ES2898710T3 - Un sistema de alimentación de CC separado en diferentes zonas de protección - Google Patents

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Abstract

Un sistema de alimentación de CC (1), que comprende: un bus principal (3), una pluralidad de dispositivos de suministro de alimentación (G1-G8, 11-15) configurados para conectarse al bus principal (3), un dispositivo de partición de primera zona (7a), y- un sistema de control (9), en donde el dispositivo de partición de primera zona (7a) está configurado para separar el bus principal (3) en una primera zona de protección (Z2) que es una sección del bus principal (3) a la que se configuran para conectarse unos dispositivos de suministro de alimentación (11-15) con un requisito de eliminación de fallas en un primer intervalo de tiempo, y una segunda zona de protección (Z1) que es una sección del bus principal (3) a la que se configuran para conectarse unos dispositivos de suministro de alimentación (G1-G4) con un requisito de eliminación de fallas en un segundo intervalo de tiempo, que incluye unos tiempos que son superiores que cualquier tiempo incluido en el primer intervalo de tiempo, y a la que no se configura para conectarse ningún dispositivo de suministro de alimentación (11-15) con un requisito de eliminación de fallas en el primer intervalo de tiempo, en donde el sistema de control (9) está configurado para controlar el dispositivo de partición de primera zona (7a) para permitir que la corriente de carga fluya desde la primera zona de protección (Z2) hasta la segunda zona de protección (Z1) y para limitar el flujo de corriente de falla desde la primera zona de protección (Z2) hasta la segunda zona de protección (Z1).

Description

DESCRIPCIÓN
Un sistema de alimentación de CC separado en diferentes zonas de protección
CAMPO TÉCNICO
La presente divulgación se refiere, en general, a sistemas de alimentación y, en particular, a un sistema de alimentación de CC con capacidad de redundancia.
ANTECEDENTES
Los sistemas de alimentación para alimentar motores pueden comprender una pluralidad de componentes, tal como una o más unidades de generación de alimentación, agrupaciones de accionamientos, módulos de almacenamiento de energía y un bus principal al que se pueden conectar los componentes mencionados anteriormente. Por motivos de seguridad, tales sistemas se pueden diseñar con redundancia. Esto es importante, por ejemplo, en aplicaciones marinas, donde, por ejemplo, en algunas aplicaciones, es fundamental que se pueda garantizar en todo momento el posicionamiento dinámico de una embarcación para mantener su posición mediante el uso de sus hélices y propulsores.
En algún momento, una falla, tal como un cortocircuito, se producirá inevitablemente en el sistema de alimentación, ya sea en el sistema de embarrado, en uno de los componentes del sistema, o en una carga. En caso de falla, es importante aislar la falla de la parte sana del sistema de tal manera que la provisión de alimentación normal pueda continuar por medio de la parte sana, así como para proteger las partes sanas de resultar dañadas. Para este fin, un sistema de protección se suele incluir en el sistema de alimentación. Un sistema de protección dispuesto para gestionar fallas en un sistema de alimentación suele comprender un equipo de supervisión dispuesto para supervisar parámetros eléctricos, tales como corrientes en el sistema de alimentación, y disyuntores controlados por el equipo de supervisión. Los disyuntores están dispuestos de tal manera en el sistema de alimentación que se puede obtener un aislamiento selectivo de la falla en caso de una falla. Sin embargo, en algunas aplicaciones, los sistemas de protección existentes pueden resultar muy costosos y ocupar mucho espacio.
El documento US 2014/022680 divulga un sistema de alimentación de CC, que comprende un bus principal, una pluralidad de dispositivos de suministro de alimentación, un dispositivo de partición de primera zona, y un sistema de control, en donde el dispositivo de partición de primera zona está configurado para separar el bus principal en una primera zona de protección y una segunda zona de protección.
El documento WO2013127575 divulga un sistema de alimentación de CC que comprende un bus de CC principal, una unidad generadora de alimentación dispuesta para alimentar el bus de CC principal, un seccionador dispuesto entre el bus de CC principal y la unidad generadora de alimentación para aislar la unidad generadora de alimentación del bus de CC principal en caso de una falla del bus de CC principal, una unidad de accionamiento dispuesta para ser alimentada por el bus de CC principal, en donde la unidad de accionamiento comprende un sistema de bus de unidad de accionamiento, unas unidades de conversión conectadas al sistema de bus de unidad de accionamiento, y unos fusibles dispuestos entre el sistema de bus de unidad de accionamiento y las unidades de conversión para proteger las unidades de conversión en caso de una falla de la unidad de accionamiento. De este modo, las diversas unidades en el sistema de alimentación de CC se pueden proteger selectivamente en caso de fallas en cualquiera de las unidades o en el bus de CC principal, sin el uso de disyuntores grandes, costosos y que consumen espacio.
SUMARIO
El presente inventor se ha dado cuenta de que la filosofía de protección divulgada en el documento WO2013127575 se puede simplificar y de que la flexibilidad de la estrategia de protección se puede mejorar.
Los fusibles/semiconductores y los seccionadores tienen diferentes capacidades de velocidad de funcionamiento. Las corrientes de falla procedentes de diversas partes del sistema pueden tener un carácter transitorio claro o se pueden generar más lentamente, en función de la fuente de la corriente de falla. Un ejemplo de un tipo transitorio de corriente de falla se obtiene debido a la descarga de condensadores en las unidades de conversión conectadas al bus de CC principal. Por tanto, por ejemplo, una falla cerca de una unidad generadora de alimentación puede provocar la descarga de cualquier condensador de las unidades de conversión.
En vista de lo anterior, un objeto de la presente divulgación es proporcionar un sistema de alimentación de CC que resuelva, o al menos mitigue, los problemas de la técnica anterior.
Por ende, se proporciona un sistema de alimentación de CC, que comprende: un bus principal, una pluralidad de dispositivos de suministro de alimentación configurados para conectarse al bus principal, un dispositivo de partición de primera zona, y un sistema de control, en donde el dispositivo de partición de primera zona está configurado para separar el bus principal en una primera zona de protección que es una sección del bus principal a la que se configuran para conectarse unos dispositivos de suministro de alimentación con un requisito de eliminación de fallas en un primer intervalo de tiempo, y una segunda zona de protección que es una sección del bus principal con un requisito de eliminación de fallas en un segundo intervalo de tiempo, que incluye tiempos que son superiores que cualquier tiempo incluido en el primer intervalo de tiempo, y al que no está configurado para conectarse ningún dispositivo de suministro de alimentación con un requisito de eliminación de fallas en el primer intervalo de tiempo, en donde el sistema de control está configurado para controlar el dispositivo de partición de primera zona para permitir que una corriente de carga fluya desde la primera zona de protección hasta la segunda zona de protección y para limitar un flujo de corriente de falla desde la primera zona de protección hasta la segunda zona de protección.
El dispositivo de partición de primera zona separa rápidamente la segunda zona de protección de la primera zona de protección en caso de una falla en la segunda zona de protección, por lo que las corrientes de falla transitorias que surgen en la primera zona de protección se pueden limitar o impedir que fluyan hacia la segunda zona de protección, impidiendo, de este modo, un impacto negativo en los dispositivos de suministro de alimentación, tales como convertidores de alimentación, en la primera zona de protección. Así mismo, se permite un enfoque más flexible de la protección, donde se pueden utilizar dispositivos de protección de mayor rendimiento en la primera zona de protección para proporcionar una gestión rápida de las fallas en la primera zona de protección, y se pueden utilizar dispositivos de protección de menor rendimiento en la segunda zona de protección, donde se puede utilizar una pluralidad de estrategias para la gestión de fallas.
De acuerdo con una realización, el sistema de control está configurado para controlar el dispositivo de partición de primera zona para permitir que una corriente de carga fluya desde la primera zona de protección hasta la segunda zona de protección y para impedir un flujo de corriente de falla desde la primera zona de protección hasta la segunda zona de protección.
La primera zona de protección se caracteriza por el hecho de que la mayoría de los dispositivos de suministro de alimentación en forma de convertidores de alimentación configurados para conectarse a esta tienen grupos de condensadores integrados que soportan la tensión de enlace de CC. Los convertidores de alimentación dependen de estos para su funcionamiento y, si la tensión en estos condensadores cae por debajo de un nivel determinado, los convertidores de alimentación se disparan por baja tensión. La naturaleza capacitiva del enlace de CC también significa que las corrientes de falla en esta zona tienen unas constantes de tiempo muy cortas y, por consiguiente, alcanzan niveles altos en muy poco tiempo después de una falla. Esto también significa que cualquier falla en la primera zona de protección se debe gestionar con extrema rapidez para evitar efectos adversos en sus convertidores. Este entorno es idealmente adecuado para disyuntores de estado sólido y fusibles de alta velocidad que eliminan fallas en un intervalo de unos pocos microsegundos a unos pocos milisegundos. El dispositivo de partición de primera zona garantiza que las fallas fuera de la primera zona de protección particular no provoquen inmediatamente que los convertidores se disparen por baja tensión.
La segunda zona de protección se caracteriza por unas corrientes de falla con constantes de tiempo más largas y ningún convertidor de alimentación conectado a esta depende de grupos de condensadores en sus terminales de CC para funcionar. Esto significa que es posible utilizar un enfoque de protección de acción más lenta en esta zona. Todos los puntos de entrada desde otra zona o zonas del bus principal hacia la segunda zona de protección están blindados por dispositivos de partición de zonas que pueden controlar una corriente de falla. Esto se puede utilizar para, de acuerdo con un ejemplo, implementar un esquema de protección replegable mediante el cual una corriente de falla sostenida desencadena una reducción en la tensión de red y la corriente de falla. La sección o componente que presenta la falla se desconecta del sistema y la tensión se aumenta de nuevo. Las fallas en esta zona se suelen eliminar en 2-500 ms.
La primera zona de protección puede ser una zona capacitiva y la segunda zona de protección puede ser una zona de red de CC.
De acuerdo con una realización, el sistema de control está configurado para controlar el dispositivo de partición de primera zona para permitir que una corriente de carga y una corriente de falla fluyan desde la segunda zona de protección hasta la primera zona de protección.
De acuerdo con una realización, el dispositivo de partición de primera zona es un disyuntor de estado sólido.
Una realización comprende un rectificador, en donde al menos uno de los dispositivos de suministro de alimentación configurados para conectarse a la segunda zona de protección es un generador diésel o un motor de gas, en donde el generador diésel o el motor de gas está configurado para conectarse al bus principal a través del rectificador.
De acuerdo con una realización, al menos uno de los dispositivos de suministro de alimentación es un convertidor de alimentación que comprende un grupo de condensadores, en donde el convertidor de alimentación está configurado para conectarse a la primera zona de protección.
De acuerdo con una realización, al menos uno de los dispositivos de suministro de alimentación configurados para conectarse a la primera zona de protección es una unidad de almacenamiento de energía.
De acuerdo con una realización, al menos uno de los dispositivos de suministro de alimentación configurados para conectarse a la primera zona de protección es un generador, por ejemplo, un generador diésel.
De acuerdo con una realización, el primer intervalo de tiempo y el segundo intervalo de tiempo se superponen parcialmente.
De acuerdo con una realización, el primer intervalo de tiempo y el segundo intervalo de tiempo son inconexos.
De acuerdo con una realización, el primer intervalo de tiempo incluye unos tiempos que oscilan desde el orden de un microsegundo hasta el orden de un milisegundo.
De acuerdo con una realización, el segundo intervalo de tiempo incluye unos tiempos que oscilan desde el orden de un milisegundo hasta el orden de cientos de milisegundos.
Una realización comprende un bus de interconexión, en donde el bus principal se puede separar en una primera sección de bus y una segunda sección de bus por medio del bus de interconexión, en donde el dispositivo de partición de primera zona está configurado para separar la primera sección de bus en la primera zona de protección y la segunda zona de protección, y en donde el sistema de alimentación de CC comprende un dispositivo de partición de segunda zona, en donde el dispositivo de partición de segunda zona está configurado para separar la segunda sección de bus en una primera zona de protección que es una sección de la segunda sección de bus a la que se configuran para conectarse unos dispositivos de suministro de alimentación con un requisito de eliminación de fallas en el primer intervalo de tiempo, y una segunda zona de protección que es una sección del bus principal con un requisito de eliminación de fallas en el segundo intervalo de tiempo y a la cual no está configurado para conectarse ningún dispositivo de suministro de alimentación con un requisito de eliminación de fallas en el primer intervalo de tiempo, en donde el sistema de control está configurado para controlar el dispositivo de partición de segunda zona para permitir que una corriente de carga fluya desde la primera zona de protección hasta la segunda zona de protección y para limitar un flujo de corriente de falla desde la primera zona de protección hasta la segunda zona de protección.
De acuerdo con una realización, el sistema de control está configurado para controlar el dispositivo de partición de segunda zona para permitir que una corriente de carga fluya desde la primera zona de protección hasta la segunda zona de protección y para impedir un flujo de corriente de falla desde la primera zona de protección hasta la segunda zona de protección.
De acuerdo con una realización, el sistema de control está configurado para controlar el dispositivo de partición de segunda zona para permitir que una corriente de carga y una corriente de falla fluyan desde la segunda zona de protección hasta la primera zona de protección.
Una realización comprende una pluralidad de dispositivos de desconexión, estando cada dispositivo de desconexión configurado para conectarse entre el bus principal y un dispositivo de suministro de alimentación respectivo para permitir la desconexión de los dispositivos de suministro de alimentación del bus principal.
De acuerdo con una realización, al menos algunos de los dispositivos de desconexión configurados para desconectar los dispositivos de suministro de alimentación configurados para conectarse a la primera zona de protección son uno de los disyuntores de estado sólido y fusibles, por ejemplo, fusibles de alta velocidad.
Los dispositivos de desconexión configurados para desconectar los dispositivos de suministro de alimentación que están configurados para conectarse a la segunda zona de protección pueden ser seccionadores, contactores o disyuntores de aire.
De acuerdo con una realización, el sistema de alimentación de CC es un sistema de alimentación a bordo de una embarcación.
Una realización comprende un sistema de supervisión que, en el caso de una falla en la segunda zona de protección, está configurado para supervisar una corriente de falla limitada permitida por el dispositivo de partición de primera zona para fluir desde la primera zona de protección hasta la segunda zona de protección para determinar, de este modo, si se ha eliminado la falla.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente divulgación, se proporciona una embarcación marina que comprende un sistema de alimentación de CC de acuerdo con el primer aspecto.
De acuerdo con una realización, la embarcación marina es una embarcación de posicionamiento dinámico.
En general, todos los términos utilizados en las reivindicaciones se deben interpretar de acuerdo con su significado corriente en el campo técnico, a menos que se defina explícitamente lo contrario en el presente documento. Todas las referencias a "un/el" elemento, aparato, componente, medio, etc. se deben interpretar abiertamente como una referencia a al menos una instancia del elemento, aparato, componente, medio, etc., a menos que se indique explícitamente lo contrario.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
A continuación, se describirán las realizaciones específicas del concepto inventivo, a modo de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es un diagrama esquemático de un ejemplo de un sistema de alimentación de CC; y la figura 2 muestra esquemáticamente un ejemplo de funcionamiento del sistema de alimentación de CC de la figura 1.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
El concepto inventivo se describirá ahora con más detalle a continuación en el presente documento haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran realizaciones ejemplificativas. El concepto inventivo puede, sin embargo, incorporarse de muchas formas diferentes y no se debería interpretar como limitado a las realizaciones expuestas en el presente documento; por el contrario, estas realizaciones se proporcionan a modo de ejemplo de modo que esta divulgación sea minuciosa y completa y transmita completamente el alcance del concepto inventivo a los expertos en la materia. Los números similares se refieren a elementos similares a lo largo de la descripción.
La presente divulgación se refiere a un sistema de alimentación de CC que incluye un bus principal, una pluralidad de dispositivos de suministro de alimentación, una pluralidad de dispositivos de desconexión o dispositivos de protección, un sistema de control y un dispositivo de partición de primera zona.
Cada dispositivo de suministro de alimentación está configurado para conectarse al bus principal por medio de un dispositivo de desconexión respectivo. Los dispositivos de desconexión están configurados para desconectar los dispositivos de suministro de alimentación respectivos del bus principal.
El dispositivo de partición de primera zona está configurado para separar el bus principal en una primera zona de protección y una segunda zona de protección. La primera zona de protección y la segunda zona de protección forman dos tipos de zonas de protección.
La primera zona de protección se caracteriza por unos requisitos de eliminación de fallas rápidos y la segunda zona de protección se caracteriza por unos requisitos de eliminación de fallas más lentos que la primera zona de protección. Los requisitos de eliminación de fallas son creados por los dispositivos de suministro de alimentación particulares configurados para conectarse al bus principal. Una sección del bus principal a la que se configuran para conectarse unos dispositivos de suministro de alimentación con unos requisitos de eliminación de fallas rápidos es una primera zona de protección. Una sección del bus principal a la que se configuran para conectarse unos dispositivos de suministro de alimentación con unos requisitos de eliminación de fallas más lentos, y a la que no se configuran para conectarse unos dispositivos de suministro de alimentación con unos requisitos de eliminación de fallas rápidos, es una segunda zona de protección.
El requisito de eliminación de fallas en la primera zona de protección está dentro de un primer intervalo de tiempo. El primer intervalo de tiempo incluye unos tiempos que oscilan desde el orden de un microsegundo hasta el orden de un milisegundo. El requisito de eliminación de fallas en la segunda zona de protección está dentro de un segundo intervalo de tiempo, que incluye unos tiempos que son superiores que cualquier tiempo incluido en el primer intervalo de tiempo. El primer intervalo de tiempo y el segundo intervalo de tiempo pueden tener una superposición parcial o pueden ser inconexos. El segundo intervalo de tiempo incluye unos tiempos que oscilan desde el orden de un milisegundo hasta el orden de cientos de milisegundos.
El sistema de control está configurado para controlar el dispositivo de partición de primera zona para permitir que una corriente de carga fluya desde la primera zona de protección hasta la segunda zona de protección y para limitar o impedir que una corriente de falla fluya desde la primera zona de protección hasta la segunda zona de protección. Así mismo, el sistema de control se puede configurar para controlar el dispositivo de partición de primera zona para permitir que una corriente de carga y una corriente de falla fluyan desde la segunda zona de protección hasta la primera zona de protección.
Todos los puntos de entrada desde las secciones del bus principal fuera de la segunda zona de protección hacia la segunda zona de protección están blindados por un dispositivos de partición de zonas respectivo, limitando, de este modo, o impidiendo que las corrientes de falla fluyan desde una primera zona de protección hasta la segunda zona de protección.
A continuación, se describirá un ejemplo de un sistema de alimentación de CC haciendo referencia a la figura 1.
La figura 1 muestra esquemáticamente un sistema de alimentación de CC 1. El sistema de alimentación de CC 1 comprende un bus principal 3, es decir, un bus de CC principal, también conocido como red de CC. El bus de CC principal 3 tiene una primera sección de bus 3a, en concreto, una primera sección de bus de CC, y una segunda sección de bus 3b, en concreto, una segunda sección de bus de CC. El sistema de alimentación de CC 1 comprende, además, un conmutador 3c, por ejemplo, un bus de interconexión, que está dispuesto para conectar y desconectar la primera sección de bus de CC 3a y la segunda sección de bus de CC 3b.
El sistema de alimentación de CC 1 comprende unos dispositivos de suministro de alimentación G1 a G4 en forma de unidades generadoras de alimentación. De acuerdo con el presente ejemplo, los dispositivos de suministro de alimentación G1 y G2 están configurados para conectarse a la primera sección de bus de CC 3a y los dispositivos de suministro de alimentación G3 y G4 están configurados para conectarse a la segunda sección de bus de CC 3b.
Cada suministro de alimentación G1 a G4 puede ser, por ejemplo, una fuente de alimentación de CA, por ejemplo, un generador diésel o un motor de gas. Por tanto, el sistema de alimentación de CC 1 puede comprender una pluralidad de rectificadores R1 a R4, un rectificador R1 a R4 para cada dispositivo de suministro de alimentación G1 a G4. Cada rectificador R1 a R4 está configurado para conectarse a un dispositivo de suministro de alimentación G1 a G4 respectivo y al bus principal 3. Por tanto, cada rectificador R1 a R4 tiene unos terminales configurados para conectarse a un dispositivo de suministro de alimentación G1 a G4 respectivo y unos terminales configurados para conectarse al bus principal 3.
El sistema de alimentación de CC 1 comprende unos dispositivos de desconexión 5, tales como disyuntores de aire, desconectadores, o contactores, para desconectar selectivamente uno de los rectificadores R1-R4 respectivo y, por tanto, los dispositivos de suministro de alimentación G1-G4 del bus principal 3.
El bus principal 3 está configurado para separarse en diferentes zonas de protección denominadas segunda zona de protección y primera zona de protección. La separación se proporciona mediante unos dispositivos de partición de zonas, como se describirá con más detalle a continuación.
La sección del bus principal 3 a la que están configurados para conectarse los dispositivos de suministro de alimentación G1-G4 es la segunda zona de protección Z1. Aquí, únicamente los dispositivos de suministro de alimentación con unos requisitos de eliminación de fallas más largos se configuran para conectarse al bus principal 3. Por tanto, ningún convertidor de alimentación que comprenda grupos de condensadores integrados está conectado o configurado para conectarse a la segunda zona de protección Z1.
El sistema de alimentación de CC 1 ejemplificado también comprende una pluralidad de dispositivos de suministro de alimentación G5 a G8 y 11-15, teniendo al menos algunos de ellos unos requisitos de eliminación de fallas rápidos, configurados para conectarse a una primera zona de protección Z2 y Z3 respectiva. El sistema de alimentación de CC 1 también comprende una pluralidad de dispositivos de desconexión 6 configurados para conectarse entre un dispositivo de suministro de alimentación 11-15 respectivo y el bus principal 3, y una pluralidad de dispositivos de desconexión 10 configurados para conectarse entre el bus principal 3 y los dispositivos de suministro de alimentación G5 a G8 respectivos. Los dispositivos de desconexión 6, 10 están configurados para desconectar selectivamente uno respectivo de los dispositivos de suministro de alimentación G5-G8 y 11-15, respectivamente, del bus principal 3.
Los dispositivos de suministro de alimentación G5 a G8 ejemplificados son unidades generadoras de alimentación de CA, por ejemplo, generadores diésel o motores de gas. Por lo tanto, el sistema de alimentación de CC 1 ejemplificado comprende unos rectificadores R5-R8, y los dispositivos de suministro de alimentación G5 a G8 están configurados para conectarse al bus principal 3 a través de un rectificador R5-R8 respectivo. Los rectificadores R5-R8 pueden estar provistos de puentes rectificadores conmutables, por ejemplo, puentes rectificadores basados en tiristores, capaces de bloquear corrientes de falla transitorias rápidas para que no se descarguen los condensadores en caso de, por ejemplo, una falla del rectificador o una falla del dispositivo de suministro de alimentación. Por ende, los dispositivos de suministro de alimentación G5-G8 están configurados para instalarse en un entorno de corriente de falla transitoria rápida.
El sistema de alimentación de CC 1 comprende, además, un dispositivo de partición de primera zona 7a que separa el bus principal 3 en la segunda zona de protección Z1 y la primera zona de protección Z2, y un dispositivo de partición de segunda zona 7b que separa el bus principal 3 en la zona de red Z1 y la primera zona de protección Z3.
El dispositivo de partición de primera zona 7a y el dispositivo de partición de segunda zona 7b pueden ser, por ejemplo, disyuntores de estado sólido.
El sistema de alimentación de CC 1 también incluye un sistema de control 9 configurado para controlar el dispositivo de partición de primera zona 7a y el dispositivo de partición de segunda zona 7b. En particular, el sistema de control 9 está configurado para controlar el dispositivo de partición de primera zona 7a para permitir que una corriente de carga fluya desde la primera zona de protección Z2 hasta la segunda zona de protección Z1 y para limitar o impedir que la corriente de falla fluya desde la primera zona de protección Z2 hasta la segunda zona de protección Z1. El sistema de control 9 se puede configurar adicionalmente para controlar el dispositivo de partición de primera zona 7a para permitir que una corriente de carga y la corriente de falla fluyan desde la segunda zona de protección Z1 hasta la primera zona de protección Z2.
El sistema de control 9 está configurado, además, para controlar el dispositivo de partición de segunda zona 7b para permitir que una corriente de carga fluya desde la primera zona de protección Z3 hasta la segunda zona de protección Z1 y para limitar o impedir que la corriente de falla fluya desde la primera zona de protección Z3 hasta la segunda zona de protección Z1. El sistema de control 9 se puede configurar adicionalmente para controlar el dispositivo de partición de segunda zona 7b para permitir que una corriente de carga y una corriente de falla fluyan desde la segunda zona de protección Z1 hasta la primera zona de protección Z3.
Por tanto, el sistema de control 9 se puede configurar para obtener o recibir mediciones o estimaciones de corrientes que fluyen en el sistema u otros parámetros eléctricos, tales como tensiones, y en el caso de que se detecte una falla, el sistema de control 9 controla los dispositivos de partición de zonas 7a y 7b en consecuencia.
Los dispositivos de suministro de alimentación 11, configurados para conectarse a la primera sección de bus 3a y la segunda sección de bus 3b del bus principal 3, se ejemplifican mediante un sistema que comprende una unidad de almacenamiento de energía, tal como una batería, y un convertidor de CC/CC y, por tanto, están conectados a la primera zona de protección Z2 y a la primera zona de protección Z3, respectivamente.
Los dispositivos de suministro de alimentación 13 y 15 son inversores, configurados para alimentar, por ejemplo, un motor M. Cualquiera de los convertidores de los dispositivos de suministro de alimentación 11-15 puede comprender un grupo de condensadores integrado que está configurado para soportar la tensión de enlace de CC. Son estos grupos de condensadores los que provocan transitorios rápidos cuando los condensadores se descargan en caso de falla.
La figura 2 muestra un ejemplo de una situación en la que se produce una falla F en la proximidad del dispositivo de suministro de alimentación G1. Existe una serie de estrategias sobre cómo gestionar una falla de este tipo, como se divulga, por ejemplo, en el documento WO2013127575 y, por lo tanto, estas estrategias de gestión de fallas no se describirán en detalle en el presente documento. Volviendo ahora al ejemplo de la figura 2, el bus de interconexión 3c se puede abrir, en caso de que la primera sección de bus 3a y la segunda sección de bus 3b hayan sido previamente conectadas para desconectar la segunda sección de bus 3b de la falla. Así mismo, el sistema de control 9 enviará, en este caso, unas señales de control al dispositivo de partición de primera zona 7a, que, como resultado, bloqueará o limitará las corrientes de falla que fluyen desde la primera zona de protección Z2 hasta la segunda zona de protección Z1. La falla F se puede gestionar entonces de conformidad con los requisitos de eliminación de fallas inferiores en la segunda zona de protección Z1.
De acuerdo con un ejemplo, el sistema de alimentación de CC puede comprender un sistema de supervisión que, en caso de falla en una segunda zona de protección, está configurado para supervisar la corriente de falla limitada permitida por el dispositivo o dispositivos de partición de zonas respectivos para fluir desde la primera zona o zonas de protección hasta una segunda zona de protección para determinar, de este modo, si la falla se ha eliminado o no. Al permitir que una cantidad limitada de corriente de falla desde la primera zona o zonas de protección fluya hacia una falla, se puede facilitar la detección de si la falla se ha eliminado o no.
Cabe señalar que la partición de zonas descrita en el presente documento, ejemplificada anteriormente con un sistema de 2 divisiones, también se puede implementar para un sistema de alimentación de CC que tenga tres o cuatro divisiones, es decir, secciones que se pueden conectar, por ejemplo, mediante un bus de interconexión. También puede haber varias segundas zonas de protección y primeras zonas de protección por sección.
Así mismo, se debería tener en cuenta que el sistema de control puede comprender una pluralidad de controladores, estando cada controlador configurado para controlar un dispositivo de partición de zonas respectivo.
El sistema de alimentación de CC puede tener, de acuerdo con un ejemplo, una segunda zona de protección a la que no se conectan directamente unos dispositivos de suministro de alimentación. En este caso, la segunda zona de protección puede estar esencialmente vacía, en el sentido de que ningún dispositivo de suministro de alimentación está configurado para conectarse directamente a la segunda zona de protección, únicamente a través de unos dispositivos de partición de zonas. Todavía pueden existir beneficios en este tipo de configuración, debido a unos dispositivos de desconexión que pueden estar presentes en la segunda zona de protección, tales como un bus de interconexión y seccionadores conectados entre los dispositivos de protección de zona y la segunda zona de protección. Estos dispositivos de desconexión pueden entonces seleccionarse de manera flexible para que sean más baratos y/o de tipo más lento, incapaces de gestionar transitorios rápidos, si se desea. Por lo tanto, puede ser beneficioso separar o subdividir el bus principal en diferentes zonas de protección, es decir, una primera zona o zonas de protección y una segunda zona o zonas de protección también en este caso. En esta organización, al menos una primera zona de protección puede incluir, además de los convertidores de alimentación, unos dispositivos de suministro de alimentación en forma de, por ejemplo, generadores diésel y/o motores de gas para proporcionar alimentación al sistema.
Los sistemas de alimentación de CC descritos en el presente documento se pueden utilizar ventajosamente como un sistema de alimentación a bordo para alimentar una embarcación marina, por ejemplo, para embarcaciones marinas que utilizan posicionamiento dinámico. Ejemplos de tales embarcaciones son las embarcaciones de tendido de cables, buques de perforación, unidades flotantes de producción, almacenamiento y descarga (FPSO, por las siglas en inglés de Floating Production, Storage and Offloading), semi-sumergibles y plataformas petrolíferas. El presente sistema de alimentación se suele utilizar en un entorno de baja tensión, aunque también se prevén aplicaciones de mayor tensión, por ejemplo, media tensión.
El concepto inventivo se ha descrito principalmente anteriormente haciendo referencia a unos pocos ejemplos. Sin embargo, como apreciará fácilmente un experto en la materia, son igualmente posibles otras realizaciones distintas a las divulgadas anteriormente dentro del alcance del concepto inventivo, como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de alimentación de CC (1), que comprende:
un bus principal (3),
una pluralidad de dispositivos de suministro de alimentación (G1-G8, 11-15) configurados para conectarse al bus principal (3),
un dispositivo de partición de primera zona (7a), y
un sistema de control (9),
en donde el dispositivo de partición de primera zona (7a) está configurado para separar el bus principal (3) en una primera zona de protección (Z2) que es una sección del bus principal (3) a la que se configuran para conectarse unos dispositivos de suministro de alimentación (11 -15) con un requisito de eliminación de fallas en un primer intervalo de tiempo, y una segunda zona de protección (Z1) que es una sección del bus principal (3) a la que se configuran para conectarse unos dispositivos de suministro de alimentación (G1-G4) con un requisito de eliminación de fallas en un segundo intervalo de tiempo, que incluye unos tiempos que son superiores que cualquier tiempo incluido en el primer intervalo de tiempo, y a la que no se configura para conectarse ningún dispositivo de suministro de alimentación (11 -15) con un requisito de eliminación de fallas en el primer intervalo de tiempo,
en donde el sistema de control (9) está configurado para controlar el dispositivo de partición de primera zona (7a) para permitir que la corriente de carga fluya desde la primera zona de protección (Z2) hasta la segunda zona de protección (Z1) y para limitar el flujo de corriente de falla desde la primera zona de protección (Z2) hasta la segunda zona de protección (Z1).
2. El sistema de alimentación de CC (1) según la reivindicación 1, en donde el sistema de control (9) está configurado para controlar el dispositivo de partición de primera zona (7 a) para permitir que una corriente de carga y una corriente de falla fluyan desde la segunda zona de protección (Z1) hasta la primera zona de protección (Z2).
3. El sistema de alimentación de CC (1) según la reivindicación 1 o 2, en donde el dispositivo de partición de primera zona (7a) es un disyuntor de estado sólido.
4. El sistema de alimentación de CC (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un dispositivo de suministro de alimentación (G1-G4) con un requisito de eliminación de fallas en un segundo intervalo de tiempo y un rectificador (R1-R4), en donde el dispositivo de suministro de alimentación (G1-G4) está configurado para conectarse a la segunda zona de protección (Z1) a través del rectificador (R1-R4).
5. El sistema de alimentación de CC (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos uno de los dispositivos de suministro de alimentación (11 -15) es un convertidor de alimentación que comprende un grupo de condensadores, en donde el convertidor de alimentación está configurado para conectarse a la primera zona de protección (Z2).
6. El sistema de alimentación de CC (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer intervalo de tiempo y el segundo intervalo de tiempo se superponen parcialmente.
7. El sistema de alimentación de CC (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer intervalo de tiempo y el segundo intervalo de tiempo son inconexos.
8. El sistema de alimentación de CC (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer intervalo de tiempo incluye unos tiempos que oscilan desde el orden de un microsegundo hasta el orden de un milisegundo.
9. El sistema de alimentación de CC (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el segundo intervalo de tiempo incluye unos tiempos que oscilan desde el orden de un milisegundo hasta el orden de cientos de milisegundos.
10. El sistema de alimentación de CC (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un bus de interconexión (3c), en donde el bus principal (3) se puede separar en una primera sección de bus (3a) y una segunda sección de bus (3b) por medio del bus de interconexión (3c), en donde el dispositivo de partición de primera zona (7a) está configurado para separar la primera sección de bus (3a) en la primera zona de protección (Z2) y la segunda zona de protección (Z1), y
en donde el sistema de alimentación de CC (1) comprende un dispositivo de partición de segunda zona (7b), en donde el dispositivo de partición de segunda zona (7b) está configurado para separar la segunda sección de bus (3b) en una primera zona de protección (Z3) que es una sección de la segunda sección de bus (3b) a la que se configuran para conectarse unos dispositivos de suministro de alimentación (11-15) con un requisito de eliminación de fallas en el primer intervalo de tiempo, y una segunda zona de protección (Z1) que es una sección del bus principal (3) con un requisito de eliminación de fallas en el segundo intervalo de tiempo y a la cual no está configurado para conectarse ningún dispositivo de suministro de alimentación (11-15) con un requisito de eliminación de fallas en el primer intervalo de tiempo, en donde el sistema de control (9) está configurado para controlar el dispositivo de partición de segunda zona (7b) para permitir que la corriente de carga fluya desde la primera zona de protección (Z3) hasta la segunda zona de protección (Z1) y para limitar el flujo de corriente de falla desde la primera zona de protección (Z3) hasta la segunda zona de protección (Z1).
11. El sistema de alimentación de CC (1) según la reivindicación 10, en donde el sistema de control (9) está configurado para controlar el dispositivo de partición de segunda zona (7b) para permitir que una corriente de carga y una corriente de falla fluyan desde la segunda zona de protección (Z1) hasta la primera zona de protección (Z3).
12. El sistema de alimentación de CC (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una pluralidad de dispositivos de desconexión (6, 10), estando cada dispositivo de desconexión (5, 6, 10) configurado para conectarse entre el bus principal (3) y un dispositivo de suministro de alimentación (G5-G8, 11-15) respectivo para permitir la desconexión de los dispositivos de suministro de alimentación (G5-G8, 11-15) del bus principal (3).
13. El sistema de alimentación de CC (1) según la reivindicación 12, en donde al menos algunos de los dispositivos de desconexión (6) configurados para desconectar los dispositivos de suministro de alimentación (11 -15) configurados para conectarse a la primera zona de protección (Z2, Z3) son uno de disyuntores de estado sólido y fusibles.
14. El sistema de alimentación de CC (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un sistema de supervisión que, en el caso de una falla en la segunda zona de protección, está configurado para supervisar una corriente de falla limitada permitida por el dispositivo de partición de primera zona para fluir desde la primera zona de protección hasta la segunda zona de protección para determinar, de este modo, si se ha eliminado la falla.
15. Una embarcación marina que comprende un sistema de alimentación de CC (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1-14.
16. La embarcación marina según la reivindicación 15, en donde la embarcación marina es una embarcación de posicionamiento dinámico.
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