本发明专利技术涉及电力控制系统和包括该电力控制系统的电力设施。描述了一种电力控制系统，包括：第一节点（205），多个功率生产实体（204）能够连接到该第一节点（205）以将它们的功率输出信号组合为第一功率信号；变压器（219），其适于将在所述第一节点处的第一功率信号变换成在能够连接到负载的第二节点处的第二功率信号，所述第二功率信号具有比所述第一功率信号更高的电压；能够连接到所述第一节点和/或所述第二节点的至少一个电容器（211，223）；控制单元（209），其适于控制所述至少一个电容器到所述第一节点和/或到所述第二节点的连接从而由从所述功率生产实体到所述负载的功率输出信号的传输损耗引起的功率损耗得以最小化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于控制多个功率生产实体的电力控制系统。此外，本专利技术涉及一种包括多个功率生产实体和电力控制系统的电力设施。特别地，本专利技术涉及一种用于控制多个功率生产实体的电力控制系统，其中该电力控制系统包括能够连接到在电力控制系统内的节点的至少一个电容器。
技术介绍
电力设施可以包括多个功率生产实体例如风力涡轮机，功率生产实体可以在公共耦合点(PCC)处连接以向公用电网提供它们产生的功率。在美国，术语PCC可以指的是在电网运营商和当地功率生产商之间的连接。从而公共耦合点可以在MV侧处，如果电网公司拥有变压器。它可以正好在HV侧上的变压器的另一侧上或者它可以在上游几英里处，如果当地功率生产商必须安设出去连到风力发电厂的线路。风力涡轮机可以特别地是变速风力涡轮机，根据电网上的负载，变速风力涡轮机可能要求某种VAr (无功伏安)控制，从而增强功率质量或者符合在公共耦合点处的互连协议。US 7，071，579 B2公开了一种风电场VAr (无功伏安，还被称作var)支持控制器和一种用于被连接到电网的风电场的谐波滤波器控制器。在风力涡轮机变压器和风电场变压器之间的电网的低压侧处应用该var支持和谐波滤波器，风电场变压器根据地方性法规将低压或者中压变换为高压。在变电站变压器的MV侧处或者在变电站变压器的HV侧处在生产实体(涡轮机)处应用电压(VAr)支持以满足在PPC点处的要求。US 7，042，110 B2公开了一种变速风力涡轮机，其中风力涡轮机的发电机转换器利用场定向方法控制发电机扭矩。并且电网转换器控制电网特性如丽、电压(MVAr或者 COS(Ct))。然而，var控制器和COS(Ct)控制器未予详细描述。US 7，606，638 B2公开了一种带有电压控制(MVAr或者cos ( Φ))的风电园区，其中园区主控器(park master)具有通信线路以控制风能设备从而为风力涡轮机设定有源电容器组和电压基准的最佳组合以增加到网络的功率传输。已经观察到包括多个功率生产实体的功率设施可能在低于最佳的效率下操作。此外，已经观察到传统的控制方法可能未提供实现较高效率水平的灵活性。可能存在以下需要，S卩，使得电力控制系统控制多个功率生产实体中的多个，该电力控制系统向各个功率生产实体分配电压(MVAr或者Cos(Cj5))基准从而提高功率生产设施的效率。此外，可能存在以下需要，即，使得包括电力控制系统的电力设施特别地关于电力设施的效率得到改进。此外，可能存在以下需要，即，使得电力设施在变化的负载状况下高效地提供功率。
技术实现思路
可以利用根据独立权利要求的主题满足这个需要。从属权利要求描述了本专利技术的有利的实施例。根据一个实施例，一种电力控制系统包括多个功率生产实体能够被连接到的以将它们的功率输出信号组合为第一功率信号的第一节点；适于将在第一节点处的第一功率信号变换成在能够连接到负载的第二节点处的第二功率信号的变压器，第二功率信号具有比第一功率信号更高的电压；能够连接到第一节点和/或第二节点的至少一个电容器；控制单元，该控制单元适于控制该至少一个电容器到第一节点和/或到第二节点的连接以及向功率生产实体传输电压(MVAr或者COS(Cj5))基准，从而通过在第一节点处组合功率输出信号和/或通过向负载供应第二功率信号而引起的功率损耗得以最小化，特别地通过向 PCC点或者调整点传输由功率生产实体产生的功率而引起的功率损耗能够得以最小化。第一节点可以是该多个功率生产实体例如经由多个开关而能够被连接或者已被连接到的电连接点，所述开关允许将该多个功率生产实体中的每一个连接到第一节点或者断开该多个功率生产实体中的每一个到第一节点的连接。该多个功率生产实体中的每一个均可以是能够产生电能的任何实体，例如风力涡轮机。可以从机械能例如风能、波能和/或太阳能产生电能。该多个功率生产实体中的每一个均可以包括用于将机械能转换成电能的机电换能器。特别地，该多个功率生产实体中的每一个均可以包括发电机。此外，该多个功率生产实体中的每一个均可以包括AC/DC/AC转换器，该AC/DC/AC转换器用于将从发电机输出的功率信号转换成与公用电网相兼容的功率信号，与公用电网相兼容的功率信号特别地具有预定频率并且具有预定电压和/或电流，特别地是一种三相功率信号。此外，该多个功率生产实体中的每一个均可以包括用于进一步改进在功率生产实体主端子处的功率质量的滤波电路。对于该多个功率生产实体中的每一个，操作电压可以是可调节的，该操作电压代表由功率生产实体输出的功率信号的电压。特别地，该操作电压可以是在转换器处、特别地在风力涡轮机的转换器处可调节的。该多个功率生产实体的电力在第一节点处得以组合(作为具有特定电压并且具有特定电流的第一功率信号)。电压以及电流可以相对于时间根据三角函数例如正弦或者余弦函数而改变。变化的第一功率信号的频率可以是例如额定50Hz或者60Hz。第一功率信号的电压和电流可以不是同相的，但是它们可以相对于彼此相移。相对相角被称作Φ。因此，电流可以以相位Φ在电压前面或者相反。在第一功率信号的电流和电压之间的相对相移Φ可以依赖于该多个功率生产实体中的每一个的电气属性、第二功率信号被连接到的负载和其它因素。如果该负载例如是纯电阻性的，则第一功率信号的电压和电流可以是同相的(Φ=0)从而它们同时地反转它们的极性。如果例如该负载是纯电抗性的，则第一功率信号的电压和电流可以是90°异相的，S卩Φ=90°。电信号的传输功率是电信号的电压和电流的乘积。由此，相对相位关系也必须被加以考虑从而功率等于电压乘以电流乘以相对相角Φ的余弦。数量 ,/3 XIXVXcosine((j5)可以被称为“有效功率”并且数量.、/ X I X VX sine ( Φ)可以被称为“无功功率”(在任何公式中，χ均代表乘法)。数量I XV还被称作“视在功率”。由此， I表示电流并且V表示第一功率信号的电压。被从负载传输回功率生产设施的无功功率有时利用单位无功伏安(VAr)量化。相反，有效功率是以单位瓦特(W)测量的。如果负载例如是纯电抗性的(Φ=90° )，则不存在到负载的净能量传输。如果相对相角Φ在0和90°之间，则在特定的时间将存在到负载的净能量传输并且在特定的其它时间将存在沿着反向方向从负载的净传输。变压器可以将第一功率信号变换成具有比第一功率信号更高的电压的第二功率信号从而允许经由长距离电线的、更加高效的功率信号传输。该至少一个电容器可以是能够存储电荷的任何电子器件。例如，该电容器可以在被电介质分离的两个电极处存储电荷，其中能量被存储于在两个电极之间产生的电场中。 该至少一个电容器可以在三相电网上呈现电容性特性。它可以是基于开关电容器或者其它设计的。根据一个实施例，该控制单元可以适于或者在第一节点处和/或在第二节点处调节在某个器件处的电容量。对于满足电网要求的、有源电容器组和传输到涡轮机的电压基准的每一种可能的组合，控制器均可以使用PSS E模型(Siemens的产品)或者任何其它的电气基础设施模型来计算在整个电路中结果所得的电流和电压，并且基于这个模型结果，建立用于从功率生产实体到测量点(在如根据设计规定的、图2中的节点205或者221处)的MW损耗的值。电网要求可能导致需本文档来自技高网...
【技术保护点】
１． 一种电力控制系统，包括：·第一节点（２０５），多个功率生产实体（２０４）能够连接到所述第一节点（２０５）以将它们的功率输出信号组合为第一功率信号；·变压器（２１９），所述变压器适于将在所述第一节点处的第一功率信号变换成在能够连接到负载的第二节点（２２１）处的第二功率信号，所述第二功率信号具有比所述第一功率信号更高的电压；·能够连接到所述第一节点和／或所述第二节点的至少一个电容器（２１１，２２３）；·控制单元（２０９），所述控制单元适于控制所述至少一个电容器到所述第一节点和／或到所述第二节点的连接从而由从所述功率生产实体到所述负载的功率输出信号的传输损耗引起的功率损耗得以最小化。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：KS尼尔森，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE
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