用于在与公用电网断开期间协调风电场的控制的方法和控制器技术

用于在公用电网中的故障期间协调风电场(1)的多个风力涡轮机(10‑15,20‑25,30‑35)的控制的方法和使用该方法的控制系统，功率经由风电场的至少一个电缆(50，51，52)被输送至公用电网。方法包括：使电气连接中的每一个断开；根据如下准则来选择多个风力涡轮机中的至少一个风力涡轮机：可从选择的至少一个发电机得到的有功功率供给的值的总和等于或高于可由选择的至少一个风力涡轮机的能量存储系统、选择的至少一个风力涡轮机的辅助设备和变电站级辅助设备消耗的有功功率消耗的值的总和；激活选择的风力涡轮机；对于选择的风力涡轮机：将其变换器(101‑151,201‑251,301‑351)的功率输入电气连接至其发电机(100‑150,200‑250,300‑350)的功率输出，将其变换器的功率输出电气连接至其辅助设备的功率输入、其能量存储系统(106‑156,206‑256,306‑356)的功率输入和相对应的电缆；和将变电站级辅助设备(3)的功率输入电气连接至与选择的风力涡轮机电气连接的电缆；激活的风力涡轮机充当用于变电站级辅助设备的有功功率供给。该方法和使用该方法的控制系统提供了在风电场以孤岛模式操作期间使用由风力涡轮发电机产生的功率向风力涡轮机的辅助设备供电、给风力涡轮机的能量存储系统充电并且向变电站级辅助设备供电的有效且经济的方式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在与公用电网断开期间协调风电场的控制的方法和控制器
本专利技术涉及用于在风电场与公用电网断开期间协调风电场的风力涡轮机的控制的方法和控制器。
技术介绍
众所周知，所有的海上设施/单元都要提供独立的电功率的应急源，其应能够在主电源发生故障时接管应急用电器件的供电，例如照明及重要通讯和信号系统等等；并且供电时间周期应对于不同的负载满足从例如几小时到几天的要求。海上风电场是预计会稳步增长并且安装功率预计会增加的一个典型的海上应用。当整个风电场与陆上电网断开时(例如在输出电缆故障的情形下)，电气系统设计也应符合对于应急辅助设备负载供电的要求，包括导航灯、传感器和通讯装置、暖通设备等等。专利WO2014082757A1讨论了使用变换器单元进行电气网络连接的方法。由发电机产生的电能经由变换器单元被馈送到电气网络中。如果变换器单元和辅助设备与电气网络断开，辅助设备可在一段可调节的时间周期内由能量存储单元供电。然后，由发电机产生的电能接着经由变换器单元向辅助设备供电。然而，该方案包含如下缺点：需要独立的设备用于在能量存储单元的能量被消耗时给能量存储单元充电，这将导致成本的增加。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是提供一种用于在公用电网中的故障期间协调风电场的多个风力涡轮机的控制的方法，功率经由风电场的至少一个电缆被输送至公用电网，其中风力涡轮机包括辅助设备、能量存储系统、发电机、变换器，变换器的功率输入可电气连接至发电机的功率输出且其功率输出可电气连接至辅助设备的功率输入、能量存储系统的功率输入和相对应的电缆，风电场的变电站包括变电站级辅助设备，变电站级辅助设备的功率输入可电气连接至至少一个电缆；方法包括：使电气连接中的每一个断开；根据如下准则来选择多个风力涡轮机中的至少一个风力涡轮机：其中可从选择的至少一个发电机得到的有功功率供给的值的总和等于或高于可由选择的至少一个风力涡轮机的能量存储系统、选择的至少一个风力涡轮机的辅助设备和变电站级辅助设备消耗的有功功率消耗的值的总和；激活选择的风力涡轮机；对于选择的风力涡轮机：将其变换器的功率输入电气连接至其发电机的功率输出，将其变换器的功率输出电气连接至其辅助设备的功率输入、其能量存储系统的功率输入和相对应的电缆；和将变电站级辅助设备的功率输入电气连接至与选择的风力涡轮机电气连接的电缆，激活的风力涡轮机充当用于变电站级辅助设备的有功功率供给。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于执行上面的方法的风电场控制系统。该方法和使用该方法的控制系统提供了在风电场以孤岛模式操作期间使用由风力涡轮发电机产生的功率向风力涡轮机的辅助设备供电、给风力涡轮机的能量存储系统充电并且向变电站级辅助设备供电的有效且经济的方式。当风力涡轮机能量存储系统向风力涡轮机辅助设备持续供电并因此导致其充电水平降低而需要充电时，该方法和控制系统尤其有效。此外，变电站级辅助设备可以由从选择的风力涡轮发电机馈送的能量来供电。最后，变电站级储能系统可以通过来自选择的风力涡轮机的能量来充电。附图说明在下文中将参照在附图中图示出的优选示例性实施例更详细地说明本专利技术的主题，其中：图1示意性地图示出根据本专利技术的实施例的风电场；图2是图示出用于在公用电网中的故障期间协调根据图1的风电场的风力涡轮机的控制的方法的流程图。图3示出根据本专利技术的实施例的风力涡轮机的电路拓扑图。附图中所使用的附图标记及其含义以简要形式列在附图标记列表中。原则上，同样的部件在附图中设置有相同的附图标记。具体实施方式图1示意性地图示出根据本专利技术的实施例的风电场。如图1所示，风电场1包括多个风力涡轮机10-15、20-25、30-35、变电站4、至少一个电缆50、51、52和控制系统6。电缆50、51、52中的每一个可经由第一开关7(例如断路器)电气连接至公用电网。第一开关7可以在公用电网中发生故障时被断开。风力涡轮机布置在三个组中，其中组G1由风力涡轮机10-15组成，组G2由风力涡轮机20-25组成，并且组G3由风力涡轮机30-35组成。组G1的风力涡轮机10-15中的每一个可经由第二开关800-805中的相应的一个第二开关电气连接至电缆50，组G2的风力涡轮机20-25中的每一个可经由第二开关810-815中的相应的一个第二开关电气连接至电缆51，并且组G3的风力涡轮机30-35中的每一个可经由第二开关820-825中的相应的一个第二开关电气连接至电缆52。本领域技术人员应理解，电缆的数量可以等于或高于一个，并且风力涡轮机可以布置在一个或更多组中以将能量输送至一个或多个电缆。在存在有超过一个电缆50、51、52的情况下，风电场1可以包括布置在第一开关7与相应的电缆50、51、52之间并将第一开关7与相应的电缆50、51、52电气连接的母线8。在公用电网与第一开关7之间，在变电站4中可以布置一个或多个变压器以将由风力涡轮机供给的电压变换成更高的电压，并且第一开关7也可以布置在变电站4中。风力涡轮机10-15、20-25、30-35中的每一个包括发电机100-150、200-250、300-350、变换器101-151、201-251、301-351、辅助设备102-152、202-252、302-352、变压器单元103-153、203-253、303-353和能量存储系统106-156、206-256、306-356。变换器101-151、201-251、301-351的功率输入可电气连接至发电机100-150、200-250、300-350的功率输出，变换器101-151、201-251、301-351的功率输出可电气连接至辅助设备102-152、202-252、302-352的功率输入、能量存储系统106-156、206-256、306-356的功率输入和相应的电缆50、51、52。例如，变压器单元103-153、203-253、303-353具有可电气连接至辅助设备102-152、202-252、302-352的功率输入和能量存储系统106-156、206-256、306-356的功率输入的第一绕组电路、可经由第三开关104-154、204-254、304-354电气连接至变换器101-151、201-251、301-351的功率输出的第二绕组电路、可经由相应的第二开关800-805、810-815、820-825电气连接至至少一个电缆50、51、52中的相应的一个电缆的第三绕组电路，并且变换器101-151、201-251、301-351的功率输入可经由第四开关105-155、205-255、305-355电气连接至发电机100-150、200-250、300-350。相应的发电机100-150、200-250、300-350可以将能量供给至相应的变换器101-151、201-251、301-351。各变换器101-151、201-251、301-351将从发电机100-150、200-250、300-350输送的通常可变频率能量流转换成固定频率能量流，固定频率能量流被供给至电缆50、51、52中的相应的一个电缆、辅助设备102-152、202-252、302-352中的相应的一个辅助设备和能量存储系统106-156、206-256、306本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在公用电网中的故障期间协调风电场的多个风力涡轮机的控制的方法，功率经由所述风电场的至少一个电缆被输送至所述公用电网，其中所述风力涡轮机包括辅助设备、能量存储系统、发电机、变换器，所述变换器的功率输入可电气连接至所述发电机的功率输出且所述变换器的功率输出可电气连接至所述辅助设备的功率输入、所述能量存储系统的功率输入和相对应的电缆，所述风电场的变电站包括变电站级辅助设备，所述变电站级辅助设备的功率输入可电气连接至所述至少一个电缆；所述方法包括：使所述电气连接中的每一个断开；根据如下准则来选择所述多个风力涡轮机中的至少一个风力涡轮机：其中可从所选择的至少一个发电机得到的有功功率供给的值的总和等于或高于可由所选择的至少一个风力涡轮机的能量存储系统、所选择的至少一个风力涡轮机的辅助设备和所述变电站级辅助设备消耗的有功功率消耗的值的总和；激活所选择的风力涡轮机；对于所选择的风力涡轮机：将其变换器的所述功率输入电气连接至其发电机的功率输出，将其变换器的功率输出电气连接至其辅助设备的功率输入、其能量存储系统的功率输入和相对应的电缆；和将所述变电站级辅助设备的功率输入电气连接至与所选择的风力涡轮机电气连接的所述电缆，所激活的风力涡轮机充当用于所述变电站级辅助设备的有功功率供给。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在公用电网中的故障期间协调风电场的多个风力涡轮机的控制的方法，功率经由所述风电场的至少一个电缆被输送至所述公用电网，其中所述风力涡轮机包括辅助设备、能量存储系统、发电机、变换器，所述变换器的功率输入可电气连接至所述发电机的功率输出且所述变换器的功率输出可电气连接至所述辅助设备的功率输入、所述能量存储系统的功率输入和相对应的电缆，所述风电场的变电站包括变电站级辅助设备，所述变电站级辅助设备的功率输入可电气连接至所述至少一个电缆；所述方法包括：使所述电气连接中的每一个断开；根据如下准则来选择所述多个风力涡轮机中的至少一个风力涡轮机：其中可从所选择的至少一个发电机得到的有功功率供给的值的总和等于或高于可由所选择的至少一个风力涡轮机的能量存储系统、所选择的至少一个风力涡轮机的辅助设备和所述变电站级辅助设备消耗的有功功率消耗的值的总和；激活所选择的风力涡轮机；对于所选择的风力涡轮机：将其变换器的所述功率输入电气连接至其发电机的功率输出，将其变换器的功率输出电气连接至其辅助设备的功率输入、其能量存储系统的功率输入和相对应的电缆；和将所述变电站级辅助设备的功率输入电气连接至与所选择的风力涡轮机电气连接的所述电缆，所激活的风力涡轮机充当用于所述变电站级辅助设备的有功功率供给。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述变电站进一步包括可电气连接至所述至少一个电缆的变电站级能量存储系统，并且变电站有功功率消耗值的总和进一步计入所述变电站级能量存储系统的有功功率消耗；所述方法进一步包括将所述变电站级能量存储系统电气连接至与所选择的风力涡轮机电气连接的电缆。3.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括：对于所述多个风力涡轮机中的未选择的风力涡轮机，维持其变换器的功率输出与相对应的电缆之间的电气连接的断开。4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：对于所述多个风力涡轮机中的未选择的风力涡轮机，将其能量存储系统的功率输出电气连接至其辅助设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑶，黄杏，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH