PREVENTIVE START-UP OF AN EMERGENCY DIESEL GENERATOR OF THE SHIP’S ELECTRIC POWER SYSTEM

The development of the method of preventive protection for the purposes of safe operation of the ship’s electric power system in emergency situations associated with malfunctions of its elements that occur during operation is considered in the paper. It has been shown that the existing devices form a command to start an emergency diesel generator at the moment when the voltage on the main switchboard busbars disappears. This circumstance causes a break in the power supply of responsible consumers of electric energy for a time equal to the start time of the emergency source. At the same time, the vessel loses control, and in most cases, the course. In this regard, it has been paid special attention in the paper to the development of a method for the preventive start of an emergency diesel generator, in which the launch command is formed before the vessel is de-energized, but with a real threat of this event. The conditions under which the preventive start of an emergency diesel generator should be carried out are formulated. Within the framework of the proposed approach, the energy state of the entire ship’s electric power system is predicted in the case of a decrease in its generating capacity, and, if necessary, a command to start an emergency source of electric energy is formed. At the same time, the most dangerous situation develops at a time when, in case of a failure of the generator unit of the main power plant, preventive unloading of the network turns out to be ineffective. It has been shown that there are emergency modes of vessel operation, such as flooding or fire in the room of diesel generators, in which the probability of simultaneous failure of all main electricity sources at once is especially high. The application of the proposed method of preventive start-up of an emergency power source will allow, in case of failure of at least one of the generator units of the main power plant operating in parallel, flooding or fire on the ship, to carry out structural adaptation of the system in advance to the malfunction that has arisen and go into a partially operational state, bypassing the emergency situation. At the same time, the interruption in the power supply of responsible consumers ensuring the safety of the vessel operation will either be significantly reduced or it will not happen at all. A functional diagram of a simple device implementing the proposed approach in practice is presented. A brief description of his work is given.

emergency diesel generator, preventive start-up, preventive control, failure of the generator set, interruption in power supply, responsible consumers

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.