專利名稱：影響高壓電力線的實(shí)際高壓特性的控制系統(tǒng)和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此描述的本發(fā)明大體涉及用于控制電站以影響電網(wǎng)互聯(lián)點(diǎn)處高壓(HV)電力線特性的方法和系統(tǒng)，確切地說(shuō)，涉及用于控制可再生能源電站，例如，風(fēng)能電站的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電站必須符合由電網(wǎng)碼定義的特性，即運(yùn)行參數(shù)，從而確保電網(wǎng)正常運(yùn)行。光伏電站或風(fēng)場(chǎng)等發(fā)電站必須符合電網(wǎng)碼。具體而言，符合電網(wǎng)碼要求電氣特性符合電網(wǎng)互聯(lián)點(diǎn)(POI)處由電網(wǎng)碼規(guī)定的特性。POI通常位于高壓(HV)側(cè)。HV側(cè)通過(guò)變壓器與中壓(MV)側(cè)隔開(kāi)，所述變壓器用于將MV側(cè)上的中壓轉(zhuǎn)變?yōu)镠V側(cè)上的高壓。
為了符合電網(wǎng)碼，可能測(cè)量HV電力線上的電壓和電流，且可以使用測(cè)量值來(lái)控制電站，從而影響或調(diào)整POI前HV側(cè)上的HV電力線的電氣特性。然而，鑒于必須處理HV側(cè)上的高壓，這些測(cè)量在技術(shù)上需要使用特定電壓和電流互感器，由此成本較高。因此，需要一種用于影響POI處的HV特性以使其符合電網(wǎng)碼的低成本方法和系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種影響高壓電力線的實(shí)際高壓特性的控制系統(tǒng)。所述控制系統(tǒng)用于包括中壓電力線的電站。所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以影響電網(wǎng)的互聯(lián)點(diǎn)處高壓電力線的實(shí)際高壓特性，且包括(a)中壓兼容測(cè)量系統(tǒng)，其經(jīng)配置以與所述電站的所述中壓電力線連接，所述中壓兼容測(cè)量系統(tǒng)包括以下項(xiàng)中的至少一者(i)電壓測(cè)量裝置，其經(jīng)配置以測(cè)量所述中壓電力線上的電壓；以及(ii)電流測(cè)量裝置，其經(jīng)配置以測(cè)量所述中壓電力線上的電流。所述控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括控制單元。所述評(píng)估單元連接到所述中壓兼容測(cè)量系統(tǒng)，且經(jīng)配置以基于所述中壓電力線處從所述中壓兼容測(cè)量系統(tǒng)接收的測(cè)量值并基于將所述中壓電力線上的中壓轉(zhuǎn)變?yōu)樗龈邏弘娏€上的高壓的變壓器的模型，計(jì)算所述高壓電力線的高壓特性。所述評(píng)估單元還進(jìn)一步經(jīng)配置以基于計(jì)算得到的高壓特性生成控制信號(hào)，從而控制所述電站以影響所述高壓電力線的所述實(shí)際高壓特性。所述的控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括匝數(shù)比測(cè)量裝置，其用于確定所述變壓器的匝數(shù)比，其中所述匝數(shù)比測(cè)量裝置連接到所述評(píng)估單元，以及其中所述變壓器的所述模型會(huì)考慮已確定的匝數(shù)比。其中所述變壓器包括調(diào)壓開(kāi)關(guān)，以及所述匝數(shù)比測(cè)量裝置經(jīng)配置以通過(guò)確定所述調(diào)壓開(kāi)關(guān)的調(diào)壓位置來(lái)確定所述匝數(shù)比。所述的控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括溫度測(cè)量裝置，其用于確定所述變壓器的溫度，其中所述溫度測(cè)量裝置連接到所述評(píng)估單元，以及其中所述變壓器的所述模型會(huì)考慮所述確定的溫度。所述的控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括高壓兼容測(cè)量裝置，其經(jīng)配置以與所述高壓電力線連接，從而測(cè)量所述高壓電力線的實(shí)際高壓特性，所述高壓兼容測(cè)量系統(tǒng)包括以下項(xiàng)中的至少一者(iii)第二電壓測(cè)量裝置，其經(jīng)配置以測(cè)量所述高壓電力線上的實(shí)際電壓；以及
(iv)第二電流測(cè)量裝置，其經(jīng)配置以測(cè)量所述高壓電力線上的實(shí)際電流；以及其中所述評(píng)估單元連接到所述高壓兼容測(cè)量系統(tǒng)，且經(jīng)配置以進(jìn)一步基于所述高壓電力線上測(cè)量得到的電壓和測(cè)量得到的電流中的至少一者生成所述控制信號(hào)。其中所述計(jì)算得到的高壓特性包括所述高壓電力線上計(jì)算得到的電壓和所述高壓電力線上計(jì)算得到的電流，以及其中所述評(píng)估單元經(jīng)配置以將所述計(jì)算得到的電壓和計(jì)算得到的電流與所述高壓電力線上的所述測(cè)量得到的電壓和測(cè)量得到的電流進(jìn)行比較，且在所述計(jì)算得到的高壓特性中的至少一者與測(cè)量得到的高壓特性的偏差超過(guò)閾值的情況下，生成警報(bào)信號(hào)。其中，在所述測(cè)量得到的高壓特性無(wú)效或者與所述計(jì)算得到的高壓特性的偏差超過(guò)閾值的情況下，所述評(píng)估單元經(jīng)配置以將通過(guò)基于所述高壓電力線的測(cè)量得到的特性的控制信號(hào)對(duì)所述電站進(jìn)行控制轉(zhuǎn)換成通過(guò)僅基于所述高壓電力線的計(jì)算得到的特性的控 制信號(hào)對(duì)所述電站進(jìn)行控制。其中所述電壓測(cè)量裝置包括中壓兼容電壓互感器，且所述電流測(cè)量裝置包括中壓兼容電流互感器。其中所述高壓電力線的計(jì)算得到的高壓特性包括下組各項(xiàng)中的至少一者電壓、電流、功率、無(wú)功伏安以及功率因數(shù)。本發(fā)明的另一方面提供了一種電站。所述電站包括(I)發(fā)電單元；(2)中壓電力線，其連接到所述發(fā)電單元；以及(3)控制系統(tǒng)，其經(jīng)配置以控制所述發(fā)電單元并影響電網(wǎng)的互聯(lián)點(diǎn)處高壓電力線的實(shí)際高壓特性。所述控制系統(tǒng)包括(a)中壓兼容測(cè)量系統(tǒng)，其連接到所述電站的所述中壓電力線，所述中壓兼容測(cè)量系統(tǒng)包括以下項(xiàng)中的至少一者(i)電壓測(cè)量裝置，其經(jīng)配置以測(cè)量所述中壓電力線上的電壓；以及(ii)電流測(cè)量裝置，其經(jīng)配置以測(cè)量所述中壓電力線上的電流。所述控制系統(tǒng)還包括(b)評(píng)估單元。所述評(píng)估單元連接到所述中壓兼容測(cè)量系統(tǒng)，且經(jīng)配置以基于所述中壓電力線處從所述中壓兼容測(cè)量系統(tǒng)接收的測(cè)量值并基于將所述中壓電力線上的中壓轉(zhuǎn)變?yōu)樗龈邏弘娏€上的高壓的變壓器的模型，確定所述高壓電力線的計(jì)算得到的高壓特性。而且所述評(píng)估單元經(jīng)配置以基于所述計(jì)算得到的高壓特性生成控制信號(hào)，從而控制所述電站以影響所述高壓電力線的所述實(shí)際高壓特性。其中所述電站包括所述變壓器和所述高壓電力線，且配置成在所述互聯(lián)點(diǎn)處連接到所述電網(wǎng)。其中所述電站經(jīng)配置以經(jīng)由其中壓電力線連接到中壓電網(wǎng)，從而連接到所述變壓器和所述高壓電力線。其中所述電站是可再生能源電站，且所述發(fā)電單元包括至少一個(gè)渦輪機(jī)和至少一個(gè)相應(yīng)渦輪機(jī)控制系統(tǒng)，其中所述評(píng)估單元經(jīng)配置以生成控制信號(hào)，從而控制所述至少一個(gè)渦輪機(jī)控制系統(tǒng)。其中所述電站是風(fēng)能電站，且所述發(fā)電單元包括至少一個(gè)風(fēng)力機(jī)和至少一個(gè)相應(yīng)的風(fēng)力機(jī)控制系統(tǒng)，其中所述評(píng)估單元經(jīng)配置以生成控制信號(hào)，從而控制所述至少一個(gè)風(fēng)力機(jī)控制系統(tǒng)。
本發(fā)明其它一個(gè)方面提供了一種影響高壓電力線的實(shí)際高壓特性的控制方法。所述高壓電力線經(jīng)由變壓器連接到電站的中壓電力線，從而將所述中壓電力線上的中壓轉(zhuǎn)變?yōu)樗龈邏弘娏€上的高壓，所述控制方法包括測(cè)量所述中壓電力線上的電壓和電流中的至少一者；基于測(cè)量值并基于所述變壓器的模型計(jì)算所述高壓電力線的高壓特性；基于計(jì)算得到的高壓特性生成控制信號(hào)；以及通過(guò)所述控制信號(hào)控制所述電站，從而影響所述高壓電力線的所述實(shí)際高壓特性。所述的控制方法，進(jìn)一步包括測(cè)量所述變壓器的匝數(shù)比；以及確定所述計(jì)算得到的高壓特性時(shí)，在所述變壓器的所述模型中考慮測(cè)量得到的匝數(shù)比。所述的控制方法，進(jìn)一步包括測(cè)量所述變壓器的溫度；以及確定所述計(jì)算得到的高壓特性時(shí)，在所述變壓器的所述模型中考慮所述溫度。所述的控制方法，進(jìn)一步包括測(cè)量所述高壓電力線上的實(shí)際高壓特性，包括實(shí)際電壓和實(shí)際電流中的至少一者；以及將測(cè)量得到的實(shí)際高壓特性與所述計(jì)算得到的高壓特性進(jìn)行比較?！に龅目刂品椒ǎM(jìn)一步包括在所述實(shí)際高壓特性測(cè)量失敗或者所述測(cè)量得到的實(shí)際高壓特性與所述計(jì)算得到的高壓特性的偏差大于閾值的情況下，生成警報(bào)信號(hào)。所述的控制方法，進(jìn)一步包括將通過(guò)基于所述實(shí)際高壓特性的控制信號(hào)對(duì)所述電站進(jìn)行控制轉(zhuǎn)換成通過(guò)僅基于所述計(jì)算得到的高壓特性的控制信號(hào)進(jìn)行控制。本發(fā)明的其他方面內(nèi)容、優(yōu)點(diǎn)和特性在隨附權(quán)利要求書(shū)、具體說(shuō)明和附圖中顯而易見(jiàn)。
本說(shuō)明書(shū)的其余部分參照附圖，針對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員，完整且可實(shí)現(xiàn)地具體闡明了本發(fā)明，包括其最佳模式，其中圖I是示例性風(fēng)力機(jī)的一部分的透視圖。圖2是適合用于圖I所示風(fēng)力機(jī)的示例性電氣和控制系統(tǒng)的示意圖。圖3是基于用于確定HV電力線特性的HV兼容測(cè)量系統(tǒng)的電站控制系統(tǒng)的示意圖。圖4是根據(jù)在此描述的實(shí)施例的電站控制系統(tǒng)的示意圖。圖5是根據(jù)在此描述的實(shí)施例的包括發(fā)電單元和電站控制系統(tǒng)的電站的示意圖。圖6是根據(jù)在此描述的實(shí)施例的包括風(fēng)力機(jī)和電站控制系統(tǒng)的風(fēng)能電站的示意圖。圖7提供可用于在此描述的實(shí)施例的變壓器模型實(shí)例。圖8是根據(jù)在此描述的實(shí)施例的一種影響HV電力線的HV特性的方法的示意圖。部件標(biāo)號(hào)列表
標(biāo)號(hào)部件標(biāo)號(hào)部件
100 風(fēng)力機(jī)102 HS~104~~~106轉(zhuǎn)子
108Sm l&g
112低速軸Γ 4齒輪箱
118發(fā)電機(jī)120發(fā)電機(jī)定子
122發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子200控制系統(tǒng)
202禍輪機(jī)控制器206同步開(kāi)關(guān)
208定子總線210功率轉(zhuǎn)換組件
212轉(zhuǎn)子總線214變壓器斷路器 216系統(tǒng)總線218轉(zhuǎn)子濾清器
219濾清器總線220轉(zhuǎn)子側(cè)功率轉(zhuǎn)換器~
222線路側(cè)功率轉(zhuǎn)換器223線路側(cè)功率轉(zhuǎn)換器總
線
224線路濾清器225線路總線
226線路接觸器228轉(zhuǎn)換斷路器
230轉(zhuǎn)換斷路器總線232連接總線
234電功率主變壓器236發(fā)電機(jī)側(cè)總線
238電網(wǎng)斷路器240斷路器側(cè)總線
242經(jīng)由電網(wǎng)總線的配電網(wǎng)244DC環(huán)節(jié)
246Mfi248
250電容器252電流傳感器
254電流傳感器256電流傳感器
262轉(zhuǎn)換器控制器264電流傳感器
~ 015互聯(lián)點(diǎn)(K)I)
~10高壓電力線40變壓器(MV-HV)~ 中壓電力線ΓΙ ~ 控制線路
310HV兼容測(cè)量系統(tǒng)312HV電壓測(cè)量裝置
314HV電流測(cè)量裝置320傳統(tǒng)評(píng)估單元
400電站控制系統(tǒng)410MV兼容測(cè)量系統(tǒng)
412MV電壓測(cè)量裝置414MV電流測(cè)量裝置
~420評(píng)估單元432阻數(shù)比測(cè)量裝置
434溫度測(cè)量裝置440人機(jī)接口
450輸入網(wǎng)絡(luò)700評(píng)估單元
702輸入線路704輸入線路
706電阻輸入值708電抗輸入值
710MM712電壓 UMV
714電流 IMV716MM
718β719β
720計(jì)算單元722輸出線路
724計(jì)算單元726β
728計(jì)算單元732輸出線路
734輸出線路736
~7381 740變壓器模型計(jì)算單元
742加法器744減法單元
746相角計(jì)算單元750輸出部分
751752
"~753754
"~755800方法(流程示意圖)
"810方法塊820方法塊
權(quán)利要求
1.一種影響高壓電力線(20)的實(shí)際高壓特性的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用于包括中壓電力線(30)的電站(100、101)，所述控制系統(tǒng)經(jīng)配置以影響電網(wǎng)(10)的互聯(lián)點(diǎn)(15)處高壓電力線(20)的實(shí)際高壓特性，且包括 (a)中壓兼容測(cè)量系統(tǒng)(410)，其經(jīng)配置以與所述電站的所述中壓電力線連接，所述中壓兼容測(cè)量系統(tǒng)包括以下項(xiàng)中的至少一者 (i)電壓測(cè)量裝置(412)，其經(jīng)配置以測(cè)量所述中壓電力線上的電壓；以及 ( )電流測(cè)量裝置(414)，其經(jīng)配置以測(cè)量所述中壓電力線上的電流；以及 (b)評(píng)估單元(420)， 其連接到所述中壓兼容測(cè)量系統(tǒng)， 其經(jīng)配置以基于所述中壓電力線處從所述中壓兼容測(cè)量系統(tǒng)接收的測(cè)量值并基于將所述中壓電力線上的中壓轉(zhuǎn)變?yōu)樗龈邏弘娏€上的高壓的變壓器(40)的模型，計(jì)算所述高壓電力線的高壓特性，以及 其經(jīng)配置以基于計(jì)算得到的高壓特性生成控制信號(hào)，從而控制所述電站以影響所述高壓電力線的所述實(shí)際高壓特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 匝數(shù)比測(cè)量裝置(432)，其用于確定所述變壓器的匝數(shù)比， 其中所述匝數(shù)比測(cè)量裝置連接到所述評(píng)估單元，以及其中所述變壓器的所述模型會(huì)考慮所述確定的匝數(shù)比。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中所述變壓器包括調(diào)壓開(kāi)關(guān)，以及所述匝數(shù)比測(cè)量裝置經(jīng)配置以通過(guò)確定所述調(diào)壓開(kāi)關(guān)的調(diào)壓位置來(lái)確定所述匝數(shù)比。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 溫度測(cè)量裝置(434)，其用于確定所述變壓器的溫度， 其中所述溫度測(cè)量裝置連接到所述評(píng)估單元，以及其中所述變壓器的所述模型會(huì)考慮所述確定的溫度。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 高壓兼容測(cè)量裝置(310)，其經(jīng)配置以與所述高壓電力線連接，從而測(cè)量所述高壓電力線的實(shí)際高壓特性，所述高壓兼容測(cè)量系統(tǒng)包括以下項(xiàng)中的至少一者 (iii)第二電壓測(cè)量裝置(312)，其經(jīng)配置以測(cè)量所述高壓電力線上的實(shí)際電壓；以及 (iv)第二電流測(cè)量裝置(314)，其經(jīng)配置以測(cè)量所述高壓電力線上的實(shí)際電流；以及 其中所述評(píng)估單元連接到所述高壓兼容測(cè)量系統(tǒng)，且經(jīng)配置以進(jìn)一步基于所述高壓電力線上測(cè)量得到的實(shí)際電壓和測(cè)量得到的實(shí)際電流中的至少一者生成所述控制信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，其中所述計(jì)算得到的高壓特性包括所述高壓電力線上計(jì)算得到的電壓和所述高壓電力線上計(jì)算得到的電流，以及其中所述評(píng)估單元經(jīng)配置以將所述計(jì)算得到的電壓和計(jì)算得到的電流與所述高壓電力線上的所述實(shí)際電壓和實(shí)際電流進(jìn)行比較，且在所述計(jì)算得到的高壓特性中的至少一者與所述實(shí)際高壓特性的偏差超過(guò)閾值的情況下，生成警報(bào)信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的系統(tǒng)，其中，在測(cè)量得到的實(shí)際高壓特性無(wú)效或者與所述計(jì)算得到的高壓特性的偏差超過(guò)閾值的情況下，所述評(píng)估單元經(jīng)配置以將通過(guò)基于所述高壓電力線的測(cè)量得到的實(shí)際特性的控制信號(hào)對(duì)所述電站進(jìn)行控制轉(zhuǎn)換成通過(guò)僅基于所述高壓電力線的計(jì)算得到的特性的控制信號(hào)對(duì)所述電站進(jìn)行控制。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的控制系統(tǒng)，其中所述電壓測(cè)量裝置包括中壓兼容電壓互感器，且所述電流測(cè)量裝置包括中壓兼容電流互感器。
9.一種電站,包括 (1)發(fā)電單元(101、100)； (2)中壓電力線(30)，其連接到所述發(fā)電單元；以及 (3)根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的控制系統(tǒng)(400)。
10.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電站，其中所述電站包括變壓器(40)和高壓電力線(20)，且配置成在互聯(lián)點(diǎn)處連接到電網(wǎng)，或者其中所述電站經(jīng)配置以經(jīng)由其中壓電力線(30)連接到中壓電網(wǎng)，從而連接到所述變壓器和所述高壓電力線。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的電站，其中所述電站是可再生能源電站，且所述發(fā)電單元包括至少一個(gè)渦輪機(jī)和至少一個(gè)相應(yīng)渦輪機(jī)控制系統(tǒng)，其中所述評(píng)估單元經(jīng)配置以生成控制信號(hào)，從而控制所述至少一個(gè)渦輪機(jī)控制系統(tǒng)，或者其中所述電站是風(fēng)能電站，且所述發(fā)電單元包括至少一個(gè)風(fēng)力機(jī)(100)和至少一個(gè)相應(yīng)的風(fēng)力機(jī)控制系統(tǒng)(202)，其中所述評(píng)估單元經(jīng)配置以生成控制信號(hào)，從而控制所述至少一個(gè)風(fēng)力機(jī)控制系統(tǒng)。
12.—種影響高壓電力線(20)的實(shí)際高壓特性的控制方法，所述高壓電力線經(jīng)由變壓器(40)連接到電站的中壓電力線(30)，從而將所述中壓電力線上的中壓轉(zhuǎn)變?yōu)樗龈邏弘娏€上的高壓，所述方法包括 測(cè)量所述中壓電力線上的電壓和電流中的至少一者； 基于測(cè)量值并基于所述變壓器的模型計(jì)算所述高壓電力線的高壓特性； 基于計(jì)算得到的高壓特性生成控制信號(hào)；以及 通過(guò)所述控制信號(hào)控制所述電站，從而影響所述高壓電力線的所述實(shí)際高壓特性。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制方法，進(jìn)一步包括以下步驟中的一者 (a)測(cè)量所述變壓器的匝數(shù)比，以及，確定所述計(jì)算得到的高壓特性時(shí)，在所述變壓器的所述模型中考慮測(cè)量得到的匝數(shù)比；以及 (b)測(cè)量所述變壓器的溫度，以及，確定所述計(jì)算得到的高壓特性時(shí)，在所述變壓器的所述模型中考慮所述溫度。
14.根據(jù)權(quán)利要求12到13中任一權(quán)利要求所述的控制方法，進(jìn)一步包括 測(cè)量所述高壓電力線上的實(shí)際高壓特性，包括實(shí)際電壓和實(shí)際電流中的至少一者；以及 將測(cè)量得到的實(shí)際高壓特性與所述計(jì)算得到的高壓特性進(jìn)行比較。
15.根據(jù)權(quán)利要求12到14中任一權(quán)利要求所述的控制方法，進(jìn)一步包括 在所述實(shí)際高壓特性測(cè)量失敗或者所述測(cè)量得到的實(shí)際高壓特性與所述計(jì)算得到的高壓特性的偏差大于閾值的情況下，生成警報(bào)信號(hào)。
可選擇地將通過(guò)基于所述實(shí)際高壓特性的控制信號(hào)對(duì)所述電站進(jìn)行控制轉(zhuǎn)換成通過(guò)僅基于所述計(jì)算得到的高壓特性的控制信號(hào)進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于電站的控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)經(jīng)配置以影響電網(wǎng)的互聯(lián)點(diǎn)處HV電力線的實(shí)際HV特性。所述控制系統(tǒng)包括經(jīng)配置以與所述電站的MV電力線連接的MV兼容測(cè)量系統(tǒng)，以及評(píng)估單元。所述評(píng)估單元連接到所述MV兼容測(cè)量系統(tǒng)，且經(jīng)配置以基于所述MV電力線處從所述MV兼容測(cè)量系統(tǒng)接收的測(cè)量值并基于變壓器的模型，確定所述HV電力線的計(jì)算得到的HV特性。所述變壓器將所述MV電力線上的中壓轉(zhuǎn)變?yōu)樗鯤V電力線上的高壓。所述評(píng)估單元經(jīng)配置以基于所述計(jì)算得到的HV特性生成控制信號(hào)，從而控制所述電站以影響所述HV電力線的實(shí)際HV特性。
文檔編號(hào)H02J3/38GK102904274SQ201210264288
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者A.柯希納 申請(qǐng)人:通用電氣公司