Системы управления электроснабжением презентация

НАЗНАЧЕНИЕ
ПРИМЕНЕНИЕ
Системы управления электроснабжением
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

СУДА СО ЗНАКОМ АВТОМАТИЗАЦИИ AUT1 В СИМВОЛЕ КЛАССА
4.4.1 Автоматизированные судовые электростанции должны обеспечивать дистанционный пуск генераторных агрегатов с автоматическими синхронизацией, приемом и распределением нагрузки.
4.4.2 Для обеспечения непрерывности наличия электрической энергии на судах, кроме тех где нормальное энергоснабжение осуществляется одним генератором, должны быть предусмотрены устройства автоматизации, обеспечивающие автоматический пуск резервного генератора, автоматические синхронизацию, прием и распределение нагрузки в случаях:
достижения работающим генератором установленной предельно допустимой нагрузки;
неисправности работающего агрегата, позволяющей выполнить автоматическую синхронизацию генераторов.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Требования Российского
Регистра Судоходства

4.4.3 На соответствующих постах управления должна быть предусмотрена индикация готовности генераторных агрегатов к немедленному (автоматическому) пуску.
4.4.4 Должен быть обеспечен предварительный выбор очередности автоматического пуска генераторных агрегатов и их подключения к сборным шинам ГРЩ.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Требования Российского
Регистра Судоходства

4.4.5 При уменьшении частоты вращения валогенератора или снижении давления пара перед приводной турбиной утилизационного электрического генератора до величин, при которых не могут быть обеспечены рабочие параметры, указанные в 2.11.3 части IX , а также 10.6.2 и 10.7.2 части XI , автоматически должен пускаться по крайней мере один генератор с независимым приводом, обеспечивающий выполнение условий, указанных в 4.4.2.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Требования Российского
Регистра Судоходства

4.4.6 Контролируемые параметры автоматизированных судовых электростанций (кроме аварийных), места замера, предельные значения параметров и виды автоматической защиты и индикации параметров приведены в таблицах ниже.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Требования Российского
Регистра Судоходства

ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Требования Российского
Регистра Судоходства

ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Требования Российского
Регистра Судоходства

СУДА СО ЗНАКОМ АВТОМАТИЗАЦИИ AUT2 В СИМВОЛЕ КЛАССА
5.4.1 Кроме выполнения требований 3.1.3 части XI «Электрическое оборудование», если не предусмотрена автоматизированная судовая электростанция согласно 4.4, должны быть обеспечены:
дистанционный пуск и остановка приводных механизмов генераторов из центрального поста управления;
дистанционная синхронизация, подключение и распределение нагрузки из центрального поста управления, которые могут выполняться на ГРЩ, если он находится в ЦПУ
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Требования Российского
Регистра Судоходства

Основная концепция PMS фирмы Kongsberg:
Система управления энергоснабжением (СУЭ) предназначена для управления производством и распределением электроэнергии на судне. Это включает в себя функции, необходимые для безопасной и экономичной эксплуатации электроэнергетической установки. СЭУ разработана в соответствии с требованиями классификационного общества.
Система предназначена для дистанционного управления работой вспомогательных двигателей с генераторами, автоматическими выключателями в ГРЩ, в так же мощными потребителями.
Автоматические регуляторы напряжения(AVR) должны быть частью генераторной установки.
Дизель генераторы должны быть рассчитаны на непрерывную параллельную работу.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Power Management System(PMS)

Генераторные автоматы должны быть оснащены Реле пониженного напряжения(Under Voltage Relay – UVT)
Меж секционные автоматы не должны иметь UVT.
Частота сети во всех условиях нагрузки поддерживается по
принципу droop compensation и с одинаковыми настройками на всех дизель генераторах.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Power Management System(PMS)

ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Voltage Droop settings

Основные функции СУЭ
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Дистанционный запуск / остановка вспомогательных двигателей, как в авто, так и в полуавто режиме
Дистанционное и автоматическое управление выключателями генератора; подключение, снятие нагрузки и отключение, а также синхронизация
Дистанционное и автоматическое управление меж секционными автоматами; подключение, отключение и синхронизация
Контроль частоты и нагрузки (увеличение/уменьшение) генераторов в автоматическом режиме
Симметричное и несимметричное распределение нагрузки между генераторами в автоматическом режиме
Запуск и остановка резервных генераторов в зависимости от нагрузки.

Основные функции СУЭ
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Автоматическая остановка по истечении времени охлаждения ДГ
Функция переключения с неисправного ДГ на резервный ДГ при срабатывании аварийной сигнализации на неисправном ДГ
Автоматический запуск и подключение ДГ при обесточивании
Контроль мощных потребителей, запроса на запуск и разрешение запуска
Выбор резервного ДГ и автоматический запуск/ подключение ДГ
Вычисление параметров генераторов (kW, kVA, kVAr, cosφ)

Концепция защиты генераторов
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Отдельная система защиты должна быть установлена для каждого ДГ.
Поставляется обычно производителем дизельного двигателя
Если система защиты поставляется другим производителем, то сигнал аварийной остановки должен быть предоставлен от системы защиты к СЭУ

Автоматические выключатели генераторов(СВ)
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Подключение
Автоматический выключатель(CB) может быть подключен оператором через интерфейс Компьютерной Системы Контроля и Управления (КСКУ) или с помощью автоматических функций СЭУ(PMS).
Если автоматический выключатель имеет функции синхронизации, частота будет отрегулирована для обеспечения правильного фазового угла и частоты перед подключением CB.
Отключение
Автоматический выключатель (CB) может быть отключен оператором через интерфейс КСКУ PMS или с помощью автоматических функций PMS.
При выключении генератора:
Генератор разгружается. Когда относительная нагрузка ниже заданного значения (5%), автоматический выключатель генератора будет отключен.

Межсекционные автоматические выключатели
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Подключение
Автоматический выключатель (CB) может быть подключен оператором с помощью интерфейса PMS или с помощью автоматических функций PMS. Если автоматический выключатель имеет функции синхронизации, частота будет отрегулирована (увеличена на шине, которая является «владельцем» выключателя), чтобы обеспечить правильный фазовый угол и частоту перед подключением CB.
Отключение
Автоматический выключатель (CB) может быть отключен оператором с помощью интерфейса PMS или с помощью автоматической функции PMS.
Если дана команда на отключение, автоматический выключатель СB сразу отключится, только если к каждой отделённой части ГРЩ подключен хотя бы один генератор.
Это сделано, чтобы предотвратить частичное обесточивание.
Если предусмотрен трансформатор тока, PMS может сбалансировать нагрузку между шинами, прежде чем отключить автоматический выключатель.

Блокировка
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Все автоматические выключатели имеют локальное / дистанционное управление, CB будет блокирован для подключения/отключения, когда CB установлен на локальное управление.
Если CB не имеет локального / дистанционного переключателя то PMS будет рассматривать CB как дистанционный.
В PMS включены следующие блокировки (программные блокировки):

Блокировка
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

Блокировка
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

Дизель генераторы(ДГ)
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Запуск ДГ
Вспомогательный двигатель (AE) может быть запущен оператором через интерфейс PMS или с помощью автоматических функций PMS. Три попытки запуска по умолчанию. При появлении сигнала о работе двигателя сигнал запуска деактивируется.
Остановка ДГ
AE может быть остановлен оператором через интерфейс PMS или с помощью автоматических функций PMS.
Блокировка ДГ
Запуск АЕ блокируется, если
для двигателя выбрано локальное управление,
обнаружен активный сигнал одной из защит двигателя
включена другая блокировка запуска.
Контроль частоты ДГ
Обычно регуляторы устанавливаются в Droop mode. PMS отправляет сигналы увеличения/уменьшения (DO) на регулятор для контроля частоты и нагрузки для всех ДГ. Выходной сигнал от PMS может быть подключен к автоматическому потенциометру на ГРЩ или напрямую к цифровому входу электронного регулятора скорости. Все регуляторы должны иметь одинаковые настройки (Droop settins)

Дизель генераторы(ДГ)
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Запуск/Остановка ДГ в зависимости от нагрузки (в режиме готов к запуску)
Резервный генератор будет подключен, когда нагрузка выше 85% (от общей подключенной мощности) в течении 20 секунд.
Резервный генератор будет отключен, когда нагрузка ниже 70% от общей подключенной мощности в течение 10 минут.
Распределение нагрузки
Дизельные генераторы имеют возможность асимметричной и симметричной распределения нагрузки.
Асимметричное распределение нагрузки
Функция распределения асимметричной нагрузки удерживает один генератор с высокой нагрузкой(70%) в течение 20 минут, в то время как второй генератор работает при низкой нагрузке (минимум 20%) (регулируемые пределы). После 20 минут генераторы выключают эту функцию.

Дизель генераторы(ДГ)
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Симметричное распределение нагрузки
Если два или более генератора подключены и был включен режим симметричной нагрузки, то нагрузка будет распределена поровну среди генераторов, в зависимости от мощности каждого генератора.
Например, если работают два генератора и требуется 60% общей мощности, каждый генератор обеспечит 60% своей собственной мощности.
Симметричное распределение нагрузки является настройкой по умолчанию в PMS.

Дизель генераторы(ДГ)
Смена работающего генератора
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Для повышения безопасности PMS может быть настроен на автоматическое переключение на первый резервный генератор при возникновении сигнала тревоги.
Возможны следующие разные функции:
 Функция 1: Запустить первый резервный генератор.
 Функция 2: Запустить первый резервный генератор, синхронизировать, подключить и принять нагрузку. После этого неисправный DG будет остановлен.
 Функция 3: Запустить первый резервный генератор, синхронизировать, подключить и принять нагрузку. После этого неисправный DG будет разгружен, отключен и остановлен после охлаждения.
 Функция 4: Запустить первый резервный генератор, синхронизировать, подключить и принять нагрузку. После этого неисправный ДГ останется в работе.
Функция 3 является настройкой по умолчанию в PMS.

Дизель генераторы(ДГ)
Смена работающего генератора
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Выбраны следующие аварийные сигналы тревоги:

Ошибка напряжения/частоты
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Один DG подключен
В случае сбоя напряжения или частоты, будет выполнено переключение на первый резервный DG (то есть изменение напряжения/частоты ± 2,5 %).
Резервный DG будет запущен, затем неисправный DG будет
отключен, при это произойдет короткое обесточивание ГРЩ. Сразу после обесточивания резервный DG подключится. Неисправный DG будет остановлен после охлаждения.
Два или более DG подключены
В случае сбоя напряжения или частоты будут только активированы аварийные сигналы.

Отключение ДГ по аварийному сигналу защиты
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
PMS немедленно отключит генераторный выключатель, независимо от того есть нагрузка или нет, когда появится аварийный сигнал защиты ДГ.
Кроме того, соленоид остановки ДГ будет активирован и останется активным, пока он не будет сброшен через интерфейс PMS.

Авто/Полу-Авто режим
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
ДГ установка может быть выбрана как AUTO или SEMI-AUTO.
В ПОЛУ-АВТО режиме:
Генераторная установка должна быть запущена до того, как она может быть подключена, т.е. команда подключения к остановленному генератору не инициирует старт – подключение ДГ.
Генераторная установка подключена в ПОЛУ-АВТО режиме, получив сигнал «Отключение», только разгрузит и отключит, а ДГ продолжит работать.
Генераторная установка не будет частью резервной системы, когда находится в режиме ПОЛУ-АВТО.
Распределение нагрузки не выполняется PMS в ПОЛУ-АВТО режиме.
В этом режиме можно установить значение нагрузки вручную.

Авто/Полу-Авто режим
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
В АВТО режиме:
Команда «Разъединение» вызовет последовательность разгрузки,
отключения, охлаждения и остановки ДГ.
Команда «Остановка» вызовет последовательность разгрузки, отключения и немедленной остановки ДГ.
Команда «Подключение» вызовет последовательность запуска,
синхронизация и подключение.
Команда «Запуск» вызовет только запуск ДГ.
Запуск после обесточивания также входит этот режим
Смена ДГ, зависимый от нагрузки пуск/остановка, пуск резерва и распределение нагрузки также работает в АВТО режиме.

Расчет токов короткого замыкания
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Исходя из расчетов токов короткого замыкания все 4 генератора не могут работать параллельно вместе.
PMS должна предотвратить работу всех 4 генераторов параллельно на один ГРЩ.

Портовый/аварийный генератор
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Портовый/аварийный (HG/EG) генератор может быть выбран:
 Режим аварийного генератора
 Режим портового генератора
Когда выбран HG, он может управляться PMS, главным образом для запуска режима PMS Портовый генератор.
Выбор режима Harbor осуществляется двумя переключателями:
 07604 Режим порта
 07606 EG дистанционный
EG обычно стоит в аварийном режиме, в таком случае он не является частью PMS.

Обесточивание
Функциональность
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Состояние обесточивания определяется как отсутствие напряжения (<10% от номинального напряжения) измеряется на шинах в MSB при отключенных всех автоматических выключателях.
После обесточивания электроэнергии PMS автоматически запустит 1-й резервный дизельный генератор и подключит его к MSB. Если 1-й резервный DG не подключится через 10 секунд (регулируемая настройка), то 2-й резервный DG запускается и подключается автоматически.
Дизель генераторы и ГРЩ должны быть в режиме AUTO, чтобы восстановить/перенастроить MSB после обесточивания.

Обнаружение полного отключения электроэнергии и изменение конфигурации
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
При отключении электроэнергии следующие выключатели отключатся по уставке пониженного напряжения (UVT).
PMS автоматически переподключит эти выключатели
которые были подключены до отключения электроэнергии.
Если MSBD работал с разомкнутыми Bus-Tie выключателями,
когда произошло отключение, Bus-Tie не должен замыкаться автоматически.
Трастерные автоматические выключатели не должны автоматически подключаться.
Выключатели VCB5, VCB6 и VCB7 не имеют UVT и поэтому они не разомкнутся во время обесточивания.

Обнаружение частичного обесточивания и реконфигурация
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Если межсекционные выключатели открыты, то ГРЩ 1, 2, 3 будут работать независимо. Это означает, что резервный ДГ, если таковой имеется на обесточенном ГРЩ, запустится и подключится.
Когда ГРЩ работают с разомкнутыми межсекционными выключателями и происходит обесточивание, то межсекционные выключатели не должны автоматически закрываться системой PMS.
Трастерные автоматические выключатели не должны автоматически подключаться.
Выключатели VCB5, VCB6 и VCB7 не имеют UVT и
поэтому этот выключатель не отключится при отключении электроэнергии

Отключение не важных потребителей
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Отключение несущественных потребителей будет выполнена, при одном из следующих условий:
- Если частота тока на шина ниже 55 Гц (задержка 10 сек.)
- Если нагрузка генератора (кВт или ток) превышает 95% от номинальной нагрузки / тока (с задержкой
10 сек.)
- Если нагрузка генератора (кВт или ток) превышает 100% от номинальной нагрузки / тока (мгновенное отключение)
- Если генератор отключается во время параллельной работы, и остальная часть электростанции становится перегруженной.

Уменьшение нагрузки ДГ
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Функция установлена по заявке судостроительного завода.
Реализуется, как включение трех выходов 07386A / 07229A / 07297A в случае, когда подключенный DG имеет аварийный сигнал снижения нагрузки (07360K).
Выходы должны активировать PT2 в дополнение к стандартной функции отключения несущественных потребителей.
Состояние межсекционных выключателей не имеет значения.

ТЯЖЕЛЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИ
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Если тяжелый потребитель (HC) должен быть запущен сигнал «Требуется запуск» отправляется в PMS. Если есть доступная мощность, то сигнал «Запуск предоставлен» будет активирован из PMS.
Если доступная мощность слишком низкая, резервный DG будет запущен и подключен к MSB, прежде чем активируется «Запуск предоставлен».
Минимальное количество подключенных DG перед запуском HC, см. Таблицу ниже.
Если два или более генератора работают, когда двигатель посылает запрос HC, и имеется достаточно доступной мощности, PMS выдаст разрешение на запуск без запуска какого-либо нового генератора.

Heavy consumers
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

Переменные потребители
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
Для Трастеров, которые являются переменными потребителями, PMS контролирует сигнал работы и нагрузки.
Пока Трастер работает, PMS не будет останавливать DG, который был запущен из-за запроса запуска HC от этого трастера.
Пока Трастер работает, PMS будет рассчитывать разницу между номинальной и используемой нагрузкой и резервировать эту разницу мощности.
Если доступная мощность, зарезервированная для запущенного HC, исчезает из-за остановленного DG, предоставленный сигнал «Запуск предоставлен» останется.
При наличии сигнала о потребляемом токе Трастера, то PMS будет использовать его для расчета используемой мощности и сравнивать паспортным током(при нагрузке трастера 100%). При необходимости, в зависимости от расчетов, PMS запускает резервный ДГ.

Уменьшение мощности трастера
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
PMS отправит сигнал снижения мощности на Трастер (контакт включения / выключения)
в случае выполнения следующего условия:
- Если частота тока шины ниже 55 Гц (задержка 10 сек.)
- Если ток генератора превышает 100% от номинального тока
- Если нагрузка генератора (кВт) превышает 95% от номинальной нагрузки
PMS будет измерять напряжение и ток каждого генератора отдельно. Затем контроллер рассчитает использованную мощность и общий ток (PMS измеряет ток на каждом автоматическом выключателе генератора, поэтому он содержит как активный ток, так и реактивный ток)
каждого отдельного генератора.
Затем PMS сравнивает эти два параметра с мощностью сети в сети и выдают аналоговый сигнал (4- 20 мА) для Трастеров, чтобы сказать им, сколько мощности каждый Трастер может использовать на основании этих расчетов.

Авто режимы
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова
MSB может быть настроен в нескольких режимах с помощью ручного управления от PMS. Кроме того, PMS может работать с MSB в нескольких предопределенных автоматических режимах.
Для безопасной и быстрой смены режима работы PMS обрабатывает все необходимые изменения конфигурации главного распределительного щита между различными автоматическими режимами.
Перед сменой режима необходимо выполнить три условия:
 Все доступные генераторы в АВТО.
 MSB и все автоматические выключатели в дистанционном режиме.
 MSB должен быть настроен в определенном режиме.
Когда режимы настраиваются вручную, PMS автоматически определяет различные режимы и выдает индикацию в мнемосхеме.
Для данного судна 3 режима:
SEA MODE
DP MODE
HG MODE

ВЫВОДЫ
СУЭ является одной из самых важных систем управления на судне, обеспечивающая стабильную и надежную работу СЭС в различных режимах. Благодаря встроенным алгоритмам СЭУ уменьшает риск ошибки, которая может быть совершена оператором, а также значительно сокращает время, необходимое для управления судовой электростанцией.
ИПК ГМУ имени адмирала Ф.Ф.Ушакова

PMS (Power Management System)

PMS (Power Management System)
The Power Management system provides Monitoring, Control and Safety functions for the power generation systems.
The PMS has different control possibilities:
Auto Mode
Semi Auto
Manual

Diesel Generator (DG), Shaft Generator (SG) start, stop control and monitoring
Switchboard control and monitoring
SG, DG safety system
Auto-synchronizing of generators and breaker control
Load depend start, stop
Load sharing control
PMS Main Functions

Blackout Monitoring and Restart
Power reservation of heavy consumers
Preference trip (load shedding)
Net Frequency control
Ship operation mode selection and start sequence program
PMS Main Functions

PMS (Power Management System)

PMS (Power Management System)

PMS (Power Management System)

PMS (Power Management System)

Electric Power System