用于电力系统弹性的断路器设计技术方案

自主断路器可以通过阻抗源将电流施加到与断路器的任何一端耦合的母线，以便测量母线的阻抗。可以从测量值确定母线的状态。基于所确定的状态，故障检测过程可以被选择和实现以确定母线上是否存在故障。当故障检测过程已经被实现并且没有检测到故障时，断路器可以闭合，并且由此将母线耦合到另一母线。

【技术实现步骤摘要】
用于电力系统弹性的断路器设计本申请是申请日为2014年3月13日，申请号为201480014087.6并且专利技术名称为“用于电力系统弹性的断路器设计”申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求属于EdwardPeterKennethBourgeau的在2013年3月13日提交的并且标题为“BreakerDesignforPowerSystemResiliency”的美国临时专利申请No.61/779,391的优先权权益，该申请通过引用合并于此。
本公开涉及电力系统。更具体地，本公开涉及用于电力系统的弹性和容错断路器。
技术介绍
不论应用如何，弹性都是任何电力系统中的重要考虑因素。电力系统必须对其有弹性的问题基于应用而变化。例如，在海上钻探船上，应当使得电力系统对水灾、火灾或在承载从发电机到整个船的电气设备的电力的电气母线内的故障有弹性。船上的电气系统通常包括在隔开的单元中的多个发电机，该隔开的单元被分离以抵御火灾和水灾。隔开的单元位防止来自火灾或水灾的对一个单元的损坏传播到另一个隔开的单元。然而，用于电力系统的控制系统不位于隔开的单元中。此外，控制系统依赖于来自每个隔开的单元中的每个发电机的信息来控制电力系统。例如，控制系统可以确定发电机是否可以耦合到主配电母线以及何时可以耦合到主配电母线。虽然发电机或控制系统的损失可能不会导致所有发电机或控制系统的损失，但是发电机及其控制系统无法独立地运行，并且可能遭受降低的性能，或者可能由于由控制系统做出的不正确决定而被进一步损坏。断路器将发电机耦合到电力母线，并且可以基于来控制系统的命令来中断在电力母线和发电机之间的连接。每个断路器通过信号电缆被链接到其他断路器，并且每个断路器的状态被包括在断路器的控制部分的逻辑中。因此，对一个隔室中的断路器的损坏在另一隔室中的断路器中产生故障行为。这样，电力系统的整体弹性被降低。每个断路器可以包括控制同一机柜中或机柜外部的断路器的逻辑。图1是用于诸如在海上钻探船中使用电力系统100内的断路器112、114、116的传统方法的示意性表示。断路器112、114、116被分别耦合在主电气母线102和发电机122、124、126之间。挡板150可以被放置在发电机122、124和126之间以在火灾、水灾或其他灾害发生时隔离发电机122、124和126的操作。通信链路113、115把断路器112、114、116彼此耦合。断路器112、114、116还共享用于向断路器112、114、116提供电力的控制电力电缆199。主母线102可以通过连接断路器主/从机组151、152和153、154被分成多个分段或者作为单个导体被连接。通信链路156、157把连接断路器机组151、152和153、154分别彼此耦合。连接断路器主/从机组151、152和153、154还共享用于向连接断路器主/从机组151、152和153、154提供电力的控制电力电缆199。发电机断路器112、114、116通过通信链路113115、131来传递发电机122、124和126的状态。断路器112、114、116中每一个内的逻辑取决于断路器112、114、116中每个其他断路器的行为。例如，如果指令断路器112执行与主母线102的同步，则断路器112必须首先向断路器114指示不执行同步，或者反之亦然。如果断路器114指示其正在执行同步，则即使这样的指示是错误的，也没有其他断路器可以执行同步。因此，如果在管理系统130和发电机断路器112、114、116之间的通信链路131、132、133发生故障，或者如果任何断路器112、114、116本身发生故障，则对其他健康断路器的接入被中断。可以在管理系统130和断路器112、114、116之间分别提供附加通信链路。然而，附加通信链路增加了系统100的复杂性以及在挡板150之间必须进行的连接的数目。断开和/或闭合断路器112、114和116的决定可以由管理系统130基于来自耦合到主母线102的母线感测单元140、143、144的输入来做出。在母线感测单元140、143、144和管理系统130之间并且在发电机断路器112、114和116之间需要通信。在母线感测单元140、143和连接断路器151、152之间需要通信，并且在母线感测单元143、144和连接断路器153、154之间需要通信。这些通信链路增加了系统100的复杂性以及在挡板150之间必须进行的连接的数目。连接断路器机组151、152和153、154的成功操作需要在连接断路器主设备151及其从设备152之间以及在连接断路器主设备153及其从设备154之间的通信。这些通信链路增加了系统100的复杂性以及在挡板150之间必须进行的连接的数目。此外，使用管理系统130的操作员仅可以与连接断路器机组151、152和153、154的主断路器151或153通信。因此，如果在管理系统130和主断路器151或153之间的通信链路134、135分别发生故障，或者如果主断路器112本身发生故障，则对其他断路器152、154的接入被中断。从可能影响电力系统100弹性的相互连接的断路器的网络110产生两个问题。第一，当母线102不适用于从发电机122、124、126接收额外电力时，诸如当在母线102上存在故障（诸如接地或短路或由故障发电机的不正确连接而导致的故障）时，断路器112、113、114、151、152、153、154可以闭合到母线102上。第二，相互连接的断路器的网络110缺乏操作的自主性，因为断路器112、113、114、151、152、153、154依赖于来自彼此的数据来控制对母线102的电力供应。一种用于提高弹性的常规解决方案是使用挡板150。通过使用挡板150来限制火灾或水灾的后果。然而，特定隔室中的火灾或水灾将干扰穿过挡板150的信号。这可能导致错误的数据被传递到由挡板150保护的隔室。得到的错误数据可能禁用或以其他方式危害在已经被火灾或水灾损坏的隔室中的设备的操作。
技术实现思路
减少断路器对来自其他断路器的输入的依赖性可以提高电力系统的弹性。例如，每个断路器可以独立地执行用于确定断路器何时闭合安全的方法。向每个断路器提供独立执行这样的方法的能力可以减少或消除每个断路器对其他断路器的依赖性。采用自主断路器的电力系统的提高的弹性可以由错误地操作的一个断路器可能导致所有断路器错误地操作的较低可能性产生。因此，即使一个断路器可以变得无法操作，电力系统也可以继续正常操作。根据一个实施例，一种用于确定何时闭合断路器的方法包括：将电流施加到与断路器耦合的第一母线。该方法还可以包括：在将第一电流施加到第一母线之后测量第一母线的第一阻抗，以便确定故障是否存在于第一母线上。如果确定在第一母线上不存在故障，则该方法可以进一步包括将第一母线耦合到与该断路器耦合的第二母线。该方法可以包括：通过变压器将电流施加到第一母线。该方法可以通过在控制器处接收用于闭合断路器的命令来发起。此外，该方法可以包括：检查第一母线的状态，并且由控制器来指令耦合到传感器的接触器闭合或断开。传感器可以是电压传感器、电流传感器或电压传感器和电流传感器二者。根据一个实施例，该方法还可以包括：部分地基于所测量的第一母线的第一阻抗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：由耦合在第一总线和第二总线之间的断路器确定第一总线过载；以及响应于确定第一总线过载而闭合断路器，从而将第一总线耦合到第二总线，其中第二总线耦合到AC电源。

【技术特征摘要】
2013.03.13 US 61/7793911.一种方法，包括：由耦合在第一总线和第二总线之间的断路器确定第一总线过载；以及响应于确定第一总线过载而闭合断路器，从而将第一总线耦合到第二总线，其中第二总线耦合到AC电源。2.如权利要求1所述的方法，还包括：由断路器确定第一总线欠载；以及响应于确定第一总线欠载，断开断路器，从而将第一总线与第二总线解耦。3.如权利要求2所述的方法，其中由断路器确定第一总线欠载的步骤包括：由断路器检测第一总线上功率频率变化，所述功率频率变化指示第一总线欠载。4.如权利要求1所述的方法，其中将第一总线耦合到第二总线移除所述过载。5.如权利要求1所述的方法，其中所述确定步骤包括：由断路器检测第一总线上的功率频率变化，所述功率频率变化指示第一总线过载。6.如权利要求1所述的方法，还包括：在将第一总线耦合到第二总线之前确定第一总线上不存在故障。7.一种方法，包括：由耦合在第一总线和第二总线之间的断路器确定第一总线欠载；以及响应于确定第一总线欠载，断开断路器，从而将第一总线与第二总线解耦，其中第二总线耦合到AC电源。8.如权利要求7所述的方法，还包括：由断路器确定第一母线过载；以及响应于确定第一总线过载，闭合断路器，从而将第一总线耦合到第二总线。9.如权利要求8所述的方法，还包括：在将第一总线耦合到第二总线之前由断路器确定第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：EPK伯格奧，J亚斯平，
申请(专利权)人：越洋塞科外汇合营有限公司，阿斯平肯普控股公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛,KY