CN107005083B - 使用电压波形信号化的电力系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本文公开了从电源提供电力；并通过控制由所述电源生成的AC电压的波形，信号化所述电源的状态。所述状态可以包括例如电源的容量。在一些实施例中，可以控制AC电压的频率以信号化所述状态。电源可以包括例如不间断电源(UPS)，信号化所述电源的状态可以包括控制UPS的逆变器，以信号化所述状态。还描述了相关系统。

Description

使用电压波形信号化的电力系统和方法
技术领域
本发明的主题涉及电力系统及其操作方法，更具体地涉及电力系统控制设备和方法。
背景技术
孤岛电力系统包括可能与公用电网隔离的系统。这些系统可以包括例如由不间断电源(UPS)系统、电动机-发电机机组、燃料电池等等服务的系统。典型的不间断电源(UPS)系统被设计成通过将负载从故障的主电源(诸如公用事业线路)转移至辅助电源(诸如电池、飞轮、燃料电池等等)来对受保护负载提供不间断电力。UPS系统还可以与其它能源相接，诸如电动机/发电机机组、微型涡轮机、风力发电发电机和光伏阵列。UPS系统可以具有各种不同的架构，包括在线(双变换)、备用和在线交互。在其它类型的孤岛电力系统中可以使用各种不同的变换器(例如逆变器)架构。
数据中心通常在其配电系统中使用UPS以确保期望等级的可用性。这些电力系统具有电源(例如发电机组、光伏阵列、电池等等)、UPS和互连开关柜的各种不同的配置。例如，一些数据中心电力系统可以包括提供短期备份电力的一个或多个UPS和提供长期备份电力的一个或多个燃烧柴油和/或天然气的发电机的组合。这些个电力系统布置可以提供各种等级的可用性。数据中心的分层可用性方案由正常运行协会(Uptime Institute)定义，并在www.uptimeinstitute.com描述。
一些系统使用冗余UPS布置，其中，可以使用一个UPS备用另一个UPS。例如，一些系统可以利用其中两个或更多个UPS(或UPS模块)并联连接至公共总线的并联冗余布置，并联系统具有比最大投入负载(projected load)充分大的容量，以提供冗余。其它系统可以使用孤立冗余布置，在这种布置中，一个或多个主UPS服务相应的受保护负载(例如数据中心的相应服务器机架排)，一个或多个预留或“接替(catcher)”UPS被配置成在服务的主UPS故障(例如硬件和/或容量)情况下接替受保护负载。例如，在Familiant等人的美国专利号8,850,237中描述了其它类型的冗余UPS布置。这些UPS布置还可以被发电机或其它电源备份。
发明内容
本发明主题的一些实施例提供方法，包括：从电源提供电力；以及控制由所述电源生成的AC电压的波形以信号化所述电源的状态。所述状态可以包括例如所述电源的容量。在一些实施例中，控制由所述电源生成的AC电压的波形以信号化所述电源的状态包括通过控制所述电源的频率信号化(signaling)所述状态。在一些实施例中，所述电源可以包括不间断电源(UPS)，并且，控制由所述电源生成的AC电压的波形以信号化所述电源的状态可以包括使用所述UPS的逆变器信号化所述状态。
在一些实施例中，所述UPS可以包括第一UPS，使用所述UPS的逆变器信号化所述状态可以包括控制耦连至所述第一UPS的第一总线上的AC电压。所述方法还可以包括检测所述第一总线上的信号化状态；以及响应于检测的状态，将所述第一总线选择性耦连至第二总线，所述第二总线被配置成从第二UPS接收电力。在另外的实施例中，可以检测在负载处的所述信号化状态，并且响应于检测的信号化状态，可以控制负载。例如，负载可以包括配电单元(PDU)，并且响应于检测的信号化状态控制负载可以包括对耦连至所述PDU的分支电路选择性断电。在另外的实施例中，所述负载可以包括数据处理装置，并且响应于检测的信号化状态控制负载可以包括改变由所述数据处理装置执行的计算过程。
另外的实施例提供方法，包括：操作电源，以在第一总线上产生电压；通过控制由所述电源提供的电压的波形，信号化所述电源的容量；从UPS经由第二总线将电力提供至负载；以及基于信号化的容量，将所述第一总线选择性耦连至所述第二总线。所述电源可以包括另一UPS。
在一些实施例中，从UPS经由第二总线将电力提供至负载可以包括从第一UPS经由所述第二总线将电力提供至第一负载，并且所述方法还可以包括：从第二UPS经由第三总线将电力提供至第二负载；以及基于信号化的容量，将所述第一总线选择性耦连至所述第三总线。基于信号化的容量，将所述第一总线选择性耦连至所述第二总线可以包括响应于所述第一UPS的故障，将所述第一总线耦连至所述第二总线；并且，基于信号化的容量，将所述第一总线选择性耦连至所述第三总线可以包括如果信号化的容量足以为所述第二负载提供服务，则响应于所述第二UPS的故障，将所述第一总线耦连至所述第三总线。
在一些实施例中，所述电源可以包括第三UPS。在一些实施例中，所述第三UPS可以作为接替UPS操作。在另外的实施例中，可以从所述第三UPS经由第四总线将电力提供至第三负载；并且，操作所述电源以在所述第一总线上产生电压可以包括将所述第一总线耦连至所述第四总线，使得所述第三UPS在将电力提供至所述第三负载时在所述第一总线上生成电压。
还有另外的实施例可以提供一种系统，包括：电源；以及控制电路，所述控制电路被配置成通过控制由所述电源生成的AC电压的波形，信号化所述电源的状态。所述电源可以包括UPS；并且，所述控制电路可以被配置成操作所述UPS的逆变器，以信号化所述状态。在一些实施例中，所述电源可以包括发电机；并且，所述控制电路可以被配置成操作所述发电机以信号化所述发电机的状态。信号化的状态可以包括容量。所述控制电路可以被配置成例如设置所述AC电压的波形的频率，以信号化所述电源的状态。
附加实施例提供一种系统，包括：负载，所述负载被配置成从电源接收电力；以及控制电路，所述控制电路操作耦连至所述负载，并被配置成检测由所述电源提供的AC电压的波形所传送的状态信号，并基于检测的状态信号改变所述负载。
附图说明
图1是图解说明根据一些实施例的电力系统的示意图。
图2是图解说明根据一些实施例的图1电力系统的操作的流程图。
图3是图解说明根据一些实施例具有波形信号化能力(signaling capability)的不间断电源(UPS)的示意图。
图4是图解说明根据一些实施例包括带波形信号化能力的发电机的电力系统的示意图。
图5是图解说明根据一些实施例的电压波形信号化方案的示例的图形。
图6是图解说明根据一些实施例具有冗余接替UPS布置的电力系统的示意图。
图7是图解说明根据另外的实施例具有冗余接替UPS和双输入总线布置的电力系统的示意图。
图8是图解说明根据一些实施例的具有UPS预留总线布置的电力系统的示意图。
图9是图解说明根据一些实施例具有电压波形检测能力的配电单元(PDU)的示意图。
图10是图解说明根据一些实施例具有电压波形检测能力的计算机设备的示意图。
图11是图解说明根据另外的实施例的电力系统操作的流程图。
具体实施方式
现在参照附图描述本发明的主题的特定示例性实施例。不过，本发明的主题可以以许多不同的形式体现，不应当解读为局限于本文陈述的实施例；而是，提供这些实施例使得本公开是详尽，完整的，并向本领域技术人员全面传达本发明的主题的范围。在附图中，相同的数字代表相同的元件。要理解，将元件描述为“连接至”或“耦连至”另一元件时，该元件可以直接地连接至或耦连至其它元件或可以存在中间的元件。如本文中使用的术语“和/或”包括一个或多个关联的所列项目的任意和所有组合。
本文中使用的术语只是出于描述特定实施例的目的，不旨在限制本发明的主题。如本文中使用的单数形式“一(a)”、“一(an)”和“所述(the)”旨在也包括复数形式，除非另有明确指示。还要理解术语“包括(include)”、“包括(comprise)”、“包括(including)”和/或“包括(comprising)”在本说明书使用时，指定所陈述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或加入。
除非另外定义，否则本文中使用的所有术语汇编(包括科技术语)具有由本发明的主题所属的领域的技术人员通常理解的相同含义。还要理解，诸如常用词典中定义的那些术语应当解读为具有与其在说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，不以理想化或过度正式的含义解读，除非本文中如此定义。
本发明的主题可以体现为设备、方法和计算机程序产品。可以参照图解说明结构和操作的方块图和/或操作图示描述一些实施例。通常可以使用被配置成执行特定功能的电路实现方块图和/或操作图示的块。通常可以使用模拟和/或数字电路实现这些“电路”。电路可以包括离散部件和/或集成部件，诸如数据处理集成电路(例如微处理器、微控制器、数字信号处理器等等)和专用集成电路(ASIC)。
这些图中的每个块可以代表用于实现(若干)指定的逻辑功能的计算机可执行程序代码的模块、片断或一部分。计算机可执行程序代码可以提供至一个或多个数据处理器、专用处理器、ASIC和/或其它可编程数据处理设备，使得执行代码的指令提供在方块图和/或一个操作块或若干块中指定的功能/动作。
这些计算机可执行程序代码还可以存储在非瞬态介质中，其可以引导控制器电路以特定方式起作用，使得存储在非瞬态介质中的程序代码构成包括指令的制造品，该制造品实现在方块图和/或操作图示的一个或若干块中指定的功能。非瞬态介质可以是但不限于电子、磁、光、电磁或半导体系统、设备或装置。非瞬态介质的更特定的示例(非详尽列表)包括以下：硬盘装置、光存储装置、磁存储装置、随机存取存储器(RAM)装置、只读存储器(ROM)装置、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)装置和光盘只读存储器(CD-ROM)。
本发明主题的一些实施例由这样的认识产生：备份电力系统可以使用容量约束的电源，诸如UPS和发电机。根据一些实施例，电力系统部件可以使用电压波形信号化来向其它电力系统部件传送状态信息，诸如容量信息。在一些实施例中，例如，这种信号化可以用来信号化UPS的容量，以允许下游系统部件决定是否将特定负载连接至UPS。这种信号化例如可以使用由UPS生成的电压的频率。可以由其它系统部件(诸如发电机)执行类似的信号化。在另外的实施例中，此信号化还可以用来通知智能负载(诸如配电单元(PDU)和/或数据处理装置)与其耦连的电源的容量或其它状态，使得这些负载例如可以采取负载切断和/或数据保护措施。根据另外的方面，可以以类似的方式使用其它电压波形特性，诸如电压幅值以传送状态。
使用带备份“接替”UPS容量的预留总线的数据中心电力架构具有与传统架构相比以低得多的成本显著提高可靠性的可能性。一些研究表明这种架构可能使可靠性加倍(故障之间的平均时间，MTBF)，与标准Tier II架构相比降低35％的成本。接替UPS的主要功能是在主UPS故障情况下提供备份电力。不过，设想了接替UPS可以用来向超过一个主UPS提供附加的支持电力以在数据中心上最佳地分配接替UPS的功率容量。此方法的一个潜在问题是使接替UPS过载的可能性。如果接替UPS上的总负载超过其容量，则从接替UPS供电的所有负载可能故障。本发明主题的一些实施例可以防止接替UPS的过载以及所产生的负载损失。
在典型的UPS中，负载耦连至逆变器的输出。逆变器可以被视为能够调节其产生的电压的频率和幅值的可变电源。逆变器中的输出频率调整可以基于高精度数字时钟，此逆变器的输出频率可以设置为各种不同值中的任何一个。UPS通常还包括锁相环(PLL)，锁相环与输入线路(公用事业)的频率同步，传统上用来使逆变器频率与公用电网同步。根据一些实施例，例如在双变换或电池模式中操作时，UPS可以根据预先确定的信号化代码基于在UPS上的当前负载和/或其使用的电池或其它能量源的剩余容量调节其输出电压频率。这种频率变化是行得通的，因为UPS在此模式中操作时通常与公用电网隔离，并且关键负载(诸如计算机和远程通信设备)通常容忍这种频率变化。可以以类似方式使用其它类型的孤岛电源，诸如光伏阵列或风力电源或燃烧柴油或天然气的发电机使用的逆变器。
在使用接替或其它预留UPS的系统中，与由检测这种信号化的接替UPS服务的主UPS关联的控制器可以在将其负载连接至接替UPS之前确定接替UPS的目前容量。以此方式，可以在将负载连接至接替UPS之前，确保接替UPS具有期望的容量。这种通信形式可能比使用常规通信链路(诸如通过以太网的TCP/IP)的替代性技术更快速，后者可能具有200毫秒数量级的延迟，这可能严重地违反计算设备的干扰公差(例如，ITI/CBEMA标准，其在10-20毫秒的数量级)。相比较，UPS逆变器控制和频率估计可能非常快速(例如在1毫秒的数量级上)。在存在公用事业故障时，认为主UPS可检测主公用事业故障事件，同时几乎同时地确定接替UPS的负载，并在几毫秒内对是否接合接替UPS做出适当判断。因此，即便在仅间隔大概几毫秒的两个几乎同时的主UPS故障的情况下，每个主UPS在将其负载转移至接替UPS之前，仍可以获得接替UPS容量的正确估计。
图1图解说明根据一些实施例的系统100。系统100包括配电系统110，配电系统110被配置成将至少两个电源例如第一电源112和第二电源114经由动态网络116选择性耦连至负载10。要认识到，电源112、114可以包括各种不同的电源中的任何一种，诸如公用电源、发电机、由电池馈电的UPS、光伏(PV)阵列、风力发电机、燃料电池等等。例如，在一些实施例中，第一电源112可以包括公用事业源，第二电源114可以包括由电池或其它电荷储存装置(例如电容器组)馈电的UPS或发电机(诸如柴油或天然气为动力的电动机/发电机机组)。负载10可以包括许多不同部件中的任何一个，包括但不限于数据中心设备(服务器机架和关联的冷却和其它设备)、远程通信设备、医疗设备等等以及服务于这些设备的配电部件，诸如配电单元(PDU)。动态网络116可以包括可动态配置以选择性将电力从电源112、114传送到负载10的许多不同类型的部件中的任何一个。这些部件可以包括但不限于开关柜、UPS、导体(例如电缆、汇流排、母线槽等)、电力变换器、变压器等等。
如还示出的，系统100还包括控制电路120，控制电路120被配置成控制配电系统110以根据上文描述路线提供功率波形信号化。例如，在下面详细描述的示例性实施例中，此控制电路可以用在UPS或发电机中或者与其结合使用，以提供基于频率的容量信号化，该基于频率的容量信号化例如可以由下游部件诸如其它UPS或负载(例如数据处理装置或PDU)接收。这些下游装置例如可以使用信号化的容量信息触发负载转移、负载切断和其它操作。要认识到，本发明主题的实施例可以用在各种应用中，诸如在数据中心、远程通信系统等等中。
要认识到，可以使用各种不同类型的电路中的任何一种实现如图1中图示的本发明主题的实施例。通常，这些电路可以包括模拟电路和/或数字电路，并且可以使用离散部件和/或集成电路实现，诸如微处理器、微控制器和如混合数字和模拟电路之类的专用集成电路(ASIC)。本发明主题的实施例还可以包括被配置成在数据处理装置中执行的软件部件，例如应用程序代码和固件。
图2是提供根据一些实施例图1系统的操作的概览的流程图。一旦检测到第一电源112故障(块210)，系统100发起电力从第二电源114到负载10的提供(块220)。然后控制从第二电源114产生的AC电压的波形，以信号化第二电源114的状态。信号化的状态可以包括例如第二电源114的容量。信号化的容量可以包括例如第二电源114的附加功率容量(例如相对于标准额定值，电源的相对负载)和/或第二电源114的剩余能量容量。剩余能量容量可以包括例如与电源114关联的或电源114中包括的能量储存装置(诸如电池或电容器组)的剩余容量。
图3和4图解说明在各种电力系统部件中如何可以实现这种功率波形信号化的示例。参照图3，电力系统300包括UPS 330，UPS 330被配置成将电力选择性从AC电源310和DC电源(例如电池)320提供至负载10。UPS 330包括逆变器332，逆变器332被配置成生成AC电压，该AC电压施加至负载10。UPS 330可以包括控制电路334，控制电路334被配置成控制逆变器332，并根据上文讨论的路线提供电压波形信号化。控制电路334可以包括例如微控制器，该微控制器被配置成生成逆变器332的脉冲宽度调制的控制信号，可以使用在此微控制器上执行的软件实现信号化能力，以执行逆变器控制操作。由逆变器332产生的电压波形可以用来例如指示逆变器的可用功率容量(power capacity)和/或DC电源320的可用能量容量(energy capacity)。
参照图4，根据一些实施例，电力系统400可以包括公用事业源410、发电机420和动态网络430，动态网络430被配置成将电力选择性从公用事业源410和发电机420传送至负载10。动态网络可以包括例如开关柜、导体、变换器和可以被控制以提供选择性电力路由的其它电力系统部件。系统400可以包括控制电路440，控制电路440被配置成例如使用发电机速度控制环，通过控制由发电机420生成的AC电压的频率控制发电机420以根据上文描述的路线提供波形信号化。例如，可以使用这种信号化以将发电机420的可用功率容量信号化至动态网络430中的部件和/或负载10。
图5图解说明可以在一些实施例中使用的信号化方案的示例。具体地，可以使用由UPS、发电机等等产生的电压的频率的相应等级，提供相对容量的指示，这里显示为参考容量的百分比。该百分比例如可以代表相对于标准容量的可用功率容量和/或相对于参考参量等级的可用能量容量。然而，要认识到，可以使用不同的信号化方案，诸如使用频率和容量之间的连续或较高分辨率关系的方案。一些实施例可以使用电压幅值以类似方式进行信号化，可以结合频率信号化使用这种幅值信号化。还要认识到，一些实施例可以以类似方式传送状态而不是容量。例如，可以使用此波形信号来信号化电势可用性和/或特定电源的可靠性的某种其它度量，这可以由下游装置使用以引导各种网络和负载重新配置操作。
如上文讨论的，本发明主题的实施例可以寻求在许多不同的配电应用中进行应用，包括各种数据中心应用。图6图解说明可以用在数据中心应用中并且使用根据上文讨论路线的波形信号化的系统600。系统600包括自动切换开关(ATS)630，其被配置成将公用事业源610和电动机-发电机机组620选择性耦连至输入总线635。第一和第二主UPS 640耦连至输入总线635，并向服务受保护负载10的相应总线645提供电力。受保护负载10可以包括例如包括服务器机架和关联设备(诸如配电和冷却设备)的相应设备组(例如数据大厅)。相应的静态开关650提供从输入总线635到受保护负载总线645的直接耦连，以允许绕过主UPS640。相应的静态开关680被配置成将相应的关键总线645耦连至由接替UPS 670供电的预留总线665。附加静态开关670提供绕过接替UPS 670的能力。
系统600能够提供隔离的冗余。具体地，接替UPS 660可以在从由主UPS 640服务的受保护负载总线645断开时对预留总线665通电。当任一个主UPS 640故障(例如经历硬件故障和/或具有不充足的电池容量)时，关联的静态开关680可以被闭合以允许接替UPS 660快速地承担起之前由故障的主UPS 640服务的负载。
如还示出的，接替UPS 660的控制电路662可以提供波形控制器662，波形控制器662被配置成控制由接替UPS 660的逆变器在预留总线665上产生的电压的波形(例如频率)，以信号化接替UPS 660的可用容量。例如，可以在操作逆变器的接替UPS 660的控制电路中实现波形控制器662。波形信号化可以指示例如接替UPS 660的可用功率容量和/或由接替UPS 660使用的电池或其它能量储存装置的可用能量容量。与相应的主UPS 640关联的控制电路690可以包括被配置成检测此信号化的波形检测器电路692，并且可以确定接替UPS 660是否有足够的容量服务关联的负载10。要认识到，例如当接替UPS 660正依赖电池或者由公用事业源610或发电机620提供的关断电力操作时，可以提供这种信号化。
因此，例如，如果主UPS 640的第一个已经故障，其负载由接替UPS 660接管，则与第二主UPS 640关联的控制电路690可以确定接替UPS 660是否有足够的剩余容量以在故障情况下服务其关联的负载10。例如，如果已经耦连至接替UPS 660的负载10相对小，则可能有充足的剩余容量，以在其故障时还承担第二主UPS 640的负载10。第二主UPS 640还可以确定接替UPS 660具有足够的剩余容量以支持与第二主UPS 640的并联布置，使得两个UPS可以联合起来服务关键负载10。此信号能力使得系统600能够提供更大的可用性，并且更高效地使用可用资源。
如图6中还图示的，系统600的其它部件也可以利用电压波形信号化。例如，主UPS640可以提供UPS信号化，该UPS信号化可以由与受保护负载10关联的波形检测器12检测。当主UPS 640正在线或依赖电池操作时，其关联的受保护负载10与系统600的剩余部分隔离，主UPS 640的波形控制器642可以改变其输出电压频率以向与负载10关联的波形检测器12指示其剩余的电池容量。在另外的实施例中，可以提供更综合的容量信号化。例如，主UPS640可以信号化其自己的剩余电力和/或能量容量以及对其进行备份的接替UPS 660的容量的指示。当系统600正依赖发电机电力操作时，主UPS 640还可以使用电压波形信号化将发电机容量信息传送至受保护负载10的波形检测器12。例如，主UPS 640可以只是传递由与发电机620关联的波形控制器622控制的波形信号化。在一些实施例中，如果主UPS 640正在旁路上，则这种信号化可以通过旁路开关650传递，或者如果主UPS 640正在将发电机620与负载10隔离的双变换模式中运行，则可以使用本地波形检测器682和波形控制器642进行中继。以此方式，不使用相对高的延迟通信链路，可以快速地传送容量信息。
要认识到，图6中所示的UPS 640、660可以具有各种不同配置中的任何一种，包括但不限于双变换和“无整流器”(例如备用)配置。UPS 640、660通常可以具有各种不同额定值中的任何一个，例如，接替UPS 660可以是比主UPS 640更高的容量。UPS 640、660可以以许多不同类型的辅助电源中的任何一个为动力操作，包括但不限于电池、燃料电池和电容器，这些源可以具有相同或不同的容量和电力传送能力。
要认识到，本发明的主题可以在除了图6中图示的系统之外的宽范围的电力系统的任何一个中应用。例如，图7图解说明系统700，系统700图解说明图6系统的一种变形，包括附加的公用事业源610、附加发电机620和供给附加的输入总线635的附加切换开关630。
图8图解说明具有根据前述美国专利号8,850,237等中描述的路线的UPS配置的冗余系统800，该专利的公开内容通过引用被全部并入本文中。系统800包括多个UPS 810，UPS810可以连接至通过相应的开关820服务受保护负载10的相应的负载总线825以及通过相应的开关830的预留总线835。这种安排使得任何一个(或多个)UPS 810能够被指定为服务预留总线835的预留UPS，并且在故障情况下操作以备份其它UPS 810。以类似于上文描述的方式，UPS 810可以包括波形控制器810，波形控制器使用电压波形信号传送状态信息，诸如容量。开关控制电路840提供波形检测器842，波形检测器842控制开关820、830以控制例如有多少受保护负载10可以连接至作为预留UPS操作的任何一个或多个UPS 810。电压波形信号化还可以将信息提供至与受保护负载10关联的波形检测器12。UPS 810还可以支持信息以类似于参照图6在上文描述的方式从上游装置(诸如发电机)的传送。
如上面指出的，可以使用电压波形信号化来将信息传送至中间的负载部件，诸如PDU，中间的负载部件可以基于传送的信息执行操作。图9图解说明PDU 900，PDU 900可以包括这种功能。在数据中心应用中，PDU 900可以包括例如PDU柜子，PDU柜子服务多个设备机架和/或关联的设备或机架内PDU装置，诸如智能电源插排(例如ePDU)。PDU包括多个开关910，其中的相应一个将输入馈线900连接至相应的分支电路915。开关910可以由包括波形检测器922的控制电路920控制，波形检测器922被配置成由上游装置诸如UPS或发电机检测波形信号化。控制电路920可以响应于检测的信号化，基于经由电压波形信号化接收的容量信息选择性打开分支电路开关910，例如选择性切断较少的关键负载，诸如外围设备。
终端负载诸如计算设备也可以使用电压波形信号化。图10图解说明服务器机架1000，服务器机架1000包括电源1010，其从配电设备根据参照图6-9在上文描述的路线接收AC电，并向服务器刀片系统1020的刀片服务器1022提供DC电。机架1000可以配备有波形检测器电路1030，波形检测器电路1030被配置成检测来自上游电力系统部件(诸如UPS和发电机)的电压波形信号化，并且可以将此信息传送至刀片服务器系统1020。响应于此信息，刀片服务器系统1020例如可以终止、转移或另外改变在刀片服务器1022上运行的计算过程以降低载荷。
图11图解说明可以由电力系统诸如图6-8中图示的系统执行的操作。电力从第一电源提供至负载(块1110)。第一电源可以包括例如在“接替”系统中的主UPS，诸如图6或图7中图示的主UPS 640，或者在分布式冗余系统中的UPS，诸如图8中图示的UPS 810中的一个。设置第二电源的频率以指示第二电源的容量(块1120)。第二电源可以包括例如接替UPS，诸如图6或图7中图示的接替UPS 660，或者分布式冗余系统中的另一UPS，诸如连接至图8中示出的预留总线835的UPS 810的第二个。如果检测到第一电源故障，并且第二电源的频率指示第二电源有充足的电力和/或能量容量来服务第一电源的负载，则负载可以转移至第二电源(块1130、1140、1150)。容量的充裕例如可以构成以应对负载的预期波动的余量服务组合负载的充足容量。然后，可以调节第二电源的频率以反映由于增加的负载其容量的变化(块1150)。如果第二电源不足以承担由第一电源服务的负载，则该负载可以被切断(块1145)。
图11中图示的操作还适用于包括UPS和发电机的电力传送。例如，参照图11，可以从UPS形式的第一电源(诸如图6或图7中所示的主UPS 640之一或接替UPS 660)将电力提供至负载(块1110)。设置由发电机(诸如图6或图7的发电机620)产生的电压的频率，以指示发电机的容量(块1120)。如果UPS正出现故障，例如其电池耗尽，并且发电机有足够的容量服务UPS的负载，则负载可以转移至发电机(块1130、1140、1150)。如果发电机具有的容量不充足，则负载可以被切断(块1145)。
还要认识到，图11中图示的操作还适用于使用电源的其它组合的系统。例如，在一些微电网应用中，第一电源可以是耦连至风能或太阳能电源的逆变器，第二电源可以是另一此类逆变器或以柴油或天然气为动力的发电机。
在附图和说明书中已经公开了本发明主题的示例性实施例。尽管使用了特定的术语，但是只是在通用和描述性意义上而不是出于限制目的使用的，本发明主题的范围由所附权利要求限定。

Claims (23)

1.一种电力系统控制方法，包括：
从电源提供电力，所述电源包括耦合至交流电配电系统的发电机或逆变器，所述交流电配电系统可操作以选择性地将所述电源耦合至多个不同负载中的任何一个；以及
通过控制发电机或逆变器以将所述发电机或逆变器产生的AC电压的频率设置为与相应的容量水平相对应的相应的频率水平，在所述交流电配电系统上信号化所述电源的容量。
2.根据权利要求1所述的电力系统控制方法，其中，信号化的容量包括功率容量或能量容量，并且其中所述相应的容量水平包括相应的功率水平或能量水平。
3.根据权利要求1所述的电力系统控制方法，其中，所述电源包括不间断电源，并且其中，通过控制所述发电机或逆变器以将所述发电机或逆变器产生的AC电压的频率设置为与相应的容量水平相对应的相应的频率水平、在所述交流电配电系统上信号化所述电源的容量包括控制所述不间断电源的逆变器以信号化所述容量。
4.根据权利要求3所述的电力系统控制方法，其中，通过控制所述发电机或逆变器以将所述发电机或逆变器产生的AC电压的频率设置为与相应的容量水平相对应的相应的频率水平、在所述交流电配电系统上信号化所述电源的容量包括通过控制由第一不间断电源在交流电配电系统的第一AC总线上的AC电压的波形的产生来信号化第一不间断电源的容量，并且其中，所述方法还包括：
检测所述第一AC总线上的信号化的容量；以及
响应于检测的信号化的容量，闭合静态开关以将所述第一AC总线直接连接至所述交流电配电系统的第二AC总线，所述交流电配电系统的第二AC总线先前从第二不间断电源接收电力。
5.根据权利要求4所述的电力系统控制方法，其中，响应于所述第二不间断电源的故障，闭合所述静态开关以将所述第一AC总线直接连接到所述第二AC总线。
6.根据权利要求4所述的电力系统控制方法，其中，闭合所述静态开关以将所述第一AC总线直接连接到所述第二AC总线，然后并联操作所述第一不间断电源和第二不间断电源以联合地支持负载。
7.根据权利要求1所述的电力系统控制方法，还包括：
检测在负载处的信号化的容量；以及
响应于检测的信号化的容量，控制所述负载。
8.根据权利要求7所述的电力系统控制方法，其中，所述负载包括配电单元，并且其中，响应于检测的信号化的容量控制所述负载包括对耦连至所述配电单元的支路电路选择性断电。
9.根据权利要求7所述的电力系统控制方法，其中，所述负载包括数据处理装置，并且其中，响应于检测的信号化的容量控制所述负载包括改变由所述数据处理装置执行的计算过程。
10.一种电力系统控制方法，包括：
操作电源，以在第一总线上产生电压；
通过控制所述电源以将所述电源提供的电压的波形的频率设置为与相应的容量水平相对应的相应的频率水平，信号化所述电源的容量；
从UPS经由第二总线将电力提供至负载；以及
基于信号化的容量，将所述第一总线选择性耦连至所述第二总线。
11.根据权利要求10所述的电力系统控制方法，其中，所述电源包括另一UPS。
12.根据权利要求10所述的电力系统控制方法，其中，从UPS经由第二总线将电力提供至负载包括从第一UPS经由所述第二总线将电力提供至第一负载，并且还包括：
从第二UPS经由第三总线将电力提供至第二负载；以及
基于信号化的容量，将所述第一总线选择性耦连至所述第三总线。
13.根据权利要求12所述的电力系统控制方法，其中，基于信号化的容量，将所述第一总线选择性耦连至所述第二总线包括响应于所述第一UPS的故障，将所述第一总线耦连至所述第二总线；并且其中，基于信号化的容量，将所述第一总线选择性耦连至所述第三总线包括如果信号化的容量足以服务所述第二负载，则响应于所述第二UPS的故障，将所述第一总线耦连至所述第三总线。
14.根据权利要求12所述的电力系统控制方法，其中，所述电源包括第三UPS。
15.根据权利要求14所述的电力系统控制方法，还包括将所述第三UPS作为接替UPS操作。
16.根据权利要求14所述的电力系统控制方法，还包括从所述第三UPS经由第四总线将电力提供至第三负载；并且其中，操作所述电源以在所述第一总线上产生电压包括将所述第一总线耦连至所述第四总线，使得所述第三UPS在将电力提供至所述第三负载时在所述第一总线上生成电压。
17.一种电力系统，包括：
电源，其包括耦合至交流电配电系统的发电机或逆变器，所述交流电配电系统可操作以将所述电源选择性地耦合至多个不同负载的任何一个；以及
控制电路，所述控制电路被配置成通过控制所述发电机或逆变器以将所述发电机或逆变器生成的AC电压的频率设置为与相应的容量水平相对应的相应的频率水平，在所述交流电配电系统上信号化所述电源的容量。
18.根据权利要求17所述的电力系统，其中，所述电源包括UPS；并且其中，所述控制电路被配置成操作所述UPS的逆变器，以信号化所述容量。
19.根据权利要求17所述的电力系统，其中，所述电源包括发电机；并且其中，所述控制电路被配置成操作所述发电机以信号化所述容量。
20.根据权利要求17所述的电力系统，其中，信号化的容量包括功率容量或能量容量，且其中相应的容量水平包括相应的功率水平或能量水平。
21.一种电力系统，包括：
负载，所述负载被配置成从电源接收电力；以及
控制电路，所述控制电路操作耦连至所述负载，并被配置成检测由所述电源在与相应的容量水平相对应的相应的频率水平上提供的AC电压的波形的频率所传送的所述电源的容量，并基于检测的所述电源的容量改变所述负载。
22.根据权利要求21所述的电力系统，其中，所述负载包括PDU；并且其中，所述控制电路被配置成响应于所述电源的所述容量对耦连至所述PDU的分支电路选择性断电。
23.根据权利要求21所述的电力系统，其中，所述负载包括数据处理装置；并且其中，所述控制电路被配置成响应于所述电源的所述容量改变或终止由所述数据处理装置执行的计算过程。
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