ПРЕВЕНТИВНЫЙ ЗАПУСК АВАРИЙНОГО ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРА СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Темой исследования является развитие метода превентивной защиты для безопасной работы судовой электроэнергетической системы в нештатных ситуациях, связанных с неисправностями ее элементов, возникающими в процессе эксплуатации. Показано, что существующие устройства формируют команду на запуск аварийного дизель-генератора в момент исчезновения напряжения на шинах главного распределительного щита, что обусловливает перерыв в электроснабжении ответственных потребителей электрической энергии на время, равное времени запуска аварийного источника. При этом судно теряет управляемость, а в большинстве случаев и ход. В этой связи в статье особое внимание уделено разработке способа превентивного запуска аварийного дизель-генератора, при котором команда на запуск формируется до момента обесточивания судна, но при реальной угрозе наступления этого события. Сформулированы условия, при которых должен осуществляться превентивный запуск аварийного дизель-генератора. В рамках предложенного подхода осуществляется прогнозирование энергетического состояния всей судовой электроэнергетической системы в случае уменьшения ее генерирующей способности и при необходимости формируется команда на запуск аварийного источника электрической энергии. При этом наиболее опасная ситуация наступает в то время, когда при отказе генераторного агрегата основной электростанции превентивная разгрузка сети оказывается неэффективной. Показано, что существуют аварийные режимы работы судна, такие как подтопление или пожар в помещении дизель-генераторов, при которых вероятность одновременного выхода из строя сразу всех основных источников электроэнергии особенно велика. Представлена функциональная схема простого устройства, реализующего предложенный подход на практике, и дано краткое описание его работы. Применение предложенного способа превентивного запуска аварийного источника электроэнергии позволит в случае выхода из строя хотя бы одного из работающих параллельно генераторных агрегатов основной электростанции, подтопления или пожара на судне заблаговременно осуществить структурную адаптацию системы к возникшей неисправности и перейти в частично работоспособное состояние, минуя аварийную ситуацию. При этом перерыв в питании ответственных потребителей, обеспечивающих безопасность функционирования судна, либо существенно сократится, либо вообще не произойдет.

аварийный дизель-генератор, превентивный запуск, предупредительное управление, отказ генераторного агрегата, перерыв в электроснабжении, ответственные потребители

1. Абрамович Б. Н. Система бесперебойного электроснабжения предприятий горной промышленности / Б. Н. Абрамович // Записки горного института. - 2018. - Т. 229. - С. 31-40. DOI: 10.25515/PMI.2018.1.31.

2. Воропай Н. И. Противоаварийное управление нагрузкой для обеспечения гибкости электроэнергетических систем / Н. И. Воропай, М. В. Чулюкова // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2020. - Т. 24. - № 4 (153). - С. 781-794. DOI: 10.21285/1814-3520-2020-4-781-794.

3. Седнев В. А. Инженерно-технические мероприятия по подготовке электроэнергетических сооружений и систем к устойчивому функционированию / В. А. Седнев // Технологии техносферной безопасности. - 2019. - № 1 (83). - С. 139-150. DOI: 10.25257/TTS.2019.1.83.139-150

4. Гражданская защита: Энциклопедия: в 4 т / Под общ. ред. С. К. Шойгу. - М.: Московская тип. № 2, 2006. - Т. I (А-И).

5. Папков Б. В. Об анализе последствий от нарушений электроснабжения / Б. П. Папков, В. А. Савельев // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. - 2016. - № 3. - С. 46-50.

6. Жилкина Ю. В. Отказ электросетевого оборудования в системе управления активами: методика оценки ущерба / Ю. В. Жилкина // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2019. - Т. 11. - № 4 (44). - С. 94-101.

7. Душин В. К. Системы бесперебойного питания локальных вычислительных сетей / В. К. Душин, И. И. Саморуков, Н. Н. Теодорович, А. Н. Феоктистов // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2006. - Т. 2. - № 2. - С. 19-22.

8. Резников С. Резервно-аккумуляторные источники бесперебойного питания для автономных и сетевых систем электроснабжения со звеном постоянного повышенного напряжения / С. Резников, С. Климова, И. Харченко, В. Смирнов, В. Савостьянов // Силовая электроника. - 2016. - Т. 2. - № 59. - С. 34-38.

9. Самсыгин В. К. Разработка и создание источников бесперебойного питания систем энергообеспечения морского исполнения / В. К. Самсыгин, Д. В. Соколов, Д. И. Улитовский, М. Ю. Сергеев, А. А. Мартынов // Труды Крыловского государственного научного центра. - 2019. - № 2 (388). - С. 101-111. DOI: 10.24937/2542-2324-2019-2-388-101-111.

10. Аминов Р. З. Комплексная оценка показателей надежности резервных дизель-генераторов атомных электростанций / Р. З. Аминов // Труды Академэнерго. - 2019. - № 1 (54). - С. 72-80.

11. Пичугин Д. Д. Автоматизация дизель-генераторной установки / Д. Д. Пичугин, Е. А. Чабанов // Транспорт: проблемы, цели, перспективы (Transport 2021): Материалы II Всероссийской научно-технической конференции с международным участием / Под ред. Е. В. Чабановой. - Пермь: Пермский филиал Федерального госбюдж. образов. учрежд. ВО «Волжский государственный университет водного транспорта», 2021. - С. 236-240.

12. Жирохова Е. А. Принципы совершенствования методики проектирования судовой аварийно-стояночной электростанции / Е. А. Жирохова // Труды Крыловского государственного научного центра. - 2021. - № S1. - С. 56-57. DOI: 10.24937/2542-2324-2021-1-S-I-56-57.

13. Кузнецов С. Е. Определение надежности электроснабжения судовых ответственных приемников электроэнергии / С. Е. Кузнецов, Н. А. Алексеев, А. А. Виноградов // Морские интеллектуальные технологии. - 2020. - № 4-2 (50). - С. 22-26. DOI: 10.37220/MIT.2020.50.4.067.

14. 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.

15. 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.

16. Saushev A. Preventive protection of marine electrical power system from the transition of generating sets to motoring mode / A. Saushev, N. Shirokov // E3S Web of Conferences. - EDP Sciences, 2021. - Vol. 244. - Pp. 08007. DOI: 10.1051/e3sconf/202124408007.

17. Широков Н. В. Превентивная защита судовой электроэнергетической системы с параллельно работающими генераторными агрегатами / Н. В. Широков // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. - 2021. - № 62-63. - С. 121-130.

18. Пат. 2681940 Российская Федерация, МПК H02H3/08 (2020.03). Способ защиты судовой электроэнергетической системы / Н. В. Широков // Заяв. и патентообл. ООО «Форпик Стандарт Сервис». - № 2018110027; заявл. 27.03.2018; опубл. 14.03.2019, Бюл. № 8. - 17 с.

19. Пат. 2731762 Российская Федерация, МПК H02H3/08 (2020.03). Способ защиты судовой электроэнергетической системы / Н. В. Широков // Заяв. и патентообл. ООО «Форпик Стандарт Сервис». - № 2019133753; заявл. 22.10.2019; опубл. 08.09.2020, Бюл. № 25. - 9 с.

20. Каракаев А. Б. Контроль и управление коммутационными состояниями электрических сетей / А. Б. Каракаев, А. В. Луканин, Н. И. Николаев, Е. В. Хекерт // Морские интеллектуальные технологии. - 2019. - № 1-2 (43). - С. 46-54.

21. Портнягин Н. Н. Исследование виртуальных моделей защиты генератора от обратной мощности в судовой электроэнергетической системе / Н. Н. Портнягин, С. Ю. Труднев // Вестник Камчатского государственного технического университета. - 2011. - № 18. - С. 32-35.

22. 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.

23. 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.

24. 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.

25. Болгаров С. П. Анализ информации по авариям ледоколов и транспортных судов с атомными энергетическими установками / С. П. Болгаров, В. М. Воробьев, А. В. Воронцов, Р. А. Иванов // Труды Центрального научно-исследовательского института им. академика А. Н. Крылова. - 2009. - № 45 (329). - С. 111-128.

26. Саушев А. В. Оперативная идентификация технического состояния судовой электростанции для решения задач предупредительного управления / А. В. Саушев, Н. В. Широков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2022. - Т. 14. - № 2. - С. 306-318. DOI: 10.21821/2309-5180-2022-14-2-306-318.

27. Саушев А. В. Основы управления состоянием электротехнических систем объектов водного транспорта: моногр / А. В. Саушев. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2015. - 215 с.

28. Широков Н. В. Превентивная защита судовых электроэнергетических систем от перегрузки при ошибочных действиях экипажа / Н. В. Широков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2021. - Т. 13. - № 3. - С. 430-441. DOI: 10.21821/2309-5180-2021-13-3-430-441.

29. Yaghobi H. Fast predictive technique for revers power detection in synchronous generator / H. Yaghobi // IET Electric Power Applications. - 2018. - Vol. 12. - Is. 4. - Pp. 508-517. DOI: 10.1049/iet-epa.2017.0491.

30. Samami M. Novel fast and secure approach for revers power protection in synchronous generators / M. Samami, M. N. Azary // IET Electric Power Applications. - 2019. - Vol. 13. - Is. 12. - Pp. 2128-2138. DOI: 10.1049/iet-epa.2018.5961.

31. Unahalekhaka P. Reduction of Reverse Power Flow Using the Appropriate Size and Installation Position of a BESS for a PV Power Plant / P. Unahalekhaka, P. Sripakarach // IEEE Access. - 2020. - Vol. 8. - Pp. 102897-102906. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2997821.