Was man an einem Energiemanagementsystem prüft.
Ein Energiemanagementsystem (PMS) ist die Steuerungsebene über den Schutzrelais von Generatoren und Schalttafel, die selbsttätig entscheidet, welche Generatoren starten, stoppen, synchronisieren und Last übernehmen und welche Verbraucher abgeworfen werden, wenn der Bedarf die verfügbare Leistung übersteigt. Sie unterscheidet sich vom Schutz der Schalttafel selbst: Schutzrelais lösen Schalter aus, um nach einem Fehler Schaden zu verhindern, während das PMS versucht, den Fehlerzustand, eine Überlast oder einen Blackout, durch vorausschauendes Lastmanagement von vornherein zu verhindern. Auf Schiffen mit dynamischer Positionierung oder schweren Bagger- und Kranlasten hält das PMS die Generatorbelastung in sicheren…
Was diese Bauart ausmacht
Ein Energiemanagementsystem (PMS) ist die Steuerungsebene über den Schutzrelais von Generatoren und Schalttafel, die selbsttätig entscheidet, welche Generatoren starten, stoppen, synchronisieren und Last übernehmen und welche Verbraucher abgeworfen werden, wenn der Bedarf die verfügbare Leistung übersteigt. Sie unterscheidet sich vom Schutz der Schalttafel selbst: Schutzrelais lösen Schalter aus, um nach einem Fehler Schaden zu verhindern, während das PMS versucht, den Fehlerzustand, eine Überlast oder einen Blackout, durch vorausschauendes Lastmanagement von vornherein zu verhindern. Auf Schiffen mit dynamischer Positionierung oder schweren Bagger- und Kranlasten hält das PMS die Generatorbelastung in sicheren Grenzen, während der Bedarf rasch schwankt, statt sich darauf zu verlassen, dass ein Ingenieur ein Bereitschaftsaggregat rechtzeitig von Hand ans Netz bringt.
Hauptkomponenten
Regler für die Lastverteilung
Vergleicht Wirk- und Blindlast zwischen den laufenden Generatoren und verstellt die Sollwerte von Regler und AVR so, dass jedes Aggregat seinen anteiligen Beitrag trägt, wobei die kW-Verteilung üblich auf wenige Prozent genau gehalten wird.
Selbsttätige Synchronisiereinrichtung
Gleicht Spannung, Frequenz und Phasenlage eines zuschaltenden Generators vor dem Schließen des Schalters an die Sammelschiene an, entweder als Synchronisierkontrolle oder in einer vollständig selbsttätigen Synchronisierfolge.
Lastabhängige Start-Stopp-Logik
Startet Bereitschaftsgeneratoren, wenn sich die Last einer eingestellten Schwelle nähert, und stoppt überzählige Aggregate, sobald die Last fällt, auf Grundlage einstellbarer Reserven und Zeitglieder, um ein Pendeln zu vermeiden.
Lastabwurfbaugruppe
Wirft vorab eingestufte nicht wesentliche Verbraucher in Vorrangstufen in dem Augenblick ab, in dem die verfügbare Erzeugung unter den Bedarf fällt, um einen vollständigen Blackout zu verhindern.
Blackout-Wiederaufbau und Vorrangabwurffolge
Startet und synchronisiert Generatoren nach einem Blackout selbsttätig neu und stellt die wesentlichen Lasten in einer festen Reihenfolge wieder her, statt diese Folge unter Druck von Hand ausführen zu lassen.
Auswahl / Auslegung
- Zahl der Generatoren und ihre einzelne wie gemeinsame Bemessung in kW/kVA, die die Schwellen für Verteilungs- und Abwurflogik setzt.
- DP-Klassenzusatz (sofern vorhanden): Fahrzeuge mit DP2/DP3 brauchen eine PMS-Logik, die das Einzelfehlerkriterium achtet und Fehler auf einen Schienenabschnitt begrenzt.
- Anforderungen an die Schnittstellen zum integrierten Automationssystem und zu einem etwa vorhandenen Lastmanagement für Ruderpropeller oder Bohrbetrieb.
- Redundanz des PMS-Reglers selbst: Der Ausfall eines einzelnen PMS-Reglers darf das Schiff nicht schwarzfallen lassen.
- Einstellbarkeit der Vorrangtabellen für den Lastabwurf, passend zur wirklichen Verbraucherliste und nicht zu einer allgemeinen Voreinstellung.
Vorschriften / Klasse
Die Klassifikationsgesellschaften verlangen als Teil der Besichtigung der elektrischen Anlage belegte Einrichtungen für Lastabwurf und Blackout-Wiederaufbau, und Fahrzeuge mit DP-Klassenzusatz tragen unter diesem Zusatz zusätzliche Anforderungen (etwa DNV DYNPOS oder ABS DPS) zur Unabhängigkeit zwischen redundanten Energiegruppen. SOLAS Kap. II-1 fordert eine Notstromquelle, die von der Logik des Haupt-PMS unabhängig ist. Für Fahrzeuge mit DP2/DP3 wird üblich eine Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) verlangt, um nachzuweisen, dass ein einzelner PMS-Fehler nicht zum Verlust der Position führen kann.
Typische Fehler
| Fehler | Folge |
|---|---|
| Drift der Lastverteilung zwischen den Reglern durch alternde Geber | Ein Generator trägt eine überproportionale Last, läuft heißer und näher an der Überlastauslösung |
| Vorrangtabelle für den Abwurf nach einem Umbau mit neuen Verbrauchern nicht nachgeführt | Eine wesentliche Last wird abgeworfen, oder eine nicht wesentliche Last bleibt und verschärft eine Überlast |
| Fenster der Synchronisierkontrolle zu eng eingestellt | Der Bereitschaftsgenerator schafft es wiederholt nicht auf die Schiene, was die Lastübernahme verzögert |
| Beschädigte Softwarelogik oder nicht gesicherte Parameteränderungen nach der Inbetriebnahme | Unvorhersehbares Verhalten bei Start, Stopp oder Abwurf, erst während eines wirklichen Überlastereignisses entdeckt |
| Verlust der Verbindung zwischen PMS und Generatorreglern | Die Anlage fällt in den Handbetrieb zurück, ohne den Wachhabenden rechtzeitig zu warnen |
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- Erfahrung mit der Einbindung eines PMS in genau die an Bord vorhandenen Generator- und Schalttafelfabrikate, nicht bloß ein allgemeiner Regler.
- Für Fahrzeuge mit DP-Klasse verfügbare FMEA-Unterlagen, bereit zur Vorlage bei Klasse und DP-Prüfstelle.
- Einstellbarkeit von Abwurftabellen und Start-Stopp-Schwellen an Bord, ohne dass für jede Änderung ein Werksbesuch nötig wird.
- Eine redundante Reglerarchitektur für Fahrzeuge, bei denen ein einzelner PMS-Fehler kein hinnehmbares Risiko ist.
Nach jeder Änderung der Verbraucherliste des Schiffs die Vorrangtabelle für den Lastabwurf erneut durchgehen; ein PMS, das noch nach einer veralteten Liste abwirft, ist schlimmer als gar kein selbsttätiger Abwurf, weil die Besatzung ihm vertraut.