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大型挖泥船电站管理系统分析

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自航耙吸式挖泥船（Trailing Suction Hopper Dredger）是装备大型挖泥装置，用于沿海，内河的挖泥作业或港口，航道的疏浚工程等，目前此类工程船在全球范围的应用越来越广泛。

大连中远海运重工建造的18 000 m3自航耙吸式挖泥船总长166 m，型宽36 m，型深9 m，载重量30 000 t，最大航速15.5 kn，定员32人。入法国船级社（BV），满足无人机舱要求，配备DP1动力定位系统。主要设备由6.6 kV配电板供电，辅助设备由440 V配电板供电，照明与小动力系统由230 V配电板供电，PMS系统对发电机及各级电网进行监测和控制。对比常规运输船的电站管理系统，此项目的PMS系统配置和功能更为强大。

1 电力系统及PMS 系统设计

1.1 电力系统设计

本项目由3台7 200 kW，6.6 kV主发电机提供主电?kV配电板负载包括2台7 500 kW推进器，2台7 000 kW泥泵，1台3 400 kW水下泥泵，2台1 250 kW首侧推，2台1 250 kW高压冲水泵，1 台500 kW低压冲水泵，3台550 kW液压泵等。这些大型设备均采用变频器驱动方案。配置1台应急发电机440 V，940 kW，兼做停泊发电机使用，其他辅助设备和系统通过440 V配电板，230 V配电板等进行供电，见图1。

电力系统设计和管理要充分考虑航行、挖泥、排泥等不同运行工况时对应大型设备的利用情况，例如船舶航行与挖泥作业同时进行时，需要通过PMS对推进器的功率输出进行限制，以确保电站容量满足泥泵在最佳工作点进行工作，实现最大生产效率。

图1 电力单线图

1.2 PMS 系统设计

本项目PMS系统与中控系统共用一套PLC处理器，通过HMI对应的PMS操作界面进对电站系统进行状态监控和指令发布，在配电板安装PPM300电源模块作为对发电机、各级开关等器件进行控制的执行设备。本项目各级电网共配置7套PPM300电源模块，用来实现发电机、应急发电机、配电板、变压器及对应断路器的监测和控制。见图2。

图2 PMS 系统配置框架图

2 PMS 系统功能分析

2.1 PMS 对主要断路器的控制

2.1.1 对主配电板上发电机电源开关控制

PMS系统对主发电机断路器的控制有4种控制模式，即：本地手动模式、本地半自动模式、遥控半自动模式和自动模式。

1）本地手动模式。PPM300电源模块不参与此模式下的同步数据监测等操作。断路器的开通或关断操作需要操作人员对配电板安装的电压表、频率表、同步表、指示灯等进行观察，人为判断是否达到并车条件进而执行对主开关的开通或关断操作。

2）本地半自动模式。手动操作配电板面板控制按钮发出指令，PPM300电源模块接到指令后对同步数据进行监测和分析，当PPM300电源模块判定系统各项参数满足开通或关断条件时自动完成对应操作。

3）遥控半自动模式。通过中控系统的PMS界面，对PMS发出操作指令，PPM300电源模块接到指令后对同步数据进行监测和分析，当PPM300电源模块判定系统各项参数满足开通或关断条件时自动完成对应操作。

4）自动模式。根据PMS预先设定的程序，PPM300根据负载设备实际运行情况完成发电机的启动、停止及对应断路器的操作。

2.1.2 对6.6 kV配电板母联开关控制

主配电板母联开关的控制与主发电机开关一样有手动、半自动（本地）、半自动（遥控）和自动4种控制方式。在半自动模式下，PMS的PPM300电源模块会根据检测到的母排信息判断开关动作后是否会引起电网失电或故障，如果开关动作将导致电网发生失电或故障，PPM300电源模块会拒绝执行本地或遥控的操作指令。如操作人员要坚持完成此项操作，则需要将操作模式重新选择为手动模式进行工作。

2.1.3 对变频器上级变压器电源开关控制

推进器、泥泵等设备使用的变频器，其上级移相变压器对应的配电板电源开关可以通过配电板面板启停按钮控制，也可以用过变频器发出的遥控信号进行控制，PMS对这些变压器电源开关没有远程遥控功能。

2.1.4 负载开关控制

对常规负载开关，PMS具备远程控制功能。

2.2 PMS 对主发电机的控制

2.2.1 发电机的启动和停止控制

与对发电机主开关控制类似，PMS 对发电机的启动和停止控制也分为手动控制、半自动控制（本地）、半自动控制（遥控）和自动控制4 种模式。PMS 对发电机进行启停控制的前提是发电机控制系统处于外部指令控制模式下进行。如果发电机控制系统工作模式为发电机本地控制，则PMS 无法控制发电机进行启动或停止。

文章来源：《电力系统自动化》网址: http://www.dlxtzdhzz.cn/qikandaodu/2021/0409/847.html