负载分担装置制造方法
【专利摘要】本发明的目的是在模拟(8)和数字(6)通信线路之间使用独立设备(11)将来自数字通信线路(6)的数字负载分担信息转换至模拟通信线路(8)，反之亦然。设备(11)本身不产生电力以进行负载分担，因此不会干扰设备(11)两侧的发电机(5、7)的负载分担。设备(11)可以看作数字通信线路(6)和模拟通信线路(8)之间的关口。设备(11)模拟连接至数字通信线路(6)的发电机(5)的负载状态来与连接至模拟通信线路(8)的其它发电机(7)进行负载分担，并且相似地，设备(11)模拟连接至模拟通信线路(8)的其它发电机(7)的负载状态来与连接至数字通信线路(6)的发电机(5)进行负载分担。
【专利说明】负载分担装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在能够连接至电力网络的发电机之间分担电力产生的装置。这些发电机为电力网络供电。网络的负载消耗所产生的电力。由此，发电机的这种电力分配通常被称为负载分担。
【背景技术】
[0002]为了在电力网络的发电机之间对负载进行分担，在发电机之间使用通信线路。在实践中，发电机连接至动力引擎，如柴油机、内燃机或蒸汽机。动力引擎常被称为原动机。原动机产生机械功率，机械功率由发电机转换为电力。原动机和发电机的组合常被称为发电机组。在本文中，术语发电机被用作如其还包括原动机。因此，例如，当描述道通信线路连接至发电机时，应当理解为通信线路能够与发电机组的原动机相连接，这实际上是常规做法。
[0003]发电机使用通信线路来通知彼此关于负载分担中它们的份额，以使得系统保持运行且不失效。通信能够基于模拟或数字技术。每个发电机(原动机)包括用于处理负载分担和利用线路进行通信的装置。基于线路技术，发电机特定(specific)装置是数字的或模拟的。
[0004]早期使用模拟通信线路，但如今数字线路更加普遍，尤其是在新的电力网络中。由于仍然普遍地使用模拟实现，所以常存在如下的情况，即希望在电力网络中添加新发电机，并且新发电机使用数字通信，但旧的网络却是基于模拟通信技术。
[0005]因此，新的发电机必须针对旧的模拟技术进行修改，或者生产商必须保持两种类型的发电机库存。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种装置，该装置将使用数字通信进行负载分担的发电机连接至使用模拟技术进行负载分担的电力网络。以在独立权利要求中描述的方式来实现该目的。从属权利要求描述了本发明的不同的实施方式。本发明的构思是在模拟通信线路和数字通信线路之间使用独立设备，用来将数字负载分担信息从数字通信线路转换至模拟通信线路，反之亦然。该设备本身不为负载分担而产生电力，并且因此不会干扰该设备两侧的发电机的负载分担。该设备可以看作是数字通信线路和模拟通信线路之间的关口(gate)。在模拟通信线路的角度以及在数字通信线路的角度上，该设备看起来像是一个单独的发电机。该设备模拟连接至数字通信线路的一个或多个发电机的负载状态来与连接至模拟线路的一个或多个其它发电机进行负载分担，并且相似地其模拟连接至模拟通信线路的一个或多个其它发电机的负载状态来与连接至数字通信线路的一个或多个发电机进行负载分担。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]接下来，采用附图更加详细地描述本发明，其中:
[0008]图1示出了使用本发明的环境的示例，[0009]图2示出了根据本发明的设备的示例，以及
[0010]图3示出了根据本发明的方法的流程图示例。
【具体实施方式】
[0011]图1示出了能够经母线断路器3、4彼此连接的两个电力网络1、2。应当注意的是，为得到期望的断路器功能，另一母线断路器4不是必须的。因此，另一断路器已用虚线示出。然而，如图1的示例所示，具有两个母线断路器是可以的。第一网络I包括至少一个发电机5，该至少一个发电机5使用数字通信线路6来处理负载分担。数字线路使用数字通信协议，例如CAN协议或Modbus协议。
[0012]同样地，至少一个其它发电机7连接至第二电力网络2并且连接至模拟通信线路
8。所述发电机(在模拟侧和数字侧)包括控制系统9、9A，用于控制电力产生和负载分担。由于在数字侧和模拟侧的技术是不同的，所以控制系统9、9A也是不同的。进一步的，由于实际的原因，各发电机5、7经发电机特定断路器10连接至电力网络系统1、2。可以注意到，电力网络I和2共同形成了大电力网络。
[0013]根据本发明的设备11在所述网络之间，这些网络具有用于数字和模拟通信线路
6、8的接口，并且还具有用于母线断路器3、4的接口。如上所述，在两个网络1、2之间需要一个母线断路器，但也可以存在使用两个断路器的实际原因。由多个接口处理至模拟线路的通信和来自模拟线路的通信。参见更加详细地示出设备11的图2。该设备使得可以在可连接至设备11两侧的电力网络1、2的发电机5、7之间分担电力产生。
[0014]该设备具有第一接口 21、第二接口 22、第六接口 23、第三接口 24、第四接口 25和第五接口 26，第一接口 21用于数字通信线路6 ;第二接口 22用于第一母线断路器3 ;如果需要第二母线断路器，则第六接口 23用于第二母线断路器4 ;第三接口 24用于接收来自模拟通信线路8的测量结果；第四接口 25用于发送信号至模拟通信线路；以及第五接口 26控制经第四接口 25的信号发送。此外，该设备具有模块27，该模块27用于模拟连接至数字通信线路6的发电机5的负载状态来与连接至模拟通信线路8的其它发电机7进行负载分担，并且用于模拟连接至模拟通信线路的其它发电机7的负载状态来与连接至数字通信线路的发电机5进行负载分担。
[0015]图2中的本发明的实施方式的示例示出了该设备包括第一负载分担单元28、第二负载分担单元29和所述负载分担单元之间的至少一个内部通信线路210。该第一负载分担单元28被配置为处理来自第二、第三、第四和第五接口的信息，以及来自内部通信线路210的信息，并且进一步被配置为通过利用第六接口 26来处理第四接口 25的通信，并且经内部通信线路发送信息至第二负载分担单元29。在该实施方式中，第二负载分担单元包括用于模拟负载状态的所述模块211。
[0016]第二负载分担单元29被配置为形成设备11的标识符，并且根据数字通信线路6的协议经第一接口 21处理通信，以及经内部通信线路210发送/接收信息。第二负载分担单元经内部通信线路接收数字通信协议所需要的信息，例如设备11的负载、速度基准和负载分担模式信息。
[0017]图2的实际实现示出第一负载分担单元28模拟针对通信线路6、8两者的虚拟发电机，并且还控制母线断路器3。因为发电机在数字通信侧具有标识符，所以该设备11也具有标识符，在本说明书中为IDn+1。也可以对母线断路器进行标识，例如，母线断路器3是在IDn+1之前的断路器，并且如果安装了另一母线断路器4，则该母线断路器4是在IDn+1之后的断路器。因此，虽然该设备不是真实的发电机，但是数字通信线路(模拟线路也一样)将该设备视为发电机。实际上，由于这种通信遵循数字通信协议，所以另一单元29处理与数字线路6的通信。
[0018]从附图可见，该装置可以包括开关12，该开关12可连接至第四接口 25和模拟通信线路8。该开关还可以连接至第五接口 26，并且被配置为接通(ON)以允许从第四接口向模拟通信线路的通信，或被配置为断开(OFF)以阻止来自第四接口的所述通信。在图2的实施方式中，当母线断路器接通并且这些发电机中的至少一个处于负载分担模式时，在连接至数字通信线路的发电机5和连接至模拟通信线路的其它发电机7之间能够进行负载分担。
[0019]用于模拟的模块27被配置为以这样的方式计算不同的情况下的所述模拟:
[0020]当母线断路器接通，连接至数字通信线路的发电机5未处于负载分担模式，并且开关12断开时，对于模拟侧，将设备11的虚拟负载确定为零；
[0021]当母线断路器接通，连接至数字通信线路的发电机中的至少一个处于负载分担模式，并且开关12断开时，对于模拟侧，将设备11的虚拟负载确定为处于负载分担模式的发电机5的平均值；
[0022]当母线断路器接通时，连接至数字通信线路的发电机中的至少一个和连接至模拟通信线路的其它发电机中的至少一个处于负载分担模式，并且开关12接通时，对于模拟侦U，将设备11的虚拟负载确定为在发电机5(包括设备11)的负载状态与其它发电机7的负载状态相同的情况下的计算值。
[0023]在开关12从断开变为接通的变化状态中，当虚拟负载从所述平均值改变为所述计算值时，使用延迟。在至少一个发电机或另一发电机正转变为负载分担模式或从负载分担模式转变、所述母线断路器接通的情况下，第一负载分担单元被配置为使用柔性梯度值(ramp value)来将负载分担调整至新状态，以使调整更加柔和。发电机特定柔性梯度值是发电机的功率转换之前和转换之后之间的功率差。柔性梯度值被配置为利用斜率(ramprate)倾斜至零。可对斜率进行组合以为系统提供柔性梯度值。
[0024]该装置可以包括第三接口 24中的低通滤波器。
[0025]该装置还可以在第四接口 25中或第四接口和模拟通信线路8之间包括惠斯通电桥(Wheatstone bridge) 13。从两个附图可见,该惠斯通电桥用于连接第四接口。电桥13用于将第四接口的输出均衡至模拟线路的信号电平(signal level)，以使得其它发电机到模拟线路的连接不会受到不利干扰。第五接口控制开关12，该开关12连接或断开来自第四接口的信号电压电平。应当指出的是，模拟通信线路的信号电平指示连接至模拟线路的其它发电机的负载。第三接口接收该指示。模拟线路包括两条线，其中一条线具有电压，例如最大3V，并且另一条线是地电平。
[0026]如已描述的，可以通过使用相对值而非真实值来计算负载值。相对值的使用可以使计算更加容易，但本发明并不仅局限于这种类型的计算。也可以使用真实值。
[0027]本发明还涉及一种负载分担方法，用来在可连接至电力网络的发电机之间分担电力产生。该方法包括以下步骤:模拟连接至数字通信线路的发电机的负载状态来与连接至模拟通信线路31的其它发电机进行负载分担；以及模拟连接至模拟通信线路的其它发电机的负载状态来与连接至数字通信线路32的发电机进行负载分担。图3示出了关于该方法的流程图。这两个步骤同时进行。
[0028]所述模拟步骤包括以下步骤:为数字通信线路6和模拟通信线路8之间的设备11形成标识符；从数字和模拟通信线路发送和接收信息；控制电力网络的至少一个母线断路器3、4以允许在母线断路器的两侧的发电机之间分担电力产生；以及控制所述设备和模拟通信线路之间的开关12以允许通信。
[0029]此外，所述模拟步骤被设置为以这样的方式在不同的情况下计算模拟:
[0030]当母线断路器接通，连接至数字通信线路的发电机未处于负载分担模式，并且开关断开时，将该设备的虚拟负载确定为零；
[0031]当母线断路器接通，连接至数字通信线路的发电机中的至少一个处于负载分担模式，并且开关断开时，将该设备的虚拟负载确定为处于负载分担模式下的发电机的平均值；
[0032]当母线断路器接通，连接至数字通信线路的发电机中的至少一个和连接至模拟通信线路的其它发电机中的至少一个处于负载分担模式，并且开关接通时，将该设备的虚拟负载确定为在发电机(包括该设备)的负载状态与其它发电机的负载状态相同的情况下的计算值。
[0033]在开关从断开变为接通的变化状态中，当虚拟负载从所述平均值改变为所述计算值时，使用延迟。该方法包括以下子步骤:在至少一个发电机或另一发电机正转变为负载分担模式转变或从负载分担模式转变，并且所述母线断路器接通的情况下，利用柔性梯度值来将负载分担调整为新状态。该柔性梯度值是发电机功率在转变之后和转变之前之间的功率差。当母线断路器接通时，或当第一发电机转变为负载分担模式时，使用另一个柔性梯度值。
[0034]存在多种实现本发明装置的方式。因此，显然，本发明不局限于本文的示例，而是本发明能够以权利要求限定范围之内的任意形式构成。
【权利要求】
1.一种负载分担装置，用于在多个发电机之间分担电力产生，这些发电机能够连接至电力网络，其特征在于，所述装置包括设备(11)，该设备(11)具有:用于数字通信线路(6)的第一接口(21);用于母线断路器(3)的第二接口(22);用于从模拟通信线路(8)接收测量结果的第三接口(24);用于将信号发送至所述模拟通信线路的第四接口(25);用于经所述第四接口(25)控制信号发送的第五接口(26);以及模块(27)，该模块(27)用于模拟连接至数字通信线路的发电机(5)的负载状态来与连接至所述模拟通信线路的其它发电机(7)进行负载分担，并且用于模拟连接至所述模拟通信线路的所述其它发电机(7)的负载状态来与连接至所述数字通信线路的所述发电机(5)进行负载分担。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述设备(11)包括第一负载分担单元(28)、第二负载分担单元(29)和所述负载分担单元之间的至少一个内部通信线路(210)，该第一负载分担单元(28)被配置为处理来自所述第二接口、第三接口、第四接口和第五接口(22、24、25、26)的信息以及来自所述内部通信线路(210)的信息，并且进一步被配置为通过利用所述第五接口(26)来处理所述第四接口(25)的通信，并且经所述内部通信线路(210)发送信息至所述第二负载分担单元(29)，所述第一负载分担单元(28)包括用于模拟负载状态的所述模块(211)， 所述第二负载分担单元(29)被配置为形成针对所述设备(11)的标识符并且根据数字通信线路(6)的协议处理经所述第一接口(21)的通信，并且经所述内部通信线路(210)发送/接收信息。
3.根据权利要求2的装置，其特征在于，该装置包括能够连接至所述第四接口(25)和所述模拟通信线路(8)的开关(12)，该开关还能够连接至所述第五接口(26)，该开关(12)被配置为接通以允许从所述第四接口(25)至所述模拟通信线路(8)的通信，或被配置为断开以阻止来自所述第四接口的所述通信， 当所述母线断路器(3)接通，并且所述发电机(5)中的至少一个处于负载分担模式时，在连接至所述数字通信线路(6)的所述发电机(5)和连接至所述模拟通信线路(8)的所述其它发电机(7)之间能够进行负载分担。
4.根据权利要求3的装置，其特征在于，用于模拟的所述模块(211)被配置为以这种方式在不同的情况下计算所述模拟: 当所述母线断路器(3)接通，连接至所述数字通信线路(6)的所述发电机(5)未处于负载分担模式，并且所述开关(12)断开时，所述设备(11)的虚拟负载被确定为零； 当所述母线断路器(3)接通，连接至所述数字通信线路(6)的所述发电机(5)中的至少一个处于负载分担模式，并且所述开关(12)断开时，所述设备(11)的虚拟负载被确定为处于负载分担模式下的所述发电机(5)的平均值； 当所述母线断路器(3)接通，连接至所述数字通信线路(6)的所述发电机(5)中的至少一个和连接至所述模拟通信线路(8)的所述其它发电机(7)中的至少一个处于负载分担状态，并且所述开关(12)接通时，所述设备(11)的虚拟负载被确定为在包括所述设备(11)在内的所述发电机(5)的负载状态与所述其它发电机(7)的负载状态相同的情况下的计算值。
5.根据权利要求4的装置，其特征在于，在所述开关(12)从断开转变为接通的变化状态中，当所述虚拟负载从所述平均值变化为所述计算值时，使用延迟。
6.根据权利要求5的装置，其特征在于，所述第一负载分担单元(28)被配置为向所述第二负载分担单元(29)提供根据数字协议的通信所需要的信息。
7.根据权利要求2-5中任一项的装置,其特征在于,在至少一个发电机(5)或其它发电机(7)正转变到负载分担模式或从负载分担模式转变、所述母线断路器(3)接通的情况下，所述第一负载分担单元(28)被配置为利用柔性梯度值来将负载分担调整至新状态。
8.根据权利要求7的装置，其特征在于，所述柔性梯度值是发电机功率在转变后和转变前之间的功率差，该柔性梯度值被设置为利用斜率倾斜至零。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于，当所述母线断路器(3)接通时，或当第一发电机(5)转变为负载分担模式时，使用另一个柔性梯度值，该另一个柔性梯度值指示所述发电机(5)和所述其它发电机(7)之间负载状态的差。
10.一种负载分担方法，用来在能够连接至电力网络的发电机之间分担电力产生，其特征在于，该方法包括以下步骤:模拟连接至数字通信线路(6)的发电机(5)的负载状态(31)来与连接至模拟通信线路(8)的其它发电机(7)进行负载分担，以及模拟连接至所述模拟通信线路的所述其它发电机(7)的负载状态(32)来与连接至所述数字通信线路的所述发电机(5)进 行负载分担。
【文档编号】H02J13/00GK103891084SQ201280049546
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年10月3日 优先权日:2011年10月10日
【发明者】汤姆·凯丝, 阿里·赛科宁 申请人:瓦锡兰芬兰有限公司