用于操作风力发电设备或风电场的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于操作风力发电设备（１０）或风电场（５０）的装置和方法。装置包括一控制单元（１１，６１）和一传输模块（３０）。控制单元（１１，６１）设计为处理控制变量。传输模块（３０）包括一用于接收控制指令的输入接口（３１）和一用于将控制变量传输到控制单元（１１，６１）上的输出接口。根据本发明专利技术，装置上的传输模块（３０）包括多个传输逻辑电路（３３）。每个传输逻辑电路（３３）均设计用于将一控制指令转换成一控制变量，传输模块（３０）包括一用于在传输逻辑电路（３３）之间进行切换的切换设备。本发明专利技术的传输模块（３０）可使风力发电设备（１０）或风电场（５０）并入系统中，在该系统中控制指令以不同于控制单元（１１，６１）所要求控制变量的格式进行传输。本发明专利技术还涉及一种该装置的操作方法。

【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操作一风力发电设备或一风电场的装置和方法。所述装置包 括一控制单元和一传输模块。所述控制单元设计用于处理控制变量。所述传输模块包括一 用于接收控制指令的输入接口和一用于将控制变量传输到所述控制单元上的输出接口。
技术介绍
风力发电设备工作时连接在风电场的电网上。风电场则接入公用电网。无论风力 发电设备还 是风电场，都须确保所产生的电能以一种相关电网可以承受的方式输入该电网 内。比方说，以特定频率、特定电压和特定的无功功率分量将电能输入电网。电网要求并非恒定不变。举例而言，电网在所受负荷升高时会要求输入最大功率。 当电网中的电压下降时，电网还会要求风力发电设备提高无功功率分量以支持电压。控制单元的任务是对风力发电设备或风电场进行控制，使其以一种电网可以承受 的方式提供电能。为了使控制单元掌握它在执行上述任务时需要考虑的信息，须提供控制 指令。这种控制指令对于控制单元而言是一种控制变量。控制单元对控制变量进行处理， 再根据这些控制变量对风力发电设备或风电场进行控制。不同运营商的电网与控制单元之间的通信一般都采用不同的组织方式。比方说， 有的运营商是用数字方式传输控制指令，部分运营商则采用模拟控制指令。有的运营商可 能将无功功率的额定值定义为总额定功率的百分数，部分运营商则可能将输入电流与电网 电压之间的相角到乍为相应的控制指令。传统技术中的常规做法是使控制单元与相关运营商和相关电网的要求相匹配。但 这需要极大投入。举例而言，制造风力发电设备或建立风电场时，需要知道该风力发电设备 或风电场用于哪个电网后才能最终建成控制单元。对现有风力发电设备或风电场进行维护 时，需要对控制单元的多个平行版本进行保养和改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种开篇所述类型的装置和方法，其控制单元的建立和维护 都较为简单。这个目的通过独立权利要求的特征而达成。有利实施方式由从属权利要求给出ο根据本专利技术，所述装置的传输模块包含多个传输逻辑电路。每个传输逻辑电路均 设计用于将控制指令转换成控制变量。所述传输模块包含一切换设备，借助该切换设备可 在各传输逻辑电路之间进行切换。实施本专利技术的方法时，测定所述控制单元可以处理的控制变量。需要确定相关电 网中哪些控制指令用于所述控制单元。在一传输模块中提供多个传输逻辑电路，这些传输 逻辑电路设计用于将控制指令转换成控制变量。从多个传输逻辑电路中选出适用的传输逻 辑电路。首先解释几个概念。控制指令的作用在于对所述控制单元施加影响。控制指令与控制单元的外部情况(例如电网的电压质量或其他物理特性参数、时刻、风向或亮度)之间 存在关联。控制指令可具有一种控制单元无法处理的格式。控制变量与控制指令之间的区 别在于，控制变量的格式是控制单元可以处理的格式。无论控制指令还是控制变量，它们都 可以包含多个物理调节参数，如额定电压、无功功率、有功功率和/或频率。借助一个控制 指令可以平行传输多个调节参数。但本专利技术也包括那些可按时间顺序传输可变调节参数的 控制指令。比方说，在不需要连续传输，而只需要在电网等待风力发电设备或风电场反应的 时候传输某些与控制相关的调节参数的情况下，就需要使用这种控制指令。所述传输模块设计用于将控制指令转换成控制变量。为此须将通过输入接口进入传输模块的控制指令传输到与该控制指令匹配的传输逻辑电路上。这个传输逻辑电路对该 控制指令进行处理，将其转换成控制变量。当该控制变量通过输出接口传输到控制单元上 后，控制单元就可按该控制指令的要求对风力发电设备或风电场进行控制。借助所述切换设备可在传输逻辑电路之间进行切换。切换之前，通过输入接口进 入传输模块的控制指令被传输到第一传输逻辑电路上并在此处接受处理。切换之后，该控 制指令不再被传输到第一传输逻辑电路上，而是被传输到第二传输逻辑电路上并在此处接 受处理。本专利技术的装置的优点在于自出厂时即可使用标准的控制单元，无论风力发电设备 或风电场接入何种电网。控制单元的控制变量可任意选择。接入电网时，在风力发电设备 和该电网之间连接一个按本专利技术设计的传输模块。在该传输模块中启动设计用于将相关电 网的控制指令转换成控制单元所要求的格式的传输逻辑电路。其余传输逻辑电路保持停用 状态。通过本专利技术可以使风力发电设备的开发和运行得到极大程度的合理化。负责开发 控制单元的部门只需考虑控制单元此后将根据哪些控制变量进行工作这一问题。除此之 夕卜，该部门可完全致力于控制单元本身的开发。另一个开发部门则负责开发传输模块。这 个开发部门需要了解控制单元以哪些控制变量进行工作，以及各种电网所使用的分别是哪 些控制指令。该部门可为每种电网的控制指令各开发一种传输逻辑电路，并在传输模块中 整合多个传输逻辑电路。鉴于世界范围内存在许多种电网，因此，一个传输模块完全可以包 含5个、10个或20个传输逻辑电路。当有新的电网出现时，仅需添加传输逻辑电路就可以 了。当电网中的控制指令发生变化时，仅需对相应的传输逻辑电路进行修改。控制单元自 身在这两种情况下都保持不变。当控制指令和控制变量分别仅包含单独一个调节参数时，本专利技术的装置可以充分 发挥其优势。在最简单的情况下，该调节参数在两种情况下为同一个，区别仅在于控制指 令表达该调节参数的方式不同于控制变量所要求的方式。比方说，控制指令用介于OmA与 20mA之间的模拟电信号表达该调节参数，控制变量则使用4mA至20mA的模拟标度。在此情 况下，传输逻辑电路仅需做一次比例换算。控制指令的调节参数和控制变量的调节参数之 间也可能存在不成比例的关联。举例而言，控制指令以输入电流与电网电压之间的特定相 角的形式规定无功功率的额定值，控制变量则是一个表示无功功率在总额定功率中所占 比例的百分数。可以表示无功功率的替代性调节参数有SiniK cosi 或tanp。控制指令也可以 表示一个可以通过函数关系推导出控制变量的变量。比方说，控制指令可以表示相连电网 的电压，传输逻辑电路则可通过函数或借助值表测定无功功率形式的控制变量，并使该电压保持在一个明确的电压范围内。在很多情况下，控制变量的单个调节参数与控制指令中所包含的多个调节参数相关。举例而言，用作控制变量的无功功率额定值一方面可与电网的电特性值相关，这是因为 电网中的电压下降时，会要求提高无功功率。此外，无功功率额定值也可与时刻或亮度相 关，这是因为某些时刻可能需要较高的无功功率。此时可通过传输逻辑电路将包含多个调 节参数的控制指令转换成仅包含一个调节参数的控制变量。反过来，控制变量的多个调节参数也可与控制指令的单个调节参数相关。举例而 言，当控制指令规定将风力发电设备从日间模式转换为夜间模式时，这一方面会致使无功 功率额定值发生变化，另一方面会使设备被切换至降噪模式。因此，可以设置可将包括单独 一个调节参数的控制指令转换成包括多个调节参数的控制变量的传输逻辑模块。这也包括 下述情况控制指令中单个调节参数的变化在超过预定极限值后，要求控制单元作出不同 于正常操作情况下的反应。比方说，当电网电压下降时，应根据电网电压相对于其额定值的 偏差使风力发电设备与电网保持不同时间长度的相连状态以及输入不等量的无功电流，以 便稳定电压。当电压下降到一个小于标准电压80%的值时，应最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操作风力发电设备（１０）或风电场（５０）的装置，包括一用于处理控制变量的控制单元（１１，６１）和一传输模块（３０），所述传输模块包括一用于接收控制指令的输入接口（３１）和一用于将控制变量传输到所述控制单元（１１，６１）上的输出接口（３２），其特征在于：所述传输模块（３０）包括多个传输逻辑电路（３３），其中，每个传输逻辑电路（３３）均设计用于将一控制指令转换成一控制变量，所述传输模块（３０）包括一用于在所述传输逻辑电路（３３）之间进行切换的切换设备（３４）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗曼布鲁姆，塞巴斯蒂安弗里德里希，延斯阿尔特马克，
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]