电力推进动力定位船的PMS设计与应用

李美玲　王小林

摘要：以我司90 m电力推进深水支持船的PHS设计和应用为实例，从原理设计和功能方面解决负载的多样式，达到科学配置发电机，提高动力系统的经济性和安全性，结合实际设计需要和满足相关船级社标准规范进行介绍，对与此相关PHS设计具有一定的指导意义。

关键词：电力系统；PHS；模式控制

1.引言

近几年来，电力推进的动力定位船越来越多，船舶功能日益增强，其负载总和越来越大，如果不进行合理的管理和控制，将会出现发电机过载、电网断电、船舶失控等严重后果，给船舶带来严重的安全威胁。因此，为了降低油耗、提高电能的使用效率，需要设计出合理的PMS电站管理系统，用于检测发电机的运行状况，合理发挥发电机在各种船舶工况下的使用效率。

2.PMS（电站管理系统）定义

PMS是由发电、配电、电能管理三个环节组成，PMS通过配电板对船舶电能进行集中分配，通过发电机控制系统对发电机转速进行控制，并根据不同模式合理分配电站负荷。

3.PMS在电力推进动力定位船的应用

本文以中东某船东的90 m电力推进DP动力定位船为例，分析PMS在该船的应用。

3.1运行工况

该船的作业工况，如表1所示。

3.2电力单线图

该船的单线图如图1所示：由5台发电机给全船供电，发出AC690V/60Hz的电源，690v的电源直接供主推进系统和侧推系统，其他辅助泵马达是经主变压器转换为ACdd0V的电供电，潜水系统由主电源和潜水应急发电机供电。在DP作业中，AC690V配电板可以是合排和分排供电，在停泊状态由停泊发电机供电。

3.3 PMS结构

（1）功率管理模块

PMS是功率管理模块控制中枢，包括PMS的硬件、软件和接口，通过与集控台、驾控台和主配电板的通讯，进行工作模式的辨识、转换和功率管理。

（2）发电机保护模块

主要作用是保护发电机，起到过电流、短路、瞬时和逆功率保护。

（3）发电机管理模块

发电机管理模块（AGS）主要是通过不断监测无功负载分配和有功负载分配，监测到分配不均并且偏差过大时发出报警，PMS针对此报警进行负载分配、转移和发电机退网。

（4）负载管理模块

作为船舶负载的控制中心，通过配电板对船舶负载进行控制，实现负载的分配、调节、转移和过载保护。

（5）集控台/驾控台，主配电板控制模块

作为船舶作业的指挥中心，通过MIMIC图，对主推进、侧推、PMS的工作模式转换和显示工作状态指示，实现对船舶电站的控制和管理，具体结构如图2所示。

4.PMS实例分析

电力推进的动力定位船对PMS的要求很高，不但要用于航行的主推进供电，也要在DP作业中对船舶的主推进器和侧推供电进行管理：

（1）将发电机开关及母联开关打到“REMOTE”模式，控制站通过PMS遥控起动或停止发电机，和主发电机的遥控同步合闸和卸载分闸，即一台主发电机在网，另外一台发电机运行但开关未合闸，在PMS操作站发送合闸命令给运行但未合闸的发电机，或两台主发电机在网，在PMS操作站发送分闸命令给在网的发电机。

（2）将发电机开关及母联开关打到“REMOTE”模式，备用发电机可以起动和自动并车连接到母排。当发电机功率超过额定功率85%时，备用发电机能自动起动并连接到母排，通过频率调节及负荷分配装置实现自动并车，且自动转移负载；当柴油发电机并联运行总功率小于额定功率40%时，连续运行10分钟后，其中一台发电机应自动转移负载并解列。

（3）当主发电机或停泊发电机运行时，进行重载问询，若在线功率不足，备用柴油发电机应能自动起动并转移负载，完成这些动作后，起动空调冷凝单元。

（4）由于变压器励磁时会引起电网电压降，为保证电压降不超过20%，在1 000 kVA变压器原边开关合闸前，需保证电网至少两台主发电机为其供电。若在线发电机数量不足，需自动启动主发电机，完成这些动作后，变压器开关才可以合闸。

（5）当消防泵需要合排时，外消防系统发送请求信号到PMS，PMS将会自动卸载1号和5号发电机的负载，并将相应发电机的ACB分闸，然后自动发送“FIFI怠速请求”给1号和5号发电机主机，发电机自动降速至900 r/min，到達外消防使用条件。

（6）主配电板可以从通过PMS操作站上的MIMIC手动选择不同的操作模式，为了更加安全及快速操作，PMS包含了主配电板所需的所有工作模式。

（7）当电站功率小于主推进或DP状态下的侧推实际需要功率，PMS将发出降功率信号，使主推进或DP状态下的侧推降低螺距输出，保证电网的正常运行。

5.PMS控制模式转换实例分析

5.1从DP模式（合排）转换到航行模式

将配电板从DP模式（合排）转换成航行模式，首先大功率负载通过在线功率计算后处于可用状态，当选择到航线模式时，所有开关状态都自动进入与预设状态一致，否则无法确定模式，如表2所示。

5.2从停泊模式转换到航行模式

将配电板停泊模式转换成航行模式，首先大功率负载通过在线功率计算后处于可用状态，当选择到航线模式时，所有开关状态都自动进入与预设状态一致，否则无法确定模式，如表3所示。

5.3航行模式转换成DP模式（合排）

将航行模式转换成DP模式（合排），首先大功率负载通过在线功率计算后处于可用状态，当选择到DP模式（合排）时，所有开关状态都自动进入与预设状态一致，否则无法确定模式，如表4所列。

5.4 DP模式（合排）与DP模式（分排）之间的转换

将DP模式（合排）转换成DP模式（分排）模式，首先大功率负载通过在线功率计算后处于可用状态，当选择到DP模式（分排）模式时，所有开关状态都自动进入与预设状态一致，否则无法确定模式，如表5所列。反之，则是DP模式（分排）转换成DP模式（合排）模式。

6.结束语

对于电力推进的DP动力定位船，采用PMS控制，比较复杂，只有通过对复杂的工况和模式的选择，对船舶推进动力、船舶负荷进行合理的分配和有效的管理，并根据实际需求的变化不断调整发电机，以此保证主机、发电机和船舶安全，并在各工况下保证负荷的平衡，提高使用效率和经济性。