用于稳定配电网的方法与发电机组技术

本发明专利技术涉及一种用于稳定配电网（１０）的方法。与配电网（１０）相连的是一种可以通过变流器（２１）将电能馈送给配电网（１０）的发电机组（１４）。在所述方法中，在发现配电网的线路故障后，发电机组（１４）中的稳定控制装置（２５）会被激活，所述稳定控制装置的阶跃函数响应会随着时间的推移而上升，并根据返回的电压信号（２６）调整所馈送电能的电压。在从激活稳定控制装置（２５）起经过规定的时间段后检查配电网（１０）是否稳定了。如果配电网还没有稳定，那么提高无功电流馈送，并超过为正常运行所规定的极限值。另外本发明专利技术还涉及一种用于实施本方法的发电机组。利用本发明专利技术所述方法，通过变流器馈电的发电机组（１４）（例如：风力发电机组）会在发电线路故障后对配电网（１０）的稳定作出很大贡献。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于稳定配电网的方法。与所述配电网相连的是一种可以通过变 流器将电能馈送给配电网的发电机组，优选一种风力发电机组。在所述方法中，可以发现配 电网的线路故障。另外，本专利技术还涉及一种发电机组，所述发电机组可以通过变流器将电能 馈送给配电网，并且所述发电机组还包括一个控制单元。
技术介绍
线路故障的一个常见原因在于在配电网中的某个地方出现了短路。短路会直接导 致局部电压下降。电压下降可以在一瞬间的时间内在很大一段配电网中蔓延。一般来说， 对于线路故障作出的反应是，发生短路的一段线路会与配电网的其它线路段断开。在发生 短路的一段线路与配电网的其它线路段断开之前，发电机没有机会稳定电压。特别重要的 是，发电机在这一阶段不能与配电网断开。而紧接在发生短路的一段线路与配电网的其它线路段断开后的这一阶段对于配 电网的其它稳定性来说至关重要。虽然配电网中的电压之后会再次快速上升，但是不会立 即达到理论电压，首先只能达到理论电压的75%。因为电网会通过一个较低的电压处于一 种临界状态，所以调节机械装置反而会导致，进一步加大稳定性的难度。如果用户侧的分接 开关改变与高压电网的变压比，以便再次给用户供应理论电压，那么这样做就有效。但是改 变的变压比也会造成提高高压电网中的电流，以便继续降低高压电网中的电压。用户侧的 分接开关的开关动作可以导致一种自行升压效应，而该效应会妨碍配电网的完全恢复与稳 定。因此，这种自行升压(造成不稳定)效应特别有问题，因为负责基本负载的同步发电机 在这一阶段只能非常有限地提供支撑电压所需的无功电流。
技术实现思路
本专利技术的任务在于介绍一种方法与一种发电机组，所述方法与发电机组明显有利 于在线路故障清除后重新稳定配电网。根据本文开头所述的现有技术，可以通过独立权利 要求所述特征解决该任务。其它有利的实施方式请参见从属权利要求。在本专利技术所述方法中，在发现线路故障后，发电机组中的稳定控制装置会被激活， 所述稳定控制装置的阶跃函数响应会随着时间的推移持续上升，并且稳定控制装置可以根 据返回的电压信号调节所馈送电能的电压。在激活稳定控制装置后，经过一个规定的时间 段后，检查电压是否稳定了。如果电压还没有充分稳定，那么将提高无功电流馈送，使其超 过一个对于正常运行所规定的极限值。首先来解释几个概念。首先，通过变流器馈送电能的发电机组是一种装置，在所述 装置中可以从所谓的可再生能源获取电能。发电机组优选涉及到风能、太阳能、生物能、热 能。在抽水蓄能电站中也可以使用通过变流器馈送电能的发电机组，在所述抽水蓄能电站 中，初级发电装置(这里是指涡轮机)的转速是变化的。另外一个适用领域就是可以将电 能馈送到不同频率的电网中的电站，例如一部分电能要被馈送到电气化铁路的接触网上，一部分电能要被馈送到一般的电网中。本专利技术也包括一种发电机组，所述发电机组只将一 部分生产的电能馈送到配电网中。变流器可以调节馈送到配电网中的电能的电压与相位， 而尽可能地不受本身发电装置的影响。线路故障的概念涉及到一种严重的电压降，而不是在正常工作时由一个分接开关 引起的波动。当电压偏离额定电压超过10%时，特别是当电压在短于1ms的时间内降低了 10%，那么就可以说是一个线路故障。即使是短路点离发电机组很远，一般来说还是可以通过发电机组中的电压降发现 线路故障。因为通过短路引起的电压降会在瞬间时间内在很大一段配电网中蔓延。因此对 于发电机组来说，发现一种局部的电压降一般是获知短路的最快方法。本专利技术包括可以将 有关短路的信息以其它方式传递给发电机组的方法。在发现线路故障后，发电机组中的稳定控制装置会被激活。在正常运行期间不会 被激活的稳定控制装置是闭环调节电路的一部分。有关所馈送电能的电压信号返回后会与 用作指令参数的理论电压进行对比。两个值之间的差值将会以输入变量的方式传递给稳定 控制装置。变流器可以利用稳定控制装置的输出变量影响电压。当输入变量从零阶跃至一 个恒定值时，稳定控制装置的输出信号可以称作阶跃函数响应。当输入变量保持不变时，在 阶跃函数响应随着时间上升的一个稳定控制装置中，输出变量也会随着时间推移而增长。根据本专利技术所述方法以多次识别为基础。首先，配电网在发现线路故障后会处于 一个临界状态，其会在很短的时间内决定是完全中断电压还是稳定电压。其次，临界状态会 导致一个振荡式不稳定性的概率上升，也就是说电网中频率的振荡概率会上升。第三，必须 在一个非常不完整的信息基础上做出有关发电机组反应的决定。发电机组会发现电压降 低，其它的信息它无法使用或者不能充分可靠地使用。鉴于这种情况，根据本专利技术所述方法建议一个分为两个阶段的流程。在第一步中， 在发现线路故障后，稳定控制装置会被激活。虽然电压实际值与理论值之间的偏差往往在 这一时刻较大，但是稳定控制装置不应该导致突然变化。因为，突然的变化会提高振动式不 稳定性的风险。如果实际值与理论值之间的偏差持续了一段时间，那么其是不能立即稳定 配电网的一个征兆。发电机组在这时应该馈送尽可能多的无功电流以支撑电压。根据本发 明所述，可以通过如下方式达到这一点，即，使用一个带有上升阶跃函数响应的稳定控制装 置。这样就可以在一开始避免突然变化，但是在实际值与理论值之间存在持续偏差时，其会 起到较大的作用。在稳定控制装置被激活一段时间后，检查该措施是否稳定了电压。如果没有成功， 那么引入方法的第二阶段。因为在第一阶段中遵循了正常运行的所有规定值，并且避免了 过压，还保持馈送有功功率，所以在第二阶段中将取消对于正常运行所规定的极限值，以便 提高无功电流的馈送。其背景在于，如果在这一时刻前还不能充分地稳定配电网，那么必须 以一个临界状态与一个严重的故障为出发点。本专利技术还介绍了一种方法，即，尽管不稳定的 电网状态与不确定的信息基础，但还是可以对线路故障作出反应。通过这种方式，根据本发 明所述方法有很大的希望稳定电网。在方法的第二个阶段，一个第一选项在于，通过提高电压的理论值使无功电流馈 送超过一个为正常运行规定的极限值。通过这种方式可以提高无功电流的比例，而不用降 低有功电流。有功电流与无功电流的概念是有功功率与无功功率的同义词；专业人士都知道，还有另外的表述方式，如电流与电压之间的相位角(p或该角度的余弦值。虽然通过提 高电压的理论值可以使发电机组进入一种过载状态，但是这种状态只能保持一个有限的时 间段。对于本专利技术所述方法第二阶段的一个第二选项在于，通过以下方式使无功电流馈 送超过一个为正常运行规定的极限值，即，无功电流的馈送要优先于有功电流的馈送。在本 专利技术所述方法的第一阶段中，像在正常运行情况下一样，有功功率的馈送拥有优先权，其馈 送的无功电流量只能是除了有功电流外可以馈送的量。有功电流在这一阶段的优先权非常 有意义，因为在发生电压降之后，用户需要大量有功功率。但是如果本专利技术所述方法的第一 阶段不能达到充分稳定电网的目的，那么需要采取其它措施。本专利技术建议，这时优先馈送无 功电流而不是有功电流。虽然在出现线路故障后降低有功电流看起来有些不合情理。但是 本专利技术认为，支撑电压是对稳定电网的重要贡献。因为电压在配电网中是一个局部现象。相 反，通过馈送有功电流影响的频率是一个整体现象。也就是说，如果局本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于稳定配电网（１０）的方法，在所述方法中与配电网（１０）相连的是一种可以通过变流器（２１）将电能馈送给配电网（１０）的发电机组（１４），包括以下步骤：ａ、发现配电网（１０）的线路故障；ｂ、激活发电机组（１４）中的稳定控制装置（２５），所述稳定控制装置的阶跃函数响应会随着时间的推移而上升，并根据返回的电压信号（２６）调整所馈送电能的电压；ｃ、检查在从激活稳定控制装置（２５）起经过规定的时间段后电压是否稳定了；ｄ、如果电压还没有稳定，那么提高无功电流馈送，并超过为正常运行所规定的极限值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：延斯福特曼，
申请(专利权)人：瑞能系统股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]