KR101413520B1 - 동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템을 위한 결함 보호 시스템 - Google Patents

동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템을 위한 결함 보호 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101413520B1
KR101413520B1 KR1020130042330A KR20130042330A KR101413520B1 KR 101413520 B1 KR101413520 B1 KR 101413520B1 KR 1020130042330 A KR1020130042330 A KR 1020130042330A KR 20130042330 A KR20130042330 A KR 20130042330A KR 101413520 B1 KR101413520 B1 KR 101413520B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bus
power system
power
fault
thruster
Prior art date
Application number
KR1020130042330A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130117701A (ko
Inventor
룬 비 안데르센
스베인 블리스타드
인게 하우카스
군나르 쾨니히
다미르 라단
스티그 올라브 셋템스달
Original Assignee
지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=46084789&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR101413520(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 지멘스 악티엔게젤샤프트 filed Critical 지멘스 악티엔게젤샤프트
Publication of KR20130117701A publication Critical patent/KR20130117701A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101413520B1 publication Critical patent/KR101413520B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/22—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing
    • B63H23/24—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing electric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/42—Steering or dynamic anchoring by propulsive elements; Steering or dynamic anchoring by propellers used therefor only; Steering or dynamic anchoring by rudders carrying propellers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J2003/001—Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam
    • B63J2003/002—Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam by using electric power
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/081—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current and depending on the direction
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/28—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Abstract

동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템을 위한 결함 보호 시스템
동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템을 위한 결함 보호 시스템이 제공된다. 전력 시스템은 두 개 또는 그 초과의 전력 시스템 섹션들로 분리되고, 각각의 전력 시스템 섹션들은 전력 분배 버스의 버스 섹션을 포함한다. 버스 섹션들은 링 구성으로 버스 타이들에 의해 연결된다. 각각의 버스 섹션은, 동적으로 포지셔닝되는 선박의 발전기로의 연결부 및 스러스터 드라이브로의 연결부를 포함한다. 결함 보호 시스템은 결함 격리 시스템을 포함하고, 상기 결함 격리 시스템은, 각각의 전력 시스템 섹션에 대해, 버스 타이에 의해 제공되는 연결부를 차단하기 위한 버스 타이 회로 차단기를 포함한다.

Description

동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템을 위한 결함 보호 시스템{FAULT PROTECTION SYSTEM FOR A POWER SYSTEM OF DYNAMICALLY POSITIONED VESSEL}
본 발명은 동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 결함 보호 시스템, 동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템, 그리고 대응하는 방법에 관한 것이다.
부유식 선박들, 예컨대 반잠수정들, 시추선들, FPSO(floating production storage and offloading) 선박들 등등에는 동적 포지셔닝 시스템들이 제공될 수 있다. 그러한 동적으로 포지셔닝되는 선박들은, 오일 및 가스 시추 작업들, 정위치 유지(station keeping), 계선(anchoring), 항구 조종(port maneuvering) 등등 동안에 포지션을 유지하기 위해, 전기적으로 구동되는 프로펠러들, 즉 전기 스러스터들을 사용할 수 있다. 오일 오염, 인명 손실, 충돌들 등등의 증가된 위험이 존재하는 특정 타입들의 동작들에 대해, 이들 위험들을 최소화시키기 위해 선박의 포지션이 유지되는 것이 보장되어야 한다. 따라서, 동적으로 포지셔닝되는 선박의 스러스터들에 전기 전력을 공급하는 전력 시스템의 무결성 및 페일 안전 동작(integrity and failure safe operation)이 특히 중요하다.
선박들은 DP2(dynamic positioning 2), DP3 등등과 같은 상이한 부류들로 분류될 수 있다. 시추 작업들 또는 다른 선박들의 접근과 같은 고위험 동작들은 예컨대 특정한 선박 부류에 대해 특정 동작 모드를 요구할 수 있다. 컴포넌트의 기능불량이 동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 전체 블랙아웃을 유도하지 않음을 보장하기 위해, 전력 시스템은 그러한 고위험 동작 모드에서 여러 개의 섹션들, 예컨대 2개 내지 4개로 분할될 필요가 있다. 전력 시스템의 각각의 섹션은 별도의 엔진 룸 내에 위치되고, 엔진 룸들은 방화 및 방수벽들로 격리된다. 그러한 고위험 동작들 동안에, 예컨대 버스 타이(bus tie)들로 불리는 전기 케이블들에 의해 제공되는 연결부들을 개방함으로써, 전력 시스템의 섹션들이 전기적으로 격리된다. 전기 전력을 연결된 부하들, 예컨대 스러스터들의 전기 모터들에 공급하기 위하여, 연결된 발전기들을 갖는 하나 또는 그 초과의 엔진들은 전력 시스템 섹션마다 실행되어야 한다. 결과적으로, 단지 세 개의 섹션들을 갖는 시스템에서, 세 개, 네 개, 또는 그 초과의 엔진들이 대부분의 시간에 실행될 것이고, 그 개수는 섹션들의 개수와 함께 증가한다.
일반적으로, 엔진들은 비교적 저전력 출력으로 실행될 것이고, 여기서 낮은 동작 범위에 있는 이들 엔진들의 특정 연료 소비량은 일반적으로 더 높다. 결과적으로, 그러한 전력 시스템의 연료 소비량은, 전력 시스템의 섹션들이 전기적으로 연결될 수 있는 동작 모드와 비교할 때 높고, 그래서 예컨대 단 두 개의 발전기들만이 동작될 필요가 있으며, 각각의 발전기에는 더 높은 부하가 걸린다.
증가되는 연료 소비량 및 CO2 방출량 외에, 감소된 부하로 병렬로 여러 개의 엔진들을 실행시키는 것은, 연소 챔버들 내의 검댕 축적(soot accumulating), 발전기 세트들에 대해 증가되는 동작 시간들, 그리고 따라서 더 높은 유지 비용들을 추가로 야기할 수 있다. 엔진들이 대부분의 시간에 실행될 것이므로, 블랙아웃 위험이 또한 증가된다.
상호연결된 전력 시스템 섹션들, 즉 연결된 버스 타이들을 이용하여 그러한 시스템을 동작시키는 것은 일반적으로 가능하지 않은데, 그 이유는 단락 또는 발전기 페일과 같은 결함이 일반적으로 선박의 전력 시스템의 전체 블랙아웃을 야기할 것이기 때문이다. 그러한 블랙아웃은 선박의 포지션 손실을 야기할 것이고, 이는 해로울 수 있다; 그러한 블랙아웃은 오일 유출 또는 인명 손실을 야기할 수 있다. 따라서, 동적으로 포지셔닝되는 선박들의 그러한 전력 시스템들을 개선시키고 그리고 발전기들에 전력공급하는 엔진들의 더 높은 효율성 및 감소된 연료 소비량으로 동작을 달성하는 것이 원해질 수 있다. 또한, 전력 시스템의 무결성 및 안전 동작을 양보하는 것 없이, 고위험 동작들 동안에 그러한 연료 효율적 동작을 유지하는 것이 원해질 수 있다.
따라서, 동적으로 포지셔닝되는 선박들의 전력 시스템들의 동작을 개선시키고 그리고 특히 그러한 전력 시스템들의 동작 안전을 유지하면서 선박의 연료 소비량을 감소시키기 위한 필요가 있다.
이 필요는 독립항들의 특징들에 의해 충족된다. 종속항들은 본 발명의 실시예들을 설명한다.
본 발명의 양상에 따라, 동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 결함 보호 시스템이 제공된다. 전력 시스템은 두 개 또는 그 초과의 전력 시스템 섹션들로 분리되고, 각각의 전력 시스템 섹션은 전력 분배 버스의 버스 섹션을 포함한다. 버스 섹션들은 링 구성으로 버스 타이들에 의해 연결된다. 각각의 전력 시스템 섹션은 두 개 또는 그 초과의 전력 시스템 서브섹션들을 포함한다. 각각의 전력 시스템 서브섹션은 전력 분배 버스의 버스 서브섹션을 포함하고, 여기서 동일한 전력 시스템 섹션의 버스 서브섹션들은 하나 또는 그 초과의 버스 결합기들에 의해 연결되고, 따라서 개별 버스 섹션을 형성한다. 각각의 버스 섹션은 발전기로의 연결부 및 동적으로 포지셔닝되는 선박의 스러스터 드라이브로의 연결부를 포함한다. 결함 보호 시스템은, 각각의 전력 시스템 섹션에 대해, 버스 타이에 의해 제공되는 연결부를 차단하기 위한 버스 타이 회로 차단기 그리고 하나 또는 그 초과의 버스 결합기들에 의해 제공되는 연결부를 차단하기 위한 하나 또는 그 초과의 버스 결합기 회로 차단기들을 포함한 결함 격리 시스템을 포함한다. 결함 격리 시스템은, 적어도 버스 타이 회로 차단기 및 버스 결합기 회로 차단기를 동작시키기 위해 차동 과전류 보호 방식을 구현하도록 구성된다. 결함 보호 시스템은, 각각의 버스 섹션에 대해, 개별 버스 섹션에 결합된 발전기에 대한 여자 제한기를 포함한 발전기 라이드 스루 시스템(generator ride through system)을 더 포함한다. 발전기 라이드 스루 시스템은, 결함 발생시 발전기에 제공되는 여자 필드 전류를 제한하도록 적응된다. 결함 보호 시스템은, 결함 발생시 각각의 버스 섹션의 스러스터 드라이브의 가변 주파수 드라이브(VFD)의 DC 버스에 전기 에너지를 제공하여, DC 버스 상의 전압을 미리결정된 전압 임계치를 초과하여 유지시키도록 구성된 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템을 더 포함한다. 결함 보호 시스템은, 전력 시스템에서 결함 발생시, 결함이 발생한 전력 시스템의 컴포넌트를 트립핑(tripping)함으로써 그리고/또는 결함이 위치되는 전력 시스템 서브섹션 내 하나 또는 그 초과의 회로 차단기들을 개방함으로써 결함이 격리되도록 구성된다. 또한, 상기 결함 보호 시스템은, 버스 타이 회로 차단기들 및 버스 결합기 회로 차단기들을 폐쇄된 상태로 유지하면서 전력 시스템의 동작을 지속시키도록 구성된다.
그러한 결함 보호 시스템은, 개별 컴포넌트 내에서 또는 전체 전력 시스템 서브섹션을 전기적으로 격리시킴으로써, 특히 개별 버스 서브섹션의 양쪽 단부들에 있는 회로 차단기들, 예컨대 버스 타이 회로 차단기 및 버스 결합기 회로 차단기를 개방함으로써 결함의 격리를 허용한다. 차동 보호 방식이 사용되므로, 결함이 위치되는 서브섹션은 효율적으로 결정될 수 있고, 나머지 전력 시스템 서브섹션들에 영향을 끼치는 것 없이, 특히 나머지 버스 섹션들을 분리시키는 것 없이, 결함의 격리가 일어날 수 있다. 링 구성에 의하여, 나머지 버스 섹션들은 연결된 상태로 유지된다. 따라서, 전체 전력 시스템은 단 두 개의 발전기들을 이용하여 동작될 수 있다. 전력 시스템 서브섹션 ― 발전기들 중 하나가 상기 전력 시스템 서브섹션의 일부임 ― 이 격리될 필요가 있더라도, 전체 전력 시스템은 동작 상태로 유지되는데, 그 이유는 나머지 전력 시스템 서브섹션들의 부하들 전부가 연결된 상태로 유지되기 때문에 나머지 발전기가 전기 전력을 상기 나머지 전력 시스템 서브섹션들의 부하들 전부에 공급할 수 있기 때문이다.
특히, 결함 보호 시스템은, 결함에 의해 기원되는 전압 강하로부터 빠른 회복이 달성되도록 구성될 수 있고, 그래서 결함 발생시, 전력 시스템은 폐쇄된 차단기들을 이용하여 계속 동작할 수 있다.
또한, 발전기 라이드 스루 시스템 및 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템은, 나머지 실행중인 발전기(들) 및 연결된 스러스터 드라이브들이 동작 상태로 유지됨을 보장한다. 전력 시스템 내 결함, 예컨대 단락, 접지 결함 등등은 일반적으로 전력 분배 버스 상의 전압 강하를 유도할 것이다. 발전기 라이드 스루 시스템은, 여전히 동작 상태의 전력 분배 버스 섹션들에 연결된 상태로 유지되는 발전기(들)가 계속 동작함을 보장한다. 특히, 발전기 라이드 스루 시스템은, 발전기의 여자기가 손상을 입는 것과 발전기에서 심한 토크 변화들이 발생하는 것을 방지한다. 그렇지 않으면, 그러한 발전기들의 자동 전압 레귤레이션은, 여자기가 전력 분배 버스 상의 전압을 정상으로 되돌리려고 노력할 때 여자기 내에 과도한 전류들을 유도할 수 있다. 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템에 의하여, 스러스터 드라이브는 결함 내내 동작 상태로 유지될 수 있다. 결함 동안에 전력 분배 버스 상에서 전압이 강하할 때, 가변 주파수 드라이브의 DC 버스에서의 전압이 유사하게 강하할 것이고, 이는 VFD를 재시동시킬 필요를 야기한다. 이는, 시간 소모적 프로세스이고, 그 동안에 대응하는 스러스터 드라이브는 실행할 수 없다. 선박의 포지션 손실이 야기될 수 있다. 전기 에너지를 VFD의 DC 버스에 공급함으로써, VFD는 살아 있는 상태로 유지될 수 있고, 그리고 결함이 제거되고 전력 분배 버스 상에 전력이 회복되자마자 스러스터는 즉각적으로 계속 동작할 수 있다.
따라서, 결함 보호 시스템은 전력 시스템의 안전 동작을 달성하고, 여기서 전력 시스템의 컴포넌트 내 결함이 전체 전력 시스템의 블랙아웃을 유도하지도 포지션 손실을 유도하지도 않을 것이다. 그러한 셋업시, 결함 보호 시스템은 1초 미만, 바람직하게 500㎳ 미만 또는 심지어 250㎳ 미만에서 전력 분배 버스 상에서 전기 전력을 회복시키도록 구성될 수 있다. 결함 보호 시스템은 동적으로 포지셔닝되는 선박이 심지어 시추, 다른 선박들의 접근 등등과 같은 고위험 상황들에서도, 특히 DP2 또는 DP3 동작 모드들에서, 폐쇄된 버스 타이 회로 차단기들을 이용하여 동작하는 것을 가능케 할 수 있다. 전기적으로 연결된 버스 타이들을 이용한 동작이 가능하므로, 연료 소비량은 상당히 감소될 수 있고, 그리고 엔진들 및 발전기들의 수명이 연장될 수 있다. CO2 방출량이 감소될 수 있고, 그리고 비용 절감들이 달성될 수 있다.
실시예에서, 결함 격리 시스템은, 적어도 버스 타이들 및 버스 서브섹션들에 대한 결함들에 대비하여 차동 과전류 보호 및/또는 방향성 과전류 보호를 구현하도록 구성된다. 차동 과전류 보호시, 예컨대, 버스 타이들의 양쪽 단부들에서, 전류가 버스 타이 안으로 그리고 버스 타이 밖으로 흐르고 있는지가 체크될 수 있다. 유사하게, 버스 서브섹션에 대해, 버스 서브섹션 안으로 그리고 밖으로 흐르고 있는 전류의 크기가 체크될 수 있다. 또한, 전류들의 방향을 체크하기 위한 로직이 사용될 수 있다.
실시예에서, 차동 과전류 보호가 일차 보호 방식으로서 사용될 수 있는 반면에, 방향성 과전류 보호는 특히 버스 타이들 및 버스 서브섹션들에 대해 백업으로서 사용될 수 있다. 따라서, 특정한 전력 시스템 서브섹션 내 결함의 위치가 식별될 수 있고 그리고 연속하여 격리될 수 있음이 보장될 수 있다.
결함 검출 시스템은 예컨대, 적어도 버스 결합기 회로 차단기들 및 버스 타이 회로 차단기들을 동작시키기 위한 보호 릴레이들을 포함할 수 있다. 보호 릴레이들은 버스 타이들 및 버스 서브섹션들에 대해 차동 과전류 보호 및/또는 방향성 과전류 보호를 구현할 수 있다. 예로서, 버스 타이들 양쪽 단부들에 위치된 릴레이들은 전류를 측정할 수 있고, 그리고 차동 과전류 보호를 제공하기 위하여 서로 통신할 수 있고, 그리고 릴레이들은 미리결정된 조건들시 트리거링할 수 있다. 보호 릴레이들은 또한 발전기 및 스러스터 드라이브 회로 차단기들을 동작시키기 위해 제공될 수 있다.
실시예에서, 결함 격리 시스템은 또한, 적어도 버스 타이 회로 차단기들 및 버스 결합기 회로 차단기들에 의하여 백업으로서 단락 및 과전류 보호를 구현하도록 구성될 수 있다. 다시, 보호 릴레이들은 단락 및 과전류 보호를 제공하도록 구성될 수 있다. 차동 보호 또는 방향성 보호를 트리거링하기 위한 조건들이 충족되지 않거나 또는 차동 또는 방향성 보호가 적절하게 작동하지 않는 경우, 단락 및 과전류 보호의 백업 기능에 의하여 결함은 여전히 격리될 수 있다.
각각의 버스 서브섹션은 동적으로 포지셔닝되는 선박의 스러스터 드라이브로의 연결부 및 발전기로의 연결부를 포함할 수 있다. 발전기 라이드 스루 시스템 및 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템이 각각의 버스 서브섹션의 발전기 및 스러스터 드라이브에 대해 각각 제공될 수 있다. 따라서, 특정한 전력 시스템 섹션에서, 결함 발생으로 인해 하나의 전력 시스템 서브섹션이 격리될 필요가 있다면, 발전기로부터 하나 또는 그 초과의 스러스터 드라이브들로 전기 에너지를 공급함으로써, 동일한 전력 시스템 섹션의 하나 또는 그 초과의 나머지 전력 시스템 서브섹션들은 계속 동작될 수 있다. 따라서, 기능 손실은 결함이 발생한 전력 시스템 서브섹션으로 효율적으로 제약될 수 있다.
결함 격리 시스템은 각각의 전력 시스템 섹션에 대해, 바람직하게 각각의 전력 시스템 서브섹션에 대해, 발전기로의 연결부를 차단하기 위한 발전기 회로 차단기 및 스러스터 드라이브로의 연결부를 차단하기 위한 스러스터 드라이브 회로 차단기를 더 포함할 수 있다. 전술된 바와 같이, 이들 회로 차단기들은 보호 릴레이들에 의해 다시 동작될 수 있다. 실시예에서, 결함 보호 시스템은 발전기에 대해 차동 과전류 보호를 구현하고, 그리고 또한 스러스터 드라이브에 대해 단락 및 과전류 보호를 구현한다. 발전기 회로 차단기에 대한 백업으로서, 차동 보호, 단락 및 과전류 보호가 제공될 수 있다. 스러스터 드라이브 회로 차단기에 의해 제공되는 보호를 위한 백업으로서, 차단기 페일 보호가 제공될 수 있고, 그에 따라, 서브섹션 내 모든 회로 차단기들이 차단기 페일의 검출시 개방된다. 따라서, 스러스터 드라이브 내에서 결함이 발생하고 그리고 스러스터 드라이브 회로 차단기가 페일되는 경우, 전체 전력 시스템 서브섹션을 격리시킴으로써 효율적으로 결함이 여전히 격리될 수 있다.
단락 및 과전류 보호는, 회로 차단기를 통과하는 전류가 임계값을 초과한다면 연관된 회로 차단기를 트립핑하도록 구성될 수 있다. 이는, 시스템 내 다른 회로 차단기들이 먼저 트립핑되도록 하기 위해, 미리정의된 지연과 함께 일어날 수 있다. 또한, 대응하는 보호 릴레이는 방향성 기능을 구현할 수 있고, 이에 따라, 과전류 또는 트립핑 지연에 대한 임계값들은 회로 차단기를 통과하는 전류의 방향에 따라 좌우된다. 따라서, 보호 릴레이 및 연관된 회로 차단기는 예컨대 버스 서브섹션에 대해 방향성 보호 방식으로 포함될 수 있다.
결함 보호 시스템은, 이런 발전기의 자동 전압 레귤레이터(AVR) 또는 이러한 발전기와 연관된 거버너(governor) 내의 결함 발생시, 발전기를 트립핑하도록, 예컨대 발전기 회로 차단기를 개방하도록 구성될 수 있다. 따라서, 발전기가 예컨대 AVR 내의 결함으로 인해 과잉 무효 전력을 생성하거나 또는 과잉 무효 전력을 소모한다면, 상기 발전기가 다른 발전기에게 언더 여자 상태(under excited state) 또는 오버 여자 상태(over excited state)로 가도록 강요하여, 따라서 결함이 전력 시스템을 통해 효과적으로 전파되는 것이 방지될 수 있다. 실시예에서, 결함 보호 시스템은, 여자 제한기를 포함한 자동 전압 레귤레이터(AVR)를 더 포함한다. 실시예에서, 결함 보호 시스템은 여자 제한기를 포함한 자동 전압 레귤레이터(AVR)를 더 포함한다. 자동 전압 레귤레이터는, 개별 발전기에 의해 제공되는 전압을 자동으로 조절하여 상기 전압을 동작 밴드(operation band) 내에서 유지시키도록 적응된다. 또한, AVR은 개별 발전기로의 무효 전력의 유입을 제한하도록 적응된 언더 여자 제한기를 포함할 수 있다. 따라서, AVR은 발전기가 언더 여자 상태로 가는 것을 방지할 수 있다. 일반적으로, AVR은 전력 분배 버스 상의 전압 또는 시스템 내의 무효 전력을 레귤레이팅하려고 노력할 것이다. 다른 발전기 내의 페일은, 과잉 무효 전력이 전력 시스템에서 생성되는 것을 유발할 수 있고, AVR은 발전기가 이러한 과잉 무효 전력을 인출(draw)하여 전력 시스템 내에서 고전압 조건을 방지하려고 노력한다. 이는, 발전기의 언더 여자 동작 조건을 유도할 수 있고, 언더 여자 동작 조건은 언더 여자 제한기에 의하여 방지될 수 있다.
오버 여자 제한기로 또한 불리는 전술된 여자 제한기는, 여자 필드 전류의 과전류 조건을 검출하도록 구성될 수 있고, 그리고 여자 필드 전류를 제한할 수 있거나 또는 여자 필드 전류를 미리설정된 값으로 램프 다운(ramp down)시킬 수 있다. 따라서, 연장된 여자 필드 과전류가 방지될 수 있고, 그리고 발전기는 과열되는 것으로부터 보호될 수 있다.
또한, AVR은 결함 발생 이후에 전압 오버슛(overshoot)을 제한하도록 구성될 수 있다. 종래의 시스템에서, AVR은 전력 분배 버스 상에서 미리결정된 전압 레벨을 유지시키려고 노력할 수 있고, 그래서 전력 분배 버스 상에서 결함 발생 및 전압 강하시, AVR은 발전기의 최대 전압 출력을 획득하려고 노력할 것이다. 결함의 격리시, 커다란 전압 오버슛이 따라서 전력 분배 버스 상에서 발생할 수 있고, 상기 커다란 전압 오버슛은 상기 전력 분배 버스에 연결된 컴포넌트들의 트립핑을 야기할 수 있다. 이는, AVR이 결함 발생 이후에 전압 오버슛을 제한하도록 구성된다면 방지될 수 있다.
실시예에서, AVR은, 발전기 출력부 또는 전력 분배 버스에서의 전압 강하를 검출함으로써, 결함의 발생을 검출하도록 적응된다. 결함 발생 이후에 전압 오버슛을 제한하기 위하여, AVR은 결함 검출 이후에 발전기에 대해 전압 세트포인트를 낮추도록 그리고 감소된 전압 세트포인트에 따라 발전기의 출력 전압을 제어하도록 적응된다. 따라서, 전력 분배 버스 상의 과전압으로 인한 컨슈머들의 트립핑이 효율적으로 방지될 수 있다. 결함의 제거 이후의 전압 오버슛은 낮게 유지될 수 있다. 또한, AVR은 결함이 제거된 이후에 미리결정된 시간량 내에서 전압 세트포인트를 다시 동작 전압 세트포인트로 램프 업(ramp up)하도록 구성될 수 있다. 따라서, 시스템(10)은 결함 발생 이후에 정상 동작 조건들로 순조롭게 돌아간다.
결함 보호 시스템의 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템은, 스러스터 드라이브의 운동 에너지를 이용하여 운동 에너지 회복에 의하여 DC 버스 상의 전압을 전압 임계치를 초과하여 유지하도록 구성될 수 있다.
실시예에서, 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템은 각각의 스러스터 드라이브의 가변 주파수 드라이브를 포함할 수 있고, 그리고 가변 주파수 드라이브는 가변 주파수 드라이브의 DC 버스 상의 전압 강하시 출력 주파수를 낮추도록 적응될 수 있다. 그러한 전압 강하는 예컨대 전력 시스템 내에서 결함 발생 이후에 발생할 수 있다. 가변 주파수 드라이브(VFD)의 출력 주파수를 낮춤으로써, VFD는, 발전 조건(generating condition)에서 동작되도록 유발될 수 있고, 상기 발전 조건에서, 스러스터 드라이브의 전기 모터에 의해 전기 에너지가 발전된다. 발전된 전기 에너지는 DC 버스로 다시 피드되어, DC 버스 상의 전압을 전압 임계치를 초과하여 유지시킨다. 스러스터 드라이브의 회전자의 운동 에너지는 예컨대 전기 모터를 계속 돌릴 수 있고, 따라서 전기 모터는 전기 에너지를 발전시키고 그리고 DC 버스 상의 전압을 유지시킨다. 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템은, 저장된 운동 에너지가 스러스터 드라이브의 프로펠러의 0 회전으로 아래로 회복될 수 있는 한 전기 에너지의 발전이 지속되도록 구성될 수 있다. 전력 시스템이 일반적으로 비교적 빠른 결함 격리를 달성하므로, 이러한 포인트에 도달되기 이전에, 전력은 일반적으로 회복될 것이다. 이들 조치(measure)들에 의해, VFD는 "살아 있는 상태로 유지"될 수 있고, 특히 DC 버스에 결합된 커패시터들은 충전된 상태로 유지될 수 있으며, 그래서 스러스터 드라이브의 동작은 전력을 회복시킨 직후에 지속될 수 있다. 따라서, 선박의 포지션 손실이 작게 유지될 수 있거나 또는 심지어 방지될 수 있다.
정상 동작 동안 가변 주파수의 전기 전력을 스러스터 드라이브의 전기 모터에 제공하는, DC 버스에 결합된 VFD의 인버터 부분은, 운동 에너지 회복 동안 스러스터 드라이브의 전기 모터에 의해 발전된 전압에 대해 정류기로서 동작할 수 있다. 따라서, DC 버스 상의 DC 전압이 유지될 수 있다. 이러한 타입의 라이드 스루는 또한 관성 라이드 스루 또는 운동 버퍼링으로 불릴 수 있다.
실시예에서, 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템은 배터리와 같은 전력 저장 디바이스를 포함할 수 있고, 상기 전력 저장 디바이스는 가변 주파수 드라이브의 DC 버스에 결합된다. 전력 저장 디바이스는, DC 버스 상의 전압을 전압 임계치를 초과하여 유지하기 위하여, DC 버스 상의 전압 강하의 경우에 전기 전력을 DC 버스에 공급하도록 적응될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 그러한 전력 저장 디바이스는 운동 에너지 회복에 제공될 수 있다. 따라서, DC 버스가 살아 있는 상태로 유지될 수 있는 시간이 연장될 수 있다.
스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템은 가변 주파수 드라이브(VFD)의 제어기 내에 구현될 수 있다.
추가의 실시예에서, 전력 시스템은, 각각의 전력 시스템 서브섹션에 대해, 스러스터 유틸리티들 스위치보드로의 연결부를 포함할 수 있고, 상기 스러스터 유틸리티들 스위치보드는 전기 전력을 스러스터 드라이브들의 유틸리티들에 제공하기 위해 개별 전력 시스템 서브섹션의 발전기에 전기적으로 결합된다. 상기 전력 시스템은, 전력 시스템 서브섹션의 발전기를 동작시키는 엔진의 유틸리티들에 전기 전력을 제공하기 위해 개별 전력 시스템 서브섹션의 발전기에 전기적으로 결합된 엔진 지원 스위치보드로의 연결부를 추가로 제공할 수 있다. 결함 보호 시스템은, 각각의 전력 시스템 서브섹션에 대해, 스러스터 유틸리티 스위치보드 및 엔진 지원 스위치보드로의 연결부를 차단하기 위한 회로 차단기를 더 포함할 수 있다. 그러한 구성에서, 스러스터 유틸리티들 및 엔진 지원 스위치보드들은 동일한 전력 시스템 서브섹션의 발전기로부터 각자의 전기 전력을 인출할 수 있다. 따라서, 각각의 전력 시스템 서브섹션은 격리된 섬으로서 동작가능하다. 따라서, 전력 시스템 서브섹션이 완전히 격리된다면, 전력 시스템 서브섹션은, 발전기로부터의 전기 전력을 스러스터 드라이브에 공급함으로써 자신의 연결된 스러스터 드라이브를 계속 동작시킬 수 있다. 추가로, 전체 전력 시스템 섹션이 상기 전력 시스템 섹션의 서브섹션들 중 하나의 서브섹션 내의 결함 발생으로 인해 격리된다면, 이러한 격리된 전력 시스템 섹션 내의 스러스터 드라이브는 여전히 동작가능할 수 있는데, 그 이유는 다른 전력 시스템 서브섹션(들)이 격리될 수 있고 그리고 독립적으로 동작될 수 있기 때문이다.
또한, 결함이 전력 시스템 서브섹션 내에서 발생한다면, 스러스터 유틸리티들 스위치보드 및 엔진 지원 스위치보드는 상기 서브섹션의 전력 시스템의 나머지 부분들로부터 전기적으로 격리될 수 있고, 그리고 스러스터 유틸리티들 또는 엔진 유틸리티들의 동작은 상이한 전력원으로부터 지속될 수 있다. 따라서, 스러스터 드라이브 및/또는 발전기는 결함 발생 이후에 동작 상태를 유지할 수 있고, 그리고 결함 제거 이후에 신속하게 온라인으로 스위치 백될 수 있다.
또한, 결함 보호 시스템은 각각의 전력 시스템 서브섹션을 위해 무정전 전원(UPS:uninterruptable power supply)을 포함할 수 있다. 무정전 전원은 스러스터 유틸리티 스위치보드 및/또는 엔진 지원 스위치보드에 결합될 수 있다. UPS는 스위치보드들이 개별 전력 시스템 서브섹션의 나머지 전력 시스템으로부터 분리된 이후에 이들 스위치보드들에 전기 전력을 공급할 수 있다.
또한, 전기 인터링크 연결부가 하나의 전력 시스템 서브섹션의 스러스터 유틸리티 스위치보드 또는 엔진 지원 스위치보드로부터 다른 전력 시스템 서브섹션의 무정전 전원으로 제공될 수 있다. 따라서, UPS의 중복성이 이들 스위치보드들 각각에 대해 달성될 수 있다. 바람직하게, 이들 스위치보드들 각각은 두 개의 무정전 전원들에 연결된다. 따라서, 엔진 보조장치(auxiliary)들 및 스러스터 보조장치들이 대부분의 상황들에서 계속 동작할 수 있고, 그래서 개별 발전기 및 스러스터 드라이브가 신속하게 온라인으로 되돌아갈 수 있음이 보장될 수 있다. 전기 인터링크 연결부는, 하나의 전력 시스템 서브섹션의 스러스터 유틸리티 스위치보드 및 엔진 지원 스위치보드가 다른 전력 시스템 서브섹션의 스러스터 유틸리티 스위치보드 및 엔진 지원 스위치보드로부터 갈바닉적으로(galvanically) 격리된 상태로 유지되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 추가의 양상은 동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템에 관한 것이다. 전력 시스템은 위에 개요된 구성들 중 임의의 구성으로 결함 검출 시스템을 포함한다. 특히, 전술된 특징들 전부는, 조합하여 또는 별개로, 이 전력 시스템의 부분일 수 있다. 그러한 전력 시스템을 이용하여, 위에서 추가로 개요된 장점들과 유사한 장점들이 달성될 수 있다.
실시예에서, 전력 시스템은, 각각의 전력 시스템 서브섹션에 대해, 스러스터 드라이브의 유틸리티들에 전기 전력을 제공하기 위한 스러스터 유틸리티 스위치보드로의 연결부, 그리고 전력 시스템 서브섹션의 발전기를 동작시키는 엔진의 유틸리티들에 전기 전력을 제공하기 위한 엔진 지원 스위치보드로의 연결부를 더 포함한다. 전력 시스템은 개별 버스 서브섹션에 연결된 각각의 전력 시스템 서브섹션에 대해 트랜스포머를 더 포함한다. 트랜스포머는 버스 서브섹션에 결합된 개별 스러스터 드라이브에 전기 전력을 제공한다. 트랜스포머는 부가적인 이차 권선을 포함하고, 상기 부가적인 이차 권선은 전력 시스템 서브섹션의 스러스터 유틸리티들 스위치보드 및 엔진 지원 스위치보드에 전기 전력을 제공하기 위해 이들 스위치보드들에 전기적으로 결합된다.
따라서, 전력 시스템의 비용, 크기 및 무게가 감소될 수 있는데, 그 이유는 이들 스위치보드들이 개별 스러스터 드라이브와 동일한 트랜스포머로부터 에너지를 공급받기 때문이다. 실시예에서, 트랜스포머는 네 개의 권선들을 포함할 수 있고, 하나의 일차 권선은 전력 분배 버스에 결합되고, 두 개의 이차 권선들은 스러스터 드라이브에 결합되고, 그리고 부가적인 이차 권선은 스위치보드들에 결합된다. 이들 권선들 각각이 3-상 전기 전력에 대해 세 개의 권선들을 유효하게 포함할 수 있다는 것과, (3개의 위상들에 대해) 권선들이 상이한 구성들로, 예컨대 별 구성으로 또는 델타 구성으로 연결될 수 있다는 것을 주의하라. 스러스터 드라이브에 대한 제1 이차 권선이 예컨대 별 구성으로 연결될 수 있는 반면에, 스러스터 드라이브에 대한 제2 이차 권선은 델타 구성으로 연결될 수 있어, VFD 내에서 고조파 왜곡들을 최소화하기 위해 스러스터 드라이브의 VFD 안으로 AC 전기 전력의 두 배의 3개의 위상들의 입력이 달성된다.
실시예에서, 전력 시스템은 엔진 지원 스위치보드 및 스러스터 유틸리티들 스위치보드 상에 저전압 범위, 예컨대 400V 내지 1,000V 내의 전압을 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 전력 시스템은 중간 전압 범위, 예컨대 약 1,000V 내지 약 30,000V AC의 범위의 전압을 전력 분배 버스 상에 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 전력 시스템은 약 1,000V 내지 약 10,000V의 전압 범위, 예컨대 약 3,000V 내지 약 8,000V 사이의 범위 내의 전압을 스러스터 드라이브에 제공하도록 구성될 수 있다. 따라서, 발전기들은 1,000V 내지 30,000V의 중간 전압 범위의 출력, 예컨대 약 5,000V 내지 약 15,000V 사이의 출력, 예컨대 11,000V의 출력을 제공하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 전력 시스템은 DP2 동작 모드 및/또는 DP3 동작 모드로 동작가능하게 구성된다. 특히, 전력 시스템은, 폐쇄된 버스 결합기 회로 차단기들 및 버스 타이 차단기들을 이용하여, DP3 동작 모드로 동작하도록 구성될 수 있다.
동적으로 포지셔닝되는 선박은 예컨대 부유식 오프쇼어 플랫폼(floating offshore platform), 반잠수정, 시추선, FPSO(floating production storage and offloading) 선박 등등일 수 있다.
본 발명의 추가의 양상은 결함 보호 시스템을 동작시키는 방법을 제공한다. 결함 보호 시스템은 위에서 설명된 구성들 중 임의의 구성에 따라 구성된다. 방법은, 전력 시스템 내에서 결함을 검출하는 단계, 예컨대 차동 또는 방향성 과전류 보호에 의하여 또는 특정한 컴포넌트 내에서 결함을 검출함으로써 전력 시스템 내에서 결함의 위치를 결정하는 단계, 그리고 결함이 발생한 컴포넌트에 결합된 회로 차단기를 개방함으로써, 상기 결함이 발생한 컴포넌트를 나머지 전력 시스템으로부터 전기적으로 격리시키거나 또는 개별 버스 서브섹션의 버스 타이 및/또는 버스 결합기 회로 차단기들을 개방함으로써 결함이 발생한 전력 시스템 서브섹션을 나머지 전력 시스템으로부터 격리시키는 단계를 포함한다. 버스 서브섹션이 예컨대 동일한 전력 시스템 섹션의 두 개의 버스 서브섹션들에 의해 경계가 이루어진다면, 두 개의 버스 결합기 회로 차단기들이 개방될 수 있는 반면에, 버스 서브섹션이 버스 타이 및 다른 버스 서브섹션에 의해 경계가 이루어진다면, 버스 타이 회로 차단기 및 버스 결합기 회로 차단기가 개방되어 개별 전력 시스템 서브섹션을 격리시킬 것이다. 방법의 추가의 단계에서, 전력 시스템의 동작은, 폐쇄된 나머지 버스 타이 회로 차단기들 및 버스 결합기 회로 차단기들을 이용하여 지속된다.
그러한 방법을 이용하여, 선박의 안전 동작이 달성될 수 있고, 상기 안전 동작은, 심지어 위험한 동작들, 예컨대 DP2 또는 DP3 동작들 동안에도, 폐쇄된 버스 타이 회로 차단기들을 이용하여 선박이 전력 시스템을 동작시키도록 한다. 연료 소비량 및 CO2 방출량들이 따라서 감소될 수 있다. 또한, 결함 발생 이후에 나머지 전력 시스템이 완전히 동작 상태로 유지되면서, 결함의 빠른 격리가 가능하다.
방법의 실시예에서, 적어도 버스 타이 회로 차단기 또는 버스 결합기 회로 차단기의 트립핑이 페일되면, 방법은 백업 보호의 트립핑을 더 포함할 수 있다. 백업 보호는, 방향성 과전류 보호, 단락 및 과전류 보호, 또는 차단기 페일 보호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 방향성 과전류 보호는 방향성 접지 결함 보호를 포함할 수 있다.
추가의 실시예에서, 방법은 적어도 두 개의 발전기들을 각각 감소된 부하로 동작시키는 단계 ― 상기 로드는, 하나의 발전기가 전기 에너지를 공급하는 것을 중지한다면 나머지 발전기들이 전부하를 부담할 수 있도록 감소됨 ― 를 포함할 수 있다. 동작 발전기에 결합되는 전력 시스템 서브섹션이 이제 격리된다면, 하나 또는 그 초과의 나머지 발전기들로부터의 전기 전력은 전력 분배 버스를 경유해 부하들에 분배되고, 이로써 부하들의 동작의 지속이 가능케 된다. 그러한 구성에서, 전력 시스템은 최소 개수의 실행중인 발전기들을 이용하여 동작할 수 있다. 상이한 부하들로의 전력 분배가 가능하게 되는데, 그 이유는 결함 발생 이후, 버스 타이 회로 차단기들 및 버스 결합기 회로 차단기들이 폐쇄된 상태로 유지되기 때문이다. 심지어 세 개 또는 네 개의 전력 시스템 섹션들을 갖는 시스템에서도, 단 두 개의 발전기들만이 실행될 필요가 있을 수 있으며, 이는, 효율성을 증가시키고 그리고 연료 소비량을 감소시킨다.
방법은, 결함 발생 이후에, 발전기 회로 차단기 및 스러스터 드라이브 회로 차단기들이 폐쇄된 상태로 유지되는 동안, 발전기를 시동시키는 단계 ― 상기 발전기의 시동은, 발전기의 자동 전압 레귤레이터에 의한 전압 세트포인트의 램프 업을 포함함 ― 를 더 포함할 수 있다. 발전기의 시동을 위한 그러한 절차를 이용하는 것은, 높은 돌입(inrush) 전류들 없이, 스러스터 드라이브의 트랜스포머의 순조로운 에너지공급을 달성한다. 따라서, 결함 발생 이후에, 전체 시스템 운용성이 빠르고 효율적으로 회복될 수 있다.
방법의 실시예들은 위에서 개요된 구성들 중 임의의 구성의 결함 보호 시스템 또는 전력 시스템 상에서 수행될 수 있다. 또한, 동적으로 포지셔닝되는 선박의 결함 보호 시스템 또는 전력 시스템에 대하여 위에서 추가로 설명된 임의의 방법 단계들이 방법의 실시예들의 일부일 수 있다.
전술된 그리고 여전히 아래에서 설명될 본 발명의 실시예들의 특징들이, 반대로 언급되지 않는 한, 서로 조합될 수 있다.
본 발명의 앞선 그리고 다른 특징들 및 장점들은, 첨부된 도면들과 함께 판독되는 아래의 상세한 설명으로부터 추가로 명백하게 될 것이다. 도면들에서, 같은 참조 부호들은 같은 엘리먼트들을 참조한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 결함 보호 시스템을 포함하는 동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템을 더욱 상세하게 도시하는 개략도이다.
도 3은 도 1의 전력 시스템의 스러스터 및 발전기 유틸리티들에 전기 전력을 공급하기 위한 스위치보드들을 더욱 상세하게 도시하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 예시하는 개략적인 흐름도이다.
아래에서는, 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 실시예들의 아래의 설명이 예시 목적으로만 주어지고 그리고 제한시키는 뜻으로 취해지지 않을 것임이 이해될 것이다.
도면들이 단지 개략적인 표현들인 것으로서 간주될 것이고 그리고 도면들 내의 엘리먼트들이 반드시 서로 스케일링되지는 않는다는 것이 주의되어야 한다. 그보다는, 다양한 엘리먼트들의 표현은, 각자의 기능 및 일반적인 목적이 기술분야의 당업자에게 명백하게 되도록 선택된다. 또한, 도면들에서 도시되고 이후에 설명되는 바와 같은 물리적 또는 기능적 유닛들의 결합이 반드시 결합의 직접적인 연결일 필요가 없으며, 또한 간접적인 연결성 또는 결합, 즉 퓨즈들, 회로 차단기들, 트랜스포머들 등등과 같은 하나 또는 그 초과의 부가적인 중간 엘리먼트들과의 연결 또는 결합일 수 있음이 또한 이해될 것이다. 당업자는, 상이한 실시예들에 관하여 여기서 예시되고 설명되는 물리적 또는 기능적 유닛들이 반드시 물리적으로 별도의 유닛들로서 구현될 필요가 없음을 추가로 인식할 것이다. 하나 또는 그 초과의 물리적 또는 기능적 블록들 또는 유닛들이 공통 회로, 칩, 회로 엘리먼트 또는 유닛 내에 구현될 수 있는 반면에, 도시된 다른 물리적 또는 기능적 블록들 또는 유닛들은 별도의 회로들, 칩들, 회로 엘리먼트 또는 유닛들 내에 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템(10)을 도시한다. 도 1의 예에서, 전력 시스템(10)은 세 개의 전력 시스템 섹션들(12)로 분할되고, 여기서 상이한 전력 시스템 섹션들의 엔진들은 동적으로 포지셔닝되는 선박의 상이한 엔진 룸들 내에 배열된다. 엔진 룸들은 별도의 방화 및 방수벽들(14)이다.
전력 시스템(10)은 전력원들(20) ― 각각은 발전기(21)를 포함함 ―, 그리고 동일한 전력 분배 버스(15)에 결합된 부하들을 포함한다. 부하들은 스러스터 드라이브들(30) ― 스러스터 드라이브들(30) 각각은 공급된 AC 전압의 주파수를 드라이브가 동작되도록 하는 주파수로 변환시키기 위해 가변 주파수 드라이브(32)를 포함함 ―, 그리고 스러스터의 프로펠러를 회전시키는 전기 모터(31)를 포함한다. 예컨대 시추 드라이브들을 포함할 수 있는 추가의 부하들(10)은 전기 연결부(51)에 의해 전력 분배 버스(15)에 연결된다. 추가로, 더 작은 부하들에 에너지를 공급하는 저전압 전력 분배 시스템이 전기 연결부(52)를 통해 전력 분배 버스(15)에 연결된다.
각각의 전력 시스템 섹션(12)은 전력 분배 버스(15)의 하나의 섹션을 포함한다. 버스 섹션들은 버스 타이들(17)을 통해 연결된다. 도 1의 예에서, 전력 분배 버스(15)는 방화 및 방수벽들(14)에 의해 분리되는 세 개의 섹션들을 포함한다. 다른 구성들에서, 전력 시스템의 섹션화에 따라, 추가의 섹션들, 예컨대 네 개 또는 심지어 그 초과의 섹션들이 제공될 수 있다. 버스 섹션들은 버스 타이들(17)을 통해 링 구성으로 연결된다. 이는, 도 1에서, 전력 분배 버스(15)의 좌측 단부를 전력 분배 버스(15)의 우측 단부에 연결시키는 상단 버스 타이(17)에 의해 예시된다. 버스 타이 회로 차단기들(41)이 버스 타이 케이블의 각각의 단부에 제공된다. 버스 타이 회로 차단기들(41)은 또한 짧게 버스 타이 차단기들로 불릴 수 있다. 따라서, 전력 분배 버스(15)의 버스 섹션들을 전기적으로 분리시키는 것이 가능하다. 전력 시스템(10)의 하나의 섹션에서 결함이 발생한다면, 결함이 따라서 전력 시스템(10)의 다른 섹션들로 전파될 수 없다. 종래의 시스템들에서는, 고위험들 동작들 동안, 버스 타이 차단기들(41)이 개방된 상태로 유지된다.
따라서, 전력 시스템(10)의 각각의 섹션(12) 내에서, 적어도 하나의 발전기(21)가 실행중일 필요가 있음이 즉시 명백하게 된다. 따라서, 각각의 발전기는 비교적 낮은 부하에서 실행될 것이고, 전력원들(20)의 비효율적 동작 및 그에 따라 증가된 연료 소비량이 유도된다.
도 1의 예에서, 버스 섹션들은 또한, 버스 결합기 회로 차단기들(42)에 의하여 버스 서브섹션들(16)로 분리가능하다. 따라서, 도 1의 예에서, 전력 시스템(10)은 6개의 전력 시스템 서브섹션들(11)로 분리될 수 있다. 결함이 특정한 전력 시스템 서브섹션(11)에서 발생한다면, 이 전력 시스템 서브섹션을 나머지 전력 시스템(10)으로부터 전기적으로 격리시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 그러한 경우에 단 한 개의 스러스터 드라이브(30)만이 손실되는 반면에, 종래의 시스템들에서는, 결함으로 인해 전력 시스템 섹션(12)이 동작불능이 될 때 적어도 두 개의 스러스터 드라이브들(30)이 손실된다.
예컨대 DP2 또는 DP3 클래스 동작 모드에서의 고위험 동작들은, 어떠한 경우에도, 선박의 포지션 손실이 방지되므로, 전력 시스템(10)의 특히 높은 무결성 및 동작 안전을 요구한다. 이는, 단일 결함이 전력 시스템(10)의 전체 블랙아웃 ― 상기 전체 블랙아웃의 결과로서, 스러스터 드라이브들은 동작불능이되고 그리고 선박은 자신의 포지션을 잃을 것임 ― 을 유도해서는 안됨을 의미한다. 이를 위해, 종래의 시스템들에서는, 전력 시스템들 섹션들(12)이 완전히 전기적으로 격리되고, 그래서 전력 시스템이 하나의 섹션 내에서 페일되면, 다른 섹션들은 동작가능한 상태로 유지되고, 따라서 선박이 나머지 스러스터들을 이용하여 자신의 포지션을 유지함이 보장된다.
종래 시스템들과 대조적으로, 본 실시예에 따른 전력 시스템(10)은 고위험 동작들 동안 버스 타이 차단기들(41)을 폐쇄된 상태로 유지시키도록 구성된다. 또한, 버스 결합기 회로 차단기들(42)이 폐쇄된다. 전력 시스템(10)은 본 발명의 실시예에 따른 결함 보호 시스템을 포함하고, 상기 결함 보호 시스템에 의하여, 고위험 동작들에 대해 요구되는 전력 시스템(10)의 높은 무결성 및 동작 안전이 달성됨이 보장된다.
결함 보호 시스템은 여러 컴포넌트들을 갖고, 상기 여러 컴포넌트들은 상호작용하고, 그리고 결함 발생시 전력 시스템(10)이 동작 상태를 유지함과 부유식 선박의 포지션 손실이 방지됨을 보장한다.
결함 보호 시스템은, 짧은 시간 기간, 예컨대 500㎳보다 더 짧은 시간 기간, 바람직하게 심지어 250㎳보다 더 짧은 시간 기간 내에서, 발생 결함을 격리시킬 수 있는 결함 격리 시스템을 포함한다. 결함 격리 시스템은 결함 검출 및 결함 격리를 위해 보호 릴레이들을 사용한다. 또한, 일차 보호 기능들을 갖는 것 외에, 결함 격리 시스템은, 심지어 컴포넌트가 페일되어야 하더라도, 결함이 빠르고 효율적으로 격리될 수 있음을 확실히 하기 위하여, 백업 기능들 및 상기 백업 기능들에 대한 백업들을 더 포함한다. 결함 격리 시스템은 버스 타이 회로 차단기들(41), 버스 결합기 회로 차단기들(42), 뿐만 아니라 발전기 회로 차단기들(25) 및 스러스터 드라이브 회로 차단기들(35)을 포함한다. 결함 격리 시스템은 이들 회로 차단기들 각각에 대해 보호 릴레이들을 포함한다. 발전기들(21), 버스 타이 케이블들(17) 및 버스 결합기들에 대해, 보호 릴레이들은 차동 과전류 보호를 제공한다. 예로서, 개별 컴포넌트의 양쪽 측면들 상에 제공되는 보호 릴레이들은 상기 컴포넌트들을 통과해 흐르고 있는 전류를 측정하고, 그리고 미리결정된 기준들에 따라 컴포넌트 내에 결함이 존재하는지의 여부를 결정한다. 만일 존재하면, 보호 릴레이들은 개별 컴포넌트의 양쪽 측면들 상의 회로 차단기들을 개방할 수 있고, 따라서 컴포넌트가 전기적으로 격리된다. 이를 위해, 예컨대 보호 릴레이들 사이에 제공되는 통신 버스를 통해, 대응하는 보호 릴레이들은 서로 통신할 수 있다. 그러한 구성에서, 결함이 위치되는 곳을 결정하는 것이 가능하다. 예로서, 보호될 컴포넌트 및 상기 컴포넌트에 결합된 회로 차단기들을 포함하는 보호 구역이 정의될 수 있다. 그런 다음에, 차동 보호는, 개별 보호 구역에 진입하고 그리고 상기 개별 보호 구역으로부터 떠나는 전류들의 결정을 포함할 수 있다. 전류들의 합이 0과 같지 않다면, 이는, 보호 컴포넌트 내의 결함을 표시할 수 있다.
부하들, 예컨대 스러스터 드라이브들(30), 시추 드라이브에 대한 피더들(51), 및 저전압 부하들에 대한 피더들(52)에 대해, 단락 및 과전류 보호가 제공된다. 일반적으로 그러한 타입의 보호가 충분할 것인데, 그 이유는 단락이 부하 내에서 발생하면, 상기 부하가 일반적으로 전력 분배 버스(15)로부터 과도한 전류를 인출할 것이고, 이는, 연관된 회로 차단기들을 트립핑할 수 있는 개별 보호 릴레이에 의해 검출되어, 그에 따라 부하가 전기적으로 격리되기 때문이다.
버스 서브섹션들 및 버스 타이들에 대해, 결함 보호 시스템은 한 개, 두 개 또는 심지어 세 개의 백업들을 포함할 수 있다. 결함 보호 시스템 내에서 사용될 수 있는 하나의 백업 보호는 단락 및 과전류 보호이다. 사용될 수 있는 추가의 백업 보호는 방향성 로직 과전류 보호이다. 다시, 이들은 개별 보호 릴레이들로 구현될 수 있다. 예로서, 결함이 특정한 위치에서 발생한다면, 예컨대 접지 결함이라면, 보호 릴레이들은 결함 위치 쪽으로 전류의 흐름을 관찰할 것이다. 그런 다음에, 보호 릴레이는, 정상 동작에서, 자신의 방향성 로직을 이용하여, 전류가 흐르지 않을 것이거나 또는 전류가 반대 방향으로 흐를 것임을 결정할 수 있다. 따라서, 보호 릴레이는 결함이 존재함을 결정할 수 있고, 그리고 대응하는 회로 차단기를 트립핑할 수 있다. 추가의 백업으로서, 차단기 페일 보호가 결함 보호 시스템 내에서 구현될 수 있다. 예컨대, 버스 타이 차단기 또는 버스 결합기 회로 차단기가 개방을 페일한다면, 개별 보호 릴레이로 구현될 수 있는 차단기 페일 보호는 페일된 회로 차단기의 좌측 및 우측으로 다음 차례의 회로 차단기를 트립핑할 수 있다. 버스 타이 회로 차단기에 대해, 차단기 페일 보호는 버스 타이의 양쪽 측면들 상에서 회로 차단기들을 트립핑할 수 있다. 그러한 상황에서 상이한 회로 차단기들에 결합된 보호 릴레이들은 마스터 및 슬라이브로서 동작할 수 있다.
유사하게, 발전기 회로 차단기(25)에 대해, 백업 보호가 단락 및 과전류 보호의 형태로 제공될 수 있다. 추가의 백업으로서, 차단기 페일 보호가 제공될 수 있다. 차단기 페일 보호로서, 결함 보호 시스템은 예컨대, 발전기 회로 차단기의 페일의 경우에 개별 전력 시스템 서브섹션(11) 내의 모든 회로 차단기들을 트립핑할 수 있다.
유사하게, 상이한 종류들의 부하들 쪽으로의 회로 차단기들에 대해, 예컨대 스러스터 드라이브 회로 차단기(35)에 대해, 차단기 페일 보호가 백업으로서 제공될 수 있다. 다시, 차단기 페일 보호는 개별 전력 시스템 서브섹션(11) 내의 모든 회로 차단기들이 트립핑되도록 유발할 수 있다. 따라서, 주요 보호가 페일하는 경우, 개별 전력 시스템 서브섹션(11)은 전력 시스템(10)의 나머지 섹션들 및 서브섹션들로부터 격리되고, 따라서 전력 시스템(10)의 다른 부분들로의 결함의 전파가 방지된다.
따라서, 결함의 경우에, 예컨대 결함이 버스 타이 또는 전력 분배 버스의 서브섹션 내에서 발생한다면, 또는 백업으로서 특정한 서브섹션(11) 내의 모든 회로 차단기들이 개방된다면, 전력 분배 버스(15)의 개별 버스 서브섹션들(16)은 나머지 버스 서브섹션들로부터 전기적으로 격리될 수 있다. 이제, 결함 보호 시스템은, 폐쇄된 나머지 버스 타이 회로 차단기들(41) 및 버스 결합기 회로 차단기들(42)을 이용하여 전력 시스템(10)의 동작을 지속시키도록 구성된다. 따라서, 전력 분배 버스(15)가 링 구성으로 연결되므로, 심지어 하나의 버스 서브섹션(16)이 버스로부터 연결해제되더라도, 전력 분배 버스(15)의 나머지 서브섹션들(16)은 연결된 상태로 유지된다.
결함 보호 시스템 및 전력 시스템(10)의 그러한 구성은 여러 장점들을 갖는다. 전력 시스템(10)이 개선된 결함 무결성을 제공하므로, 동적으로 포지셔닝되는 선박이 고위험 동작들을 수행중일 때, 전력 시스템(10)은 폐쇄된 버스 타이 차단기들 및 버스 결합기 회로 차단기들을 이용하여 동작할 수 있다. 따라서, 전력 시스템 섹션(12)당 적어도 하나의 발전기를 동작시키는 것이 요구되지 않는다. 도 1에 도시된 시스템은 예컨대 실행중인 단 두 개의 발전기들(21)을 이용하여 동작할 수 있다. 하나의 서브섹션(11)이 결함으로 인해 나머지 전력 시스템(10)으로부터 격리되는 경우, 단 한 개의 스러스터 드라이브(30)만이 손실되고, 그리고 이 서브섹션(11)이 실행중인 발전기를 포함하지 않는다면, 전체 전력이 전력 분배 버스(15) 상에서 유지된다. 다른 한편으로, 격리될 서브섹션(11)이 실행중인 발전기를 포함한다면, 나머지 발전기는 여전히 모든 다른 스러스터 드라이브들에 전기 전력을 공급할 수 있는데, 그 이유는 전력 분배 버스(15)의 나머지 서브섹션들(16)이 연결된 상태로 유지되기 때문이다. 동작시, 두 개의 실행중인 발전기들(21)은 예컨대 각각 50% 부하에서 동작할 수 있고, 그래서 하나의 실행중인 발전기의 손실시, 나머지 발전기는 전체 부하를 취할 수 있고 그리고 대부분의 컨슈머들에 전기 전력을 공급할 수 있다.
결함들에 대해서 개선된 무결성을 달성하기 위해, 본 실시예에 따른 결함 보호 시스템은 또한, 결함 발생 이후에 전력 시스템(10)의 동작이 지속됨을 보장하도록 구성된다. 결함을 격리시키는 것 이외에, 결함 보호 시스템은 발전기들 및 스러스터 드라이브들이 동작 상태로 유지됨을 확실히 한다. 특정한 문제점은, 결함 발생시, 전력 분배 버스(15) 상에 상당한 전압 강하가 있다는 것이다. 전압 강하의 크기는 일반적으로 결함 위치에 따라 좌우될 것이다.
이를 위해, 결함 보호 시스템은 발전기 라이드 스루 시스템을 포함한다. 각각의 전력원(20)은, 발전기 전압 제어를 제공하는 자동 전압 레귤레이터(AVR)(22)를 포함한다. AVR(22)은 예컨대 폐쇄된 루프 제어 시스템을 구현할 수 있고, 상기 폐쇄된 루프 제어 시스템은 발전기 단자 전압을 전압 세트포인트와 비교하고 그리고 발전기(21)의 여자 필드 전류를 조절하여 발전기의 출력 전압을 동작 밴드 내에서 유지시킨다. 연결된 버스 타이들(17)을 이용하여 동작할 때, 전력 분배 버스(15) 상의 전압 강하는 AVR이 여자 전류를 크게 높이도록 유발할 수 있고, 따라서 여자기의 컴포넌트들이 손상된다. 예로서, AC에서 DC로의 변환을 여자기를 위해 제공하는 다이오드들이 손상을 입을 수 있거나, 또는 배리스터들이 손상을 입을 수 있다. 손상을 방지하기 위하여, 결함 보호 시스템은 여자 제한기를 포함하고, 상기 여자 제한기는 AVR(22) 내에 포함될 수 있다. 여자 제한기는, 결함 발생시 발전기의 여자기에 제공되는 여자 필드를 제한한다. 여자 제한기는 예컨대, 발전기 단자에서의 전압 또는 전력 분배 버스(15) 상의 전압을 모니터링함으로써 결함 발생을 검출할 수 있다. 다른 한편으로, 여자 제한기는 필드 과전류 조건, 즉 너무 높은 여자 필드 전류가 발전기(21)에 제공되고 있는지를 검출하도록 구성될 수 있고, 그리고 응답으로서, 여자 전류를 미리-설정된 값으로, 예컨대 정격 여자 필드 전류의 약 95% 내지 115% 사이로 램프 다운시킬 수 있다.
또한, AVR(22)은 결함 발생 이후에 전압 오버슛을 제한하도록 적응될 수 있다. AVR(22)의 이러한 기능은 다시, 본 실시예에 따른 결함 보호 시스템의 일부일 수 있다. 전술된 바와 같이, 결함이 발생할 때, 일반적으로 전력 분배 버스(15) 상에서 전압 강하가 있을 것이다. 따라서, 실행중인 발전기들 상의 부하가 증가될 것인데, 그 이유는 상기 실행중인 발전기들이 결함에 의해 유발된 단락 전류를 제공해야 하기 때문이다. 결과적으로, 전력 분배 버스(15) 상의 AC 전압의 주파수가 또한 강하할 것이다. AVR(22)은, 발전기 단자에서 또는 전력 분배 버스(15) 상에서 전압 강하 또는 주파수 강하 중 어느 한 쪽에 의해 결함을 검출하도록 구성될 수 있다. 이제, AVR(22)은 발전기(21)의 출력 전압을 높임으로써 전력 분배 버스(15) 상의 특정된 동작 전압을 유지시키려고 노력할 것이다. 이는, 결함이 제거된 이후에, 아주 상당한 전압 오버슛을 유도할 수 있다. 이제, AVR(22)은, 결함 검출시 발전기(21)에 대해 전압 세트포인트를 제한함으로써 이러한 오버슛을 제한하도록 구성될 수 있다. 결함이 제거된 이후에, 전압 세트포인트는 미리결정된 시간 프레임 내에서 동작 전압 세트포인트로 다시 램프될 수 있다. 이러한 방식으로, 전력 분배 버스(15) 상의 전압은 상당한 전압 오버슛 없이 동작 전압으로 리턴할 수 있다.
이는, 폐쇄된 버스 타이들(17)을 이용하여 동작하는 전력 시스템(10)에서 특히 중요한데, 그 이유는 전압 오버슛이 여러 컨슈머들로 하여금 트립핑되도록, 즉 과전압으로 인해 전력 시스템(10)으로부터 연결해제되도록 유발할 수 있기 때문이다. 그 결과, 선박을 위험에 빠뜨릴 수 있는 기능 손실이 야기될 것이다. 결함 이후 전압 오버슛을 방지함으로써, 이들 컴포넌트들의 트립핑이 방지될 수 있고, 그리고 따라서 전력 시스템(10)의 다른 섹션들로의 결함 전파가 방지될 수 있다.
또한, AVR(22) 내에 제공되는 여자 제한기는 오버 여자 제한기로 불릴 수 있다. 또한, 결함 보호 시스템은 AVR(22) 내에 언더 여자 제한기를 포함할 수 있다. 실행중인 발전기가 하나 또는 그 초과의 다른 발전기들과 병렬일 때, 전력 분배 버스(15) 상의 전압을 결정하는 것, 여자를 변경시키는 것, 예컨대 여자를 증가시키거나 또는 감소시키는 것은, 역률 제어를 제공할 수 있다, 즉 발전기는 무효 전력을 소비할 것이거나 또는 무효 전력을 생성할 것이다. 장비 페일은, 그러한 발전기가 언더 여자 조건에서 동작하여 전력 시스템으로부터의 무효 전력을 흡수할 것을 요구할 수 있다. 또한, AVR이 다른 발전기에서 페일된다면, 이 발전기는 오버 여자 조건으로 구동될 수 있고 그리고 따라서 과잉 무효 전력을 생성하도록 시동될 수 있다. 이는, 다른 실행중인 발전기들에 의해 흡수될 필요가 있을 것이다. 다른 실행중인 발전기들은 따라서 언더 여자 동작 조건으로 구동될 수 있다. 이는, 과도한 코어-엔드 가열, 전력 시스템 불안정성 또는 영향받는 발전기들 내에서 허용가능 제한치 밖의 동작 전압을 유도할 수 있다. 언더 여기 제한기는 발전기로의 무효 전력 유입을 제한하도록 구성된다. 효과적으로, 이는, AVR과 상호작용하는 언더 여자 제한기에 의해 수행되어, 무효 전력 유입이 설정(setting) 아래로 감소될 때까지, 단자 전압을 증가시킨다. 결과적으로, 추가의 실행중인 발전기들에 대한 손상 및 추가의 발전기들의 손실이 따라서 방지될 수 있다.
또한, 결함 보호 시스템은 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템(33)을 포함한다. 전력 시스템(10)이 폐쇄된 버스 타이들(17)을 이용하여 동작하고 있을 때, 결함의 경우에 전력 분배 버스(15) 상의 전압 강하는, 스러스터 드라이브들(30)이 동작불능이 되고 그리고 재시동을 요구하도록 야기할 수 있다. 이는, 특히, 가변 주파수 드라이브(VFD)(32)의 커패시터들에 의해 유발될 수 있고, 상기 가변 주파수 드라이브(VFD)(32)의 커패시터들은 전력 분배 버스(15)를 통해 제공된 공급 전압이 0으로 강하하거나 또는 0이 될 때 방전될 것이다. 가변 주파수 드라이브(32)는 예컨대 정류기 스테이지, 중간 DC 버스, 및 가변 주파수의 AC 전압을 전기 AC 모터들(31)에 제공하는 인버터 스테이지를 포함할 수 있다. DC 버스는 커패시터 뱅크에 결합되고, 상기 커패시터 뱅크는, DC 버스 전압을 필터링하고 그리고 안정적인 DC 소스를 인버터 섹션에 제공하기 위해 제공된다. VFD(32)로의 입력 전력이 강하할 때, 전기 AC 모터(31)를 실행시키기에 이용가능한 유일한 전력원은 DC 버스 커패시터 뱅크 내에 저장된 에너지이고, 상기 DC 버스 커패시터 뱅크는 따라서 즉시 방전될 것이다. 일단 커패시터 뱅크들이 방전 상태에 도달하면, VFD는 쉽게 재시동될 수 없는데, 그 이유는 VFD(32)로의 갑작스런 전력 인가가 과도한 돌입 전류들을 유도할 것이고, 과도한 돌입 전류들은 전력 시스템(10)의 다른 부분들에 영향을 줄 수 있기 때문이다, 즉 예컨대 발전기들을 트립핑시킬 수 있기 때문이다. 따라서, 스러스터 드라이브 시스템(30)의 전체 재시동(full restart)이 요구될 것이고, 여기서 커패시터 뱅크들은 느리게 충전된다. 이는, 10초 또는 심지어 그 초과로 걸릴 수 있고, 여기서 선박은 포지션을 잃을 것이고 그리고 스티어링될 수 없다. 이는, 고위험 상황들에서 특히 위험할 것이다.
스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템(33)은 도 1의 예시에서와 같이 VFD의 제어기 내에 제공될 수 있다. 이제, 스러스터 라이드 스루 시스템(33)은 결함 발생시 VFD(32)의 DC 버스에 전기 에너지를 제공한다. 따라서, DC 버스 상의 전압은 미리결정된 전압 임계치를 초과하여 유지되고, 따라서 특정 시간량 동안 커패시터들 또는 커패시터 뱅크들의 방전이 방지된다. 예컨대 전압 임계치는 DC 버스 동작 전압의 약 80%일 수 있지만, 전압 임계치는 특정한 구성에 따라 더 높거나 또는 더 낮은 값들로 설정될 수 있다.
스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템은 예컨대, 전기 전력을 DC 버스에 제공하기 위해 운동 버퍼링을 사용할 수 있다. 스러스터 드라이브의 프로펠러에, 운동 에너지가 저장된다. 회전중인 프로펠러는 비교적 작은 마찰(friction)을 갖는 대형 스피닝 매스(large spinning mass)이다. 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템은 DC 버스 상의 전압을 검출한다. DC 버스 전압이 강하하면, 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템은, VFD의 인버터의 출력 주파수를 살짝 감소시킴으로써 응답한다. 이는, 재생 조건(regenerative condition)을 유발하고, 여기서 프로펠러의 운동 에너지로 인해 여전히 회전하고 있는 AC 전기 모터(31)는 시동되어 AC 전압을 생성한다. 이러한 소위 "재생 조건"에서, 전기 모터(31)에 의해 생성된 AC 전압은 그런 다음에 VFD(32)의 인버터 스테이지에 의해, 즉 인버터 섹션에서 각각의 IGBT 트랜지스터와 병렬로 있는 역평행 또는 프리-릴링(free-reeling) 다이오드들에 의해 정류된다. 다이오드들은 전파 3-상 브릿지로서 동작하고, 그리고 발전된 AC 전압을 DC 전압으로 변환시키고, 그런 다음에 DC 버스 상의 전압을 정의된 전압 임계치를 초과하여 유지시키기 위해 상기 DC 전압이 사용된다. DC 버스를 전압 임계치를 초과하여 유지시키기 위해, 즉 VFD가 "살아 있는 상태로 유지"되도록 하기 위해, 저장된 운동 에너지를 전기 에너지로 재생시키고 변환시키는데 필요한 바와 같이 인버터 스테이지의 출력 주파수는 낮아질 수 있다. 모터가 0 RPM의 회전 속도에 도달할 때까지, 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템은 운동 에너지 회복을 수행하도록 구성될 수 있다. 전시간 동안, 모터 및 VFD(32)는 연결된 상태로 그리고 동작 상태로 유지되고, 그리고 DC 버스 전압은 유지된다. 따라서, 전력 분배 버스(15) 상의 전력이 회복될 때, 스러스터 드라이브(30)의 매우 신속하고 순조로운 재시동이 달성될 수 있다. 일반적으로, 결함의 격리 및 전력 분배 버스(15) 상의 전력의 회복은 일초보다 더 빨리, 일반적으로 500㎳보다 더 빨리 또는 심지어 250㎳보다 더 빨리 이루어질 수 있다. 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템에 의해 제공되는 운동 버퍼링은 1-3초 정도일 수 있다. 따라서, 스러스터 드라이브(30)는 블랙아웃의 전시간에 걸쳐서 살아 있는 상태로 유지될 수 있다.
따라서, 결함 보호 시스템의 일부를 형성하는 결함 격리 시스템, 발전기 라이드 스루 시스템 및 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템에 의하여, 폐쇄된 버스 타이들 및 폐쇄된 버스 결합기 회로 차단기들을 이용하여 전력 시스템을 동작시키는 것이 가능하고, 그리고 결함 발생시 전력 시스템의 영향받지 않는 서브섹션들의 이들 회로 차단기들을 폐쇄된 상태로 유지시키는 것이 가능하다. 결함 격리 시스템이 결함을 신속하게 격리시키는 동시에, 발전기 라이드 스루 시스템 및 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템은, 결함의 격리 이후에, 발전기가 계속 동작함과 전기 전력을 전력 분배 버스(15) 및 스러스터 드라이브들(30)에 계속 공급함을 확실하게 한다. 따라서, 전력은 결함의 격리 이후에 즉시 회복되고, 그리고 스러스터 드라이브들은 결함 격리 이후에 즉시 계속 동작할 수 있고 그리고 선박을 정위치에 유지시킬 수 있다.
도 1의 예에서, 심지어 두 개의 실행중인 발전기 중 하나를 포함하는 전력 시스템 서브섹션(11)이 결함으로 인해 나머지 전력 시스템(10)으로부터 격리되더라도, 실행되고 있는 추가의 단일 발전기는 전력 분배 버스(15)의 나머지 섹션들을 통해 다섯 개의 나머지 스러스터 드라이브들 전부에 에너지를 공급할 수 있는데, 그 이유는 a) 영향받지 않는 서브섹션들의 회로 차단기들(41, 42)이 폐쇄된 상태로 유지되고, b) 전력 분배 버스(15)가 링 구성으로 제공되고, 그리고 c) 발전기(21) 및 스러스터 드라이브들(30)이 동작 상태로 유지되기 때문이다.
도 1에 대하여 위에서 설명된 전력 시스템 및 결함 보호 시스템이 단지 본 발명의 예시적 실시예들이고 그리고 다른 실시예들이 상이하게 구성될 수 있다는 것이 명백해야 한다.
예로서, 전력 시스템(10)은 대응하는 개수의 버스 서브섹션들(16)을 갖는 추가의 또는 더 적은 개수의 전력 시스템 섹션들(12), 또는 추가의 또는 더 적은 개수의 전력 시스템 서브섹션들(11)을 포함할 수 있다. 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템은 예컨대, DC 버스 상에서 미리정의된 전압 레벨을 유지시키시 위해, 예컨대 개별 VFD의 DC 버스에 연결된 전력 저장 디바이스를 제공함으로써, 상이하게 구현될 수 있다. 그러한 전력 저장 디바이스는 예컨대 배터리 또는 커패시터 뱅크 등등을 포함할 수 있다. 또한, 컴포넌트들의 파티셔닝 및 어레인지먼트가 각자의 기능을 설명하기 위한 개략일 뿐이고 그리고 상기 컴포넌트들이 물리적으로 상이한 유닛들의 형태로 또는 상이한 포지션들에서 구현될 수 있다는 것이 명백해야 한다. 예로서, VFD 제어기(33)는 VFD들(32)로부터 이격되어 위치되는 공통 VFD 제어기로 대체될 수 있다. 버스 서브섹션들(16)은 버스 바(bar)들의 형태로 제공될 수 있다. 보호 릴레이들 및 연관된 회로 차단기들(41, 42, 25, 35, ...)은 예컨대 스위치보드들 내에 제공될 수 있고, 이때 전력 시스템(10)의 상이한 섹션들(12)에 속하는 스위치보드들은 방화벽들에 의해 분리된 상이한 룸들 내에 위치된다. 또한, 부가적인 컴포넌트들, 예컨대 VFD(32)와 회로 차단기(35) 사이에 결합된 스러스터 드라이브 트랜스포머가 존재할 수 있다.
이는, 예컨대 도 2에서 더욱 상세하게 설명된다. 도 2는 전력 시스템(10)의 도 1과 동일한 실시예를 도시하고, 이때 초점은 전력 시스템(10)의 특정한 컴포넌트들에 있다.
명확성을 위해, 도 1에 대하여 이미 설명된 나머지 컴포넌트들은 도 2에서 참조 부호들에 의해 다시 표시되지 않았다.
도 2에서, 점선은 전력 시스템 서브섹션(11)을 강조하고, 상기 전력 시스템 서브섹션(11)은 이러한 전력 시스템 서브섹션 내에서 결함의 발생시 격리될 수 있다. 참조 부호들(41 및 42)에 의해 표시된 회로 차단기들이 개방되어, 전력 시스템 서브섹션(11)을 격리시킨다. 동작되고 있는 두 개의 발전기들이 선으로 둘러싸여 있다. 따라서, 서브섹션(11)의 격리시, 발전기(1)는 전기 전력을 전력 시스템(10)의 나머지 서브섹션들에 계속 공급한다.
발전기가 동작되고 있다는 것은, 원동기가 상기 발전기를 실제로 움직이고 있음을 의미한다. 일반적으로 원동기는 디젤 엔진 또는 가스 터빈과 같은 엔진일 것이다. 원동기의 전력 출력은 거버너(미도시)에 의하여 조절될 수 있고, 상기 거버너는 유효 전력 요구에 따라 전력 출력을 조절한다. 결함 및 서브섹션(11)의 격리로 인해 실행중인 발전기(1) 상의 부하가 증가할 때, 발전기(1)의 원동기는 더 높은 전력 출력을 제공하도록 요구되고, 더 높은 전력 출력은 상당한 토크 변화들을 야기시킨다. 이는, 여자 제한기 및 전압 오버슛 금지를 구현하는, 발전기의 AVR에 의하여 감소될 수 있다.
참조 부호(70)는 전력 시스템(10)의 상이한 서브섹션들(11)과 통신하는 전력 관리 시스템(PMS)을 표시한다. 예컨대, 회로 차단기들 및 보호 릴레이들은 PMS(70)가 예컨대 중복 직렬 통신에 의해 상호작용하는 스위치보드들 내에 제공될 수 있다. 또한, PMS(70)는 발전기들(21)을 포함하는 전원 시스템들(70)과 상호작용할 수 있다. 전력 관리 시스템(70)은 예컨대 발전기의 시동 또는 발전기의 중지, 회로 차단기의 개방 또는 폐쇄 등등을 포함하는 커맨드들을 발행할 수 있다. PMS(70)는 다양한 전력 관리 기능들을 수행할 수 있고, 상기 전력 관리 기능들은 예컨대 부하의 증가로 인해 또는 결함 발생 이후에 발전기의 손실로 인해 요구될 때 새로운 발전기의 시동을 포함한다. 이를 위해, 각각의 발전기로부터의 전력 센서들은 PMS(70)과 상호작용하고 있을 수 있고, PMS는 또한 현재 연결된 부하에 관한 정보를 획득할 수 있다. 다른 한편으로, PMS는 각각의 발전기의 현재 전력 출력으로부터 부하를 결정할 수 있다. 이제 PMS(70)는 폐쇄된 버스 타이 회로 차단기들 등등을 이용하여 예컨대 엔진들 및 발전기들의 부하 종속적 시동/중지, 엔진들 및 발전기들의 결함 종속적 시동/중지, 전력 시스템의 동작 모드의 선택, 예컨대 DP2 또는 DP3를 수행할 수 있다. PMS(70)는 전력 시스템의 섹션 또는 서브섹션을 선택적으로 격리시킬 수 있거나, 또는 주요 링, 즉 전력 분배 버스(15)의 재연결을 수행할 수 있다. 이를 위해, 또한, PMS(70)는 HMI(human machine interface)를 포함할 수 있고, HMI를 통해, 오퍼레이터는 전력 시스템을 모니터링할 수 있고 그리고 결함과 같은 특정 상황들에 관해 경보받을 수 있다.
또한, 도 2는 스러스터 드라이브 트랜스포머(34)를 예시하고, 상기 스러스터 드라이브 트랜스포머(34)는 전력 분배 버스(15) 상에 제공된 AC 전압을 스텝 다운한다. 전력 분배 버스(15) 상의 AC 전압은 중간 전압 범위 내, 예컨대 약 5000볼트 내지 약 30000볼트 사이, 예컨대 11000볼트일 수 있다. 트랜스포머(34)는 예컨대 이 전압을 약 3kV 내지 8kV, 예컨대 5000볼트 또는 6000볼트로 스텝 다운할 수 있다. 트랜스포머(34)의 출력 전압은 개별 스러스터 드라이브 내에서 사용되는 전기 AC 모터(31)의 타입에 따라 좌우된다.
도면들에서, 단 한 개의 전기 연결부들이 도시되어 있지만, 전력 시스템(10)이 3-상 전력 시스템이라는 것, 즉 3-상 AC 전력이 발전기 출력부들에 제공될 수 있다는 것과, 전력 분배 버스(15)가 3개의 위상 AC 전기 전력의 각각의 위상에 대해 버스 바들을 포함한다는 것이 명백해야 한다. 스러스터 드라이브 트랜스포머(34)는 하나의 일차 권선을 포함하고, 상기 하나의 일차 권선은 따라서 세 개의 권선들 ― 각각의 위상에 대해 하나의 권선임 ― 을 갖고, 상기 세 개의 권선들은 델타 구성으로 연결된 도 2의 예에 있다. 또한, 트랜스포머(34)는 두 개의 이차 권선들 ― 다시, 각각은 세 개의 위상들에 대한 것임 ― 을 포함하고, 여기서 하나의 권선에서, 세 개의 위상들이 델타 구성으로 연결되고 그리고 다른 권선에서 세 개의 위상들이 스타-구성 또는 Y-구성으로 연결된다. 결과적으로, 두 개의 상이한 이차 권선들에 의해 출력되는 3 위상 AC 전기 전력에서 위상 시프트가 있을 것이다. 발전기 및 출력부들 둘 다는 가변 주파수 드라이브(32)에 제공되고, 상기 가변 주파수 드라이브(32)는 따라서, 감소된 고조파 왜곡들을 갖는 중간 DC 버스 상에 DC 전압을 생성할 수 있다.
현재 실시예에서, 트랜스포머(34)는 제4 권선(36), 즉 제3 이차 권선을 갖는다. 전력 시스템(10)은 제4 권선(36)으로부터 스러스터 유틸리티들 및/또는 엔진 지원 스위치보드로 전기 연결부(37)를 더 포함한다. 스러스터 유틸리티들 스위치보드는 스러스터 드라이브를 동작시키는데 필요한 전기 전력을 스러스터 드라이브(30)의 유틸리티들에 제공한다. 엔진 지원 스위치보드는 개별 발전기를 구동시키는 엔진의 유틸리티들, 즉 발전기의 원동기에 전기 전력을 제공한다. 이들 스위치보드들이 트랜스포머(34)의 제4 권선(36)으로부터 전력을 공급받도록 함으로써, 부가적인 트랜스포머를 제공할 필요가 없고, 따라서 비용들, 무게 및 공간이 절약된다. 또한, 특정한 전력 시스템 서브섹션(11)의 발전기의 엔진 및 스러스터 드라이브의 유틸리티들 전부는 개별 전력 분배 버스 서브섹션으로부터 직접적으로 전력을 공급받는다. 따라서, 전력 시스템 서브섹션(11)이 격리된다면, 예컨대 개별 버스 타이 차단기들 및 버스 결합기 회로 차단기들을 개방할 때, 서브섹션(11)은 발전기 및 스러스터 드라이브 둘 다를 계속 동작시킬 수 있는 격리된 섬으로서 완전히 기능적인 상태로 유지된다. 결함이 예컨대 전력 시스템(10)의 전체 섹션(12)으로 하여금 나머지 섹션들로부터 격리되도록 할 것이라면, 결함이 발생하는 하나의 서브섹션(11)이 동작불능이 될 수 있고 그리고 나머지 서브섹션(11)으로부터 격리될 수 있으며, 상기 나머지 서브섹션은 격리된 섬으로서 여전히 계속 동작할 수 있다. 따라서, 동작 안전이 개선되고, 그리고 결함 발생시 스러스터 드라이브들의 손실이 작게 유지될 수 있다.
이는, 전력 시스템(10)의 단일 섹션(12)에 대해 도 3에서 더욱 상세하게 도시된다. 도 3은 스러스터 유틸리티들 스위치보드(38) 및 엔진 지원 스위치보드(39)를 도시하고, 둘 다는 트랜스포머(34)의 제4 권선(36)에 결합된다. 스러스터 유틸리티들 스위치보드(38)는 예컨대 해수 냉각 펌프, 담수 냉각 펌프, 스러스터 수압(hydraulic) 펄프, 스러스터 윤활유 펌프 등등과 같은 컴포넌트들에 전력을 공급할 수 있다. 엔진 지원 스위치보드(39)는 예컨대 발전기 윤활유 펌프, 디젤 발전기 윤활유 펌프, 디젤 발전기 예열기 피더, 엔진 룸 서플라이 및 추출 팬(extract fan)들 등등에 전력을 공급할 수 있다.
또한, 전력 시스템(10)은 전력 시스템의 각각의 서브섹션(11)에 제공되는 무정전 전원(60)을 포함할 수 있다. 도 3의 예에서, 무정전 전원(UPS)(60)은 스러스터 유틸리티들 스위치보드 및 엔진 지원 스위치보드(38, 39) 둘 다에 결합된다. UPS(60)는 예컨대 배터리를 포함할 수 있고, 상기 배터리는 주요 전원의 페일의 경우에 스위치보드들 둘 다에 전기 전력을 공급할 수 있다. 따라서, 심지어 주요 전원이 결함으로 인해 일시적으로 인터럽팅되더라도, 개별 전력 시스템 서브섹션(11)의 발전기 및 스러스터 둘 다는 동작 상태로 유지될 수 있다. 다시, 이는, 결함의 발생 및 격리 이후에 신속한 회복을 보장한다.
또한, 결함 보호 시스템은 하나의 전력 시스템 서브섹션(11)의 UPS(60)와 상이한 전력 시스템 서브섹션(11)의 스위치보드들(38, 39) 사이에 전기 인터링크 연결부(61)를 포함한다. 따라서, 스위치보드들(38, 39) 각각은 두 개의 UPS들에 효과적으로 결합된다. 따라서, 중복 UPS들이 제공되고, 따라서 엔진 및 스러스터 유틸리티들의 동작 신뢰성이 개선된다. 또한, 두 개의 상이한 UPS들로의 결합은, 개별 유틸리티들이 일차 전력 없이 동작될 수 있는 시간을 연장시키기 위해 사용될 수 있다.
상이한 전력 시스템 서브섹션들(11)의 스위치보드들(38, 39)이 서로 격리된 상태로 유지되어, 결함이 이들 섹션들을 통과해 전파될 수 없다는 그러한 성질을 전기 인터링크 연결부(61)가 갖는다는 것이 주의되어야 한다. 이는, UPS(60) 내에 도시된 바와 같은 결합에 의하여 달성될 수 있다. 도 3에서, UPS(60)의 커패시터 뱅크 또는 배터리는 명시적으로 도시되지 않았지만, UPS(60)의 커패시터 뱅크 또는 배터리로의 연결부가 표시된다.
도 3이 도 1 및 도 2에 도시되는 전력 시스템(10)의 특정한 구성을 예시하여, 도 1 및 도 2에 대하여 위에서 추가로 주어진 설명들이 도 3의 전력 시스템(10)에 동일하게 적용가능하다는 것을 주의하라.
도 4는 결함 보호 시스템을 포함하는 전력 시스템(10)의 위에 설명된 실시예들 중 임의의 실시예 상에서 수행될 수 있는, 본 발명의 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시한다. 단계(101)에서, 동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템은 DP2 또는 DP3 클래스 동작 모드의 고위험 동작 동안에 동작될 수 있고, 이때 버스 타이 차단기들은 폐쇄된다. 단계(102)에서, 전력 시스템 내에서 결함이 발생한다. 단계(103)에서, 예컨대 보호 릴레이들에 의하여, 결함이 식별된다. 회로 차단기들이 결함이 발생한 개별 컴포넌트를 격리시키기 위해 개방되거나, 또는 결함이 발생한 개별 전력 시스템 서브섹션(11)을 격리시키기 위해 개방된다. 결함 격리는 예컨대 150㎳ 내, 예컨대 스러스터 드라이브 내의 결함에 대해(과전류 보호) 약 140㎳ 내 그리고 전력 분배 버스(15)의 버스 바 상의 결함에 대해(차동 보호) 약 100㎳ 내에서 발생할 수 있다.
결정 단계(104)에서, 단계(103)에서 결함을 격리시키려고 노력한 이후에 결함이 여전히 존재하는지의 여부가 체크된다. 결함이 여전히 존재한다면, 백업 보호가 단계(105)에서 트립핑된다. 전술된 바와 같이, 이는, 예컨대 단락 또는 과전류 보호일 수 있다. 백업 보호를 트립핑한 이후에 결함이 여전히 존재한다면(결정 단계(106)), 개별 전력 시스템 서브섹션(11) 내의 회로 차단기들 전부가 예컨대 전술된 차단기 페일 보호에 의해 추가의 백업으로서 개방된다(단계(107)). 일반적으로, 단계(107)는 결함 발생 이후 500㎳, 바람직하게 250㎳ 미만 내에 완료되어야 한다. 이는, 단지 결함을 제거하는 예시적 방법일 뿐이고 그리고 수정되거나 또는 더욱 복잡한 방법들이 사용될 수 있음을 주의하라.
위의 조치들에 의한 결함의 격리와 동시에, 전력 시스템(10)이 동작 상태로 유지됨을 보장하는 단계들(108 내지 110)이 수행된다. 단계(108)에서, 현재 동작 상태로 있는 발전기의 AVR에 의해 유발될 과잉 여자 필드 전류들을 방지함으로써, 발전기 라이드 스루 보호가 수행된다. 단계(109)에서, 위에서 추가로 설명된 방식들 중 임의의 방식으로 스러스터 VFD의 DC 버스 상의 전압 강하를 방지함으로써, 스러스터 드라이브 라이드 스루 보호가 수행된다. 결과적으로, 실행중인 발전기들 그리고 스러스터 드라이브들 둘 다가 동작 상태로 유지된다. 또한, 단계(110)는, 위에 설명된 방식으로 발전기에 대해 전압 세트포인트를 감소시킴으로써, 결함이 제거된 이후 전압 오버슛 제한을 제공한다. 따라서, 높은 돌입 전류들, 원동기 상의 높은 토크 변동들 및 추가의 부하들의 트립핑이 방지될 수 있다.
나머지 전력 시스템 서브섹션들(11) 내의 회로 차단기들은 결함 동안에 그리고 결함의 제거 이후에 폐쇄된 상태로 유지된다(단계(111)). 동작은 지속된다. 필요하다면, 전력 분배 버스(15) 상에 충분한 전기 전력을 제공하기 위해, 부가적인 발전기들 및 연관된 엔진들이 시동된다(단계(112)). 이는, 예컨대, 결함을 제거할 때, 실행중인 발전기가 격리된 전력 시스템 서브섹션(11) 내에 위치된다면, 필요할 수 있다.
위의 설명으로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예들에 따른 전력 시스템 및 결함 보호 시스템은, 심지어 고위험 동작들 동안에도 시스템이 폐쇄된 버스 타이들을 이용하여 동작할 수 있도록 하는, 결함들에 대한 보호 및 동작 안전을 제공한다. 전력 시스템 내의 단일 결함의 발생은 전력 시스템의 블랙아웃을 유도하지 않을 것이고, 그리고 발전기들 및 스러스터들 둘 다는 동작 상태로 유지되어, 동적으로 포지셔닝되는 선박의 포지션 유지(position keeping)가 유지된다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 결함들에 대한 개선된 전력 시스템 무결성 및 전체 섹션의 블랫아웃의 감소된 위험을 제공하는데, 그 이유는 섹션들이 서브섹션들로 세분화되기 때문이다. 또한, 전체 블랙아웃의 위험은 결함 보호 시스템의 제어 기능들의 사용 그리고 보호 방식으로 인해 감소될 수 있다. 포지션 유지에 영향을 주는 결함들에 대한 개선된 선박 무결성은, DP2 및 DP3와 같은 모든 동작 모드들에서, 폐쇄된 버스 타이 차단기들을 이용하여 동작을 가능케 한다. 이는, 감소된 연료 비용들과 CO2와 같은 연소 가스들의 감소된 방출량을 야기한다. 또한, 더 적은 개수의 발전기들이 실행될 필요가 있어, 엔진들 및 발전기들에 대해 감소된 동작 시간들 및 유지 비용들이 야기된다. 또한, 서비싱(servicing)이 용이하게 되는데, 그 이유는 특정한 섹션의 엔진들 및 발전기들을 완전히 셧다운시키고 그리고 따라서 동일한 엔진 룸 내에서 엔진들이 동작하게 하지 않고 서비스를 수행하는 것이 가능하기 때문이다. 또한, 전압 오버슛 방지 및 UPS는 결함 발생 이후 필수적인 컨슈머들을 느슨하게 하는 위험이 감소되도록 야기한다.
특정 실시예들이 여기서 개시되지만, 본 발명의 범위로부터 벗어남 없이 다양한 변경들 및 수정들이 이루어질 수 있다. 본 실시예들은 모든 양상들에서 예시적인 것으로서 그리고 비 제약적인 것으로서 간주될 것이고, 그리고 첨부된 청구항들의 의미 및 동가 범위 내에 있는 변경들 전부가 본 실시예들에 포괄되는 것으로 의도된다.

Claims (21)

  1. 동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 결함 보호 시스템으로서,
    상기 전력 시스템(10)은 두 개 또는 그 초과의 전력 시스템 섹션들(12) ― 각각은, 전력 분배 버스(15)의 버스 섹션을 포함함 ― 로 분리되고, 상기 버스 섹션들은 링 구성으로 버스 타이들(17)에 의해 연결되고, 그리고 각각의 전력 시스템 섹션(12)은 두 개 또는 그 초과의 전력 시스템 서브섹션들(11) ― 각각은, 상기 전력 분배 버스(15)의 버스 서브섹션(16)을 포함함 ― 을 포함하고, 동일한 전력 시스템 섹션(12)의 버스 서브섹션들(11)은 하나 또는 그 초과의 버스 결합기들에 의해 연결되고, 각각의 버스 섹션은 상기 동적으로 포지셔닝되는 선박의 발전기(21)로의 연결부 및 스러스터 드라이브(30)로의 연결부를 포함하고,
    상기 결함 보호 시스템은,
    각각의 전력 시스템 섹션(12)에 대해, 버스 타이(17)에 의해 제공되는 연결부를 차단하기 위한 버스 타이 회로 차단기(41) 및 상기 하나 또는 그 초과의 버스 결합기들에 의해 제공되는 연결부를 차단하기 위한 하나 또는 그 초과의 버스 결합기 회로 차단기들(42)을 포함한 결함 격리 시스템 ― 상기 결함 격리 시스템은, 적어도 상기 버스 타이 회로 차단기(41) 및 상기 버스 결합기 회로 차단기(42)를 동작시키기 위해 차동 과전류 보호 방식을 구현하도록 구성됨 ―,
    각각의 전력 시스템 섹션(12)에 대해, 개별 버스 섹션에 결합된 발전기(21)에 대한 여자 제한기를 포함한 발전기 라이드 스루 시스템(generator ride through system) ― 상기 발전기 라이드 스루 시스템은, 결함 발생시 상기 발전기(21)에 제공되는 여자 필드 전류를 제한하도록 적응됨 ―,
    결함 발생시 각각의 전력 시스템 섹션(12)의 상기 스러스터 드라이브(30)의 가변 주파수 드라이브(32)의 DC 버스에 전기 에너지를 제공하여, 상기 DC 버스 상의 전압을 미리결정된 전압 임계치를 초과하여 유지시키도록 구성된 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템
    을 포함하고,
    상기 결함 보호 시스템은, 상기 전력 시스템(10) 내에서 결함 발생시, 결함이 발생한 전력 시스템(10)의 컴포넌트를 트립핑함으로써 그리고/또는 결함이 위치되는 전력 시스템 서브섹션(11) 내의 하나 또는 그 초과의 회로 차단기들(41, 42, 25, 35)을 개방시킴으로써 결함을 격리시키고, 그리고 폐쇄된 나머지 버스 타이 회로 차단기들(41) 및 버스 결합기 회로 차단기들(42)을 이용하여 상기 전력 시스템의 동작을 지속시키도록 구성되는,
    동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 결함 보호 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결함 격리 시스템은, 적어도 버스 타이들(17) 및 버스 서브섹션들(16)에 대해, 결함들에 대한 차동 과전류 보호 및/또는 방향성 과전류 보호를 구현하도록 구성되는,
    동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 결함 보호 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 결함 격리 시스템은, 적어도 버스 타이 회로 차단기들(41) 및 버스 결합기 회로 차단기들(42)을 동작시키기 위해 보호 릴레이들을 포함하고, 상기 보호 릴레이들은 버스 타이들(17) 및 버스 서브섹션들(16)에 대해 차동 과전류 보호 및/또는 방향성 과전류 보호를 구현하는,
    동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 결함 보호 시스템.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 결함 격리 시스템은, 백업으로서 적어도 버스 타이 회로 차단기들(41) 및 버스 결합기 회로 차단기들(42)에 의하여 단락 및 과전류 보호를 구현하도록 추가로 구성되는,
    동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 결함 보호 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결함 격리 시스템은, 각각의 전력 시스템 섹션(12)에 대해, 상기 발전기(21)로의 연결부를 차단하기 위한 발전기 회로 차단기(25) 및 상기 스러스터 드라이브(30)로의 연결부를 차단하기 위한 스러스터 드라이브 회로 차단기(35)를 더 포함하는,
    동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 결함 보호 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    여자 제한기를 포함한 자동 전압 레귤레이터(22)를 더 포함하고, 상기 자동 전압 레귤레이터(22)는, 개별 발전기(21)에 의해 제공되는 전압을 자동으로 조절하여 전압을 동작 밴드 내에서 유지시키도록 적응되는,
    동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 결함 보호 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 자동 전압 레귤레이터(22)는 발전기 출력부 또는 상기 전력 분배 버스(15)에서의 전압 강하를 검출함으로써 결함 발생을 검출하도록 적응되고, 상기 자동 전압 레귤레이터(22)는, 결함 검출 이후에 상기 발전기(21)에 대해 전압 세트포인트를 낮추고 감소된 전압 세트포인트에 따라 상기 발전기의 출력 전압을 제어하여, 결함 발생 이후 전압 오버슛을 제한하도록 적응되는,
    동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 결함 보호 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템은 각각의 스러스터 드라이브(30)의 가변 주파수 드라이브(32)에 대해 가변 주파수 드라이브 제어기(33)를 포함하고, 상기 가변 주파수 드라이브 제어기(33)는, 가변 주파수 드라이브의 DC 버스 상의 전압 강하시 개별 가변 주파수 드라이브(32)의 출력 주파수를 낮추도록 적응되어, 이로써 상기 가변 주파수 드라이브가 발전 조건에서 동작하도록 유발되고, 상기 발전 조건에서, 전기 에너지가 스러스터 드라이브의 전기 모터(31)에 의해 발전되고 그리고 상기 DC 버스에 다시 피드되어, 상기 DC 버스 상의 전압이 전압 임계치를 초과하여 유지되는,
    동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 결함 보호 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템은 전력 저장 디바이스를 포함하고, 상기 전력 저장 디바이스는 가변 주파수 드라이브의 DC 버스에 결합되고, 상기 전력 저장 디바이스는 상기 DC 버스 상의 전압 강하의 경우에 상기 DC 버스에 전기 전력을 공급하여 상기 DC 버스 상의 전압을 전압 임계치를 초과하여 유지시키도록 적응되는,
    동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 결함 보호 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 시스템은, 각각의 전력 시스템 서브섹션에 대해, 스러스터 드라이브(30)의 유틸리티들에 전기 전력을 제공하기 위해 개별 전력 시스템 서브섹션(11)의 발전기(21)에 전기적으로 결합된 스러스터 유틸리티들 스위치보드(38)로의 연결부, 그리고 상기 전력 시스템 서브섹션(11)의 발전기(21)를 동작시키는 엔진의 유틸리티들에 전기 전력을 제공하기 위해 개별 전력 시스템 서브섹션(11)의 발전기(21)에 전기적으로 결합된 엔진 지원 스위치보드(39)로의 연결부를 더 포함하고,
    상기 결함 보호 시스템은, 각각의 전력 시스템 서브섹션(11)에 대해, 상기 스러스터 유틸리티들 스위치보드(38) 및 상기 엔진 지원 스위치보드(39)로의 연결부를 차단하기 위한 회로 차단기를 더 포함하는,
    동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 결함 보호 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    각각의 전력 시스템 서브섹션(11)에 대해, 무정전 전원(60)을 더 포함하고, 상기 무정전 전원은 상기 스러스터 유틸리티들 스위치보드(38) 및/또는 상기 엔진 지원 스위치보드(39)에 결합되는,
    동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 결함 보호 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    하나의 전력 시스템 서브섹션의 스러스터 유틸리티들 스위치보드(38) 또는 엔진 지원 스위치보드(39)로부터 다른 전력 시스템 서브섹션의 무정전 전원으로 전기 인터링크 연결부(61)를 더 포함하는,
    동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 결함 보호 시스템.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 결함 검출 시스템을 포함하는, 동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    각각의 전력 시스템 서브섹션에 대해, 스러스터 드라이브(30)의 유틸리티들에 전기 전력을 제공하기 위해 스러스터 유틸리티들 스위치보드(38)로의 연결부, 그리고 상기 전력 시스템 서브섹션(11)의 발전기(21)를 동작시키는 엔진의 유틸리티들에 전기 전력을 제공하기 위해 엔진 지원 스위치보드(39)로의 연결부를 더 포함하고,
    상기 전력 시스템은 개별 버스 서브섹션(16)에 연결된 각각의 전력 시스템 서브섹션(11)에 대해 트랜스포머(34)를 더 포함하고, 상기 트랜스포머는 버스 서브섹션(16)에 결합된 개별 스러스터 드라이브(30)에 전기 전력을 제공하고, 상기 트랜스포머(34)는 전기 전력을 스위치보드들(38, 39) 둘 다에 제공하기 위해 상기 전력 시스템 서브섹션(11)의 상기 스러스터 유틸리티들 스위치보드(38) 및 상기 엔진 지원 스위치보드(39)에 전기적으로 결합된 부가적인 이차 권선(36)을 포함하는,
    전력 시스템.
  15. 결함 보호 시스템을 동작시키는 방법으로서,
    상기 결함 보호 시스템은 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따라 구성되고,
    상기 방법은,
    상기 전력 시스템(10) 내에서 결함을 검출하는 단계,
    상기 전력 시스템(10) 내에서 상기 결함의 위치를 결정하는 단계,
    상기 결함이 발생한 컴포넌트에 결합된 회로 차단기(41, 42, 25, 35)를 개방함으로써 상기 결함이 발생한 컴포넌트를 나머지 전력 시스템으로부터 전기적으로 격리시키거나, 또는 개별 버스 서브섹션(11)의 버스 타이 회로 차단기들(41) 및/또는 버스 결합기 회로 차단기들(42)을 개방함으로써 상기 결함이 발생한 전력 시스템 서브섹션(11)을 나머지 전력 시스템으로부터 격리시키는 단계, 및
    폐쇄된 나머지 버스 타이 회로 차단기들(41) 및 버스 결합기 회로 차단기들(42)을 이용하여 상기 전력 시스템(10)의 동작을 지속시키는 단계
    를 포함하는,
    결함 보호 시스템을 동작시키는 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결함 격리 시스템은, 각각의 전력 시스템 서브섹션(11)에 대해, 상기 발전기(21)로의 연결부를 차단하기 위한 발전기 회로 차단기(25) 및 상기 스러스터 드라이브(30)로의 연결부를 차단하기 위한 스러스터 드라이브 회로 차단기(35)를 더 포함하는,
    동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 결함 보호 시스템.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 전력 저장 디바이스는 배터리인,
    동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 결함 보호 시스템.
  18. 제 8 항에 있어서,
    상기 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템은 전력 저장 디바이스를 포함하고, 상기 전력 저장 디바이스는 가변 주파수 드라이브의 DC 버스에 결합되고, 상기 전력 저장 디바이스는 상기 DC 버스 상의 전압 강하의 경우에 상기 DC 버스에 전기 전력을 공급하여 상기 DC 버스 상의 전압을 전압 임계치를 초과하여 유지시키도록 적응되는,
    동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 결함 보호 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 전력 저장 디바이스는 배터리인,
    동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템의 결함 보호 시스템.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템은 각각의 스러스터 드라이브(30)의 가변 주파수 드라이브(32)에 대해 가변 주파수 드라이브 제어기(33)를 포함하고, 상기 가변 주파수 드라이브 제어기(33)는, 가변 주파수 드라이브의 DC 버스 상의 전압 강하시 개별 가변 주파수 드라이브(32)의 출력 주파수를 낮추도록 적응되어, 이로써 상기 가변 주파수 드라이브가 발전 조건에서 동작하도록 유발되고, 상기 발전 조건에서, 전기 에너지가 스러스터 드라이브의 전기 모터(31)에 의해 발전되고 그리고 상기 DC 버스에 다시 피드되어, 상기 DC 버스 상의 전압이 전압 임계치를 초과하여 유지되는,
    결함 보호 시스템을 동작시키는 방법.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 스러스터 드라이브 라이드 스루 시스템은 전력 저장 디바이스를 포함하고, 상기 전력 저장 디바이스는 가변 주파수 드라이브의 DC 버스에 결합되고, 상기 전력 저장 디바이스는 상기 DC 버스 상의 전압 강하의 경우에 상기 DC 버스에 전기 전력을 공급하여 상기 DC 버스 상의 전압을 전압 임계치를 초과하여 유지시키도록 적응되는,
    결함 보호 시스템을 동작시키는 방법.
KR1020130042330A 2012-04-17 2013-04-17 동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템을 위한 결함 보호 시스템 KR101413520B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12164474.4A EP2654157B1 (en) 2012-04-17 2012-04-17 Fault protection system for a power system of dynamically positioned vessel
EP12164474.4 2012-04-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130117701A KR20130117701A (ko) 2013-10-28
KR101413520B1 true KR101413520B1 (ko) 2014-07-01

Family

ID=46084789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130042330A KR101413520B1 (ko) 2012-04-17 2013-04-17 동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템을 위한 결함 보호 시스템

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9543748B2 (ko)
EP (1) EP2654157B1 (ko)
JP (1) JP5496388B2 (ko)
KR (1) KR101413520B1 (ko)
CN (1) CN103378584B (ko)
BR (1) BR102013009235B1 (ko)
CA (1) CA2812562C (ko)
DK (1) DK2654157T3 (ko)
SG (2) SG10201508573PA (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190098663A (ko) * 2018-02-14 2019-08-22 한국조선해양 주식회사 고압 발전기와 저압 직류 배전반 연결 장치가 구비된 선박용 dc기반 전력 공급 시스템
WO2019245259A1 (ko) * 2018-06-18 2019-12-26 현대중공업 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR20190142699A (ko) * 2018-06-18 2019-12-27 현대중공업 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR20210095198A (ko) * 2019-08-13 2021-07-30 엔알 일렉트릭 컴퍼니 리미티드 의사 바이폴라 직류 배전망 보호 방법, 장치, 시스템, 설비 및 매체

Families Citing this family (73)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2595265A1 (en) * 2011-11-17 2013-05-22 Siemens Aktiengesellschaft Power supply system of a marine vessel
DK2654157T3 (da) 2012-04-17 2022-09-12 Siemens Energy AS Fejlbeskyttelsessystem for et elektrisk system til et dynamisk positioneret fartøj
EP2915232B1 (de) * 2012-10-30 2018-11-28 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur regelung eines energieversorgungsnetzes
WO2015020531A1 (en) 2013-08-06 2015-02-12 Rolls-Roys Marine As Dynamic positioning vessel
GB2516940B (en) * 2013-08-07 2015-09-02 Rolls Royce Marine As A dynamic positioning vessel with a plurality of redundancy zones
EP2869420A1 (en) * 2013-10-31 2015-05-06 Siemens Aktiengesellschaft Power system for a floating vessel
KR101538928B1 (ko) * 2013-10-31 2015-07-23 대우조선해양 주식회사 동적 위치유지 선박용 추진기의 전원 이중화장치
EP2868919A1 (en) * 2013-11-05 2015-05-06 Openhydro IP Limited Turbulence protection system and method for turbine generators
CN103631253B (zh) * 2013-11-29 2016-05-04 哈尔滨工程大学 一种dp3级动力定位故障报警信息系统
CN103744400B (zh) * 2014-01-13 2017-03-29 上海中远船务工程有限公司 基于dp3钻井船助益快速以太网系统冗余支持方法
EP2916419A1 (en) * 2014-03-04 2015-09-09 Siemens Aktiengesellschaft Power system of a floating vessel
US9419428B2 (en) * 2014-05-15 2016-08-16 Abb Technology Ag Protection device for DC collection systems
US9698589B1 (en) * 2014-06-09 2017-07-04 Google Inc. DC power distribution architectures
EP2963769A1 (en) 2014-07-04 2016-01-06 Siemens Aktiengesellschaft Power system for offshore vessels
KR101877465B1 (ko) * 2014-07-08 2018-07-11 현대중공업 주식회사 선박 발전기 모니터링 장치
US9744925B2 (en) 2014-07-31 2017-08-29 General Electric Company DC power system for marine applications
US9780643B2 (en) 2014-09-22 2017-10-03 General Electric Company DC power system for marine applications
US9467080B2 (en) * 2014-08-13 2016-10-11 Kohler, Co. Protective functions for parallel generators
DK3209556T3 (da) 2014-10-20 2020-08-10 Siemens Ag Strømforsyningssystem til et flydende fartøj
ES2622380T3 (es) * 2014-10-27 2017-07-06 Abb Schweiz Ag Sistema de generación de energía eléctrica
US9557794B2 (en) 2014-11-07 2017-01-31 General Electric Company System and method for distributing electrical power
EP3035477A1 (en) * 2014-12-19 2016-06-22 ABB Technology Ltd A power system comprising a central energy storage system and a method of controlling power transfer in a power system
ES2708177T3 (es) * 2015-01-15 2019-04-09 Siemens Ag Distribución de potencia en una embarcación
US20170373498A1 (en) * 2015-01-23 2017-12-28 Siemens Aktiengesellschaft Distribution of electric energy on a vessel
DK201500424A1 (en) * 2015-02-20 2016-09-12 Maersk Drilling As Energy generation and storage system for drilling rigs
CA2977186C (en) 2015-02-20 2020-05-26 Maersk Drilling A/S Power generation and distribution system for offshore drilling units
KR101711453B1 (ko) * 2015-04-23 2017-03-02 삼성중공업 주식회사 전력 효율이 향상된 선박
US9660439B2 (en) 2015-06-05 2017-05-23 General Electric Company Direct current power distribution and protection system
FR3038151A1 (fr) * 2015-06-25 2016-12-30 Orange Alimentation electrique d'une charge avec barre de distribution segmentee
EP3109964A1 (en) * 2015-06-26 2016-12-28 Siemens Aktiengesellschaft Dc grid
CN104917297B (zh) * 2015-06-30 2017-10-24 中国舰船研究设计中心 电动船舶电网监控保护装置及续航监控方法
CN106516025B (zh) * 2015-09-10 2021-10-08 中集海洋工程研究院有限公司 半潜式生活平台
US10008856B2 (en) * 2015-11-09 2018-06-26 General Electric Company Power system for offshore applications
EP3563463A1 (en) 2015-12-07 2019-11-06 Mærsk Drilling A/S Microgrid electric power generation systems and associated methods
US9923414B2 (en) * 2016-02-03 2018-03-20 Eliot Ahdoot System for redundant power supply to a data center
CN110050246A (zh) * 2016-10-12 2019-07-23 越洋塞科外汇合营有限公司 电力系统可靠性
US10654578B2 (en) * 2016-11-02 2020-05-19 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Combined AC and DC turboelectric distributed propulsion system
ES2898710T3 (es) * 2016-11-10 2022-03-08 Abb Schweiz Ag Un sistema de alimentación de CC separado en diferentes zonas de protección
WO2018115318A1 (en) * 2016-12-21 2018-06-28 Single Buoy Moorings Inc. Power generation and distribution arrangement and floating unit comprising such an arrangement
WO2018192632A1 (en) 2017-04-18 2018-10-25 Maersk Drilling A/S Thruster electric power systems and associated methods
CN107257127A (zh) * 2017-05-22 2017-10-17 南通中远船务工程有限公司 配电柜分支电路保护设计方法
US10640225B2 (en) 2017-07-10 2020-05-05 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Selectively regulating current in distributed propulsion systems
US11050377B2 (en) 2017-10-30 2021-06-29 Schlumberger Technology Corporation Systems and methods for managing drive parameters after maintenance
US10920562B2 (en) 2017-11-01 2021-02-16 Schlumberger Technology Corporation Remote control and monitoring of engine control system
CN107979088A (zh) * 2017-11-30 2018-05-01 镇江赛尔尼柯自动化有限公司 船舶低压环网配电系统
CN108054752A (zh) * 2017-12-15 2018-05-18 广新海事重工股份有限公司 一种增强型二级动力定位船舶电力系统结构设计方法
US11264801B2 (en) 2018-02-23 2022-03-01 Schlumberger Technology Corporation Load management algorithm for optimizing engine efficiency
CN108773470A (zh) * 2018-04-28 2018-11-09 上海船舶研究设计院（中国船舶工业集团公司第六0四研究院） 电推救助船的供电系统和电推救助船
GB2574039B (en) * 2018-05-24 2021-04-14 Caterpillar Inc A power distribution system for a marine vessel
WO2020055079A1 (ko) * 2018-09-13 2020-03-19 엘에스산전 주식회사 전원 공급 시스템
KR102518223B1 (ko) * 2018-09-13 2023-04-05 엘에스일렉트릭(주) 전원 공급 시스템
KR102336317B1 (ko) 2018-09-13 2021-12-07 엘에스일렉트릭 (주) 전원 공급 시스템
US12095308B2 (en) 2018-09-13 2024-09-17 Ls Electric Co., Ltd. Power supply device and power supply system
KR20200030819A (ko) * 2018-09-13 2020-03-23 엘에스산전 주식회사 전원 공급 장치 및 전원 공급 시스템
US20220115902A1 (en) * 2018-09-13 2022-04-14 Ls Electric Co., Ltd. Power supply system
KR102299860B1 (ko) * 2018-09-13 2021-09-09 엘에스일렉트릭 (주) 전원 공급 장치 및 전원 공급 시스템
KR102336316B1 (ko) * 2018-09-13 2021-12-07 엘에스일렉트릭 (주) 전원 공급 장치 및 전원 공급 시스템
DE102019203521A1 (de) * 2019-03-15 2020-09-17 Ellenberger & Poensgen Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Stromverteilers
CN114207976A (zh) * 2019-03-29 2022-03-18 西门子股份公司 断开或接通直流电路的装置和自动接通直流电路的方法
CN110137919A (zh) * 2019-04-10 2019-08-16 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 海上风电继电保护系统、方法及计算机可读存储介质
DE102019214682B4 (de) * 2019-09-25 2021-07-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Schutz wenigstens eines Teiles eines Netzsegments eines elektrischen Energieverteilungsnetzes und Netzsegment eines elektrischen Energieverteilungsnetzes
NO348156B1 (en) 2019-10-25 2024-09-09 Kongsberg Maritime As Power supply system
FR3108212B1 (fr) * 2020-03-13 2023-04-14 Schneider Electric Ind Sas procédé de test de coupure de courant capacitif d’un disjoncteur
CN111934284A (zh) * 2020-08-04 2020-11-13 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 基于闭环船舶电力系统的保护设计方法
RU2743196C1 (ru) * 2020-08-10 2021-02-16 Дмитрий Валерьевич Хачатуров Способ повышения надёжности работы электропривода с многоуровневым инвертором
CN112213974A (zh) * 2020-09-14 2021-01-12 南京铁道职业技术学院 一种用于信号安全设备的动态驱动电路
EP3998688A1 (en) * 2021-02-19 2022-05-18 Lilium eAircraft GmbH Power distribution network
CN113725827B (zh) * 2021-07-19 2023-08-11 中国人民解放军海军工程大学 一种基于断路器通信协同的船舶供电网络选择性保护方法
WO2023081643A1 (en) * 2021-11-02 2023-05-11 OneStep Power Solutions Inc. System, apparatus, and method for testing of an electrical system
CN114325224B (zh) * 2021-12-14 2023-09-22 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 一种基于配网实时数据的故障区间定位的方法
KR102687863B1 (ko) * 2022-05-30 2024-07-25 에이치디현대일렉트릭 주식회사 선박의 전력 분배 시스템의 보호 시스템 및 보호 방법
FR3136907B1 (fr) * 2022-06-21 2024-05-31 Safran Electrical & Power Système de distribution électrique pour aéronef et procédé associé
CN117439022B (zh) * 2023-12-20 2024-04-09 天津航空机电有限公司 一种配电盘箱保护结构及保护方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2243700A2 (en) * 2009-04-24 2010-10-27 Rolls-Royce Marine AS Redundant thruster system

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4306265A (en) 1980-09-11 1981-12-15 Eaton Corporation Power interruption protection system for electric motors
JPS5788826A (en) 1980-11-19 1982-06-02 Mitsubishi Electric Corp Protecting interlocking device for breaker
EP0183108B1 (de) 1984-11-23 1988-06-15 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Kurzschluss-Überwachungsanordnung für drehzahlgeregelte Drehstrommotoren einschliesslich deren Zuleitungen
JPH0683593B2 (ja) 1987-08-14 1994-10-19 株式会社日立製作所 発電電動装置及び制御方法
JP2812535B2 (ja) 1990-05-30 1998-10-22 株式会社リコー 画像形成後処理装置
US5305234A (en) * 1991-12-31 1994-04-19 Westinghouse Electric Corp. Thermal protection apparatus for a synchronous machine
JPH0821264A (ja) 1994-07-05 1996-01-23 Toshiba Corp ガスタービン発電機の保護制御装置
US5666044A (en) * 1995-09-29 1997-09-09 Cherry Semiconductor Corporation Start up circuit and current-foldback protection for voltage regulators
JPH09233896A (ja) * 1996-02-26 1997-09-05 Nishishiba Electric Co Ltd 船舶用発電システムの負荷起動方法
DE19716826A1 (de) 1997-04-22 1998-11-19 Stn Atlas Elektronik Gmbh Stromversorgungsnetz, insbesondere Schiffsbordnetz
JP2001028848A (ja) 1999-07-12 2001-01-30 Japan Nuclear Cycle Development Inst States Of Projects 非常用発電機によるバックアップシステム
US6297939B1 (en) 1999-11-05 2001-10-02 Siemens Energy & Automation, Inc. Zone selective interlock for a circuit breaker system
JP3964601B2 (ja) 2000-06-01 2007-08-22 株式会社東芝 保護システム
GB2375242A (en) 2001-05-03 2002-11-06 Alstom Protecting a section of an electrical power line
JP2003235153A (ja) 2002-02-06 2003-08-22 Toshiba Corp 方向比較距離継電装置
JP3947176B2 (ja) * 2004-02-20 2007-07-18 株式会社日本無線電機サービス社 陸上から船舶への給電方法及びそのシステム
DE102004034936A1 (de) * 2004-07-09 2006-02-02 Alstom Power Conversion Gmbh Elektrisches Energieversorgungssystem und Betriebsverfahren hierfür
JP4352267B2 (ja) 2005-06-27 2009-10-28 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 発電機主回路のディジタル保護継電システム
JP4731403B2 (ja) 2006-05-29 2011-07-27 中国電力株式会社 総合後備保護機能付き母線保護継電装置
US8244419B2 (en) * 2006-10-24 2012-08-14 Mi-Jack Canada, Inc. Marine power train system and method of storing energy in a marine vehicle
US7599161B2 (en) 2006-12-29 2009-10-06 General Electric Company Relay device and corresponding method
US7542256B2 (en) 2006-12-29 2009-06-02 General Electric Company Relay device and corresponding method
DE202007018606U1 (de) 2007-11-16 2009-02-19 Moeller Gmbh Kurzschlussbegrenzungsvorrichtung in einer Niederspannungsanlage
US7806065B1 (en) * 2008-10-01 2010-10-05 Thrustmaster of Texas, Inc. Modular system for fast and easy conversion of anchor moored semi-submersibles to dynamically positioned semis without the need for dry docking, using a diesel electric thruster system
EP2262074A1 (en) 2009-06-12 2010-12-15 ABB Technology AG Protection lockout in substation automation
CN102640389B (zh) * 2009-08-14 2015-10-21 Abb技术有限公司 用于分布式电力管理的方法和系统
EP2312744B1 (en) 2009-10-13 2012-07-11 Converteam Technology Ltd Power distribution systems
JP5550389B2 (ja) 2010-03-12 2014-07-16 三菱電機株式会社 自家発電システム
US8385035B2 (en) 2010-07-16 2013-02-26 General Electric Company Protection system having reduced energy let-through mode and zone selectivity
EP2423103A1 (en) * 2010-08-26 2012-02-29 ABB Technology AG Electric propulsion of a ship incorporating an energy storage system
US8792217B2 (en) 2010-09-15 2014-07-29 Schweitzer Engineering Laboratories Inc Systems and methods for protection of components in electrical power delivery systems
EP2442417B1 (en) 2010-10-18 2016-03-30 Siemens Aktiengesellschaft A protection system for electrical power distribution system using directional current detection and logic within protective relays
JP5092045B1 (ja) 2011-07-11 2012-12-05 株式会社東芝 電子機器、映像表示装置
DK2654157T3 (da) 2012-04-17 2022-09-12 Siemens Energy AS Fejlbeskyttelsessystem for et elektrisk system til et dynamisk positioneret fartøj
EP2654156B1 (en) 2012-04-17 2021-05-26 Siemens Energy AS Fault protection system for a power system of dynamically positioned vessel

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2243700A2 (en) * 2009-04-24 2010-10-27 Rolls-Royce Marine AS Redundant thruster system

Cited By (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102105757B1 (ko) 2018-02-14 2020-05-29 한국조선해양 주식회사 고압 발전기와 저압 직류 배전반 연결 장치가 구비된 선박용 dc기반 전력 공급 시스템
KR20190098663A (ko) * 2018-02-14 2019-08-22 한국조선해양 주식회사 고압 발전기와 저압 직류 배전반 연결 장치가 구비된 선박용 dc기반 전력 공급 시스템
KR102150166B1 (ko) 2018-06-18 2020-08-31 현대중공업 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
CN112566841B (zh) * 2018-06-18 2024-03-19 韩国造船海洋株式会社 应用低压配电的船
WO2019245259A1 (ko) * 2018-06-18 2019-12-26 현대중공업 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR20190142704A (ko) * 2018-06-18 2019-12-27 한국조선해양 주식회사 전력 계통 간 교차 배전 가능한 선박
KR20190142694A (ko) * 2018-06-18 2019-12-27 한국조선해양 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR20190142696A (ko) * 2018-06-18 2019-12-27 한국조선해양 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR20190142714A (ko) * 2018-06-18 2019-12-27 한국조선해양 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR20190142712A (ko) * 2018-06-18 2019-12-27 한국조선해양 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR20190142701A (ko) * 2018-06-18 2019-12-27 현대중공업 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR20190142702A (ko) * 2018-06-18 2019-12-27 한국조선해양 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR20190142705A (ko) * 2018-06-18 2019-12-27 현대중공업 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR20190142703A (ko) * 2018-06-18 2019-12-27 한국조선해양 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR20190142695A (ko) * 2018-06-18 2019-12-27 한국조선해양 주식회사 전력 계통 간 교차 배전 가능한 선박
KR20190142699A (ko) * 2018-06-18 2019-12-27 현대중공업 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR20190142700A (ko) * 2018-06-18 2019-12-27 현대중공업 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR102150169B1 (ko) 2018-06-18 2020-08-31 현대중공업 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR20190142713A (ko) * 2018-06-18 2019-12-27 한국조선해양 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR102150168B1 (ko) 2018-06-18 2020-08-31 현대중공업 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR102155422B1 (ko) * 2018-06-18 2020-09-14 한국조선해양 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR102155420B1 (ko) * 2018-06-18 2020-09-14 한국조선해양 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR102155421B1 (ko) 2018-06-18 2020-09-14 한국조선해양 주식회사 전력 계통 간 교차 배전 가능한 선박
KR102155423B1 (ko) * 2018-06-18 2020-09-14 한국조선해양 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR102155424B1 (ko) * 2018-06-18 2020-09-14 한국조선해양 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR102175646B1 (ko) 2018-06-18 2020-11-06 한국조선해양 주식회사 전력 계통 간 교차 배전 가능한 선박
KR102222737B1 (ko) * 2018-06-18 2021-03-04 한국조선해양 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR102222740B1 (ko) * 2018-06-18 2021-03-04 한국조선해양 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR102222741B1 (ko) * 2018-06-18 2021-03-04 한국조선해양 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
CN112566841A (zh) * 2018-06-18 2021-03-26 韩国造船海洋株式会社 应用低压配电的船
KR102150167B1 (ko) 2018-06-18 2020-08-31 현대중공업 주식회사 저압 배전이 적용된 선박
KR102542697B1 (ko) * 2019-08-13 2023-06-13 엔알 일렉트릭 컴퍼니 리미티드 의사 바이폴라 직류 배전망 보호 방법, 장치, 시스템, 설비 및 매체
KR20210095198A (ko) * 2019-08-13 2021-07-30 엔알 일렉트릭 컴퍼니 리미티드 의사 바이폴라 직류 배전망 보호 방법, 장치, 시스템, 설비 및 매체

Also Published As

Publication number Publication date
CA2812562A1 (en) 2013-10-17
SG194285A1 (en) 2013-11-29
EP2654157B1 (en) 2022-07-20
US20130270902A1 (en) 2013-10-17
US9543748B2 (en) 2017-01-10
CN103378584B (zh) 2016-03-23
JP5496388B2 (ja) 2014-05-21
BR102013009235A2 (pt) 2015-06-23
KR20130117701A (ko) 2013-10-28
JP2013223425A (ja) 2013-10-28
BR102013009235B1 (pt) 2021-11-23
SG10201508573PA (en) 2015-11-27
EP2654157A1 (en) 2013-10-23
CA2812562C (en) 2015-06-23
CN103378584A (zh) 2013-10-30
DK2654157T3 (da) 2022-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101413520B1 (ko) 동적으로 포지셔닝되는 선박의 전력 시스템을 위한 결함 보호 시스템
EP2761711B1 (en) Power supply system of a marine vessel
RU2487048C2 (ru) Система распределения энергии и приведения в движение судна
KR101478602B1 (ko) 동적으로 위치제어된 선박의 파워 시스템을 위한 고장 보호 시스템
US9325272B2 (en) Hot standby power supply for a variable frequency drive
KR20110096139A (ko) 배전 시스템 및 배전 방법
KR20080034397A (ko) 전력 분배 시스템
CN109088395B (zh) 基于闭环船舶电力系统的发电机保护装置
Settemsdal et al. New enhanced safety power plant solution for DP vessels operated in closed ring configuration
JP2004015883A (ja) 安定化電力供給システムおよびその運用方法、並びに電力安定供給の運用プログラム
EP3322057B1 (en) A dc power system segregated into different protection zones
WO2015132186A1 (en) Power system for a floating vessel
CN111934284A (zh) 基于闭环船舶电力系统的保护设计方法
CN109565275B (zh) 配电系统和方法
CN113725822A (zh) 220kV母线故障时的切除方法、系统
Sørfonn Power management control of electrical propulsion systems
JPH09201070A (ja) 系統連系用インバータの保護装置
JP2016059168A (ja) 母線電圧安定化装置
RU2460198C1 (ru) Устройство защиты от потери питания
Andersen et al. Challenges of protection and control system verification on DP3 vessels with focus on ride through fault and blackout
Cargill A novel solution to common mode failures in DP Class 2 power plant
JPWO2020121466A1 (ja) 電力供給システムおよび電力供給方法
JPH0654442A (ja) 静止形可変電圧可変周波数電源装置
Buchta Continuity of supply in power plant electrical auxiliaries in power system restoration strategy

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170515

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180510

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190513

Year of fee payment: 6