CN103858312A - 使用载荷水平确定时间来增加并减少负载 - Google Patents

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Abstract

一些实施例涉及增加并减少连接到发电机的负载的方法。所述方法包括确定多个负载是否正由发电机供电，然后确定发电机正提供给多个负载的总载荷。所述方法进一步包括确定是否基于发电机正提供的载荷量L改变多个负载的负载个数。所述方法进一步包括确定基于发电机正提供的载荷量改变多个负载的负载个数的时间量T。

Description

使用载荷水平确定时间来增加并减少负载
优先权申明
本申请要求于2011年11月4日提交的、序列号为13/289,131、名称为“使用载荷水平确定时间来增加并减少负载”的美国专利申请的优先权，在此通过引用包含其全文。
技术领域
本申请的实施例涉及用于增加并减少负载的系统和方法。
背景技术
对连接到容量有限的电源的负载的优先级进行划分的过程通常被称为减载。例如，备用发电机可以提供电力，因为备用发电机的容量小于全部连接的负载的要求，所以备用发电机上需要减载。
热水器和空调属于常用的设备，这些常用设备是由电源（例如发电机）供电的负载。当住所由容量有限的发电机供电时，需要减少这些负载。现有的减载系统通常对每个负载的优先级进行划分，然后在增加每个负载之前确定容量有限的电源是否能为负载供电。如果容量有限的电源过载，那么负载控制系统将去除一个或多个负载以使电源继续向连接的更重要的负载供电。
使用减载系统允许安装更小的备用发电机，从而降低与为设施供电相关的发电机成本。此外，因为这种系统允许发电单位让效率不高的发电厂保持离线状态，然后将省下的钱返还给客户（即发电机用户），所以，通过在一天中的某些时间段对电力需求高峰进行限制，减载可以降低成本。
现有的减载系统的其中一个缺点是：尽管被专门定制且被配置的减载系统在一些情况下能够正常工作，但是，在各种情况下使各种负载运行时，许多减载系统无法正常工作。
对于减载系统来说，其中一个最大的挑战是高优先级的负载切换。在一个示例性的情景下，高优先级的负载切换可能不起作用，从而增加了不太重要的负载。因此，一旦最终将高优先级的负载切换打开，电源会发生过载。此时，减载系统在实际引起过载的负载被去掉之前必须减少几个负载。需要减少多个负载的额外的时间增大了电源在不期望的一段时间发生过载的可能性。尽管定制了许多现有的减载系统，试图最少化意外的电源中断，但是，这种系统仍然经常无法胜任对高优先级的负载切换进行处理。
传统的减载系统的另一个缺点是：在一些情景下，所有负载在过载情况下可能无法从发电机获取电力。例如：尽管实际上只有其中的2个负载正在获取电力，但是，系统可能激活了6个负载。结果，在增加了所有负载之后，当过载发生时，系统在电源的实际负载减少之前必须花费不必要的时间来减载，减少的负载的数量多达5个。用来减少合适的负载的时间的增加会导致电源离线。
因为标准的减载逻辑没有与典型的电源或典型的电动机负载的载荷曲线精确地匹配，所以，为了在每个应用下工作，减载系统通常还必须被谨慎地配置。结果，这些现有的系统通常无法起动发电机起动能力范围内的大型电动机。为了能够起动大型电动机，对典型的减载系统进行配置，但这通常会导致无法对发电机进行充分的保护。
附图说明
图1示出了示例性减载系统。
图2示出了可以与图1所示的减载系统一起使用的示例性引擎驱动的发电机。
图3示出了相比于增加负载的传统方法，当基于发电机负载L和时间点处可用发电机容量增加指定负载时时间T如何变化的示例。
图4和图5示出了相比于减载的传统方法，基于发电机的相应的过载对于被减少的指定负载时间T如何变化的示例。
图6A示出了对发动机起动情况和过载情况进行处理的传统低频减载技术。
图6B示出了根据一些示例性实施例的对发动机起动情况和过载情况进行处理的低频减载技术。
图7示出了根据一些示例性实施例的在先前的减载操作之后缩短随后的负载减少的时间。
图8是示出计算机系统400示例形式的机器的图示表示的框图，其中，可以执行用于使机器完成在此论述的任意一个方法或多个方法的一组指令。
具体实施方式
下文的描述及附图对具体的实施例进行了充分地说明，以使本领域技术人员能够实施这些实施例。其它实施例可以包括结构上的、逻辑上的、电气上的、方法上的及其它改动。一些实施例的某些部分和特征可以包含在其它实施例的某些部分和特征中，或者替代其它实施例的某些部分和特征。权利要求中所陈述的实施例囊括了这些实施例所有可行的等价替换。
现在参考图1对增加并减少负载L1、L2、L3、L4的方法进行描述，这些负载均连接到发电机12。该方法包括：确定多个负载L1、L2、L3、L4是否由发电机12供电，然后，确定发电机正在提供给多个负载L1、L2、L3、L4的总载荷。
该方法进一步包括：基于发电机12正在提供的载荷量L，确定是否改变多个负载L1、L2、L3、L4的负载个数。如图3-图6所示，该方法进一步包括确定一个时间量T，所述T是基于发电机12正在提供的载荷量L改变多个负载的负载个数的时间量。
在一些实施例中，确定多个负载L1、L2、L3、L4是否正由发电机12供电可以包括监控自动的转换开关13的位置。应当注意的是，当自动的转换开关13位于应急位置时，多个负载L1、L2、L3、L4正由发电机12供电。
在可替换的实施例中，确定多个负载L1、L2、L3、L4是否正由发电机12供电可以包括测量属于发电机12一部分的节流阀17（参见图2）的位置。应当注意的是，当节流阀17的位置处于除“无负载”位置以外的另一位置时，发电机12可以被构建为向多个负载L1、L2、L3、L4供电的设备。
在另一些其它实施例中，确定多个负载是否正由发电机12供电可以包括对发电机载荷L进行监控。例如，通过以下方式可以完成对发电机载荷L的监控：（i）测量发电机12的工作频率；（ii）测量发电机12的工作电压；和/或（iii）测量发电机12的电流。
此外，确定发电机12正在提供给多个负载L1、L2、L3、L4的总载荷L可以包括：（i）测量发电机的工作频率；（ii）测量发电机的工作电压；和/或（iii）测量发电机的电流。
在一些实施例中，确定发电机12正在提供给多个负载L1、L2、L3、L4的总载荷L包括确定发电机12的原动机（即引擎）的输出扭矩。通过以下方式可以计算输出扭矩：（i）测量发电机12内的燃油喷射持续时间18；（ii）发电机12内的进气歧管（16）压力；和/或测量发电机12内的节流阀17的位置。应当注意的是，可以对火花点火引擎、压缩点火引擎以及其它类型的原动机计算输出扭矩。
增加负载的个数
在一些实施例中，对基于正由发电机12所提供的载荷量L改变多个负载L1、L2、L3、L4的负载个数的时间量T进行确定包括基于发电机12的可用载荷容量增加负载的个数。
正如在此所使用的，发电机12的可用载荷容量是发电机12的最大加载阈值与发电机12在特定时间点正提供的载荷之间的差。例如，用户通过用户界面20（参见图1）可以调节发电机的最大加载阈值，和/或发电机的最大加载阈值可以基于发电机12的制造商所确定的额定值。例如，用户界面20可以是负载控制模块14的一部分、自动的转换开关13的一部分、发电机控制器15的一部分或独立设备的一部分。
图3相比于增加负载的传统方法示出了当基于发电机载荷L和时间点处可用发电机容量增加指定负载时时间T如何变化的示例。增加负载的时间量T基于可用发电机容量是不同的。当可用的发电机容量增加时，用来增加负载的时间T缩短。
因此，当具有大量的发电机容量时，该方法允许更快地增加发电机负载，当具有有限的发电机容量时，该方法允许更慢地增加发电机负载。这种时间调整具有以下特点：（i）当发电机接近最大容量时，为发电机提供更好的保护；（ii）当发电机进行最小限度的加载时，尽可能快地提供电力载荷（相比于传统方法）。
减少负载的个数
在一些实施例中，对基于正由发电机12所提供的载荷量L改变多个负载L1、L2、L3、L4的负载个数的时间量T进行确定包括基于发电机12的过载减少负载的个数。
正如在此所使用的，发电机12的过载是特定时间点的发电机载荷和发电机最大加载阈值之间的差。例如，用户通过用户界面20（参见图1）可以调节发电机的最大加载阈值，和/或发电机的最大加载阈值可以基于发电机12的制造商所确定的额定值。
图4和图5示出了相比于减载的传统方法，基于发电机的相应的过载对于被减少的指定负载时间T如何变化的示例。用来减载的时间量T基于发电机12的过载是不同的。当过载增加时，用来减载的时间T缩短。
因此，当发电机严重过载时，该方法允许更快地减少发电机负载，当发电机12没有严重过载时，该方法允许更慢地减少发电机负载。这种时间调整具有以下特点：（i）当发电机严重过载时，通过更快地减载为发电机12提供更好的保护（参见图4）；（ii）允许发动机起动（例如，参见图5）（相比于传统方法）。
如图6B所示，对基于发电机正在提供的载荷量改变多个负载的负载个数的时间量进行确定包括基于发电机工作频率减少负载个数。在一些实施例中，当发电机工作频率降低时，用来减少负载个数的时间量将缩短。
如图6A所示，在发电机保持在固定阈值以下一段指定时间之后，传统的低频减载技术减少负载。这种类型的工作参数导致正被供给负载的较差的电力质量，还会导致电动机起动期间（尤其当使用负载很重的大型交流发动机时）意外的减少。
相比于图6A，图6B阐述了在此所描述的方法如何对传统的低频减载技术进行改进。图6A示出了用于指定的发动机起动负载和指定的过载的传统低频减载技术，图6B示出了在此所描述的用于相同的发动机起动负载和相同的过载的低频减载技术。
应当注意的是，虽然图3、图4、图5、和图6示出了线性时间/负载曲线，但是，还可以考虑曲线是非线性的其它实施例。这些曲线的形状取决于多种设计上的考虑。
图1和图7示出了根据另一个示例性实施例的增加并减少连接到发电机的负载的方法。该方法包括：确定多个负载L1、L2、L3、L4是否正由发电机12供电，并确定发电机正向多个负载L1、L2、L3、L4提供的载荷L。
该方法进一步包括确定是否基于发电机12正提供的载荷量改变多个负载L1、L2、L3、L4的负载个数并改变多个负载L1、L2、L3、L4的负载个数。该方法进一步包括确定进一步改变负载个数的时间量，时间量由在负载个数先前变化时负载个数是否增加或减少所确定。
在一些实施例中，确定进一步改变多个负载L1、L2、L3、L4的负载个数的时间量包括：当负载个数先前的变化增加了负载个数时，延长用来减少负载个数的时间量。
考虑其它实施例：确定进一步改变多个负载的负载个数的时间量包括：当负载个数先前的变化减少了负载个数时，缩短用来减少负载个数的时间量。
应当注意的是，还可以考虑以下实施例：确定进一步改变多个负载L1、L2、L3、L4的负载个数的时间量包括：当负载个数先前的变化减少了负载个数时，缩短用来减少负载个数的时间量。
在另一些其它实施例中，确定进一步改变多个负载L1、L2、L3、L4的负载个数的时间量包括：当负载个数先前的变化减少了负载个数时，延长用来增加负载个数的时间量。
图7示出了在先前的减载操作之后缩短减少随后的负载的时间。在图7示出的示例性情景下，6个负载中的3个负载没有从发电机获取电力，这导致了当减少这些负载时发电机载荷没有减少。用来减少每个负载的随后的时间上的缩短允许在（正被提供给这些负载的）电力的质量明显下降之前减少这些负载。
在此所描述的方法允许负载控制工作模式，当有多个负载在多种情况下进行工作时，负载控制工作模式非常有效。此外，该方法可以更加有效地处理高优先级负载切换。该方法还可以更快地缩短用来减少多个负载的时间，直到电源上的实际载荷减少。用来减少合适的负载的时间上的缩短可以允许电源保持在在线状态。
示例性机器结构
图8是示出计算机系统400示例形式的机器的图示表示的框图，在计算机系统400中，可以执行用于使机器完成在此讨论的任意一个方法或多个方法的一组指令。在一些实施例中，计算机系统400可以作为服务器端-客户端网络环境中的服务器或客户端机器进行工作，或作为点对点（或分布式）网络环境中的个别机器进行工作。
计算机系统400可以是服务器计算机、客户端计算机、个人计算机（PC）、平板型PC、机顶盒（STB）、个人数字助理（PDA）、移动电话、网络设备、网络路由器、交换机或网桥，或能执行规定了机器所采取的行动的（连续的或不连续的）一组指令的任何机器。进一步地，虽然仅示出了单个机器，但是，术语“机器”应包括机器的任意集合，这些机器单独或共同执行一组（或多组）指令以完成在此论述的任意一种方法或多种方法。
示例性计算机系统400可以包括处理器460（例如中央处理器（CPU）、图形处理器（GPU）或二者都有）、主存储器470和静态存储器480，处理器460、主存储器470和静态存储器480均经由总线408彼此进行通信。计算机系统400进一步可以包括视频显示器410（例如液晶显示器（LCD）或阴极射线管（CRT）显示器））。计算机系统400还可以包括字母数字输入设备420（例如键盘）、光标控制设备430（例如鼠标）、磁盘驱动器440、信号产生设备450（例如扬声器）、以及网络接口设备490。
磁盘驱动器440可以包括机器可读媒介422，所述机器可读媒介422上储存了一组或多组体现了在此描述的任意一种或多种方法或功能的指令（例如软件424）。软件424在由计算机系统400执行期间还可以完全或至少部分地储存在主存储器470和/或处理器460中，主存储器470和处理器460也构成了机器可读媒介。应当注意的是，软件424可以进一步经由网络接口设备490在网络（例如图3中的网络380）上进行传输或接收。
虽然在示例性实施例中示出了机器可读媒介422是单个媒介，但是，术语“机器可读媒介”应包括储存一组或多组指令的单个媒介或多个媒介（例如集中式或分布式数据库、和/或相关的高速缓存和服务器）。术语“机器可读媒介”应包括能储存、编码或传送由机器执行的一组指令且使机器完成在此描述的任意一个或多个示例性实施例的任何媒介。相应地，术语“机器可读媒介”应包括但不限于固态存储器、光学介质和磁性介质。
因此，在此描述了计算机化方法和系统。尽管参考具体的示例性实施例对本发明进行了描述，但是，很明显可以在不偏离本发明的情况下对这些实施例进行多种修改和改变。相应地，说明书和附图被认为是解释性的而非限制性的。
提供摘要以符合要求摘要的37C.F.R.Section1.72（b），摘要能让读者更加清楚技术公开的本质和主旨。在理解了摘要不是用来限制或解释权利要求的范围或含义的情况下提交了摘要。据此，将权利要求并入详细的描述，并且每项权利要求基于其自身可以作为单独的实施例。

Claims (18)

1.增加并减少连接到发电机的负载的方法，所述方法包括：
确定多个负载是否正由所述发电机供电；
确定所述发电机正提供给所述多个负载的载荷；
确定是否基于所述发电机正提供的载荷量改变所述多个负载的负载个数；并且
确定基于所述发电机正提供的载荷量改变所述多个负载的负载个数的时间量。
2.如权利要求1所述的方法，其中，确定多个负载是否正由所述发电机供电包括对自动的转换开关的位置进行监控。
3.如权利要求1所述的方法，其中，确定多个负载是否正由所述发电机供电包括对发电机载荷进行监控。
4.如权利要求3所述的方法，其中，对发电机载荷进行监控包括测量发电机工作频率。
5.如权利要求3所述的方法，其中，对发电机载荷进行监控包括对所述发电机内的原动机的扭矩进行监控，其中，对所述发电机内的原动机的扭矩进行监控包括测量所述发电机内的燃油喷射持续时间，其中，对所述发电机内的原动机的扭矩进行监控包括测量所述发电机内的进气歧管压力，其中，对所述发电机内的原动机的扭矩进行监控包括测量所述发电机内的节流阀的位置。
6.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述发电机正提供给所述多个负载的载荷包括测量所述发电机正提供给所述多个负载的电流，其中，确定所述发电机正提供给所述多个负载的载荷包括测量发电机工作频率，其中，确定所述发电机正提供给所述多个负载的载荷包括测量发电机工作电压。
7.如权利要求1所述的方法，其中，确定基于所述发电机正提供的载荷量改变所述多个负载的负载个数的时间量包括基于所述发电机的可用载荷容量增加负载个数。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述发电机的可用载荷容量是所述发电机的最大加载阈值与特定时间点的发电机载荷之间的差。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述发电机的最大加载阈值通过用户是可调节的。
10.如权利要求8所述的方法，其中，所述发电机的最大加载阈值基于所述发电机的制造商所提供的额定值。
11.如权利要求8所述的方法，其中，当可用载荷容量减少时，用来增加负载个数的时间量将延长。
12.如权利要求1所述的方法，其中，确定基于所述发电机正提供的载荷量改变所述多个负载的负载个数的时间量包括基于所述发电机的过载减少负载个数。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述发电机的过载是特定时间点的发电机载荷与所述发电机的最大加载阈值之间的差。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述发电机的最大加载阈值通过用户是可调节的。
15.如权利要求13所述的方法，其中，所述发电机的最大加载阈值基于所述发电机的制造商所提供的额定值。
16.如权利要求12所述的方法，其中，当发电机过载增加时，用来减少负载个数的时间量将缩短。
17.如权利要求1所述的方法，其中，确定基于所述发电机正提供的载荷量改变所述多个负载的负载个数的时间量包括基于发电机工作频率减少负载个数。
18.如权利要求17所述的方法，其中，当所述发电机工作频率降低时，用来减少负载个数的时间量将缩短。
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