Quyền dự phòng và chuyển quyền dự phòng của các tổ hợp DG tàu thuỷ

Hỗ trợ ơn tập [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] QUYỀN DỰ PHÒNG VÀ CHUYỂN QUYỀN DỰ PHÒNG CỦA CÁC TỔ HỢP DG TÀU THUỶ THE PRIORITY TO THE STANDBY STATE AND THE ABILITY TO TRANSFER TO ANOTHER OF MARINE DG COMBINATION PGS TS LƯU KIM THÀNH Khoa Điện- Điện tử, Trường ĐHHH Việt Nam Tóm tắt Bài báo giới thiệu tính quan trọng hệ thống quản lý nguồn PMS, xác định quyền dự phòng chuyển quyền tổ hợp DG tàu thuỷ Đi sâu nghiên cứu đưa thuật điều khiển thực tính nói Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 39 – 08/2014 50 Hỗ trợ ơn tập [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] Abstract This article introduces an important function of the Power Management System – PMS; It implies the priority to the standby state and the ability to transfer to another of Marine Diesel-Generator combination; in particular, give out the algorithm of above feature Đặt vấn đề Trên tàu thuỷ thiếu nguồn cấp lượng điện Do tàu thuỷ có số chế độ làm việc, mà ứng với chế độ phụ tải u cầu cơng suất điện khác nhau, nên người ta thường bố trí trạm vài tổ hợp phát điện - Generating Sets (GS) Các tổ hợp GS thường Diesel Generators (DG), máy phát đồng trục - Shaft Generators (SG), dùng Turbo Generators (TG) Tuy theo yêu cầu phụ tải mà việc đưa tổ hợp GS vào làm việc lưới thực tay (chế độ “Hand” hay “Manual”), chế độ bán tự động ( Semi-Automatic Mode ) hay tự động (Automatic Mode) Tàu thuỷ có mơi trường làm việc nặng nhọc khắc nghiệt thuyền viên, đồng thời ln địi hỏi điều khiển xác kịp thời (nhằm ngăn ngừa cố đáng tiếc xảy ra), nên bên cạnh chế độ điều khiển tay trang bị hệ điều khiển tự động bán tự động Vì tàu thuỷ nói chung trạm phát nói riêng người ta trang bị nhiều hệ thống tự động bán tự động Nhất giai đoạn khoa học công nghệ phát triển tự động hóa hệ thống tàu thuỷ ngày hoàn thiện Hệ thống quản lý nguồn (Power Management System – PMS) hệ thống cần thiết hình thành hồn cảnh Hệ thống quản lý nguồn - Power management system (PMS) trang bị tàu thủy có mức độ tự động hố cao (khơng có người trực ca buồng máy) Tuy nhiên trước tàu thuỷ trang bị hệ thống tự động để thực chức cụ thể, kể ra: Hệ thống tự động điều khiển diesel; Hệ thống tự động hoà đồng bộ; Hệ thống tự động phân chia tải Khi PMS trang bị tàu thuỷ thực chức số hệ thống riêng biệt nói trên, tác động qua lại với hệ thống riêng biệt – Theo phương án hồn toàn phụ thuộc cấu trúc PMS lựa chọn theo ý đồ người thiết kế Trong thập kỷ qua nhiều hãng giới đã, tiến hành nghiên cứu giải vấn đề liên quan đến PMS Đồng thời thiết kế, chế tạo đưa vào sử dụng hệ thống tự động quản lý nguồn cho tàu thuỷ Trong tàu quân Nga đóng từ thập kỷ 70 kỷ 19 trang bị hệ điều khiển nguồn (Power Controller) [1] [2], hãng Taiyo đưa từ 2001 Sau sản phẩm PMS hãng Lyngsø Marine A/S,Totem, Deif A/S, Stucke Electronic chế tạo với mức độ tự động công nghệ vi điều khiển [3], [5] Trong nước chưa đưa sản phẩm hệ thống quản lý nguồn, chưa có cơng trình nghiên cứu nhằm chế tạo PMS, mà tìm hiểu thực việc lắp đặt vận hành khai thác chúng, chưa đưa tài liệu giáo trình phục vụ đào tạo ….Việc nghiên cứu nhằm hướng tới mục tiêu chế tạo hệ thống PMS Việt Nam đặt chuẩn bị cho giai đoạn phát triển cơng nghiệp đóng tàu Việt nam cần thiết Nội dung Để giải vấn đề nêu ta sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng quan hệ quản lý nguồn tàu thủy; Xây dựng biểu thức thuật điều khiển phục vụ cho việc lập chương trình phần mềm; Vấn đề ưu tiên tổ hợp DG đưa vào làm việc lưới có yêu cầu Trong trước tiên phải nói đến thứ tự ưu tiên chế độ Standby, chuyển quyền ưu tiên Standby tổ hợp DG tàu thuỷ 2.1 Lựa chọn thứ tự standby tổ hợp DG Trạm phát điện tàu thuỷ thường bố trí tổ hợp DG Khi thứ tự standby lựa chọn theo hai cách thức sau: - Thứ tự thuận DG1 → DG2 → DG3 → DG1; - Thứ tự ngược DG1 → DG3 → DG2 → DG1 Hỗ trợ ơn tập Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] Số 39 – 08/2014 51 Hỗ trợ ôn tập [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] Để thực việc lựa chọn cách thức thuận hay ngược ta cần sử dụng tín hiệu Logic, tạm gọi Select standby ký hiệu S Có thể gán S=0 cho thứ tự thuận, ngược lại S=1 chọn thứ tự ngược Nếu gọi hàm trạng thái standby tổ hợp DG1, DG2 DG3 Y1, Y2 Y3, giá trị Logic chúng khơng phụ thuộc vào tín hiệu S, mà cịn phụ thuộc tín hiệu có hay khơng tham gia làm việc chúng lưới, tức phụ thuộc vào tín hiệu máy cắt (hoặc áptomat) DG A1, A2 A3 Giá trị Yi phụ thuộc trường hợp sau: + Khi Ai =1 tín hiệu Yi tương ứng “0”; + Khi tất Ai = máy có hội nhau, tất Ai =1 tất Yi “0”; + Khi có Ai “1” tín hiệu Yi cịn lại nhận giá trị ngược nhau, “0” “1” hồn toàn phụ thuộc vào giá trị S; + Khi có tín hiệu Ai “1” tín hiệu Yi cịn lại đương nhiên nhận giá trị “1” không phụ thuộc vào giá trị S Từ phân tích trường hợp ta đưa bảng chân lý tín hiệu Yi phụ thuộc tín hiệu vào S, A1, A2 A3 (Bảng 1) Bảng Bảng chân lý tín hiệu ưu tiên standby Số trạng thái 10 11 12 13 14 15 S A1 A2 A3 Y1 Y2 Y3 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 - 0 0 0 1 - 0 1 0 - Từ bảng ta có: Y1 = 2,3,9,11 ; Y1 = 1,5,12,13 ; Y3 = 4,6,10,14 Sau đơn giản hàm ta có: Y  A(S.A  S.A ); 1 Y  A (S.A  S.A ); 2 Y  A (S.A  S.A ) 3 Tín hiệu Yi đưa đèn vàng YLi tương ứng để báo tổ hợp quyền sẵn sàng đưa vào làm việc tiếp sau với lưới Khi máy phát đóng vào lưới tổ hợp DG khơng cịn quyền dự phịng nữa, tín hiệu Yi bị xố đèn vàng YLi tắt Ngoài quyền standby DGi bị huỷ có tín hiệu khơng sẵn sàng tham gia (Fi = 1), lệnh khởi động DGi bị huỷ (Dei=1) hết thời gian cho phép (ví dụ phút) Khi hàm Yi có dạng: Y1  A1 (S.A  S.A )F1  De1 ; Y2  A (S.A  S.A1 ) F2 De Y  A (S.A1  S.A ) F (1) ; De Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 39 – 08/2014 52 Hỗ trợ ôn tập [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] Với cách lựa chọn tổ hợp DG dự phòng thứ nhất, dự phịng thứ khơng ngầm hiểu mà thơi – Đây chưa hồn hảo cách lựa chọn Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 39 – 08/2014 53 Hỗ trợ ơn tập [ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐẠI HỌC] 2.2 Chuyển quyền ưu tiên standby tổ hợp DG Để xem xét việc chuyển quyền standby cho tổ hợp DG cần ý đến trường hợp sau: A/ Trong trường hợp trạm có tổ hợp làm việc (ví dụ DG1) có tín hiệu u cầu tải nặng, trạm cần tăng cơng suất phát P, tổ hợp quyền standby thứ (ví dụ DG2) tiến hành thực công đoạn đưa vào làm việc, xảy tình huống: + Khi tổ hợp DG2 yêu cầu đưa vào làm việc lưới đèn YL2 sáng với xuất tín hiệu khởi động Diesel thứ Nhưng trình khởi động không thành, Diesel khởi động thành công máy phát khơng có điện áp ra, tức sau thời gian cho phép mà tổ hợp DG2 cấp điện cho lưới; + Trước nhận tín hiệu khởi động mà Diesel thứ bị cố, tổ hợp DG2 không chọn chế độ tự động, tức tổ hợp từ chối quyền ưu tiên standby Nếu hai tính xảy tổ hợp DG2 quyền standby PMS tự động chuyển quyền standby cho tổ hợp DG3 Với trạm có tổ hợp DG việc chuyển quyền standby khơng phụ thuộc vào tín hiệu Select standby - S B/ Với trạm có tổ hợp DG mà có tổ hợp làm việc lưới việc chuyển quyền ưu tiên khơng xảy (vì tổ hợp thứ 3- tổ hợp cuối trạm đương nhiên có quyền standby) Nếu tổ hợp cuối bị rơi vào tình hệ phát tín hiệu báo động mà thơi, ngồi khơng thể  Việc chuyển quyền cho tổ hợp (ví dụ DG1) xảy thoả mãn tất điều kiện sau: - Điều kiện thứ nhất: Trạm có tổ hợp DG làm việc lưới (tức có aptomat A2 A3 trạng thái đóng - nhận giá trị “1” Logic); - Điều kiện thứ hai:  A3=0 (A2=1) DG3 có quyền standby mà từ chối (theo tình 2), tức DG3 phát tín hiệu F3 báo khơng sẵn sàng (do hỏng, chọn chế độ manual), tức F3=1 không chọn chế độ “AUTO”;  Khi DG3 chọn chế độ “AUTO” (F3=0) điều kiện thứ ba xảy theo hai tình sau:   Tình 1: A3=0 (A2=1) DG3 có quyền standby mà sau thời gian cho phép (khoảng 120s kể từ có tín hiệu u cầu DG1 vào làm việc lưới St3 =1) mà aptomat DG3 khơng đóng lên lưới (A3 =0), xuất tín hiệu xố lệnh khởi động St3 = tín hiệu trạng thái De3 =1  Tình 2: A3=0 (A2=1) DG3 có quyền standby chưa hết thời gian cho phép khởi động có tín hiệu báo khởi động không thành Sf3 = (thêm dấu ) Như tín hiệu chuyển quyền standby (ký hiệu St1 ) từ DG3 cho DG1 phụ thuộc vào   tích đơn giản tín hiệu A2 thừa số thứ tổng tín hiệu F3 với tích F3  St3 De3 Sf3 Tương tự có kết ứng với trường hợp A2=0 (A3=1) Hàm St1 tổng tích đơn giản (dạng hàm Karnonic) Tóm lại ta nhận biểu thức tín hiệu chuyển quyền standby cho DG1 DG2 DG3 sau:     A1 [F3  F3 St3  De3  Sf ]  A [F F1 St1  De1  Sf1 ] F F St  De  Sf ]  A [F  St1  De1  Sf1 ]  A1 [F2  St1  A2 [F3  F3  St3  De3  Sf ]  A3 [F2  F2 St  De  Sf ] St St (2) Như kết hợp (1) với (2) việc chuyển quyền standby từ tổ hợp DG khác, tín hiệu standby tổ hợp DG viết lại sau: Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 39 – 08/2014 54