統(tǒng)還包括操作耦合至逆變器以用于在電網(wǎng)損耗狀態(tài)期間耗散由感應發(fā)電機生成的功率的功率耗散裝置。
[0036]工廠包括多個工業(yè)負載，所述工業(yè)負載需要高功率用于它們的操作。因此，工廠使用獨立的發(fā)電系統(tǒng)，所述獨立的發(fā)電系統(tǒng)生成功率用于操作工業(yè)負載。在一些工廠中，發(fā)電系統(tǒng)不能匹配工業(yè)負載的需要。在這樣的情況下，工業(yè)負載所需要的功率和發(fā)電系統(tǒng)的輸出之間的差額由來自例如電力網(wǎng)的外部源的功率來滿足。在一些情形中，故障可發(fā)生在電力網(wǎng)處，由于這個而導致電網(wǎng)供電中斷或電網(wǎng)損耗狀態(tài)可出現(xiàn)，其中電力網(wǎng)不能將任何功率提供給工業(yè)負載。為了克服這樣的情形，起動例如柴油發(fā)電機的備用發(fā)電機來將功率提供給工業(yè)負載直到電力網(wǎng)開始運行為止。然而，備用發(fā)電機在接收到起動命令之后可能會花費高達幾分鐘來啟動它的操作，這可能會不利地影響工廠中的發(fā)電系統(tǒng)。因此，描述了改進的發(fā)電系統(tǒng)來克服前述的問題。
[0037]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括發(fā)電系統(tǒng)100的工廠10的框圖表示。發(fā)電系統(tǒng)100包括將第一能量轉(zhuǎn)變成第二能量的原動機110。在一個實施例中，原動機110可包括燃氣輪機、蒸汽輪機、燃氣輪機和蒸汽輪機的組合、或者風輪機。在另一個實施例中，原動機110可包括基于有機朗肯循環(huán)的發(fā)電系統(tǒng)(an organic ranking cycle based powergenerat1n system)。在特定的實施例中，基于有機朗肯循環(huán)的發(fā)電系統(tǒng)可包括生物質(zhì)發(fā)電廠、地熱發(fā)電廠、太陽能熱力發(fā)電廠。在一個示例中，燃氣輪機使用天然氣和大氣來生成高溫和高壓流出，這被用來生成機械輸出。類似地，蒸汽輪機使用水而不是天然氣和大氣來由熱生成機械輸出。在另一個示例中，風輪機使用風能來生成機械輸出。在一個示例中，燃氣輪機和蒸汽輪機的組合可包括聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，其中蒸汽輪機包括余熱回收蒸汽發(fā)生器。在特定的示例中，余熱回收蒸汽發(fā)生器可基于有機朗肯循環(huán)進行操作以便從燃氣輪機回收廢熱或者從工廠回收任何廢棄的過程熱。原動機110操作耦合至感應發(fā)電機120，感應發(fā)電機120基于已知的操作原理由機械輸出生成電功率。此外，感應發(fā)電機120電耦合至工業(yè)負載130并且將電功率傳輸至工業(yè)負載130用于它們的操作。
[0038]工廠10還耦合至電力網(wǎng)140，電力網(wǎng)140進一步將功率提供給工業(yè)負載130。在工業(yè)負載的所需功率高于發(fā)電系統(tǒng)100生成的電功率的情況下，工廠10從電力網(wǎng)140接收所需功率和發(fā)電系統(tǒng)100生成的電功率之間的功率差額。相反，如果發(fā)電系統(tǒng)100生成的電功率高于工業(yè)負載130所需的功率，則由發(fā)電系統(tǒng)100生成的過剩電功率被傳輸至電力網(wǎng) 140。
[0039]工廠10還包括備用發(fā)電機160。在一個實施例中，備用發(fā)電機160可包括柴油發(fā)電機。備用發(fā)電機160和電力網(wǎng)140可經(jīng)由開關配電板170操作耦合至工業(yè)負載130。在一個實施例中，開關配電板170可包括自動干線故障面板。開關配電板170被用來將工業(yè)負載130耦合至或者電力網(wǎng)140或者備用發(fā)電機160。
[0040]在正常操作期間，工業(yè)負載130操作耦合至感應發(fā)電機120和電力網(wǎng)140。感應發(fā)電機120和電力網(wǎng)140將感應發(fā)電機120生成的電功率和來自電力網(wǎng)140的電功率供給工業(yè)負載130。然而，電力網(wǎng)140處故障的發(fā)生可導致電網(wǎng)損耗狀態(tài)。在一個實施例中，電網(wǎng)損耗狀態(tài)可包括其中電力網(wǎng)140未工作并且不能將功率提供給工業(yè)負載130的狀態(tài)。在這樣的電網(wǎng)損耗狀態(tài)期間，開關配電板170將電力網(wǎng)140與工業(yè)負載130斷開并且將備用發(fā)電機160耦合至工業(yè)負載130。此外，在識別出這樣的電網(wǎng)損耗狀態(tài)時，起動備用發(fā)電機160 ;然而，備用發(fā)電機160需要預定時間來啟動它的操作。如本文中所討論的，術語“起動了的”表示其中備用發(fā)電機160接收到命令以起動它的操作的狀態(tài)。如本文中所討論的，術語“啟動了的”表示其中備用發(fā)電機160在接收到前述的命令后可供使用并且準備好支持工業(yè)負載130的狀態(tài)。
[0041]發(fā)電系統(tǒng)100還包括經(jīng)由AC鏈路150電耦合至感應發(fā)電機120的逆變器180和開關190。在一個實施例中，開關190可包括機械開關。開關190被用來連接感應發(fā)電機120或者將感應發(fā)電機120與工業(yè)負載130斷開。開關190被用來將感應發(fā)電機120與工業(yè)負載130斷開并且在這樣的斷開時逆變器180控制感應發(fā)電機120的端電壓直到備用發(fā)電機160的操作被啟動為止。在一個實施例中，開關190和開關配電板170可同時改變相應的開關狀態(tài)或者開關190可在開關配電板170已經(jīng)將工業(yè)負載130耦合至備用發(fā)電機160之后改變它的狀態(tài)。在特定的實施例中，開關190的開關狀態(tài)可包括第一狀態(tài)(其中感應發(fā)電機120耦合至工業(yè)負載130)和第二狀態(tài)(其中感應發(fā)電機120與工業(yè)負載130斷開)。
[0042]在一個實施例中，逆變器180可包括靜止同步補償器(STATC0M)。逆變器180控制感應發(fā)電機120的端電壓使得感應發(fā)電機120的定子上的同步頻率在其中備用發(fā)電機160啟動它的操作的預定時間期間被維持。此外，在另一個實施例中，逆變器180可電耦合至功率耗散裝置200，功率耗散裝置200被用來在用于備用發(fā)電機160的啟動的預定時間期間耗散由感應發(fā)電機120生成的電功率。在一個實施例中，逆變器180可電耦合至DC電容器。在示范的實施例中，功率耗散裝置200可包括電阻元件或能量存儲元件。功率耗散裝置200還可包括以并聯(lián)配置操作耦合至電阻元件或能量存儲元件的DC斬波器。因此，發(fā)電系統(tǒng)100中逆變器180和功率耗散裝置200的使用將穿越能力提供給感應發(fā)電機120，這允許感應發(fā)電機120在電網(wǎng)損耗狀態(tài)期間以及在其中備用發(fā)電機160啟動它的操作的預定時間期間操作。在一個實施例中，逆變器180和功率耗散裝置200形成改型單元210，改型單元210可操作耦合至任何先存在的發(fā)電系統(tǒng)以在先存在的發(fā)電系統(tǒng)中引入電網(wǎng)損耗穿越能力。
[0043]此外，在啟動備用發(fā)電機160時，逆變器180使感應發(fā)電機120的端電壓能夠與備用發(fā)電機160生成的電壓同步。一旦端電壓與備用發(fā)電機160生成的電壓同步，開關190就將感應發(fā)電機120與工業(yè)負載130連接并且感應發(fā)電機120將功率傳輸至這樣的工業(yè)負載130直到電力網(wǎng)140被恢復為止。此外，在備用發(fā)電機160的操作期間，逆變器180在待機模式下操作或者備選地，逆變器180可在發(fā)電系統(tǒng)中提供無功功率以提高發(fā)電系統(tǒng)100生成的功率的質(zhì)量。
[0044]然而，在一些情形中，備用發(fā)電機160可以在預定時間內(nèi)不啟動它的操作。在這樣的情形中，可以以預定方式減慢原動機110以便以預定速率降低感應發(fā)電機120的速度直到關閉感應發(fā)電機120為止。與電網(wǎng)損耗狀態(tài)的事件中的常規(guī)跳閘關閉程序相比，感應發(fā)電機120的這樣的關閉程序?qū)е聦Ω袘l(fā)電機120的最小損害/無損害。此外，與常規(guī)跳閘關閉程序相比，以預定速率關閉感應發(fā)電機使能使用具有更小的額定功率的功率耗散裝置200，這導致功率耗散裝置200的成本降低。
[0045]隨后，在恢復電力網(wǎng)140時，逆變器180檢測到電力網(wǎng)140的恢復并且使感應發(fā)電機120與電力網(wǎng)140重新同步。在一個實施例中，重新同步可包括使感應發(fā)電機120的頻率與電力網(wǎng)140同步并且使逆變器180的電壓與電力網(wǎng)140的電壓同步。開關配電板170將工業(yè)負載130與備用發(fā)電機160斷開并且將工業(yè)負載130耦合至電力網(wǎng)140。電力網(wǎng)140將功率供給電力網(wǎng)140并且停用備用發(fā)電機160，導致備用發(fā)電機160的關閉。在這樣的情形中，逆變器180可以或者為感應發(fā)電機120執(zhí)行無功功率控制或者可以保持空閑而不將任何電流注入發(fā)電系統(tǒng)100。在一個實施例中，逆變器180調(diào)節(jié)感應發(fā)電機120的端電壓直到電力網(wǎng)140開始支持工業(yè)負載130并且從備用發(fā)電機160到電力網(wǎng)140的轉(zhuǎn)變完成為止。
[0046]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括逆變器180和功率耗散裝置200的圖1的改型單元210的圖示。在這個實施例中