發電設備的管理技術的製作方法

2023-05-16 15:57:46

專利名稱：發電設備的管理技術的製作方法
技術領域：
本發明涉及控制系統，並且更特別地但非排除性地，涉及判定電力母線的狀態的冗餘方式。
背景技術：
在多個並聯發電機的系統中，每個發電機具有其自己的發電機並聯斷路器，該發 電機並聯斷路器用於將發電機連接到公共母線，使得發電機能夠向電氣負載提供電力。當母線上沒有電力時，僅允許發電機閉合其斷路器以連接到母線。一旦發電機已閉合其斷路器，則母線變得帶電，並且其餘的發電機通常在閉合各自相應的斷路器之前使輸出電壓、頻率和相位同步以匹配該母線的輸出電壓、頻率和相位。將發電機並聯斷路器自動閉合到不帶電母線(dead bus)需要控制系統知曉該母線缺乏電力。一種方法是判定母線上是否有電壓。如果沒有電壓，則該母線是不帶電的。然而，如果電壓感測電路是開路或短路的，則該母線將看起來是不帶電的。假設控制系統將該母線感測為是不帶電的，但實際上它是帶電的，則在不同步輸出電壓、頻率和相位的情況下將發電機斷路器閉合到母線可能導致發電機損壞。該損壞可能包括失效的發電機旋轉整流器或失效的電湧抑制器。至少，在沒有同步化的情況下將發電機閉合到母線將給發電機施加壓力，並且可能縮短發電機壽命。對於現有的設計，不帶電母線的錯誤感測具有各種起因。不帶電母線的錯誤感測可能是由仍未進行的、斷裂的或無意地斷開的或在檢修或測試流程期間有意地斷開的線路連接引起的。錯誤感測也可能是由母線電壓感測電路中開路的保險絲引起的或由斷開的母線感測變壓器引起的。母線電壓感測的故障的最常見原因之一是發電機系統試運行或檢修期間的人為錯誤。因此，存在對該技術領域內的進一步貢獻的持續需求。本申請的各實施例提供了這樣的貢獻。

發明內容
一個實施例是一種用於判定發電機故障以及用於使發電機在公共電力母線環境中聯機的獨特方法。根據下面的說明書和附圖，進一步的實施例、形式、目的、特徵、優勢、方面和益處將變得清楚。


圖I示出了一種系統通信鏈路。
圖2示出了一種母線感測測試狀態機。圖3示出了用於判定 母線電壓感測故障的邏輯。圖4示出了用於判定首啟動後備故障的邏輯。圖5A是第一部分，該第一部分示出了用於判定電力母線是不帶電的並且將發電機電耦合到電力母線的邏輯。圖5B是第二部分，該第二部分示出了用於判定電力母線是不帶電的並且將發電機電耦合到電力母線的邏輯。圖6示出了用於兩個發電機組的負載分配硬體的示意圖。圖7是用於判定負載分配命令的控制流程圖。圖8是用於管理髮電設備的裝置的示意圖。圖9是用於管理髮電設備的流程的示意圖。
具體實施例方式儘管本發明可以採取很多不同的形式，但是為了促進對本發明原理的理解，現在將參照附圖所示的實施例，並且使用特定語言來描述它。然而，將理解的是，由此並未旨在限制本發明的範圍。預期了所描述實施例的任何改變和進一步變型以及如本文描述的本發明原理的任何進一步應用，如本發明有關領域的技術人員將通常做出的那樣。在本申請的一個實施例中，控制系統(控制器108)使用除了母線電壓檢測116之外的另外的檢測技術，以驗證母線118的狀態(帶電/不帶電)。在具有連接在發電機102、104,106之間的負載分配線118的控制系統中，控制系統108將測試負載分配線118的狀態，以判定其它發電機104、106是否被閉合到母線(是聯機的)118。如果控制系統108的公式判定其它發電機104、106是聯機的，則母線118仍然具有經過它流到負載120的電流，儘管母線電壓傳感器116指示存在不帶電的母線118。在其它發電機是聯機的而電壓傳感器116指示母線118是不帶電的情況下，宣告故障。發電機102不能閉合其斷路器124，直到上述狀況(即，判定其他發電機104、106是聯機的而母線電壓傳感器116指示不帶電的母線118)已經被糾正。在本申請的進一步實施例中，具有連接在發電機102、104、106之間的通信網絡114的控制系統(控制器108、110、112)將監視其它發電機102、104、106的母線狀態。在該實施例中，如果所有的發電機102、104、106未做出母線118不帶電的相同判定，則控制系統將宣告故障，並且發電機組102將不使它的斷路器閉合到可能不帶電的母線118，直到該狀況已被糾正。在本申請的另一個實施例中，提供了在發電機102、104、106之間的負載分配通信鏈路114。該負載分配通信鏈路114用於判定多發電機系統100的母線狀態。在該實施例中，當第一發電機102感測到母線118的電壓是不存在的並且準備將它的斷路器124閉合到不帶電的母線118時，用於第一發電機102的第一控制系統108將測試信號發送到負載分配通信鏈路114上。如果由第一控制系統108接收的信號等同於發送到負載分配通信鏈路114上的測試信號，則其它發電機104、106仍未閉合其發電機並聯斷路器124、126、128，並且母線118被確認為是不帶電的。在確認母線118是不帶電的之後，第一發電機102閉合其發電機並聯斷路器124。如果由第一控制系統108接收的信號不等同於由第一控制系統108發送的測試信號，則另一發電機104、106已經閉合其發電機並聯斷路器126、128，並且第一發電機102被禁止閉合其發電機並聯斷路器124。在進一步的實施例中，當由第一控制系統108接收的信號不等同於發送的測試信號時，將故障傳達給操作員。在本申請的另一個實施例中，提供了在發電機102、104、106之間的數字通信鏈路114。在該實施例中，發電機控制系統108、110、112傳輸各個發電機並聯斷路器的位置和母線電壓的狀態(帶電/不帶電)。對於第一發電機102將閉合其發電機並聯斷路器124，系統100中的所有其它發電機104、106指示母線118是不帶電的。在本申請的進一步實施例中，對於第一發電機102將閉合其發電機並聯斷路器124，系統中的所有其它發電機104、106指示對應的發電機並聯斷路器126、128是開路的並且母線118是不帶電的。在進一步的實施例中，當所有其它發電機104、106未指示母線118是不帶電的或未指示對應的斷路器126、128是開路的時，向操作員傳達故障。在本申請的進一步實施例中，一旦發電機102、104閉合發電機並聯斷路器124、126，則控制系統108利用電壓傳感器116、122、130驗證了存在經過母線的帶電電壓。如果發電機102、104閉合其發電機並聯斷路器124、126並且控制系統108、110識別了不存在經過母線118的帶電電壓，則向操作員傳達故障。在前述的實施例中，當發電機102、104、106判定存在帶電母線118時，能夠使其輸出電壓、頻率和相位同步以匹配該母線的輸出電壓、頻率和相位，並且接著能夠將其斷路器124、126、128閉合到帶電母線。在同步化之後閉合發電機102、104、106的斷路器，使得多個發電機能夠向負載(多個負載)120提供電力。圖I示出了本申請的進一步實施例的系統通信鏈路114的圖。在一種形式中，該系統通信鏈路114僅包括負載分配信號(模擬)。當圖I中的一個發電機102、104、106感測到母線118是不帶電的並且準備將其發電機並聯斷路器124、126、128閉合到該不帶電的母線118時，發電機控制系統108、110、112將測試信號發送到負載分配線上。如果由發電機控制系統108、110、112接收的信號等同於由發電機控制系統108、110、112發送的信號，則母線118的狀態被確認為不帶電的，並且發電機將閉合其斷路器。在本申請的另一個實施例中，系統通信鏈路114包括數字通信協議。該數字通信協議允許每個發電機控制系統108、110、112共享更多的信息，而不是僅僅負載分配數據。該數字通信協議可以是本領域理解的任何類型的通信協議，包括但不限於公共數據鏈路、私人數據鏈路、專有數據鏈路和/或工業標準數據鏈路。在特定實施例中，可以在一個硬體設備之內共享一個或多個發電機控制系統108、110、112或其部分，並且來自系統通信鏈路114的特定通信可以作為軟體參數和/或存儲器位置參考而不是作為數據鏈路參數來傳送。發電機控制系統108、110、112之間的通信可以使用本領域理解的任何類型電子通信。當系統100中的所有其它發電機通知母線118是不帶電的並且每個發電機的各自斷路器是開路的時，發電機102、104、106將閉合其發電機並聯斷路器124、126、128。在進一步實施例中，在發電機102、104、106驗證了母線118是不帶電的並且閉合其發電機並聯斷路器124、126、128之後，發電機的控制系統108、110、112使用母線電壓傳感器116、122、130驗證在母線118上存在帶電電壓。下面的參考圖2至圖7的描述涉及與本發明特定實施例對應的示例性操作，並且是非限制性的。圖2示意性地示出了用於本申請的一個實施例的母線感測測試狀態機200。圖3示意性地示出了根據二進位組合邏輯門的母線感測狀態行為300。
在本申請的實施例中，母線電壓感測丟失算法被用於檢測母線電壓感測的所有三相中的開路狀況。該算法被用於母線電壓感測連接到發電機組母線的應用中，例如在僅有隔離母線(isolated bus)的發電機組應用類型或多個發電機組連接到電網的發電機組應用類型中。該算法將通過以下步驟來操作在千瓦(kW)負載分配線上執行測試以判定是否存在其它聯機的發電機組。該測試僅些微地延遲了不帶電母線的閉合。在本申請的進一步實施例中，其中存在通過電壓降和速度降(voltage and speed droop)二者的負載分配,該算法將不檢測開路母線電壓感測狀況。
當確定了母線電壓感測的丟失並且發電機組應用類型是僅隔離母線或多個發電機組連接到電網時，該算法的示例性執行速率是50赫茲(Hz)。在上電之後，母線感測測試狀態被設置到脫機位置(off position)，並且母線電壓感測丟失故障狀況被初始化為無效。如果使能全部過程(過程使能被視為「真(TRUE)」)，則對圖2和圖3中示意性示出的「母線感測測試狀態(bus sensing test state) 」和「母線電壓感測丟失故障狀況(the lossof bus voltage sensing fault condition)」進行處理。如果不使能全部過程，則母線感測狀態是通過(PASS)，並且母線電壓感測丟失故障狀況是無效的。進一步參考圖2和圖3，在初始化上電202之後，發電機從系統100的其它部分脫機，並且達到「脫機(OFF)」狀態204。在「脫機」狀態204中，測試負載分配命令等於0%。在過渡(transition) 214期間，發電機感測到母線處於非操作狀態並且開始操作以判定是否將其斷路器閉合到母線。然後達到「測試I (TEST I)」狀態206，其中示例性的測試計時器被設置為等於160ms, 「測試負載分配命令(test load share command) 」等於0%,並且「遞減測試計時器鉗位器(decrement test timer clamp)」處於0位置。在用於過渡216的操作期間，測試計時器被設置為等於0，並且滿足不等式I中的關係。不等式I :-10%〈 (kff負載分配水平-負載分配kW自動校準偏移)<+10%該kW負載分配水平(kW Load Share Level)來自模擬信號輸入(ASI)。負載分配kff自動校準偏移(Load Share kff AutoCal Offset)來自並聯控制(PCTL)。如果不滿足過渡216的函數，則狀態機200前進到過渡220並且達到「失敗(FAIL)」狀態212。如果滿足過渡216的函數，則達到「測試2 (TEST 2)」狀態208。在「測試2」狀態208中，示例性的測試計時器被設置為等於160msec，「測試負載分配命令」等於100%，並且「遞減測試計時器鉗」處於0位置。在對應過渡218的操作期間，測試計時器被設置為等於0，並且滿足不等式2的關係。不等式2 90%< (kff負載分配水平-負載分配kW自動校準偏移)<110%如果不滿足過渡218的函數，則狀態機200前進到過渡222並且達到「失敗」狀態212。如果滿足過渡218的函數，則狀態機200前進到過渡218並且達到「通過(PASS)」狀態210。在「通過」狀態210中，「測試負載分配命令」等於0%。在「失敗」狀態212中，「測試負載分配命令」等於0%。一旦已經達到「失敗」狀態212，狀態機200前進到過渡226，並且「故障重置命令(fault reset command)」是有效的。過渡226結果是達到「脫機」狀態204。在任何「測試」狀態206、208、210期間，如果「不帶電母線發電機斷路器閉合請求(dead bus generator circuit breaker close request」變得無效,則狀態機 200 前進到過渡224並且到達「脫機」狀態204。
參考圖3，如果母線電壓感測丟失故障輸出是無效的，則母線電壓感測丟失故障狀況也是無效的。如果母線電壓感測丟失故障輸出持續一秒有效，則母線電壓感測丟失故障狀況是有效的。不帶電母線閉合功能實施邏輯來判斷控制器是否應該將發電機組斷路器閉合到處於非操作狀態的母線上。除了在單個發電機組連接到電網的情況之外，可以通過查看母線電壓來做出該不帶電母線判定。在單個發電機組連接到電網的情況下由此通過發電機組和電網斷路器位置來推斷不帶電母線。當滿足設置條件時，來自首啟動狀態機的許可領先於發生的任何其它操作。如果被授予許可，則發電機組斷路器被閉合。如果首啟動狀態機在固定量的時間內未提供許可，那麼不管怎樣控制器都將閉合發電機組斷路器，並且產生首啟動後備診斷事件，該第一後備診斷事件在首啟動功能失敗的情況下提供系統的繼續運行。多個發電機組中的每個具有其各自的首啟動後備時間，該各自的首啟動後備時間被設置為不同的值，以避免兩個或多個發電機組同時閉合到不帶電母線的可能性。該功能對於電力傳輸控制器(PTC)應用是無能為力的。
如圖3的原理圖300所示，如果母線感測測試狀態是「失敗」(例如狀態機200處於「失敗」狀態212)，則或門304使「母線電壓感測丟失故障輸出」生效。此外，如果滿足了出現在與門302處的所有條件，則同樣地使「母線電壓感測丟失故障輸出」生效。與門302處所示的條件包括發電機組斷路器指示其是閉合的，公共母線指示零電壓(不帶電)，準備加載命令(ready to load command)是有效的，以及發電機組斷路器位置觸點故障狀況(gensetbreaker position contact fault condition)是無效的。圖4是邏輯門(與門402)的原理圖400，示出了用於發電機的首啟動後備故障狀況(first start backup fault condition)的邏輯。圖5A和圖5B是表不不帶電母線閉合邏輯圖的邏輯門的原理圖。將要做出發電機組類型的判定隔離、單個發電機組連接到電網或多個發電機組連接到電網。所採用的執行速率是50Hz。在上電時或者如果處理未被執行，則處理的輸出應當被設置為無效狀態，或者如圖4和圖5所示的那樣。不帶電母線閉合功能500如圖5所示的那樣處理。在圖5中，首啟動鎖存功能528如下那樣工作如果CLEAR (清零端)等於『0』(或門526輸出=真)並且SET (置位端)等於『0』(或門522輸出=真)並且Q等於『0』，則每當CLK (時鐘端)的輸入(與門524的輸出)做出從『0』到『I』的轉變，Q等於D (與門532的輸出)；如果CLEAR等於0並且SET等於『I』，則Q等於『I』 ；如果CLEAR等於1，則Q等於『0』 ；如果Q等於『I』，則Q僅在CLEAR等於『I』的情況下等於『O』。一旦鎖存輸出Q等於『I』，則忽略除了 CLEAR之外的所有輸入。如圖5所示，關於「首啟動後備計時器(FIRST START BACKUP TMER)」534，當控制端(CtI)的輸入(與門516的輸出)是邏輯『I』(或真)時計時器534運轉，當Ctl的輸入是邏輯『0』(或假)時停止並清零計時器534。當計時器達到首啟動後備時間時，Stat的輸出是有效的。如圖4所示那樣處理首啟動後備故障狀況(First Start Backup FaultCondition)。如所示出的，與門532對與非門502、與門504和或門512的輸出進行組合。如圖5A所示，從與門506、與門508和與門510提供或門512的輸出。或門522接收與門518和與門520的輸出。除了所示的參數值之外，與門524還接收或門514的輸出。或門526接收圖5B所示的參數。與門530接收首啟動鎖存功能528的輸出以及例如由狀態機200提供的母線感測測試狀態值(例如「通過」或「失敗」)。當發電機組與其它發電機組一起連接到公共母線時(同時與電網母線隔離)，負載分配功能管理該發電機組的kW和千伏-安培-電抗(kVAR)的產生。每個發電機組必須確定要提供母線總負載的多少。期望的結果是每個發電機組獲得相對於其自己的額定的相等份額的負載，同時將母線頻率和電壓維持在標稱值(即，每個發電機組將最終承擔相同的％負載)。kW的分配由燃料(例如速度)控制。kVAR的分配由激勵(例如電壓)控制。為了分配負載同時維持固定的頻率和電壓，發電機組之間的一些形式的通信必須進行。(無通信的其它選項是速度降和電壓降。)這是通過「負載分配線」完成的。存在用於kff的一對，以及用於kVAR的一對。每個發電機組將電流送入公共負載分配線，該電流與其承載的％kW和％kVAR成比例。通過使用電流求和與電壓感測，每個發電機組可以確定其應當承載多少％kW和％kVAR。
圖6示出了用於兩個發電機組的kW負載分配基礎硬體接口設置(模擬)。這一通信布置提供了響應於負載需求停止/開始或者斜坡加載/去載(ramp IoadAipload)命令，向發電機組斜坡加載或斜坡去載的能力。通過使發電機組#1將斜坡變化的偏移(rampedoffset)添加到其Igl上，來完成斜坡去載，有效地蒙蔽了系統關於其承擔了多少負載。通過這一系統蒙蔽，發電機組#1迫使其它發電機補缺。該能力改進了系統暫態性能並且延長了斷路器壽命。負載分配功能應該連續地執行。如下地執行該負載分配功能負載分配kW和kVAR的自動校準，負載分配激活，負載分配kW功率寬度調製(PWM :power width modulation)驅動。負載分配的自動校準的使用消除了任何硬體容許誤差。對於負載分配kW和kVAR的自動校準，執行速率被設置為50Hz。在上電初始化期間，負載分配kW自動校準偏移(loadshare kff AutoCal offset)是0%。負載分配kVAR 自動校準偏移(load share kVAR AutoCaloffset)是0%。鉗制軟體計時器以防止溢出/下溢。負載分配自動校準邏輯如下如果操作者接口模式(Operator Interface Mode)不等於操作者額定狀態(Operator RatedState),該操作者額定狀態大於或等於400msec,則應用等式I和等式2的公式。等式I :負載分配kW自動校準偏移=(kW負載分配水平-kW負載分配輸出命令)等式2 :負載分配kVAR自動校準偏移=(kVAR負載分配水平_ kVAR負載分配輸出命令)這兩個等式均被鉗制在-3%到3%的範圍內。如果操作者接口模式等於操作者額定狀態，則這些自動校準偏移的值不被改變。如果並聯控制模式處於負載分配，則將發電機組的四個負載分配線連接到公共負載分配母線。如果速度和電壓二者均操作在下降(droop)模式，該負載分配繼電器不應當被閉合，以防止處於等時(isochronous)和/或恆定電壓的其它發電機組將它們的並聯線連接到下降的發電機組。該邏輯允許選擇哪些發電機組是主導單元(lead unit)以及哪些將下降，同時仍然允許那些沒有下降的發電機組工作在利用負載分配線的正常負載分配方案中。在負載分配激活命令期間，負載分配繼電器命令運行如下如果並聯速度控制模式等於負載分配，或者並聯電壓控制模式等於負載分配，或者母線感測測試狀態等於「測試I」或「測試2」，則kW/kVAR負載分配繼電器命令是有效的；否則kW/kVAR負載分配繼電器命令是無效的。kW和kVAR負載分配線由電流源驅動。由PWM驅動設置該電流源的輸出。如果負載正在斜坡變化，則PWM百分比(percent PWM)與實際測量的kW(或kVAR)加上負載斜坡變化kW(或kVAR)偏移之和成比例。還可以添加平衡修整(balance trim)到PWM百分比，以允許現場精調。斜坡加載/去載偏移允許發電機組非精確地聲明其產生了多少電力，從而迫使其它發電機組承擔更多負載。PWM百分比的轉換與設置偏移的能力呈線性關係，該能力提供分配逆向kW或逆向kVAR的能力。 由於外部硬體濾波器時間常數，負載分配PWM驅動功能被連續地執行。當負載分配激活繼電器閉合時，發電機組在負載分配線呈現的值必須精確地反映該發電機組承載的功率。(例如，在從負載調速(load govern)到負載分配的過程中，發電機組可能已經在負載調速時承載了功率。)如圖I的控制流程圖700所示，將產生kW負載分配PWM命令水平。參考圖7，當負載分配最小kW (修整)(load share minimumkW(trim))被改變時,將進行如下計算等式3 :在零kW的負載分配PWM=-I*負載分配最小kW (校準)*kW PWM斜率；以及等式4 :負載分配最大kW=負載分配最小kW(修正)+ (100/kW PWM斜率)。在表704示出等式3。最大負載分配(maximum Load Share)由條件式開關702提供，並且在諸如超出高範圍、超出低範圍等的特定故障條件的情況下被設置為0%，並且否則由發電機組的期望最大負載(例如額定kW輸出)提供。按照圖7，每次執行應該計算下面的等式等式5 :kW 負載分配斜坡變化前 PWM=(kW PWM 斜率 *Genset Fast%Standby Totalkff+零kW的負載分配PWM)；以及等式6 限制前的kW負載分配PWM命令(命令)= (kW負載分配斜坡變化前的PWM+kff負載分配斜坡變化PWM偏移+負載分配kW平衡(修整))在求和模塊706示出等式6。如條件式開關710處所描述的，如果母線感測狀態不是測試I或測試2，則如所示出的那樣在限制器(Limiter)708處利用等式7。進一步，在條件式開關710處，如果母線感測狀態是測試I或測試2，則kW負載分配輸出命令(kW LoadShare Output Cmd)等於測試負載分配命令(Test Load Share Cmd)。等式7 :kW負載分配輸出命令=限制器(限制前的kW負載分配PWM命令)參考圖9，示出了包括發電機控制器108的示例性裝置900。在一些實施例中，控制器形成了處理子系統的一部分，該處理子系統包括一個或多個具有存儲器、處理硬體和通信硬體的計算設備。該控制器可以是單個設備或分布式設備，並且可以由硬體或軟體執行該控制器的功能。在一些實施例中，該控制器包括一個或多個模塊，該一個或多個模塊被構造為功能性地執行控制器的操作。控制器108包括第一母線電壓感測模塊902、系統通信模塊904、母線電壓故障模塊906以及發電機控制模塊908。這裡包括模塊的描述強調了控制器的各方面的結構獨立性，並示出了控制器的操作和職責的一種分組。執行類似的總體操作的其它分組應當被理解為落入本申請的範圍內。可以在計算機可讀介質上的硬體和/或軟體中實施模塊，並且可以跨越各個硬體或軟體組件來分布模塊。
示例性裝置900包括第一母線電壓感測模塊902，第一母線電壓感測模塊902解析第一電力母線電壓值916。第一電力母線電壓值916是表示公共電力母線上的電壓的任意系統參數，並且在一個示例中第一電力母線電壓值916是由第一電壓感測電路提供給控制器108的。裝置900還包括系統通信模塊904，系統通信模塊904解析有效母線信號910。有效母線信號910是系統中提供公共電力母線上是否存在電壓的指示的任意信號，並且獨立於由第一電力母線電壓值提供的信息。用於有效母線信號910的示例性來源包括第二電力母線電壓值912和/或第二發電機耦合信號914，第二電力母線電壓值912例如由與不同於第一發電機的發電機相關聯的電壓感測電路提供。第二發電機耦合信號914包括指示不同的發電機目前與公共電力母線電耦合的信號。可以通過硬體、軟體、網絡或數據鏈路通信、或者通過本領域中理解的任何其它方法將有效母線信號910提供給系統通信模塊904。裝置900還包括母線電壓故障模塊906，母線電壓故障模塊906響應於指示電力母線電壓值為零的第一電力母線電壓值916，並且響應於指示電力母線有效的有效母線信號910，來提供母線電壓感測丟失故障918。在一些實施例中，裝置900還包括發電機控制模塊908，發電機控制模塊908響應於指示電力母線電壓值為零的第一電力母線電壓值916 以及指示電力母線無效的有效母線信號910，來提供將第一發電機電耦合到電力母線的第一發電機斷路器命令920。斷路器和第一發電機斷路器命令920的使用僅僅是示例性的，並且發電機控制模塊908可以通過本領域理解的任意方法將第一發電機電耦合到電力母線，該方法至少包括提供軟體請求、命令固態開關和提供電輸出，其中設備對該電輸出響應，以響應於電輸出將第一發電機電稱合到公共電力母線。裝置900的進一步實施例包括發電機控制模塊908，該發電機控制模塊908響應於母線電壓感測丟失故障918，進一步防止第一發電機與電力母線的電耦合。在特定實施例中，裝置900包括發電機控制模塊908，該發電機控制模塊908響應於指示電力母線電壓值不為零的第一電力母線電壓值916，提供第一發電機操作命令922以使第一發電機與電力母線電壓值同步，並且接著提供了第一發電機斷路器命令920以將第一發電機電耦合到電力母線。另一個示例性裝置900包括系統通信模塊904，該系統通信模塊904響應於母線電壓感測丟失故障918，進一步解析第二電力母線電壓值912，並且該發電機控制模塊908進一步提供了第一發電機操作命令922以使第一發電機輸出與第二電力母線電壓值912同步。接著，發電機控制模塊908提供第一發電機斷路器命令920以將第一發電機電稱合到電力母線。下面的示意性流程圖和相關描述提供了執行用於管理電力發電設備的流程的示例性實施例。示出的操作應當僅僅被理解為是示例性的，並且除非在此明確地相反聲明，操作可以被組合或分開，以及被增加或省略，也可以被整體或部分重新排序。示出的一些操作可以由執行計算機可讀介質上的電腦程式產品的計算機實施，其中電腦程式產品包括使得計算機執行一個或多個操作或者向其它設備發出命令以執行一個或多個操作的指令。參考圖8，示例性流程800包括顯示第一電力母線電壓值的操作802和顯示有效母線信號的操作804。流程800還包括判定電力母線電壓是否為零以及有效母線信號是否指示母線有效的操作806。響應於指示「是」的操作806，流程800包括設置母線電壓感測丟失故障的操作808。流程800還包括判定是否激活具有母線電壓感測故障設置的第一發電機的操作810。是否激活具有母線電壓感測故障設置的第一發電機的判定可以是由操作者可選的校準，和/或在系統製造時候定義的校準。響應於指示「是」的操作810，流程800包括解析第二電力母線電壓值的操作812，以及使第一發電機的操作814與第二電力母線電壓值同步。流程800還包括將第一發電機電耦合到電力母線的操作816，這是例如通過閉合將第一發電機連接到電力母線的斷路器的方式。響應於指示「否」的操作806，流程800還包括判定電力母線電壓是否為零以及有效母線信號是否指示電力母線無效的操作818。響應於指示「是」的操作818，流程800包括操作816。響應於指示「否」的操作818，流程包括判定電力母線電壓是否為非零的操作820。響應於指示「是」的操作820，流程800包括使第一發電機的操作822與該電力母線電壓(例如振幅、頻率和相位)同步，以及將第一發電機電耦合到電力母線的操作816。本發明的一組示例性實施例包括系統100，系統100包括具有第一斷路器124的第一發電機102，第一斷路器124選擇性地將第一發電機102耦合到公共母線118。系統100 還包括具有第二斷路器126的第二發電機110，第二斷路器126選擇性地將第二發電機110耦合到公共母線118。該系統還包括用於將第一發電機102耦合到處於零電壓和/或已知電壓的公共母線118的手段。下面描述用於將第一發電機102耦合到處於零電壓和/或已知電壓的公共母線118的手段的非限制性示例。下面的一些描述包括對控制器的引用。控制器可以是處理子系統的一部分，其包括一個或多個具有存儲器、處理和通信硬體的計算設備。該控制器可以是單個設備或分布式設備，並且可以在硬體或軟體中執行該控制器的功能。如本文所使用的，解析(interpreting)包括利用本領域已知的任意方法來接收值，其至少包括從數據鏈路或網絡通信接收值、接收表示該值的電子信號(例如電壓、頻率、電流或PWM信號)，接收表示該值的軟體參數，從計算機可讀介質上的存儲位置讀取值，通過本領域已知的任意手段接收作為運行時參數的數值，和/或通過接收可以計算出解析後的參數的數值，和/或通過引用被解析為參數值的默認值。第一示例包括發電機控制器108，該發電機控制器108從母線電壓感測電路116確定公共母線118的電壓。在從母線電壓感測電路116可獲得電壓的情況下，發電機控制器108向第一發電機102提供命令，以使發電機與公共母線118電壓(例如電壓振幅、頻率和/或相位)同步，並且然後向第一斷路器124提供命令，以將第一發電機102電耦合到公共母線 118。第二示例可以是第一示例的附加或替代，第二示例包括發電機控制器108，發電機控制器108判定來自母線電壓感測電路116的指示電壓為零和/或是不可獲得的。另外，控制器108判斷公共母線118是否被相反指示為有效的。用於控制器108判斷公共母線118是否被相反指示為有效的示例性操作包括對指示公共母線118為有效的系統通信鏈路114上的通信進行解析、對由指示公共母線118為有效的與其它發電機104、106相關聯的其它控制器110、112提供的通信進行解析。指示公共母線118為有效的通信包括與在公共母線118上(例如通過第二母線電壓感測電路122)檢測的電壓有關的通信，和/或與另一個斷路器126、128目前將其它發電機104、106中的一個電耦合到公共母線118有關的通信。系統通信鏈路114可以是被構造為提供控制器108、110、112之間的通信的網絡或數據鏈路，和/或系統通信鏈路114可以包括硬體部分(例如根據第二斷路器126的閉合/斷開位置提供高/低電壓輸出的第二控制器110)，和/或系統通信鏈路114可以包括軟體部分(例如當一個或多個控制器108、110、112被放置在相同的計算裝置中並且通過軟體參數值或存儲器位置值來傳輸通信的時候)。系統100被示出為具有三個處於不同位置的控制器108、110、112，但系統100可以包括任意數量的控制器，包括兩個或多個控制器，並且控制器可以是分組式或分布式設備。在第二示例的進一步描述中，在控制器108判定母線電壓感測電路116為零和/或不可獲得的但公共母線118相反是有效的情況下，控制器108提供母線電壓感測丟失故障。響應於該故障的系統100的操作可以是本領域理解的任意操作，包括但不限於在數據鏈路或網絡(可能是系統通信鏈路114，但可以存在其它數據鏈路或網絡)上提供故障值、將故障值提供到控制器108上的存儲器位置、點亮燈或其它通知設備、和/或提供故障的電子輸出指示(例如，提供電壓或將控制器108的輸出端上的電壓接地)。第三示例可以是第一示例和第二示例中的任何一個的附加或替代，在第三示例中，用於將第一發電機102耦合到為零電壓和/或已知電壓的公共母線118的手段還包括以下判定母線電壓感測電路116顯示公共母線118上的零電壓，並且公共母線118未被相反指示為有效。在第三示例中，控制器108閉合第一斷路器124，並且由此將第一發電機102電耦合到公共母線118。第四示例可以是第一示例、第二示例和第三個示例中的任何一個的附加或替代，在第四示例中，用於將第一發電機102耦合到為零電壓和/或已知電壓的公共母線118的手段還包括判定公共母線118上的已知電壓，即使當母線電壓感測故障有效的時候。一些實施例包括通過從第二母線電壓感測電路122可獲得的信息來判定公共母線118上的已知電壓，該信息例如是由第二控制器110經由系統通信鏈路114提供給第一控制器108的。控制器108向第一發電機102提供發電機命令，以使第一發電機102與已知電壓同步,並且然後命令第一斷路器124將第一發電機102電耦合到公共母線118。在一些實施例中，在當母線電壓感測故障是有效的時控制器108將第一發電機102耦合到公共母線118的情況下，控制器108仍然響應於故障執行其它操作，該故障例如是在前述第二示例中描述的那些。在第四示例的一些實施例中，當母線電壓感測故障是有效的時控制器108不閉合斷路器124，和/或當母線電壓感測故障是有效的時控制器108防止第一發電機102電耦合到公共母線118。進一步的示例性系統100包括用於當公共母線118是未知電壓時防止第一發電機102耦合到公共母線118的手段。前面描述了示例性和非限制性的用於判定公共母線118何時處於未知電壓的手段，並且非限制性示例包括以下判定當有效公共母線118被相反指示時，母線電壓感測電路116檢測到零電壓或不可獲得的電壓。用於防止第一發電機102耦合的示例性和非限制性的手段包括在軟體中設置「去使能(DISABLE)」位，提供斷開(OPEN)命令給第一斷路器124，在硬體中提供強制第一發電機102與公共母線118去耦合的電輸出，以及執行防止控制器108提供命令以閉合第一斷路器124的軟體操作。進一步的示例性系統100包括用於判定第一電壓感測手段何時處於故障狀況的手段。下面非限制性地描述用於判定第一電壓感測手段(例如第一母線電壓感測電路116) 何時處於故障狀況的示例性手段。示例性手段包括判定第一母線電壓感測電路116指示公共母線118上的零電壓或不可獲得的電壓。該手段還包括判定公共母線118被相反指示為有效的。用於判定公共母線118是有效的示例性手段包括判定另一個發電機104、106目前被電耦合到公共母線118，和/或判定另一個母線電壓感測電路(如第二母線電壓感測電路122)檢測到公共母線118上的非零電壓。進一步的示例性系統100包括用於當第一電壓感測手段處於故障狀況時判定公共母線118上的已知電壓的手段。下面描述用於當第一電壓感測手段處於故障狀況時判定公共母線118上的已知電壓的手段的非限制性示例。示例性系統100包括控制器108，控制器108解析來自另一個控制器110、112的已知電壓和/或解析來自系統模型的已知電壓，該另一個控制器110、112例如是提供來自第二母線電壓感測電路122的電壓的第二控制器110,該系統模型包括其它發電機104、106的電力輸出以及負載120的電力消耗加上系統100中的損耗。如通過上面的圖和文字顯而易見的是，預期了根據本發明的各種實施例。
本發明的示例性實施例是一種方法，該方法包括在發電機之間提供負載分配線，該發電機可操作地並聯連接到公共母線以提供來自該發電機的電力。該方法還包括經由負載分配線發送一個或多個信號，檢測對該一個或多個信號的一個或多個響應，以及基於該一個或多個響應判定該發電機中的至少一個到該公共母線的連接狀態。下面描述該方法的一些更詳細的實施例。示例性實施例包括判定沒有發電機被閉合到公共母線，並且將該發電機中的第一個的斷路器閉合到公共母線。另一個示例性實施例包括檢測不足以指示一個或多個發電機連接到公共母線的電壓，判定該發電機中至少一個被閉合到公共母線，以及宣告故障。另一個示例性實施例包括測量公共母線上的電壓，其中根據該電壓的測量，進一步執行連接狀態的判定。本發明的另一個示例性實施例是一種方法，該方法包括在兩個或多個發電機之間通信，每個發電機可操作地並聯連接到公共母線以從此提供電能。該方法還包括提供對應於母線電壓的輸入，並且根據發電機之間的通信和對應於母線電壓的輸入，判定相對於母線的發電機連接狀態。下面將描述該方法的一些更詳細的實施例。
該方法還包括判定母線處於非操作狀態，以及將一個發電機的斷路器閉合到母線。另一個示例性實施例包括判定輸入與由發電機連接狀態的通信提供的發電機連接狀態是衝突的，並響應於該衝突宣告故障。本發明的另一個示例性實施例是一種方法，該方法包括提供在至少兩個發電機之間的數字通信鏈路，在該至少兩個發電機之間傳送電力母線的狀態，以及把每個個體發電機的斷路器位置傳送給該至少兩個發電機。該方法的進一步實施例包括判定該至少兩個發電機指示電力母線是不帶電的，判定每個個體發電機具有斷開的斷路器位置，以及將一個發電機的斷路器閉合到電力母線。該方法的附加或替代實施例包括響應於以下中的至少一個來判定故障狀況判定該至少兩個發電機中的至少一個發電機未指示電力母線是不帶電的，以及判定該至少兩個發電機中的至少一個發電機具有閉合的斷路器位置。該方法還包括響應於該故障狀況，防止第一發電機將斷路器閉合到電力母線並且宣告故障。另一個示例性方法包括進一步響應於指示電力母線不帶電的第一發電機的控制器來判定故障狀況。本發明的另一個實施例是一種方法，該方法包括解析第一電力母線電壓值和解析有效母線信號。該方法包括，響應於指示電力母線電壓值為零的第一電力母線電壓值以及指示電力母線有效的有效母線信號，來提供母線電壓感測丟失故障。下面將描述該方法的更詳細實施例。進一步的實施例包括，響應於指示電力母線電壓值為零的第一電力母線電壓值以及指示電力母線無效的有效母線信號，將第一發電機電耦合到電力母線。另一個實施例包括，響應於母線電壓感測丟失故障，防止第一發電機與電力母線的電耦合。另一個示例性方法包括，響應於指示電力母線電壓值為非零的第一電力母線電壓值，使第一發電機與電力母線電壓值同步，然後將第一發電機電耦合到電力母線。另一個示例性方法包括，響應於母線電壓感測丟失故障，解析第二電力母線電壓值，然後將第一發電機電耦合到電力母線。本發明實施例的另一個示例性設置包括一種裝置，該裝置具有解析第一電力母線電壓值的第一母線電壓感測模塊，解析有效母線信號的系統通信模塊，以及母線電壓故障模塊，母線電壓故障模塊響應於指示電力母線電壓值為零的第一電力母線電壓值以及指示電力母線有效的有效母線信號，來提供母線電壓感測丟失故障。下面描述該裝置的一些更 詳細實施例。該裝置的進一步實施例包括發電機控制模塊，該發電機控制模塊響應於指示電力母線電壓值為零的第一電力母線電壓值以及指示電力母線無效的有效母線信號，將第一發電機電耦合到電力母線。更進一步的實施例包括發電機控制模塊，該發電機控制模塊響應於母線電壓感測丟失故障，進一步防止第一發電機與電力母線的電耦合。另一個示例性裝置包括發電機控制模塊，該發電機控制模塊響應於指示電力母線電壓值為非零的第一電力母線電壓值，使第一發電機與電力母線電壓值同步，然後將第一發電機電耦合到電力母線。另一個示例性裝置包括系統通信模塊，該系統通信模塊響應於母線電壓感測丟失故障，進一步解析第二電力母線電壓值，並且發電機控制模塊進一步使第一發電機輸出與第二電力母線電壓值同步，並且將第一發電機電耦合到電力母線。示例性裝置包括有效母線信號，該有效母線信號是第二電力母線電壓值和/或第二發電機耦合信號。儘管在附圖和前述的描述中已經詳細示出和描述了本發明，但是如所預料的，該附圖和前述的描述應當被認為是示意性的而非限制性的，可以理解的是，期望保護的是不僅僅是已經示出和描述的選擇的實施例，而且是在如本文所定義的本發明的精神之內的所有改變、變型和等同。當本文使用諸如「一個」、「一種」、「至少一個」和單數的詞語時，其並不限於僅僅一項，除非特別地相反表述。其它發明包括檢測不帶電母線的冗餘手段，其包括使用附加的斷路器位置來判定母線的狀態，以及使用外部分立開關輸入來判定母線的狀態。根據本文包括的描述和附圖，本申請的進一步實施例、發明、形式、目標、特徵、優點、方面和益處被以其他方式闡明或變
得清楚。
權利要求
1.一種方法，包括 在發電機之間提供負載分配線，所述發電機可操作地並聯連接到公共母線，以提供來自所述發電機的電能； 經由所述負載分配線發送一個或多個信號； 檢測針對所述一個或多個信號的一個或多個響應； 基於所述一個或多個響應，判定所述發電機中的至少一個發電機與所述公共母線的連接狀態。
2.如權利要求I所述的方法，還包括判定沒有一個所述發電機被閉合到所述公共母線，以及將所述發電機中的第一個發電機的斷路器閉合到所述公共母線。
3.如權利要求I所述的方法，還包括 檢測到不足以指示所述發電機中的一個或多個與所述公共母線的連接的電壓； 判定所述發電機中的至少一個被閉合到所述公共母線；以及 宣告故障。
4.如權利要求I所述的方法，包括測量所述公共母線上的電壓，其中根據所述電壓的所述測量，進一步執行所述連接狀態的所述判定。
5.一種方法，包括 在兩個或多個發電機之間通信，每個所述發電機可操作地並聯連接到公共母線以提供來自所述發電機的電力； 提供與母線電壓對應的輸入； 根據所述發電機之間的所述通信和與母線電壓對應的所述輸入，判定相對於所述母線的發電機連接狀態。
6.如權利要求5所述的方法，包括判定所述母線處於非操作狀態，以及將所述發電機中的一個發電機的斷路器閉合到所述母線。
7.如權利要求5所述的方法，還包括 判定所述輸入與由所述發電機連接狀態的通信所提供的所述發電機連接狀態是衝突的；以及 響應於所述衝突，宣告故障。
8.一種方法，包括 在至少兩個發電機之間提供數字通信鏈路， 在所述至少兩個發電機之間傳輸電力母線的狀態，以及 將每個個體發電機的斷路器位置傳輸到所述至少兩個發電機。
9.如權利要求8所述的方法，還包括 判定所述至少兩個發電機指示所述電力母線是不帶電的； 判定每個個體發電機具有斷開的斷路器位置；以及 將所述發電機中的一個發電機的斷路器閉合到所述電力母線。
10.如權利要求8所述的方法，還包括 響應於以下中的至少一個來判定故障狀況 判定所述至少兩個發電機中的至少一個發電機未指示所述電力母線是不帶電的； 判定所述至少兩個發電機中的至少一個發電機具有閉合的斷路器位置；以及響應於所述故障狀況，防止第一發電機將斷路器閉合到所述電力母線，並且宣告故障。
11.如權利要求10所述的方法，還包括進一步響應於指示所述電力母線是不帶電的所述第一發電機的控制器來判定所述故障狀況。
12.—種方法,包括 解析第一電力母線電壓值； 解析有效母線信號；以及 響應於指示電力母線電壓值為零的所述第一電力母線電壓值以及指示所述電力母線為有效的所述有效母線信號，提供母線電壓感測丟失故障。
13.如權利要求12所述的方法，還包括響應於指示電力母線電壓值為零的所述第一電力母線電壓值以及指示所述電力母線為無效的所述有效母線信號，將第一發電機電耦合到所述電力母線。
14.如權利要求12所述的方法，還包括響應於所述母線電壓感測丟失故障，防止第一發電機與所述電力母線的電耦合。
15.如權利要求12所述的方法，還包括響應於指示所述電力母線電壓值為非零的所述第一電力母線電壓值，使第一發電機與所述電力母線電壓值同步，然後將所述第一發電機電耦合到所述電力母線。
16.如權利要求12的方法，還包括響應於所述母線電壓感測丟失故障，解析第二電力母線電壓值，使第一發電機與所述第二電力母線電壓值同步，然後將所述第一發電機電耦合到所述電力母線。
17.一種裝置，包括 第一母線電壓感測模塊，其被構造為解析第一電力母線電壓值； 系統通信模塊，其被構造為解析有效母線信號；以及 母線電壓故障模塊，其被構造為響應於指示電力母線電壓值為零的所述第一電力母線電壓值以及指示所述電力母線為有效的所述有效母線信號，提供母線電壓感測丟失故障。
18.如權利要求17所述的裝置，還包括發電機控制模塊，所述發電機控制模塊被構造為響應於指示電力母線電壓值為零的所述第一電力母線電壓值以及指示所述電力母線為無效的所述有效母線信號，將第一發電機電耦合到所述電力母線。
19.如權利要求18所述的裝置，其中，所述發電機控制模塊被進一步構造為響應於所述母線電壓感測丟失故障，防止所述第一發電機與所述電力母線的電耦合。
20.如權利要求17所述的裝置，其中，所述發電機控制模塊被進一步構造為響應於指示所述電力母線電壓值為非零的所述第一電力母線電壓值，使第一發電機與所述電力母線電壓值同步，然後將所述第一發電機電耦合到所述電力母線。
21.如權利要求17所述的裝置，其中，所述系統通信模塊被進一步構造為響應於所述母線電壓感測丟失故障，解析第二電力母線電壓值，並且其中，所述發電機控制模塊被進一步構造為使第一發電機輸出與所述第二電力母線電壓值同步，然後將所述第一發電機電耦合到所述電力母線。
22.如權利要求17所述的裝置，其中，所述有效母線信號包括第二電力母線電壓值和第二發電機耦合信號中的一個。
23.—種系統,包括 具有第一斷路器的第一發電機，所述第一斷路器被構造為選擇性地將所述第一發電機耦合到公共母線； 具有第二斷路器的第二發電機，所述第二斷路器被構造為選擇性地將所述第二發電機耦合到所述公共母線；以及 用於當所述公共母線處於零電壓和已知電壓之一時將所述第一發電機耦合到所述公共母線的單元。
24.如權利要求23所述的系統，還包括用於當所述公共母線處於未知電壓時防止所述第一發電機耦合到所述公共母線的單元。
25.如權利要求23所述的系統，還包括用於判定第一電壓感測模塊何時處於故障狀況的單元。
26.如權利要求25所述的系統，還包括用於當所述第一電壓感測模塊處於所述故障狀況時判定所述已知電壓的單元。
全文摘要
描述了一種用於控制發電設備的方法，包括將發電機聯機到共享電力母線環境中。該方法包括判定該共享電力母線目前是否有效，以及關於特定發電機判定電壓判定故障是否存在。在共享的電力母線無效並且沒有存在故障的情況下，響應於負載請求將發電機聯機。在共享電力母線有效的情況下，在發電機被聯機之前，使發電機與共享電力母線同步。
文檔編號H02H7/22GK102714416SQ201080059768
公開日2012年10月3日 申請日期2010年10月28日 優先權日2009年10月28日
發明者P·R·達倫 申請人:康明斯發電Ip公司