Система автоматического управления электростанцией судна

Принцип работы системы автоматического управления электростанцией судна рассмотрим на примере электроэнергетической системы, представленной на рис. 6.1.

Рисунок 6.3 – Структура электроэнергетической системы судна

Состав системы управления.

Система управления состоит из аппаратной и программной частей. Программная часть представляет собой алгоритм функционирования контроллера, находящийся в виде программы в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) контролера. В аппаратную часть входит контроллер (включая дополнительные модули — устройства расширения), измерительные и преобразовательные устройства, обеспечивающие измерение и ввод в контроллер различных физических и логических величин, промежуточная коммутационная аппаратура.

К внешним по отношению к системе управления объектам относят следующие устройства и агрегаты (см. рис. 6.3):

- два дизель–генераторных агрегата G1 и G2 (ДГ1 и ДГ2);

- станция приема питания с берега;

- подруливающее устройство (ПУ);

- главные силовые шины судовой электрической сети;

- силовая коммутационная аппаратура:

- два генераторных автоматических выключателя (АВ) — 1QF1, 1QF2;

- два АВ подруливающего устройства — 1QF4 и 1QF5;

- АВ станции приема питания с берега — 1QF3;

- межсекционный АВ — 2QF1.

Назначение системы управления.

Система управления судовой электростанцией предназначена для автоматического, то есть без участия оператора (вахтенного моториста, механика, прочего персонала) функционирования во всех штатных и некоторых нештатных ситуациях, возникающих в ходе нормальной эксплуатации судна, и выполняет следующие функции:

автоматическое поддержание рабочих параметров судовой электрической сети (далее — судовой сети) — напряжение и частоты — в пределах диапазона номинальных значений;

автоматическую выдачу команды на запуск, точную синхронизацию и подключение к судовой сети резервного дизель–генератора (ДГ), если таковой имеется, при увеличении загрузки электростанции (СЭС);

автоматическую выдачу команды на отключение от сети и остановку одного из нескольких подключенных к сети генераторов при длительной недогрузке СЭС;

автоматическое распределение активной мощности между параллельно работающими генераторами;

автоматический, посредством выдачи команд на включение или отключение соответствующих АВ, перевод питания судовой сети с берегового на автономное (от основной СЭС) и обратно с синхронизацией (без мигания);

автоматическую подачу и снятие питания с подруливающего устройства при получении соответствующих команд с поста местного или дистанционного управления;

выдачу команды на запуск и подключение к судовой сети резервного генератора, если таковой имеется, по команде с поста местного или дистанционного управления. Причем, если после подключения запущенного генератора к сети СЭС окажется недогруженной, то отключение генераторов от судовой сети не производится вплоть до подачи команды на остановку одного из генераторов с поста местного или дистанционного управления, то есть реализуется режим повышенной надежности;

в случае аварии генератора, подключенного к судовой сети, автоматическую выдачу команды на отключение его от сети и остановку, а также выдачу команды на запуск и подключение к судовой сети резервного генератора, если таковой имеется;

автоматическую выдачу команды на запуск и подключение к судовой сети резервного генератора, если таковой имеется, в случае выхода из строя (невозможности включения) АВ уже подключенного к судовой сети генератора;

запрещение подключения генератора к судовой сети в автоматическом режиме управления в случае обнаружения неисправности (короткого замыкания) шин главного распределительного щита (ГРЩ), а также запрещение подачи питания на подруливающее устройство в случае обнаружения короткого замыкания (КЗ) на его фидерах.

Система управления может находиться в режиме автоматического и ручного управления. В режиме ручного управления задача управления СЭС полностью ложится на обслуживающий персонал — система не выдает никаких управляющих воздействий и игнорирует всю поступающую к ней информацию. В режиме автоматического управления система автоматически выполняет перечисленные выше функции.

Система управления способна воспринимать и анализировать логические и аналоговые входные сигналы. К логическим сигналам, воспринимаемым и анализируемым системой, относятся следующие:

- информация о состоянии автоматических выключателей, показанных на рис. 1. Считается, что каждый АВ может находиться в одном из двух нормальных («включен» или «выключен») или одном из двух аварийных («не может быть включен» или «не может быть выключен») состояний;

- информация о наличии напряжения на станции питания с берега, воспринимаемой как «готовность к приему питания с берега»;

- информация о состоянии каждого ДГ. Каждый ДГ может находиться в режиме автоматического и ручного управления. В режиме автоматического управления обрабатываются следующие состояния ДГ: «в резерве» (остановлен, исправен и находится в режиме автоматического управления), «работа на сеть», «работа на ПУ», «в запуске», «в останове», «готов к подключению», «авария», «неисправность». В режиме ручного управления информация о состоянии ДГ не анализируется. При переводе ДГ из состояния ручного в состояние автоматического управления, считается что он исправен. Перевод ДГ из состояния ручного в состояние автоматического управления допускается производить в любом, кроме двух последних (аварийных), вышеперечисленных состояний. Определения указанных выше состояний см. ниже;

- команды, поступающие с постов местного или дистанционного управления, которые включают в себя команды на запуск или остановку генератора (генераторов), перевод его в режим ручного/автоматического * управления, включение некоторых АВ, подача/снятие питания с ПУ. К аналоговым сигналам относятся значения напряжений и частот каждого генератора, судовой сети и станции приема питания с берега.

Определения.

При проектировании системы управления были приняты следующие соглашения и терминология:

ДГ (дизель–генератор) — совокупность дизель–генераторного агрегата и его системы управления. Система управления ДГ способна воспринимать логические сигналы – команды «Пуск ДГ», «Стоп ДГ», «Увеличить частоту вращения ДГ», «Уменьшить частоту вращения ДГ», контролировать состояние ДГ и вырабатывать логические информационные сигналы «ДГ остановлен», «ДГ готов к подключению», «Идет запуск ДГ», «Идет остановка ДГ», «ДГ исправен», «ДГ неисправен (авария)»;

автоматический режим работы системы управления — система управления самостоятельно, без участия обслуживающего персонала, непрерывно анализирует информацию о свойствах и структуре судовой электрической сети, при необходимости принимает решения об изменении структуры и свойств СЭЭС и выдает команды на исполнение принятого ею решения;

ДГ находится в автоматическом режиме управления — воспринимает и исполняет команды, поступающие только от системы управления;

ДГ находится в ручном режиме управления — ДГ воспринимает и исполняет только команды, поступающие с постов местного или дистанционного управления. В этом режиме система управления игнорирует все логические и аналоговые сигналы, поступающие от ДГ и не анализирует его состояние;

перевод генератора из режима автоматического в режим ручного управления и обратно осуществляется с постов местного или дистанционного управления;

пост местного управления — пульт управления, размещенный непосредственно на лицевой панели системы управления; пост дистанционного управления — пульт управления, размещенный в рулевой рубке;

ДГ находится в резерве (резервный ДГ) — ДГ находится в режиме автоматического управления, остановлен, исправен и может быть запущен при получении им соответствующей команды; ДГ работает на сеть — ДГ находится в режиме автоматического управления, исправен, запущен и подключен к судовой сети через соответствующий АВ;

ДГ работает на подруливающее устройство (работа на ПУ) — ДГ находится в режиме автоматического управления, исправен, запущен и подключен к фидеру ПУ через соответствующий АВ;

ДГ готов к подключению — ДГ находится в режиме автоматического управления, исправен, запущен, его электрические параметры соответствуют номинальным и он не подключен ни к судовой сети, ни к фидеру ПУ;

ДГ находится в запуске — ДГ находится в режиме автоматического управления, исправен, на него была выдана команда на запуск и контрольное время запуска еще не истекло;

ДГ находится в останове — ДГ находится в режиме автоматического управления, запущен, на него была выдана команда на остановку и контрольное время остановки еще не истекло;

ДГ неисправен — ДГ находится в режиме автоматического управления и система управления получила от блока управления ДГ сигнал «неисправность ДГ» или "авария ДГ';

АВ включен/выключен — система управления имеет информацию о том, что главные контакты АВ замкнуты/разомкнуты;

АВ не может быть включен — АВ, находясь в состоянии «выключен», не реагирует на команду «включить АВ»; после включения АВ произошло его выключение по причине срабатывания электрической зашиты (защит); система управления не получила ответного сигнала о включении АВ;

АВ не может быть выключен — АВ, находясь в состоянии «включен» не реагирует на команду «выключить АВ» или система управления не получает ответного сигнала о выключении АВ;

берег готов к подключению — система управления имеет информацию о наличии на шинах станции приема питания с берега номинального напряжения.

если генератор переведен из режима ручного в режим автоматического управления, то считается, что он исправен.