(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動位置保持船の電力システム（１０）用の障害保護システムであって、
前記電力システム（１０）は、２つ以上の電力システム・セクション（１２）に分割され、前記電力システム・セクション（１２）の各々は、配電バス（１５）のバス・セクションを具え、
前記バス・セクションは、バスタイ（１７）によってリング構造に接続され、
前記電力システム・セクション（１２）の各々は、２つ以上の電力システム・サブセクション（１１）を具え、前記電力システム・サブセクション（１１）の各々は、前記配電バス（１５）のバス・サブセクション（１６）を具え、
同一の電力システム・セクション（１２）の前記バス・サブセクション（１６）は、１つ以上のバスカプラによって接続され、
前記バス・セクションの各々は、前記自動位置保持船のジェネレータ（２１）への接続と、前記自動位置保持船のスラスタ・ドライブ（３０）への接続と、を具え、
前記障害保護システムは、障害分離システムと、ジェネレータ・ライドスルー・システムと、スラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムと、を具え、
前記障害分離システムは、前記電力システム・セクション（１２）の各々に対して、前記バスタイ（１７）により提供される接続を切断するためのバスタイ・ブレーカ（４１）と、前記１つ以上のバスカプラにより提供される接続を切断するための１つ以上のバスカプラ・ブレーカ（４２）と、を含み、
前記障害分離システムは、少なくとも前記バスタイ・ブレーカ（４１）および前記バスカプラ・ブレーカ（４２）を動作するための差動の過電流保護方式を実行するように構成されており、
前記ジェネレータ・ライドスルー・システムは、前記電力システム・セクション（１２）の各々に対して、それぞれのバス・セクションに連結された前記ジェネレータ（２１）のための励磁リミッタを具え、
前記ジェネレータ・ライドスルー・システムは、障害発生時に、前記ジェネレータ（２１）に供給される励磁電流を制限するように構成されており、
前記スラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムは、障害発生時に、電気エネルギーを前記電力システム・セクション（１２）の各々の前記スラスタ・ドライブ（３０）の可変周波数ドライブ（３２）のＤＣバスに供給し、前記ＤＣバスの電圧を所定の電圧閾値より高く維持するように構成されており、
前記障害保護システムは、前記電力システム（１０）内での障害発生時に、前記障害が発生した前記電力システム（１０）のコンポーネントをトリップすることによって、および／または、前記障害が位置する前記電力システム・サブセクション（１１）の１つ以上のブレーカ（４１、４２、２５、３５）を開放することによって、前記障害を分離するように構成されているとともに、残りのバスタイ・ブレーカ（４１）およびバスカプラ・ブレーカ（４２）を閉じた状態で、前記電力システム（１０）の動作を継続するように構成されている、
ことを特徴とする障害保護システム。
【請求項２】
前記障害分離システムは、少なくとも前記バスタイ（１７）および前記バス・サブセクション（１６）のために、障害に対して差動の過電流保護および／または方向性過電流保護を実行するように構成される、
請求項１に記載の障害保護システム。
【請求項３】
前記障害分離システムは、少なくとも前記バスタイ・ブレーカ（４１）および前記バスカプラ・ブレーカ（４２）を動作するための保護リレーを具え、
前記保護リレーは、前記バスタイ（１７）および前記バス・サブセクション（１６）のために、前記差動の過電流保護および／または前記方向性過電流保護を実行している、
請求項２に記載の障害保護システム。
【請求項４】
前記障害分離システムは、少なくとも前記バスタイ・ブレーカ（４１）および前記バスカプラ・ブレーカ（４２）によってバックアップとして短絡および過電流保護を実行するようにさらに構成される、
請求項２または３に記載の障害保護システム。
【請求項５】
前記障害分離システムは、前記電力システム・セクション（１２）の各々に対して、好ましくは前記電力システム・サブセクション（１１）の各々に対して、前記ジェネレータ（２１）への前記接続を切断するためのジェネレータ・ブレーカ（２５）と、前記スラスタ・ドライブ（３０）への前記接続を切断するためのスラスタ・ドライブ・ブレーカ（３５）と、をさらに具える、
請求項１〜４のいずれかに記載の障害保護システム。
【請求項６】
前記障害保護システムは、前記励磁リミッタを含む自動電圧調整器（２２）をさらに具え、
前記自動電圧調整器（２２）は、それぞれのジェネレータ（２１）により供給される電圧を自動的に調整し、前記電圧を動作範囲内に保つように構成されている、
請求項１〜５のいずれかに記載の障害保護システム。
【請求項７】
前記自動電圧調整器（２２）は、前記ジェネレータの出力または前記配電バス（１５）での電圧降下を検出することによって、障害発生を検出するように構成され、
前記自動電圧調整器（２２）は、障害検出後、前記ジェネレータ（２１）のための電圧設定点を低減し、前記低減した電圧設定点に従って前記ジェネレータ（２１）の出力電圧を制御し、障害発生後の電圧オーバーシュートを制限するように構成されている、
請求項６に記載の障害保護システム。
【請求項８】
前記スラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムは、各スラスタ・ドライブ（３０）の前記可変周波数ドライブ（３２）用の可変周波数ドライブ・コントローラ（３３）を具え、
前記可変周波数ドライブ・コントローラ（３３）は、前記可変周波数ドライブ（３２）の前記ＤＣバスの電圧降下時に、前記可変周波数ドライブ（３２）の出力周波数を減少させるように構成され、それによって、
電気エネルギーが前記スラスタ・ドライブ（３０）の電気モーター（３１）によって発生し、前記ＤＣバスに供給され、前記ＤＣバスの電圧を前記電圧閾値より高く維持する発生条件にて、前記可変周波数ドライブ（３２）を動作させる、
請求項１〜７のいずれかに記載の障害保護システム。
【請求項９】
前記スラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムは、前記可変周波数ドライブ（３２）の前記ＤＣバスに連結された、バッテリーのような蓄電装置を具え、
前記蓄電装置は、前記ＤＣバスに電圧降下が生じた場合、前記ＤＣバスに電力を供給し、前記ＤＣバスの電圧を前記電圧閾値より高く維持するように構成されている、
請求項１〜８のいずれかに記載の障害保護システム。
【請求項１０】
前記電力システム（１０）は、前記電力システム・サブセクション（１１）の各々に対して、
前記スラスタ・ドライブ（３０）のユーティリティへ電力を供給するために、それぞれの電力システム・サブセクション（１１）の前記ジェネレータ（２１）に電気的に連結された、スラスタ・ユーティリティ・スイッチボード（３８）への接続と、
前記電力システム・サブセクション（１１）の前記ジェネレータ（２１）を動作しているエンジンのユーティリティへ電力を供給するために、それぞれの電力システム・サブセクション（１１）の前記ジェネレータ（２１）に電気的に連結された、エンジン・サポート・スイッチボード（３９）への接続と、
を具え、
前記障害保護システムは、前記電力システム・サブセクション（１１）の各々に対して、前記スラスタ・ユーティリティ・スイッチボード（３８）への前記接続および前記エンジン・サポート・スイッチボード（３９）への前記接続を切断するためのブレーカをさらに具える、
請求項１〜９のいずれかに記載の障害保護システム。
【請求項１１】
前記障害保護システムは、前記電力システム・サブセクション（１１）の各々に対する無停電電源（６０）をさらに具え、
前記無停電電源（６０）は、前記スラスタ・ユーティリティ・スイッチボード（３８）および／または前記エンジン・サポート・スイッチボード（３９）に連結されている、
請求項１０に記載の障害保護システム。
【請求項１２】
１つの電力システム・サブセクション（１１）の前記スラスタ・ユーティリティ・スイッチボード（３８）または前記エンジン・サポート・スイッチボード（３９）から他の電力システム・サブセクション（１１）の前記無停電電源（６０）までの電気的連結接続（６１）をさらに具える、
請求項１１に記載の障害保護システム。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の自動位置保持船の電力システム（１０） であって、障害検出システムを具える電力システム（１０）。
【請求項１４】
前記電力システム（１０） は、前記電力システム・サブセクション（１１）の各々に対して、
前記スラスタ・ドライブ（３０）のユーティリティへ電力を供給するための、スラスタ・ユーティリティ・スイッチボード（３８）への接続と、
前記電力システム・サブセクション（１１）の前記ジェネレータ（２１）を動作しているエンジンのユーティリティへ電力を供給するための、エンジン・サポート・スイッチボード（３９）への接続と、
をさらに具え、
前記電力システム（１０） は、前記電力システム・サブセクション（１１）の各々に対して、それぞれのバス・サブセクション（１６）に接続されている変圧器（３４）をさらに具え、
前記変圧器（３４）は、前記バス・サブセクション（１６）に連結されたそれぞれのスラスタ・ドライブ（３０）へ電力を供給し、
前記変圧器（３４）は、前記電力システム・サブセクション（１１）の前記スラスタ・ユーティリティ・スイッチボード（３８）および前記エンジン・サポート・スイッチボード（３９）に電気的に連結され、前記スラスタ・ユーティリティ・スイッチボード（３８）および前記エンジン・サポート・スイッチボード（３９）の両方へ電力を供給するための追加の二次巻線（３６）を具える、
請求項１３に記載の電力システム（１０） 。
【請求項１５】
請求項１〜１２のいずれかに記載の障害保護システムを動作する方法であって、前記方法は、
前記電力システム（１０）内の障害を検出するステップと、
前記電力システム（１０）内の前記障害の位置を見つけるステップと、
前記障害が発生したコンポーネントを、前記コンポーネントに連結されたブレーカ（４１、４２、２５、３５）を開放することによって残りの電力システム（１０） から電気的に分離するステップ、または、前記障害が発生した前記電力システム・サブセクション（１１）を、それぞれのバス・サブセクションのバスタイ・ブレーカ（４１）および／またはバスカプラ・ブレーカ（４２）を開放することによって残りの電力システム（１０） から分離するステップと、
残りのバスタイ・ブレーカ（４１）およびバスカプラ・ブレーカ（４２）を閉じた状態で、前記電力システム（１０）の動作を継続するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動位置保持船の電力システム用の障害保護システム、自動位置保持船の電力システム、および、対応する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流動的な船、例えば半潜水艦、掘削船、浮遊式生産貯蔵出荷（ＦＰＳＯ）船等は、自動船位保持装置を備えることができる。この種の自動位置保持船は、電動プロペラ、すなわち電気スラスタを使用し、油およびガス掘削作業、位置保持、アンカリング、ポート操縦等の間、位置を保つことができる。油濁、死亡、衝突等の危険が増加した特定の種類の作業に対して、これらの危険を最小にするために、船の位置を確実に保たなければならない。それゆえ、自動位置保持船のスラスタに電力を供給する電力システムの完全性およびフェイルセーフの動作は、特に重要である。
【０００３】
船は、異なるクラス、例えばＤＰ２（自動位置保持２）、ＤＰ３等に分類可能である。掘削作業や他の船の接近のような危険性が高い動作は、例えば、特定の船のクラスに対する特定の動作モードを必要としうる。コンポーネントの障害が自動位置保持船の電力システムの完全な停電につながらないようにするために、この種の危険性が高い動作モードでは、電力システムをいくつかの部分、例えば２つから４つに分割する必要がある。電力システムの各部分は別々のエンジン・ルームに存在し、エンジン・ルームは防火かつ防水の壁によって分離される。この種の危険性が高い動作の間、電力システムの部分は、例えば、バスタイと称される電線により提供される接続を開放することによって電気的に絶縁される。接続されたジェネレータを有する１つ以上のエンジンは、接続された負荷、例えばスラスタの電気モーターに電力を供給するために、電力システム・セクションごとに動作しなければならない。したがって、３つのセクションのみを有するシステムでは、３つ、４つ、あるいはそれ以上のエンジンは常に動作し、セクション数の増加に伴いその数は増加する。
【０００４】
エンジンは通常、比較的低い出力で動作し、低い動作範囲のこれらのエンジンの特定の燃料消費は一般的に高い。したがって、この種の電力システムの燃料消費は、電力システムのセクションが電気的に接続され、そのため、例えば、２つのジェネレータのみを、各々高い負荷で動作する必要がある動作モードと比較して高い。
【０００５】
増加した燃料消費および二酸化炭素の排出の他に、低下した負荷で並列に複数のエンジンを動かすと、結果として、燃焼室に煤煙が蓄積し、ジェネレータ設定のための操作時間が増加し、保守費用が増加しうる。エンジンが常に動作するので、停電の危険も増加する。
【０００６】
相互接続された電力システム・セクションを有する（すなわち接続されたバスタイを有する）この種のシステムを動作することは、通常、不可能である。なぜなら、通常、障害、例えば、短絡またはジェネレータ障害は、結果として、船の電力システムの全体の停電につながるためである。この種の停電は、結果として、有害となりうる船の位置の不明や、石油流出や、死亡につながりうる。それゆえ、自動位置保持船のこの種の電力システムを改善し、低い燃料消費でジェネレータを駆動するエンジンの高効率な動作を達成することが望ましい。また、電力システムの完全性および安全な動作を損なうことなく、危険性が高い動作の間、この種の燃料効率がよい動作を維持することも望ましい。
【０００７】
したがって、自動位置保持船の電力システムの動作を改善し、特に、船の燃料消費を低下させ、この種の電力システムの動作上の安全を維持する必要がある。
【０００８】
この必要は、独立請求項の特徴によって満足する。従属請求項は、本発明の実施形態を記載する。
【０００９】
本発明の一態様によれば、自動位置保持船の電力システム用の障害保護システムが提供される。電力システムは、２つ以上の電力システム・セクションに分割され、電力システム・セクションの各々は、配電バスのバス・セクションを具える。バス・セクションは、バスタイによってリング構造に接続されている。電力システム・セクションの各々は、２つ以上の電力システム・サブセクションを具える。電力システム・サブセクションの各々は、配電バスのバス・サブセクションを具え、同一の電力システム・セクションのバス・サブセクションは、１つ以上のバスカプラによって接続され、それぞれのバス・セクションを形成する。バス・セクションの各々は、ジェネレータへの接続と、自動位置保持船のスラスタ・ドライブへの接続と、を具える。障害保護システムは、障害分離システムを具え、障害分離システムは、電力システム・セクションの各々に対して、バスタイにより提供される接続を切断するためのバスタイ・ブレーカと、１つ以上のバスカプラにより提供される接続を切断するための１つ以上のバスカプラ・ブレーカと、を含む。障害分離システムは、少なくともバスタイ・ブレーカおよびバスカプラ・ブレーカを動作するための差動の過電流保護方式を実行するように構成されている。障害保護システムは、ジェネレータ・ライドスルー・システムをさらに具え、ジェネレータ・ライドスルー・システムは、各バス・セクションに対して、それぞれのバス・セクションに連結されたジェネレータのための励磁リミッタを具える。ジェネレータ・ライドスルー・システムは、障害発生時に、ジェネレータに供給される励磁電流を制限するように構成されている。障害保護システムは、スラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムをさらに具え、スラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムは、障害発生時に、電気エネルギーを各バス・セクションのスラスタ・ドライブの可変周波数ドライブ（ＶＦＤ）のＤＣバスに供給し、ＤＣバスの電圧を所定の電圧閾値より高く維持するように構成されている。障害保護システムは、電力システム内での障害発生時に、障害が発生した電力システムのコンポーネントをトリップすることによって、および／または、障害が位置する電力システム・サブセクションの１つ以上のブレーカを開放することによって、障害を分離するように構成されている。障害保護システムは、残りのバスタイ・ブレーカおよびバスカプラ・ブレーカを閉じた状態で、電力システムの動作を継続するように構成されている。
【００１０】
この種の障害保護システムは、電力システム・サブセクション全体を電気的に分離することによって、特に、それぞれのバス・サブセクションの両端のブレーカ、例えばバスタイ・ブレーカおよびバスカプラ・ブレーカを開放することによって、それぞれのコンポーネント内の障害の分離を可能にする。差動の保護方式が用いられるので、障害が位置するサブセクションは効率的に決定され、残りの電力システム・サブセクションに影響を及ぼさずに、特に残りのバス・セクションを切り離さずに、障害を分離することができる。リング構造によって、残りのバス・セクションは、接続されたままである。それゆえ、電力システム全体は、２つのジェネレータのみで動作することができる。ジェネレータの１つが一部である電力システム・サブセクションが分離される必要がある場合であっても、残りのジェネレータが、接続されたままの残りの電力システム・サブセクションのすべての負荷に電力を供給することができるので、電力システム全体は動作可能なままである。
【００１１】
特に、障害保護システムは、障害によって生じた電圧降下からの迅速な回復を達成するように構成されるので、障害発生時に、電力システムはブレーカを閉じた状態で動作を継続することができる。
【００１２】
さらにまた、ジェネレータ・ライドスルー・システムおよびスラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムは、残りの動作中のジェネレータおよび接続されたスラスタ・ドライブが動作可能なままであることを確実にする。電力システム内の障害、例えば、短絡、地絡等は、通常、配電バス上の電圧降下に至る。ジェネレータ・ライドスルー・システムは、依然動作可能な配電バス・セクションに接続されたままであるジェネレータが動作を継続することを確実にする。特に、それは、ジェネレータの励磁機が損傷を受けること、および、激しいトルク変化がジェネレータで発生することを防止する。この種のジェネレータの自動電圧調整は、配電バスの電圧を正常に戻そうとするとき、さもなければ、励磁機の過剰な電流につながりうる。スラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムによって、スラスタ・ドライブは、障害の間中動作可能なままである。障害の間、配電バスの電圧が降下すると、可変周波数ドライブのＤＣバスの電圧は同様に降下し、その結果、ＶＦＤを再開する必要が生ずる。これは、対応するスラスタ・ドライブがその間に動作不可能であり、時間がかかる方法である。その結果、船の位置損失が生ずる場合がある。ＶＦＤのＤＣバスに電気エネルギーを供給することによって、ＶＦＤは動作を継続し、障害が除去され、電力が配電バスに回復するとすぐに、スラスタは直ちに動作を継続することができる。
【００１３】
このように、障害保護システムは、電力システムのコンポーネントの障害が、電力システム全体の停電および位置の損失に至らないという、電力システムの安全な動作を達成する。この種のセットアップでは、障害保護システムは、配電バス上の電力を１秒未満で、好ましくは５００ｍｓ未満で、さらに２５０ｍｓ未満で回復するように構成可能である。障害保護システムは、特にＤＰ２またはＤＰ３動作モードにおいて、掘削、他の船等の接近時等のような危険性が高い状況でさえ、バスタイ・ブレーカを閉じた状態で、自動位置保持船を動作することを可能にする。電気的に接続されたバスタイを用いて動作が可能であるので、燃料消費を著しく減少するとともに、エンジンおよびジェネレータの寿命を延長することができる。二酸化炭素の排出を減少するとともに、コスト削減を達成することができる。
【００１４】
一実施形態では、障害分離システムは、少なくともバスタイおよびバス・サブセクションのために、障害に対して差動の（differential）過電流保護および／または方向性（directional）過電流保護を実行するように構成される。差動の過電流保護では、例えば、バスタイの両端にて電流がバスタイに流入する、および、バスタイから流出するかを調べることができる。同様に、バス・サブセクションに対して、バス・サブセクションに流入するおよびバス・サブセクションから流出する電流の大きさを調べることができる。さらに、論理を用いて、電流の方向を調べることができる。
【００１５】
一実施形態では、差動の過電流保護を主要な保護方式として使うことができるが、方向性過電流保護をバックアップとして、特にバスタイおよびバス・サブセクションのために使うことができる。このように、特定の電力システム・サブセクションの障害の位置が識別され、引き続き、分離されることが確実となる。
【００１６】
障害検出システムは、例えば、少なくともバスカプラ・ブレーカおよびバスタイ・ブレーカを動作するための保護リレーを具えることができる。保護リレーは、バスタイおよびバス・サブセクションのための差動の過電流保護および／または方向性過電流保護を実行することができる。例えば、バスタイの両端にあるリレーは電流を測定し、互いに通信し、差動の過電流保護を提供することができ、リレーは所定の条件に従って起動することができる。さらに、保護リレーは、ジェネレータおよびスラスタ・ドライブ・ブレーカを動作するために提供可能である。
【００１７】
一実施形態では、障害分離システムは、少なくともバスタイ・ブレーカおよびバスカプラ・ブレーカによってバックアップとして短絡および過電流保護を実行するようにさらに構成可能である。また、保護リレーは、短絡および過電流保護を提供するように構成可能である。差動の保護または方向性保護をトリガするための条件が満たされない場合、または、差動または方向性保護が適切に働いていない場合、障害は、短絡および過電流保護のバックアップ機能によって分離可能である。
【００１８】
各バス・サブセクションは、ジェネレータへの接続および自動位置保持船のスラスタ・ドライブへの接続を具えることができる。ジェネレータ・ライドスルー・システムおよびスラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムは、それぞれ、各バス・サブセクションのジェネレータおよびスラスタ・ドライブのために提供可能である。したがって、特定の電力システム・セクションにおいて、障害発生のため、１つの電力システム・サブセクションを分離する必要がある場合、同じ電力システム・セクションの１つ以上の残りの電力システム・サブセクションは、ジェネレータから１つ以上のスラスタ・ドライブまで電気エネルギーを供給することによって動作を継続することができる。それゆえ、機能の喪失は、障害が発生した電力システム・サブセクションに効率的に制限可能である。
【００１９】
障害分離システムは、電力システム・セクションの各々に対して、好ましくは電力システム・サブセクションの各々に対して、ジェネレータへの接続を切断するためのジェネレータ・ブレーカと、スラスタ・ドライブへの接続を切断するためのスラスタ・ドライブ・ブレーカと、をさらに具える。上述したように、これらのブレーカは、保護リレーによって動作することもできる。一実施形態では、障害保護システムは、ジェネレータの差動の過電流保護を実行し、さらに、スラスタ・ドライブのための短絡および過電流保護を実行する。ジェネレータ・ブレーカのためのバックアップとして、差動の保護、短絡および過電流保護を提供することができる。スラスタ・ドライブ・ブレーカにより提供される保護のためのバックアップとして、ブレーカ故障保護を提供することができ、それにより、サブセクションの全てのブレーカは、ブレーカ故障が検出されると開放される。それゆえ、障害がスラスタ・ドライブ内で発生し、スラスタ・ドライブ・ブレーカが故障した場合でも、電力システム・サブセクション全体を分離することによって、障害を効率的に分離することができる。
【００２０】
ブレーカを流れる電流が閾値を超える場合、短絡および過電流保護は、関連するブレーカをトリップするように構成可能である。これは、所定の遅延をもって発生し、システムの他のブレーカが最初にトリップすることを許容する。また、対応する保護リレーは方向性機能を実行することができ、その方向性機能に従って、過電流の閾値またはトリッピング遅延は、ブレーカを流れる電流の方向に依存する。保護リレーおよび関連するブレーカは、例えばバス・サブセクションのために、方向性保護方式において、このように統合可能である。
【００２１】
このジェネレータの自動電圧調整器（ＡＶＲ）内またはこのジェネレータに関連したガバナー内において障害が発生したとき、障害保護システムは、ジェネレータをトリップするように、例えばジェネレータ・ブレーカを開放するように構成可能である。ジェネレータが、例えば、ＡＶＲの障害のため過剰の無効電力を生成するまたは過剰な無効電力を消費する場合、他のジェネレータを未励起状態または過励起状態に強制的に入れ、障害が電力システム全体に事実上伝播するのを防止する。一実施形態では、障害保護システムは、励磁リミッタを含む自動電圧調整器（ＡＶＲ）をさらに具える。自動電圧調整器は、それぞれのジェネレータにより供給される電圧を自動的に調整し、この電圧を動作範囲内に保つように構成されている。ＡＶＲは、それぞれのジェネレータへの無効電力の流入を制限するように構成された未励磁リミッタ（under excitation limiter）をさらに具えることができる。それは、ジェネレータが未励起状態になるのを防止することができる。ＡＶＲは、通常、配電バスの電圧またはシステムの無効電力を制御しようとする。他のジェネレータの故障によって、過剰な無効電力が電力システムで作成される場合があり、ＡＶＲは、ジェネレータにこの過剰な無効電力を引かせ、電力システムの高電圧状態を防止するように機能する。これは、ジェネレータの未励起動作状態につながり、それは未励磁リミッタによって防止可能である。
【００２２】
過励磁リミッタとも称される上述した励磁リミッタは、励磁電流の過電流状態を検出するように構成され、励磁電流を制限する、あるいは、励磁電流を設定値まで低下させることができる。したがって、長期にわたる励磁過電流を防止するとともに、ジェネレータを過熱から保護することができる。
【００２３】
さらに、ＡＶＲは、障害発生後の電圧オーバーシュートを制限するように構成可能である。従来のシステムにおいて、ＡＶＲは配電バス上の所定の電圧レベルを維持しようとし、その結果、障害の発生および配電バス上の電圧降下時に、ＡＶＲはジェネレータの最大の電圧出力を得ようとする。障害分離時に、大きい電圧オーバーシュートが配電バスに発生する場合があり、その結果、配電バスに接続されたコンポーネントのトリッピングを発生させる。ＡＶＲが、障害発生後の電圧オーバーシュートを制限するように構成される場合、これを防止することができる。
【００２４】
一実施形態では、ＡＶＲは、ジェネレータの出力または配電バスでの電圧降下を検出することによって、障害発生を検出するように構成されている。ＡＶＲは、障害検出後、ジェネレータのための電圧設定点を低減し、低減した電圧設定点に従ってジェネレータの出力電圧を制御し、障害発生後の電圧オーバーシュートを制限するように構成されている。配電バスの過電圧によるコンシューマのトリッピングは、効率的に防止可能である。障害除去後の電圧オーバーシュートを、低く保つことができる。障害が除去された後、ＡＶＲは、所定の期間内に電圧設定点を動作電圧設定点へ増加させるようにさらに構成可能である。システム１０は、このように、障害発生後、滑らかに正常動作状態に戻る。
【００２５】
障害保護システムのスラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムは、スラスタ・ドライブの運動エネルギーを使用している運動エネルギーの回復によって電圧閾値より高くＤＣバスの電圧を維持するように構成可能である。
【００２６】
一実施形態では、スラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムは、各スラスタ・ドライブの可変周波数ドライブを具えることができ、可変周波数ドライブは、可変周波数ドライブのＤＣバスの電圧降下時に、出力周波数を減少させように構成可能である。この種の電圧降下は、例えば、電力システム内の障害発生後に発生する場合がある。可変周波数ドライブ（ＶＦＤ）の出力周波数を減少させることによって、電気エネルギーがスラスタ・ドライブの電気モーターによって発生する発生条件にて、ＶＦＤは動作する場合がある。生成された電気エネルギーは、ＤＣバスに供給され、ＤＣバスの電圧を電圧閾値より高く維持する。例えばスラスタ・ドライブのローターの運動エネルギーは電気モーターを回し続け、電気モーターは電気エネルギーを生成し、ＤＣバスの電圧を維持することができる。スラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムは、エネルギーの生成が可能な限り長く継続し、蓄積された運動エネルギーが、スラスタ・ドライブのプロペラのゼロ回転まで回復されように構成可能である。一般に、電力システムが比較的速い障害分離を達成するので、電力は、この点に達する前に通常回復する。これらの手段によって、ＶＦＤは「動作を継続する」ことができ、特に、ＤＣバスに連結するコンデンサの充電を維持し、その結果、スラスタ・ドライブは、電力回復後直ちに動作を継続することができる。それゆえ、船の位置の損失を小さく保つ、または、防止することさえできる。
【００２７】
ＤＣバスに連結され、通常動作の間、スラスタ・ドライブの電気モーターに可変周波数で電力を供給するＶＦＤのインバータ一部分は、運動エネルギー回復の間、スラスタ・ドライブの電気モーターによって発生する電圧のための整流器として動作することができる。ＤＣバス上のＤＣ電圧は、このように維持可能である。この種のライドスルーは、慣性ライドスルーまたはキネティックバッファリングとも称される。
【００２８】
一実施形態では、スラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムは、可変周波数ドライブのＤＣバスに連結された、バッテリーのような蓄電装置を具えることができる。蓄電装置は、ＤＣバスに電圧降下が生じた場合、ＤＣバスに電力を供給し、ＤＣバスの電圧を電圧閾値より高く維持するように構成されている。この種の蓄電装置は、追加的にまたは代替的に、運動エネルギーの回復に提供可能である。ＤＣバスが動作を継続することができる時間は、このように延長することができる。
【００２９】
スラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムは、可変周波数ドライブ（ＶＦＤ）のコントローラにおいて実施することができる。
【００３０】
さらに別の一実施形態では、電力システムは、電力システム・サブセクションの各々に対して、スラスタ・ドライブのユーティリティへ電力を供給するために、それぞれの電力システム・サブセクションのジェネレータに電気的に連結された、スラスタ・ユーティリティ・スイッチボードへの接続を具える。電力システムは、電力システム・サブセクションのジェネレータを動作しているエンジンのユーティリティへ電力を供給するために、それぞれの電力システム・サブセクションのジェネレータに電気的に連結された、エンジン・サポート・スイッチボードへの接続をさらに具える。障害保護システムは、電力システム・サブセクションの各々に対して、スラスタ・ユーティリティ・スイッチボードおよびエンジン・サポート・スイッチボードへの接続を切断するためのブレーカをさらに具える。この種の構成において、スラスタ・ユーティリティおよびエンジン・サポート・スイッチボードは、同じ電力システム・サブセクションのジェネレータから、電力を引き出すことができる。したがって、各電力システム・サブセクションは、アイランドとして動作可能である。このように、電力システム・サブセクションが完全に分離される場合、ジェネレータからスラスタ・ドライブまで電力を供給することによって、接続されたスラスタ・ドライブの動作を継続することができる。さらに、電力システム・セクション全体が、そのサブセクションの１つにおける障害発生のために分離される場合、この分離された電力システム・セクション内のスラスタ・ドライブは依然動作可能となりうる。なぜなら、他の電力システム・サブセクションは分離され、独立して動作することができるからである。
【００３１】
また、障害が電力システム・サブセクション内で発生する場合、スラスタ・ユーティリティおよびエンジン・サポート・スイッチボードはサブセクションの電力システムの残りの部分から電気的に分離可能であり、スラスタ・ユーティリティまたはエンジン・ユーティリティは、異なる電源から動作を継続することができる。このように、スラスタ・ドライブおよび／またはジェネレータは、障害発生後、動作可能なままであり、障害除去後、オンラインで迅速に切替え可能である。
【００３２】
障害保護システムは、電力システム・サブセクションの各々に対する無停電電源（ＵＰＳ）をさらに具えることができる。無停電電源は、スラスタ・ユーティリティ・スイッチボードおよび／またはエンジン・サポート・スイッチボードに連結可能である。スイッチボードがそれぞれの電力システム・サブセクションの残りの電力システムから分離された後、ＵＰＳはこれらのスイッチボードに電力を供給することができる。
【００３３】
さらにまた、電気的連結接続を、１つの電力システム・サブセクションのスラスタ・ユーティリティ・スイッチボードまたはエンジン・サポート・スイッチボードから他の電力システム・サブセクションの無停電電源まで設けることができる。したがって、ＵＰＳの冗長性を、これらのスイッチボードの各々のために達成することができる。好ましくは、これらのスイッチボードの各々は、２つの無停電電源に接続されている。エンジン補助およびスラスタ補助が大部分の状況において動作を継続することができるので、それぞれのジェネレータおよびスラスタ・ドライブは、オンラインで迅速にかつ確実に回復することができる。電気的連結接続は、１つの電力システム・サブセクションのスラスタ・ユーティリティ・スイッチボードおよびエンジン・サポート・スイッチボードが、他の電力システム・サブセクションのスラスタ・ユーティリティ・スイッチボードおよびエンジン・サポート・スイッチボードからガルバニックに分離されたままであるように構成される。
【００３４】
本発明のさらなる態様は、自動位置保持船の電力システムに関するものである。電力システムは、上述した任意の障害検出システムを具える。特に、上述したすべての特徴は、組み合わせて、または、単独で、この電力システムの一部とすることができる。この種の電力システムを用いて、上述したものと類似の利点が達成されうる。
【００３５】
一実施形態では、電力システムは、電力システム・サブセクションの各々に対して、スラスタ・ドライブのユーティリティへ電力を供給するための、スラスタ・ユーティリティ・スイッチボードへの接続と、電力システム・サブセクションのジェネレータを動作しているエンジンのユーティリティへ電力を供給するための、エンジン・サポート・スイッチボードへの接続と、をさらに具える。電力システムは、電力システム・サブセクションの各々に対して、それぞれのバス・サブセクションに接続されている変圧器をさらに具える。変圧器は、バス・サブセクションに連結されたそれぞれのスラスタ・ドライブへ電力を供給する。変圧器は、電力システム・サブセクションのスラスタ・ユーティリティ・スイッチボードおよびエンジン・サポート・スイッチボードに電気的に連結され、電力をこれらのスイッチボードへ供給するために、追加の二次巻線を具える。
【００３６】
これらのスイッチボードは、それぞれのスラスタ・ドライブと同じ変圧器から供給されるため、電力システムのコスト、寸法および重量を低減することができる。一実施形態では、変圧器は、４つの巻線、すなわち、配電バスに連結された１つの一次巻線と、スラスタ・ドライブに連結された２つの二次巻線と、スイッチボードに連結された追加の二次巻線と、を具えることができる。これらの巻線の各々が三相電力のための３つの巻線を効果的に具え、巻線が異なる構造、例えば星形構造またはΔ構造（３相のための）で接続可能であることに注意されたい。例えば、スラスタ・ドライブのための第１の二次巻線は、星形構造で接続され、スラスタ・ドライブのための第２の二次巻線は、Δ構造で接続され、スラスタのＶＦＤへのＡＣ電力の３相の２回の入力を達成し、ＶＦＤの高調波歪みを最小化することができる。
【００３７】
一実施形態では、電力システムは、エンジン・サポート・スイッチボードおよびスラスタ・ユーティリティ・スイッチボード上の低い電圧範囲、例えば４００Ｖ〜１０００Ｖの電圧を供給するように構成可能である。電力システムは、配電バス上の中間の電圧範囲、例えば約１０００Ｖ〜約３００００ＶＡＣの範囲の電圧を供給するようにさらに構成可能である。電力システムは、約１０００Ｖ〜約１００００Ｖの電圧範囲、例えば約３０００Ｖ〜約８０００Ｖの範囲の電圧をスラスタ・ドライブへ供給するようにさらに構成可能である。ジェネレータは、１０００Ｖ〜３００００Ｖの中間の電圧範囲、例えば約５０００Ｖ〜約１５０００Ｖ、例えば１１０００Ｖの出力を供給するように構成可能である。
【００３８】
好ましくは、電力システムは、ＤＰ２および／またはＤＰ３動作モードにおいて動作可能に構成される。特に、電力システムは、バスタイ・ブレーカおよびバスカプラ・ブレーカが閉じた状態で、ＤＰ３動作モードにおいて動作するように構成可能である。
【００３９】
自動位置保持船は、例えば浮遊式海上プラットフォーム、半潜水型海洋掘削装置、掘削船、浮遊式生産貯蔵出荷船（ＦＰＳＯ）等とすることができる。
【００４０】
本発明のさらなる態様は、障害保護システムを動作する方法を提供する。障害保護システムは、上述した構成のいずれかに従って構成される。方法は、電力システム内の障害を検出するステップと、例えば、差動または方向性過電流保護によって、または、特定のコンポーネントの障害を検出することによって、電力システム内の障害の位置を見つけるステップと、障害が発生したコンポーネントを、コンポーネントに連結されたブレーカを開放することによって、残りの電力システムから電気的に分離するステップ、または、障害が発生した電力システム・サブセクションを、それぞれのバス・サブセクションのバスタイ・ブレーカおよび／またはバスカプラ・ブレーカを開放することによって残りの電力システムから分離するステップと、を含む。例えば、バス・サブセクションが同一の電力システム・セクションの２つのバス・サブセクションに接している場合、２つのバスカプラ・ブレーカは開放され、バス・サブセクションがバスタイおよび他のバス・サブセクションに接している場合、バスタイ・ブレーカおよびバスカプラ・ブレーカは開放され、それぞれの電力システム・サブセクションを分離する。方法のさらなるステップにおいて、電力システムは、残りのバスタイ・ブレーカおよびバスカプラ・ブレーカを閉じた状態で動作を継続する。
【００４１】
この種の方法を用いると、船の安全な動作を達成でき、船は、危険な動作、例えばＤＰ２またはＤＰ３動作の間でさえ、バスタイ・ブレーカを閉じた状態で電力システムを動作することができる。それゆえ、燃料消費および二酸化炭素の排出を減少することができる。さらに、障害発生後に、残りの電力システムが完全に動作可能な状態を維持しながら、障害の迅速な分離が可能である。
【００４２】
方法の一実施形態において、少なくともバスタイ・ブレーカまたはバスカプラ・ブレーカのトリッピングが失敗する場合、方法はバックアップ保護のトリッピングをさらに含むことができる。バックアップ保護は、方向性過電流保護、短絡および過電流保護、ブレーカ故障保護の少なくとも１つを含むことができる。方向性過電流保護は、方向性地絡保護を含むことができる。
【００４３】
他の実施形態では、方法は、少なくとも２つのジェネレータを、各々減少した負荷で動作させることを含むことができ、１つのジェネレータが電気エネルギーを供給するのを止める場合、残りのジェネレータが全負荷を負担することにより負荷は減少する。動作中のジェネレータに連結する電力システム・サブセクションが分離される場合、１つ以上の残りのジェネレータからの電力は、配電バスを通じて負荷に分配されることにより、負荷の動作の継続が可能となる。この種の構成において、電力システムは、最小限の数の動作中のジェネレータで動作可能である。障害発生後、バスタイ・ブレーカおよびバスカプラ・ブレーカが閉じたままであるので、複数の負荷に対する配電が可能になる。３つまたは４つの電力システム・セクションを備えるシステムにおいてでさえ、２つのジェネレータしか動作させる必要がないので、効率を高め、燃料消費を減少させる。
【００４４】
方法は、障害発生後、ジェネレータを始動するステップをさらに含むことができ、ジェネレータを始動するステップは、ジェネレータ・ブレーカおよびスラスタ・ドライブ・ブレーカを閉じたままの状態で、ジェネレータの自動電圧調整器による電圧設定点を増加するステップを含む。ジェネレータを始動するためのこの種の手順を使用すると、高い流入電流なく、スラスタ・ドライブの変圧器の滑らかな通電が達成される。完全なシステム動作可能性は、障害発生後、迅速かつ効率的に回復可能である。
【００４５】
方法の実施形態は、障害保護システムまたは上述した任意の構成の電力システムにおいて実行可能である。さらに、障害保護システムまたは自動位置保持船の電力システムに関して上述した任意の方法ステップを、方法の実施形態の一部とすることができる。
【００４６】
上述した、あるいは、後述する本発明の実施形態の特徴は、特に言及しない限り、互いに結合可能である。
【００４７】
本発明の上述した、および、他の特徴および効果は、添付の図面を参照して説明する以下の詳細な説明からさらに明らかになる。図面において、同様の参照符号は同様の要素を表す。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る障害保護システムを含む自動位置保持船の電力システムの概略図である。
【図２】図１の自動位置保持船の電力システムをさらに詳細に示すブロック図である。
【図３】図１の電力システムのスラスタおよびジェネレータ・ユーティリティに電力を供給するためのスイッチボードをさらに詳細に示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る方法を示す概略的なフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳述する。実施形態の以下の説明が単に例示目的で与えられ、限定的にとらえるべきではないことを理解されたい。
【００５０】
図面が単なる概略図であり、図面の要素が互いに必ずしも一定の比率であるというわけではない点に留意する必要がある。むしろ、さまざまな要素の表現は、それらの機能および一般の目的が当業者にとって明らかになるように選択される。図示され、かつ、以下に説明されている物理的または機能的なユニットの連結が必ずしも連結の直接的な接続ではなく、連結の間接的な接続、すなわち、ヒューズ、ブレーカ、トランス等のような１つ以上の追加の介在要素を介した接続または連結でもよいということを理解されたい。異なる実施形態に関して図示され、かつ、以下に説明されている物理的または機能的なユニットが必ずしも物理的に別々のユニットとして実装される必要があるわけではないということを当業者は認識するであろう。１つ以上の物理的または機能的なブロックまたはユニットは、共通の回路、チップ、回路要素またはユニットにおいて実装可能であり、一方、図示される他の物理的または機能的なブロックまたはユニットは、別々の回路、チップ、回路要素またはユニットにおいて実装可能である。
【００５１】
図１は、本発明の実施形態に係る自動位置保持船の電力システム１０を示す。図１の例では、電力システム１０は３つの電力システム・セクション１２に分割され、異なる電力システム・セクションのエンジンは自動位置保持船の異なるエンジン・ルームに配置される。エンジン・ルームは、防火かつ防水の壁１４によって分離される。
【００５２】
電力システム１０は、各々ジェネレータ２１を具える電源２０と、同一の配電バス１５に連結された負荷と、を具える。負荷はスラスタ・ドライブ３０を構成し、スラスタ・ドライブ３０の各々は、供給されたＡＣ電圧の周波数をドライブが動作されるべき周波数に変換するための可変周波数ドライブ３２と、スラスタのプロペラを回転させる電気モーター３１と、を含む。例えば掘削ドライブを含むことができるさらなる負荷は、電気接続５１によって配電バス１５に接続されている。さらに、より少ない負荷を供給している低電圧配電システムは、電気接続５２を介して配電バス１５に接続されている。
【００５３】
各電力システム・セクション１２は、配電バス１５のセクションを具える。バス・セクションは、バスタイ１７を介して接続されている。図１の例では、配電バス１５は、防火かつ防水の壁１４によって分離される３つのセクションを具える。他の構成では、電力システムの区分に応じてさらなるセクション、例えば、４以上のセクションが提供可能である。バス・セクションは、バスタイ１７を介してリング構造に接続されている。図１では、これは、配電バス１５の左端を配電バス１５の右端に接続する上部のバスタイ１７によって示されている。バスタイ回路ブレーカ４１は、バスタイ・ケーブルの各先端に設けられている。バスタイ回路ブレーカは、短縮して、バスタイ・ブレーカと称することもできる。
【００５４】
バスタイ・ブレーカ４１によって、配電バス１５のバス・セクションを電気的に分離することができる。障害が電力システム１０の１つのセクションで生じた場合、障害は電力システム１０の他のセクションに伝播することはありえない。従来のシステムでは、バスタイ・ブレーカ４１は、危険性が高い動作の間、開放されたままである。電力システム１０の各セクション１２において、少なくとも１つのジェネレータ２１が動作している必要があるということが、直ちに明確になる。各ジェネレータは比較的低い負荷で動作するため、電源２０の非効率的な動作につながり、それゆえ、燃料消費の増加につながる。
【００５５】
図１の実施形態では、バス・セクションは、バスカプラ・ブレーカ４２によってバス・サブセクション１６にさらに分離可能である。図１の例では、このように、電力システム１０は、６つの電力システム・サブセクション１１に分割可能である。障害が特定の電力システム・サブセクション１１で発生した場合、この電力システム・サブセクションを残りの電力システム１０から電気的に絶縁することが可能になる。したがって、このような場合、１つのスラスタ・ドライブ３０のみが失われるが、従来のシステムでは、電力システム・セクション１２が障害のため動作不能になると、少なくとも２つのスラスタ・ドライブ３０が失われる。
【００５６】
危険性が高い動作は、例えばＤＰ２またはＤＰ３クラスの動作モードにおいて、電力システム１０の特に高い完全性および動作上の安全性を要求するので、あらゆる状況において、船の位置の損失は防止される。これは、どんな障害が発生しても、電力システム１０が完全に停電し、その結果としてスラスタ・ドライブが動作不能になり、船がその位置を失うということが生じてはならないということを意味する。この目的のため、従来のシステムでは、電力システム・セクション１２は完全に電気的に絶縁され、その結果、１つのセクションの電力システムが故障しても、他は動作可能なままであるので、船が残りのスラスタによってその位置を確実に保つことができる。
【００５７】
従来のシステムとは対照的に、本実施形態による電力システム１０は、危険性が高い動作の間、バスタイ・ブレーカ４１を閉じ続けるように構成される。また、バスカプラ・ブレーカ４２も閉じる。電力システム１０は、本発明の一実施形態に係る障害保護システムを具え、これによって、危険性が高い動作に必要とされる電力システム１０の高い完全性および動作上の安全性が確実に達成される。
【００５８】
障害保護システムは、複数のコンポーネントを有し、これらが相互作用して、障害発生時に、電力システム１０は動作可能なままであり、流動的な船の位置の損失が確実に防止される。
【００５９】
障害保護システムは、短期間で、例えば、５００ｍｓより短い、好ましくは２５０ｍｓより短い期間で、障害を分離可能な障害分離システムを具える。障害分離システムは、障害検出および障害分離のための保護リレーを使用する。さらに、主要な保護機能を有する他に、それは、バックアップ機能と、このバックアップ機能に対するバックアップをさらに具え、コンポーネントが機能しなくなった場合でも、確実に、障害を迅速かつ効率的に分離することができる。障害分離システムはバスタイ・ブレーカ４１、バスカプラ・ブレーカ４２、ジェネレータ・ブレーカ２５およびスラスタ・ドライブ・ブレーカ３５を含む。障害分離システムは、これらのブレーカの各々のための保護リレーを含む。ジェネレータ２１、バスタイ・ケーブル１７およびバスカプラのために、保護リレーは、差動の過電流保護を提供する。例えば、それぞれのコンポーネントの両側に設けられている保護リレーは、コンポーネント内を流れる電流を測定し、所定の基準に従って、障害がコンポーネント内に存在するか否かを決定する。障害が存在した場合、保護リレーはそれぞれのコンポーネントの両側のブレーカを開放し、コンポーネントを電気的に絶縁することができる。この目的のために、対応する保護リレーは、例えば、保護リレーの間に設けられているコミュニケーションバスを介して互いに通信することができる。この種の構成では、障害がどこに位置しているか決定することができる。例えば、保護されているコンポーネントおよびそれに接続されたブレーカを含む保護ゾーンを規定することができる。差動保護は、それぞれの保護ゾーンに入出する電流の決定を含むことができる。電流の合計がゼロではない場合、これは保護されているコンポーネントの障害を示すことができる。
【００６０】
負荷のために、例えば、スラスタ・ドライブ３０のために、掘削ドライブ用のフィーダ５１のために、そして、低電圧負荷用のフィーダ５２のために、短絡および過電流保護が設けられている。このタイプの保護は通常十分である。なぜなら、短絡が負荷において生じる場合、負荷は通常、配電バス１５から過剰な電流を引き出し、このことはそれぞれの保護リレーによって検出され、関連するブレーカをトリップする（切る）ことができ、こうして、負荷を電気的に絶縁するためである。
【００６１】
バス・サブセクションおよびバスタイのために、障害保護システムは、１つ、２つまたは３つのバックアップを具えることができる。障害保護システムにおいて用いられうる１つのバックアップ保護は、短絡および過電流保護である。用いられうる他のバックアップ保護は、方向性論理過電流保護（directional logical overcurrent protection）である。また、これらは、それぞれの保護リレーにおいて実装可能である。例えば、障害が特定の位置で生ずる場合、例えば地絡の場合、保護リレーは障害位置への電流を観察する。次に、保護リレーは、通常動作において、電流が流れない、または、その方向性論理を用いて電流が反対方向に流れると判断することができる。このように、保護リレーは、障害が存在することを判断でき、対応するブレーカをトリップすることができる。さらなるバックアップとして、ブレーカ障害保護を、障害保護システムに実装することができる。例えば、バスタイ・ブレーカまたはバスカプラ・ブレーカが開放に失敗した場合、それぞれの保護リレーに実装可能なブレーカ障害保護は、故障したブレーカの左側および右側の次のブレーカをトリップすることができる。バスタイ・ブレーカのために、ブレーカ障害保護は、バスタイの両側のブレーカをトリップすることができる。この種の状況では、異なるブレーカに連結された保護リレーは、マスターおよびスレーブとして動作する。
【００６２】
同様に、ジェネレータ・ブレーカ２５のために、バックアップ保護は、短絡および過電流保護の形で提供可能である。さらなるバックアップとして、ブレーカ障害保護を提供することもできる。ブレーカ障害保護として、障害保護システムは、例えば、ジェネレータ・ブレーカの障害の場合、それぞれの電力システム・サブセクション１１内のすべてのブレーカをトリップすることができる。
【００６３】
同様に、異なる種類の負荷に対するブレーカのために、例えばスラスタ・ドライブ・ブレーカ３５のために、ブレーカ障害保護は、バックアップとして提供可能である。また、ブレーカ障害保護によって、それぞれの電力システム・サブセクション１１内のすべてのブレーカをトリップすることができる。このように、主要な保護が故障する場合に備えて、それぞれの電力システム・サブセクション１１は電力システム１０の残りのセクションおよびサブセクションから分離され、電力システム１０の他の部分に障害が伝播するのを回避する。
【００６４】
障害が生じた場合、例えば、障害がバスタイまたは配電バスのサブセクションに発生した場合、または、バックアップとして、特定のサブセクション１１のすべてのブレーカが開放された場合、配電バス１５の個々のバス・サブセクション１６は、残りのバス・サブセクションから電気的に絶縁される。障害保護システムは、残りのバスタイ・ブレーカ４１およびバスカプラ・ブレーカ４２が閉じた状態で、電力システム１０の動作を継続するように構成されている。配電バス１５がリング構造で接続されているので、１つのバス・サブセクション１６がバスから分離される場合であっても、配電バス１５の残りのサブセクション１６は接続されたままである。
【００６５】
障害保護システムおよび電力システム１０のこの種の構成は、複数の効果を有する。電力システム１０が障害に対する強化された完全性を提供するので、自動位置保持船が危険性の高い動作を実行するとき、バスタイ・ブレーカおよびバスカプラ・ブレーカが閉じた状態で、電力システム１０は動作することができる。それゆえ、電力システム・セクション１２当たり少なくとも１つのジェネレータを動作する必要はない。例えば、図１に示したシステムは、２つのジェネレータ２１のみが動作している状態で動作可能である。１つのサブセクション１１が障害のため残りの電力システム１０から分離される場合、１つのスラスタ・ドライブ３０のみが失われ、このサブセクション１１が動作中のジェネレータを具えていない場合、フルパワーは配電バス１５上で維持される。一方、分離されるブセクション１１が動作中のジェネレータを具える場合、配電バス１５の残りのサブセクション１６は接続されたままなので、残りのジェネレータは他の全てのスラスタ・ドライブに電力を供給することができる。動作時には、２つの動作中のジェネレータ２１の各々は、例えば５０％の負荷で動作することができるので、１つの動作中のジェネレータがなくなると、残りのジェネレータが全負荷を引き受け、大部分のコンシューマに電力を供給することができる。
【００６６】
さらに、障害に対して強化された完全性を達成するために、本実施形態に係る障害保護システムは、障害の発生後に、電力システム１０が確実に動作を継続するように構成される。障害を分離する他に、障害保護システムは、ジェネレータおよびスラスタ・ドライブが動作可能なままであることを確実にする。特定の問題は、障害発生時に、配電バス１５に著しい電圧降下があるということである。電圧降下の大きさは、通常、障害の位置に依存する。
【００６７】
この目的のために、障害保護システムは、ジェネレータ・ライドスルー・システムを具える。各電源２０は、ジェネレータに電圧制御を提供する自動電圧調整器（ＡＶＲ）２２を具える。ＡＶＲ２２は、例えば閉ループ制御システムを実装することができ、この閉ループ制御システムは、ジェネレータ端末電圧を電圧設定点と比較し、ジェネレータ２１の励起界磁電流を調節し、ジェネレータの出力電圧を動作範囲内に保つ。バスタイ１７が接続された状態で動作するとき、配電バス１５の電圧降下によって、ＡＶＲは励磁電流を大きく増加させ、ひいては、励磁機のコンポーネントに損傷を与えうる。例えば、励磁機のためのＡＣ／ＤＣ変換を提供しているダイオードは損傷を受け、または、バリスタは損傷を受けうる。損傷を防止するために、障害保護システムは、ＡＶＲ２２に含めることができる励磁リミッタを含むことができる。励磁リミッタは、障害発生時にジェネレータの励磁機に供給される励磁場を制限する。励磁リミッタは、例えば、ジェネレータ端末または配電バス１５上で電圧をモニタすることによって、障害の発生を検出することができる。一方、励磁リミッタは、界磁過電流状態、すなわち、高すぎる励磁電流がジェネレータ２１に供給されることを検出するように構成され、そして、反応として励磁電流を既定値、例えば励磁電流の約９５％から１１５％の間に減少させることができる。
【００６８】
さらに、ＡＶＲ２２は、障害発生後、電圧オーバーシュートを制限するように構成することもできる。ＡＶＲ２２のこの機能は、本実施形態に係る障害保護システムの一部とすることもできる。上述したように、障害が発生すると、通常、配電バス１５の電圧降下が生ずる。したがって、動作中のジェネレータは、障害によって生じる短絡回路に電流を供給しなければならないので、動作中のジェネレータへの負荷は増加する。したがって、配電バス１５のＡＣ電圧の周波数も減少する。ＡＶＲ２２は、ジェネレータ端末または配電バス１５上の電圧降下または周波数低下により障害を検出するように構成可能である。現在、ＡＶＲ２２は、ジェネレータ２１の出力電圧を増加させることによって、配電バス１５上の規定の動作電圧を維持しようとする。これにより、障害が除去された後、非常に著しい電圧オーバーシュートが発生しうる。本発明では、ＡＶＲ２２は、障害を検出すると、ジェネレータ２１のための電圧設定点を制限することによってこのオーバーシュートを制限するように構成可能である。障害が除去された後、電圧設定点は、所定の期間内に動作電圧設定点へ戻すことができる。このように、配電バス１５の電圧は、著しい電圧オーバーシュートなしで動作電圧に戻ることができる。
【００６９】
これは、バスタイ１７が閉じた状態で動作する電力システム１０において特に重要である。なぜなら、電圧オーバーシュートによって、複数のコンシューマはトリップされる、すなわち過電圧のため電力システム１０から切断されうるためである。その結果、機能が喪失し、船を危険にさらしうる。障害後の電圧オーバーシュートを回避することによって、これらのコンポーネントのトリッピングは防止され、それゆえ、電力システム１０のその他のセクションに対する障害の伝播は防止される。
【００７０】
ＡＶＲ２２に設けられている励磁リミッタは、過励磁リミッタとも称される。障害保護システムは、ＡＶＲ２２内の未励磁リミッタをさらに具えることができる。動作中のジェネレータが、配電バス１５の電圧を決定し、励磁を増減して変化させている１つ以上の他のジェネレータと並列である場合、ジェネレータは、力率制御を提供し、例えば、無効電力を消費または発生する。設備故障は、未励起状態で、電力システムから無効電力を吸収するように動作するために、この種のジェネレータを必要としうる。また、他のジェネレータのＡＶＲが故障する場合、このジェネレータは過励起状態になり、それゆえ、過剰な無効電力の形成を開始しうる。これは、他の動作中のジェネレータによって吸収される必要がある。これらは、未励起動作状態になりうる。これは、過剰なコアエンド（coreend）加熱、電力システムの不安定性または影響を受けたジェネレータの許容可能な範囲外の動作電圧に至ることがありうる。未励磁リミッタは、ジェネレータへの無効電力流入を制限するように構成される。効果的に、このことは、無効電力流入が設定未満まで減少するまで、終端電圧を増加させるために、ＡＶＲと相互作用している未励磁リミッタによってなされる。したがって、他の動作中のジェネレータへの損傷および他のジェネレータの損失は防止可能である。
【００７１】
さらに、障害保護システムは、スラスタ・ドライブ・スルー・システム３３を具える。電力システム１０が、バスタイ１７が閉じた状態で動作するとき、障害時の配電バス１５の電圧降下の結果、スラスタ・ドライブ３０は、動作不能になり、リスタートを必要とすることがありえる。これは、配電バス１５を介して供給される供給電圧が低下する、または、ゼロになるとき放電する可変周波数ドライブ（ＶＦＤ）３２のコンデンサによって、特に生じうる。可変周波数ドライブ３２は、例えば、整流器段と、中間のＤＣバスと、電気ＡＣモーター３１に可変周波数でＡＣ電圧を印加するインバータ段と、を具えることができる。ＤＣバスは、ＤＣバス電圧をフィルタリングし、安定なＤＣ電源をインバータ・セクションに供給するために設けられたコンデンサバンクに連結される。ＶＦＤ３２への入力電力が低下するとき、電気ＡＣモーター３１を動作させるために利用可能な唯一の電源は、ＤＣバス・コンデンサバンクに充電されたエネルギーであり、このエネルギーは直ちに放出される。一旦コンデンサバンクが放電状態に達すると、ＶＦＤを容易にリスタートすることができない。なぜなら、ＶＦＤ３２に対する突然の電力供給は、過剰な流入電流につながり、電力システム１０の他の部分に影響を及ぼしうる、例えば、ジェネレータをトリップしうるためである。したがって、スラスタ駆動システム３０の完全なリスタートが必要とされ、コンデンサバンクはゆっくり充電される。これは、１０秒以上かかることがあり、その間、船は位置を失い、操縦不能となる。これは、危険性が高い状況において特に危険である。
【００７２】
図１の例のように、スラスタ・ドライブ・ライドスルー・システム３３を、ＶＦＤのコントローラに設けることができる。スラスタ・ライドスルー・システム３３は、障害発生時に、電気エネルギーをＶＦＤ３２のＤＣバスに供給する。ＤＣバスの電圧は所定の電圧閾値より高く維持され、一定時間の間のコンデンサまたはコンデンサバンクの放電を防止する。電圧閾値は、例えばＤＣバス動作電圧の約８０％とすることができるが、特定の構成に応じて、値はより高くにも低くにも設定することができる。
【００７３】
スラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムは、例えば電力をＤＣバスに供給するためのキネティックバッファリングを使用することができる。運動エネルギーは、スラスタ・ドライブのプロペラに蓄積される。回転プロペラは、比較的小さい摩擦を有する大きい回転する質量（spinning mass）である。スラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムは、ＤＣバスの電圧を検出する。ＤＣバス電圧が降下する場合、スラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムは、ＶＦＤのインバータの出力周波数をわずかに減少させることによって反応する。これによって、プロペラの運動エネルギーにより依然回転しているＡＣ電気モーター３１がＡＣ電圧の生成を開始する再生状態が生じる。このいわゆる「再生状態」において、電気モーター３１によって生成されるＡＣ電圧は、次に、ＶＦＤ３２のインバータ段によって、すなわち逆並列ダイオードあるいはインバータ・セクションの各ＩＧＢＴトランジスタと並列にあるフリーホイールダイオードによって整流される。ダイオードは全波三相ブリッジとして作用し、生成されたＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換し、ＤＣ電圧を用いて、所定の電圧閾値より高くＤＣバスの電圧を維持する。インバータ段の出力周波数は、必要に応じて低下して、蓄積された運動エネルギーを電気エネルギーに再生および変換し、電圧閾値より高くＤＣバスを保つ、すなわちＶＦＤを「動作状態で保つ」ようにする。モーターがゼロｒｐｍの回転速度に達するまで、スラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムは運動エネルギーの回復を実行するように構成可能である。始終、モーターおよびＶＦＤ３２は接続され、動作可能なままであり、ＤＣバス電圧は維持される。配電バス１５上の電力が回復するとき、スラスタ・ドライブ３０の非常に高速かつ円滑なリスタートはこのように達成可能である。通常、障害の分離および配電バス１５の電力の回復は、１秒より高速であり、一般に５００ｍｓより高速、さらに２５０ｍｓより高速とすることができる。スラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムにより提供されるキネティックバッファリングは、１３秒のオーダーとすることができる。したがって、スラスタ・ドライブ３０を、停電中ずっと動作しているように保つことができる。
【００７４】
このように、障害分離システム、ジェネレータ・ライドスルー・システムおよび障害保護システムの部分を形成するスラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムによって、バスタイおよびバスカプラ・ブレーカを閉じた状態で電力システムを動作させ、電力システムの無影響のサブセクションのこれらのブレーカを、障害発生時に閉じたままに保つことができる。障害分離システムは、障害を迅速に分離し、一方、障害分離後、ジェネレータ・ライドスルー・システムおよびスラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムは、ジェネレータが動作を継続し、配電バス１５およびスラスタ・ドライブ３０に電力を供給し続けることを確実にする。それゆえ、電力は、障害分離後直ちに回復し、スラスタ・ドライブは、障害分離後直ちに動作を継続し、船を適所に保つことができる。
【００７５】
図１の例では、２つの動作中のジェネレータのうちの１つを具える電力システム・サブセクション１１が、障害のため残りの電力システム１０から分離される場合でさえ、動作している別の１つのジェネレータは、配電バス１５の残りのセクションを介して、残りの５つのすべてのスラスタ・ドライブに供給することができる。なぜなら、ａ）無影響のサブセクションのブレーカ４１、４２は、閉じたままであり、ｂ）配電バス１５は、リング構造で提供され、ｃ）、ジェネレータ２１およびスラスタ・ドライブ３０は、動作可能なままであるためである。
【００７６】
図１を参照して上述した電力システムおよび障害保護システムが本発明の単なる例示的実施形態であり、他の実施形態を異なって構成可能であることを理解されたい。
【００７７】
例えば、電力システム１０は、より多い数またはより少ない数の電力システム・セクション１２および電力システム・サブセクション１１を、バス・サブセクション１６の数に対応させて具えることができる。例えば、スラスタ・ドライブ・ライドスルー・システムは、異なって実装可能であり、例えば、ＤＣバスの所定の電圧レベルを維持するためにそれぞれのＶＦＤのＤＣバスに接続されている蓄電装置を提供することによって実装可能である。この種の蓄電装置は、例えば電池またはコンデンサバンク等を含むことができる。また、コンポーネントの分割および配置が、コンポーネントの機能を例示するために単に概略的であること、および、コンポーネントが異なるユニットの形または異なる位置で物理的に実装可能であることを理解されたい。例えば、ＶＦＤコントローラ３３は、ＶＦＤ３２から離れて配置された共通のＶＦＤコントローラによって置換可能である。バス・サブセクション１６は、バスバーの形で提供可能である。保護リレーおよび関連するブレーカ４１、４２、２５、３５等は、例えば、スイッチボードにおいて提供可能であり、スイッチボードは、防火かつ防水の壁によって分離された異なる部屋にある電力システム１０の異なるセクション１２に属する。また、追加のコンポーネント、例えばＶＦＤ３２とブレーカ３５との間に連結されたスラスタ駆動変圧器が存在してもよい。
【００７８】
これは、例えば図２にさらに詳細に示される。図２は、図１と同じ電力システム１０の実施形態を示し、電力システム１０の特定のコンポーネントに焦点を当てている。明確にするために、図１について説明済みの残りのコンポーネントは、図２では、参照番号を示していない。
【００７９】
図２において、破線は、この電力システム・サブセクションにおいて障害発生時に分離可能な電力システム・サブセクション１１を強調する。参照番号４１および４２を付したブレーカは、電力システム・サブセクション１１を分離するために開放される。動作中の２つのジェネレータは、線で囲まれている。したがって、サブセクション１１の分離時に、ジェネレータ１は、電力システム１０の残りのサブセクションへの電力の供給を継続する。
【００８０】
ジェネレータが動作するということは、原動機が、実際にジェネレータを動かしているということを意味する。原動機は、通常、ディーゼルエンジンまたはガスタービンのようなエンジンである。原動機の電力出力はガバナー（図示せず）によって調整可能であり、ガバナーは、有効電力需要に従って電力出力を調整する。動作中のジェネレータ１への負荷が障害およびサブセクション１１の分離のため増加すると、ジェネレータ１の原動機はより高い電力出力を供給する必要があり、その結果、著しいトルク変化につながる。これは、励磁リミッタおよび電圧オーバーシュートの防止を実行しているジェネレータのＡＶＲによって低減可能である。
【００８１】
参照番号７００は、電力システム１０の異なるサブセクション１１と通信する電源管理システム（ＰＭＳ）を示す。ブレーカおよび保護リレーは、例えば冗長なシリアル通信によって、ＰＭＳ７００が相互作用するスイッチボードにおいて提供可能である。ＰＭＳ７００は、さらに、ジェネレータ２１を含む電源システムと相互作用することができる。電源管理システム７００は、例えばジェネレータの開始、ジェネレータの停止、ブレーカの開閉等の命令を出すことができる。ＰＭＳ７００は、さまざまな電源管理機能を実行することができる、例えば、負荷の増加により、または、障害発生後のジェネレータの喪失により、必要なときに新規なジェネレータを始動することができる。この目的のために、各ジェネレータからの動力センサはＰＭＳ７００と相互作用を行うことができ、さらに、ＰＭＳは現在接続された負荷に関する情報を得ることができる。一方、ＰＭＳは、各ジェネレータの現在の電力出力から、負荷を決定することができる。例えばＰＭＳ７００は、エンジンおよびジェネレータの負荷依存のスタート・ストップ、エンジンおよびジェネレータの障害依存のスタート・ストップ、電力システムの動作モード、例えばＤＰ２またはＤＰ３の選択等を、バスタイ・ブレーカが閉じた状態で実行することができる。ＰＭＳは、選択的に電力システムのセクションまたはサブセクションを分離することができ、または、メインリング、すなわち配電バス１５の再接続を実行することができる。この目的のために、ＰＭＳ７００は、ＨＭＩ（ヒューマン・マシン・インターフェース）を具えることができ、オペレータは、ＨＭＩを介して、電力システムをモニタし、障害のような特定の状況を警戒することができる。
【００８２】
図２は、さらに、配電バス１５に供給されるＡＣ電圧を減少させるスラスタ駆動変圧器３４を示す。配電バス１５のＡＣ電圧は、中電圧の範囲、例えば約５０００Ｖから約３００００Ｖの間、例えば１１０００Ｖとすることができる。変圧器３４は、約３〜８ｋＶ、例えば５０００Ｖまたは６０００Ｖまで、この電圧を降下させることができる。変圧器３４の出力電圧は、それぞれのスラスタ・ドライブに使用される電気ＡＣモーター３１のタイプに依存する。
【００８３】
図面では、１つの電気接続のみが示されているが、電力システム１０が、三相電力システムであり、すなわち、三相ＡＣ電源がジェネレータ出力に設けられ、配電バス１５が三相ＡＣ電力の各相のためのバスバーを具えるということを理解されたい。スラスタ駆動変圧器３４は、１つの一次巻線を具え、この一次巻線は、各相に対する３つの巻線をそれに応じて有し、３つの巻線は、図２の例ではΔ構造で接続されている。さらに、変圧器３４は、２つの二次巻線を具え、各二次巻線は、三相に対するものであり、１つの巻線において、三相はΔ構造で接続され、他の巻線において、星形構造あるいはＹ形構造に接続されている。したがって、２つの異なる二次巻線によって出力される三相ＡＣ電力の位相シフトが存在する。両方のジェネレータ出力は可変周波数ドライブ３２に供給され、高調波歪みを低減した中間のＤＣバス上のＤＣ電圧を発生することができる。
【００８４】
本実施形態において、変圧器３４は、第４の巻線３６、すなわち第３の二次巻線を有する。電力システム１０は、第４の巻線３６からスラスタ・ユーティリティおよび／またはエンジン・サポート・スイッチボードまでの電気接続３７をさらに具える。スラスタ・ユーティリティ・スイッチボードは、スラスタ・ドライブを動作するのに必要なスラスタ・ドライブ３０のユーティリティへ電力を供給する。エンジン・サポート・スイッチボードは、それぞれのジェネレータを駆動するエンジンのユーティリティに、すなわちジェネレータの原動機に電力を供給する。変圧器３４の第４の巻線３６から電力を供給されるこれらのスイッチボードを有することによって、追加の変圧器を提供する必要がないので、経費、重量および空間を節約することができる。さらに、スラスタ・ドライブのユーティリティ、および、特定の電力システム・サブセクション１１のジェネレータのエンジンのユーティリティの全ては、それぞれの配電バス・サブセクションから直接電力を供給される。したがって、電力システム・サブセクション１１が分離される場合、例えば、それぞれのバスタイ・ブレーカおよびバスカプラ・ブレーカが開放されると、サブセクション１１は、ジェネレータおよびスラスタ・ドライブの両方の動作を継続することができるアイランドとして完全に動作を維持する。例えば、障害によって、電力システム１０のセクション１２の全体が、残りのセクションから分離されると、障害が発生した１つのサブセクション１１は動作不能になり、残りのサブセクション１１から分離され、残りのサブセクション１１は、分離されたアイランドとして動作を継続することができる。したがって、動作安全性は強化され、障害発生時のスラスタ・ドライブの喪失は小さく保つことができる。
【００８５】
図３において、電力システム１０の１つのセクション１２についてさらに詳細に示している。図３はスラスタ・ユーティリティ・スイッチボード３８およびエンジン・サポート・スイッチボード３９を示し、両方とも変圧器３４の第４の巻線３６に連結されている。例えばスラスタ・ユーティリティ・スイッチボード３８は、コンポーネント、例えば海水冷却ポンプ、真水冷却ポンプ、スラスタ水圧ポンプ、スラスタ潤滑油ポンプ等に電力を供給することができる。例えばエンジン・サポート・スイッチボード３９は、ジェネレータ潤滑油ポンプ、ディーゼル・ジェネレータ潤滑油ポンプ、ディーゼル・ジェネレータ予熱器フィーダ、エンジン・ルーム・供給および排出ファン等に電力を供給することができる。
【００８６】
電力システム１０は、電力システムのサブセクション１１ごとに設けられている無停電電源６０をさらに具えることができる。図３の例では、無停電電源（ＵＰＳ）６０は、スラスタ・ユーティリティ・スイッチボード３８およびエンジン・サポート・スイッチボード３９の両方に連結されている。例えばＵＰＳ６０は、主電源の故障が生じた場合、両方のスイッチボードに電力を供給することができるバッテリーを具えることができる。したがって、主電源が障害のため一時的に中断される場合であっても、それぞれの電力システム・サブセクション１１のジェネレータおよびスラスタの両方は動作可能であり続ける。また、これは、障害の発生および分離の後の迅速な回復を確実にする。
【００８７】
障害保護システムは、１つの電力システム・サブセクション１１のＵＰＳ６０と、異なる電力システム・サブセクション１１のスイッチボード３８、３９と、の間の電気的連結接続６１をさらに具える。このように、スイッチボード３８、３９の各々は、２つのＵＰＳに効果的に連結される。冗長なＵＰＳがこのように設けられていることによって、エンジンおよびスラスタ・ユーティリティの動作上の信頼性を強化する。また、２つの異なるＵＰＳの連結を用いて、それぞれのユーティリティが主電力なしで動作可能な時間を延長することができる。
【００８８】
異なる電力システム・サブセクション１１のスイッチボード３８、３９は各々から分離されたままであるので、障害はこれらのセクションを通して伝播することができないという性質を、電気的連結接続６１が有する点に留意されたい。これは、ＵＰＳ６０て図示したように、連結によって達成可能である。図３において、バッテリーまたはＵＰＳ６０のコンデンサバンクは明確に示されていないが、その接続は示されている。
【００８９】
図３は、図１および図２に示される電力システム１０の特定の構成を例示するため、図１および図２について上述された説明を図３の電力システム１０に等しく適用できるという点に留意されたい。
【００９０】
図４は、障害保護システムを含む電力システム１０の上述した実施形態のいずれかにおいて実行可能な本発明の実施形態に係る方法のフロー図を示す。ステップ１０１において、自動位置保持船の電力システムは、バスタイ・ブレーカを閉じた状態で、危険性が高い動作の間、ＤＰ２またはＤＰ３クラス動作モードで動作する。ステップ１０２において、障害が、電力システムで発生する。ステップ１０３において、障害を、例えば保護リレーによって識別する。ブレーカは、それぞれのコンポーネントを分離するために開放される、または、障害が発生したそれぞれの電力システム・サブセクション１１を分離するために開放される。例えば１５０ｍｓ以内に、障害分離を行うことができ、例えばスラスタ・ドライブ（過電流保護）の障害のためには約１４０ｍｓ以内であり、配電バス１５（差動の保護）のバスバー上の障害のためには約１００ｍｓ以内である。
【００９１】
決定ステップ１０４において、ステップ１０３において障害の分離を試みた後に、障害が依然存在しているか否かを調べる。障害が依然存在する場合、ステップ１０５において、バックアップ保護をトリップする。上述したように、これは、例えば短絡または過電流保護とすることができる。バックアップ保護をトリップした後、障害が依然存在する場合（決定ステップ１０６）、それぞれの電力システム・サブセクション１１のすべてのブレーカは、さらなるバックアップ（ステップ１０７）として、例えば上述のブレーカ故障保護によって開放される。ステップ１０７は、障害発生後、通常５００ｍｓ未満で、好ましくは２５０ｍｓ未満で完了されなければならない。これは、障害を除去する単に例示的な方法であり、変更されたり、より複雑な方法を用いることができるということに留意されたい。
【００９２】
ステップ１０８〜１１０は、上述した手段による障害の分離と平行して実行され、電力システム１０が動作可能なままであることを確実にする。ステップ１０８において、ジェネレータ・ライドスルー保護は、過剰な励磁電流が、現在動作可能なジェネレータのＡＶＲによって生じることを防止することによって実行される。ステップ１０９において、スラスタ・ドライブ・ライドスルー保護は、上述した任意の方法にてスラスタＶＦＤのＤＣバス上の電圧降下を防止することによって実行される。したがって、動作中のジェネレータおよびスラスタ・ドライブは、動作可能なままである。さらに、ステップ１１０は、上述した方法にてジェネレータのための電圧設定点を減少することによって障害が除去された後、電圧オーバーシュートの制限を提供する。高い流入電流、原動機上の高いトルク変動およびさらなる負荷のトリッピングは、このように防止可能である。
【００９３】
残りの電力システム・サブセクション１１のブレーカは、障害の間および障害の除去後閉じたままである（ステップ１１１）。動作は継続する。必要に応じて、追加のジェネレータおよび関連するエンジンは、配電バス１５上に十分な電力の供給を開始する（ステップ１１２）。動作中のジェネレータが、障害除去時に分離された電力システム・サブセクション１１内に位置する場合、これは必要である。
【００９４】
上述した説明から分かるように、本発明の実施形態に係る電力システムおよび障害保護システムは、危険性が高い動作の間さえ、バスタイを閉じた状態でシステムを動作可能にすることによって、障害に対する動作上の安全性および保護を提供する。電力システム内での１つの障害の発生は電力システムの停電につながらず、ジェネレータおよびスラスタの両方とも動作可能なままであるので、自動位置保持船の位置保存は維持される。本発明の実施形態では、セクションはサブセクションに分割されているため、障害に対する電力システム完全性を強化するとともに、セクション全体の停電の危険性を低下させる。また、全体の停電の危険性は、障害保護システムによる保護スキームおよび制御機能の使用のため低下可能である。位置保持に影響を及ぼす障害に対する船の完全性が強化されたため、すべての動作モード、例えばＤＰ２およびＤＰ３において、バスタイ・ブレーカを閉じた状態で動作可能になる。この結果、燃料費および燃焼ガス（例えば二酸化炭素）排出が減少する。さらに、動作に必要なジェネレータの数が減少するので、動作時間が減少するとともに、エンジンおよびジェネレータのための維持費も減少する。また、特定のセクションのエンジンおよびジェネレータを完全にシャットダウンして、それゆえ、同一のエンジン・ルーム内で動作しているエンジンを有することなくサービスを実行することができるので、サービスが容易になる。電圧オーバーシュートの防止およびＵＰＳは、障害発生後、自由な基本的なコンシューマに対する危険性を低減する。
【００９５】
本願明細書において特定の実施形態が開示されているが、本発明の範囲内において、各種変更および修正を行うことができる。本実施形態はあらゆる点で例示的かつ非制限的であるとみなされるべきであり、添付の請求の範囲の意味および同等範囲に含まれるすべての変更は、本願明細書に包含されることを意図する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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