风电场中的电流控制制造技术

提供了一种在风电场中控制电流的方法。所述风电场包括至少一个风轮机以及至少一个电流发生器。所述方法包括：检测输电网不规则状态；在输电网不规则状态期间确定出在风电场中预定位置处提供的最优电流；以及确定出由至少一个电流发生器所产生的、用于在预定位置处提供最优电流的对应电流。对应电流至少是基于至少一个电流发生器与预定位置之间的阻抗数值而确定出来。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及风电场中的电流控制以及特别地涉及一种在输电网不规则状 态期间控制由风电场提供的电流的方法。
技术介绍
风力发电厂或者风电场通常包括多个单独的风轮机。由风轮机产生的电能形成了 通过风电场而输送到公用系统或者输电网的全部电能。风电场通常将产生的电能通过公共 连接点(PCC)输送到输电网。当输电网存在故障时，风电场通常与输电网断开连接，从而保护其风轮机免受电 流的突然冲击，这会损坏风轮机的部件。当故障清除时，风电场以及由此风轮机与输电网重 新连接，从而再次向其供应电能。随着风力发电日益增加的覆盖面，风电场与输电网断开连接不再能够由输电网操 作员来完成。原因是故障清除之后可能由于高的无功能耗以及同步性破坏而引起回复阶段 中的电压崩溃。许多国家的输电网操作员目前都需要风电场操作员在允许连接到输电网之 前遵守输电网规范中规定的特定的输电网需要。不同国家的输电网需要有所不同，但是他 们共同的目标是允许对协调、可靠且经济的输送或分配系统进行发展、维护和操作。输电网规范通常需要风轮机能够穿越故障，这个故障使得PCC处的电压在0. 5秒 时间内降低到例如0. 2pu。此外，输电网规范通常在这种输电网故障期间还需要来自于单独 风轮机和/或风电场的无功电流贡献。为了符合输电网需要，风轮机通常具有解决方案，使得风轮机能够控制无功功率 的产生。由此，当输电网故障引起输电网电压下降时，风轮机能够增加它们的无功电流输 出。风轮机的无功电流的全部增加能够通过风电场的PCC而被加入到输电网，从而使输电 网稳定。US 6，924，565公开了一种变速风轮机发电机系统的电网。每个发电机都能够产生 有功功率和无功功率，并且包括连接到发电机的系统控制器，用于基于单个发电机的热性 能和/或电压极限来控制发电机产生的有功和无功功率。由此，发电机系统的电网能够通 过闭环电压系统来提供听凭指令的有效及无功功率。在该专利文献中，电压控制器监视着 风轮机发电机系统与公用输电网之间的PCC。根据测量结果，无功功率指令被发送到单独发 电机，以产生风轮机发电机系统需要的无功功率。由此，系统提供了闭环控制。由此，本专利技术的目的是提供一种改进的技术方案，从而在输电网故障期间控制在 PCC处提供的电流。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种在风电场中控制电流的方法。所述风电场包 括至少一个风轮机和至少一个电流发生器。所述方法包括检测输电网不规则状态、确定在 输电网不规则状态期间在所述风电场中预定位置处将要提供的最优电流；以及确定由所述至少一个电流发生器所产生的、用于在所述预定位置处提供最优电流的对应电流。所述对 应电流至少基于所述电流发生器与所述预定位置之间的阻抗被确定。检测到的输电网不规则状态指的是输电网中导致输电网不稳定的事件。这种事件 包括电压水平的突然降低或增加、功率相位或频率的改变等。当检测到这种输电网不规则 状态时，风电场提供了风电场中预定位置处的最优电流。该预定位置处的最优电流随后被 加入到输电网，从而帮助稳定输电网。该预定位置是风电场中被输电网看得见的位置。该 位置可以是风电场主变压器与输电网之间的点，在风轮机与风电场主变压器之间的共用电 力线上，等等。最优电流是由风电场中的一个或多个电流发生器所提供。来自于电流发生器的组 合电流不一定与预定位置处所需要的最优电流相对应。这是由于电流发生器与预定位置之 间会设置有部件。所述部件可以沿着从电流发生器到预定位置的线路引入阻抗，并且由此 影响到在预定位置处提供的电流。根据本专利技术，在确定出由电流发生器所产生的对应电流 时，电流发生器与预定位置之间的阻抗被纳入考虑。由此，由电流发生器产生的电流将会在 预定位置处获得期望的最优电流。有利地，本专利技术提供了一种方法，该方法允许风电场管理者向公用系统提供最优 电流，并且还允许公用系统管理者获得需要的电流，在输电网不规则状态的情况下稳定输 电网。最优/需要的电流是由风电场提供，而不需要现有技术中提到的任何复杂的反馈回 路。在输电网中出现突然的电压骤降的情况下，这种方法对于特别容易损坏的输电网而言 至关重要。根据本专利技术，在输电网故障期间或者在输电网容易损坏时，具有改进的可控性， 由此满足了多个国家输电网规范的需要。根据实施例，预定位置包括风电场与输电网或者公用系统的公共连接点。公共连 接点(PCC)是风电场与输电网相互连接的点。一般地，输电网只能看到风电场整体，而看不 到风电场中的单个风轮机。当输电网规范需要风电场提供特定电压或功率参数时，这些参 数通常需要在风电场的PCC处提供。根据实施例，输电网不规则状态包括低电压事件。低电压事件是指输电网电压突 发且陡然下降时的情况，例如在几毫秒内下降到其额定电压的大约20% (0.2pu)。通常地， 输电网电压在几百毫秒内恢复。输电网规范通常需要风电场保持连接或者“穿越”低电压 事件。此外，输电网规范需要风电场供应一定量的电流，从而帮助输电网从低电压事件中恢 复，由此使输电网稳定。根据实施例，最优电流是最优无功电流。最优无功电流遵循向在输电网不规则状 态期间电压水平加入的无功电流的预定模式。当出现输电网不规则状态时，由风电场在预 定位置处提供期望量的无功电流。这种加入的最优无功电流对于保持输电网稳定性是有利 的。被提供或者加入到输电网中的无功电流的量依赖于输电网不规则状态的情况。在一个 示例中，加入无功电流的预定模式依赖于基于输电网规范需要的加入无功电流模式。该基 于输电网规范需要的加入无功电流模式通常是指当输电网电压下降时加入无功电流的增 加。应当知道的是，加入无功电流的预定模式可以是自定义的。例如，可以确定的是在预 定位置处提供特定模式的无功电流在稳定公用系统时是有利的。由此在另一个实施例中， 加入无功电流的预定模式是基于加入无功电流的这种自定义模式。根据实施例，电流发生器包括用于产生无功电流的无功电流发生器以及用于产生有功电流的有功电流发生器。由此，风电场能够在风电场中的预定位置处提供最优无功电 流或者最优有功电流，或者两者的组合。根据输电网不规则状态的类型，可以提供用于稳定 公用系统的最优电流(有功和/或无功电流)的适当形式。由此，在该实施例中，提供了一 种有助于确保输电网稳定性的通用方法。根据实施例，该方法包括控制由有功电流发生器所产生的有功电流，从而在预定位置处提供最优的无功电流。根据另一个实施例，为了提供最优无功电流而产生的有功电流的量通过以下公式所确定 Ids_opt=R/X(Iqs±vGKG/√Z2+4X2(Kwf-Kwf)其中Ids。pt是由有功电流发生器所产生的有功电流，Ids是由无功电流发生器所产生的无功电流，R是电流发生器与预定位置之间的电阻，Z是电流发生器与预定位置之间的阻抗，X是电流发生器与预定位置之间的无功阻抗，是输电网的电压幅度，以及Ke和Kwf是输电网常数。根据实施例，风电场中的风轮机包括有功电流发生器以及无功电流发生器。在该 实施例中，风轮机产生有功和无功电流。有功和无功电流可由风轮机中的部件(例如通过 功率或频率转换器)所产生。这种功率转换器会出现在变速风轮机中，用于将风轮机的发 电机的变频功率输出转换成定频功率输出。功率输出可以被功率转换器所控制，从而使得 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在风电场中控制电流的方法，所述风电场包括至少一个风轮机，其中，所述风电场包括至少一个电流发生器，所述方法包括：　　检测输电网不规则状态；　　确定在输电网不规则状态期间在所述风电场中预定位置处将要提供的最优电流；以及　　确定由所述至少一个电流发生器所产生的、用于在所述预定位置处提供最优电流的对应电流，其特征在于，所述对应电流至少基于所述电流发生器与所述预定位置之间的阻抗被确定。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JM加西亚，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统集团公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]