JP2018029479A - 電力システム耐障害性のためのブレーカ設計 - Google Patents

Abstract

【課題】電力システム耐障害性のための好適なブレーカ設計を提供すること。【解決手段】自律的ブレーカは、高インピーダンス源を通して、バスのインピーダンスを測定するために、ブレーカの両端に結合されたバスに電流を印加することができる。バスのステータスは、測定から判定されることができる。判定されたステータスに基づいて、故障検出手順が、故障がバス上に存在するかどうかを判定するために選択および実装されることができる。故障検出手順が実装され、故障が検出されないと、ブレーカは、閉鎖し、したがって、バスを別のバスに結合することができる。【選択図】図４

Description

（関連出願への相互参照）
本出願は、２０１３年３月１３日に出願された、Ｅｄｗａｒｄ Ｐｅｔｅｒ Ｋｅｎｎｅｔｈ Ｂｏｕｒｇｅａｕによる「Ｂｒｅａｋｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｒｅｓｉｌｉｅｎｃｙ」という題名の米国仮特許出願第６１／７７９，３９１号に対して優先権の利益を主張する。上記文献は、参照することによって本明細書において援用される。

（技術分野）
本開示は、電力システムに関する。より具体的には、本開示は、電力システムのための耐障害性かつ故障に強いブレーカに関する。

（背景）
耐障害性は、用途にかかわらず、任意の電力システムにおける重要な考慮点である。電力システムが耐障害性でなければならない問題は、用途に基づいて変動する。例えば、海洋掘削船上では、電力システムは、電力を発電機から電気デバイスに船舶を通して搬送する、電気バス内の冠水、火災、または故障に耐障害性であるべきである。

船舶上の電気システムは、従来、火災および冠水に対して分離される、コンパートメント化されたユニット内に複数の発電機を含む。コンパートメント化されたユニットは、１つのユニットに対する火災または冠水からの損傷が別のコンパートメント化されたユニットに伝搬しないように防止する。しかしながら、電力システムのための制御システムは、コンパートメント化されたユニット内に位置しない。さらに、制御システムは、電力システムを制御するために、コンパートメント化されたユニットのそれぞれ内の発電機のそれぞれからの情報に依拠する。例えば、制御システムは、発電機が、主配電バスに結合することができるかどうかと、その時を判定することができる。発電機または制御システムの損失は、全発電機または制御システムの損失をもたらし得ないが、発電機およびその制御システムは、独立して、機能不能となり、制御システムによって行われる正しくない決定に起因して、性能低下を被る、またはさらに損傷され得る。

ブレーカは、発電機を電力バスに結合し、制御システムからのコマンドに基づいて、電力バスと発電機との間の接続を遮断することができる。各ブレーカは、信号ケーブルによって他のブレーカに連結され、各ブレーカのステータスは、ブレーカの制御区分の論理内に含まれる。その結果、１つのコンパートメント内のブレーカへの損傷は、別のコンパートメント内のブレーカにおける誤った挙動をもたらす。したがって、電力システムの全体的耐障害性が、低減される。各ブレーカは、同一キャビネット内またはキャビネット外部のいずれかに、ブレーカを制御する論理を含んでもよい。

図１は、海洋掘削船等の電力システム１００内でブレーカ１１２、１１４、１１６を使用するための従来の方法の略図である。ブレーカ１１２、１１４、１１６は、それぞれ、主電気バス１０２と発電機１２２、１２４、１２６、との間に結合される。障壁１５０が、発電機１２２、１２４、および１２６間に設置され、火災、冠水、または他の災害が生じる場合、発電機１２２、１２４、および１２６の動作を隔離してもよい。通信リンク１１３、１１５は、ブレーカ１１２、１１４、１１６を相互に結合する。ブレーカ１１２、１１４、１１６はまた、電力をブレーカ１１２、１１４、１１６に提供するために使用される制御使用電力ケーブル１９９を共有する。主バス１０２は、単一導体として接続される、またはタイブレーカマスタ／スレーブセット１５１、１５２および１５３、１５４によって、複数の区画に分割されることができる。通信リンク１５６、１５７は、それぞれ、タイブレーカセット１５１、１５２および１５３、１５４を相互に結合する。タイブレーカマスタ／スレーブセット１５１、１５２および１５３、１５４はまた、電力をタイブレーカマスタ／スレーブセット１５１、１５２および１５３、１５４を提供するために使用される、制御電力ケーブル１９９を共有する。

発電機ブレーカ１１２、１１４、１１６は、発電機１２２、１２４、および１２６のステータスを通信リンク１１３、１１５、１３１を経由して通信する。ブレーカ１１２、１１４、１１６のそれぞれ内の論理は、他のブレーカ１１２、１１４、１１６のそれぞれの挙動に依存する。例えば、ブレーカ１１２が、主バス１０２との同期を行うように命令される場合、ブレーカ１１２は、最初に、ブレーカ１１４に、同期を行わないように示さなければならず、または逆も同様である。ブレーカ１１４が、同期を行っていることを示す場合、他のブレーカは、そのような指示が誤っている場合でも、同期を行うことができない。したがって、管理システム１３０と発電機ブレーカ１１２、１１４、１１６との間の通信リンク１３１、１３２、１３３が、故障する、または任意のブレーカ１１２、１１４、１１６自体が故障する場合、他の健全なブレーカへのアクセスは、中断される。

付加的通信リンクが、それぞれ、管理システム１３０とブレーカ１１２、１１４、１１６との間に提供されてもよい。しかしながら、付加的通信リンクは、システム１００の複雑性および障壁１５０間に行われなければならない接続の数を増加させる。ブレーカ１１２、１１４、および１１６を開放および／または閉鎖するための決定は、主バス１０２に結合されたバス感知ユニット１４０、１４３、１４４からの入力に基づいて、管理システム１３０によって行われてもよい。通信が、バス感知ユニット１４０、１４３、１４４と管理システム１３０との間および発電機ブレーカ１１２、１１４、および１１６間において要求される。通信は、バス感知ユニット１４０、１４３とタイブレーカ１５１、１５２との間にも要求され、通信は、バス感知ユニット１４３、１４４とタイブレーカ１５３、１５４との間にも要求される。これらの通信リンクは、システム１００の複雑性および障壁１５０間で行われなければならない接続の数を増加させる。タイブレーカセット１５１、１５２および１５３、１５４の正常動作は、タイブレーカマスタ１５１とそのスレーブ１５２との間およびタイブレーカマスタ１５３とそのスレーブ１５４との間の通信を要求する。これらの通信リンクは、システム１００の複雑性および障壁１５０間で行われなければならない接続の数を増加させる。さらに、管理システム１３０を使用するオペレータは、タイブレーカセット１５１、１５２および１５３、１５４のマスタブレーカ１５１または１５３のみと通信することができる。したがって、それぞれ、管理システム１３０とマスタブレーカ１５１または１５３との間の通信リンク１３４、１３５が、故障する場合、またはマスタブレーカ１１２自体が故障する場合、他のブレーカ１５２、１５４へのアクセスは、中断される。

２つの問題が、電力システム１００の耐障害性に影響を及ぼし得る、相互接続されたブレーカ１１０のネットワークから生じる。１つは、ブレーカ１１２、１１３、１１４、１５１、１５２、１５３、１５４は、接地または短絡回路等のバス１０２上の故障あるいは故障発電機の正しくない接続によって生じる故障が存在するとき等、バス１０２が発電機１２２、１２４、１２６から付加的電力を受電するために好適ではないとき、バス１０２上で閉鎖し得ることである。２つ目は、相互接続されたブレーカ１１０のネットワークが、ブレーカ１１２、１１３、１１４、１５１、１５２、１５３、１５４がバス１０２への電力の供給を制御するために、相互からのデータに依拠するために、動作の自律性を欠いていることである。

耐障害性を改善するための従来の解決策の１つは、障壁１５０の使用である。火災または冠水の結果は、障壁１５０の使用によって制限される。しかしながら、具体的コンパートメント内の火災または冠水は、障壁１５０を横断する信号を妨害するであろう。これは、障壁１５０によって保護されるコンパートメントに誤ったデータをパスさせ得る。その結果、誤ったデータは、火災または冠水によって損傷されなかったコンパートメント内の機器の動作を無効または別様に損なわせ得る。

（簡単な要約）
他のブレーカからの入力へのブレーカの依拠を低減させることは、電力システムの耐障害性を改善することができる。例えば、各ブレーカは、独立して、ブレーカが閉鎖するために安全であるとき、それを判定するための方法を実行することができる。各ブレーカに、そのような方法を独立して実行する能力を提供することは、他のブレーカへの各ブレーカの依拠を低減または排除することができる。自律的ブレーカを採用する電力システムの改良された耐障害性は、誤って動作している１つのブレーカが、全ブレーカを誤って動作させ得る可能性の低下から生じ得る。したがって、電力システムは、１つのブレーカが動作不能となり得る場合でも、正常に動作し続けることができる。

一実施形態によると、ブレーカを閉鎖すべきときを判定するための方法は、電流をブレーカに結合された第１のバスに印加することを含む。本方法はまた、第１のバス上に故障が存在するかどうかを判定するために、第１の電流を第１のバスに印加した後、第１のバスの第１のインピーダンスを測定することを含んでもよい。故障が第１のバス上に存在しないと判定される場合、本方法はさらに、第１のバスをブレーカに結合された第２のバスに結合することを含んでもよい。

本方法は、電流を第１のバスに計器用変圧器を通して印加することを含むことができる。本方法は、コントローラにおいて、ブレーカを閉鎖するためのコマンドを受信することによって開始されることができる。さらに、本方法は、第１のバスのステータスをチェックすることと、コントローラによって、センサに結合された接触器に、閉鎖または開放のいずれかを行うように命令することとを含むことができる。センサは、電圧センサ、電流センサ、または電圧および電流センサの両方であることができる。

ある実施形態によると、本方法はまた、部分的に、第１のバスの測定された第１のインピーダンスに基づいて、実装するための故障検出手順を判定することを含むことができる。本方法はまた、バスのステータスを判定するために、第１のバスの測定された第１のインピーダンスを処理することを含むことができる。コントローラ内の命令は、部分的に、第１のバスの判定されたステータスに基づいて、実装するための故障検出手順を選択するために実行されることができる。

本方法は、選択された故障検出手順を実装するとき、コントローラによって、センサに結合された接触器に、閉鎖または開放するように命令することを含むことができる。第２の電流が、第１のバスの第２のインピーダンスを測定するために、第１のバスに印加されることができる。第２の測定されたインピーダンスは、コントローラによって、第１のバス上に故障が存在するかどうかを判定するために、処理されることができる。

ある実施形態によると、バスのインピーダンスの測定は、バスの電圧、電流、または電圧および電流の両方を測定することによって行われることができる。さらに、少なくとも、第２のバスへの第１のバスの結合は、最初に、第１のバスを第２のバスに同期させ、次いで、第１のバスと第２のバスとの間のブレーカを閉鎖することによって行われることができる。さらに、第２のバスへの第１のバスの結合は、掘削船上の負荷への発電機の結合をもたらすことができる。

別の実施形態によると、装置は、第１のバスと第２のバスとの間に結合されたブレーカを含む。本装置はまた、装置が自律的に動作することを可能にする、ブレーカに結合されたコントローラを含む。コントローラは、第１の電流をブレーカに結合された第１のバスに印加するように構成されることができる。コントローラはまた、第１のバスの第１のインピーダンスを測定し、第１のバス上に故障が存在するかどうかを判定するように構成されることができる。本装置はまた、コントローラおよび第１のバスに結合された少なくとも１つの計器用変圧器と、コントローラおよび第２のバスに結合された少なくとも１つの他の計器用変圧器とを含むことができる。

本装置はまた、ブレーカに結合された保護回路および外部保護システム等を保護するデバイス、またはオペレータインターフェース等のブレーカの内部構成要素を制御するデバイスを含むことができる。本装置はまた、コントローラおよび外部バスに結合された汎用測定変換器等、ブレーカ上で測定を行うためのデバイスを含むことができる。さらに、本装置は、外部電源に結合された同期装置等、同期回路を含むことができる。他の同期回路は、オペレータインターフェースおよび外部電源制御回路に結合された同期チェック中継器を含むことができる。保護回路、汎用測定変換器、同期装置、同期チェック中継器、および／またはコントローラは、装置内の制御回路の一部であることができる。

ある実施形態によると、コントローラはさらに、装置を自律的に制御し、制御コマンドを管理するように構成されることができる。コントローラはまた、スイッチギヤのステータスを監視および制御し、ブレーカのステータスを判定するように構成されることができる。さらに、コントローラは、どの計器用変圧器が結合されるかのプロセスを制御し、計器用変圧器間のブリッジ上に存在する圧および電流を監視するように構成されることができる。

ある実施形態によると、コントローラはさらに、バスのステータスを自律的に検出し、バスステータスに基づいて、中心制御システムからの関与を伴わずに、発電機をバスに接続する、またはそこから除去するための要件のみを判定するように構成されることができる。バスステータスは、接地または短絡回路等の故障に加え、有効または無効いずれかの電力の過負荷または負荷不足等の状態を含むであろう。本装置は、自律的に動作し、ブレーカを開放および／または閉鎖するための制御コマンドを管理してもよい。バスステータスに基づいて、コントローラはまた、スイッチギヤのステータスを監視および制御し、ステータスを判定し、ブレーカを制御するように構成されることができる。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
方法であって、
第１の電流をブレーカに結合された第１のバスに印加することと、
前記第１の電流を前記第１のバスに印加した後、前記第１のバスの第１のインピーダンスを測定することと、
少なくとも部分的に、前記測定された第１のインピーダンスに基づいて、前記第１のバス上に故障が存在するかどうかを判定することと、
前記第１のバス上に故障が存在しないと、前記第１のバスを前記ブレーカに結合された第２のバスに結合することと
を含む、方法。
（項目２）
第１の電流を第１のバスに印加することは、前記第１の電流を変圧器を通して前記第１のバスに印加することを含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記第１の電流を印加する前に、コントローラにおいて、前記ブレーカを閉鎖するためのコマンドを受信することと、
第１のインピーダンスを測定した後、コントローラによって、接触器に閉鎖または開放するように命令することと
をさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目４）
前記第１のバス上に故障が存在するかどうかを判定することは、
部分的に、前記第１のバスの前記測定された第１のインピーダンスに基づいて、実装するための故障検出手順を判定することと、
前記選択された故障検出手順を実装することと
を含む、項目１に記載の方法。
（項目５）
故障検出手順を判定することは、
前記測定された第１のインピーダンスを処理することと、
前記測定されたインピーダンスを処理した後、前記第１のバスのステータスを判定することと、
部分的に、前記第１のバスの判定されたステータスに基づいて、前記実装するための故障検出手順を選択することと
を含む、項目４に記載の方法。
（項目６）
前記選択された故障検出手順を実装することは、
接触器に閉鎖または開放するように命令することと、
第２の電流を前記第１のバスに印加することと、
前記第２の電流を印加した後、前記第１のバスの第２のインピーダンスを測定することと、
部分的に、前記第２のインピーダンスに基づいて、前記第１のバス上に故障が存在するかどうかを判定することと
を含む、項目４に記載の方法。
（項目７）
前記第１の電流を印加することは、第１の周波数において前記第１の電流を印加することを含み、前記方法はさらに、
第２の周波数において第２の電流を印加することと、
前記第２の電流を前記第１のバスに印加した後、前記第１のバスの第２のインピーダンスを測定することと
を含み、
前記バス上に故障が存在するかどうかを判定するステップは、少なくとも部分的に、前記測定された第１のインピーダンスおよび前記測定された第２のインピーダンスに基づいて、故障が存在するかどうかを判定することを含む、項目１に記載の方法。
（項目８）
前記第１のバスを第２のバスに結合することは、
前記第１のバスを前記第２のバスに同期させることと、
前記第１のバスと前記第２のバスとの間の前記ブレーカを閉鎖することと
を含む、項目１に記載の方法。
（項目９）
前記ブレーカは、タイブレーカを備え、前記第１のバスを前記第２のバスに結合するステップは、発電機を掘削船上の負荷に結合することを含む、項目１に記載の方法。
（項目１０）
装置であって、
第１のバスと第２のバスとの間に結合されたブレーカと、
コントローラおよび前記第１のバスに結合された第１の計器用変圧器と、
前記コントローラおよび前記第２のバスに結合された第２の計器用変圧器と
を備え、
前記コントローラは、前記ブレーカに結合され、前記コントローラは、
第１の電流を前記第１のバスに印加することと、
前記第１の電流を前記第１のバスに印加した後、前記第１のバスの第１のインピーダンスを測定することと、
少なくとも部分的に、前記測定された第１のインピーダンスに基づいて、前記第１のバス上に故障が存在するかどうかを判定することと
を行うように構成されている、装置。
（項目１１）
前記第１の計器用変圧器は、一次変圧器および二次変圧器をブロークンデルタ構成において備える、項目１０に記載の装置。
（項目１２）
電圧、電流、または前記電圧および電流の両方のいずれかを監視するためのセンサと、
前記センサと前記第１の計器用変圧器との間に結合された第１の接触器と、
前記センサと第２の計器用変圧器との間に結合された第２の接触器と
をさらに備える、項目１０に記載の装置。
（項目１３）
前記第１の計器用変圧器および前記コントローラに結合された第１の故障センサと、前記第２の計器用変圧器および前記コントローラに結合された第２の故障センサとをさらに備える、項目１０に記載の装置。
（項目１４）
前記第１の計器用変圧器および前記コントローラに結合された第１の中継器と、前記第２の計器用変圧器および前記コントローラに結合された第２の中継器とをさらに備える、項目１０に記載の装置。
（項目１５）
前記コントローラに結合されたオペレータインターフェースをさらに備え、前記コントローラはさらに、前記オペレータインターフェースから受信された制御コマンドを管理するように構成されている、項目１０に記載の装置。
（項目１６）
前記コントローラはさらに、
第２の周波数において第２の電流を印加することと、
前記第２の電流を前記第１のバスに印加した後、前記第１のバスの第２のインピーダンスを測定することと、
少なくとも部分的に、前記測定された第１のインピーダンスおよび前記測定された第２のインピーダンスに基づいて、前記バス上に故障が存在するかどうかを判定することと
を行うように構成されている、項目１５に記載の装置。
（項目１７）
前記コントローラおよび外部電源に結合された同期装置をさらに備え、前記オペレータインターフェースは、
前記外部電源の同期を開始するための同期および閉鎖スイッチと、
前記外部電源の同期をキャンセルするための同期および閉鎖キャンセルスイッチと、
前記外部電源をバイアスするための同期ポテンショメータと、
非同期源の間の位相差を表示するための同期検定器と
を備える、項目１５に記載の装置。
（項目１８）
装置であって、
第１のバスおよび第２のバスに結合されたブレーカと、
第１の電流を前記第１のバスに印加するための手段と、
前記第１の電流を印加する手段に結合されたコントローラと
を備え、
前記コントローラは、
前記第１のバス上に故障が存在するかどうかを判定することと、
前記第１のバス上に故障が存在しないと、前記第１のバスを前記ブレーカに結合された第２のバスに結合することと
を行うように構成されている、装置。
（項目１９）
前記第２のバスに結合された発電機と、
前記第１のバスに結合された負荷と
をさらに備え、
前記第１のバスは、主電力バスであり、前記第２のバスは、発電機バスである、項目１８に記載の装置。
（項目２０）
第２の電流を前記第２のバスに印加するための手段をさらに備え、前記第２の電流を印加する手段は、前記コントローラに結合されている、項目１８に記載の装置。

前述は、以下の本開示の発明を実施するための形態がより深く理解され得るために、本開示の特徴および技術的利点をかなり広範に概略した。本開示の付加的特徴および利点は、本開示の請求項の主題を形成する、本明細書に後述される。開示される概念および具体的実施形態は、本開示の同一目的を実施するために他の構造を修正または設計するための基本として容易に利用され得ることが、当業者によって理解されるはずである。また、そのような均等物構造は、添付の請求項に記載のような本開示の精神および範囲から逸脱しないことが、当業者によって認識されるはずである。その動作の編成および方法の両方に関して、本開示の特性であると考えられる新規特徴は、さらなる目的および利点とともに、付随の図と併せて検討されることによって、以下の説明からより深く理解されるであろう。しかしながら、図はそれぞれ、例証および説明の目的のためだけに提供され、本開示の限定の定義として意図されないことを明示的に理解されたい。

開示されるシステムおよび方法のより完全な理解のために、ここで、付随の図面と関連して検討される以下の説明を参照する。

図１は、海洋掘削船および独立型発電所の電流発生に一般的電力システム内の従来のブレーカの略図である。 図２Ａは、本開示の一実施形態による、独立ブレーカを伴う電力システムの略図である。 図２Ｂは、本開示の一実施形態による、独立ブレーカを伴う電力システムの略図である。 図３Ａは、本開示の一実施形態による、独立ブレーカを用いて、電力バスのステータスを判定するための方法を図示する、フロー図である。 図３Ｂは、本開示の一実施形態による、独立ブレーカを用いて複数の周波数を走査することによって、電力バスのステータスを判定するための方法を図示する、フロー図である。 図３Ｃは、本開示の一実施形態による、ブレーカを閉鎖するために安全であるときを判定するための方法を図示する、フロー図を示す。 図３Ｄは、本開示の一実施形態による、ブレーカを開放または閉鎖するかどうかを判定するための方法を図示する、フロー図を図示する。 図４は、本開示の一実施形態による、自律的挙動を伴うブレーカの略図である。 図５は、本開示の一実施形態による、付加的センサを伴うブレーカの略図である。 図６は、本開示の一実施形態による、オペレータインターフェースの略図である。 図７は、ブレーカを閉鎖するときを判定するための方法の実施形態を図示する、フロー図である。

（詳細な説明）
電力システム内の耐障害性は、１つのコンパートメント内の構成要素の他のコンパートメント内の構成要素への依拠を低減させることによって改良されることができる。一実施形態によると、依拠は、構成要素間の通信の量を減少させることによって低減されることができる。例えば、ブレーカは、他のブレーカからの入力を殆どまたは全く用いずに方法を実行する、論理を含むことができる。これは、コンパートメント内の各ブレーカが、別のブレーカが別のコンパートメント内で誤って挙動している間、動作を継続することができるため、電力システムの耐障害性を改善することができる。さらに、各ブレーカは、直接、管理システムと通信することができる。したがって、ブレーカは、命令を受信するための他のブレーカに依拠せずに、ブレーカを開放または閉鎖するかどうか等の命令を受信することができる。

ある実施形態によると、主配電バス上の高エネルギー衝突は、バス上の衝突におけるエネルギーを低減させる、高インピーダンス計器用変圧器の使用を通して等、バスのステータスを試験することによって防止されることができる。高エネルギー衝突は、異なる非同期発電機バスを、その時に機能していない可能性がある、分配バス上で同時に閉鎖する主配電バスに結合する、異なるブレーカから生じ得る。低エネルギー衝突は、高インピーダンス計器用変圧器によって発生され、バスのインピーダンスを測定し、バスのステータスを識別し、バスに結合されたブレーカを閉鎖すべきかどうかを判定するために使用されることができる。ブレーカの閉鎖に先立って、本インピーダンス感知を行い、変圧器を通して等、バスインピーダンスを測定することができるによって、ブレーカは、衝突が変圧器を通して生じることを確実にすることができる。変圧器を通した本衝突は、電力システムに損傷を及ぼし得る、高エネルギーバス間衝突を回避することができる。したがって、電力システムの耐障害性はさらに、高インピーダンス計器用変圧器を用いて向上される。

図２Ａは、本開示の一実施形態による、ブレーカ２１２、２１４、２１６を伴う電力システム２００の略図を描写する。ブレーカ２１２、２１４、２１６は、自律的に動作してもよい。ブレーカ２１２、２１４、２１６はそれぞれ、発電機２２２、２２４、２２６から、それぞれ、制御電力ラインを通して電力が提供されてもよい。一実施形態によると、制御電力ケーブルは、低電圧ＤＣバスであることができる。

電力システム２００では、誤って動作しているブレーカは、別のブレーカ内に誤った挙動を生じさせ得ない。各ブレーカ２１２、２１４、２１６は、独立して、他のブレーカ２１２、２１４、２１６からの情報を殆どまたは全く伴わずに、内部回路を使用して、ブレーカ２１２、２１４、２１６を閉鎖し、それぞれ、発電機２２２、２２４、２２６を主電力バス２０２に結合するために安全であるかどうかを判定する方法を実行することができる。

本明細書に説明されるように、「ブレーカ」は、発電機２２２、２２４、２２６と主電力バス２０２との間のブレーカ２１２、２１４、２１６等、発電機ブレーカを含んでもよい。「ブレーカ」はまた、電力バス２０２の区画間のブレーカ２７１、２７２、２７３、２７４等のタイブレーカを含んでもよい。これらのブレーカ２７１、２７２、２７３、２７４はそれぞれ、それぞれ、自律的制御電力２８１、２８２、２８３、２８４によって、給電されてもよい。

図２Ｂは、本開示の一実施形態による、独立ブレーカを伴う電力システムの略図である。システムは、バス２５２Ａと主電力バス２０２との間にブレーカ２３２を含んでもよい。ブレーカ２３２は、バスインピーダンス感知回路および同期回路を含み得る、自律的タイ制御２６４Ａによって制御されてもよい。制御２６４Ａは、ブレーカ２３２と統合される、または別個の構成要素として動作してもよい。制御２６４Ａは、バス２５２Ａを主電力バス２０２に結合する前に、ブレーカ２３２を制御し、主電力バス２０２の健全性のステータスをチェックする。主電力バス２０２の健全性を試験するための電流は、バスポイント変圧器２６２Ａを通してタイポイント変圧器２６６Ａに受電されてもよい。

類似構成は、バスポイント変圧器２６２Ｂおよびタイポイント変圧器２６６Ｂに結合された自律的タイ制御２６４Ｂを通したブレーカ２３４にも存在してもよい。一実施形態では、船舶管理システム２５６は、付加的電力が所望されるとき等、ブレーカ２３２および／または２３４に、付加的電力を主電力バス２０２に提供するために閉鎖するように命令するために使用されてもよい。船舶管理システム２５６が、ブレーカ２３２および／または２３４に閉鎖するように命令後、自律的タイ制御２６４は、主バス２０２のステータスを判定し、ブレーカ２３２、２３４を閉鎖するかどうかを決定するように動作する。一実施形態では、タイブレーカ２３２、２３４は、右舷バスおよび掘削リグ等の船上のポートバスを結合するために使用されてもよい。

自律的タイ制御２６４は、図３Ａ−Ｃに図示される方法のうちの１つを実行してもよいが、他の方法もまた、制御２６４によって実行されてもよい。図３Ａは、本開示の一実施形態による、独立ブレーカを用いて電力バスのステータスを判定するための方法を図示する、フロー図である。方法３５０は、ブロック３５２から開始し、第１の電流を第１のバスに印加する。次いで、ブロック３５４では、第１のバスのインピーダンスが、第１の電流を用いて測定される。ブロック３５６では、第１のバスのステータスが、少なくとも部分的に、ブロック３５４の測定されたインピーダンスに基づいて判定されてもよい。ステータスが、ブロック３５８において故障であると判定される場合、方法３５０は、ブロック３６２に進み、第１のバス上の故障を報告する。ブレーカは、故障が検出されるとき、閉鎖されなくてもよい。ステータスが、ブロック３５８において、故障していないと判定される場合、方法３５０は、ブロック３６０に進み、第１のバスと第２のバスとの間のブレーカを閉鎖する。

第１のバスに印加される第１の電流は、第２のバスから受電されてもよい。第１の電流はまた、第１のバスに印加される前に、操作されてもよい。例えば、電流は、可変駆動デバイスを通して通過され、第１の電流の電圧および／または周波数を調節してもよい。第１のバスは、電圧および／または周波数の範囲にわたるインピーダンスの測定を通して試験され、第１のバスのステータスの判定を改善してもよい。図３Ｂは、本開示の一実施形態による、独立ブレーカを用いて複数の周波数を走査することによって、電力バスのステータスを判定するための方法を図示する、フロー図である。方法３７０は、ブロック３７２から開始し、第１の電流を第１の周波数において第１のバスに印加する。ブロック３７４では、第１のバスの第１のインピーダンスは、第１の周波数において測定される。ブロック３７６では、第２の電流が、第２の周波数において第１のバスに印加される。ブロック３７８では、第１のバスの第２のインピーダンスが、第２の周波数において測定される。次いで、ブロック３８０では、第１のバスのステータスが、少なくとも部分的に、ブロック３７４および３７８の測定された第１および第２のインピーダンスに基づいて、判定されてもよい。ブロック３８２では、第１のバスと第２のバスとの間のブレーカは、第１のバスのステータスが健全であるとき、閉鎖されてもよい。

図３Ｃは、一実施形態による、ブレーカを閉鎖するために安全であるときを判定するための方法３００を図示する、フロー図を示す。方法３００は、ブロック３０２から開始し、ブレーカが、コントローラにおいて、ブレーカを閉鎖するためのコマンドを受信する。一実施形態では、閉鎖コマンドは、閉鎖シーケンスを開始するためにブレーカに信号伝達するために、海洋掘削船の管理システムにおいて一時的乾接点が作られるときに発生されるデジタル信号であることができる。乾接点への励起は、ブレーカによって提供されることができる。励起は、船舶管理システムからブレーカへのパルス状出力であることができる。受信される信号は、図２のブレーカ内等、ローカルで発生することができる。信号はまた、ブレーカ外部の管理システムにおいて等、遠隔で発生し、管理システムとブレーカとの間の通信リンクを介して、ブレーカに伝送されることができる。受信される信号は、ブレーカまたは管理システム内において自動的に発生され得る、または信号は、ブレーカのオペレータによって手動で発生され得るかのいずれかである。一実施形態では、閉鎖信号は、バス上により多くの電力の必要があるときに発生されることができる。ブレーカに結合されたバスまたは複数のバスのステータスが、ブロック３０２では、ブレーカを閉鎖するためのコマンドを受信した後、ブロック３０４、３０６、３０８、および３１０においてチェックされることができる。

ブロック３０４では、第１の電流が、第１の高インピーダンス変圧器を通してブレーカに結合された第１のバスに印加されることができる。ある実施形態では、２つの電流が、２つの高インピーダンス変圧器を通してブレーカに結合された２つのバスに印加されることができる。ブレーカによって具体的ブレーカに結合されたバスに印加され得る電流の数は、１つまたは２つのバスに限定されない。例えば、４つの電流が、４つの高インピーダンス変圧器を通してブレーカに結合された４つのバスに印加されることができる。

高インピーダンス変圧器が前述されたが、電流は、ブレーカによって、高インピーダンス変圧器以外のデバイスを通して複数のバスに印加されることができる。例えば、電流は、キャパシタ、インダクタ、またはキャパシタおよびインダクタの組み合わせのネットワークを通して、バスに印加されることができる。これらのネットワークは、キャパシタ、インダクタ、またはキャパシタおよびインダクタの組み合わせの構成に応じて、１つのポートから別のポートに電圧および／または電流を変換することによって、変圧器と同様に機能する、整合ネットワークとして構成されることができる。別の実施例として、電流が、高インピーダンスをバスに提示する、伝送ラインを通して、バスに印加されることができる。

ブロック３０６では、第１のバスのインピーダンスは、電圧および／または電流を測定することによって、第１の電流を印加した後、測定されることができる。汎用測定変換器は、ブロック３０６では、測定を行うことができる。電流が印加される複数のバスのインピーダンスもまた、バスの電圧および／または電流を測定し得る、１つまたはそれを上回るデバイスを用いて、測定されることができる。

ブロック３０８では、第１のバスインピーダンスは、第１のバスのステータスを判定するために処理されることができる。第１のバスのステータスは、バスが機能しているかどうかを示すＢｏｏｌｅａｎインジケータによって表されることができる。ある実施形態では、コントローラが、ブロック３０８に開示される処理を行うために使用されることができる。バスが機能しているかどうかを判定する際、バスは、バス上に存在しない場合、機能していないと見なされ得、バスは、バス上に存在する場合、機能していると見なされ得る。複数のバスのインピーダンスが、１つまたはそれを上回るコントローラによって、バスのそれぞれのステータスを判定するために処理されることができる。

ブロック３１０では、衝突検出手順等の故障検出手順が、部分的に、第１のバスのステータスに基づいて、選択されることができる。故障検出手順は、ブレーカが閉鎖するとき、高エネルギー衝突がバス上で生じないことを確実にすることができる。ブレーカに結合された２つのバスを伴う、ある実施形態では、３つの別々の故障検出手順が存在することができる。第１の故障検出手順は、両バスが機能していないとき、実行されることができる。第２の故障検出手順は、両バスが機能しているとき、実行されることができる。第３の故障検出手順は、一方のバスが機能しておらず、一方のバスが機能しているときに実行されることができる。利用可能な故障検出手順の数は、用途によって変動し得る。

選択された故障検出手順の実装は、ブロック３１２から開始することができ、その時点において、センサに結合された接触器は、閉鎖または開放するように命令される。ある実施形態では、接触器はまた、電流センサ、電圧センサ、または電流および電圧センサの両方のいずれかに結合され、バスの電圧および／または電流の測定を可能にすることができる。

ブレーカに結合された２つのバスを伴う一実施例として、ブレーカに結合された第１および第２のバスの判定されたステータスが、両バスが機能していないというものである場合、第１のバスに結合された接触器は、閉鎖するように命令されることができる一方、第２のバスに結合された接触器は、開放するように命令されることができる。ブレーカに結合された２つのバスを伴う別の実施例として、ブレーカに結合された第１および第２のバスの判定されたステータスが、両バスが機能しているというものである場合、第１のバスに結合された接触器および第２のバスに結合された接触器は両方とも、開放するように命令されることができる。一般に、別個の故障検出手順が、両バスが機能していない、両方とも機能している、または一方のバスが機能しており、一方のバスが機能していないかどうかに応じて、選択されることができる。

ブロック３１４では、第２の電流が、第１の高インピーダンス変圧器を通して第１のバスに印加されることができる。ブロック３０４において説明されたように、一部の電流は、いくつかの高インピーダンス変圧器を通して印加されることができる。

ブロック３１６では、電圧および／または電流測定は、第２の電流が印加された後、得られることができる。一実施形態では、汎用測定変換器が、ブロック３１６において開示される測定を行うことができる。

ブロック３１８では、部分的に、第２の電圧および／または電流測定に基づいて、第１のバス上に故障が存在するかどうか判定される。一実施形態では、故障が検出されたかどうかの判定は、ブロック３０８においてバスのステータスを判定したコントローラ等、同一デバイスによって行われることができる。コントローラはまた、測定値の丸めまたは平均化等、故障がバス上に存在するかどうかを判定するために、測定値を処理することができる。ある実施形態では、故障は、ブレーカ内で発生し得る。そのような実施形態では、ブレーカ故障信号を表すデジタル信号が、船舶管理システムに送信されることができる。

ブロック３２０では、第１のバスは、ブロック３１８において、故障が存在しないと判定された場合、同様にブレーカに結合された第２のバスに同期されることができる。バスの同期は、自動的に、または手動で、行われることができる。同期を自動的に行う際、Ｗｏｏｄｗａｒｄ ＳＰＭ−Ｄ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｒ等の同期装置が、オペレータが発電機を手動でバイアスすることなく、同期を行うことができる。別の実施形態では、同期は、オペレータがブレーカに結合された発電機を手動でバイアスすることを可能にする、同期検定器とも称される、同期チェック中継器の使用を通して、手動で行われることができる。一実施形態によると、第１のバスは、同様にブレーカに結合された複数のバスに同期されることができる。

ブロック３２２では、第１のバスと第２のバスとの間のブレーカは、閉鎖されることができる。したがって、第１のバスは、第２のバスに結合される。ある実施形態では、これは、発電機を掘削船上の負荷に結合することを含むことができる。別の実施形態では、第１のバスは、同様にブレーカに結合された複数のバスに結合されることができる。

図３Ｃに説明される方法は、ブレーカの閉鎖を可能にする全ての他の信号が、ブレーカが閉鎖することを可能にすると仮定することができる。ブレーカは、他の信号が、ブレーカが正しく機能することを妨害し得る故障を示す場合、閉鎖されなくてもよい。これらの信号は、同期装置が、電源投入されており、健全であることを示す信号と、ばね駆動モータが充電されていることを示す信号とを含むことができる。

ある実施形態によると、ブロック３１０において規定されるように、バス上に故障が存在するかどうかを判定するために実装され得る、複数の故障検出手順が存在し得る。各手順は、ブロック３１０において識別された第１のバスのステータスまたは複数のバスのステータスに基づいて、異なる順序において、図３のブロック３１２から３２２における作用を行うことができる。図３のブロック３１２から３２２における作用が行われる順序は、実装される具体的故障検出手順を指定することができる。例えば、２つの別個の電流が、２つの別個の高インピーダンス変圧器を通してブレーカに結合された２つのバスに印加された後、ブレーカは、ブロック３１０では、両バスが機能していないことを判定することができる。この場合、ブレーカは、ブロック３１２では、コントローラによって、一方の高インピーダンス変圧器に結合された接触器に開放するように命令し、コントローラによって、他方の高インピーダンス変圧器に結合された接触器に閉鎖するように命令することによって、選択された故障検出手順の実装を開始することができる。しかしながら、両バスが機能していることが判定される場合、ブレーカは、ブロック３１２では、選択された故障検出手順の実装を開始し、高インピーダンス変圧器のそれぞれに結合された両接触器は、開放する。故に、他のブロックにおける作用は、ブロック３１０において判定されたバスまたは複数のバスのステータスに基づいて、異なる命令で異なる順序で行われることができる。

ブレーカは、バスが故障しているかどうか以外の状態に基づいて、開放または閉鎖するかどうかを自律的に決定してもよい。例えば、ブレーカはまた、バスが過負荷または負荷不足であるかどうか等、別のタイプのバスのステータスを判定してもよい。図３Ｄは、本開示の一実施形態による、ブレーカを開放または閉鎖するかどうかを判定するための方法３９０を図示する、フロー図を示す。方法３９０は、ブロック３９２から開始し、バスのステータスを判定する。バスのステータスは、バスの電気的故障または電気状態を判定するための測定電圧、電流、周波数、バス共鳴、および／またはバスの他の特性を含んでもよい。例えば、バス周波数の変動は、より低い周波数（例えば、最適周波数が６０Ｈｚであるときの５９Ｈｚ）が過負荷バスを示すように、バス上の負荷レベルを示し得る。ブロック３９４では、バスが過負荷または負荷不足であるかどうかが判定される。バスが過負荷または負荷不足である場合、方法３９０は、ブレーカを開放または閉鎖するかどうかの判定に進む。例えば、バスが過負荷であるとき、ブレーカは、開放され、発電機を主バスから取り外す、または閉鎖され、発電機が、過負荷を除去するためのエネルギーに寄与することを可能にしてもよい。他のブロックは、高調波歪、高または低電圧、高または低基本周波数、あるいはバス共鳴等の電気故障の検出を含んでもよい。ローカルコントローラは、ステータスおよびタイミングに基づいて措置を講じ、電気状態を補正する、または２つのバスを分離し、故障状態を１つのみのバスに限定するであろう。これらの測定は、絶縁故障およびブレーカ故障（コマンドされた通りに伝導しない、１つまたはそれを上回る極の伝導故障等）を検出することができる。

図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃの概略フロー図は、概して、フロー図として記載される。したがって、描写される順序および標識されたステップは、提示される方法の一実施形態を示す。機能、論理、または効果上、図示される方法の１つまたはそれを上回るステップあるいはその一部と均等物である、他のステップおよび方法も、想定されることができる。加えて、採用される形式および記号は、方法の論理ステップを説明するために提供され、方法の範囲を限定するものではないことを理解されたい。加えて、特定の方法が生じる順序は、示される対応するステップの順序に厳密に固執してもよく、またはそうでなくてもよい。

図４は、自律的挙動を伴うブレーカ４１０の実施形態４００を示す。ブレーカ４１０は、接触器４１２を閉鎖し、したがって、主配電バス４０２を発電機バス４０４に結合すべきときを判定するために使用されることができる。一実施形態では、ブレーカは、２０００Ａで定格されたＳｉｅｍｅｎｓ ＮＸＰＬＵＳ−Ｃ Ｍｅｄｉｕｍ Ｖｏｌｔａｇｅブレーカ区分であることができる。ブレーカ４１０は、それぞれ、計器用変圧器４１６、４１８を通して、それぞれ、主バス４０２および発電機バス４０４に結合された電圧入力４１１、４１３を具備することができる。計器用変圧器４１６、４１８は、コントローラ４１４に結合され、それぞれ、主バス４０２および発電機バス４０４のバス電圧を感知するために使用されることができる。コントローラ４１４は、計器用変圧器４１６、４１８を制御し、主バス４０２または発電機バス４０４の電圧測定を得ることができる。例えば、コントローラ４１４は、電圧測定値を処理し、通信リンク４１５を介して、接触器４１２に通信することができる。コントローラ４１４はまた、電流を接触器４１２に結合されたバス４０２、４０４に印加し、電流を印加した後、バス４０２、４０４のインピーダンスを測定し、および／またはバス４０２、４０４上に故障が存在するかどうかを判定する作用を行うように構成されることができる。一実施形態では、コントローラは、Ｓｉｅｍｅｎｓ ＳＩＭＯＣＯＤＥコントローラであることができる。

ある実施形態によると、コントローラ４１４はさらに、ブレーカ４１０を自律的に制御し、制御コマンドを管理するように構成されることができる。コントローラ４１４はまた、スイッチギヤ（図示せず）のステータスを監視および制御し、接触器４１２の可用性およびステータスを判定するように構成されることができる。スイッチギヤは、電気機器を制御、保護、および／または隔離するために使用される、電気切断スイッチ、ヒューズ、または回路ブレーカの組み合わせであることができる。さらに、コントローラ４１４は、計器用変圧器４１６、４１８が結合されるプロセスを制御するように構成され、計器用変圧器４１６、４１８間のブリッジ上に存在する電圧および電流を監視するように構成されることができる。コントローラ４１４は、種々の他の作用も行うように構成されることができ、その機能性は、本開示内に説明される作用に限定されるべきではないことを理解されたい。さらに、機能、論理、またはその一部上、本明細書に開示されるコントローラの作用が行うように構成される均等物である、他の作用も、想定されることができる。

一実施形態によると、ブレーカ４１０は、海洋船舶分配システムの一部であることができる。ブレーカ４１０は、接触器４１２上で測定を行い、速度バイアス信号を発電機に提供することによって、２つの独立バスを同期させることができる。ブレーカ４１０はまた、接触器４１２を開放し、電気故障に起因する船舶の電源を分離することができる。

図５は、ブレーカ５１０の実施形態５００を示す。ブレーカ５１０は、一端が主バス５０２に、他端が発電機バス５０４に結合されたブレーカ５１２を含むことができる。ある実施形態では、ブレーカ５１０は、ブレーカ５１２を閉鎖し、主バス５０２および発電機バス５０４を結合すべきときを判定するために使用されることができる。

ある実施形態では、ブレーカ５１０は、主バス５０２と制御回路５４０との間の結合された計器用変圧器５１６を有することができる。別の計器用変圧器５１８は、発電機バス５０４と制御回路５４０との間に結合されることができる。制御回路５４０の内側回路は、コントローラ５６３を含むことができる。計器用変圧器５１６、５１８は、高インピーダンスをバス５０２、５０４に提示し、したがって、バス５０２、５０４上で生じ得る任意の高エネルギー故障を減衰させることによって、バス５０２、５０４からの保護を制御回路５４０に提供することができる。ブレーカ５１０は、バス５０２、５０４ではなく、高インピーダンス計器用変圧器５１６、５１８を通して衝突を指向することができる。高インピーダンス計器用変圧器５１６、５１８はまた、ブレーカ５１０によって、バス電圧の感知を補助するために使用されることができる。

計器用変圧器５１６、５１８は、それぞれ、一次バス計器用変圧器５２１、５２３と、それぞれ、二次計器用変圧器５２２、５２４とを含むことができる。二次計器用変圧器５２２、５２４は、負荷抵抗器（図示せず）とともに、ブロークンデルタ構成において配列されることができる。計器用変圧器５２１、５２３は、同期の目的のために、バス電圧を感知するため、および／または機能していないバスまたは機能しているバスを検出するために使用されることができる。別の実施例として、計器用変圧器５２１、５２３はまた、ブレーカ５１２の閉鎖に先立って、インピーダンス感知プロセスの間、バスを励起することができる。さらに、計器用変圧器５２１、５２３は、それぞれ、バス５０２、５０４上の接地故障を検出することができる。ある実施形態では、計器用変圧器５２２、５２４の二次セットは、バス５０２、５０４上の機能していないバス状態を検出するために使用されることができる。

高インピーダンス計器用変圧器５１６、５１８は、他のデバイス、センサ、スイッチ、および／または中継器を通して、制御回路５４０内のコントローラ５６３に結合されることができる。例えば、高計器用変圧器５１６、５１８は、それぞれ、故障センサ５６２、５６４を通して、コントローラ５６３に結合されることができる。故障センサ５６２、５６４および二次計器用変圧器５２２、５２４は、コントローラ５６３によって、バス５０２、５０４のいずれかに故障が存在するかどうかを判定するために使用されることができる。別の実施例では、高インピーダンス計器用変圧器５１６、５１８は、機能していないバス中継器５６７、５６８を通して、コントローラ５６３に結合されることができ、これは、それぞれ、計器用変圧器５１６、５１８を通して結合されたバス５０２、５０４が機能しているかどうかを検出することができる。さらなる実施例では、高インピーダンス計器用変圧器５１６、５１８は、接触器５６５、５６６、電圧センサ５６９、および電流センサ５６１を通してコントローラ５６３に結合されることができる。本配列によると、コントローラ５６３は、電圧および／または電流を測定することができる。電圧および／または電流測定は、実装するための故障検出手順を判定する、またはバス５０２、５０４上に故障が存在するかどうかを判定するために使用されることができる。さらに、可変周波数駆動（ＶＦＤ）５７０が、変圧器５１６、５１８間を通過する電流を操作するために使用されてもよい。

ある実施形態では、ブレーカ５１０はまた、制御回路５４０内に保護回路（図示せず）を有することができる。保護回路は、発電機保護システム（図示せず）内等、いずれかの場所で判定された故障状態下、ブレーカ５１２をトリップさせることができる。

ブレーカ５１０はさらに、制御回路５４０内に同期装置（図示せず）を含むことができる。同期装置は、発電機等の２つの独立ＡＣ電源を同期させ、２つの機能しているバス間のブレーカが閉鎖することを可能にするために使用されることができる。ある実施形態では、同期装置は、電源の一方に印加されるバイアス信号を使用して、２つの隔離されたバス、５０２、５０４を同期させることができる。同期装置が、２つの隔離されたバス５０２、５０４が適切に同期されていることを検出した後、同期装置は、ブレーカ５１０内の接触器５１２が閉鎖することを可能にする信号を発行することができる。ある実施形態では、Ｗｏｏｄｗａｒｄ ＳＰＭ−Ｄ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｒ等の同期装置が、オペレータによる電源の手動バイアスの補助を伴わずに、バスの同期が自動的に行われることを可能にする。

ブレーカ５１０はまた、制御回路５４０内に同期チェック中継器（図示せず）を含むことができる。同期検定器等の同期チェック中継器は、２つの非同期源間の位相差をグラフィック表示し、源が適切に同期されると、信号を発行し、したがって、ブレーカが閉鎖されることを可能にする。同期チェック中継器は、バスの同期が、同期ポテンショメータの使用を通して手動で行われ、隔離されたバスの一方に結合された電源をバイアスすることを可能にする、受動的デバイスであることができる。

ブレーカ５１０はさらに、制御回路５４０内に汎用測定変換器（図示せず）を含むことができる。汎用測定変換器は、接触器５１２の電気パラメータを判定し、オペレータインターフェース５３０を介して、パラメータを管理システムに報告することができる。汎用測定変換器を使用して処理されることができるバスパラメータとして、電圧、電流、周波数、有効電力および無効電力、ならびに力率が挙げられる。

ブレーカ５１０はまた、ある実施形態では、オペレータインターフェース５３０を含むことができる。オペレータインターフェースは、モニタディスプレイ等の出力デバイスと、キーボード等の入力デバイスとを含み、アドミニストレータが、電力システムを監視および制御することを可能にすることができる。図６は、図５のオペレータインターフェース５３０の実施形態６００を示す。オペレータインターフェース６１０は、同期モード選択スイッチ６１１を含むことができる。同期モード選択スイッチ６１１は、ブレーカが、遠隔動作またはローカル動作間で、また、自動動作または手動動作間でトグルすることが可能にすることができる。さらに、ブレーカは、コントローラに結合されたネットワークインターフェースを有することができ、コントローラはさらに、オペレータインターフェースへの遠隔アクセスを可能にするように構成される。ネットワークインターフェースは、専用バスまたは信号伝達システムへの接続あるいはインターネット等の公共ネットワークへの接続を含むことができる。

ある実施形態では、ブレーカ内のオペレータインターフェース６１０はまた、同期および閉鎖プッシュボタン６１２を含むことができる。同期および閉鎖プッシュボタン６１２は、ブレーカ内の同期および閉鎖動作を開始することができる。開始される結果として生じる同期および閉鎖動作は、同期装置（図示せず）を使用して、隔離された電源を自動的にバイアスする、自動化されたプロセスであることができる。ある実施形態では、同期装置は、バイアスするための命令を同期装置および外部電源に提供する、コントローラに結合されることができる。オペレータインターフェース６１０はまた、同期および閉鎖キャンセルプッシュボタン６１３を含み、同期および閉鎖プッシュボタン６１２によって開始された同期および閉鎖動作をキャンセルすることができる。オペレータインターフェース６１０はさらに、同期ポテンショメータ６１４を含み、タイバス上の発電機の速度をバイアスすることができる。オペレータインターフェース６１０はまた、同期検定器６１５を含み、ブレーカの両側間の位相角度差を測定および表示することができる。同期ポテンショメータ６１４は、同期検定器６１５に示されるような位相が、開放ブレーカを横断して整合されるまで調節されることができる。オペレータインターフェース６１０はさらに、ブレーカスイッチ６１６を含み、ブレーカの直接制御を提供することができる。ある実施形態では、スイッチは、３位置定位置復帰ばねであることができる。ブレーカスイッチ６１６は、任意の時間にブレーカを開放するために使用されることができる。

オペレータインターフェース６１０はまた、ブレーカを通してある電流を表示するための電流計６１８、ブレーカを横断する電圧を示すための電圧計６２０、および／またはバスインピーダンスを示すためのインピーダンスメータ６２１を含むことができる。さらに、オペレータインターフェース６１０は、パイロットランプ６１９を含み、ブレーカ４１２、５１２のステータスを提供することができる。ある実施形態では、本明細書に開示されるオペレータインターフェース６１０は、ローカルまたは遠隔でアクセスされることができる。例えば、オペレータインターフェース６１０は、図６に説明される全特徴ならびにその他が手動ローカル制御のために利用可能である、ドアであることができる。別の実施例として、オペレータインターフェース６１０は、命令をブレーカに遠隔で提供する、海洋掘削船の管理システムであることができる。

図７は、ある実施形態による、ブレーカを閉鎖すべきときを判定するための方法７００を図示する、フロー図を示す。本実施形態では、ブレーカは、第１および第２のバスに結合されたブレーカを有することができる。さらに、本実施形態では、第１のバスは、発電機バスであることができ、第２のバスは、主分配バスであることができる。方法７００は、ブロック７０２から開始し、ブレーカは、コントローラにおいて、ブレーカを閉鎖するためのコマンドを受信する。ブロック７０４では、第１のバスに結合された中継器および第２のバスに結合された中継器が、第１および第２のバスが機能しているかどうかを判定するためにチェックされることができる。ある実施形態によると、第１および第２のバスに結合された中継器をチェックし、バスが機能しているかどうかを判定することは、電流を高インピーダンス変圧器を通してブレーカに結合された第１および第２のバスに印加することを含むことができる。電流を印加した後、バスのインピーダンスが、次いで、電圧および電流を測定することによって測定されることができる。

ブロック７０６では、測定されたインピーダンスは、処理され、バスのステータスを判定することができる。本実施形態では、バスステータスは、バスが機能しているかどうかであることができる。さらに、ブロック７０６では、コントローラは、部分的に、バスのステータスに基づいて、実装するための故障検出手順を選択することができる。ある実施形態では、３つの別々の故障検出手順が存在し得る。第１の故障検出手順は、両バスが機能していないときに実行されることができる。第２の故障検出手順は、両バスが機能しているときに実行されることができる。第３の故障検出手順は、一方のバスが機能しておらず、一方のバスが機能しているときに実行されることができる。

一実施形態では、コントローラが、ブロック７０６において、両バスが機能していないことを判定する場合、本方法は、ブロック７１０に進み、第１の接触器に、開放し、第２の接触器に、閉鎖するように命令する。ブロック７１１では、第２の電圧および電流測定は、ブロック７１０に命令されたように、接触器が開放または閉鎖した後、行われることができる。第２の電流は、第２の電圧および電流測定を行うために、高インピーダンス変圧器を通してブレーカに結合された第１および第２のバスに印加されることができる。ブロック７１１において測定された電圧および電流は、故障が第１または第２のバスのいずれかに存在するかどうかを判定するために処理されることができる。一実施形態では、ブロック７１１において測定された電圧および電流は、ブレーカが閉鎖するために約ゼロであり得る。

ブロック７１２では、第１の接触器は、閉鎖するように命令されることができ、第２の接触器は、開放するように命令されることができる。ブロック７１３では、第３の電圧および電流測定は、ブロック７１２において命令されるように、接触器が開放または閉鎖した後、行われることができる。第３の電流は、第３の電圧および電流測定を行うために、高インピーダンス変圧器を通してブレーカに結合された第１および第２のバスに印加されることができる。ブロック７１３において測定された電圧および電流は、故障が第１または第２のバスのいずれか上に存在するかどうかを判定するために処理されることができる。一実施形態では、ブロック７１３において測定された電圧および電流は、ブレーカが閉鎖するために約ゼロであり得る。

ブロック７１４では、主第１および第２のバスの両方上のブロークンデルタ抵抗器電圧は、図５に示されるように、負荷抵抗器を用いて、ブロークンデルタ構成に配列される二次計器用変圧器の電圧を読み取ることによってチェックされることができる。ブロークンデルタレジスタの電圧のチェックはまた、故障が第１または第２のバスのいずれか上に存在するかどうかを判定するために使用されることができる。ある実施形態では、ブロークンデルタレジスタの電圧は、ブレーカが閉鎖するために約ゼロであり得る。次いで、ブロック７１５では、ブレーカは、閉鎖される。

随意に、ブロック７１４では、故障が第１または第２のバスのいずれにも存在しないことが判定される場合、信号が、同期装置（図示せず）に伝送され、同期装置に、ブレーカに結合された第１および第２のバスを同期させるように命令することができる。第１のバスと第２のバスとの間のブレーカは、次いで、閉鎖され、２つのバスを相互に結合することができる。故障が検出される場合、ブレーカは、閉鎖されなくてもよい。さらに、ブレーカは、それまで閉鎖されている場合、故障が検出されると、開放することができる。一実施形態では、開放するためのコマンドは、一時的乾接点が海洋掘削船の管理システム内に作られ、開放するためにブレーカに信号伝達するときに発生されるデジタル信号であることができる。実施形態によると、乾接点への励起は、ブレーカによって提供される。励起は、船舶管理システムからブレーカへのパルス状出力であることができる。

別の実施形態では、コントローラが、ブロック７０６において、両バスが機能していることを判定する場合、方法は、ブロック７２０に進み、第１の接触器は、開放するように命令されることができ、第２の接触器もまた、開放するように命令されることができる。ブロック７２１では、第２の電圧および電流測定が、ブロック７２０において命令されたように、接触器が開放した後、行われることができる。第２の電流が、第２の電圧および電流測定を行うために、高インピーダンス変圧器を通してブレーカに結合された第１および第２のバスに印加されることができる。ブロック７２１において測定された電圧および電流は、第１または第２のバスのいずれか上に存在するかどうかを判定するために処理されることができる。一実施形態では、ブロック７２１において測定された電圧および電流は、ブレーカが閉鎖するために約ゼロであり得る。

ブロック７２２では、第２の接触器は、閉鎖するように命令されることができる。ブロック７２３では、第２のバス上の電圧は、ブロック７２２において命令されたように、第２の接触器が閉鎖した後、チェックされることができる。電流はまた、第２のバスの電圧がチェックされている間、測定されることができる。第３の電流は、第２のバスの電圧をチェックし、電流を測定するために、高インピーダンス変圧器を通してブレーカに結合された第１および第２のバスに印加されることができる。ブロック７２３において測定された電圧および電流は、故障が第２のバス上に存在するかどうかを判定するために処理されることができる。一実施形態では、ブロック７２３において測定された電流は、ブレーカが閉鎖するために約ゼロであり得る。

ブロック７２４では、第１の接触器は、閉鎖するように命令されることができ、第２の接触器は、開放するように命令されることができる。ブロック７２５では、第１のバスの電圧は、ブロック７２４において命令されたように、接触器が開放または閉鎖した後、チェックされることができる。電流はまた、第１のバスの電圧がチェックされている間、測定されることができる。第４の電流は、第１のバスの電圧をチェックし、電流を測定するために、高インピーダンス変圧器を通してブレーカに結合された第１および第２のバスに印加されることができる。ブロック７２５において測定された電圧および電流は、第１のバス上に故障が存在するかどうかを判定するために処理されることができる。一実施形態では、ブロック７２５において測定された電流は、ブレーカが、最終的に、ブレーカが閉鎖すべきであると判定する場合、ゼロでなければならない。一実施形態では、ブロック７２５において測定された電流は、ブレーカが閉鎖するために約ゼロであり得る。

ブロック７２６では、第１のバス電圧は、閉鎖されたままである第１の接触器を用いて、監視されることができる。ブロック７２７では、第１および第２のバスの両方上のブロークンデルタ抵抗器電圧が、図５を参照して説明されるように、負荷抵抗器を用いて、ブロークンデルタ構成に配列される二次計器用変圧器の電圧を読み取ることによって、チェックされることができる。ブロークンデルタレジスタの電圧のチェックはまた、故障が第１または第２のバスのいずれか上に存在するかどうかを判定することができる。ある実施形態では、ブロークンデルタレジスタの電圧は、ブレーカが閉鎖するために約ゼロであり得る。次いで、ブロック７２９では、ブレーカは、閉鎖されてもよい。

随意に、ブロック７２７において、故障が第１または第２のバスのいずれにも存在しないと判定される場合、信号が、同期装置に伝送され、同期装置に、ブレーカに結合された第１および第２のバスを同期させるように命令することができる。第１のバスと第２のバスとの間のブレーカは、次いで、閉鎖され、２つのバスを結合することができる。故障が検出される場合、ブレーカは、閉鎖しなくてもよい。さらに、ブレーカは、それまで閉鎖されている場合、故障が検出されると、開放することができる。一実施形態では、開放するためのコマンドは、一時的乾接点が海洋掘削船の管理システム内に作られ、開放するためにブレーカに信号伝達するときに発生されるデジタル信号であることができる。実施形態によると、乾接点への励起は、ブレーカによって提供される。励起は、船舶管理システムからブレーカへのパルス状出力であることができる。

別の実施形態では、コントローラが、ブロック７０６において、一方のバスが機能しておらず、一方のバスが機能していることを判定する場合、方法は、ブロック７３０に進み、第１の接触器は、開放するように命令されることができ、第２の接触器もまた、開放するように命令されることができる。ブロック７３１では、第２の電圧および電流測定は、ブロック７３０において接触器が開放した後、行われることができる。第２の電流は、第２の電圧および電流測定を行うために、高インピーダンス変圧器を通してブレーカに結合された第１および第２のバスに印加されることができる。ブロック７３１において測定された電圧および電流は、故障が第１または第２のバスのいずれか上に存在するかどうかを判定するために処理されることができる。一実施形態では、ブロック７３１において測定された電圧および電流は、ブレーカが閉鎖するために約ゼロであり得る。

ブロック７３２では、機能しているバスに結合された接触器は、閉鎖するように命令されることができる。ブロック７３３では、機能しているバス上の電圧が、ブロック７３２において命令されたように、機能しているバスに結合された接触器が閉鎖した後、チェックされることができる。電流もまた、機能しているバスの電圧がチェックされる間、測定されることができる。第３の電流が、機能しているバスの電圧をチェックし、電流を測定するために、高インピーダンス変圧器を通してブレーカに結合された第１および第２のバスに印加されることができる。ブロック７３３において測定された電圧および電流は、故障が機能しているバス上に存在するかどうかを判定するために処理されることができる。一実施形態では、ブロック７３３において測定された電流は、ブレーカが閉鎖するために約ゼロであり得る。

ブロック７３４では、第１および第２のバスの両方上のブロークンデルタ抵抗器電圧が、図５を参照して説明されるように、負荷抵抗器を用いて、ブロークンデルタ構成に配列される二次計器用変圧器の電圧を読み取ることによって、チェックされることができる。ブロークンデルタレジスタの電圧のチェックはまた、故障が第１または第２のバスのいずれか上に存在するかどうかを判定することができる。ある実施形態では、ブロークンデルタレジスタの電圧は、方法が、最終的に、ブレーカが閉鎖すべきと判定する場合、ゼロでなければならない。

ブロック７３５では、機能していないバスに結合された接触器は、閉鎖するように命令されることができる。ブロック７３６では、閉鎖された接触器を通る電流が、監視されることができ、ブロークンデルタ抵抗器電圧もまた、故障に関してチェックするために監視されることができる。

ある実施形態では、異常バス状態が検出される場合、接触器の一方は、開放されなければならない。ブレーカは、異常状態が検出される場合、閉鎖されることを可能にされなくてもよい。コントローラは、接触器の両方の閉鎖を再び試みる前に、プログラム可能な時間の間、待機することができる。プロセスの単回反復が、可能にされることができる。これは、２つのタイがそれらの間のバス結合を正確に同時に励起させ得る場合、基本的に健全であるシステム内に異常反応を生じさせ得る。それまで機能していないバスが、変圧器を通して励起に正常に応答すると考えられる場合、励起は、接触器を通る電力およびブロークンデルタ抵抗器電圧を監視し続ける間、短時間の間、維持されることができる。

随意に、故障が第１または第２のバスのいずれか上で検出されない場合、信号が、同期装置に伝送され、同期装置に、ブレーカに結合された第１および第２のバスを同期させるように命令することができる。第１のバスと第２のバスとの間のブレーカは、次いで、閉鎖され、２つのバスを結合することができる。故障が検出される場合、ブレーカは、閉鎖しなくてもよい。さらに、ブレーカは、それまで閉鎖されている場合、故障が検出されると、開放することができる。一実施形態では、開放するためのコマンドは、一時的乾接点が海洋掘削船の管理システム内に作られ、開放するためにブレーカに信号伝達するときに発生されるデジタル信号であることができる。実施形態によると、乾接点への励起は、ブレーカによって提供される。励起は、船舶管理システムからブレーカへのパルス状出力であることができる。

ブロック７３７では、ブレーカが閉鎖された後、第２の接触器は、第１の接触器が閉鎖されたままである間、開放されることができる。次いで、ブロック７３８では、ブレーカは、閉鎖されてもよい。

ファームウェアおよび／またはソフトウェア内に実装される場合、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、および図７を参照して説明されたような前述の機能は、１つまたはそれを上回る命令またはコードとして、コンピュータ可読媒体上に記憶されてもよい。実施例として、データ構造でエンコードされた非一過性コンピュータ可読媒体およびコンピュータプログラムでエンコードされたコンピュータ可読媒体が挙げられる。コンピュータ可読媒体は、物理的コンピュータ記憶媒体を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る、任意の利用可能な媒体であってもよい。一例として、限定ではないが、そのようなコンピュータ可読媒体として、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスク記憶、磁気ディスク記憶または他の磁気記憶デバイス、あるいは所望のプログラムコードを命令またはデータ構造の形態で記憶するために使用され得、コンピュータによってアクセスされ得る、任意の他の媒体が挙げられ得る。ディスク（ｄｉｓｋ／ｄｉｓｃ）として、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザディスク、光学ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク、およびブルーレイディスクが挙げられる。概して、ディスク（ｄｉｓｋ）は、データを磁気的に再現し、ディスク（ｄｉｓｃ）は、データを光学的に再現する。前述の組み合わせもまた、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。

コンピュータ可読媒体上の記憶に加え、命令および／またはデータが、通信装置内に含まれる伝送媒体上の信号として提供されてもよい。例えば、通信装置は、命令およびデータを示す信号を有する、送受信機を含んでもよい。命令およびデータは、１つまたはそれを上回るプロセッサに、請求項に概略された機能を実装させるように構成される。

本開示およびその利点が、詳細に説明されたが、種々の変更、代用、および改変が、添付の請求項によって定義される本開示の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に行われることができることを理解されたい。さらに、本願の範囲は、本明細書に説明されるプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法、およびステップの特定の実施形態に限定されることを意図するものではない。当業者が、本開示から容易に理解するであろうように、本明細書に説明される対応する実施形態と実質的に同一機能を果たす、または実質的に同一結果を達成する、既存または後に開発される、プロセス、開示、機械、製造、組成物、手段、方法、またはステップが、本開示に従って利用されてもよい。故に、添付の請求項は、その範囲内に、そのようなプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法、またはステップを含むことを意図する。

Claims (19)

1. 方法であって、
   第１のバスと第２のバスとの間に結合されたブレーカにより、前記第１のバスが過負荷であると判定することと、
   前記第１のバスが過負荷であると判定したことに応答して前記ブレーカを閉鎖することにより、前記第１のバスを前記第２のバスに結合することと
   を含み、
   前記第２のバスは、ＡＣ電源に結合されている、方法。
2. 前記ブレーカにより、前記第１のバスが負荷不足であると判定することと、
   前記第１のバスが負荷不足であると判定したことに応答して前記ブレーカを開放することにより、前記第１のバスを前記第２のバスから分離することと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記ブレーカにより、前記第１のバスが負荷不足であると判定するステップは、
   前記ブレーカにより、前記第１のバスが負荷不足であることを示す前記第１のバス上の電力の周波数の変動を検出することを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記第１のバスを前記第２のバスに結合することは、前記過負荷を除去する、請求項１に記載の方法。
5. 前記判定するステップは、
   前記ブレーカにより、前記第１のバスが過負荷であることを示す前記第１のバス上の電力の周波数の変動を検出することを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記第１のバスを前記第２のバスに結合する前に前記第１のバス上に故障が存在しないと判定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. 方法であって、
   第１のバスと第２のバスとの間に結合されたブレーカにより、前記第１のバスが負荷不足であると判定することと、
   前記第１のバスが負荷不足であると判定したことに応答して前記ブレーカを開放することにより、前記第１のバスを前記第２のバスから分離することと
   を含み、
   前記第２のバスは、ＡＣ電源に結合されている、方法。
8. 前記ブレーカにより、前記第１のバスが過負荷であると判定することと、
   前記第１のバスが過負荷であると判定したことに応答して前記ブレーカを閉鎖することにより、前記第１のバスを前記第２のバスに結合することと
   をさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記ブレーカにより、前記第１のバスを前記第２のバスに結合する前に前記第１のバス上に故障が存在しないと判定することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記ブレーカにより、前記第１のバスが過負荷であると判定するステップは、
    前記ブレーカにより、前記第１のバスが過負荷であることを示す前記第１のバス上の電力の周波数の変動を検出することを含む、請求項８に記載の方法。
11. 前記ブレーカを開放することにより前記第１のバスを前記第２のバスから分離することは、前記負荷不足を除去する、請求項７に記載の方法。
12. 前記判定するステップは、
    前記ブレーカにより、前記第１のバスが負荷不足であることを示す前記第１のバス上の電力の周波数の変動を検出することを含む、請求項７に記載の方法。
13. 装置であって、
    第１のバスと第２のバスとの間に結合されたブレーカと、
    前記第２のバスに結合されたＡＣ電源と
    を備え、
    前記ブレーカは、
    前記第１のバスが過負荷であると判定することと、
    前記第１のバスが過負荷であると判定したことに応答して閉鎖することにより、前記第１のバスを前記第２のバスに結合することと
    を実行するように構成されたコントローラを備える、装置。
14. 前記コントローラは、
    前記第１のバスが負荷不足であると判定することと、
    前記第１のバスが負荷不足であると判定したことに応答して開放することにより、前記第１のバスを前記第２のバスから分離することと
    を実行するようにさらに構成されている、請求項１３に記載の装置。
15. 前記第１のバスが負荷不足であると判定したことに応答して開放することは、前記第１のバスから前記負荷不足を除去する、請求項１４に記載の装置。
16. 前記コントローラは、
    前記第１のバスが過負荷であると判定したことに応答して閉鎖する前に前記第１のバス上に故障が存在しないと判定するようにさらに構成されている、請求項１３に記載の装置。
17. 前記ブレーカは、自律的ブレーカである、請求項１３に記載の装置。
18. 前記ブレーカは、前記第１のバス上の電力の周波数を監視するためのセンサをさらに備える、請求項１３に記載の装置。
19. 前記第１のバスが過負荷であると判定することは、前記センサを用いて、前記第１のバスが過負荷であることを示す前記第１のバス上の電力の周波数の変動を検出することを含む、請求項１３に記載の装置。

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