ПРЕВЕНТИВНАЯ ЗАЩИТА СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ПРИ ОШИБОЧНЫХ ДЕЙСТВИЯХ ЭКИПАЖА

Статья посвящена развитию метода предупредительного управления в целях безопасной работы судовой электроэнергетической системы в нештатных ситуациях, связанных с ошибками членов экипажа при остановке генераторных агрегатов в процессе эксплуатации. Особое внимание уделено разработке подхода превентивной защиты оборудования, обеспечивающего формирование управляющего воздействия, направленного на предотвращение возникновения аварийной ситуации на судне в момент, когда ошибка обслуживающим персоналом уже совершена, но негативные процессы в энергосистеме еще не начались. Показано, что для подобного рода задач период реагирования на опасную ситуацию чрезвычайно мал и ихрешение не под силу человеку-оператору, поэтому в данном случае целесообразно применять технические средства, активно реагирующие на действия обслуживающего персонала. Для разработки таких технических средств в статье рассмотрен перечень контролируемых параметров, оказывающих существенное влияние на протекание процессов в судовой электросети в случае неправомерного отключения работающего генераторного агрегата. Показано, что в случае прогнозирования нештатного режима работы судовой электроэнергетической системы вследствие ошибочного отключения функционирующего источника электроэнергии принципиально возможны два вида управляющих воздействий, а именно: блокировка сигнала отключения генераторного агрегата или отключение групп потребителей электроэнергии и снижение нагрузки на работающие машины. В работе приведены результаты анализа энергетических процессов, протекающих в судовой электроэнергетической системе в случае ошибки оператора, представленные в виде логических выражений для каждого из управляющих сигналов. На основе полученных уравнений сформированы предупредительные сигналы для технической реализации превентивной защиты, исключающей влияние человеческого фактора. Результаты исследований записаны в виде совершенной дизъюнктивной нормальной формы логических функций, а также выполнена минимизация полученных выражений. Особое внимание уделено разработке нового специализированного алгоритма предупредительного управления, обеспечивающего превентивную защиту судовой электроэнергетической системы от ошибочных отключений генераторных агрегатов. Приведена блок-схема и дано подробное описание данного алгоритма. Отмечена необходимость учета при формировании управляющего воздействия дополнительных признаков неработоспособного состояния каждой из работающих машин.

судовая электроэнергетическая система, ошибка оператора, человеческий фактор, предупредительное управление, диагностический признак, отключение потребителей, перегрузка генераторных агрегатов, превентивная защита

1. Гвоздев Е. В. Методология анализа показателей влияния человеческого фактора на комплексную безопасность электроэнергетических предприятий / Е. В. Гвоздев, Е. Б. Грибанова, Ю. Г. Матвиенко // Безопасность труда в промышленности. - 2020. - № 12. - С. 38-43. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-12-38-43.

2. Кузнецов П. А. Комплексная система защиты потребителей электроэнергии от аварийных режимов работы / П. А. Кузнецов, О. А. Степанов // Вестник Московского авиационного института. - 2016. - Т. 23. - № 4. - С. 145-154.

3. Булатов Ю. Н. Противоаварийное управление установками распределенной генерации / Ю. Н. Булатов, А. В. Крюков // Электричество. - 2019. - № 2. - С. 18-25. DOI: 10.24160/0013-5380-2019-2-18-25.

4. Зубок Ю. А. Угрозы в трансформирующейся среде обитания как фактор социальных рисков: прогнозирование и регулирование / Ю. А. Зубок, В. И. Чупров // Социологические исследования. - 2017. - № 5 (397). - С. 57-67.

5. Магид С. И. Человеческий фактор и энергобезопасность на современном этапе развития электроэнергетики / С. И. Магид // Энергосбережение и водоподготовка. - 2006. - № 3 (41). - С. 55-62.

6. Ivanova M. Analysis of Power Outages and Human errors in the Operation of Equipment in Power Grids / M. Ivanova, R. Dimitrova, A. Filipov // 2020 12th Electrical Engineering Faculty Conference (BulEF). - IEEE, 2020. - Pp. 1-5. DOI: 10.1109/BulEF51036.2020.9326058.

7. Bao Y. Impact analysis of human factors on power system operation reliability / Y. Bao, C. Guo, J. Zhang, J. Wu, S. Pang, Z. Zhang // Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. - 2018. - Vol. 6. - Is. 1. - Pp. 27-39. DOI: 10.1007/s40565-016-0231-6.

8. Kondrateva O. E. Analysis of the Applicability of Key Risk Assessment Methods for Solving Problems of Reducing Accidents at Energy Facilities / O. E. Kondrateva, M. K. Romashov, O. A. Loktionov // 2021 3rd International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE). - IEEE, 2021. - Pp. 1-5. DOI: 10.1109/REEPE51337.2021.9388031.

9. Магид С. И. Надежность электроэнергетики и нормирование тренажерной подготовки персонала / С. И. Магид, Е. Н. Архипова // Надежность и безопасность энергетики. - 2011. - № 1 (12). - С. 24-33.

10. Коновалов Ю. В. Повышение безопасности эксплуатации электротехнических комплексов систем электроснабжения при их интеллектуализации / Ю. В. Коновалов, Н. В. Кузнецова // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2017. - Т. 21. - № 1 (120). - С. 103-112. DOI: 10.21285/1814-3520-2017-1-103-112.

11. Magid S. I. Topical issues of simulation construction development in modern electric power engineering / S. I. Magid, E. N. Arkhipova, I. S. Zagretdinov // Thermal Engineering. - 2015. - Vol. 62. - Is. 14. - Pp. 1017-1027. DOI: 10.1134/S0040601515140086.

12. Никоноров А. Н. Разработка учебно-исследовательской АСУТП энергоблока с парогазовой установкой / А. Н. Никоноров [и др.] // Автоматизация в промышленности. - 2021. - № 2. - С. 38-43. DOI: 10.25728/avtprom.2021.02.07.

13. Бойко Е. А. Формирование профессиональных цифровых компетенций при реализации многоуровневой модели проектно-ориентированной подготовки теплоэнергетиков / Е. А. Бойко // Энергобезопасность и энергосбережение. - 2021. - № 1. - С. 61-71. DOI: 10.18635/2071-2219-2021-1-61-71.

14. Окороков Р. В. Роль человеческого фактора в управлении энергетическими объектами в условиях цифровой трансформации / Р. В. Окороков, А. А. Тимофеева // Фундаментальные и прикладные исследования в области управления, экономики и торговли: сб. трудов всероссийской научной и учебно-практической конференции. В 3 ч. - СПб.: ИПЦ СПбПУ «ПОЛИТЕХ-ПРЕСС», 2020. - С. 96-101.

15. Tyrva V. O. Anthropomorphic Control over Electromechanical System Motion: Simulation and Implementation / V. O. Tyrva, A. V. Saushev, O. V. Shergina // 2020 International Russian Automation Conference (RusAutoCon). - IEEE, 2020. - Pp. 374-379. DOI: 10.1109/RusAutoCon49822.2020.9208070.

16. Белов О. В. Методология анализа и контроля безопасности судна как сложной организационно-технической системы /О. В. Белов // Вестник Камчатского государственного технического университета. - 2015. - № 34. - С. 12-18. DOI: 10.17217/2079-0333-2015-34-12-18.

17. Coraddu A. Determining the most influential human factors in maritime accidents: A data-driven approach / A. Coraddu, L. Oneto, B. N. de Maya, R. Kurt // Ocean Engineering. - 2020. - Vol. 211. - Pp. 107588. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2020.107588.

18. Navas de Maya B. Application of card-sorting approach to classify human factors of past maritime accidents / B. Navas de Maya, H. Khalid, R. E. Kurt // Maritime Policy & Management. - 2021. - Vol. 48. - Is. 1. - Pp. 75-90. DOI: 10.1080/03088839.2020.1754481.

19. Wang T. Autonomous decision-making scheme for multi-ship collision avoidance with iterative observation and inference / T. Wang, Q. Wu, J. Zhang, B. Wu, Y. Wang // Ocean Engineering. - 2020. - Vol. 197. - Pp. 106873. DOI:10.1016/j.oceaneng.2019.106873.

20. Tu E. Exploiting AIS Data for Intelligent Maritime Navigation: A Comprehensive Survey From Data to Methodology / E. Tu, G. Zhang, L. Rachmawati, E. Rajabally, G. B. Huang // IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems. - 2017. - Vol. 19. - Is. 5. - Pp. 1559-1582. DOI: 10.1109/TITS.2017.2724551.

21. Alizadeh D. Vessel trajectory prediction using historical automatic identification system data / D. Alizadeh, A. A. Alesheikh, M. Sharif // The Journal of Navigation. - 2021. - Vol. 74. - Is. 1. - Pp. 156-174. DOI: 10.1017/S0373463320000442.

22. Широков Н. В. Предупредительное управление судовой электроэнергетической системой при отказе источников электроэнергии / Н. В. Широков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2019. - Т. 11. - № 2. - С. 396-405. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-2-396-405.

23. Пат. 2731756 Российская Федерация, МПК H02H 3/08. Способ предупредительного управления отключением генераторного агрегата / Н. В. Широков; заяв. и патентообл. Н. В. Широков. - № 2020105350; заявл. 04.02.2020; опубл. 08.09.2020, Бюл. № 25. - 13 с.

24. Пат. 2715555 Российская Федерация, МПК H02H 3/08. Способ определения неработоспособного генераторного агрегата / Н. В. Широков; заяв. и патентообл. ООО «Форпик стандарт сервис». - № 2019137276; заявл. 19.11.2019; опубл. 02.03.2020, Бюл. № 7. - 9 c.

25. Saushev A. Preventive Protection of Ship’s Electric Power System from Reverse Power / A. Saushev, N. Shirokov, S. Kuznetsov // International Scientific Conference Energy Management of Municipal Facilities and Sustainable Energy Technologies EMMFT 2019. EMMFT 2019. Advances in Intelligent Systems and Computing. - Springer, Cham, 2021. - Vol. 1258. DOI: 10.1007/978-3-030-57450-5_33.

26. Широков Н. В. Метод исключения омонимичных областей в предупредительном управлении электротехнической системой / Н. В. Широков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2020. - Т. 12. - № 2. - С. 390-401. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-2-390-401.