用于识别供电网中的低频振荡的方法和风能设备技术

本发明专利技术涉及一种用于识别供电网中的低频振荡，尤其次同步谐振的方法，其中供电网具有拥有电网额定频率的电网电压，该方法包括以下步骤：记录第一和第二测量系列，其分别用于执行频率分析，尤其是FFT；对用于低频率范围的第一测量系列执行低频率分析，其中对低频率范围形成低振幅谱；对用于高频率范围的第二测量系列执行高频率分析，其中对高频率范围形成高振幅谱；检查：在低振幅谱中是否可以识别出低频振荡分量；以及检查：在高振幅谱中是否可以识别出低频振荡分量，其中如果在低振幅谱和高振幅谱中的至少一个振幅谱中识别出低频振荡分量，那么假定存在低频振荡。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于识别供电网中的低频振荡的方法和风能设备
本专利技术涉及一种用于识别供电网中的低频振荡，尤其次同步谐振的方法。本专利技术还涉及一种风能系统，即风能设备或风电场，其用于识别供电网中的低频振荡，尤其次同步谐振。
技术介绍
大量供电网越来越多地具有再生能量发生器，尤其风能设备或风电场。其在供电网中升高的比例造成：变得越来越重要的是，风能设备和风电场用于支持供电网，或至少被一起考虑。在也可以简化地称为电网的供电网中可能产生的问题是振荡，即能量系统的振荡，其也可以称为“PowerSystemOscillations(电力系统振荡)”(PSO)。其原因可能是非常多样性的，并且直观的且简单的实例是传统的发电站的两个直接耦合的同步发电机相对于彼此振荡，所述两个同步发电机例如彼此相距100千米地馈入。然而也考虑，单个直接与供电网耦合的同步发电机已经由于局部激励，如连接的消耗器的功率提取的突变而被激励，以其固有频率振荡。常规的供电网通常通过将直接馈入供电网中的同步发电机相应稳定地调节来应对这种问题。所述同步发电机的高的惯性与受物理条件限制的和/或受相应的发电机的结构构造限制的衰减性能一起在常规的电网中经常阻碍这种振荡的过强的产生。再生发生器，尤其风能设备或风电场然而本身不具有这种特性。尤其，所述再生发生器实际上不具有受物理条件限制的如下特性，所述特性可以抵抗这种低频振荡，或可以从一开始就避免这种低频振荡。替代于此，现代的风能设备或风电场现今借助于变频器通过使用所谓的全逆变器设计馈入供电网中。据此，全部馈入的功率通过一个或多个逆变器根据准确的规定馈入供电网中。这些规定尤其涉及馈入的电流的振幅、频率和相位并且这些规定可以经由程序计算机预设。在此，用于馈入的电流的受物理条件限制的反应或匹配的空间较少。为了仍可以对供电网中的不寻常现象作出反应，尤其为了可以对低频振荡，即所谓的PSO作出反应，由此必须首先检测这种振荡，理想情况下检查振荡的频率、相位和振幅。基于此，随后可以将期望的反应措施计算到程序计算机中，以便将这些期望的反应措施借助于逆变器实施。然而只要这种低频振荡不够准确地被检测，那么可能的应对措施甚至会使当前的情况变差。在此，低频振荡的这种检测可能是困难的，因为这些低频振荡首先与电网频率的相对低的振幅，即供电网中的50Hz或60Hz电压信号叠加。尤其在供电网中进行电压测量时造成将干扰和/或噪音考虑在内。此外，这种低频振荡经常波动。尤其，所述低频振荡根据激励弱地或强地或甚至不出现。尽管存在所述测量问题，然而尽可能快的检测是值得期望的。这还克服长时间的分析。出现如下问题：这种低频振荡可能处于0.05Hz或甚至还更低的频率范围内，直至可以处于短暂低于电网频率的频率值，即直至50Hz至60Hz的量级。仅受物理条件限制地，正弦振荡的检测需要在这种振荡的至少一个半波的时长内的测量。在大的频率中，由此为了其检测需要至少在具有最低预期的频率的振荡的半波上的测量时长。德国专利商标局在本申请的优先权申请中检测到如下现有技术：US2017/0276539A1。
技术实现思路
本专利技术由此基于的目的是，解决上述问题中的至少一个。尤其应当提出一种解决方案，其可实现低频振荡的尽可能快的检测，而所述解决方案同时也可以检测非常低频的振荡。至少应当针对至今已知的解决方案提出一种替选的解决方案。根据本专利技术提出根据权利要求1的方法。所述方法用于识别供电网中的低频振荡，尤其用于识别供电网中的次同步谐振。在此，假定供电网具有拥有电网额定频率的电网电压，其中要识别的低频振荡优选具有比电网额定频率更低的频率。因此，在此将具有比电网额定频率更低的频率尤其称作为并且视为低频振荡。优选地，假定低频振荡的频率小于电网额定频率的一半。尤其，低频振荡可以具有1Hz和更小的值。所述低频振荡然而也可以达到电网额定频率的五倍的值。在此将具有最大为电网额定频率的五倍的值的频率的振荡称作为低频振荡。尤其，低频振荡不具有对应于电网额定频率的数倍的频率。要注意的是，低频振荡的检查和考虑尤其用于供电网的系统稳定性的检查和保证。这与供电网中的电压信号的电网质量或信号质量的判断区分开，其中尤其重要的是高次谐波。所述方法提出，记录第一和第二测量系列，其分别用于执行频率分析，尤其用于执行FFT。为此，现在提出对用于低频率范围的第一测量系列执行低频率分析，其中对低频率范围形成低振幅谱。由此，在所述低频率分析中，评估第一测量系列并且评估进行为，使得所述评估针对低频率范围。尤其在使用FFT的情况下，预设基本频率或最低频率并且通过所使用的采样率同时确定高的频率值进而可以确定低频率分析的低频率范围。相应的采样率也可以在相应的测量系列的记录，尤其测量中被考虑。此外，提出对用于高频率范围的第二测量系列执行高频率分析，其中对高频率范围形成高振幅谱。在此高频率范围也可以类似地如低频率范围那样被确定或预设。在这两种情况下，求得振幅谱，即低的和高的振幅谱。在这两种振幅谱中，即在高振幅谱和低振幅谱中分别检查：是否可以辨别出低频振荡分量。如果是这种情况，那么假定存在低频振荡。即如果在振幅谱中的至少一个振幅谱中已辨别出低频振荡分量，那么假定存在低频振荡。如果在这两个振幅谱中已辨别出至少一个低频振荡分量，那么于是当然也假定存在低频振荡。所述低频振荡在此是否可以附加地辨别为次同步振动，可以与另外的信息相关，如与辨别出的低频振荡分量的频率和必要时与所观察的供电网相关。尤其考虑，在记录测量系列的电网连接点处，可能出现具有已知的频率的次同步谐振。这例如可以从电网分析中或从之前的频率分析中已知。在已辨别出低频振荡分量时可以检查：所述低频振荡分量是否对应于已知的可预期的次同步振动。提出的解决方案尤其基于如下构思，即对于低频率范围和高频率范围存在对测量的不同的边界条件。这样，对于低频率范围，较长测量时长，尤其较长测量窗是有意义的，然而同时低采样率是有意义的，而对于较高的，即高频率范围，小的测量时长可以是足够的，然而较高采样率，即较高采样率可以是需要的。必要时，这可能造成：与对于低频率范围检测具有低频率的低频振荡相比，在高频率范围内更快地检测具有相对高的频率的低频振荡。在此，然而基于如下认识，即在低频率的低频振荡下足够的也可以是，不像高频率的低频振荡那么快地检测所述低频振荡。根据一个实施方式提出，将第一测量系列与第二测量系列相比在更长时间段上记录或评估，并且此外，或替选地，将第一测量系列以比第二侧系列更小的采样率记录或评估。基于的认知是，不同的频率范围允许不同的测量时间段和采样率。针对第一测量系列进而低频率范围可以更长时间地测量，因为要检测的振荡也是更慢的。在此，然而可实现的是，对第二测量系列从而高频率范围更快地进行测量，以便由此也更快地得到结果。同时已识别到的是，尤其在相同采样率下较长时间测量的情况下要记录相应更多的测量值。然而已识别的是，与分析高频率范围的情况相比，对于低频率范围而言低采样率可以是足够的。因此，提出不同的时间段或不同的采样率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于识别供电网中的低频振荡、尤其次同步谐振的方法，其中所述供电网具有电网电压，所述电网电压具有电网额定频率，该方法包括以下步骤：/n-记录第一测量系列和第二测量系列，其分别用于执行频率分析，尤其是FFT；/n-对用于低频率范围的第一测量系列执行低频率分析，其中对所述低频率范围形成低振幅谱；/n-对用于高频率范围的第二测量系列执行高频率分析，其中对所述高频率范围形成高振幅谱；/n-检查：在所述低振幅谱中是否可以识别出低频振荡分量；以及/n-检查：在所述高振幅谱中是否可以识别出低频振荡分量，其中/n-如果在所述低振幅谱和所述高振幅谱中的至少一个中识别出低频振荡分量，那么假定存在低频振荡。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180824 DE 102018120751.41.一种用于识别供电网中的低频振荡、尤其次同步谐振的方法，其中所述供电网具有电网电压，所述电网电压具有电网额定频率，该方法包括以下步骤：
-记录第一测量系列和第二测量系列，其分别用于执行频率分析，尤其是FFT；
-对用于低频率范围的第一测量系列执行低频率分析，其中对所述低频率范围形成低振幅谱；
-对用于高频率范围的第二测量系列执行高频率分析，其中对所述高频率范围形成高振幅谱；
-检查：在所述低振幅谱中是否可以识别出低频振荡分量；以及
-检查：在所述高振幅谱中是否可以识别出低频振荡分量，其中
-如果在所述低振幅谱和所述高振幅谱中的至少一个中识别出低频振荡分量，那么假定存在低频振荡。


2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
-与所述第二测量系列相比，在更长的时间段上记录或评估所述第一测量系列，和/或
-与所述第二测量系列相比，以更低的采样率记录或评估所述第一测量系列。


3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
-在第一时间段上记录所述第一测量系列，所述第一时间段处于1分钟至10分钟的范围内，和/或
-在第二时间段上记录所述第二测量系列，所述第二时间段处于1秒至10秒的范围内。


4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
-记录频率测量作为第一测量系列，使得第一振幅谱说明与频率相关的频率振幅，其中尤其作为频率分析或频率分析的部分，检测频率(f)的或该频率的频率梯度的频数或频数密度；以及
-记录电压测量作为第二测量系列，使得第二振幅谱说明与频率相关的电压振幅。


5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述供电网具有电网频率，所述电网频率具有电网周期长度，并且
-在与所述电网频率相关的第二测量时间段上记录所述第二测量系列，其中所述第二测量时间段是电网周期的数倍。


6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
-在重复的循环中记录所述第一测量系列和第二测量系列，并且执行相应的频率分析，尤其
-在重复的第一循环中记录所述第一测量系列，并且执行频率分析，以及
-在重复的第二循环中记录所述第二测量系列，并且执行频率分析，其中
-与所述第一循环相比，更频繁地运行所述第二循环，尤其所述第二循环与所述第一循环相比以至少五倍的频繁程度运行，尤其以至少十倍的频繁程度运行。


7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
-所述低频率范围处于0Hz至5Hz的范围内，优选处于0Hz至2Hz的范围内并且尤其处于0Hz至1Hz的范围内，和/或
-所述高频率范围处于0Hz至电网额定...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰内斯·布龙巴赫，
申请(专利权)人：乌本产权有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE