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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Leistungsverteilungssystem und insbesondere ein Leistungsverteilungssystem mit Prioritätslaststeuerung.
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Hintergrund
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Mobile Leistungseinheiten sind in sich geschlossene Leistungsmodule, die permanent oder temporär mit einer nicht an Bord gelegenen Einrichtung, beispielsweise einem Haus, einem Krankenhaus oder einer Fabrik verbunden werden können, um primäre, Zusatz- und Notfallunterstützungsleistung zu liefern. Kabel erstrecken sich von einem Verteilungsnetz der Einrichtung zu den mobilen Leistungseinheiten und werden selektiv mit den mobilen Leistungseinheiten verbunden, und zwar mittels Lastunterbrechungsvorrichtungen, beispielsweise Generatorschütze bzw. Generatortrennschalter. Zusätzliche Lasttrennschalter sind gewöhnlich mit unterschiedlichen Komponenten und/oder Zweigen des Verteilungsnetzes der Einrichtung verbunden.
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Während des Betriebs der mobilen Leistungseinheiten können Fehlerbedingungen auftreten, die isoliert werden sollten, um den Schaden an der Einrichtung und den mobilen Leistungseinheiten zu minimieren. Diese Fehlerbedingungen können Überstromzustände und Über- oder Unterspannungszustände aufweisen, die durch Leerläufe und Kurzschlüsse verursacht werden. Immer wenn ein Überstromfehlerzustand detektiert wird, lösen sämtliche Trennschalter, einschließlich der Generatortrennschalter und der Lasttrennschalter aus, um die mobilen Leistungseinheiten von den Zweigen und Komponenten der Einrichtung zu trennen, wodurch die Leerläufe oder Kurzschlüsse isoliert werden.
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Obwohl bestehende Strom- bzw. Leistungsverteilungssysteme, die oben beschrieben sind, Fehlerzustände in einigen Situationen in angemessener Weise isolieren können, können sie Ineffizienzen, Produktionsverluste und erhöhte Betriebskosten verursachen. Insbesondere selbst wenn der Fehlerzustand, der mit nur einer Komponente oder einem Verteilungszweig einer Einrichtung verbunden ist, trennen bestehende Verteilungssysteme die Leistung von sämtlichen Komponenten und Zweigen der Einrichtung und halten die Unterbrechungen bzw. Trennungen aufrecht, bis der Fehlerzustand korrigiert ist. In diesen Situationen werden kritischen Komponenten und/oder Zweige, die nicht direkt mit dem Fehlerzustand assoziiert sind, unnötig abgeschaltet werden, wodurch die Effizienz und Produktivität der Einrichtung verringert wird. Zusätzlich muss jeder Trennschalter einzeln zurückgesetzt werden, was signifikante Zeit und Arbeit erfordert, wodurch die Betriebskosten der Einrichtung erhöht werden.
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Ein Versuch die Betriebsunterbrechungen zu verringern, die durch Fehlerzustände bei einer Einrichtung verursacht werden, ist in der U.S. Patentanmeldung Nr. 2010/0039741 (die '741-Veröffentlichung) von Booth et al., veröffentlicht am 18. Februar 2010, beschrieben. Insbesondere offenbart die '741-Veröffentlichung eine elektrische Schutzanordnung für ein Verteilungsnetz, das zwischen einer Leistungsquelle und mehreren elektrischen Lasten vorgesehen ist. Die Anordnung weist mehrere Fehlerstromflussdetektoren auf, die in einer Hierarchie von Ebenen aufgestellt sind, sowie eine Steuervorrichtung, die konfiguriert ist, um aktiv einen Leistungstrennschalter auszulösen, der mit jedem Fehlerstromflussdetektor assoziiert ist. Die Steuervorrichtung bestimmt durch sequentielle Bewegung entlang eines Fehlerpfads auf welcher Ebene in der Hierarchie von Ebenen der Leistungsschalter ausgelöst werden sollte, um Teile des elektrischen Verteilungsnetzes zu isolieren. Im Allgemeinen wird die unterste bzw. unwichtigste Ebene innerhalb der Hierarchie von Ebenen zuerst ausgelöst, um einen minimalen Betrag des elektrischen Verteilungsnetzes zu isolieren, was den Rest des Netzes betriebsbereit lässt.
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Obwohl sie vielleicht hilfreich bei der Verringerung der Betriebsunterbrechungen in einigen Situationen ist, kann die elektrische Schutzanordnung der '741-Veröffentlichung weiterhin problematisch sein. Insbesondere kann die Anordnung der '741-Veröffentlichung spezialisierte und fest zugeordnete Detektoren und Steuervorrichtungen erfordern, die die Kosten der Anordnung erhöhen. Zusätzlich kann die Anordnung der '741-Veröffentlichung nicht anwendbar sein auf oder wenig Vorteile liefern für Netzwerke, die mobile Leistungseinheiten aufweisen.
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Das offenbarte Leistungsverteilungssystem ist darauf gerichtet eines oder mehrere der Probleme zu lösen, die oben erläutert sind und/oder andere Probleme des Standes der Technik.
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Zusammenfassung
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Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist auf ein Leistungsverteilungssystem gerichtet. Das Leistungsverteilungssystem kann einen Generator, eine erste Lastunterbrechungsvorrichtung, die mit dem Generator assoziiert ist, und ein Last aufweisen, die durch den Generator angetrieben wird. Das Leistungsverteilungssystem kann ebenfalls eine zweite Lastunterbrechungsvorrichtung aufweisen, die mit der Last assoziiert ist, und eine Generatorsteuervorrichtung. Die Generatorsteuervorrichtung kann konfiguriert sein, um den Generator zu steuern, um das Vorhandensein eines Fehlerzustands zu bestimmen, der mit der Energieversorgung zwischen dem Generator und der Last assoziiert ist, und um selektiv die zweite Lastunterbrechungsvorrichtung basierend auf der Bestimmung zu aktiveren. Die Generatorsteuervorrichtung kann ferner konfiguriert sein, um zu bestimmen, ob die Aktivierung der zweiten Lastunterbrechungsvorrichtung den Fehlerzustand isoliert hat, und um selektiv die erste Lastunterbrechungsvorrichtung zu aktivieren, wenn die Aktivierung der zweiten Lastunterbrechungsvorrichtung darin fehlschlägt, den Fehlerzustand zu isolieren.
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In einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf einen Generatorsatz gerichtet. Der Generatorsatz kann einen Motor und einen Generator, der durch den Motor angetrieben wird, aufweisen, um elektrische Leistung zu erzeugen. Der Generatorsatz kann ebenfalls eine Generatorunterbrechungsvorrichtung aufweisen, sowie eine Verbindungsvorrichtung, die konfiguriert ist, um einen Ausgang des Generators mit einer externen Last über eine Lastunterbrechungsvorrichtung zu verbinden. Der Generatorsatz kann ferner eine Generatorsteuervorrichtung in Verbindung mit dem Motor, dem Generator, der Generatorunterbrechungsvorrichtung und der Lastunterbrechungsvorrichtung aufweisen. Die Generatorsteuervorrichtung kann konfiguriert sein, um den Betrieb des Motors und des Generators zu regulieren, um das Vorhandensein eines Fehlerzustands zu bestimmen, der mit der Energieversorgung assoziiert ist, die durch die Verbindungsvorrichtung hindurchgeht, und um selektiv die Lastunterbrechungsvorrichtung basierend auf der Bestimmung zu aktivieren. Die Generatorsteuervorrichtung kann ebenfalls konfiguriert sein, um zu bestimmen, ob die Aktivierung der Lastunterbrechungsvorrichtung den Fehlerzustand isoliert hat, und um selektiv die Generatorunterbrechungsvorrichtung zu aktivieren, wenn die Aktivierung der Lastunterbrechungsvorrichtung fehlschlägt, den Fehlerzustand zu isolieren.
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In einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf eine mobile Leistungseinheit gerichtet. Die mobile Leistungseinheit kann einen Rahmen, einen mit dem Rahmen verbundenen Motor, und einen Generator aufweisen, der mit dem Rahmen verbunden ist und durch den Motor angetrieben wird. Die mobile Leistungseinheit kann ebenfalls eine an Bord gelegene Generatorunterbrechungsvorrichtung, eine Verbindungsvorrichtung, die konfiguriert ist, um einen Ausgang des Generator mit einer nicht an Bord gelegenen Einrichtungslast zu verbinden, und eine Steuervorrichtung aufweisen, die mit dem Rahmen verbunden ist und sich in Verbindung mit dem Motor, dem Generator, der an Bord gelegenen Generatorunterbrechungsvorrichtung und der nicht an Bord gelegenen Lastunterbrechungsvorrichtung befindet, die mit der nicht an Bord gelegenen Einrichtungslast assoziiert ist. Die Steuervorrichtung kann konfiguriert sein, um den Betreib der mobilen Leistungseinheit zu regulieren, um das Vorhandensein eines Fehlerzustands zu bestimmen, der mit dem elektrischen Dienst bzw. der Energieversorgung assoziiert ist, die durch die Verbindungsvorrichtung hindurchgeht, und um selektiv die nicht an Bord gelegene Lastunterbrechungsvorrichtung basierend auf der Bestimmung zu aktivieren. Die Steuervorrichtung kann ebenfalls konfiguriert sein, um zu bestimmen, ob die Aktivierung der nicht an Bord gelegenen Lastunterbrechungsvorrichtung den Fehlerzustand isoliert hat, und um selektiv die an Bord befindliche Generatorunterbrechungsvorrichtung zu aktivieren, wenn die Aktivierung der nicht an Bord gelegenen Lastunterbrechungsvorrichtung fehlschlägt, den Fehlerzustand zu isolieren.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine diagrammartige Darstellung eines beispielhaften Leistungsverteilungssystems; und
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2 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes, offenbartes Verfahren zum Betreiben des Leistungsverteilungssystems der 1 darstellt.
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Detaillierte Beschreibung
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1 offenbart ein beispielhaftes Leistungsverteilungssystem 10, das mit den speziell offenbarten Ausführungsbeispielen übereinstimmt. Das Leistungsverteilungssystem 10 kann konfiguriert sein, um Leistung an eine Einrichtung 12 zu liefern, beispielsweise ein Haus, ein Krankenhaus oder eine Fabrik. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann das Leistungsverteilungssystem 10 eine Notfallunterstützungsleistung an eine oder mehrere Lasten 14, 16, 18 bei der Einrichtung 12 liefern, wenn die Leistung, die von einem Energieversorgungsstromnetz 20 geliefert wird, unterbrochen wird. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Leistungsverteilungssystem 10 konfiguriert sein, um primäre Leistung oder temporäre Zusatzleistung, wenn erwünscht, zu liefern. Wie in 1 gezeigt, kann das Leistungsverteilungssystem 10 eine mobile Leistungseinheit 22 aufweisen, die mit den Lasten 14–18 mittels eines Leistungsübertragungsnetzes 24 und einer Verbindungsvorrichtung 26 verbunden ist.
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Die Lasten 14–18 können irgendeine Art von Leistungsverbrauchssystem oder Vorrichtung bei der Einrichtung 12 sein, die außerhalb und nicht an Bord der mobilen Leistungseinheit 22 gelegen ist. Die Lasten 14–18 können in Reihe angeordnet sein, um elektrische Leistung zu empfangen, die durch das Energieversorgungsstromnetz 20 und die mobile Leistungseinheit 22 geliefert wird, um die elektrische Leistung zu nutzen, um spezialisierte Aufgaben auszuführen. Die Lasten 14–18 können beispielsweise Lichter, Motoren, Erwärmungselemente, elektronische Schaltungen, Kühlvorrichtungen, Klimaanlageneinheiten, Computerserver, Industriemaschinen etc. aufweisen. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel können eine oder mehrere der Lasten 14–18 kritischer als andere Lasten 14–18 der Einrichtung 12 sein. Beispielsweise kann eine erste Last 14 kritischer als eine nachgelagerte zweite Last 16 sein, welche wiederum kritischer als eine dritte Last 18 sein kann, die an einem entfernten Ende des Übertragungsnetzes 24 gelegen ist. In dieser Anordnung kann eine erste Last 14 eine Last sein, die eine ununterbrochene Energieversorgung benötigt; die zweite Last 16 kann eine Last sein, die von einer ununterbrochenen Energieversorgung profitiert, und die dritte Last 18 kann eine Last sein, die im Wesentlichen unberührt durch Unterbrechungen der Energieversorgung ist. Beispielhafte Lasten 14, die eine ununterbrochene Leistung erfordern oder von dieser profitieren, können solche sein, die in lebensunterstützenden Systemen, Verkehrskontroll- bzw. -steuervorrichtungen, Computerservern, Telekommunikationsinstallationen und Industrieanwendungen gefunden werden.
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Eine Lastunterbrechungsvorrichtung kann mit jeder der Lasten 14–18 assoziiert sein. Beispielsweise kann eine erste Lastunterbrechungsvorrichtung 28 mit der ersten Last 14 assoziiert sein; eine zweite Lastunterbrechungsvorrichtung 30 kann mit der zweiten Last 16 assoziiert sein; und eine dritte Lastunterbrechungsvorrichtung 32 kann mit der dritten Last 18 assoziiert sein. Jede der Lastunterbrechungsvorrichtungen 28–32 kann Einrichtungsunterbrechungsvorrichtungen verkörpern, die außerhalb und nicht an Bord von der mobilen Leistungseinheit 22 gelegen sind, und kann konfiguriert sein, um selektiv ihre assoziierten Lasten 14–18 von dem Übertragungsnetz 24 zu lösen, wenn sie aktiviert werden. In einem Beispiel kann jede der Lastunterbrechungsvorrichtungen 28–32 einen mechanischen Schalter oder eine Festkörpervorrichtung, wie beispielsweise einen Trennschalter verkörpern, die/der ausgelöst oder geöffnet wird, um seine assoziierten Lasten 14–18 von dem Übertragungsnetz 24 zu trennen, und die/der zurückgesetzt oder geschlossen wird, um seine Lasten 14–18 mit dem Übertragungsnetz 24 zu verbinden. Aufgrund der Reihenanordnung der Lasten 14–18 kann das Auslösen einer Lastunterbrechungsvorrichtung 28–32, die weiter nachgelagert im Übertragungsnetz 24 und entfernt von der mobilen Leistungseinheit 22 angeordnet ist, die Energieversorgung zu den Lasten 14–18 die weiter vorgelagert im Übertragungsnetz 24 gelegen sind, nicht wesentlich beeinflussen. Im Gegensatz dazu kann das Auslösen einer Lastunterbrechungsvorrichtung 28–32, die weiter vorgelagert im Übertragungsnetz 24 angeordnet ist, die Energieversorgung von sämtlichen der Lasten 14–18 trennen, die weiter nachgelagert im Übertragungsnetz 24 angeordnet sind.
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Das Übertragungsnetz 24 kann irgendein elektrisches Übertragungssystem verkörpern, um elektrische Leistung, die durch ein öffentliches bzw. Energieversorgungsstromnetz 20 und die mobile Leistungseinheit 22 erzeugt wird, an die Lasten 14–18 zu verteilen. Beispielsweise kann das Übertragungsnetz 24 ein System von Übertragungsleitungen, Verbindungsausrüstung (z. B. Schaltausrüstungen, Transformatoren, Stromrelais und Ähnliches) und andere geeignete Einrichtungen zur Verteilung der Energieversorgung über ein Stromnetz hinweg aufweisen. In einem Ausführungsbeispiel können Teile des Übertragungsnetzes 24 erdverlegt sein und/oder über Übertragungsmaste überirdisch verlaufen.
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Die Verbindungsvorrichtung 26 kann irgendeine Art von Vorrichtung sein, die imstande ist, eine oder mehrere mobile Leistungseinheiten 22, das Energieversorgungsstromnetz 20, das Übertragungsnetz 24 und/oder die Lasten 14–18 der Einrichtung 12 zu koppeln. Beispielsweise kann die Verbindungsvorrichtung 26 verschiedene Übertragungsschalter, Anschlusskästen, Sicherungen oder irgendwelche anderen Komponenten aufweisen, die geeignet sind, eines oder mehrere Systeme elektrisch zu verbinden. Die Verbindungsvorrichtung 26 kann ebenfalls oder alternativ einen Spannungstransformator aufweisen, der konfiguriert ist, um die Spannung der Leistung, die durch die mobile Leistungseinheit 22 und/oder das Energieversorgungsstromnetz 20 geliefert wird, zu verringern oder in anderer Weise auf ein geeignetes Niveau für die Verwendung durch herkömmliche Verbrauchsvorrichtungen zu konditionieren.
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Die mobile Leistungseinheit 22 kann einen auf einem Rahmen angebrachten Generatorsatz mit Komponenten verkörpern, die interagieren, um elektrische Leistung zu erzeugen. Demgemäß kann die mobile Einheit 22 einen Rahmen 34, eine Antriebsmaschine bzw. einen Primärantrieb 36, der an dem Rahmen 34 angebracht ist, und einen Generator 38 aufweisen, der an dem Rahmen 34 angebracht und mechanisch gekoppelt ist, um sich mit einem Ausgang bzw. einer Ausgangswelle der Antriebsmaschine 36 zu drehen. Zum Zweck dieser Offenbarung ist die Antriebsmaschine 36 als eine Wärmekraftmaschine dargestellt und beschrieben, beispielsweise als ein Verbrennungsmotor, der eine Mischung aus Brennstoff und Luft verbrennt, um die mechanische Drehausgangsgröße bzw. -ausgabe zu erzeugen. Fachleute des Gebiets werden erkennen, dass die Antriebsmaschine 36 irgendeine Art von Verbrennungsmotor sein kann, wie beispielsweise ein Diesel-Motor, ein Benzin-Motor oder ein Motor mit gasförmigem Brennstoff. Der Generator 38 kann beispielsweise ein Wechselstrom-Induktionsgenerator, ein Permanentmagnetgenerator, ein Wechselstrom-Synchrongenerator oder ein Generator mit geschalteter Reluktanz sein. In einem Ausführungsbeispiel kann der Generator 38 mehrere Paarungen von Polen (nicht gezeigt) aufweisen, wobei jede Paarung drei Phasen besitzt, die auf einem Umfang eines Stators (nicht gezeigt) angeordnet sind, um einen Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 oder 60 Hz zu erzeugen. Elektrische Leistung, die durch den Generator 38 erzeugt wird, kann von der nicht an Bord gelegenen mobilen Leistungseinheit 22 zu der Einrichtung 12 mittels dem Übertragungsnetz 24 und der Verbindungsvorrichtung 26 geleitet werden. Eine Generatorunterbrechungsvorrichtung 40 kann mit dem Generator 38 assoziiert sein, um selektiv den Generator 38 von dem Übertragungsnetz 24 zu trennen. In einem Ausführungsbeispiel kann die Generatorunterbrechungsvorrichtung 40 einen mechanischen Schalter oder eine Festkörpervorrichtung, wie beispielsweise einen Trennschalter aufweisen, der innerhalb und an Bord der mobilen Leistungseinheit 22 gelegen enthalten ist. Die Generatorunterbrechungsvorrichtung 40 kann selektiv auslösen oder öffnen, um den Generator 38 von dem Übertragungsnetz 24 zu trennen, und zurücksetzen oder schließen, um den Generator 38 mit dem Übertragungsnetz 24 zu verbinden.
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Die mobile Leistungseinheit 22 kann zusätzliche Komponenten aufweisen, die die Erzeugung elektrischer Leistung in einer mobilen Konfiguration ermöglichen. Beispielsweise kann die mobile Leistungseinheit 22 einen an Bord befindlichen Brennstofftank 42 und ein Kühlsystem 44 aufweisen. Der Brennstofftank 42 kann mit einer unteren Seite des Rahmens 34 verbunden sein und einen Teil einer Anbringungsplattform der Antriebsmaschine 36 und des Generators 38 bilden. Alternativ kann der Brennstofftank 42 zwischen den Seitenschienen (nicht gezeigt) des Rahmens 34 angebracht sein. Der Brennstofftank 42 kann eine Brennstofflieferung für die Verwendung durch die Antriebsmaschine 36 enthalten. Das Kühlsystem 44 kann ebenfalls an dem Rahmen 34 angebracht sein und kann Komponenten aufweisen, wie beispielsweise einen Kühler, einen Ventilator und assoziierte Kühlleitungen, die gekühltes Kühlmittel durch die Antriebsmaschine 36 und/oder den Generator 38 leiten. Diese Komponenten und andere können es der mobilen Leistungseinheit 22 ermöglichen, von einer Einrichtung 12 zu einer anderen bewegt zu werden, und zwar ohne signifikante äußere Unterstützung und Vorbereitungen an jeder Einrichtung 12.
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Die mobile Leistungseinheit 22 kann ebenfalls einen Anschlusskasten 46 aufweisen, der an dem Rahmen 34 angebracht ist und eine Steuervorrichtung 48 unterbringt, die sich in Verbindung mit der Antriebsmaschine 36, dem Generator 38 und den Lastunterbrechungsvorrichtungen 28–32 und 40 befindet. Die Steuervorrichtung 48 kann einen einzelnen oder mehrere Mikroprozessoren, feldprogrammierbare Gatteranordnungen bzw. FPGAs (FPGAs = Field Programmable Gate Arrays), digitale Signalprozessoren bzw. DSPs (DSPs = Digital Signal Processors) etc. verkörpern, die ein Mittel zur Steuerung der Betriebsvorgänge der Antriebsmaschine 36, des Generators 38 und der Lastunterbrechungsvorrichtungen 28–32 und 40 ansprechend auf verschiedene Eingaben aufweisen. Zahlreiche kommerziell verfügbare Mikroprozessoren können konfiguriert werden, um die Funktionen der Steuervorrichtung 48 auszuführen. Es sollte erkannt werden, dass die Steuervorrichtung 48 in einfacher Weise einen Mikroprozessor verkörpern könnte, der separat von denjenigen ist, die die Funktionen der Einrichtung 12 steuern, und dass die Steuervorrichtung 48 mit den Einrichtungsmikroprozessoren über Datenverbindungen oder andere Verfahren kommunizieren kann. Verschiedene andere bekannte Schaltungen können mit der Steuervorrichtung 48 assoziiert sein, einschließlich Stromlieferschaltungen, Signalkonditionierungsschaltungen, Betätigerantriebsschaltungen (d. h. Schaltungen, die Magnetspulen, Motoren oder Piezobetätiger antreiben), Kommunikationsschaltungen und anderen geeigneten Schaltungen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Steuervorrichtung 48 konfiguriert sein, um die Leistung des Leistungsverteilungssystems 10 zu überwachen und ansprechend darauf die Betriebsvorgänge der Lastunterbrechungsvorrichtungen 28–32 und 40 zu regulieren. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 48 einen Strom-, eine Frequenz- und/oder eine Spannungscharakteristik der elektrischen Leistung überwachen, die durch die mobile Leistungseinheit 22 durch die Verbindungsvorrichtung 26 an die nicht an Bord gelegenen Lasten 14–18 geliefert wird. Ansprechend auf die Qualitätsabweichung des gelieferten Stroms (d. h. einer Fehlerbedingung, die mit dem Strom, der Frequenz und/oder der Spannung des Stroms, der durch das Übertragungsnetz 24 hindurchgeht, assoziiert ist), kann die Steuervorrichtung 48 die Unterbrechungsvorrichtungen 28–32 und 40 selektiv auslösen oder zurücksetzen, um eine Ursache der Qualitätsabweichung zu isolieren.
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Die Steuervorrichtung 48 kann die Leistung des Leistungsverteilungssystem 10 mittels einem oder mehreren Sensoren 50, beispielsweise Stromtransformatoren, überwachen, die strategisch entlang Teilen des Übertragungsnetzes 24 gelegen sind. Jeder Sensor 50 kann konfiguriert sein, um den Strom, die Frequenz und/oder die Spannung des Stroms, der durch die mobile Leistungseinheit 22 erzeugt und zu den nicht an Bord gelegenen Lasten 14–18 geleitet wird, zu überwachen und um entsprechende Signale zu erzeugen, die an die Steuervorrichtung 48 gerichtet sind.
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2 kann einen beispielhaften Betrieb des Leistungsverteilungssystems 10 darstellen. 2 wird detaillierter im folgenden Abschnitt diskutiert, um die offenbarten Konzepte weiter darzustellen.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Das offenbarte Leistungsverteilungssystem kann helfen, elektrische Leistung mit beständiger Qualität von einer mobilen Leistungseinheit zu nicht an Bord gelegenen Lasten einer Einrichtung in einer effizienten und kosteneffizienten Art und Weise zu leiten. Insbesondere kann das offenbarte Leistungsverteilungssystem die Qualitätscharakteristiken der elektrischen Leistung überwachen, die durch die mobile Leistungseinheit produziert wird, und kann ansprechend auf Abweichungen von den erwünschten Leistungscharakteristiken selektiv eine Ursache der Abweichungen isolieren, ohne das gesamte Leistungsverteilungssystem herunterzufahren bzw. abzuschalten. Durch Isolieren von lediglich der Ursache der Abweichungen, ohne das gesamte Leistungsverteilungssystem abzuschalten, können kritische Lasten des Leistungsverteilungssystem betriebsbereit bleiben und weniger Zeit und Ressourcen können erforderlich sein, um die Ursache der Abweichungen zu beseitigen. 2 wird nun im Detail diskutiert.
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Während des Betriebs des Leistungsverteilungssystems 10 kann die Antriebsmaschine 36 der mobilen Leistungseinheit 22 aktiviert werden, um den Generator 38 anzutreiben und elektrische Leistung zu produzieren. Insbesondere kann die Antriebsmaschine 36 Brennstoff aus dem Tank 42 ansaugen und verbrennen, um eine Rotationsausgabe zu erzeugen, die den Generator 38 antreibt, um elektrische Leistung in einer Menge herzustellen, die auf einer Nachfrage der Einrichtung 12 basiert. Die elektrische Leistung kann durch eine Generatorunterbrechungsvorrichtung 40 an das Übertragungsnetz 24 und Lasten 14–18 geleitet werden, die nicht an Bord der mobilen Leistungseinheit 22 gelegen sind (Schritt 100). Die elektrische Leistung von der mobilen Leistungseinheit 22 kann zu den Lasten 14–18 immer dann geleitet werden, wenn Leistung 20 vom Energieversorger nicht verfügbar oder unzureichend ist, um die Leistungsnachfrage der Einrichtung 12 zu decken.
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Während des Betriebs des Leistungsverteilungssystems 10 kann die Steuervorrichtung 48 kontinuierlich die Qualitätscharakteristiken der Leistung (d. h. den Strom, die Frequenz und/oder die Spannung) über den Sensor 50 überwachen, um zu bestimmen, ob ein Fehlerzustand existiert. Die Steuervorrichtung 48 kann das Vorhandensein des Fehlerzustands bestimmen (Schritt 110), und zwar basierend auf einem Vergleich der überwachten Qualitätscharakteristiken mit den erwünschten Qualitätscharakteristiken, die in dem Speicher gespeichert sind. Wenn bestimmt wird, dass die überwachten Qualitätscharakteristiken signifikant von den erwünschten Charakteristiken abweichen, kann die Steuervorrichtung 48 bestimmen, dass ein Fehlerzustand existiert. Die Steuerung des Leistungsverteilungssystems 10 kann zwischen den Schritten 100 und 110 eine Schleife ausführen, bis das Vorhandensein eines Fehlerzustands detektiert wird.
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Wenn die Steuervorrichtung 48 das Vorhandensein eines Fehlerzustands während des Betriebs des Leistungsverteilungssystems 10 (z. B. wenn die Steuervorrichtung 48 einen Überstromzustand bestimmt) bestimmt (Schritt 110: Ja), kann die Steuervorrichtung 48 selektiv die Lastunterbrechungsvorrichtungen 28–32 in einem Versuch auslösen, eine Ursache des Fehlerzustands zu isolieren. Genauer gesagt kann die Steuervorrichtung 48 eine Lastunterbrechungsvorrichtung 28–32 auslösen, die nicht kürzlich ausgelöst worden ist und die mit der nicht an Bord befindlichen Last 14–18 assoziiert ist, die am wenigsten kritisch ist und die niedrigste, entsprechende Priorität besitzt (Schritt 120). Wie oben beschrieben, kann die nicht an Bord gelegene Last 14 die kritischste sein, gefolgt von der nicht an Bord gelegenen Last 16, wobei die nicht an Bord gelegene Last 18 die am wenigsten kritische ist und die niedrigste entsprechende Priorität besitzt. Auf diese Weise kann in dem Beispiel der 1, wenn keine andere der Lastunterbrechungsvorrichtungen 28–32 kürzlich ansprechend auf den vorhandenen Fehlerzustand ausgelöst worden ist, die Lastunterbrechungsvorrichtung 32 die als erstes ausgelöste Vorrichtung sein.
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Nach dem Auslösen der Lastunterbrechungsvorrichtung 28–32, die mit der am wenigsten kritischen Last 14–18 assoziiert ist, kann die Steuervorrichtung 48 überprüfen, ob der Fehlerzustand immer noch detektierbar ist (Schritt: 130). D. h. die Steuervorrichtung 48 kann die Qualitätscharakteristiken der elektrischen Leistung durch den Sensor 50 mit den erwünschten Charakteristiken vergleichen und bestimmen, ob weiterhin signifikante Abweichungen existieren. Wenn keine signifikanten Abweichungen mehr existieren (Schritt 130: Nein), kann entschieden werden, dass das letzte Auslösen den Fehlerzustand isoliert hat, und die Diagnose des Fehlerzustands kann initialisiert werden (Schritt 140), während der Rest des Leistungsverteilungssystems 10 in Betrieb bleibt. Weil der jüngste Auslösevorgang, den Fehlerzustand isoliert hat, kann die Diagnose nur auf die entsprechende nicht an Bord gelegene Last und assoziierte Teile des Übertragungsnetzes 24 beschränkt werden.
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Wenn bei einem Schritt 130 der Fehlerzustand jedoch weiterhin detektierbar ist (Schritt 130: Ja), kann entschieden werden, dass das letzte Auslösen fehlgeschlagen hat, den Fehlerzustand zu isolieren und dass der Fehlerzustand mit einem anderen Teil des Leistungsverteilungssystems 10 assoziiert ist (d. h. einem Teil der weiter vorgelagert von der zuletzt ausgelösten Lastunterbrechungsvorrichtung 28–32 ist). Zu diesem Zeitpunkt kann die Steuervorrichtung 48 bestimmen, ob irgendeine der Lastunterbrechungsvorrichtungen 28–32 noch nicht ausgelöst worden ist (Schritt: 150). Wenn eine oder mehrere Lastunterbrechungsvorrichtungen 28–32 noch nicht ausgelöst worden sind, kann die zuletzt ausgelöste der Lastunterbrechungsvorrichtungen 28–32 zurückgesetzt werden (Schritt 160) und die Steuerung kann zum Schritt 120 zurückkehren, wobei die Lastunterbrechungsvorrichtungen 28–32, die noch nicht ausgelöst sind und die mit der kritischsten, nicht an Bord gelegenen Last 14–18 assoziiert sind, ausgelöst werden können. Die Steuerung kann fortfahren, Schleifen über die Schritte 120–160 auszuführen, bis sämtliche Lastunterbrechungsvorrichtungen 28–32 ausgelöst worden sind.
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In Situationen, in denen sämtliche Lastunterbrechungsvorrichtungen 28–32 ausgelöst worden sind und der Fehlerzustand weiterhin besteht, kann die Steuervorrichtung 48 die Generatorlastunterbrechungsvorrichtung 40 auslösen (Schritt 170). In einem Beispiel kann die Steuervorrichtung 48 eine Zeitdauer verzögern, nachdem sämtliche der Lastunterbrechungsvorrichtungen 28–32 ausgelöst wurden und bevor die Generatorlastunterbrechungsvorrichtung 40 ausgelöst wird, wenn dies erwünscht ist. Durch Auslösen der Generatorlastunterbrechungsvorrichtung 40 nachdem sämtliche der Lastunterbrechungsvorrichtungen 28–32 bereits während vorangehender Versuche, die Ursache des Fehlerzustands zu isolieren, ausgelöst wurden, können Möglichkeiten für die fortgesetzte Verwendung von kritischen Lasten vorgesehen werden, die nicht direkt mit dem Vorhandensein des Fehlerzustands assoziiert sind oder durch diese beeinflusst werden.
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Fachleuten des Gebiets wird offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an dem offenbarten Leistungsverteilungssystem vorgenommen werden können. Andere Ausführungsbeispiele werden Fachleuten des Gebiets aus der Berücksichtigung der Beschreibung und der Praxis des hierin offenbarten Leistungsverteilungssystems offensichtlich sein. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele als lediglich beispielhaft angesehen werden, wobei der tatsächliche Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und ihren äquivalenten Ausführungen angezeigt wird.
