Метод локального повышения точности регулирования для предупредительной настройки параметров судовой электроэнергетической системы

Введение. Показано, что обеспечение живучести судовых электроэнергетических систем в процессе функционирования посредством методов превентивной защиты имеет ряд недостатков, характеризующихся нарушением некоторых технологических процессов, происходящих на судне, или сокращением генерирующей способности судовой электростанции. При этом в ряде случаев оказывается возможным воспользоваться подходом предупредительной настройки параметров элементов системы, не связанным с необходимостью отключения генераторных агрегатов или групп потребителей. Цель. Разработка подхода, обеспечивающего изменение технического состояния судовой электроэнергетической системы в рамках предупредительного управления для предотвращения возникновения аварийной ситуации и срабатывания защиты посредством автоматического изменения параметров ее элементов. Материалы и методы. Для достижения поставленной цели исследования применялся функционально-логический метод в рамках предупредительного управления судовой электроэнергетической системой. Результаты и обсуждение. Рассмотрены особенности технического состояния судовой электроэнергетической системы, непосредственно предшествующего потере ее работоспособности. Введено понятие неустойчивого состояния правильного функционирования системы и определены сущностные характеристики подхода ее предупредительной настойки. Показано, что всем критериям данного подхода соответствует метод локального повышения точности регулирования, обеспечивающий формирование управляющего воздействия на параметры элементов системы в момент ее неустойчивого состояния правильного функционирования. Особенности применения метода рассмотрены на примере работы судовой электроэнергетической системы в режиме перегрузки. При этом для предотвращения аварийной ситуации или уменьшения функциональных возможностей системы предложено в момент ее неустойчивого состояния повышать точность распределения нагрузок между работающими генераторными агрегатами. Показан механизм выхода судовой электроэнергетической системы из режима перегрузки, целесообразность формирования команды на повышение точности распределения нагрузок сформулирована в виде логического уравнения. Заключение. Применение метода локального повышения точности регулирования позволит предотвратить несвоевременное срабатывание защиты и переход судовой электроэнергетической системы в режим ограниченного функционирования, причем практическая реализация метода может осуществляться разными способами.

1. Информационная живучесть корабля: угрозы, модель, системные требования, пути реализации / В. Ю. Бобрович, А. В. Алексеев, В. В. Антипов, А. В. Смольников // Информационная безопасность регионов России (ИБРР-2021). СПб., 2021. С. 265–267.

2. Рябинин И. А. Три кита ВМФ: надежность, живучесть, безопасность. Новочеркасск: Темп, 2006. 116 с.

3. Li Y., Zhang W, Cui L., Gao H. System reliability modeling and analysis for a marine power equipment operating in a discrete‐time dynamic environment // Quality and Reliability Engineering International. 2024. № 40(6). P. 3422-3438. URL: https://doi.org/10.1002/qre.3577.

4. Oluwagbemiga O., Ashigwuike E. Development of a Predictive Maintenance Algorithm for a Diesel Generator using Machine Learning // International Journal of Innovative Science and Research Technology. 2025. № 10(3). P. 1417-1427. URL: https://doi.org/10.38124/ijisrt%2F25mar1226.

5. Ouyang H., Li W., Gao F., Huang K., Xiao P. Research on Fault Diagnosis of Ship Diesel Generator System Based on IVY-RF // Energies (19961073). 2024. № 17(22). P. 5799.

6. Бурков Д. Е. Применение судовой информационной системы для контроля и мониторинга технического состояния судового оборудования // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. 2023. № 5. С. 893-902. https://doi.org/10.21821/2309-5180-2023-15-5-893-902.

7. Göksu B., Şakar C. & Yüksel O. A probabilistic assessment of ship blackout incident with Fault Tree Analysis into (FTA) Bayesian Network (BN) // Journal of Marine Engineering & Technology. 2025. № 24(1). Pp. 54-69. DOI: 10.1080/20464177.2024.2423425.

8. Sokukcu M., Sakar C. Risk analysis of collision accidents during underway STS berthing maneuver through integrating fault tree analysis (FTA) into Bayesian network (BN) // Applied Ocean Research. 2022. № 126. P. 103290.

9. Im J., Rho B., Lee S. Empirical case study of black-out incident caused by incomplete combustion and blow-by in ship generator engines // Journal of Advanced Marine Engineering and Technology (JAMET). 2024. № 48(4). Pp. 186-197.

10. Радченко П. М. Бесперебойность электроснабжения судна при обесточивании // Транспорт Российской Федерации. Журнал о науке, практике, экономике. 2017. № 1(68). С. 53–58.

11. Губанов Ю. А., Шемякин Р. С. Развитие средств для организации гарантированного электроснабжения и электропитания корабельных потребителей // Морской вестник. 2014. № 3. С. 29–32.

12. Игнатенко А. В. Особенности электроэнергетических систем современных динамически позиционируемых буровых судов // Международный балтийский морской форум. Калининград, 2017. С. 262–269.

13. Саушев А. В., Широков Н. В. Превентивная защита автономных электроэнергетических систем от обратной мощности на основе предупредительного управления // Электротехника. 2023. № 2. С. 34–40. https://doi.org/10.53891/00135860_2023_2_34.

14. Саушев А. В., Широков Н. В. Методы, модели и алгоритмы предупредительного управления состоянием автономных электроэнергетических систем. СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2023. 212 с.

15. Anam M. I., Nguyen T. T., Vu T. Risk-based preventive energy management for resilient microgrids. International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2023. № 154. P. 109391. https://doi.org/10.2139/ssrn.4245626.

16. Черкесов Г. Н., Недосекин А. О. Оценка живучести сложных структур при многоразовых воздействиях высокой точности. Ч. 1. Основы подхода // Надёжность. 2016. № 2. С. 3-15.

17. Абрамов О. В. Прогнозирование состояния и планирование эксплуатации систем ответственного назначения // Надежность и качество сложных систем. 2020. № 3 (31). С. 5–14. https://doi.org/10.21685/2307-4205-2020-3-1.

18. Леута А. А., Нгуен Ч. Ч. Настройка и испытания аппаратуры автоматики судовых электроэнергетических объектов // Известия СПбГЭТУ ЛЭТИ. 2016. № 10. С. 34–40.

19. Илюшин П. В. Анализ влияния распределенной генерации на алгоритмы работы и параметры настройки устройств автоматики энергосистем // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. 2018. № 69. С. 237–246.

20. Saushev A., Shirokov N., Butsanets A. Rapid identification of the technical condition of a marine electric power system // Journal-of-Physics-Conference-Series. 2021. № 2061(1). Pp. 1742-6596. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2061/1/012032.

21. Правила классификации и постройки морских судов. СПб.: РМРС, 2017. 807 с.

22. Широков Н. В. Патент на изобретение RU 2816507 C1 по заявке №2023118009 от 07.07.2024 опубликован 01.04.2024. Способ превентивной защиты судовой электроэнергетической системы от перегрузки.

23. Широков Н. В. Патент на изобретение RU 2833907 C1 по заявке №2024118260 от 01.07.2024 опубликован 30.01.2025. Способ превентивной защиты судовой электроэнергетической системы от перегрузки.

24. Широков Н. В., Саушев А. В. Патент на изобретение RU 2833549 C1 по заявке № 2024119207 от 09.07.2024, опубликован 23.01.2025. Устройство для превентивной защиты судовой электроэнергетической системы от перегрузки.