海洋船舶的電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了海洋船舶的電源系統(tǒng)。所述電源系統(tǒng)適于耦合到海洋船舶的電力分配總線，用于為耦合到電力分配總線的多個電氣電機供電。所述電源系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生電氣電力的發(fā)電機和耦合到發(fā)電機的控制系統(tǒng)，并且該控制系統(tǒng)適于按照電壓選點來控制發(fā)電機的輸出電壓。所述控制系統(tǒng)包括用于測量由發(fā)電機產(chǎn)生的電氣電力的參數(shù)的測量單元，和適于根據(jù)所測量的參數(shù)來針對發(fā)電機的輸出電壓控制電壓選點的控制單元。
【專利說明】海洋船舶的電源系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海洋船舶的電源系統(tǒng)和這種船舶的電力系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及操作海洋船舶的電源系統(tǒng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋船舶、如海上平臺、鉆井或生產(chǎn)船舶通常包括具有耦合到機械能量的源、諸如柴油發(fā)動機或燃氣渦輪機的發(fā)電機的獨立電力系統(tǒng)。由發(fā)電機產(chǎn)生的電氣電力通過電力分配總線被分配，多個用戶連接到所述電力分配總線。大用戶包括推進器驅(qū)動器、鉆井驅(qū)動器或絞車，而較小的用戶可以是泵、壓縮機，以及設(shè)置在此類船舶上的其他電氣設(shè)備。
[0003]不像岸上電力系統(tǒng)通常從多個源獲得電能，海洋船舶的隔離電力系統(tǒng)安裝的發(fā)電機的數(shù)目相對較低，典型為4至6個。由于電纜路線短、使用匯流條以及在路徑中沒有變壓器，發(fā)電機之間的阻抗一般都相當?shù)停瑤缀跏俏⒉蛔愕赖摹Ｈ绻娏ο到y(tǒng)中有故障，諸如匯流條故障或發(fā)電機互連電纜故障，由于低阻抗，會發(fā)生相對高的電壓跌落。連接到電力系統(tǒng)的電氣電機將因此總體操作在顯著減少電流供給的狀況下，并且將因此放慢。作為示例，海洋船舶的電力系統(tǒng)可能有幾十或幾百個連接的小型電氣電機，例如直接在線(DOL)感應(yīng)電機。
[0004]故障被清除后，電氣電機將增加他們的速度返回到額定，這將導(dǎo)致顯著浪涌電流。在一些系統(tǒng)中，自動電壓調(diào)節(jié)器(AVR)將控制發(fā)電機并從而控制主電力分配總線上的電壓。在故障后的系統(tǒng)恢復(fù)期間，由于AVR將嘗試補償電壓降，將一般發(fā)生電壓過沖，過沖典型地高于150%。如果海洋船舶在運輸期間，它將通常在DP2模式(即根據(jù)挪威船級社(DNV)的動態(tài)定位2規(guī)定)操作。在這種操作模式中，電壓過沖一般不認為是一個問題。如果過沖應(yīng)導(dǎo)致另一個部件的停電(blackout)，該部件可以從系統(tǒng)中隔離和修理，根據(jù)DP2的操作，這通常不是至關(guān)重要的。另一方面，如果船舶操作在DP3模式，例如進行鉆井操作時，電力分配總線的匯流排斷路器開路，從而使海洋船舶的電力系統(tǒng)本質(zhì)上劃分成若干獨立的電力系統(tǒng)。作為示例，可以提供電力分配總線的2，3或4個區(qū)段，其中每個區(qū)段作為獨立的冗余電力系統(tǒng)操作。如果在這些子系統(tǒng)中的一個中存在故障，其它子系統(tǒng)也不會受到影響，因為它們與有故障的子系統(tǒng)在電氣上隔離。因此，剩余的子系統(tǒng)將不會經(jīng)歷可能在恢復(fù)有故障的子系統(tǒng)的操作之后發(fā)生的電壓過沖。
[0005]雖然操作帶有開路的匯流排斷路器的電力系統(tǒng)提供冗余并避免在部件中有故障的情況下完全停電，但其具有這樣的缺點，即在每一個區(qū)段中，發(fā)電機需要被操作，并且發(fā)電機的操作一般相當無效，因為有些發(fā)電機可能操作在其最大容量，而其他的發(fā)電機只能操作在接近空閑。
[0006]因此，期望操作這樣的電力系統(tǒng)，其具有閉合的匯流排斷路器，而同時確保滿足根據(jù)DP3規(guī)定的要求的抗故障操作。特別地，期望確保在一個部件中的故障不會影響電力系統(tǒng)的剩余區(qū)段的剩余部件、例如發(fā)電機和驅(qū)動器的操作。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，存在對用于海洋船舶的改進的電源系統(tǒng)的需要，該改進的電源系統(tǒng)減輕至少一些上述的缺點。
[0008]獨立權(quán)利要求的特征滿足了這種需要。從屬權(quán)利要求描述本發(fā)明的實施例。
[0009]實施例提供了一種海洋船舶的電源系統(tǒng)，所述電源系統(tǒng)適于耦合到海洋船舶的電力分配總線，用于為耦合到電力分配總線的多個電氣電機供電。所述電源系統(tǒng)包括發(fā)電機，用于產(chǎn)生電氣電力，所述產(chǎn)生在操作中在所述發(fā)電機的輸出處提供輸出電壓，所述輸出電壓為交流(AC)電壓。所述電源系統(tǒng)還包括控制系統(tǒng)，其耦合到所述發(fā)電機，并且適于按照電壓選點控制所述發(fā)電機的輸出電壓，其中所述電壓選點在操作中被設(shè)置為操作電壓選點。所述控制系統(tǒng)包括測量單元，其適于測量由所述發(fā)電機產(chǎn)生的電氣電力的參數(shù)，其中所述參數(shù)能夠指示耦合到所述電源系統(tǒng)的部件中的故障，所述故障導(dǎo)致發(fā)電機輸出上的電壓的下降。被測量的參數(shù)可以是例如在發(fā)電機輸出處的輸出電壓或輸出電壓的交流頻率。所述控制系統(tǒng)還包括控制單元，其適于根據(jù)所測量的參數(shù)來針對所述發(fā)電機的輸出電壓控制所述電壓選點，使得如果所述參數(shù)的值下落到低于閾值，則減小所述電壓選點。所述控制單元還適于在所述故障從所述電源系統(tǒng)電氣隔離后，逐漸增加所述電壓選點而回到所述操作電壓選點。
[0010]通過在故障后降低電壓選點并使它逐漸回到正常，電壓過沖可以保持在可接受的限制之內(nèi)，或者甚至可以被防止。通過限制電壓過沖，可以防止耦合到海洋船舶的電力分配總線的其它電氣部件的跳閘和/或損壞。因此，即使匯流排斷路器閉合并且電力系統(tǒng)中發(fā)生故障，也可以確保可靠的操作。因此，可以實現(xiàn)在閉合的匯流排斷路器的情況下的根據(jù)DP3規(guī)定的電力系統(tǒng)的操作。
[0011]該故障從電源系統(tǒng)電氣隔離意味著故障被清除，這可例如通過將具有故障的部件從電源系統(tǒng)斷開而發(fā)生，例如通過將其從電力分配總線斷開而發(fā)生，或者通過將電力分配總線的其中發(fā)生了故障的區(qū)段與電力分配總線的其余區(qū)段斷開而發(fā)生，或者如果可能通過簡單地移除故障的原因而發(fā)生。該斷開可以借助于電路斷路器、匯流排斷路器、繼電器、保險絲、電力電子器件等發(fā)生。
[0012]在實施例中，控制系統(tǒng)可確定例如當所測量的參數(shù)下落到低于閾值時發(fā)生了故障，然后可以如上所述那樣控制電壓選點。也可能不顯式確定故障的發(fā)生，而是控制單元根據(jù)所測量的參數(shù)，例如按照預(yù)定關(guān)系，簡單地控制電壓選點。故障可以是例如耦合到電力分配總線的部件中或電力分配總線本身中的短接電路，例如匯流條故障或發(fā)電機互連電纜故障等等。這樣的故障通常導(dǎo)致在故障發(fā)生后，發(fā)電機輸出上的電壓的下降。操作電壓選點定義了發(fā)電機在其正常操作時應(yīng)該輸送的電壓。這樣，操作電壓選點可以在正常操作(即無故障存在的操作)期間按照要求改變。
[0013]在實施例中，執(zhí)行電壓選點的逐漸增加，使得在電壓選點返回到操作電壓選點后發(fā)生的電壓過沖小于操作電壓的125%，優(yōu)選小于120%。通過控制系統(tǒng)的這種配置，可以確保操作電源系統(tǒng)的DP3規(guī)范可以實現(xiàn)。
[0014]在實施例中，所述參數(shù)是在發(fā)電機輸出處的電壓，并且控制單元適于如果發(fā)電機輸出處的電壓下降到低于電壓閾值則確定電源系統(tǒng)中或耦合到其的部件中存在故障。由于海洋船舶的電力系統(tǒng)的低阻抗，部件的故障、特別是短接電路將導(dǎo)致相當大的電壓降，從而測量所述發(fā)電機的輸出處的電壓是對故障發(fā)生的良好指標。
[0015]在另一實施例中，所述參數(shù)是發(fā)電機輸出處的輸出電壓的交流頻率，并且控制單元適于如果發(fā)電機輸出處的交流頻率下降到低于頻率閾值則確定電源系統(tǒng)中或耦合到其的部件中存在故障。諸如一個部件中的短接電路的故障將通常會導(dǎo)致從電源系統(tǒng)的發(fā)電機汲取大的電流，并且相應(yīng)地，發(fā)電機上的負載將增加。這可能導(dǎo)致發(fā)電機的軸的旋轉(zhuǎn)速度的減小，從而導(dǎo)致輸出電壓的頻率的減小。從而發(fā)電機輸出處的交流頻率是對電源系統(tǒng)中故障發(fā)生的良好指標。
[0016]在實施例中，所述控制單元適于在檢測到故障之后設(shè)置所述電壓選點為起始電壓選點，并且之后將所述電壓選點斜升到所述操作電壓選點。通過使用斜坡在故障后增加電壓選點，可以使電壓過沖保持為低。起始電壓選點可以例如在操作電壓選點的0%至50%的范圍內(nèi)。
[0017]所述電壓選點從所述起始電壓選點到所述操作電壓選點的斜坡可以在一時間段內(nèi)發(fā)生，所述時間段是從約0.1秒到約3秒的范圍中選擇的，并且優(yōu)選地是從約0.5秒至約2秒的范圍中選擇的。
[0018]通過這樣的起始電壓選點，可以顯著降低連接到所述電力分配總線的電氣電機的電流浪涌。通過利用這樣的斜坡，可以防止由于電壓過低而導(dǎo)致的用戶的跳閘(即用戶自己發(fā)起的停機)。特別地，通過使斜坡的持續(xù)時間小于3、優(yōu)選小于2秒，可以防止由于低電壓導(dǎo)致的推進器驅(qū)動器的頻率轉(zhuǎn)換器的跳閘，所述跳閘可能在如果電壓降低持續(xù)太長時間從而動能恢復(fù)不再可能時發(fā)生。
[0019]作為示例，可以使用兩個斜坡，第一斜坡開始于起始電壓選點并延伸至中間電壓選點，并且第二斜坡開始于中間電壓選點并延伸至操作電壓選點。中間電壓選點可例如在操作電壓選點的約70 %至約90 %的范圍內(nèi)，優(yōu)選約75 %至約85 %的范圍內(nèi)。因此可以實現(xiàn)快速恢復(fù)回到正常操作電壓，而同時最小化電壓過沖。
[0020]在實施例中，所述控制單元包括保護控制器和自動電壓調(diào)節(jié)器(AVR)，其中，所述保護控制器具有到AVR的接口，并適于生成用于控制所述電壓選點的控制信號并且還適于通過所述接口將所述控制信號供應(yīng)到AVR。AVR適于從所供應(yīng)的控制信號確定所述電壓選點，并根據(jù)所確定的電壓選點控制所述發(fā)電機的勵磁電壓。作為示例，AVR可具有通常用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的輸入，并且該輸入現(xiàn)在可被保護控制器使用來如上文所概述那樣控制電壓選點。該輸入可以例如是模擬電壓或電流輸入。保護控制器例如可以提供如上所述那樣斜升電壓選點的控制信號，從而最小化電壓過沖。
[0021 ] 在實施例中，所述控制單元包括自動電壓調(diào)節(jié)器(AVR)，并且所述自動電壓調(diào)節(jié)器包括伏特每赫茲限制器，所述伏特每赫茲限制器根據(jù)所述發(fā)電機的輸出電壓的交流頻率來限制所述電壓選點，使得較低的交流頻率導(dǎo)致對所述電壓選點的較低的限制。因此，如果交流頻率由于故障的發(fā)生而下降，伏特每赫茲限制器將因此減小電壓選點，并將在故障被清除后逐漸增加電壓選點。從而可以防止過度的浪涌電流和電壓過沖。
[0022]伏特每赫茲限制器可特別地被配置，使得電壓選點與交流頻率的比率保持為低于預(yù)定限制。如果超過此限制，伏特每赫茲限制器減小電壓選點。作為示例，在額定交流頻率處，最大電壓選點可以被限制為介于所述操作電壓選點的105%與120%之間，優(yōu)選地為所述操作電壓選點的約110%。該限制定義了所述電壓選點與交流頻率的最大比率(例如，比率為1.1)。所述伏特每赫茲限制器可以被配置為限制所述電壓選點，使得對于所有的交流頻率不超過該最大比率。因此，如果交流頻率下降到額定交流頻率的50%，電壓選點可被限制為最大是操作電壓選點的55%。
[0023]在實施例中，AVR可耦合到保護控制器，并可以包括伏特每赫茲限制器(例如，它可以組合兩種上述的實施例)。AVR可適于根據(jù)所供應(yīng)的控制信號來控制所述電壓選點，并且同時借助于所述伏特每赫茲限制器根據(jù)所述發(fā)電機的輸出電壓的交流頻率來限制所述電壓選點。針對電壓過沖的雙重保護可因此而實現(xiàn)。作為示例，如果保護控制器可能失效，則伏特每赫茲限制器將仍然減小電壓過沖至可接受的水平。
[0024]本發(fā)明的另一實施例提供了一種海洋船舶的、特別是海上平臺或者鉆井或生產(chǎn)船舶的電力系統(tǒng)。所述電力系統(tǒng)包括以上文提及的配置中的任何一種配置的多個電源系統(tǒng)，和劃分為若干區(qū)段的電力分配總線，每個區(qū)段耦合到至少一個電源系統(tǒng)。區(qū)段是通過匯流排斷路器可連接的，并且所述電力分配總線適于向耦合到所述電力分配總線的多個電氣電機供應(yīng)由電源系統(tǒng)產(chǎn)生的電氣電力。通過利用如上所述的電源系統(tǒng)，在電力分配總線的區(qū)段被斷開并且系統(tǒng)再次上電之后，可以防止電壓過沖。
[0025]在實施例中，每個電源系統(tǒng)適于將在電源系統(tǒng)、分配總線或耦合到其的部件之一中的故障后發(fā)生的電壓過沖限制為小于相應(yīng)的電源系統(tǒng)的額定操作電壓的125%，優(yōu)選地小于120%。該限制通過在從電源系統(tǒng)電氣隔離所述故障之后所述電壓選點的上述逐漸增加來發(fā)生。
[0026]所述電力系統(tǒng)可以適于在檢測到故障后使所述電力分配總線的其中發(fā)生了故障的區(qū)段的匯流排斷路器開路，從而將故障從耦合到所述電力分配總線的其余區(qū)段的電源系統(tǒng)隔離。通過上述手段，其余的電源系統(tǒng)可以返回到正常操作，而不會造成過度的電壓過沖。
[0027]所述電力分配總線的區(qū)段可以以環(huán)形配置來連接。因此，即使一區(qū)段從所述電力分配總線斷開，其余的區(qū)段保持彼此連接。借助于具有閉合的匯流排斷路器的環(huán)形配置，僅如所需一樣多的發(fā)電機需要上線，即向電力分配總線輸送電力。此外，當操作若干發(fā)電機時，負載可以在這些發(fā)電機之間共享，使得即使發(fā)電機連接到不同的總線區(qū)段，發(fā)電機也可以在有效率的操作范圍內(nèi)操作。
[0028]在實施例中，海上船舶是動態(tài)定位的船舶。
[0029]所述電力系統(tǒng)可以是具有類3操作模式的動態(tài)定位設(shè)備類3電力系統(tǒng)。作為示例，所述電力系統(tǒng)可以劃分成若干物理上分離的隔室(例如每個包括電力分配總線的一個區(qū)段)，電力系統(tǒng)被配置成使得不會由任何單個故障而發(fā)生位置丟失，所述單個故障包括任何這樣的隔室燃燒或浸水。類3操作模式意指其中該要求得到滿足的操作模式(電力系統(tǒng)可以是在對故障保護具有較不嚴格的要求的其它模式中可操作的)。
[0030]在實施例中，所述電力系統(tǒng)適于在所述電力分配總線的區(qū)段之間匯流排斷路器閉合的情況下在類3操作模式中操作。通過利用如上文所概述那樣配置的電源系統(tǒng)，電壓過沖可以減小到使能在閉合的匯流排斷路器的情況下的類3操作模式的水平。特別地，故障從一個隔室到另一個的傳播被防止，從而，即使在匯流排斷路器閉合時，也能夠滿足對故障安全操作的嚴格要求。
[0031]本發(fā)明的進一步的實施例提供了一種操作海洋船舶的電源系統(tǒng)的方法。所述電源系統(tǒng)耦合到海洋船舶的電力分配總線，用于為耦合到所述電力分配總線的多個電氣電機供電。所述電源系統(tǒng)包括發(fā)電機和控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)適于根據(jù)電壓選點來控制所述發(fā)電機的輸出電壓。所述方法包括操作所述電源系統(tǒng)，其中所述電壓選點被設(shè)置為操作電壓選點；測量由所述發(fā)電機產(chǎn)生的電氣電力的參數(shù)，其中所述參數(shù)能夠指示稱合到所述電源系統(tǒng)的部件中的故障，所述故障導(dǎo)致發(fā)電機輸出上的電壓的下降。所述方法還包括:如果所述參數(shù)的值下落到低于閾值，則針對所述發(fā)電機的輸出電壓減小所述電壓選點，并且在所述故障從所述電源系統(tǒng)電氣隔離后，逐漸增加所述電壓選點而回到所述操作電壓選點。通過該方法，與上文關(guān)于電源系統(tǒng)所進一步概述的那些優(yōu)點類似的優(yōu)點可被實現(xiàn)。
[0032]在該方法的實施例中，所述方法還包括通過檢測發(fā)電機的輸出電壓下降到低于電壓閾值，或通過檢測發(fā)電機的輸出電壓的交流頻率下降到低于頻率閾值，來檢測耦合到所述電源系統(tǒng)的部件中的故障。其可進一步包括通過使電力分配總線的其中發(fā)生了故障的區(qū)段的匯流排斷路器開路來隔離故障，從而使故障從電源系統(tǒng)電氣隔離。電氣隔離故障也可通過例如借助于相應(yīng)的電路斷路器、繼電器等從電力分配總線斷開導(dǎo)致故障的部件來發(fā)生。
[0033]該方法的實施例可以在按上述配置中的任何一種配置的電源系統(tǒng)上實行。特別地，上面關(guān)于電源系統(tǒng)的實施例所描述的任何方法步驟可以在操作海洋船舶的電源系統(tǒng)的方法中實現(xiàn)。
[0034]除非進行相反的指出，否則上面提及的本發(fā)明的實施例的特征和下面還要解釋的那些特征可以彼此組合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]本發(fā)明的前述的和其它的特征和優(yōu)點將從結(jié)合附圖閱讀以下詳細描述而變得進一步清楚。在附圖中，相同的附圖標記指代相同的元件。
[0036]圖1是示意性框圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的電源系統(tǒng)。
[0037]圖2是示意性框圖，示出了圖1的電源系統(tǒng)的可能的配置。
[0038]圖3是示意性框圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括圖1或圖2的電源系統(tǒng)的電源系統(tǒng)。
[0039]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的操作海洋船舶的電源系統(tǒng)的方法的流程圖。
[0040]圖5是示意性框圖，示出了可以用在電源系統(tǒng)的實施例中的伏特每赫茲(Voltsper Hertz)限制器的可能實現(xiàn)。
[0041]圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的、取決于伏特每赫茲限制器的AC頻率的電壓選點限制的圖。
[0042]圖7是500毫秒的故障發(fā)生后的電壓過沖的圖。
[0043]圖8是當采用伏特每赫茲限制器降低電壓選點時在500毫秒的故障后的電壓過沖的圖。
[0044]圖9是當利用保護控制器的控制信號降低電壓選點時在500毫秒的故障后的電壓過沖的圖。
【具體實施方式】[0045]在下文中，本發(fā)明的實施例將參照附圖來進行詳細描述。應(yīng)當理解，對實施例的以下描述僅出于說明的目的而給出并且不應(yīng)以限制性意義來領(lǐng)會。
[0046]應(yīng)當注意的是，附圖被視為僅是示意性表示，并且附圖中的元件不一定按彼此比例繪制。相反，各種元件的表示被選擇為使得它們的功能和一般目對本領(lǐng)域技術(shù)人員變得清楚。還應(yīng)該理解的是，在附圖中所示和后文中描述的物理或功能單元的耦合并不一定需要是直接連接的耦合，而也可以是間接的連接或耦合，即具有一個或多個附加的中間元件的連接或耦合，所述中間元件諸如保險絲、電路斷路器、變壓器等。技術(shù)人員將進一步了解，本文針對不同實施例所示和描述的物理或功能單元不一定需要被實現(xiàn)為物理上分離的單元。一個或多個物理或功能塊或單元可以在一個共同的電路、芯片、電路元件或單元中實現(xiàn)，而示出的其他物理或功能塊或單元可以在分離的電路、芯片、電路元件或單元中實現(xiàn)。
[0047]圖1示意性地示出了海洋船舶的電力系統(tǒng)10。電力系統(tǒng)10包括電源系統(tǒng)20，其為操作海洋船舶提供電氣電力。電源系統(tǒng)20通過電路斷路器14耦合到海洋船舶的電力分配總線11。電力分配總線11包括若干區(qū)段，其中兩個區(qū)段示于圖1中。在操作中，電力分配總線11的不同區(qū)段通過匯流排斷路器13耦合。經(jīng)由電力分配總線11供應(yīng)電氣電力的負載包括電氣電機12。電氣電機12可以是諸如鉆井驅(qū)動器、推進器驅(qū)動器或絞車的驅(qū)動器的一部分，它們還包括用于操作例如泵、壓縮機等的輔助電氣電機。具體地，它們可以包括直接在線(DOL)感應(yīng)電機。
[0048]海洋船舶的電源系統(tǒng)10適于在若干不同的操作模式下操作，所述操作模式包括DP2 (動態(tài)定位2)模式和DP3 (動態(tài)定位3)模式。這些模式的要求是由DNV (挪威船級社)定義的。滿足DP3的要求可以導(dǎo)致海洋船舶的“DYNP0SAUTR0”分類。
[0049]DP2模式可以例如在運輸期間使用，其中關(guān)于用戶跳閘(即用戶從電力系統(tǒng)斷開)的要求不是那么嚴格。船舶可能需要例如在鉆井操作期間操作在DP3模式，這需要保持在鉆井地點上方的非常穩(wěn)定的位置。因此，對于操作的DP3模式，關(guān)于電力系統(tǒng)的完整性的要求是非常嚴格的。特別地，為了滿足DP3的規(guī)定，通常需要將電力分配總線劃分成若干區(qū)段，其中的每個區(qū)段由它自己的電源系統(tǒng)20供電。這可以通過使所有的匯流排斷路器13開路來實現(xiàn)。當故障發(fā)生時，它會被隔離在電力分配總線11的子區(qū)段中，并且將不會影響到其余的區(qū)段，從而實現(xiàn)了海洋船舶的安全操作?？梢蕴峁?、3或4個冗余子區(qū)段，從而提供高冗余度。在DP2模式下，完整性和可靠性的要求沒有那么高，從而可以在匯流排斷路器13閉合的情況下操作電力分配總線11。
[0050]當匯流排斷路器13閉合并且故障發(fā)生時，例如由于電力分配總線11上的故障、匯流條故障或發(fā)電機互連電纜故障，電力分配總線11上的電壓將下降。在電壓下降期間，可通過變壓器連接到低壓饋線的包括DOL電機的電機12松動電力，并且可以相應(yīng)地在顯著減少的電流供應(yīng)下操作。取決于負載轉(zhuǎn)矩曲線和電機慣量，它們將因此開始降低它們的速度。電力系統(tǒng)10可包括數(shù)十或數(shù)百個這樣的小DOL電機。這使得在故障情況下難以做出對電力系統(tǒng)10的整體系統(tǒng)行為的預(yù)測。
[0051]例如通過從電力系統(tǒng)10斷開造成故障的部件或者通過隔離電力分配總線11的區(qū)段(例如，通過使相應(yīng)的匯流排斷路器13開路)來清除故障后，電機12將增加他們的速度返回到額定，這導(dǎo)致可能顯著的浪涌電流。
[0052]為了提供電力分配總線11上的操作電壓，電源系統(tǒng)20包括發(fā)電機21，其例如耦合到柴油發(fā)動機或燃氣渦輪機，并且其由與發(fā)電機21交接的控制系統(tǒng)30控制?？刂葡到y(tǒng)30將嘗試使電力分配總線11上的電壓返回到正常操作電壓，即額定電壓的100%。為此目的，控制系統(tǒng)30可以包括自動電壓調(diào)節(jié)器(AVR)。在常規(guī)的海洋船舶電源系統(tǒng)中，故障將導(dǎo)致電壓過沖的發(fā)生，其通常比額定操作電壓高約140至150%。因為這種高電壓過沖可能引起連接到海洋船舶的電力分配總線11的其他電氣部件的跳閘和/或損壞，匯流排斷路器13在DP3模式操作期間開路，從而，如果這樣的電壓過沖發(fā)生在電力分配總線11的一個區(qū)段中，則其他區(qū)段不受影響。因此，可避免諸如導(dǎo)航設(shè)備的關(guān)鍵用戶的跳閘。作為示例，如果150%的電壓過沖發(fā)生，在額定230伏交流電操作的用戶可感測350伏交流電若干秒，這導(dǎo)致保險絲或斷路器的分斷或開路，或損壞設(shè)備。
[0053]在圖1的實施例中，電源系統(tǒng)20適于將在這種故障后發(fā)生的電壓過沖最小化至小于額定操作電壓的125%，優(yōu)選地甚至小于標稱操作電壓的120%。為此目的，控制系統(tǒng)30包括測量單元31，其測量由發(fā)電機21產(chǎn)生的電氣電力的參數(shù)，例如發(fā)電機21的輸出電壓或輸出電壓的交流頻率。故障的發(fā)生將導(dǎo)致發(fā)電機21的輸出上的電壓下降。通過測量參數(shù)，該電壓降可被感測，或者，由于發(fā)電機在使電壓回到額定的嘗試中將放慢，所以輸出電壓的交流電頻率的下降可以指示故障。
[0054]控制系統(tǒng)30包括控制單元33，其按照電壓選點，通過控制發(fā)電機21的勵磁線圈的電壓/電流來調(diào)整發(fā)電機21的輸出電壓。在正常操作中，電壓選點被設(shè)置為操作電壓選點，從而，發(fā)電機21在其輸出處提供額定操作電壓。
[0055]控制單元33現(xiàn)在適于根據(jù)測量單元31測量的參數(shù)來針對發(fā)電機21的輸出電壓控制電壓選點，使得如果參數(shù)的值下落至閾值以下從而指示故障的發(fā)生，則電壓選點減小?？刂茊卧?3可以檢測故障，并將電壓選點設(shè)置為預(yù)定的低值，或者它可以提供所測量的參數(shù)和電壓選點之間的預(yù)定關(guān)系，從而，參數(shù)的下降自動導(dǎo)致電壓選點的下降。
[0056]在故障從電源系統(tǒng)電氣隔離后，控制單元30還適于逐漸增加電壓選點而回到操作電壓選點。同樣，控制單元33可以根據(jù)預(yù)定的程序來增加電壓選點，或者它可以提供所測量的參數(shù)和電壓閾值之間的關(guān)系，從而，如果所測量的參數(shù)返回到正常時，電壓選點也返回到操作電壓選點。
[0057]因此，由于電壓選點首先降低，然后逐漸增加回到操作電壓選點，電壓過沖可以顯著降低。特別地，可以選擇逐漸增加，使得電壓過沖被限制為小于額定操作電壓的125%，優(yōu)選小于120%。在這樣的配置中，由于電源系統(tǒng)20將防止電壓過沖超過DP3的規(guī)定，即使在DP3的操作模式下，也有可能在匯流排斷路器13閉合的情況下操作電力系統(tǒng)10。
[0058]圖2示出了電源系統(tǒng)20的實施例，其可在圖1的電力系統(tǒng)10中使用。電源系統(tǒng)20的控制系統(tǒng)30借助于自動電壓調(diào)節(jié)器(AVR) 35和保護控制器34來實現(xiàn)。AVR35可實現(xiàn)在本領(lǐng)域中已知的任何自動電壓調(diào)節(jié)器的功能，并根據(jù)發(fā)電機21的類型和電源系統(tǒng)20的電力要求選擇其特定配置。AVR35與測量單元31交接，其可以例如以電壓和/或電力感測電路的形式來實現(xiàn)。測量單元31還可以包括頻率感測電路，用于測量由發(fā)電機21產(chǎn)生的交流電壓的交流頻率。注意測量單元31本身并不需要確定交流電壓或輸出電壓的交流頻率。它可以例如簡單地用于在發(fā)電機輸出上的測量點處隨時間推移對電壓值進行采樣，并根據(jù)測量值的序列，可以確定輸出電壓的RMS值，并且可以確定輸出電壓的頻率(例如,通過使用傅立葉變換)。這可在AVR35中執(zhí)行。發(fā)電機21的輸出電壓可例如在定子繞組處測量，或者可以在輔助繞組中測量。
[0059]AVR35包括電壓控制器37，其使用測量單元31感測到的發(fā)電機21的輸出處的電壓，以用于電壓控制的目的。特別地，電壓控制單元37控制饋送到發(fā)電機21勵磁機磁場(exciter field)的電壓或電力，并且從而控制發(fā)電機的輸出電壓。在一般的操作中，操作電壓選點在AVR35中定義，并且電壓控制器37調(diào)整勵磁電壓以使得發(fā)電機21的電壓輸出對應(yīng)于操作電壓選點。因此可以實現(xiàn)發(fā)電機21的輸出電壓的閉環(huán)控制，以及AVR35可以補償發(fā)電機21的負載、速度、溫度、功率因數(shù)等。
[0060]在圖2的實施例中，AVR35設(shè)置有伏特每赫茲限制器36。伏特每赫茲限制器36根據(jù)發(fā)電機21的輸出電壓的交流頻率限制AVR35的電壓選點。這種限制可根據(jù)定義在伏特每赫茲限制器36中的特性曲線發(fā)生。
[0061]這樣的特性曲線的示例示于圖6中。圖6的圖中的X軸示出以Hz計的發(fā)電機輸出處的交流頻率，而Y軸示出了發(fā)電機的輸出電壓。在正常操作條件下，輸出電壓將具有額定的交流頻率(100%)和額定輸出電壓值(100%)。線600示出了固定的電壓/頻率比，這根據(jù)輸出電壓的實際交流頻率限制了最大電壓選點(此處為固定的比率11)。因此，如果AC頻率下降例如到50%時，最大電壓選點被限制為55%。除了使用導(dǎo)致圖6的圖中的直線600的固定的比率以外，也可使用隨發(fā)電機頻率而變化的比率，這將相應(yīng)地導(dǎo)致圖6的圖中的特性曲線。
[0062]最大伏特每赫茲，即線600，有效地造成了輸出電壓的交流頻率的頻率閾值。如果交流頻率下降到低于此閾值，即線600負X方向交叉，則減小電壓選點，使得系統(tǒng)的操作在線600下面的區(qū)域繼續(xù)進行。類似地，如果交流頻率增加，電壓選點可以增加至通過伏特每赫茲的比率、即線600給定的限制。
[0063]回到圖2，測量單元31包括頻率測量電路(其可以如上所述那樣實現(xiàn))，并且從而提供了至伏特每赫茲限制器36的輸出電壓的頻率。伏特每赫茲限制器36然后將最大允許電壓選點提供到電壓控制器37，電壓控制器37根據(jù)所述限制減小它的電壓選點并相應(yīng)地控制勵磁電壓。
[0064]如果故障現(xiàn)在發(fā)生在電力系統(tǒng)中，從電源系統(tǒng)20汲取的電流將增加，從而導(dǎo)致在發(fā)電機21的輸出處的電壓降，并導(dǎo)致發(fā)電機21的減小的旋轉(zhuǎn)頻率，并且因此導(dǎo)致輸出電壓的減小的交流頻率。這由伏特每赫茲限制器36檢測，其相應(yīng)地減小電壓選點。當故障從系統(tǒng)中清除時，發(fā)電機將再次拾取速度，導(dǎo)致輸出電壓的交流頻率增加，從而導(dǎo)致相應(yīng)地增加最大允許電壓選點。電壓選點從而逐漸增加回到正常操作電壓選點，從而電壓過沖可以保持為小。
[0065]附加于或作為操作伏特每赫茲限制器36的替代，電源系統(tǒng)20的控制系統(tǒng)30可以包括保護控制器34。保護控制器34與自動電壓調(diào)節(jié)器35的輸入38交接，其通過輸入38來控制AVR的電壓選點。保護控制器34與測量單元32交接，測定單元32包括電壓感測電路，用于感測發(fā)電機21的輸出電壓。注意，提供單個測量單元(即代替測量單元31和32)是足夠的，其為AVR35和保護控制器34 二者提供了指示故障的參數(shù)的測量。
[0066]輸入38可以是模擬輸入，并且保護控制器34可以向AVR35提供指示電壓選點的變化的模擬控制信號。作為示例，介于-10至+10伏直流電之間的范圍中的模擬電壓或者例如在4至20毫安范圍內(nèi)的電流可以用作控制信號。保護控制器34監(jiān)視所測量的輸出電壓，并且如果輸出電壓下降到低于電壓閾值，則保護控制器34識別發(fā)生了故障。借助于控制信號，保護控制器34控制電壓選點到起始電壓選點，該電壓選點可以例如在介于操作電壓選點的約0%到50%之間的范圍內(nèi)。故障被清除后，保護控制器34將電壓選點斜升回到操作電壓選點。斜坡可具有介于約0.1至約3秒之間的持續(xù)時間，優(yōu)選地介于約0.5至2秒之間。這樣，耦合到電力系統(tǒng)的電機12的浪涌電流可以減小，同時可以防止耦合到電力系統(tǒng)的其他部件將由于太低的電壓而跳閘，例如當電壓增加得太慢時而跳閘。示例是推進器頻率轉(zhuǎn)換器，其可能會斷開，因為如果電壓降低的持續(xù)時間太長，動能恢復(fù)可能不再是可能的。
[0067]除了使用從起始電壓選點到操作電壓選點的單個斜坡，可以使斜坡更復(fù)雜，以減少返回到操作電壓選點所需的時間量，而同時最小化電壓過沖。作為示例，第一斜坡可以被用于將電壓選點斜升至介于操作電壓選點的約75%和85%之間，并且第二斜坡可用于將電壓選點從該中間電壓選點返回到操作電壓選點。第一斜坡被配置成具有比第二斜坡的斜面更陡的斜面，從而最小化用于恢復(fù)的時間，并同時減小電壓過沖。
[0068]在特定的實現(xiàn)中，如果輸出電壓下降到低于20%或低于10%，保護控制器檢測到故障的發(fā)生。故障清除后，它將然后開始2秒內(nèi)從10%到100%的電壓選點的軟斜升。這種配置被用于獲得圖9的結(jié)果，這會在下面進一步描述。由于故障的持續(xù)時間相對短(例如，低于0.5秒)，斜坡可在檢測到故障后直接開始，從而導(dǎo)致斜坡的大部分發(fā)生在故障清除后，或者它可以僅在檢測到故障清除后開始(例如，輸出電壓再次上升，或上升到高于閾值電壓)。
[0069]在圖2所示的配置中，同時使用伏特每赫茲限制器36和保護控制器34。故障后，如上所述，電壓選點由保護控制器34控制。如果保護控制器失效，伏特每赫茲限制器36將仍然提供電壓選點的限制，從而，即使在這種情況下，電壓過沖也會顯著降低。在其它實施例中，可以僅使用伏特每赫茲限制器36和保護控制器34中的一個。僅用伏特每赫茲限制器36具有僅需要AVR采用電壓測量/頻率測量的優(yōu)點，并且不需要實現(xiàn)額外的控制器。另一方面，利用保護控制器34具有以下優(yōu)點:可以實現(xiàn)甚至更低的電壓過沖，以及電壓選點的斜升可以被優(yōu)化以實現(xiàn)快速恢復(fù)和最小的電壓過沖。同時使用兩者具有的優(yōu)點是提供了冗余，即使兩者中的一個失效也可保持系統(tǒng)可操作。
[0070]在圖3中，電力系統(tǒng)10的特定的實現(xiàn)被示意性示出。圖3的電力系統(tǒng)10可實現(xiàn)如上面所概述的電源系統(tǒng)20的任何配置。因此，任何上述給出的解釋同樣適用于圖3的電力系統(tǒng)10。電源系統(tǒng)20通過電路斷路器被耦合到電力分配總線11，從而在各自的電源系統(tǒng)中發(fā)生故障的情況下，可以使電源系統(tǒng)20從電力分配總線11電氣隔離。電力分配總線11包括三個區(qū)段15、16、17，兩個電源系統(tǒng)20耦合到其中的每個區(qū)段。各區(qū)段通過匯流排斷路器13互連。電力分配總線11因而具有環(huán)形配置。此外，包括電氣電機12的負載/用戶通過電路斷路器耦合到電力分配總線11，以使得在發(fā)生故障的情況下，它們能夠被從電力分配總線11電氣隔離。
[0071]如虛線所指示的，耦合到電力分配總線的每個區(qū)段的發(fā)電機在其自己的單獨的機艙中操作，通過防火墻和水密分離與其它機艙分開。如果電力分配總線的一個區(qū)段中有故障，例如主電力系統(tǒng)匯流條或匯流排電纜上有故障，電力分配總線11的整個該區(qū)段可以從其余區(qū)段解耦合，從而對電力分配總線11的其余區(qū)段電氣隔離該故障。通過使用根據(jù)本發(fā)明的實施例配置的電源系統(tǒng)20，匯流排斷路器13可以在DP3的操作期間閉合，因為故障發(fā)生后，電力系統(tǒng)恢復(fù)正常操作時發(fā)生的電壓過沖被最小化。
[0072]圖4的流程圖中示出的方法可以在任何上述的電源系統(tǒng)或電力系統(tǒng)上執(zhí)行。在第一步驟401中，電源系統(tǒng)20操作于操作電壓選點。在步驟402中，輸出電壓和/或輸出電壓的交流頻率被測量，例如如上文提及的，通過電壓和頻率測量電路、通過在時間點處對電壓進行采樣并分析經(jīng)采樣的信號等來測量。在步驟403中，故障在電力系統(tǒng)中發(fā)生。如上面所解釋的，這將被識別為監(jiān)視的參數(shù)的下降，即在發(fā)電機的輸出處電壓或頻率的下降。在步驟405中，控制系統(tǒng)的電壓選點降低，即根據(jù)保護控制器的控制信號或根據(jù)伏特每赫茲限制器的電壓選點限制來降低。如上所提及的，這兩種類型的過沖保護可同時操作，其中一個用作另一個的后援。
[0073]故障清除后，電壓選點要么按照來自保護控制器的控制信號，要么按照伏特每赫茲限制器的增加的電壓選點限制而逐漸增加(步驟406)。當電壓選點達到操作電壓選點時，恢復(fù)正常操作(步驟407)，在所述操作電壓選點，電源系統(tǒng)20在正常條件下操作。這意味著電壓選點不再受伏特每赫茲限制器或保護控制器限制，而是由AVR按照操作條件來控制。
[0074]圖5是方框圖，示意性地示出了伏特每赫茲限制器的實現(xiàn)。注意，這只是示意圖，并且該實現(xiàn)是用于仿真伏特每赫茲限制器的輸出。它可以但的確并不需要反映伏特每赫茲限制器36的實際設(shè)置。
[0075]圖7至圖9包括示出了不同配置的電源系統(tǒng)20對電力系統(tǒng)中發(fā)生故障的反應(yīng)的仿真結(jié)果的圖。其中，通過使用Matlab?的Simulink?:來獲得仿真。圖8的伏特每赫茲限制器配置的仿真是用與圖5中所示的配置類似的配置得到的。
[0076]在圖7中，示出了針對不使用任何電壓選點限制的系統(tǒng)對于500毫秒的持續(xù)時間的故障(短接電路)的反應(yīng)。如可以看到的，在故障發(fā)生時，發(fā)電機的輸出處的端子電壓顯著下降。在500毫秒后移除故障之后，電壓再次開始增加(上部圖)。該電壓是在沒有伏特每赫茲限制器并且沒有保護控制器的情況下由AVR控制的。端子電壓是在發(fā)電機的輸出處測量的電壓。中間的圖示出了勵磁電壓，這是受AVR控制的參數(shù)，并且其是對饋送到發(fā)電機的勵磁機磁場的電力的測量。如可以看到的，在故障發(fā)生后，AVR試圖使端子電壓回到額定，從而增加了勵磁電壓。這導(dǎo)致相當大的過沖(參見上部圖)，在目前的情況下超過操作電壓的140%。下部圖示出了發(fā)電機的軸速，其在故障發(fā)生后下降，但是由于勵磁電壓增加，其增加到約其額定操作速度的值。
[0077]在圖8的圖中，伏特每赫茲限制器被實現(xiàn)并且在AVR中操作，類似于圖2的配置。從上數(shù)第二幅圖示出了 500毫秒的故障之后，由于伏特每赫茲限制器限制電壓選點，勵磁電壓的增加比圖7中慢。因此，過沖減小，由可以在上部圖中看到的，過沖小于額定操作電壓的130%。
[0078]類似于圖7和圖8，圖9示出了電源系統(tǒng)對持續(xù)時間為500毫秒的故障的響應(yīng)。在圖9中，控制系統(tǒng)實現(xiàn)了保護控制器，在故障發(fā)生和清除之后，其緩慢斜升電壓選點。如從勵磁電壓圖可以看到的，勵磁電壓不像圖7的系統(tǒng)配置的情況那樣過度增加。相反，故障發(fā)生后，勵磁電壓降低并緩慢地增加。因此，電壓過沖最小化。在目前的情況下小于額定操作電壓的120%。[0079]總之，通過配置控制系統(tǒng)在故障發(fā)生后逐漸增加電壓選點，可以減小電壓過沖，為海洋船舶上的電壓穩(wěn)定性提供增強。實現(xiàn)伏特每赫茲限制器和保護控制器二者提供了在一個系統(tǒng)停電情況下的冗余。增強的電壓穩(wěn)定性降低了船舶停電和位置丟失的風險。因為故障后電壓瞬變減小，耦合到電力系統(tǒng)的部件可以進一步受益于延長的壽命。
[0080]雖然本文中公開了具體的實施例，可以做出各種變化和修改而不脫離本發(fā)明的范圍。本文的實施例在所有方面被認為是說明性的而非限制性的，并且落入所附權(quán)利要求的含義和等同范圍內(nèi)的所有改變都意圖被涵蓋于其中。
【權(quán)利要求】
1.一種海洋船舶的電源系統(tǒng)，所述電源系統(tǒng)(20)適于耦合到海洋船舶的電力分配總線(11)，用于為耦合到所述電力分配總線的多個電氣電機(12)供電，其中所述電源系統(tǒng)包括: -發(fā)電機(21)，用于產(chǎn)生電氣電力，所述發(fā)電機在操作中在所述發(fā)電機的輸出處提供輸出電壓，所述輸出電壓為交流電壓； -控制系統(tǒng)(30)，其耦合到所述發(fā)電機，并且適于按照電壓選點控制所述發(fā)電機(21)的輸出電壓，其中所述電壓選點在操作中被設(shè)置為操作電壓選點； 其中所述控制系統(tǒng)包括: -測量單元(31)，其適于測量由所述發(fā)電機(21)產(chǎn)生的電氣電力的參數(shù)，其中所述參數(shù)能夠指示耦合到所述電源系統(tǒng)的部件中的故障，所述故障導(dǎo)致發(fā)電機輸出上的電壓的下降；以及 -控制單元(33)，其適于根據(jù)所測量的參數(shù)來針對所述發(fā)電機(21)的輸出電壓控制所述電壓選點，使得如果所述參數(shù)的值下落到低于閾值，則減小所述電壓選點， 其中，所述控制單元(33)還適于在所述故障從所述電源系統(tǒng)電氣隔離后，逐漸增加所述電壓選點而回到 所述操作電壓選點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其中所述參數(shù)是發(fā)電機輸出處的電壓，并且其中所述控制單元(33) 適于如果發(fā)電機輸出處的電壓下降到低于電壓閾值，則確定在所述電源系統(tǒng)中或耦合到其的部件中存在故障。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其中，所述參數(shù)是發(fā)電機輸出處的輸出電壓的交流頻率，并且其中所述控制單元(33)適于如果發(fā)電機輸出處的交流頻率下降到低于頻率閾值，則確定在所述電源系統(tǒng)中或耦合到其的部件中存在故障。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的電源系統(tǒng)，其中，所述控制單元(33)適于在檢測到故障之后設(shè)置所述電壓選點為起始電壓選點，并且之后將所述電壓選點斜升到所述操作電壓選點。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源系統(tǒng)，其中所述電壓選點從所述起始電壓選點到所述操作電壓選點的斜坡在一時間段內(nèi)發(fā)生，所述時間段是從約0.1秒到約3秒的范圍中選擇的，優(yōu)選地是從約0.5秒至約2秒的范圍中選擇的。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的電源系統(tǒng)，其中，所述控制單元(33)包括保護控制器(34)和自動電壓調(diào)節(jié)器(35)，其中，所述保護控制器(34)具有到所述自動電壓調(diào)節(jié)器(35)的接口(38)，并適于生成用于控制所述電壓選點的控制信號并且通過所述接口(38)將所述控制信號供應(yīng)到所述自動電壓調(diào)節(jié)器(35)，并且其中所述自動電壓調(diào)節(jié)器(35)適于從所供應(yīng)的控制信號確定所述電壓選點，并根據(jù)所確定的電壓選點控制所述發(fā)電機(21)的勵磁電壓。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的電源系統(tǒng)，其中所述控制單元(33)包括自動電壓調(diào)節(jié)器(35)，所述自動電壓調(diào)節(jié)器(35)包括伏特每赫茲限制器(36)，所述伏特每赫茲限制器(36)根據(jù)所述發(fā)電機的輸出電壓的交流頻率來限制所述電壓選點，使得較低的交流頻率導(dǎo)致對所述電壓選點的較低的限制。
8.根據(jù)權(quán)利要求6和7所述的電源系統(tǒng)，其中，所述自動電壓調(diào)節(jié)器(35)耦合到所述保護控制器(34)并包括所述伏特每赫茲限制器(36)，所述自動電壓調(diào)節(jié)器(35)適于根據(jù)所供應(yīng)的控制信號來控制所述電壓選點，并且同時借助于所述伏特每赫茲限制器根據(jù)所述發(fā)電機的輸出電壓的交流頻率來限制所述電壓選點。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的電源系統(tǒng)，其中在額定交流頻率處，所述電壓選點被限制為介于所述操作電壓選點的105%與120%之間，優(yōu)選地為所述操作電壓選點的約110%，這定義了所述電壓選點與交流頻率的最大比率，其中，所述伏特每赫茲限制器(36)被配置為限制所述電壓選點，使得對于所有的交流頻率不超過所述最大比率。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的電源系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)(30)適于通過控制所述發(fā)電機(21)的勵磁電壓根據(jù)所述電壓選點來控制所述發(fā)電機(21)的輸出電壓。
11.一種海洋船舶的、特別是海上平臺或者鉆井或生產(chǎn)船舶的電力系統(tǒng)，包括: -根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項的多個電源系統(tǒng)(20)， -劃分為若干區(qū)段(15，16，17)的電力分配總線(11)，每個區(qū)段耦合到至少一個電源系統(tǒng)(20)，其中，所述區(qū)段(15，16，17)是通過匯流排斷路器(13)可連接的，所述電力分配總線(11)適于向耦合到所述電力分配總線(11)的多個電氣電機(12)供應(yīng)由電源系統(tǒng)(20)產(chǎn)生的電氣電力。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電力系統(tǒng)，其中每個電源系統(tǒng)(20)適于通過隔離在電源系統(tǒng)、分配總線或耦合到其的部件之一中的故障后所述電壓選點的所述逐漸增加來將所述故障后發(fā)生的電壓過沖限制為小于相應(yīng)的電源系統(tǒng)(20)的額定操作電壓的125%，優(yōu)選地小于 120%。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的電力系統(tǒng)，其中，所述電力系統(tǒng)(10)適于在檢測到故障后使所述電力分配總線(11)的其中發(fā)生了故障的區(qū)段(15，16，17)的匯流排斷路器(13)開路，從而將故障從耦合到所述電力分配總線(11)的其余區(qū)段的電源系統(tǒng)(20)隔離。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中的任何一項所述的電力系統(tǒng)，其中所述電力分配總線(11)的區(qū)段(15，16，17)以環(huán)形配置來連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中的任何一項所述的電力系統(tǒng)，其中海洋船舶是動態(tài)定位的船舶，并且其中所述電力系統(tǒng)(10)是具有類3操作模式的動態(tài)定位設(shè)備類3電力系統(tǒng)，其中所述電力系統(tǒng)(10)適于在所述電力分配總線(11)的區(qū)段(15，16，17)之間匯流排斷路器(13)閉合的情況下在類3操作模式中操作。
16.一種操作海洋船舶的電源系統(tǒng)(20)的方法，所述電源系統(tǒng)(20)耦合到海洋船舶的電力分配總線(11)，用于為耦合到所述電力分配總線的多個電氣電機(12)供電，所述電源系統(tǒng)(20)包括發(fā)電機(21)和控制系統(tǒng)(30)，所述控制系統(tǒng)(30)適于根據(jù)電壓選點來控制所述發(fā)電機的輸出電壓，所述方法包括如下步驟: -操作所述電源系統(tǒng)(20)，其中所述電壓選點被設(shè)置為操作電壓選點； -測量由所述發(fā)電機(21)產(chǎn)生的電氣電力的參數(shù)，其中所述參數(shù)能夠指示耦合到所述電源系統(tǒng)(20)的部件中的故障，所述故障導(dǎo)致發(fā)電機輸出上的電壓的下降；和 -如果所述參數(shù)的值下落到低于閾值，則針對所述發(fā)電機(21)的輸出電壓減小所述電壓選點，并且在所述故障從所述電源系統(tǒng)(20)電氣隔離后，逐漸增加所述電壓選點而回到所述操作電壓選點。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述電源系統(tǒng)(20)是根據(jù)權(quán)利要求1-10中的任何一項 而配置的。
【文檔編號】H02J3/38GK104011958SQ201280056719
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月17日
【發(fā)明者】D·拉丹 申請人:西門子公司