED)이 제어 패널상에 표시된다. 전력이 "발전기 전력 최소" 한계값 이하로 떨어지면, 발전기 스위치가 스위칭 오프된다.

DG는 여전히 무부하 작동을 수행하고(구성에 의존하여), 그리고 나서 정지된다. 정지 명령이 지시될 때, BM 부하 적색이 없어진다.

5.2.2 WG 스위칭 오프(Wwitching off the WG)

여기에 서술된 기능은 SG로부터 DG로 부하 전달을 수행한다.

WG를 스위칭 오프시키기 위해, DG는 로컬 반자동 모드에서 기동된다. 자동으로 스위칭된 후에, DG의 동기화가 시작된다.

발전기 스위치를 스위칭 온한 후에, "부하 감소를 통한 정지(stop with load reduction)"가 WG에 대해 수행된다.

부하 감소 공정 동안에, BM "부하 적색(Load Red)"이 ST상에 표시된다.

WG 제어기는 조정 펄스를 디젤 세트로 PMA 71 시스템사이의 연결부를 통해 보낸다. "하이(High)" 조정 펄스는 WG상의 부하가 "발전기 전력 최소" 한계값 이하로 감소될 때까지 전달된다. 발전기 스위치는 그 후 스위칭 오프된다.

발전기 스위치가 스위칭 오프될 때, BM "부하 적색(Load Red)"이 사라지고, WG 제어기가 로컬 반자동 모드로 스위칭된다.

5.2.3 메인 머신의 감속

감속의 경우에, 메인 머신의 속도는 대기 머신 세트를 기동시키고 부하 전달을 수행하기 위해 소정의 시간동안 원격 제어에 의해 유지된다.

상기 신호가 발생할 때, WG의 지연된 정지, 제어기의 차단 및 대기 머신의 기동이 수행된다.

다음 메세지가 제어 패널상에 표시된다:

- 메인 머신의 감속(SLOW DOWN OF MAIN MACHINE)" (SM)

DG가 기동되고 동기화된 후에, "부하감소로서 정지"가 WG에 대해 수행된다.

WG 제어기는 PMA 71 시스템사이의 연결부를 통해 디젤 세트로 조정 펄스를 보낸다. "높임(Higher)" 조정 펄스는 WG 부하가 "발전기 차단기 최소 전력(Generator breaker minimum power)" 한계값 이하로 감소될 때까지 DG로 보내 진다. 발전기 스위치가 그 후 스위칭 오프된다.

발전기 스위치가 스위칭 오프될 때, BM "부하 적색(Load Red)"이 사라지고, BM "차단됨(BLOCKED)"이 표시된다.

WG 제어기가 로컬 반 자동 모드로 스위칭된다.

발전기 스위치를 스위칭한 후에, 원격 제어는 메인 머신의 감속을 계속한다. 플로팅 콘택이 스위치 패널로부터 상기 기능을 위한 디젤 원격 제어로 보내져야 한다(이것은 PMA 71의 기능은 아니다).

5.2.4 메인 머신의 비상 정지, WG의 지연된/지연되지 않은 정지

"메인 머신의 감속"과 반대로, 메인 머신의 속도는 이경우에 소정 시간동안 유지되지 않는다. 메인 머신의 속도에서의 변화율은 대기 머신 세트를 기동하기에 그리고 부하 전달을 수행하기에 충분한 시간이 있는지를 결정한다.

상기 신호는 기동 명령이 대기 머신 세트로 보내지는 결과를 낳고, WGA 23D 제어기가 차단되게 한다. 만일 "고장의 경우에 두개의 발전기 기동(start two generators in the event of a fault)" 기능이 선택된다면, 두개의 디젤 세트가 기동된다.

다음 메세지가 제어 패널상에 표시된다:

- "메인 머신의 비상 정지(MERGENCY STOP OF MAIN MACHINE)"

DG가 기동되고 동기화되면, "부하 감소를 통한 정지"가 WG에 대해 수행된다.

부하 감소 공정동안에, BM "부하 적색(Load Red)"이 제어패널 상에 표시된다.

WG 제어기는 PMA 71 시스템사이의 연결부를 통해 디젤 세트로 조정 펄스를 보낸다. "높임(Higher)" 조정 펄스는 WG 부하가 "발전기 차단기 최소 전력(Generator breaker minimum power)" 한계값 이하로 감소될 때까지 DG로 보내진다. 발전기 스위치가 그 후 스위칭 오프된다.

발전기 스위치가 스위칭 오프될 때, BM "부하 적색(Load Red)"이 사라지고, BM "차단됨(BLOCKED)"가 표시된다.

WG 제어기가 로컬 반 자동 모드로 스위칭된다.

속도가 이미 WG의 작동 범위 이하에 있다면(저전압 또는 저주파수에 기인한 발전기 스위치의 트립(trip)), 이미 기동된 대기 머신 세트가 "정전(blackout)"을 통해 연결된다.

5.2.5 역방향 전력

부하가 수용되거나 전달되고 있을 때, DG는 메인 머신의 심한 속도 변동(선박의 프로펠러의 심한 파도 등에 따른 부상(surfacing)때문)에 기인하여 역방향 전력 모드로 바뀔 수 있다. DG의 역방향 전력 산정은 그래서 상기 시간동안에 금지된다. 역방향 전력 산정은 일반적으로 WG에 대해 금지되는데, 이는 그것이 항상 잘 작동되기 때문이다.

6. 선박 탑재 전력공급 시스템 모니터링(On-board power system monitoring)

선박 탑재 전력 공급 시스템 모니터링은 다음의 임무를 가진다:

- 부하에 가능한 한 빨리 전력을 공급하기 위하여, 정전의 경우에 대기 머신 세트의 기동

- 중요치 않은 부하를 스위칭 오프함으로써, 수용할 수 없는 주파수 에러(저 주파수)에 대한 선박 탑재 전력 공급 시스템의 보호

- 발전기 스위치를 스위칭 오프함으로써 수용할 수 없는 주파수 교란(저 주파수/과 주파수)에 대한 선박 탑재 전력 공급 시스템의 보호. 버스바 주파수와 정격 주파수 사이에 큰 차이가 있다면, 동기화는 종종 불가능한데, 왜냐하면 정격 주파수가 속도 조정 장치의 조정가능 범위 밖에 있기 때문이다. 스위칭은 그래서 "정전"을 통해 수행된다.

- 발전기 스위치를 스위칭 오프하여 수용할 수 없는 전압 불일치(저전압/과전압)에 대한 선박 탑재 전력 공급 시스템의 보호. 이 경우에는, 어떤 병렬 작동도 수행되지 않는데, 왜냐하면 버스바에 설정된 전압과 연결될 발전기에 설정될 전압의 상이한 크기가 높은 유도성 전류 흐름을 유발할 수 있기 때문이다. 이런 이유로, 스위칭은 "정전"을 통해 일어난다.

6.1 정전(blackout)

버스바 모니터링(예를 들어 두개의 보조 접촉기)이 스위치 패널 제조자에 의해 제공되어야 한다. 상기 보조 접촉자는 회로 차단기를 통해 상 L1-L2, L2-L3 사이에 연결될 수 있다. 각각의 계전기는 두개의 보조 접촉자(1M. 1B)를 요구하고, 회로 차단기는 하나의 보조 접촉(1B)을 요구한다. 상기 보조 접촉들은 두개의 신호가 PMA 71에 대해 제공되도록 연결되어야 한다.

a) 정전 신호(모든 보조 접촉자 트립됨, B, 회로 차단기, M)

b) "버스바 전압 있음(Busbar voltage present)" 신호 (모든 보조 접촉자 연결됨, M)

상기 회로는 어떠한 정전도 회로 차단기의 분리로 인해 또는 2 상 중 하나의 고장으로 인해 식별되지 않는 것을 보장한다. 다음의 메세지가 제어 패널상에 표시된다:

- "버스바 모니터링 고장(BUSBAR MONITORING FAULT)"

버스바 모니터링은 각각의 PMA 71에 대해 별개로 제공되어야 한다. 상기 보조 계전기 콘택들은 PMA 71의 해당 연결부들에 연결된다.

만일 "정전"이 식별된다면, 다음 이용가능한 머신 세트가 기동되고, 발전기 전압이 85% 이상(>85%)에 도달한 후 짧은 지연 시간에 후속하여 스위칭 온된다. 비-활성(non-live) 버스바로 동시에 기동되는 2 이상 머신 세트에 대한 발전기 스위치의 동시 연결은 동시 금지(simultaneous inhibit)에 의해 방지된다.

6.2 저 주파수/과 주파수(Underfrequency/overfrequency)

자동 모드(Automatic mode)

선박 탑재 전력 공급 시스템의 주파수는 발전기 보호 장치/측정 변환기를 통해 탐지되고, SIMATIC-S7에서 모니터링된다.

저 주파수/과 주파수에 대한 한계 값과 지연 시간은 제어 패널로부터 바뀔 수 있다. 상기 기능은 패스워드(password)로 보호된다.

다음 메세지는 각각의 한계값이 미달되거나 초과된다면 출력될 것이다:

- "과 주파수(Overfrequency)"

- "저 주파수(Underfrequency) 1"

- "저 주파수(Underfrequency) 2"

- "저 주파수(Underfrequency) 3"

초기화된 기능들은 섹션 7에 있는 "발전기 보호(GENERATOR PROTECTION)" 테이블에 리스트되어있다.

로컬 반자동 모드(Local semiautomatic mode)

만일 머신 세트가 수동 모드에서 사용되고 있고 저 주파수 또는 과 주파수가 식별된다면, 생성되는 메세지들은, 어떤 머신 세트가 추가되지 않음에도 불구하고, 위에 서술된 바와 같다.

6.3 저전압/과전압(Undervoltage/overvoltage)

자동 모드(Automatic mode)

저 주파수/과 주파수에 대한 한계값과 지연시간은 제어 패널로부터 바뀔 수 있다. 상기 기능은 패스워드로 보호된다.

- "과 주파수(Overfrequency)"

- "저 주파수(Underfrequency) 1"

- "저 주파수(Underfrequency) 2"

- "저 주파수(Underfrequency) 3"

로컬 반자동 모드

7. 발전기 보호(Generator protection)

발전기 보호는 다음 임무를 가진다:

- 선박 탑재 전력 공급 시스템에 공급하는 발전기에 대한 발전기 스위치의 분리에 의한, 발전기의 보호 및 단락 회로의 영향에 대한 선박 탑재 전력 공급 시스템의 보호. 이 경우에, 분리될 하위 레벨 회로 차단기에 대해 시간을 주기 위해서, 상기 분리는 일반적으로 짧은 시간 지연을 가지고 일어난다(선택성).

- 단락 회로의 계산, 버스바로의 대기 발전기의 자동 연결을 방지하기 위해서, 머신 세트의 정지 및 차단와 다른 머신 세트를 수동 작동으로 스위칭.

- 적절하다면, 대기 기동 및 버스바로의 발전기의 연결(이는 단락 회로가 소 정 시간내에 수선되지 않았다면 2차 단락 회로를 의미한다).

- 과전류가 흐를때 발전기 스위치의 분리에 따른 과부하에 대한 발전기의 보호.

- 과전류가 흐르고, 과부하일 때, 중요치 않은 부하의 분리에 따른 과부하에 대한 발전기의 보호.

- 역방향 전력의 경우에 발전기 스위치의 분리

- 덧붙여, 매우 큰 단락 회로 전류에 대한 지연되지 않은 단락 회로 트립핑(tripping)이, 또는 차동(differential) 보호가, 또한 요구된다. 상기 기능들은 PMA 71에 포함되지 않지만 스위치기어 조립체내에 별개로 제공될 필요가 있다.

7.1 단락 회로

발전기 전류는 발전기 보호 장치/측정 변환기 GENOP 71에 의해 단락회로에 대해 모니터링된다. 만일 단락 회로가 발생한다면, 발전기 스위치에 대한 출력 계전기가 작동된다. 발전기 스위치와 하위 레벨 회로 차단기들 사이의 선택성을 달성하기 위해, 발전기 스위치는 일반적으로 지연을 갖고 스위칭 오프된다.

한계값과 지연 시간은 제어 패널을 통해 설정될 수 있다. 상기 기능은 패스워드로 보호된다.

스탁(stock) 명령이 해당 디젤 엔진에(또는 샤프트 발전기 제어기에) 지시된다. 다음의 메세지가 제어 패널상에 표시된다:

- "발전기 단락 회로(GENERATOR SHOR CIRCUIT)" (SM)

- "차단됨(BLOCKED)" (BM)

다음 메세지가 다른 머신 세트의 제어 패널 상에 표시된다:

- "다른 머신 세트 단락 회로(OTHER MACHINE SET SHORT CIRCUIT)" (SM)

하나의 단락 회로가 허용될지 또는 두개의 단락 회로가 허용될지를 선택하는 것이 가능하다.

만일 단지 하나의 단락 회로가 허용된다면, 모든 다른 머신 세트는 단지 하나의 단락 회로후에 "반 자동"으로 스위칭된다. 다른 머신 세트는 기동하지 않는다.

만일 두개의 단락 회로가 허용된다면, 제 1 단락 회로 후에 하나의 대기 머신 세트가 기동되고 전력 공급 시스템에 연결된다. 만일 제 2 단락회로가 발생한다면, 상기 머신 세트는 또한 정지되고 차단되며 모든 다른 머신 세트는 "반 자동"으로 스위칭된다. 이것은 제 3 머신 세트가 기동되고 연결되는 것을 방지한다.

발전기 스위치에 대한 오프(off) 명령이 발전기 보호 장치/측정 변환기로부터 직접 제공되고, 24 V DC 공급 전압의 실패 또는 PLC의 고장의 경우에도 계속 작동한다(발전기 보호 장치를 발전기 전압으로부터 제공하기 위해). 다른 기능들은 PLC에서 수행된다.

7.1.1 단락-회로 수신응답(Short-circuit acknowledgement)

특정 머신 세트에 대한 단락-회로 축적(storage)은 수동으로 수신응답되어야 한다. 정지 명령이 사라졌다면, 머신 세트의 차단은 취소될 수 있다.

7.2 과전류(Overcurrent)

세개의 발전기 전류(I_L1/I_L2/I_L3)가 다양한 한계값을 초과하는 것에 대해 발전기 보호 장치/측정 변환기에서 모니터링된다.

적어도 하나의 전류가 한계값을 초과한다면, 중요치 않은 부하 및/또는 발전기 스위치들은 지연 시간이 경과하자마자 분리된다. 상기 한계값들 및 지연시간들은 제어 패널을 통해 변화될 수 있다. 상기 기능은 패스워드로 보호된다.

다음의 신호들이 지시된다:

- 중요치 않은 부하의 분리, 레벨 1

- 중요치 않은 부하의 분리, 레벨 2

- 중요치 않은 부하의 분리, 레벨 3

- 발전기 스위치의 분리

- 머신 세트 정지 명령

- 머신 세트 차단

- 반 자동으로 스위칭

표준 설정 뿐만 아니라 개별 기능들 및 한계값들이 도표 7.8에서 보여진다.

초기화되는 기능에 따라, 다음 메세지들이 제어 패널 상에 표시된다:

- "중요치 않은 부하 1의 분리(DISCONNECTION OF UNIMPORTANT LOADS 1)" (SM) 또는

"중요치 않은 부하 2의 분리(DISCONNECTION OF UNIMPORTANT LOADS 2)" (SM) 또는

"중요치 않은 부하 3의 분리(DISCONNECTION OF UNIMPORTANT LOADS 3)" (SM) 또는

"과전류, 대기 기동(OVERCURRENT, STANDBY START)" (SM)

"차단됨(BLOCKED)" (SM)

"반 자동(SEMI)" (SM)

"발전기 스위치 케이스(Generator switch case)" (SM)

발전기 스위치 및 중요치 않은 부하들에 대한 오프 명령은 발전기 보호 장치/측정 변환기로부터 직접 나오고, PLC의 고장 또는 24V DC 공급 전압의 실패의 경우에도 계속 작동한다(발전기 전압으로부터의 발전기 보호 장치에 대한 공급). 다른 기능들은 PLC에서 수행된다.

7.3 과부하(Overload)

발전기에서 방출된 전력은 GENOP 71 발전기 보호 장치에서 탐지되고, Simatic-s7에서 모니터링된다. 과부하에 대한 한계값은 제어 패널로부터 변화될 수 있다. 상기 기능은 패스워드로 보호된다.

다음 신호들이 지시된다:

- 중요치 않은 부하의 분리, 레벨 1

- 중요치 않은 부하의 분리, 레벨 2

- 중요치 않은 부하의 분리, 레벨 3

- 발전기 스위치의 분리

- 머신 세트 정지 명령

- 머신 세트 차단

- 반 자동으로 스위칭

"과전류, 대기 기동(OVERCURRENT, STANDBY START)" (SM)

"차단됨(BLOCKED)" (SM)

"반 자동(SEMI)" (SM)

"발전기 스위치 케이스(Generator switch case)" (SM)

7.3.1 전류 변압기들의 모니터링(Monitoring of the curren transformers)

전류 변압기들은 발전기 스위치가 스위칭 온될 때 모니터링된다. 이것은 극한값과 평균값을 비교함으로써 행해진다. 다음의 상태가 고장 메세지를 유발한다:

- 평균값보다 작은 극한값(세개의 발전기 전류(I_L1/I_L2/I_L3)중 가장 큰 값)

- 극한값의 75%보다 작은 평균값

고장이 발생하면, 다음 메세지가 제어 패널 상에 표시된다:

- "전류 측정의 실패(FAULT IN CURRENT MEASUREMENT)" (SM)

상기 모니터링은 단상 선박 탑재 전력 공급 시스템 부하가 대체로 균형된 방식으로 분배되어 있다는 것을 전제조건으로 한다. 이것은 전류 변압기에서의 고장 및 전류 변압기 회로에서의 분리를 식별하는 것을 가능하게 한다.

상기 기능은 제어 패널을 통해 스위칭 오프될 수 있다.

7.4 역방향 전력(Reverse power)

유효 전력은 발전기 보호 장치/측정 변환기에서 모니터링된다. 만일 역방향 전력 한계값이 초과된다면, 발전기 스위치는 지연시간이 경과되자마자 분리된다. 상기 한계값과 지연시간은 제어 패널을 통해 변화될 수 있다. 상기 기능은 패스워드로 보호된다.

다음 신호들이 지시된다:

- 발전기 스위치들의 분리

- 머신 세트 정지 명령

- 머신 세트 차단

- 로컬 반 자동 모드로 스위칭

- 대기 머신 세트 요구

다음 메세지들이 제어패널상에 표시된다:

- "역방향 전력(REERSE POWER)" (SM)

- "차단됨(BLOCKED)" (BM)

한계값 및 지연시간은 제어 패널을 통해 변화될 수 있다. 상기 기능은 패스워드로 보호된다. 표준 설정은 도표 7.8에서 보여진다.

발전기 스위치에 대한 오프 명령은 발전기 보호 장치/측정 변환기로부터 직접 나오고, PLC의 고장의 경우 또는 24V DC 공급 전압의 실패의 경우에도 계속 작동한다. 다른 기능들은 PLC에서 수행된다.

7. 5 외부 발전기 보호(External generator protection)

상기 서술된 일부의 발전기 보호 기능들은 이미 발전기 스위치 또는 스위치 패널 내에 이미 집적되어 있다. 두개의 다른 기울기(gradient)로부터 사실상 같은 한계값을 가진 이중 트립핑을 피하기 위해, PMA내의 해당 한계값은 이 경우에 트립핑이 단지 스위치 패널내의 발전기 보호에 의해서만 수행되도록 충분히 높게 설정되어야 한다.

PMA에 의해 수행되는 다른 기능들(대기 기동, 고장 신호, 등.)이 상기 상황에서는 사용되지 않는다.

7. 6 붙박이 단락-회로 릴리즈를 가진 발전기 스위치(Generator switch with built-in short-circuit release)(선택사양)

자신의 단락 회로 트립핑을 가진 발전기 스위치가 사용된다면, 발전기 스위 치의 보조 접촉이 단락-회로 계산 체인(chain)을 형성하기 위해 요구된다(단락 회로가 있을 때 접촉 개방). 발전기 보호 장치/측정 변환기내의 단락-회로 탐지는 현저하게 효과가 없게 될 것이다.

7. 7 지연되지 않은 단락-회로 트립핑(Undelayed short-circuit)(선택사양)

일부 종류들은 특히 매우 큰 단락 회로 전류에 대해 발전기 스위치의 지연되지 않은 트립핑을 요구한다. 적절한 트립핑 장치는 상기 목적을 위해 발전기 스위치에 제공되어야 한다.

트립핑 포인트는 단일 머신 세트의 단락 회로 전류보다 더 크다. 트립핑은 단락 회로가 발전기와 발전기 스위치 사이에 또는 발전기 자체내에 위치되고, 고장 머신 세트와 병렬로 작동되는 2 이상의 발전기가 단락 회로 지점에 공급될 수 있다.

PMA에서는, 하나의 디지털 입력이 지연되지 않은 단락 회로 릴리즈에 대한 신호용 접촉의 연결로 제공된다(트립핑=접촉 닫힘). 트립핑이 발생할 때, 다음 신호가 PMA로부터 지시된다:

- 발전기 스위치들의 분리

- 머신 세트 정지 명령

- 머신 세트 차단

- 수동으로 스위칭

- 다음 머신 세트로 연결 명령

다음 메세지들이 제어 패널 상에 표시된다:

- "지연되지 않은 단락-회로 트립핑(UNDELAYED SHORT-CIRCUIT TRIPPING)" (SM)

- "차단됨(BLOCKED)" (BM)

- "반 자동(SEMI)" (BM)

7. 8 차동 보호(DIFFERENTIAL PROTECTION)(선택사양)

소정 발전기 전력 레벨 이상에서, 일부 종류들은 차동 보호를 요구한다. 외부의 차동 보호 모니터링 장치가 상기 목적을 위해 제공되어야 한다.

PMA의 하나의 디지털 입력은 외부의 차동 보호 모니터링 장치의 신호용 접촉의 연결을 위해 제공되어야 한다(트립핑=접촉 닫힘). 트립핑이 일어날 때, PMA는 다음 신호들을 지시한다:

- 발전기 스위치의 분리

- 머신 세트 정지 명령

- 머신 세트 차단

- 로컬 반 자동 모드로 스위칭

- 다음 머신 세트로 연결 명령

다음의 메세지들이 제어 패널 상에 표시된다.:

- "차동 보호 트립됨(DIFFERENTIAL PROTECTION TRIPPED)" (SM)

- "차단됨(BLOCKED)" (BM)

- "반 자동(SEMI)" (BM)

7. 9 발전기 보호 기능들의 도표 (도표 7. 8)

한계 값	IN %	시간 값	대기 머신세트 요구	원치않는 부하 1의 분리	원치않는 부하 2의 분리	원치않는 부하 3의 분리	발전기 스위치의 분리	머신 세트 차단	모터 정지	자동 →반자동 스위칭
발전기 전류
1	95	30	X
2	100	5	X
3	100	5		X(1)
4	100	10			X(1)
5	100	15				X(1)
6	120	1	X	X(1)	X(1)	X(1)
7	110	30					X(1)	X	X	X
발전기 전력
1	95	30	X
2	100	5	X
3	100	5		X
4	100	10			X
5	100	15				X
6	110	1	X	X	X	X
7	-10	6					X(1)	X	X	X
버스바 주파수
1	97.5	60	X
2	95	8	X(3)(4)
3	95	6		X
4	95	10			X
5	95	15				X
6	90	1	X(3)	X	X	X
7	90	15					X	X	X	X
8	105	2
발전기 전압
1	90	5	X(3)(4)
2	60	1					X	X	X	X
3	105	5	X(3)(4)
4	110	5	X(2)

(1) GENOP 71에서 제공된 기능(S7-300 PLC와 별개)

(2) 또한, 발전기는 스위칭 오프됨

(3) 스위칭은 정전을 통해 일어나고, 바로 새로 기동된 머신 세트가 연결될 준비가 된다.

8. 전력 관리(Power management)

전력관리는 다음의 임무를 가진다:

- 과전류, 과부하, 저 주파수의 경우에 대기 머신 세트 기동

- 대기 머신 세트의 기동 순서 정의

- 최소 갯수의 발전기 선택(선택사양)

- 요구되지 않은 발전기들의 시간-지연된 분리(저부하)

- 요구되지 않은 발전기에 대한 분리 순서의 정의

- 버스바 주파수의 제어(일정한 주파수 또는 전압 드룹(droop)과 함께)

- 발전기 사이의 유효 부하 분배(정격에 비례하거나 균일하지 않은 부하 분배)

- 유도성 부하 분배(선택사양)

8.1 연결 체인(Connection chain)

연결 체인은 PMA 71로부터 요구의 경우에 어느 머신 세트가 다음에 기동될 지를 미리 선택하기 위해 사용된다(과부하, 과전류 등.). 상기 기능은 소정의 제어 패널로부터 수행될 수 있다.

"기동/정지 순서(START/STOP SEQUENCE)" 서브메뉴는 제어 패널상에서 "엔터"를 두번 그리고 ↓를 한번 누름으로서 다음과 같이 표시된다:

기동/정지 순서 입력 1. 발전기: 1/3 : 1 ---- 2. 발전기: 2/4 : 2 ---- 3. 발전기: 4/2 : 3 ---- 4. 발전기: 3/1 : 4 ---- 13.발전기: 0/0 : 0 ---- 확인 : 1 -----------------

"엔터"를 통해 숫자 전달 "엔터"를 사용하여 새로운 기동/정지 순서 전달

새로운 기동 순서는 "입력(INPUT)" 열에 기입된다. 각 입력은 "엔터"를 사용하여 확인되어야 한다. ↑↓ 키들이 라인에서 라인으로 점프하기 위해 사용된다.

새로운 순서는 "확인(Cnfrm)" 라인에 "1"을 기입하고 나서, "엔터"를 누름으로써 수용된다.

새로운 기동/정지 순서는 이제 "기동/정지" 열에서 보여진다. 이중 입력 및 부정확한 입력은 다음 에러 메세지에 의해 거절된다:

"기동/정지 순서를 바꿀 수 없음(NOT POSSIBLE TO CHANGE THE START/STOP SEQUENCE)"

8.1.1 저부하의 결과로서 정지

전제조건들:

- 자동 모드

- 기능이 인에이블(enable)된다

- 머신 세트가 "UBL 모드"에서 작동하지 않는다

개요(General)

머신 세트가 저부하의 경우에 정지된다. 이는 한계값을 가진 발전기 유효전력을 비교함으로써 행해진다. 2. 3 및 4 또는 그 이상의 머신 세트들에 대한 세가지 다른 한계값들이 있다. 상기 한계값들은 남아있는 부하가 대기 머신 세트에 대해 반복된 요구를 일으키지 않도록 설정되어야 한다.

분리 순서(Disconnection sequence)

분리 순서는 연결 순서의 반대이다. 연결 순서는 제어 패널상에서 미리 선택된다(연결 체인을 보라). 만일 머신 세트가 분리 순서에 기초하여 분리될 준비가 되지 않았다면, 예를 들어 자동모드에 있지 않거나 자동모드에 있을 준비가 안되어서, 순서상에서 다음 것이 분리된다.

만일 기동 순서가 1>2>3이라면, 정지 순서는 3>2>1이다. 저부하의 경우에 다음에 정지될 머신 세트는 "다음 정지(NEXT STOP)"로 제어 패널에 표시된다.

분리 공정(Disconnection process)

저부하의 경우에, 다음의 메세지가 조정가능한 지연시간(표준 시간 30초)후에 제어 패널상에 출력된다.

- 저부하(UNDERLOADING)

"부하 감소를 통한 정지(Stop with load reduction)"는 10 분(표준)의 조정가능한 지연시간후에 수행되고 머신 세트는 정지된다. 다음 메세지가 제어 패널상에 표시된다:

- "저부하, 머신세트 정지됨(UNDERLOADING, MACHINE SET BEING STOPPED)"

정지시간이 경과되면, 머신세트는 다시 한번 이용가능하다.

8.1.2 분리 체인 차단(Block disconnection chain)

저부하 기능의 결과로서 정지는 제어 패널로부터 차단될 수 있다. 다음 문장이 제 2 서브메뉴에 표시된다:

"정지 순서 인에이블(ENABLE STOP SEQUENCE)" 서브메뷰가 제어 패널상에서 "엔터"를 두번 누름으로써 다음과 같이 표시된다:

분리 체인 인에이블 분리 체인 활성화 활성화/비활성화 1

분리 체인은 "엔터" 뿐만 아니라 "1" 또는 "0"을 기입함으로써 인에이블되거나 금지된다. 만일 분리 체인이 금지된다면, 저부하가 선박 탑재 전력 공급 시스템에서 발생한 경우에도, 전력 공급 시스템에 연결되는 모든 머신 세트들은 연결된 채로 남아있는다.

8. 2 과전류의 결과로서 대기 기동

세개의 발전기 전류(I_L1/I_L2/I_L3)의 실제 값이 발전기 보호 장치/측정 변환기로부터 세개의 다른 한계값을 초과하는지를 결정하기위해 전류가 모니터링되는 PLC로 전달된다. 상기 전류들 중 적어도 하나가 한계값을 초과한다면, 대기 머신 세트가 지연 시간이 경과되자마자 요구된다. 한계값과 시간은 작은 정도로 초과되는 한계값이 느린 반응을 초래하고, 반면에 큰 정도로 초과되는 한계값은 빠른 반응을 초래하도록 변동(stagger)된다.

다음의 메세지가 제어 패널상에 표시된다:

- "대기-기동(STANDBY-START)" (SM) 또는

한계값과 지연시간들은 제어 패널을 통해 바뀔수 있다. 상기 기능은 패스워 드로 보호된다. 표준 설정 뿐만 아니라 개별 기능들과 한계값들 사이의 관계는 도표 7.8에서 보여진다.

8. 3 과부하의 결과로서 대기 기동

발전기 유효전력의 실제값은 발전기 보호 장치/측정 변환기로부터 유효전력이 세개의 다른 한계값을 초과하는 지를 결정하기위해 모니터링되는 PLC로 전달된다. 한계값이 초과된다면, 대기 머신 세트가 지연 시간이 경과된 후에 요구된다. 한계값 및 시간은 작은 정도로 초과된 한계값이 느린 반응을 초래하는 반면에 큰 정도로 초과된 한계값이 빠른 반응을 초래하도록 하기 위해 변동된다.

다음의 메세지가 제어 패널상에 표시된다:

- "대기-기동(STANDBY-START)" (SM) 또는

한계값 및 지연 시간은 제어 패널을 통해 바뀔 수 있다. 상기 기능은 패스워드로 보호된다. 표준 설정 뿐만 아니라 개별적인 기능과 한계값들 사이의 관계는 도표 7.8에서 보여진다.

8. 4 저주파수의 결과로서 대기 기동

전력 공급 시스템 주파수의 실제 값은 발전기 보호 장치/측정 변환기로부터 전력 공급 시스템 주파수가 세개의 다른 한계값을 초과하는 지를 결정하기위해 모니터링되는 PLC로 전달된다. 한계값이 초과된다면, 대기 머신 세트가 지연 시간이 경과된 후에 요구된다.

한계값 및 시간은 작은 정도로 초과된 한계값은 느린 반응을 초래하고, 반면에 큰 정도로 초과된 한계값은 빠른 반응을 초래하도록 하기 위해 변동된다.

그러나, 대기 머신 세트는 제 1 한계값(매우 작은 불일치)에 대해서만 동기화된다. 다른 두가지 경우에는, 작동되어 온 대기 머신 세트가 "정전"을 통해 스위칭된다. (상기 기능은 섹션 6. 2 "저 주파수/ 과 주파수"에 설명되어 있다).

다음 메세지가 제어 패널 상에 표시된다:

- "대기-기동(STANDBY-START)" (SM) 또는

8. 5 실제 부하 및 주파수 조정

주파수 조정기 및 유효 전력 조정기로부터의 신호는 모두 판단(assessment) 단계로 전달된다. 판단 단계들의 출력은 단계 조정기로 전달되는데, 그것은 머신 세트 속도 조정기에 대해 "높임(Higher)" 또는 "낮춤(Lower)" 펄스를 생성한다.

유효전력 조정기의 영향이 주파수 조정기의 영향보다 더 크도록, 부하 조정 인자(factor)는 주파수 조정 인자보다 더 높다.

이는 부하 분배가 무엇보다 먼저 머신 세트들 사이에서 수행되고, 주파수는 이것이 행해진 후에만 적절한 정상값으로 조정된다는 것을 의미한다.

8.5.1 실제 부하 조정

두개의 다른 작동 모드가 가능하다:

- 패러테틱(paritetic) 부하 분배

불균형 부하

패러테틱 부하 분배(Paritetic load distribution)

본 작동 모드에서는. 각 발전기는 정격치에 기초하여 전력을 생산한다.

전력

UBL 모드

본 작동 모드에서는, 발전기는 가능한 한 많은 부하를 수용하지만, 선택된 최대값(UBL max)보다는 많지 않아야 한다. 다른 머신 세트는 가능한한 적은 부하를 수용하지만, 선택된 최소값(UBL min.)보다 적지 않아야 한다. 최소값은 최대값보다 더 높은 우선순위를 가진다.

8.5.2 주파수 조정

두개의 다른 작동 모드가 가능하다:

- 일정한 주파수 조정

- 주파수 드룹(droop)으로서 주파수 조정

일정한 주파수 조정(Constant frequency regulation)

본 작동 모드에서는, 전력 공급 시스템 주파수는 정격 주파수에서 일정하도록 조정된다.

드룹으로서 주파수 조정(Frequency regulation with droop)

본 작동 모드에서는, 전력 공급 시스템 주파수는 커브에 따라 조정된다. 상기 커브는 발전기 전력에 따른 것이다. 정상치는 일반적으로 정격 주파수(60 또는 50Hz)가 70...80% 전력에서 달성되도록 선택된다. 무 부하 주파수는 약 2Hz 더 높다.

전력 공급 시스템에서 부하 변화에 대한 주파수 공급 시스템 주파수(드룹으로서 주파수 조정)의 표(profile)가 도 3에서 보여진다.

8. 6 발전기 스위치 모니터링

8.6.1 발전기 스위치 "온(ON)" 모니터링

발전기 스위치로부터의 "온" 승인이 모니터링된다. 만일 승인이 "온" 명령후에 변화가능한 시간내에 나타나지 않는다면, SM은,

- "발전기 스위치 온 승인 실패(GENERATOR SWITCH ON ACKNOWLEDGEMENT FAULTY)"

로 출력된다.

8.6.2 발전기 스위치 "오프(OFF)" 모니터링

발전기 스위치로부터의 "오프" 승인이 모니터링된다. 만일 승인이 "오프" 명령후에 변화가능한 시간내에 나타나지 않는다면, SM은,

- "발전기 스위치 오프 승인 실패(GENERATOR SWITCH OFF ACKNOWLEDGEMENT FAULTY)"

로 출력된다.

8.6.3 발전기 스위치 "온/오프(ON/OFF)" 모니터링

발전기 스위치로부터의 "온" 승인 및 "오프" 승인은 타당성을 위해 모니터링된다. 변화가능한 시간후에, 만일 어느 승인도 나타나지 않거나 둘다 나타난다면, SM은,

- "발전기 스위치 온/오프 승인 실패(GENERATOR SWITCH ON/OFF ACKNOWLEDGEMENT FAULTY)"

로 출력된다.

8. 7 제 2 연결 명령(Second connection command)

소정의 선박 탑재 공급 시스템 조건에서는, 고장의 경우에 두개의 새로운 머신 세트를 연결할 가치가 있을 수 있다. 이는 다음의 경우에 선택될 수 있다:

- 정전

- 하나의 머신 세트의 고장

상기 상황에서는, 고장 머신 세트는 두개의 연결 명령을 출력한다.

만일 연결되어야 할 머신 세트들 중 하나가 기동 실패을 가진다면, 추가적인 연결 명령이, 만일 있다면, 제 3 머신 세트에 출력된다.

9. 발전기 보호 및 동기화 장치 GENOP 71(Generator protection and synchroniation device GENOP 71)

발전기 보호 및 동기화 장치 GENOP 71은, 다음 기능들을 가지고서, 발전기 보호를 제공한다:

- 단락 회로 탐지

- 각 상에서 과전류 모니터링

- 역방향 전력 탐지

- 중요치 않은 부하의 분리

- 버스바로의 발전기의 자동 동기화

- 프로피버스(Profibus)를 통한 다른 측정값들의 탐지, 처리 및 전송

9.1 도 4는 GENOP 71 연결들을 보여준다.

9.2 PMA 71 시스템에 집적된 Genop 71

도 5는 PMA 71 시스템에 집적된 Genop 71을 도시한다. Genop과 Simatic-S7은 프로피버스 DP를 통해 통신한다. 동기화 및 발전기 보호에 대한 변수들은 제어 패널 OP 7을 통해 바뀔 수 있다.

제어에 관한 추가적인 정보에 대해 섹션 13을 참조하라.

9.3 개별 장치로서의 Genop 71

도 6에 도시된 바와 같이, Genop 71은 개별 장치로서 사용될 수 있다.

동기화 및 발전기 보호에 대한 변수들은 직렬 인터페이스(RS 232)를 통해 바뀔 수 있다.

9.4 장치의 시험

상기 장치는 정확한 작동을 위해 일년에 한번 시험되어야 한다. 만일 발전기 제어기가 표준 회로도에 따라 설계된다면, 발전기 보호를 시험하기 위한 시험 세트가 있을 것이다.

시험 세트로부터의 케이블은 시험 플러그로 플러깅된다. 각상에 대한 램프는 이제 시험 세트를 조명한다. 시험세트에 대해 보호를 제공하는, 상기 각각의 램프 뒤에 퓨즈(fuse)가 있다.

1A 또는 5A의 전류가 각상의 제 2 측면에 대해 미리 선택될 수 있고, 회전 손잡이에 대해 설정될 수 있다. 상기 기기는 또한 본 공정에서 스위칭된다. 전류는 적절한 스케일로 판독될 수 있다. 전류의 방향은 제 2 스위치에 대해 설정된다. "정상(Normal)" 위치에서, 전류방향은 발전기로부터 전력 공급 시스템으로 가정되고(simulated), "역(Reverse)" 위치에서는, 전류 방향은 전력 공급 시스템으로부터 발전기로 가정된다. 스위치기어 조립체의 전류계는 또한 이 경우에 전환(changeover) 스위치 전류계가 정확한 위치로 스위칭될 때 작동한다.

중요치않은 부하를 버리기(shedding) 위한, 그리고 과전류의 결과로서 스위치의 분리하기 위한 트립핑 포인트가 이제 각 상의 전류를 증가시킴으로서 각상에 대해 접근될 수 있다.

전력 설정을 검사할 때, 하나의 전류가 너무 높게 설정되는 결과의 가짜(spurous) 트립핑을 피하기 위해, 전류가 각 상에서 균일하게 증가되는 것을 보장하도록 주의를 기울여야 한다.

9. 5 PC를 통한 구성(Configuration)

만일 Genop이 단일 장치의 형태라면, 설정은 PC에 의해 될 수 있다. PC로의 연결 케이블은 직렬 인터페이스로 플러킹된다. 구성 프로그램은 "Genop 71" 아이콘(icon)상에 마우스를 클릭함으로써 시작된다.

표준 메뉴가 표시된다.

부하(Load)

Genop의 저장된 셋업(setup)이 구성 프로그램내에 로딩될 수 있다. 로딩 공정은 변수들이 자동적으로 Genop 71로 전송되는 결과를 낳지는 않는다.

저장(Save)

구성 프로그램으로부터 현재 편집된 데이트를 저장하자. 만일 데이터가 이전에 저장된 적이 없다면, 파일 이름이 먼저 요구된다. 확장자는 항상 "Gen"이다.

새이름으로 저장(Save as)

이것은 경로와 파일 이름이 변수 기록을 저장하기 전에 기입되도록 한다.

데이터 전송(Transmit Data)

구성 프로그램에 설정된 모든 변수값을 Genop 71로 전송한다.

데이터 수신(Receive Data)

Genop 71내 현재 있는 모든 변수들을 구성 프로그램으로 로딩한다.

인쇄(Print)

구성 프로그램에 포함된 모든 값이 인쇄된다.

마침(Exit)

구성 프로그램을 검사한 후에 마친다.

9.5.1 편집(Edit)

제한 변수 + 지연 시간(Limit values + Delay times)

변수	의미
전류 1	발전기 전류 제한값 : 만일 제한값이 초과된다면, 중요치 않은 부하는 단계 1-3에서 시간 지연을 가지고 분리된다.
전류 2	발전기 전류 제한 값 : 사용되지 않음(Not used)
전류 3	발전기 전류 제한 값 : 만일 제한 값이 초과된다면, 중요치 않은 부하는 단계 1-3에서 짧은 시간 지연(1 초)을 가지고 분리된다.
전류 4	발전기 전류 제한값 : 만일 제한 값이 초과된다면, 발전기 스위치가 시간 지연( 표준으로서, 15초)을 가지고 분리된다.
역방향 전력	역방향 전력 제한값 : 만일 제한값이 초과된다면, 발전기 스위치는 시간 지연(표준으로서 6초)을 가지고 분리된다.
단락 회로	단락 회로 : 만일 초과된다면, 발전기 스위치는 짧은 시간 지연(0.2-0.6 초)를 가지고 분리된다.
지연시간1 (전류 1)	지연시간은 제한값 "전류 1"이 초과된 후에 시작되어, 상기 시간이 경과될 때, 단계 1, 중요치 않은 부하를 분리한다.
지연시간2 (전류 1)	지연시간은 제한값 "전류 1"이 초과된 후에 시작되어, 상기 시간이 경과될 때, 단계 2, 중요치 않은 부하를 분리한다.
지연시간3 (전류 1)	지연시간은 제한값 "전류 1"이 초과된 후에 시작되어, 상기 시간이 경과될 때, 단계 3, 중요치 않은 부하를 분리한다.
지연시간3.1 (전류 3)	지연시간은 제한값 "전류 3"이 초과된 후에 시작되어, 상기 시간이 경과될 때, 단계 1-3, 중요치 않은 부하를 분리한다.
지연시간4 (전류 4)	지연시간은 제한값 "지연시간 4"이 초과된 후에 시작되어, 상기 시간이 경과된 후에 발전기 스위치를 스위칭 오프한다.
지연시간5 (역방향 전력)	지연시간은 제한값 "지연시간 5"이 초과된 후에 시작되어, 상기 시간이 경과된 후에 발전기 스위치를 스위칭 오프한다.
지연시간6 (단락회로)	지연시간은 제한값 "지연시간 6"이 초과된 후에 시작되어, 상기 시간이 경과된 후에 발전기 스위치를 스위칭 오프한다.

내부의 변수들(Internal Parameters)

변수	의미
한계들
동기화. 짧은 펄스 길이 (Sync. Short-Pulse Length)	짧은 펄스 길이 동기화
짧은 펄스 펄스 비율 (Short-pulse Pulse Ratio)	동기화를 위한 짧은 펄스들의 펄스-일시정지 시간 사이의 비율을 설정하기 위한 인자. 만일 설정이 100%라면, 펄스/일시정지 시간은 동일하다. 만일 설정이 50%라면, 일시멈춤시간은 펄스시간의 50%이다.
동기화. 긴 펄스 길이 (Sync. Longt-Pulse Length)	긴 펄스 길이 동기화
긴 펄스 펄스 비율 (Long-Pulse Pulse Ratio)	동기화를 위해 짧은 펄스의 펄스/일시정지 시간사이의 비율을 세팅하기 위한 인자. 만일 세팅인 100%라면, 펄스/일시정지 시간은 동일하다. 만일 세팅이 50%라면, 일시정지 시간은 펄스시간의 50%이다.
영속성으로부터 긴 펄스길이로 주파수 제한 스위칭	연속성으로부터 긴 펄스로 제한 값 스위칭
긴 펄스로부터 짧은 펄스길이로 주파수 제한 스위칭	긴 펄스로부터 짧은 펄스로 제한 값 스위칭

동기화 인에이블 한계들(Sync. Enable Limits)

변수	의미
한계들
동기화 차동 주파수 한계 (Sync.Diff.Frequency Limit)	발전기와 전력 공급 시스템 주파수 사이의 차이. 한계값이 초과된다면, 조정 펄스는 금지된다.
동기화 차동 전압 한계 (Sync.Diff.Voltage Limit)	발전기 전압과 전력 공급 시스템 전압 사이의 전압 차이. 한계값이 초과된다면, 발전기 스위치의 연결과 조정된 펄스의 출력이 금지된다.
동기화 연결 한계 (Sync.Connecting Limit)	발전기와 동기화가 사실상 여전히 가능한 전력 공급 시스템 주파수 사이의 차이. 한계값이 초과된다면, 발전기 스위치에 대한 스위칭은 금지된다. 그러나, 조정 펄스는 여전히 주파수 조정에 대해 출력된다.
사전-스위칭 시간 (Pre-Switching Time)	발전기 스위칭-온 명령의 출력과 차 전압(beat voltage)의 제로 크로싱(zero crossing) 사이의 계산된 시간
스위칭 온 펄스 길이 (Switch ON Pulse Length)	발전기 스위칭 온 펄스의 길이

U + I 변환(U + I Transformation)

변수	의미

1차 전압 변압기	전력 공급 시스템의 정격 전압
1차 전류 변압기	발전기의 정격 전압

9.5.2 기타(Extras)

트리거 제어(Trigger controlling)

Genop 71이 상기 기능의 활성화를 위해 연결되어야 한다.

역방향 전력과 단락 회로가 억제되도록, 본 메뉴는 전류 1-4에 대한 한계-값 트립핑 작동을 허용한다.

발전기 주파수(Generator frequency)

발전기 주파수는 마우스를 클릭함으로써 여기서 조정될 수 있다.

전제 조건:

- 전압 차이(전력 공급 시스템/발전기)가 "동기화 차동 전압 한계(Sync. Diff. Voltage Limit)"에 설정된 값보다 적을 것.

- 주파수 차이(전력 공급 시스템/발전기)가 "동기화 차동 전압 한계(Sync. Diff. Voltage Limit)"에 설정된 값보다 적을 것.

PC 인터페이스(PC Interface)

직렬 인터페이스(COM 포트 1-3)의 갯수는 선택될 수 있다.

GENOP 71에 관해

본 메뉴 아이템은 변수 프로그램의 버젼(version) 데이터 및 연결된 Genop 71에 대한 펌웨어(firmware)를 보여준다.

메뉴 "데이터 표시(Show Data)", "제어 신호들(Control-signals)" 및 "조정(Adjustments)"는 제조자의 제조장소에서 작업을 위해서만 제공된다.

9. 6 발전기 보호

9.6.1 과전류 시간 보호

세개의 발전기 전류(I_L1, I_L2, I_L3)는 측정 변환기들에 의해 탐지된다. 세개의 전류의 극한(extreme) 값은 한계값에 대해 모니터링된다.

다음 도표는 발전기 보호 기능을 보여준다:

발전기 전류

한계값 (GW)	I in %	지연 시간 sec.	계전기 GW 1	계전기 GW 2	계전기 GW 3	계전기 발전기 스위치 오프
GW 1	100	5 s	x
		10 s		x
		15 s			x
GW 3	120	1 s	x	x	x
GW 4	110	30 s				x

역방향 전력

한계값	P in %	지연 시간 sec.	계전기 GW 1	계전기 GW 2	계전기 GW 3	계전기 발전기 스위치 오프
GW 5	0-100	6 s				x

단락 회로

한계값 (GW)	I in %	지연 시간 sec.	계전기 GW 1	계전기 GW 2	계전기 GW 3	계전기 발전기 스위치 오프
GW 6	> 300	0.1-1.5 s				x

9.6.2 도 7은 발전기 보호에 대한 기능적인 관계를 보여준다.

9.6.3 도 8은 장애 평가에 대한 기능적인 관계를 보여준다.

발전기 보호를 위해 발생하는 장애 메세지 신호는 상위-레벨 제어 시스템에 의해 승인될 때까지 유지되거나, 리셋(RESET)에 의해 취소된다. 24V 배터리 전압의 실패 또는 컴퓨터에서의 결함은 "시스템 결함(System Defect)" 계전기의 트립핑에 의해 피할수 없는 신호를 초래한다.

9. 7 동기화(Synchronization)

9.7.1 주파수 조정

일단 머신 세트가 기동되었다면, 전력 공급 시스템 주파수는 먼저 연속적인 조정 명령으로서 접근되고, 길고 짧은 펄스들에 의해 후속된다. 전력 공급 시스템 주파수가 발전기 주파수보다 더 큰지, 작은지에 관한 비교는 GENOP 71 발전기 보호 및 동기화 장치에서 수행된다.

만일 발전기의 주파수가 전력 공급 시스템의 주파수보다 작다면, 신호 "1"이 "높임(Higher)" 출력에서 나타난다.

만일 발전기의 주파수가 전력 공급 시스템의 주파수보다 크다면, 신호 "1"이 "낮춤(Lower)" 출력에서 나타난다.

높임(Higher)/낮춤(Lower) 조정 펄스들의 길이는 제어 패널상에서 바뀔 수 있다.

9.7.2 차전압 탐지 및 평가(Beat voltage detection and evalation)

동기화 장치로부터 얻어진 차전압은 발전기 스위치의 동기화를 위해 평가된다. 차전압은 전력 공급 시스템 전압 및 발전기 전압을 비교함으로써 생성된다. 차전압의 기울기(grdient)는 발전기 주파수와 전력 공급 시스템 주파수 사이의 차이에 상응하는 방식으로 바뀐다. 측정된 값으로부터 얻어진바와 같은 차전압 커브의 기울기가 평가되고, 스위치-온 명령이 적절한 리드(lead)를 가지고 생성된다.

9.7.3 리드(Lead)

발전기 스위치 데이터에 기초하여, 리드 시간(스위치-온 명령과 발전기 스위치 닫힘 사이의 사간)이 제어 패널상에 설정될 수 있다.

다음 도표는 발전기 주파수와 버스파 주파수의 비율에서 허용되는 리드 시간을 보여준다.

발전기/버스바 n 차이 주파수[Hz]	리드 시간 최대. [ms]
0.2	456
0.3	276
0.4	192
0.5	204
0.6	146
0.7	128
0.8	88
0.9	60
1.0	58

9.7.4 차이 주파수(Difference frequency)

전력 공급 시스템 주파수와 발저기 주파수 사이의 차이 주파수는 차전압으로부터 유도된다. 차이 주파수가 0.5Hz 보다 크다면, 동기화는 금지된다. 차이 주파수가 10 Hz보다 크다면, 높임(Higher)/낮춤(Lower) 조정 펄스는 전체적으로 금지되는데, 왜냐하면 이것은 머신 세트 고장이 틀림없이 있다는 것을 의미하기 때문이다.

9.7.5 주파수 동조(Frequency tuning)

연속적인 맥동(beating)이 나타나도록(전력 공급 시스템 주파수와 발전기 주파수가 같다), 발전기 주파수가 동조 명령에 의해 전력 공급 시스템 주파수와 매우 비슷하게 만들어진다면, 이는 조정 펄스를 초래하고 더 큰 델타-주파수(Delta-f)가 빠른 동기화를 허용하기 위해 생성된다. 이는 차주파수(beat frequency) 제로 크로싱(zero crossing)을 평가함으로써 행해진다. 만일 어떤 제로 크로싱이 소정의 시간내에 차주파수에서 발생하지 않는다면, 다른 조정 펄스가 생성된다.

로컬 반자동 모드에서의 동기화/자동 동기화 및 수동 모드에서의 동기화가 섹션 4에 기술되어 있다.

9.7.6 동기화에 대한 조정가능한 값

동기화에 대한 일부 값은 OP 7을 통해 조정될 수 있다. 만일 발전기 보호 장치/측정 변환기 GENOP 71이 스스로에 사용된다면, 상기 값들은 PC프로그램을 통해 설정될 수 있다.

다음 값들이 설정될 수 있다.

- 조정 펄스를 인에이블하기 위한 차이 주파수에 대한 한계값(예를 들어 10Hz)

- 연속적인 펄스에서 긴 펄스로 스위칭하기 위한 차이 주파수의 한계값(예를 들어 1.5Hz)

- 긴 펄스에서 짧은 펄스로 스위칭하기 위한 차이 주파수의 한계값(예를 들어 0.6Hz)

- 제로 크로싱에서 발전기 스위치를 스위칭하기 위한 차이 주파수에 대한 한계값(예를 들어 0.5 Hz)

- 짧은 펄스들의 펄스 길이

- 긴 펄스들의 펄스 길이

- 차전압의 제로 크로싱에 도달하기 위한 리드 시간(발전기 스위치에 대한 시위치-온 시간)

- 발전기 스위치에 대한 스위치-온 명령의 펄스 길이

- 주파수 동조를 초기화하기 위한 트립 지연 시간

- 주파수 동조를 위한 "높임/낮춤(higher/Lower)" 펄스들의 펄스 길이

- 조정 공정 및 발전기 스위치의 연결을 금지하기 위한 발전기 전압과 전력 공급 시스템 전압 사이의 차이에 대한 한계값

9.7.7 전압 차이 모니터링(Voltage difference monitoring)

발전기 스위치의 연결은 전압 차이가 너무 크다면 차단된다. 전압 차이가 선택될 수 있는 한계값보다 더 크다면, 발전기 스위치의 연결과 조정 펄스의 출력이 금지된다. 한계값이 초과되었다는 사실은 장치의 앞면에 있는 LED에 의해 신호화된다.

선택적으로, 전압 조정기는 Simatic-S7인데, 이는 발전기에 대한 전압 조정기에 높임/낮춤 조정 펄스들을 출력한다.

9.7.8 도 9는 동기화에 대한 기능적인 공정을 보여준다.

변수들의 의미:

BR_ON 스위치 온 신호

SYN_EN 동기화 인에이블

AUT_EN 자동 모드

F_HIGHER 주파수 조정 펄스, 더 높이

F_LOWER 주파수 조정 펄스, 더 낮게

9.7.9 도 10은 동기화의 원리를 보여준다.

10. 24V DC/24V DC 차단 변압기

10.1 목적

24V DC/24V DC 차단 변압기는 다음 기능들을 가진다:

1.) 연결된 구성품들이 개별 구성품에 대한 기술적인 데이터에 기초하여 가능한 것 보다 더 넓은 주파수 범위에 걸쳐 작동될 수 있다.

2.) 연결된 구성품들이 선박 배터리로부터 DC-분리되고(decoupled), 이는 장애 보호에 대해 주요한 장점을 가진다.

다음 구성품들이 전력 공급원으로부터 공급된다:

- 머신 세트와 연관된 SIMATIC S7

- 머신 세트 및 제어 시스템과 관련된 모든 신호 센서

- SIMATIC S7로부터의 디지털 출력(커플링 계전기 또는 램프의 동작)

- 발전기 보호 장치/측정 변환기

- OP 7 제어 패널

발전기 보호 장치/측정 변환기에 대한 전력 공급은 차단 변압기로부터의 공급 외에 중복된 방식으로(그래서 상위-레벨 배터리 전력 공급으로부터) 설계되는데, 본 장치는 개별 발전기로부터 공급되는 전력 공급 유닛으로부터 공급된다.

지연 시간 뿐만 아니라 발전기 스위치에 대한 저전압 코일에 대한 전압 공급이 PMA 71에 포함되지 않지만, 스위치 패널에 설치되어야 한다.

10. 2 머신적인 설계(Mechanical Design)

24 V DC/24V DC 차단 변압기는 많은 스크류에 의해 실장 플레이트(mounting plate)에 실장된다. 그것은 수평으로 또는 수직으로 실장될 수 있다. 입력 및 출 력 전압은 패스톤 핀(Faston pin)을 통해 연결된다.

11. 도 11은 표준 OP 7 제어 패널(BT)를 보여준다.
선박 전기 시스템은 윈도우즈(Windows)를 사용하여 작동되는 제어 및 모니터링 장치를 구비하다.

도 1은 시스템 구성을 도시한다.

도 2는 전력 공급 시스템에서의 공급 전력과 머신 1, 2, 3의 전력과의 관계를 도시한다.

도 3은 전력 공급 시스템에서 부하 변화에 대한 주파수 공급 시스템 주파수(드룹(droop)으로서 주파수 조정)의 관계표(profile)를 도시한다.

도 4는 GENOP 71 연결들을 도시한다.

도 5는 PMA 71 시스템에 집적된 Genop 71을 도시한다.

도 6은 개별 장치로서 사용될 수 있는 Genop 71을 도시한다.

도 7은 발전기 보호에 대한 기능적인 관계를 도시한다.

도 8은 장애 평가에 대한 기능적인 관계를 도시한다.

도 9는 동기화에 대한 기능적인 공정을 도시한다.

도 10은 동기화의 원리를 도시한다.

도 11은 표준 OP 7 제어 패널(BT)를 도시한다.

Claims

발전기들, 전기 부하들 및 스위치기어(switchgear) 조립체들을 가진 선박 탑재(on-board) 전력 공급 시스템을 포함하는, 디지털 표준 모듈(module)들에 의해 제어되고 조정될 수 있는, 시스템 구성품들을 구비하는 선박(marine) 전기 시스템으로서,

상기 선박 전기 시스템은 전력이 선박의 모든 작동상태에서 제공되는 것을 보장하고, 상기 시스템 구성품들은 모든 작동상태에서 디지털적으로(digitally) 작동하는 표준 모듈들에 의해 제어되고 조정되며, 각각의 상기 표준 모듈들은 각각 상기 시스템 구성품들 중 하나만을 제어하고 조정하기 위해서 제공되는, 선박 전기 시스템.
제 1항에 있어서,

디지털적으로 작동하고 상기 시스템 구성품들 중 하나를 제어하고 조정하기 위해 제공되는 각각의 상기 표준 모듈들은 프로피버스(Profibus, Process Field Bus) 시스템의 형태인 버스 시스템을 통해 연결되는, 선박 전기 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 선박 전기 시스템은 프로그램가능한 논리 제어기들을 구비하는, 선박 전기 시스템.
삭제
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 선박 전기 시스템은 윈도우즈(Windows)를 사용하여 작동되는 제어 및 모니터링 장치를 구비하는, 선박 전기 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 선박 전기 시스템의 구성품들은 표준 스위치 패널(panel)들 및 표준 스위치기어 캐비넷(cabinet)들, 또는 표준 스위치 패널들 또는 표준 스위치기어 캐비넷들을 구비하는, 선박 전기 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 선박 전기 시스템은 전력 발전기, 전력 제어부(control), 전력 조정부(regulation) 및 스위칭 자동 시스템을 구비하는, 선박 전기 시스템.
제 7항에 있어서,

상기 전력 발전기 자동 시스템은 경제적으로 전력 발전을 최적화(전력 관리, Power management)하기 위해 설계되는, 선박 전기 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 선박 전기 시스템은 발전기 보호 기능들을 구비하는, 선박 전기 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 선박 전기 시스템은 발전기 동기화(synchronization) 장치들을 구비하는, 선박 전기 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 선박 전기 시스템은 제어 및 탐지를 위한 제어 패널들, 측정(measurement) 변환기(converter)들 및 차단(isolating) 변압기들을 구비하는, 선박 전기 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 선박 전기 시스템은 발전기들의 개별적인 작동 또는 그룹(group) 작동을 위해 작동 모드(mode)들의 선택이 가능하도록 설계되는, 선박 전기 시스템.