用于稳定供电网的方法技术

技术编号:8865406 阅读:133 留言:0更新日期:2013-06-29 02:34
本发明专利技术涉及一种用于支持电网的方法,其中电网支持通过补偿电流的输送实现,该方法具有以下步骤:检测当前的电网状态(步骤100),将为了检测当前的电网状态而检测到的电压分解成顺相序系统分量和逆相序系统分量(步骤101),确定补偿电流的顺相序系统分量和逆相序系统分量作为电网状态的顺相序系统分量和逆相序系统分量与基准值的偏离的函数(步骤102、103),以及输送补偿电流作为这样求得的各对称的分量的矢量和。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于稳定向用户供应电能的供电网、例如公共电网的方法。
技术介绍
“电网的稳定性”应该被理解为一种状态,在该状态下,表示由电网提供的电压的特性的数值(例如电压值、相位和/或频率)处于一个可能由电网运营者或设备运营者规定的范围内。在上段中限定的“电网的稳定性”可由于偏离所限定的希望的状态(亦即所谓的最佳状态)而降低,其中希望的状态可以通过规定的(例如针对上述表示特性的数值的)额定值来描述。电网故障也产生这种偏离,因为这些电网故障引起一种电网状态,在该电网状态下一个或多个上述数值偏离额定值。所讨论的用于向用户供应电能的电网一般具有不同的电网面(也称为供电面):低电压面(NS)、中电压面(MS)和高电压面(HS)。简言之其指各个具有不同电压范围的电网,这些电网借助于变压器装置连接。电网故障以及从最佳状态的一般性偏离可以在每一电网面或供电面上产生。为了区分各个偏离类型或电网故障,其可被分成不同的等级,特别是用于在对称的偏离或故障(例如在三相系统中的三相电压干扰)与不对称的偏离或故障(例如单相的电压干扰或在多相系统中的短路、对地(PE电势)的多相短路或在各个相位之间的短路)之间的区分。在许多国家中存在用于不同电网面的电网规程。在这些电网规程中限定对输送的生产设备(例如对逆变器)的要求,例如规定输送的生产设备在出现一定的电网故障时的一定的性能(其目标特别是支持电网)的要求。多个分散的能量产生器在偏离最佳状态的情况下且特别是在电网故障的情况下保持与电网连接并通过适当地输送有功功率和无功功率来帮助支持或稳定电网。如果该支持性输送在强电压干扰的情况下仅短时间或非常动态(例如在毫秒范围内)地实现,则这也称为“动态网络支持”、“动态电网支持”(DGS)或也称为“故障穿越”(FRT)。这些要求的具体实施形式在不同国家或地域中或被不同的电网运营者有时相当大地、有时甚至相矛盾地区分。对此的一个原因是对最佳电网支持的本质的不同观点。在众多电网规程之间的一个一致意见在于:在短时间内(明显小于I秒)限定需要由生产设备支持的故障情况。例如因在多相系统的个别相上的较大负荷而引起的在时间上持续的不对称性在一定的界限内是允许的且特别是对低电压面(NS)不被看作故障。然而这种情况产生从最佳状态的偏离,如果表示电网特性的数值过大地偏离额定值,则该偏离可以扩大成故障。因此电网的针对这种偏离的稳定性也是值得追求的并称为“静态电网支士土”f寸ο在众多电网规程之间的另一一致意见在于:规定特征线,这些特征线限定需要输送的补偿电流作为当前电网电压从基准值的偏离的函数。这些所谓的无功电流静力(Blindstromstatik)有时包含多个死区,在这些死区内不需要输送补偿电流。为了分析电网状态,各个相位的电压被测量(亦即基于测量技术检测各相关的描述电压的数值,即电压值、相位、可能还有频率),并按照专业人员已知的数学方法(例如借助于已知的矩阵运算)分解成对称的分量。作为该数学计算的结果获得关于所谓“顺相序系统”、所谓“逆相序系统”和可能还有关于所谓“零序系统”的信息。这些概念及其经由Fortescue矩阵的示例性计算被示例性地在有关的教科书中(例如参见Heuck等人的“电能供应”,Vieweg出版社,2007年出版,第9和10章)更详细地讲解且对于专业人员而言是已知的。如果电网处于无故障的状态且不存在不对称的负荷,则该计算不产生逆相序系统。纯对称的故障仅引起顺相序系统的振幅的改变。相反,不对称的故障和/或不对称的负荷分配产生逆相序系统分量。在三线制电网中原则上不存在零序系统。该基本原理对于专业人员而言同样是已知的。用于支持电网或稳定电网的装置或方法本身也是已知的。因此经典的“电网支持装置”被构成为同步机(SM)。如果存在逆相序系统,则同步机由于其构造方式总是产生补偿电流,并因此能够起支持电网或稳定电网的作用,这是因为同步机在例如由电网故障引起电网电压改变时产生补偿电流,而该补偿电流抵制该改变并由此抑制电网故障。由DE102007005165A1已知一种用于风能发电设备(WEA)的方法,其在电网故障的情况下输送不对称的补偿电流。除支持电网以外在这里主要目标是“平息”电网故障对WEA的操作的影响,从而其可以继续操作而不必与电网分离。该建议的方法基本上包括以下步骤:—跟踪电网状态的顺相序系统分量和逆相序系统分量;一校准逆相序系统分量以补偿不对称性(不对称的电网故障);—输送补偿电流。该方法除保护设备以外还基于对中电压面的支持而设计,其中WEA—般不纳入用于向电用户供应的低电压电网中,并因此以在故障点与发电机之间存在至少一个变压器为前提。上述允许的在时间上持续的不对称性(例如在多相系统的个别相上的较大负荷)在低电压面(NS)上产生准静态的逆相序系统。在DE102007005165A1中建议的方法并不能最佳用在低电压面(NS)上,因为在存在逆相序系统时在任何情况下都输送补偿电流。这些电流在各个相位的电压振幅在低电压面中的本身允许的不平衡时一方面是不必要的,而且在某些情况下甚至还可以加强在低电压供电网中的不对称性。此外该方法由于仅校准逆相序系统分量而不能支持对称的电网故障。由DE102006054870A1已知一种用于风力发电设备(WEA)的逆相序系统调节的方法,其在正常情况下使在逆相序系统中的有功分量最小化并使其无功分量最大化。另外还设置电网故障探测器。在电网故障的情况下借助于优先模块跟踪不同的调节目标,亦即或者使有功功率最大化(“设备保护”)或者优化顺相序系统和逆相序系统的有功分量和无功分量以支持电网。优化目标在此经由需要输送的有功功率或无功功率的先前规定的额定值确定。
技术实现思路
在上述各实施形式的背景面前,本专利技术的目的在于提供一种用于支持电网的方法,其可以在低电压面和/或中电压面上使用,并且可以既灵活地又可配置地(可能还考虑电网规程地)使用。该目的利用一种按照权利要求1所述的方法实现,其具有如下方法步骤:一检测当前的电网状态,一将检测到的电网电压分解成顺相序系统分量和逆相序系统分量,一确定补偿电流的顺相序系统分量和逆相序系统分量作为电网状态的顺相序系统分量和逆相序系统分量从基准值的偏离的函数,以及一输送补偿电流作为这样求得的各对称的分量的矢量和。按照本专利技术的方法与已知的方法相比具有一系列优点:—方面,按照本专利技术的方法能够实现将大量分散的能量产生器(例如具有多个输送的逆变器的光伏设备)集成到供应电能的现有结构中(亦即集成到现行的电网结构中、特别是直接集成到现行的低电压面中),这是因为其能够使各分散的能量产生器实施和承担符合规程的支持电网或稳定电网的功能。另一方面,特别是在不对称的电网状态或电网事件(例如电网故障)时,借助于按照本专利技术的方法可以将逆变器的技术潜力应用于动态和/或静态的电网支持,其中也可以加以考虑不同的电网规程。电网支持可以在从其中一个供电面上的最佳状态偏离时通过在低电压面上适当地输送补偿电流而实现。此外,按照本专利技术的方法考虑到未来的电网规程,这是因为一方面其在很大程度上适配地(自适应地)工作,而另一方面由规程预定的额定值和其他参数可以以适合的形式在该方法中被加以考虑。为此各相应的参数在该方法中被可适应性地设计,并且特别是考虑到对于本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.06 DE 102010037340.01.一种用于借助于逆变器支持电网的方法,其中电网支持通过输送补偿电流实现,该方法具有以下步骤: 检测当前的电网状态(步骤100), 将为了检测当前的电网状态而检测到的电压分解成顺相序系统分量和逆相序系统分量(步骤101), 确定补偿电流的顺相序系统分量和逆相序系统分量作为电网状态的顺相序系统分量和逆相序系统分量从基准值的偏离的函数(步骤102、103、403),以及输送补偿电流作为这样求得的各对称的分量的矢量和。2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,求得至少一个所述基准值作为电网状态的相应的对称的分量的平均值。3.按照权利要求2所述的方法,其特征在于,至少一个所述平均值经由低通滤波器形成。4.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,预定至少一个所述基准值作为描述电网状态的最佳状态的额定值。5.按照权利要求4所述的方法,其特征在于,所述额定值取决于电网特性、特别是取决于电网阻抗。6.按照权利要求1至 5之一项所述的方法,其特征在于,确定补偿电流的零序系统分量作为电网状态的零序系统分量从基准值的偏离的函数(步骤102c、503)。7.按照权利要求1至6之一项所述的方法,其特征在于,补偿电流的对称的分量的确定基于电网状态的顺相序系统和逆相序系统的实数部分和/或虚数部分以及可能的零序系统的实数部分和/或虚数部分。8.按照权利要求1至7之一项所述的方法,其特征在于,用于确定补偿电流的对称的分量的函数是特征线,至少设置参数:坡度和死区来描述各特征线。9.按照权利要求8所述的方法,...

【专利技术属性】
技术研发人员:K·德布拉班德尔V·萨科舍韦斯基L·克拉默Y·T·法齐S·斯特文斯D·普雷姆
申请(专利权)人:SMA太阳能技术股份公司
类型:
国别省市:

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