RU2785323C1 - Device for preventive protection of ship electric power system - Google Patents

Device for preventive protection of ship electric power system Download PDF

Info

Publication number
RU2785323C1
RU2785323C1 RU2022120628A RU2022120628A RU2785323C1 RU 2785323 C1 RU2785323 C1 RU 2785323C1 RU 2022120628 A RU2022120628 A RU 2022120628A RU 2022120628 A RU2022120628 A RU 2022120628A RU 2785323 C1 RU2785323 C1 RU 2785323C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
block
aga
input
start mode
output
Prior art date
Application number
RU2022120628A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Викторович Широков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова"
Application granted granted Critical
Publication of RU2785323C1 publication Critical patent/RU2785323C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering, in particular to devices for preventive protection of the ship's electrical power system. The effect is achieved by the fact that in the device for protecting the ship's electric power system, containing, according to the number of generating units (GU): active load sensors, GU technical condition control units, GU operation sensors, as well as an GU start mode identification unit and a GU start unit, while outputs active load sensors are connected to the first corresponding inputs of the GU start mode identification block, the outputs of the HA technical condition control blocks are connected to the corresponding second inputs of the GU start mode identification block, the outputs of the operation sensors are connected to the third corresponding inputs of the GU start mode identification block, while the unit is additionally turned on disabling consumer groups and a delay unit, wherein the output of the identification block for the start mode of the GU is connected to the input of the block for disconnecting consumer groups and the input of the delay unit, the output of which is connected to the input of the start block of the GU.
EFFECT: increasing the reliability of control when generating commands to start an emergency generating set.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для превентивной защиты судовых электроэнергетических систем (СЭЭС).The invention relates to the field of electrical engineering and can be used for preventive protection of ship electrical power systems (SEES).

Известно устройство защиты сети СЭЭС (А.П. Баранов. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы: Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. / СПб.: Судостроение, 2005. -, 440 с.), которое при исчезновении напряжения в сети запускает аварийный дизель генераторный агрегат (АГА). Устройство позволяет восстановить электроснабжение ответственных приемников электроэнергии, работающих в аварийном режиме, до момента запуска резервного генераторного агрегата (ГА).A device for protecting the SEES network is known (A.P. Baranov. Ship automated electric power systems: Textbook for universities. 2nd ed., Rev. and additional / St. Petersburg: Shipbuilding, 2005. -, 440 p.), which, when power failure in the network starts the emergency diesel generator set (AGA). The device allows you to restore the power supply to critical power receivers operating in emergency mode, until the start of the standby generator set (GA).

Недостаток устройства заключается в том, что на запуск АГА необходимо время, в течение которого не работает рулевое управление судна, пожарный и осушительные насосы, главная двигательная установка судна и другие потребители электроэнергии, от работы которых зависит безопасность судна и экипажа.The disadvantage of the device is that it takes time to start the AGA, during which the ship's steering, fire and bilge pumps, the main propulsion system of the ship and other consumers of electricity, the safety of the ship and crew depend on, do not work.

Наиболее близким аналогом заявляемого устройства, принятым за его прототип, является устройство, реализующее способ защиты судовой электроэнергетической системы (патент RU 2 681 940 C1 H02J 9/00 (2018.08); H02J 9/06 (2018.08) опубликовано: 14.03.2019), согласно которому при переходе одного или нескольких из работающих генераторных агрегатов (ГА) в неисправное состояние формируют команду на запуск аварийного генераторного агрегата (АГА) до отключения неисправного (неисправных) ГА при условии, что СЭЭС находится в режиме функционирования, при котором отключение работающего неисправного (работающих неисправных) ГА приведет к исчезновению напряжения в сети. Реализующее способ устройство содержит по числу ГА: датчики активной нагрузки, блоки контроля технического состояния ГА, датчики работы ГА, а также блок идентификации режима запуска АГА и блок запуска АГА, при этом выходы датчиков активной нагрузки соединены с первыми соответствующими входами блока идентификации режима запуска АГА, выходы блоков контроля технического состояния ГА соединены с соответствующими вторыми входами блока идентификации режима запуска АГА, выходы датчиков работы соединены с третьими соответствующими входами блока идентификации режима запуска АГА, выход которого соединен с входом блока запуска АГА. The closest analogue of the claimed device, taken as its prototype, is a device that implements a method for protecting the ship's electrical power system (patent RU 2 681 940 C1 H02J 9/00 (2018.08); H02J 9/06 (2018.08) published: 03/14/2019), according to which, upon transition of one or more of the operating generator sets (GA) to a faulty state, a command is generated to start the emergency generator set (AGU) until the faulty (faulty) GA is turned off, provided that the SEES is in the operating mode, in which the shutdown of the operating faulty (working) faulty) GA will lead to the disappearance of voltage in the network. The device implementing the method contains according to the number of HAs: active load sensors, HA technical condition control units, HA operation sensors, as well as an AHA start mode identification block and an AHA start-up unit, while the active load sensor outputs are connected to the first corresponding inputs of the AHA start mode identification block , the outputs of the GA technical condition control units are connected to the corresponding second inputs of the AGA launch mode identification block, the outputs of the operation sensors are connected to the third corresponding inputs of the AGA start mode identification block, the output of which is connected to the input of the AGA start-up block.

Данное устройство позволяет заранее, до момента исчезновения напряжения на шинах главного распределительного щита (ГРЩ), осуществлять запуск АГА, что в большинстве случаев обеспечивает переход с основного на аварийное питание ответственных потребителей без перерыва в электроснабжении. В этой связи оно является устройством превентивной защиты СЭЭС. Недостатком данного устройства является низкая достоверность алгоритма управления, заключающаяся в том, что при формировании команды на запуск АГА не учитывается действие других устройств, обеспечивающих защиту СЭЭС. В этой связи характерна ситуация, при которой отключение работающего неисправного (неисправных) ГА приведет к тому, что нагрузка любого из оставшихся исправными ГА окажется выше допустимой величины после отключения неисправных ГА. Если при этом одновременно с командой на запуск АГА будет подана команда на отключение групп потребителей, то может оказаться, что на момент, когда АГА запустится, нагрузка сети будет такова, что после отключения неисправных ГА нагрузка всех оставшихся исправными ГА не превысит допустимую величину. В этом случае запуск АГА будет ошибочным, что характеризует методическую погрешность алгоритма, реализованного устройством, принятым за прототип и существенно снижает его достоверность. Очевидно, что в принцип работы устройства, принятого за прототип, методически заложена низкая достоверность управления, заключающаяся в том, что в определенных режимах работы СЭЭС данное устройство будет осуществлять запуск АГА в ситуации, когда этого не требуется, т.е. будет осуществлять ложный запуск АГА. This device allows in advance, before the disappearance of voltage on the busbars of the main switchboard (MSB), to start the AGA, which in most cases ensures the transition from the main to the emergency power supply for critical consumers without interruption in the power supply. In this regard, it is a preventive protection device for SEES. The disadvantage of this device is the low reliability of the control algorithm, which means that when generating a command to start the AGA, the action of other devices that ensure the protection of the SEES is not taken into account. In this regard, a situation is typical in which the shutdown of a functioning faulty (faulty) GA will lead to the fact that the load of any of the remaining serviceable GAs will be higher than the permissible value after the faulty GAs are turned off. If at the same time, simultaneously with the command to start the AGA, a command is given to turn off consumer groups, then it may turn out that at the moment when the AGA is started, the network load will be such that after disconnecting the faulty HAs, the load of all remaining serviceable HAs will not exceed the allowable value. In this case, the launch of the AGA will be erroneous, which characterizes the methodological error of the algorithm implemented by the device taken as a prototype and significantly reduces its reliability. Obviously, the operating principle of the device, taken as a prototype, is methodically based on low control reliability, which means that in certain operating modes of the SEES, this device will launch the AGA in a situation where this is not required, i.e. will false start the AGA.

Целью настоящего изобретения является повышение достоверности управления при формировании команды на запуск АГА за счет исключения ложных запусков АГА.The purpose of the present invention is to increase the reliability of control when generating a command to start the AGA by eliminating false starts of the AGA.

Для решения указанной проблемы используется следующая совокупность существенных признаков: в устройство для защиты судовой электроэнергетической системы, содержащее так же как и прототип, по числу ГА: датчики активной нагрузки, блоки контроля технического состояния ГА, датчики работы ГА, а также блок идентификации режима запуска АГА и блок запуска АГА, при этом выходы датчиков активной нагрузки соединены с первыми соответствующими входами блока идентификации режима запуска АГА, выходы блоков контроля технического состояния ГА соединены с соответствующими вторыми входами блока идентификации режима запуска АГА, выходы датчиков работы соединены с третьими соответствующими входами блока идентификации режима запуска АГА, в отличие от прототипа, дополнительно включен блок отключения групп потребителей и блок задержки, при этом выход блока идентификации режима запуска АГА соединен с входом блока отключения групп потребителей и входом блока задержки, выход которого соединен с входом блока запуска АГА.To solve this problem, the following set of essential features is used: in a device for protecting the ship's electric power system, containing, like the prototype, according to the number of GA: active load sensors, GA technical condition monitoring units, GA operation sensors, as well as an AGA launch mode identification unit and an AGA start-up unit, wherein the outputs of the active load sensors are connected to the first corresponding inputs of the AGA start-up mode identification block, the outputs of the HA technical condition control units are connected to the corresponding second inputs of the AGA start-up mode identification block, the outputs of the operation sensors are connected to the third corresponding inputs of the mode identification block startup of the AGA, unlike the prototype, an additional block for switching off consumer groups and a delay block are additionally included, while the output of the block for identifying the start mode of the AGA is connected to the input of the block for disconnecting consumer groups and the input of the delay block, the output of which is connected to the input of the start block say AHA.

Сущность изобретения заключается в том, что в отличие от прототипа запуск АГА осуществляется не сразу при переходе хотя бы одного из работающих ГА в неисправное состояние, при том, что нагрузка СЭЭС такова, что отключение работающего неисправного (работающих неисправных) ГА приведет к тому, что нагрузка любого из оставшихся исправными ГА окажется выше допустимой величины, а только в том случае, при котором указанная ситуация сохранится после разгрузки сети (отключения выбранных групп потребителей). Указанное отличие достигается тем, что устройство для защиты судовой электроэнергетической системы, принятое за прототип, дополнительно содержит блок отключения групп потребителей и блок задержки, при этом выход блока идентификации режима запуска АГА соединен с входом блока отключения групп потребителей и входом блока задержки, выход которого соединен с входом блока запуска АГА. Это отличие существенное, позволяющее исключить ложные запуски АГА, так как сигнал на запуск аварийного генератора формируется после разгрузки сети и учитывает снижение ее нагрузки. При этом команда на запуск АГА подается до момента исчезновения напряжения в сети, что позволяет говорить о превентивной защите СЭЭС от обесточивания.The essence of the invention lies in the fact that, unlike the prototype, the launch of the AGA is not carried out immediately when at least one of the operating GAs goes into a faulty state, despite the fact that the load of the SEES is such that disabling the operating faulty (operating faulty) GA will lead to the fact that the load of any of the remaining serviceable HAs will be higher than the permissible value, but only in the case in which the indicated situation persists after the network is unloaded (shutdown of selected consumer groups). This difference is achieved by the fact that the device for protecting the ship's electric power system, taken as a prototype, additionally contains a block for disconnecting consumer groups and a delay block, while the output of the AGA start mode identification block is connected to the input of the block for disconnecting consumer groups and the input of the delay block, the output of which is connected with the input of the AGA launch block. This difference is significant, which makes it possible to exclude false starts of the AGA, since the signal to start the emergency generator is generated after the network is unloaded and takes into account the decrease in its load. At the same time, the command to start the AGA is given until the moment the voltage in the network disappears, which allows us to speak about the preventive protection of the SEES from a blackout.

Сопоставление предлагаемого способа и прототипа показало, что поставленная задача - повышение достоверности управления при формировании команды на запуск АГА за счет исключения ложных запусков АГА - решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемого изобретения критерию патентоспособности «новизна».Comparison of the proposed method and the prototype showed that the task - increasing the reliability of control when generating a command to launch the AGA by eliminating false starts of the AGA - is solved as a result of a new set of features, which proves the compliance of the proposed invention with the criterion of patentability "novelty".

В свою очередь, проведенный информационный поиск в области электроснабжения не выявил решений, содержащих отдельные отличительные признаки заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии способа критерию «изобретательский уровень».In turn, the conducted information search in the field of power supply did not reveal solutions containing individual distinctive features of the claimed invention, which allows us to conclude that the method meets the criterion of "inventive step".

Сущность изобретения поясняется чертежом (Фиг.1), на котором представлена функциональная схема устройства для превентивной защиты судовой электроэнергетической системы. The essence of the invention is illustrated by the drawing (Figure 1), which shows a functional diagram of a device for preventive protection of the ship's electrical power system.

Предлагаемое устройство содержит по числу ГА: 1.1, 1.2 … 1.n - датчики активной нагрузки, 2.1, 2.2 … 2.n - блоки контроля технического состояния ГА, 3.1, 3.2 … 3.n - датчики работы ГА, а также 4 - блок идентификации режима запуска АГА, 5 - блок отключения групп потребителей, 6 - блок задержки и 7 - блок запуска АГА, при этом выходы датчиков активной нагрузки 1.1, 1.2 … 1.n соединены с первыми соответствующими входами блока идентификации режима запуска АГА 4, выходы блоков контроля технического состояния ГА 2.1, 2.2 … 2.n соединены с соответствующими вторыми входами блока идентификации режима запуска АГА 4, выходы датчиков работы 3.1, 3.2 … 3.n - соединены с третьими соответствующими входами блока идентификации режима запуска АГА 4, выход которого соединен с входом блока отключения групп потребителей 5 и входом блока задержки 6, выход которого соединен с входом блока запуска АГА 7.The proposed device contains according to the number of GA: 1.1, 1.2 ... 1.n - active load sensors, 2.1, 2.2 ... 2.n - control units for the technical condition of the GA, 3.1, 3.2 ... 3.n - GA operation sensors, and 4 - block identification of the AGA start mode, 5 - a block for switching off consumer groups, 6 - a delay block and 7 - a start block of the AGA, while the outputs of active load sensors 1.1, 1.2 ... 1.n are connected to the first corresponding inputs of the AGA start mode identification block 4, the outputs of the blocks control of the technical condition of the HA 2.1, 2.2 ... 2.n are connected to the corresponding second inputs of the identification block of the start mode of the AHA 4, the outputs of the operation sensors 3.1, 3.2 ... 3.n are connected to the third corresponding inputs of the identification block of the start mode of the AHA 4, the output of which is connected to the input of the block for switching off consumer groups 5 and the input of the delay block 6, the output of which is connected to the input of the start block of the AGA 7.

Датчик активной нагрузки - известный функциональный блок, аналогичный блоку, используемому в прототипе и формирующий на своем выходе сигнал в виде напряжения, пропорционального активной нагрузке соответствующего ГА; The active load sensor is a well-known functional block similar to the block used in the prototype and generates at its output a signal in the form of a voltage proportional to the active load of the corresponding GA;

блок контроля технического состояния - известный функциональный блок, формирующий на своем выходе сигнал логической «1», когда хотя бы один из параметров, характеризующих работоспособное состояние ГА вышел за пределы допуска, блок аналогичный применяемому в устройстве, реализующем способ, принятый за прототип;the technical condition control unit is a well-known functional unit that generates a logical "1" signal at its output when at least one of the parameters characterizing the operable state of the GA is out of tolerance, the unit is similar to that used in the device that implements the method adopted as a prototype;

датчик работы ГА - известный функциональный блок, формирующий на своем выходе сигнал логической «1», когда данный ГА работает, в качестве этого блока можно использовать, например, блок контакты автоматического выключателя соответствующего генератора, аналогичен блоку, используемому в прототипе; GA operation sensor - a well-known functional unit that generates a logical "1" signal at its output when this GA is operating, for example, the contact block of the circuit breaker of the corresponding generator can be used as this unit, similar to the unit used in the prototype;

блок идентификации режима запуска АГА - известный функциональный блок, обеспечивающий идентификацию режима работы СЭЭС с любым количеством работающих ГА (n), при котором отключение неработоспособного (m неработоспособных) ГА приведет к исчезновению напряжения в сети. Блок аналогичен блоку, используемому в прототипе, определяет загрузку каждого из m-n оставшихся исправными ГА, сравнивает ее с предельно допустимой для каждого ГА величиной и в случае, если загрузка хотя бы одного их ГА, оставшихся работоспособными, окажется больше, чем предельно допустимая величина Рперегр., то формирует команду на запуск АГА в виде сигнала логической «1» на своем выходе. В противном случае, если загрузка каждого из ГА оставшихся исправными окажется меньше Рперегр., то сигнал на запуск АГА не подается, на выходе блока - сигнал логического «0»;AGA startup mode identification block - a well-known functional block that provides identification of the SEES operation mode with any number of operating HA (n), in which the shutdown of the inoperative (m inoperative) HA will lead to the disappearance of voltage in the network. The block is similar to the block used in the prototype, determines the load of each of the mn remaining serviceable HAs, compares it with the maximum allowable value for each HA, and if the load of at least one of the remaining operable HAs turns out to be greater than the maximum allowable value Roverload . , then generates a command to start the AGA in the form of a logical "1" signal at its output. Otherwise, if the load of each of the GAs remaining serviceable is less than Roverload , then the signal to start the AGA is not given, at the output of the block - a logical "0"signal;

блок запуска АГА - известный функциональный блок, обеспечивающий запуск АГА, когда на его вход поступает сигнал логической «1», аналогичен блоку, применяемому в прототипе; AGA startup block - a well-known functional block that ensures the launch of the AGA when a logical "1" signal is applied to its input, similar to the block used in the prototype;

блок отключения групп потребителей – известный функциональный блок, осуществляющий отключение групп потребителей, которые могут быть выбраны заранее (например, второстепенные потребители: сауна, вентиляция жилых помещений, прачечная, камбуз) при поступлении сигнала логической «1» на его вход. В качестве блока может быть выбрано электромагнитное реле, размыкающий контакт которого включен в цепь минимального расцепителя автоматического выключателя, через который получает питание щит второстепенных потребителей судна;consumer group shutdown block - a well-known functional block that disables consumer groups that can be selected in advance (for example, secondary consumers: sauna, residential ventilation, laundry, galley) when a logical “1” signal is received at its input. As a block, an electromagnetic relay can be selected, the opening contact of which is included in the circuit of the minimum release of the automatic switch, through which the shield of secondary consumers of the vessel receives power;

блок задержки – известный функциональный блок, формирующий на своем выходе сигнал логической «1» через время tзад после того, как этот сигнал появится на его входе. Если за время tзад сигнал на входе блока задержки изменится с логической «1» на логический «0», то на его выходе сохранится сигнал логического «0». Блок задержки может быть выполнен в виде стандартной схемы, содержащей R-C элементы. При этом, учитывая, что время срабатывания блока отключения групп потребителей 5 (tотк) обычно составляет 20-30 мс, то tзад следует выбирать несколько большим, например, равным 40 мс.delay block is a well-known functional block that generates a logical “1” signal at its output after a time tset after this signal appears at its input. If during the time tset the signal at the input of the delay block changes from logical "1" to logical "0", then the signal of logical "0" will remain at its output. The delay block can be made in the form of a standard circuit containing RC elements. At the same time, taking into account that the response time of the block disconnecting groups of consumers 5 ( tk ) is usually 20-30 ms, then tset should be chosen somewhat larger, for example, equal to 40 ms.

Устройство превентивной защиты СЭЭС работает следующим образом.The SEES preventive protection device works as follows.

При работе нескольких, например, n ГА датчики работы ГА 3.1, 3.2 … 3.n на своих выходах формируют сигналы логической «1», которые поступают на соответствующие из третьих входов блока идентификации режима запуска АГА 4. Сигналы, пропорциональные загрузке каждого ГА с выходов датчиков активной нагрузки 1.1, 1.2 … 1.n поступают на соответствующие из первых входов блока идентификации режима запуска АГА 4. В случае, если хотя бы один из параметров, характеризующих работоспособное состояние ГА вышел за пределы допуска, например у m ГА, то на выходах m блоков контроля технического состояния сформируется сигнал логической «1» и поступит на m соответствующих из вторых входов блока идентификации режима запуска АГА 4. Блок идентификации режима запуска АДГ 4 определит загрузку каждого из n-m оставшихся исправными ГА, сравнит ее с предельно допустимой для каждого ГА и в случае, если загрузка хотя бы одного их ГА, оставшихся работоспособными окажется больше, чем предельно допустимая величина Рперегр, то на его выходе сформируется сигнал логической «1» который поступит на вход блока отключения групп потребителей 5 и вход блока задержки 6. Через время, равное tотк блок 5 отключит группы потребителей, уменьшив нагрузку СЭЭС. Если при этом окажется, что нагрузка СЭЭС стала такой, что отключение m работающих неисправных ГА приведет к тому, что после отключения неисправных ГА нагрузка любого из оставшихся исправными n-m ГА окажется меньше величины Рперегр, то на выходе блока идентификации режима запуска АГА 4 появится сигнал логического «0», который поступит на вход блока задержки 6, блокирует появление сигнала логической «1» на его выходе, и, следовательно, команда на ложный запуск АГА подана не будет. Если же после отключения потребителей блоком 5 нагрузка СЭЭС осталась такой, что отключение m работающих неисправных ГА приведет к тому, что после отключения неисправных ГА нагрузка любого из оставшихся исправными n-m ГА окажется больше величины Рперегр, то на выходе блока идентификации режима запуска АГА 4 сохранится сигнал логической «1» и через время tзад на выходе блока задержки 6 появится сигнал логической «1», поступит на вход блока запуска АГА 7, который осуществит запуск аварийного генераторного агрегата.When several, for example, n GAs, the GA 3.1, 3.2 ... 3.n operation sensors generate logical “1” signals at their outputs, which are fed to the corresponding third inputs of the AGA 4 start mode identification block. Signals proportional to the load of each GA from the outputs active load sensors 1.1, 1.2 ... 1.n are fed to the corresponding from the first inputs of the AGA start mode identification block 4. m blocks for monitoring the technical condition, a logical “1” signal will be generated and fed to the m corresponding from the second inputs of the AGA 4 launch mode identification block. GA and in the event that the load of at least one of their GAs that remain operational turns out to be greater than the maximum allowable value Rpere gr , then a logical “1” signal will be generated at its output, which will go to the input of the block for disconnecting consumer groups 5 and the input of delay block 6. After a time equal to totk , block 5 will turn off the consumer groups, reducing the load of the SEES. If at the same time it turns out that the load of the SEES has become such that the shutdown of m operating faulty HAs will lead to the fact that, after disconnecting the faulty HAs, the load of any of the remaining serviceable n - m HAs will be less than the value Roverload , then the output of the AHA 4 launch mode identification block will appear the logical "0" signal, which will go to the input of the delay block 6, blocks the appearance of the logical "1" signal at its output, and, therefore, the command to falsely start the AGA will not be given. If, after switching off the consumers by unit 5, the load of the SEES remains such that the shutdown of m operating faulty HAs will lead to the fact that after the disconnection of the faulty HAs, the load of any of the remaining serviceable n - m HAs will be greater than the value Roverload , then at the output of the identification block of the start mode of the AHA 4 the logical “1” signal will remain and after a time tset, a logical “1” signal will appear at the output of the delay block 6, will go to the input of the AGA 7 start-up block, which will start the emergency generating set.

При этом отметим, что теоретически можно для любого режима работы СЭЭС подобрать такие группы потребителей, при отключении которых нагрузка СЭЭС станет такой, что после отключения неисправных ГА нагрузка любого из оставшихся исправными n-m ГА окажется меньше величины Рперегр. Однако на практике конструктивные особенности СЭЭС не позволяют этого сделать и, как правило, нагрузка отключаемых групп потребителей не превышает 20% от номинальной мощности одного ГА. At the same time, we note that it is theoretically possible to select such groups of consumers for any mode of operation of the SEPS, when they are turned off, the load of the SEPS will become such that after disconnecting the faulty HAs, the load of any of the remaining serviceable n - m HAs will be less than the value of Poverload. However, in practice, the design features of the SEES do not allow this, and, as a rule, the load of disconnected consumer groups does not exceed 20% of the rated power of one HA.

Пример реализации. Implementation example.

Допустим, что в составе СЭЭС работают два ГА - ДГ1 и ДГ2 с номинальной мощностью по 100 кВт каждый, то есть Р1=Р2=100 кВт. Пусть перегрузочная способность агрегатов такова, что каждый из них может выдержать нагрузку в 130 кВт (Рперегр=130 кВт), в случае, если нагрузка любого из ДГ окажется больше, чем Рперегр, то этот ГА не сможет работать и остановится или будет отключен защитой от перегрузки. Предположим, что отключаемые потребители создают нагрузку, равную 20 кВт, время отключения нагрузки равно 0,03с (tотк=0,03 с), а время задержки блока задержки 6 (Фиг.1) равно 0,04с (tзад=0,04 с).Let's assume that two GAs operate as part of the SEPS - DG1 and DG2 with a rated power of 100 kW each, that is, P1 = P2 = 100 kW. Let the overload capacity of the units be such that each of them can withstand a load of 130 kW ( Poverload = 130 kW), if the load of any of the DGs is greater than Roverload , then this genset will not be able to work and will stop or be turned off by protection against overload. Let us assume that the disconnected consumers create a load equal to 20 kW, the load off time is 0.03 s ( tk = 0.03 s), and the delay time of the delay block 6 (Fig. 1) is 0.04 s ( tset = 0.04 s ).

Предположим, что нагрузка ДГ1 составляет 80 кВт (Р1=80 кВт), а нагрузка ДГ2 - 75 кВт (Р2=75 кВт). При этом с датчика активной нагрузки 1.1 устройства (Фиг. 1) на первый из первых входов блока идентификации режима запуска АГА4 поступает сигнал в виде напряжения, соответствующего 80 кВт, например, 8 В, а на второй из первых его входов поступает сигнал, соответствующий 75 кВт, соответственно 7,5 В. Допустим, что в ДГ2 произошел разрыв трубопровода смазочного масла, при этом давление смазочного масла дизеля ДГ2 начнет резко падать и достигнет предупредительного значения, например, 0,2 МПа, информирующего о том, что ГА неисправен, но пока еще может работать. На выходе блока контроля технического состояния 2.1 (Фиг. 1) появится сигнал логической «1» и поступит на второй из вторых входов блока идентификации режима запуска АГА 4. Так как работают оба ГА, то с выходов датчиков 3.1 и 3.2 на первый и второй из третьих входов блока идентификации режима запуска АГА 4 поступит сигнал логической «1». Так как общая нагрузка сети составляет 155 кВт (Pобщ =Р1+Р2=80+75=155 кВт), то после отключения ГА2 защитой она придется на ГА1, и превысит допустимое значение по перегрузке (155 кВт> Рперегр=130 кВт). При этом на выходе блока идентификации режима запуска АГА 4 появится сигнал логической «1» и поступит на вход блока отключения групп потребителей 5 и вход блока задержки 6. Блок 5 в течение tотк=0,03с осуществит отключение групп потребителей и нагрузка сети снизится на 20 кВт до 135 кВт. Так как полученная величина превышает допустимое значение по перегрузке ГА1 (135 кВт > 130 кВт), то сигнал логической «1» на выходе блока 5 сохранится и через время tзад=0,04 с после начала разгрузки сети появится на выходе блока задержки 6 и входе блока 7. блок запуска АГА 7 сформирует команду на запуск аварийного генераторного агрегата, АГА запустится и будет готов к приему нагрузки. После того как давление смазочного масла дизеля ГА2 опустится ниже аварийного значения, например, 0,1 МПа, произойдет отключение ГА2 от сети и вся нагрузка в 155 кВт перейдет на ГА1. Так как нагрузка ГА1 окажется больше, чем Рперегр, ГА1 остановится или будет отключен защитой от перегрузки и произойдет исчезновение напряжения в сети СЭЭС, однако АГА уже будет запущен и мгновенно включится для питания приемников электроэнергии, обеспечивающих движение судна, его управляемость и безопасность экипажа.Assume that the load of DG1 is 80 kW (P1=80 kW) and the load of DG2 is 75 kW ( P2 =75 kW). At the same time, from the active load sensor 1.1 of the device (Fig. 1) to the first of the first inputs of the AGA4 start mode identification block, a signal is received in the form of a voltage corresponding to 80 kW, for example, 8 V, and a signal corresponding to 75 kW, respectively, 7.5 V. Let us assume that a rupture of the lubricating oil pipeline occurred in DG2, while the pressure of the lubricating oil of the diesel engine DG2 will begin to drop sharply and reach a warning value, for example, 0.2 MPa, informing that the GA is faulty, but can still work. At the output of the technical condition control unit 2.1 (Fig. 1), a logical “1” signal will appear and go to the second of the second inputs of the AGA 4 launch mode identification unit. the third inputs of the AGA 4 start mode identification block will receive a logical "1" signal. Since the total network load is 155 kW (Ptot = P1 + P2 = 80 + 75 = 155 kW), then after the GA2 is turned off by the protection, it will fall on the GA1, and will exceed the permissible overload value (155 kW > Roverload = 130 kW). At the same time, a logical “1” signal will appear at the output of the AGA 4 startup mode identification block and will go to the input of the consumer group disconnection block 5 and the delay block 6 input . kW up to 135 kW. Since the obtained value exceeds the allowable value for GA1 overload (135 kW > 130 kW), the logical “1” signal at the output of block 5 will remain and after a time tset = 0.04 s after the start of network unloading, it will appear at the output of delay block 6 and the input block 7. AGA launch block 7 will generate a command to start the emergency generating set, the AGA will start and be ready to receive the load. After the pressure of the lubricating oil of the GA2 diesel engine drops below the emergency value, for example, 0.1 MPa, the GA2 will be disconnected from the network and the entire load of 155 kW will be transferred to the GA1. Since the load of the GA1 will be greater than Roverload , the GA1 will stop or be turned off by the overload protection and there will be a power failure in the SEES network, however, the GA will already be started and will instantly turn on to power the power receivers that ensure the movement of the ship, its controllability and the safety of the crew.

Если же СЭЭС работает в режиме, при котором нагрузка ГА составит 65 кВт, а нагрузка ГА2 составит 60 кВт, то в случае выхода из строя ГА2 на первый агрегат придется 135кВт нагрузки, что тоже превысит допустимое значение по перегрузке. При этом на выходе блока идентификации режима запуска АГА 4 так же, как и в предыдущем случае сформируется сигнал логической «1» и поступит на вход блока отключения групп потребителей 5 и вход блока задержки 6. Блок 5 отключит группы потребителей, снизив нагрузку сети до 115 кВт. Так ка полученная величина окажется меньше, чем допустимое значение по перегрузке ГА1 (115кВт<130кВт), то через 0,03с после возникновения неисправности в ГА2 на выходе блока идентификации режима запуска АГА 4 сигнал логической «1» сменится на сигнал логического «0». Сигнал логического «0» с выхода блока 4 поступит на вход блока задержки 6, на его выходе сигнал логической «1» не появится, команда на запуск АГА подана не будет. В данной ситуации устройство, принятое за прототип, подаст команду на ложный запуск АГА. If the SEPS operates in a mode in which the load of the GA is 65 kW, and the load of the GA2 is 60 kW, then in the event of a failure of the GA2, the first unit will have 135 kW of load, which will also exceed the allowable overload value. At the same time, at the output of the identification block for the start mode of the AGA 4, as in the previous case, a logical “1” signal will be generated and will go to the input of the block for disconnecting consumer groups 5 and the input of delay block 6. Block 5 will turn off consumer groups, reducing the network load to 115 kW. Since the obtained value turns out to be less than the allowable value for GA1 overload (115kW <130kW), then 0.03 s after the occurrence of a malfunction in GA2 at the output of the AGA 4 start mode identification block, the logical “1” signal will change to a logical “0” signal. The logical “0” signal from the output of block 4 will go to the input of delay block 6, the logical “1” signal will not appear at its output, the command to start the AGA will not be given. In this situation, the device, taken as a prototype, will give a command to falsely start the AGA.

Предлагаемое изобретение было создано в составе научно-исследовательских работ, проводимых на кафедре Электропривода и электрооборудования береговых установок ФБГОУ ВО «Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова». Были произведены расчеты, показавшие возможность использования заявляемого устройства в судовых энергетических установках и электроэнергетических системах, что с учетом выше изложенного позволяет сделать вывод о возможности его промышленного применения.The proposed invention was created as part of the research work carried out at the Department of Electric Drive and Electrical Equipment of Coastal Installations of the State University of the Sea and River Fleet named after Admiral S.O. Makarov". Calculations were made that showed the possibility of using the proposed device in ship power plants and electric power systems, which, taking into account the above, allows us to conclude that it is possible to use it industrially.

Claims (1)

Устройство для превентивной защиты судовой электроэнергетической системы, содержащее по числу генераторных агрегатов (ГА): датчики активной нагрузки, блоки контроля технического состояния ГА, датчики работы ГА, а также блок идентификации режима запуска аварийного генераторного агрегата (АГА), блок запуска АГА; при этом выходы датчиков активной нагрузки соединены с первыми соответствующими входами блока идентификации режима запуска АГА; выходы блоков контроля технического состояния ГА соединены с соответствующими вторыми входами блока идентификации режима запуска АГА, выходы датчиков работы соединены с третьими соответствующими входами блока идентификации режима запуска АГА, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок отключения групп потребителей и блок задержки; при этом выход блока идентификации режима запуска АГА соединен с входом блока отключения групп потребителей и входом блока задержки, выход которого соединен с входом блока запуска АГА.A device for the preventive protection of the ship's electric power system, containing, according to the number of generating units (GA), active load sensors, GA technical condition monitoring units, GA operation sensors, as well as an emergency generator set start mode identification unit (AGU), a GA launch unit; at the same time, the outputs of the active load sensors are connected to the first corresponding inputs of the AGA start mode identification block; the outputs of the control units of the technical condition of the HA are connected to the corresponding second inputs of the identification block of the start mode of the AHA, the outputs of the operation sensors are connected to the third corresponding inputs of the identification block of the start mode of the AHA, characterized in that it additionally contains a block for switching off consumer groups and a delay block; in this case, the output of the AGA start mode identification block is connected to the input of the consumer group disconnection block and the input of the delay block, the output of which is connected to the input of the AGA start block.
RU2022120628A 2022-07-27 Device for preventive protection of ship electric power system RU2785323C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2785323C1 true RU2785323C1 (en) 2022-12-06

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100906261B1 (en) * 2001-02-01 2009-07-06 지멘스 악티엔게젤샤프트 Electrical system for a ship
US20180159330A1 (en) * 2015-05-13 2018-06-07 Samsung Heavy Industries Co., Ltd. Ship and power managing method of the same
CN207947612U (en) * 2018-03-08 2018-10-09 上海阜有海洋科技有限公司 Ship Power Station FIQ-F-P cooperates with MIMO control systems
RU2681940C1 (en) * 2018-03-21 2019-03-14 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форпик Стандарт Сервис" Method of protection of the ship electric power system
RU2758465C1 (en) * 2021-05-19 2021-10-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» Device for preventive control of ship's electric power system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100906261B1 (en) * 2001-02-01 2009-07-06 지멘스 악티엔게젤샤프트 Electrical system for a ship
US20180159330A1 (en) * 2015-05-13 2018-06-07 Samsung Heavy Industries Co., Ltd. Ship and power managing method of the same
CN207947612U (en) * 2018-03-08 2018-10-09 上海阜有海洋科技有限公司 Ship Power Station FIQ-F-P cooperates with MIMO control systems
RU2681940C1 (en) * 2018-03-21 2019-03-14 Общество С Ограниченной Ответственностью "Форпик Стандарт Сервис" Method of protection of the ship electric power system
RU2758465C1 (en) * 2021-05-19 2021-10-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» Device for preventive control of ship's electric power system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2623106C1 (en) Method of automatic unloading of parallelly operating generator units
EP2654157B1 (en) Fault protection system for a power system of dynamically positioned vessel
RU2653361C1 (en) Method of automatic discharge of the electric power system with parallely operating generator units
KR101478602B1 (en) Fault protection system for a power system of dynamically positioned vessel
US9413164B2 (en) Protection system for electrical power distribution system using directional current detection and logic within protective relays
WO2016116595A1 (en) Distribution of electric energy on a vessel
CN106655475B (en) Automatic switching and delay shutdown circuit of ship emergency generator set
RU2785323C1 (en) Device for preventive protection of ship electric power system
WO2015028621A1 (en) Power plant protection
Saushev et al. Preventive protection of marine electrical power system from the transition of generating sets to motoring mode
RU2681940C1 (en) Method of protection of the ship electric power system
RU2672580C1 (en) Method for automatic unloading of concurrent operating generator units
RU2681522C1 (en) Method of protection of the ship electric power system
RU2731756C1 (en) Method for preventive control of generator unit switching off
RU2742817C1 (en) Device for preventive control of generator unit switching off
RU2739364C1 (en) Method for preventive control of ship electric power system
RU2702730C1 (en) Method for automatic unloading of parallel operating generators
RU2736880C1 (en) Method for preventive unloading of independent electric power system
RU2802913C1 (en) Method for preventive control of ship electric power system
RU2653706C1 (en) Method for protecting mains of stand-alone power plant
RU2758453C1 (en) Method for preventive control of the ship&#39;s electric power system
RU2695644C1 (en) Method for automatic unloading of generator sets
RU2773503C1 (en) Device for preventive control of autonomous electric power system
RU2785561C1 (en) Method for preventive control of autonomous electric power system
CN109412256B (en) Standby power supply switching method and device