[发明专利]提供和管理具有灵活负荷优先化的高可用性电力基础设施的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2006年2月6日提交的发明名称为“DISTRIBUTEDSYSTEM AND METHOD FOR MANAGING LOADS TO MEETELECTRIC POWER AVAILABILITY AND POWER QUALITY(管理负荷以满足电力可用性和电力质量的分布式系统和方法)”的序列号为60/765,770的美国临时申请的优先权，所述申请的公开内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明总体上涉及电力系统，更具体地，涉及用于提供和管理具有灵活负荷优先化的高可用性电力基础设施的系统和方法。

背景技术

近年来，电力行业已经在承受加速增长的需求的负担，所述需求对大规模发电和输电系统的安全造成威胁。结果，用户常常会遭受容量受限(“电压降低(brownouts)”)和服务中断(“断电(blackouts)”)的问题。

即使在正常的非高峰状态下，现代电力系统提供服务也仅有99.9％的可靠性，这表示对一个典型用户而言每年大约有9小时的断电。显然，在信息时代，这一服务水平是无法满足要求的，它会对数据处理中心、呼叫中心、电信交换设施、紧急服务、医院以及其他关键性应用带来重大威胁。例如，在以每秒60个周期供电的情况下，两个周期的“打嗝(hiccup)”往往会使大多数计算机和服务器频繁地重新启动或锁定。

如果没有即时和适当的供电用于计算机、通信系统、防卫与安全系统，对恐怖分子袭击和自然灾害进行适当的响应会很困难。在2001年9月11日的袭击之前，对供电中断的考虑主要集中在设备故障、极端天气条件和事故等的危险性上。而在其后，人们已日益关注电源系统被故意袭击的可能性。近来发生的其他事件进一步强调了确保我们的电力系统安全的重要性。

通常可接受的对电力服务的满意度是必须具有至少99.9999％的可用性，或者说相当于每年断电32秒。不幸的是，特别是由于供电质量随着负荷增加受到负面影响这一事实，电力行业达到这些比较高的水平越来越困难。在可预见的将来，从当前电力行业输电和配电基础设施获得所希望的可用度事实上是不可能的。

对这些问题的一个典型的解决方案涉及对分布式发电单元(“DG”)或由电池供电的不间断电源(UPS)系统的本地部署。因为信息、安全、防卫、以及通信等系统往往是广泛地散布在单个房屋内，因此，通常遵循下述两种途径之一。首先，可以部署一台大的DG或UPS单元以满足整个建筑中的电负荷。或者，可在建筑物的不同部分安装多个DG或UPS系统，这样，每个单元服务于建筑物中的一个特定的部分。

DG或UPS系统的部署其自身通常表现为业务决策。采用这些解决方案的用户事实上是在现场发电以代替从本地电力公司购买电力，且冒着承担因电力质量不佳而造成的生产停止的风险。不幸的是，对于许多用户，购买支持所有建筑物负荷或广泛分布的关键负荷集合的本地电力系统是极其昂贵的。

图1中所示现有系统100试图在涉及高优先权负荷的场合降低应急供电和本地发电的成本。具体地，公用电力线101经由常规的基础设施线路102向用户供电，而且还与UPS 103相连。UPS 103从公用电力线101接收“常规”电力并经由高优先权基础设施104提供可靠的、高可用性的电源。相应地，用户可选择将低优先权或者“常规”负荷(图中未示出)连接到常规优先权线路102，而把高优先权设备或负荷105-107连接到高可用性基础设施104。

如图1中所示，现有技术系统使用一个配电系统用于高优先级负荷，使用另一个用于常规负荷。连接到高可用性配电线路的设备所享受的可靠性能高于连接到常规线路的设备，因为前者是由UPS或DG系统支持的。尽管如此，高优先权负荷不管位于何地都得到冗余的配电基础设施的支持。

发明内容

本发明提供一种电力基础设施，它能够根据优先权系统来控制电力线和与之相连的设备的电力分配和电力可用性。在一个示例性实施例中，由高可用性供电单元(例如UPS、DG等)供应的高可用性电力“干线”或电路选择性地向一个或多个灵活优先权电力线(总称为“电力支线”)馈送电力。每条灵活优先权电力线可服务于单个设备、多个设备或整个场地。可遥控开关或电源控制设备将干线连接到一条或多条灵活优先权线路。例如，在正常运行状态下，开关可能是闭合的，从而向其相应的灵活优先权线路提供高可用性电力。在发生特定事件时，控制器可向开关传送信号，所述开关断开该电路，从而切断向其灵活优先权线路的高可用性供电。