專利名稱：用于確定電壓邊界范圍的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定風(fēng)力機(jī)參考電壓的范圍的電壓邊界范圍(boundingrange)的方法，用于控制風(fēng)力機(jī)的輸出電壓，本發(fā)明涉及一種用于通過使用用于確定電壓邊界范圍的方法來確定風(fēng)力機(jī)參考電壓的方法和裝置。
背景技術(shù)：
風(fēng)力機(jī)部分可以包括多于一個的風(fēng)力機(jī)，所述多于一個的風(fēng)力機(jī)可以被電連接到公共耦合點(diǎn)(PCC)，并且所述風(fēng)力機(jī)可以由場控制器或場導(dǎo)向器(park pilot)來控制。場導(dǎo)向器可以向風(fēng)力機(jī)中的每個都發(fā)送電壓參考。從而，在常規(guī)的風(fēng)力發(fā)電站中，電壓參考被限制或必定在標(biāo)稱電壓的例如
的范圍中，所述標(biāo)稱電壓也可以被稱為每單位(pu)。然而，已經(jīng)觀察到的是，在一些情形下，特別是在改變電網(wǎng)特征的情況下，應(yīng)用固定的范圍并不導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)的滿意的性能。此外，已經(jīng)觀察到的是，在導(dǎo)致不滿意的特性的特定狀況下，風(fēng)力機(jī)電壓控制器可能是飽和的?？赡艽嬖趯τ谟糜诖_定限定風(fēng)力機(jī)的風(fēng)力機(jī)參考電壓的范圍的電壓邊界范圍的方法的需求，存在對于用于通過使用用于確定電壓邊界范圍的方法來確定風(fēng)力機(jī)參考電壓的方法的需求，并且存在對于用于確定風(fēng)力機(jī)參考電壓的裝置的需求，其中特別是在改變電網(wǎng)特征的狀況下，控制風(fēng)力機(jī)可以被改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
該需求通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題被滿足。從屬權(quán)利要求詳細(xì)說明本發(fā)明的特定實施例。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種用于確定限定風(fēng)力機(jī)的風(fēng)力機(jī)參考電壓的范圍的電壓邊界范圍的方法，用于控制風(fēng)力機(jī)的在風(fēng)力機(jī)輸出端子處的輸出電壓，其中所述方法包括:獲得關(guān)于把風(fēng)力機(jī)輸出端子連接到公共耦合點(diǎn)的輸電線路的電特征的信息，其中多于一個的其它風(fēng)力機(jī)是可連接到所述公共耦合點(diǎn)的；以及基于輸電線路的電特征來限定電壓邊界范圍。風(fēng)力機(jī)可以包括風(fēng)力機(jī)塔架、被安裝在風(fēng)力機(jī)塔架之上的吊艙，其中吊艙庇護(hù)一個或多個轉(zhuǎn)子葉片在其被連接的旋轉(zhuǎn)軸。旋轉(zhuǎn)軸可以機(jī)械地被連接到發(fā)電機(jī)，用于在旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時生成電能。此外，風(fēng)力機(jī)可以包括控制風(fēng)力機(jī)的部件、特別是控制風(fēng)力機(jī)的可以接收來自風(fēng)力機(jī)的電轉(zhuǎn)換器的可變頻率功率流的轉(zhuǎn)換器的風(fēng)力機(jī)控制器。轉(zhuǎn)換器可以被連接到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子(被稱為完全轉(zhuǎn)換器(full converter))，或者被連接到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子(被稱為雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)(double fed generator))。風(fēng)力機(jī)控制器可以特別地適應(yīng)于(特別是從場控制器)接收風(fēng)力機(jī)參考電壓，基于所述風(fēng)力機(jī)參考電壓，風(fēng)力機(jī)控制器可以向轉(zhuǎn)換器供給(多個)控制信號，其中所述控制信號可以限定控制所述控制器內(nèi)的可控開關(guān)的電導(dǎo)狀態(tài)的(多個)點(diǎn)火模式(firingpattern)。所述點(diǎn)火模式可以特別地包括脈沖寬度調(diào)制模式，具有不同的或可變的寬度的脈沖被包括在所述脈沖寬度調(diào)制模式中，所述具有不同的或可變的寬度的脈沖限定了風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)換器內(nèi)的諸如IGBT之類的多于一個的可控開關(guān)的接通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)。從而，風(fēng)力機(jī)的輸出電壓可以根據(jù)風(fēng)力機(jī)參考電壓被影響和被調(diào)整。理想地，風(fēng)力機(jī)輸出電壓應(yīng)等于或者至少近似地等于風(fēng)力機(jī)參考電壓。此外，風(fēng)力機(jī)參考電壓可以控制或影響風(fēng)力機(jī)的有功功率輸出和/或無功功率輸出。因而，限定或確定電壓邊界范圍(參考電壓位于該電壓邊界范圍中)可以(在網(wǎng)絡(luò)/電網(wǎng)干擾之后)對風(fēng)力機(jī)的輸出有顯著影響，因為風(fēng)力機(jī)參考電壓并且因而還有風(fēng)力機(jī)的輸出電壓(至少近似地)被限制來位于電壓邊界范圍之內(nèi)。特別地，電壓邊界范圍可以被定制，從而對應(yīng)于或反映風(fēng)力機(jī)和/或把風(fēng)力機(jī)連接到公共耦合點(diǎn)的輸電線路的配置、布局和/或構(gòu)成。因而，電壓邊界范圍可以與輸電線路的(電)特殊性有關(guān)，通過所述輸電線路，風(fēng)力機(jī)被連接到公共耦合點(diǎn)。信息可以包括被布置在輸電線路和風(fēng)電場的集電電網(wǎng)內(nèi)的(電)部件(諸如開關(guān)、電容器、電感器、電阻器、變壓器等等)的信息，并且還可以包括關(guān)于輸電線路的長度和輸電線路的配置、特別是被用來制造輸電線路的電纜種類或材料種類的信息。獲得信息可以包括獲得關(guān)于構(gòu)成輸電線路的部件的信息，以及獲得這些部件的相應(yīng)的電性質(zhì)(諸如電阻、電容、電感)。此外，被獲得的信息可以包括關(guān)于被包括在輸電線路中的部件的導(dǎo)電性和/或連接性的信息?？商鎿Q地或附加地，獲得信息可以包括獲得測量數(shù)據(jù)、特別是由在輸電線路上或者在被包括在輸電線路中的一個或多個部件或位置上執(zhí)行電測量引起的電測量數(shù)據(jù)。特別地，電壓和/或電流測量結(jié)果可以被包括在所述信息中。電壓邊界范圍可以與輸電線路的電特征有關(guān)。此外，電壓邊界范圍可以與其它因素有關(guān)。特別地，電壓邊界范圍可以針對具有不同的電特征的兩個不同的輸電線路是不同的。因而，輸電線路的(特別是關(guān)于電性質(zhì)的)特殊性被考慮用于限定電壓邊界范圍。從而，可以保證的是，風(fēng)力機(jī)電壓控制器在工作期間可以不是飽和的。這對于具有非常低的短路比的系統(tǒng)(也被定義為弱電網(wǎng))可以是特別重要的。特別地，在弱電網(wǎng)中，如果存在(風(fēng)力機(jī)的)有功功率生產(chǎn)的增加，那么(電網(wǎng)的)電壓可以由于有功功率產(chǎn)生的增加而下降。電壓控制器可以反應(yīng)得足夠快，以使電壓恢復(fù)并且避免低電壓故障事件和電壓崩潰。如果在常規(guī)的系統(tǒng)中風(fēng)力機(jī)電壓控制器會具有不切實際的風(fēng)力機(jī)參考電壓，特別是如果風(fēng)力機(jī)控制器是飽和的，那么無功功率支持可以被延遲，這最終可以導(dǎo)致高度不期望的電壓崩潰。因而，根據(jù)本發(fā)明的實施例，在考慮輸電線路的電特征的情況下，電壓邊界范圍被限定，以便避免風(fēng)力機(jī)電壓控制器是飽和的(如在常規(guī)的系統(tǒng)中已經(jīng)被觀察到的那樣)的風(fēng)險。此外，本發(fā)明的實施例可以協(xié)助遵守針對風(fēng)力機(jī)/風(fēng)力發(fā)電場的電網(wǎng)連接的電網(wǎng)法規(guī)(grid code)或電網(wǎng)要求。特別地，可以是重要的是，在網(wǎng)絡(luò)干擾之后，風(fēng)電場電壓控制系統(tǒng)應(yīng)該以快速的方式使電壓復(fù)原到它的故障前的標(biāo)稱值。從而，用于使故障前的電壓復(fù)原的時間可以與電壓控制系統(tǒng)中的電壓邊界范圍高度相關(guān)。同樣地，復(fù)原可以根據(jù)本發(fā)明的實施例被改進(jìn)。同樣地，在常規(guī)的系統(tǒng)中，電壓參考界限(或電壓邊界范圍)與事實上可能的操作電壓范圍之間的失配可以尤其是在電網(wǎng)電壓干擾期間引起問題。例如，在常規(guī)的系統(tǒng)中，當(dāng)在電網(wǎng)中存在電壓驟降時，場導(dǎo)向器中的電壓控制器可以是飽和的，并且可以向所有的風(fēng)力機(jī)電壓控制器分派為每單位(pu)l.08的電壓參考。因為渦輪不可能在1.02pu到1.0Spu之間的電壓內(nèi)工作，所以電壓控制器可以是在飽和模式下。因而，在常規(guī)的系統(tǒng)中，在電網(wǎng)電壓干擾被清除或結(jié)束之后，渦輪可花費(fèi)長的時間從飽和退出。因而，在常規(guī)的系統(tǒng)中，在一些情況下，來自電網(wǎng)法規(guī)的動態(tài)響應(yīng)要求可以不被履行。本發(fā)明的實施例還改進(jìn)了這些種類的工作條件。根據(jù)本發(fā)明的實施例，電壓邊界范圍被限定為在最大電壓與最小電壓之間的電壓范圍。被允許的風(fēng)力機(jī)參考電壓可以橫跨在最小電壓與最大電壓之間的范圍。從而，限定電壓邊界范圍的簡單的方式被提供，因而簡化該方法。特別地，最大電壓和/或最小電壓可以基于輸電線路的電特征，可以特別地與輸電線路的電特征有關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，電特征包括輸電線路的阻抗和/或容量和/或電感和/或長度和/或電壓變壓比。輸電線路的阻抗的特征可以在于阻抗的幅度和阻抗的相位。因而，阻抗的特征可以在于復(fù)值(complex value)。輸電線路的阻抗和/或容量和/或電感和/或長度和/或電壓變壓比可以貢獻(xiàn)于輸電線路的電特征，并且可以影響電壓邊界范圍的選擇。從而，適合于特定輸電線路的電壓邊界范圍的定制可以被實現(xiàn)，從而改進(jìn)風(fēng)力機(jī)的電壓控制。根據(jù)本發(fā)明的實施例，電特征包括被連接在風(fēng)力機(jī)輸出端子與公共耦合點(diǎn)之間的風(fēng)力機(jī)變壓器的變壓比，其中該變壓比是在風(fēng)力機(jī)變壓器的中壓側(cè)處的電壓與低壓側(cè)處的電壓之間的比。風(fēng)力機(jī)變壓器可以把風(fēng)力機(jī)輸出電壓變換到要被傳輸?shù)教貏e是場變壓器的中壓，所述場變壓器向公共耦合點(diǎn)傳輸功率流。風(fēng)力機(jī)變壓器可以包括分接開關(guān)(tap changer),所述分接開關(guān)可以允許改變風(fēng)力機(jī)變壓器的變壓比。風(fēng)力機(jī)變壓器可以包括初級線圈和次級線圈，特別是包括針對電輸出流或輸出功率或輸出電壓的每個相位的初級線圈和次級線圈。風(fēng)力機(jī)變壓器的變壓比可以貢獻(xiàn)于輸電線路的電特征。變壓比是初級線圈電壓與次級線圈電壓之間的比，并且這個比可以通過使用分接開關(guān)而在1.1到0.9之間、特別是在1.05到0.95之間被調(diào)整。根據(jù)本發(fā)明的實施例，風(fēng)力機(jī)變壓器的變壓比被調(diào)整一次并且接著被維持不變，特別是還在風(fēng)力機(jī)的用于產(chǎn)生電力的工作期間被調(diào)整一次并且接著被維持不變。從而，確定電壓邊界范圍可以被改進(jìn)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，變壓比越小，最大電壓越大，和/或其中變壓比越大，最小電壓越小。從而，可以被避免的是，風(fēng)力機(jī)(由于太高的電壓或太高的轉(zhuǎn)換器電流)變得飽和。根據(jù)本發(fā)明的實施例，最大電壓和/或最小電壓與被輸送到電網(wǎng)的有功功率和/或無功功率有關(guān)，其中特別地，最大電壓和/或最小電壓與電網(wǎng)阻抗有關(guān)。電網(wǎng)阻抗可以基于電網(wǎng)的電感、電阻和電容被確定。根據(jù)本發(fā)明的實施例，電網(wǎng)阻抗越大，最大電壓與最小電壓之間的差越大。特別地，針對(具有高電網(wǎng)阻抗的)弱電網(wǎng)，(最大電壓與最小電壓之間的)差比針對(具有比弱電網(wǎng)低的電網(wǎng)阻抗的)強(qiáng)電網(wǎng)的差大。根據(jù)本發(fā)明的實施例，限定電壓邊界范圍包括建立被連接在風(fēng)力機(jī)與公共耦合點(diǎn)之間的電部件的物理/數(shù)學(xué)模型；和/或執(zhí)行對被連接在風(fēng)力機(jī)與公共耦合點(diǎn)之間的電部件的模擬、特別是軟件模擬。物理/數(shù)學(xué)模型可以包括在輸電線路中所包含的所有部件的電性質(zhì)以及它們的連接性。模擬可以在計算機(jī)或通用處理器上被執(zhí)行，特別地用于模擬在輸電線路的不同位置處、特別是在風(fēng)力機(jī)的輸出端子處和在公共耦合點(diǎn)處的電壓和電流、無功功率、有功功率。此外特別地，模擬和/或模型建立可以通過實際的實施方案或?qū)嶋H的電廠的測量數(shù)據(jù)來補(bǔ)充。從而，輸電線路或整個電廠的電特征可以精確地被確定。轉(zhuǎn)而，電壓邊界范圍的確定可以被更精確地進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的實施例，電特征包括被連接在風(fēng)力機(jī)變壓器與公共耦合點(diǎn)之間的風(fēng)電場變壓器的變壓比。風(fēng)電場變壓器可以包括初級線圈和次級線圈，特別是包括針對功率串(powerstring)的每個相位的初級線圈和次級線圈。特別地，風(fēng)電場變壓器可以是具有可改變的變壓比的抽頭變壓器。風(fēng)電場變壓器可以被連接在風(fēng)力機(jī)變壓器與公共耦合點(diǎn)之間。風(fēng)電場變壓器可以適合于把在風(fēng)力機(jī)變壓器的中壓側(cè)處所提供的中壓變換到適合于跨越長距離的輸電的高壓。特別地，風(fēng)電場變壓器的變壓比在風(fēng)力機(jī)的工作期間也可以被改變，以致保持風(fēng)電場變壓器的中壓側(cè)處的中壓至少近似恒定。風(fēng)電場變壓器的變壓比也可以影響輸電線路的電特征。因而，通過還考慮風(fēng)電場變壓器的變壓比，電壓邊界范圍的確定可以進(jìn)一步被改進(jìn)。包括有載分接開關(guān)的風(fēng)電場變壓器可以是合適的，以保證在風(fēng)電場變壓器的中壓側(cè)處的電壓停留在標(biāo)稱的或另一被選擇的電壓處或者至少近似在所述標(biāo)稱的或另一被選擇的電壓附近。從而，不同的分接開關(guān)位置可以導(dǎo)致從風(fēng)力機(jī)來看的不同的電網(wǎng)電廠/電網(wǎng)阻抗，這轉(zhuǎn)而可以導(dǎo)致不同的風(fēng)力機(jī)操作分布(operating profile)(例如不同的端子電壓和不同的矯正功率)。在另一方面，不同的渦輪無功功率產(chǎn)生可以導(dǎo)致渦輪輸出端子處的不同電壓。這轉(zhuǎn)而可以影響整個電網(wǎng)上的電壓分布，并且可以再次引發(fā)場變壓器的分接開關(guān)位置的改變。在這個情形下，可能非常重要的是，渦輪電壓控制并不是飽和的，并且通過無功功率注入，其可以支持電壓。在其它方面，在常規(guī)系統(tǒng)中，會存在在主變壓器有載分接開關(guān)控制器與渦輪電壓控制器之間的沖突。該沖突可以根據(jù)本發(fā)明的實施例被減少。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法進(jìn)一步包括將電壓邊界范圍局限為在絕對最大電壓、特別是每單位1.08到絕對最小電壓、特別是每單位0.92之間。將電壓邊界范圍局限在絕對最大電壓到絕對最小電壓之間可以是必需的，以便避免風(fēng)力機(jī)部件的損壞。特別地，風(fēng)力機(jī)可以被限定為在絕對最大電壓到絕對最小電壓之間的電壓下工作。從而，風(fēng)力機(jī)的部件的損壞可以被避免或被減少。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法進(jìn)一步包括測量輸電線路的特征，特別是關(guān)于輸電線路處的可能電壓的特征。特別地，電壓和/或有功功率和/或無功功率和/或電流可以在公共耦合點(diǎn)處被測量。特別地，電壓和/或有功功率和/或無功功率和/或電流可以在風(fēng)力機(jī)輸出端子處被測量。此外，這樣的電量可以在沿著在風(fēng)力機(jī)與公共耦合點(diǎn)之間的輸電線路的多于一個的不同位置處被測量。從而，電壓邊界范圍的確定可以進(jìn)一步被改進(jìn)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種用于確定風(fēng)力機(jī)的風(fēng)力機(jī)參考電壓的方法，用于控制風(fēng)力機(jī)的在風(fēng)力機(jī)輸出端子處的輸出電壓，其中所述方法包括:執(zhí)行根據(jù)上述實施例的用于確定電壓邊界范圍的方法，所述電壓邊界范圍限定風(fēng)力機(jī)的風(fēng)力機(jī)參考電壓的范圍；(特別是從風(fēng)電場的運(yùn)營商)獲得運(yùn)營商參考電壓；獲得指示公共耦合點(diǎn)處的電壓的測量電壓，風(fēng)力機(jī)輸出端子經(jīng)由輸電線路被連接到所述公共耦合點(diǎn)；以及基于運(yùn)營商參考電壓和測量電壓來確定風(fēng)力機(jī)參考電壓，以致所述風(fēng)力機(jī)參考電壓在被確定的電壓邊界范圍之內(nèi)。該方法可以特別地由控制被連接到公共耦合點(diǎn)的多個風(fēng)力機(jī)的風(fēng)電場導(dǎo)向器或風(fēng)電場控制器來執(zhí)行。此外，該方法可以包括獲得在公共耦合點(diǎn)處被測量的無功功率，并且把公共耦合點(diǎn)處的(特別是被縮放的)無功功率與運(yùn)營商參考電壓進(jìn)行比較。該方法可以進(jìn)一步包括把公共耦合點(diǎn)處的無功功率與運(yùn)營商參考電壓之間的比較與公共耦合點(diǎn)處的測量電壓相比較，以及向控制器、特別是PI控制器供給結(jié)果(特別是差)，所述PI控制器最后輸出風(fēng)力機(jī)參考電壓，所述風(fēng)力機(jī)參考電壓接著被約束或被局限在之前所確定的電壓邊界范圍之內(nèi)，并且被約束或被局限在絕對電壓界限之內(nèi)。從而，可以避免或減少的是，該方法在飽和情況下工作。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所確定的電壓邊界范圍在工作期間被維持恒定。特別地，所述所確定的電壓邊界范圍在風(fēng)力機(jī)的能量產(chǎn)生期間被保持恒定。從而，控制風(fēng)力機(jī)的方法可以被簡化。應(yīng)該理解的是，針對用于確定電壓邊界范圍的方法或針對用于確定風(fēng)力機(jī)參考電壓的方法的單獨(dú)地或以任意組合被公開的、被描述的、被提及的或被利用的特征也可以(單獨(dú)地或以任意組合)被應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于確定風(fēng)力機(jī)參考電壓的裝置，并且反之亦然。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種用于確定風(fēng)力機(jī)的風(fēng)力機(jī)參考電壓的裝置，用于控制風(fēng)力機(jī)的在風(fēng)力機(jī)輸出端子處的輸出電壓，所述裝置包括:輸入系統(tǒng)，所述輸入系統(tǒng)適應(yīng)于獲得運(yùn)營商參考電壓并且適應(yīng)于獲得指示公共耦合點(diǎn)處的電壓的測量電壓，風(fēng)力機(jī)輸出端子經(jīng)由輸電線路被連接到所述公共耦合點(diǎn)；處理器，所述處理器適應(yīng)于基于運(yùn)營商參考電壓和測量電壓來確定風(fēng)力機(jī)參考電壓，以致所述風(fēng)力機(jī)參考電壓在電壓邊界范圍之內(nèi)，其中電壓邊界范圍基于輸電線路的電特征被限定。該裝置可以特別地被包括在風(fēng)電場控制器或?qū)蚱髦?。不得不注意的是，本發(fā)明的實施例已經(jīng)參照不同的主題被描述。特別地，一些實施例已經(jīng)參照方法類型權(quán)利要求被描述，而其它實施例已經(jīng)參照設(shè)備類型權(quán)利要求被描述。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將根據(jù)上面的和下面的描述來推測:除非另有通知，除了屬于一種類型的主題的特征的任意組合之外，涉及不同主題的特征之間(特別是方法類型權(quán)利要求的特征與設(shè)備類型權(quán)利要求的特征之間)的任意組合也被視為與本文獻(xiàn)一起被公開。本發(fā)明的在上面所限定的方面和其它方面從將要在下面被描述的實施例的例子中是明顯的，并且參照實施例的例子被解釋。本發(fā)明將參照實施例的例子在下面更詳細(xì)地被描述，但是本發(fā)明并不限于所述實施例的例子。


本發(fā)明的實施例現(xiàn)在參照附圖被描述。本發(fā)明并不被局限于所圖示的或所描述的實施例。圖1示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的連接風(fēng)力機(jī)和公共耦合點(diǎn)的輸電線路，所述輸電線路的電特征被考慮；
圖2示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的風(fēng)電場導(dǎo)向器或風(fēng)電場控制器或用于確定風(fēng)力機(jī)參考電壓的裝置；并且
圖3至圖7圖示了描繪在根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法和裝置中被考慮的電性質(zhì)的關(guān)系的曲線圖。
具體實施例方式圖1示意性地圖示了風(fēng)電場的部分100，其中風(fēng)力機(jī)101經(jīng)由電感器或電抗器103(XL)、電感器105 (Xwt)、風(fēng)力機(jī)理想變壓器107 (WTT)(電感器105表示變壓器107的短路/漏電感)以及風(fēng)電場變壓器109 (WPT)被連接到公共耦合點(diǎn)111，未被圖示的其它風(fēng)力機(jī)可以被連接到所述公共耦合點(diǎn)111。在輸出端子113處，風(fēng)力機(jī)101 (以由濾除高頻分量的電抗器103來濾波的方式)生成包括有功功率P和無功功率Q的輸出電壓vturb。在風(fēng)力機(jī)變壓器107的低壓側(cè)115，電壓Vlv存在，并且在風(fēng)力機(jī)變壓器107的中壓側(cè)117，電壓Vmv存在，其中Vmv通常是恒定的，但是根據(jù)電網(wǎng)狀況可以偶然地改變。風(fēng)力機(jī)變壓器107是提供可變的變壓比m=VmV/VlV的抽頭變壓器。特別地，Xwt(電感器105)指的是風(fēng)力機(jī)變壓器107的聚合阻抗，并且P和Q分別指的是來自風(fēng)力機(jī)101的聚合的有功功率和無功功率。

在圖1中，假設(shè):連續(xù)的分接開關(guān)被用于場變壓器109，并且在風(fēng)力機(jī)變壓器107的中壓側(cè)處的電壓在0.99pu到1.0lpu之間。風(fēng)力機(jī)變壓器107具有對應(yīng)于不同的變壓比m的數(shù)個抽頭位置(諸如五個抽頭位置)。從而，在風(fēng)力機(jī)變壓器107的低壓側(cè)(115)處的電壓是Vlv=Vmv/m，其中分別地針對在2、1、0、-1、2處的分接開關(guān)位置，m=l.5、1.025、1、0.5975、
0.95ο從而,假設(shè)Q從潤輪能力電荷(capability charge)中是已知的,風(fēng)力機(jī)101的在端子113處的輸出電壓Vturb可以被確定為
^ =土振QXwt + V^f -
其中，
S = + "Qi
風(fēng)力機(jī)101經(jīng)由控制線路119由場導(dǎo)向器121來控制，所述場導(dǎo)向器121經(jīng)由控制線路119提供風(fēng)力機(jī)參考電壓123。圖2示意性地圖示了用于控制風(fēng)力機(jī)參考電壓并且控制風(fēng)力機(jī)101的裝置，所述風(fēng)力機(jī)參考電壓可以例如被包括在風(fēng)電場導(dǎo)向器(諸如在圖1中所圖示的風(fēng)電場導(dǎo)向器121)中。
裝置200包括輸入系統(tǒng)201，所述輸入系統(tǒng)201適應(yīng)于獲得運(yùn)營商參考電壓203，并且適應(yīng)于獲得表示公共耦合點(diǎn)(諸如例如在圖1中所圖示的節(jié)點(diǎn)111)處的電壓的測量電壓205 (Uwf)。此外，裝置200包括形成處理器的部件，所述處理器適應(yīng)于基于運(yùn)營商參考電壓203和測量電壓205來確定輸出端子124處的風(fēng)力機(jī)參考電壓123，以致所述風(fēng)力機(jī)參考電壓123處于在被輸入到邊界或界限元件127的電壓邊界范圍125內(nèi)。特別地，裝置200在輸入端子131處接收到電壓和電流輸入129。電壓和電流輸入由模塊133來平均和低通濾波。模塊133在第一輸出端子135處輸出公共f禹合點(diǎn)111處的無功功率137 (Qwf)，并且把它供給到下垂控制器139。下垂控制器用常數(shù)Kd乘以無功功率137。下垂控制器139的結(jié)果(Ud)(作為其負(fù)值)被供給到求和元件141，運(yùn)營商參考電壓203也被供給到所述求和元件141。求和元件141的結(jié)果(事實上是在運(yùn)營商參考電壓203與Ud之間的差)被供給到另一求和元件143，公共耦合點(diǎn)處的測量電壓205的負(fù)值也被供給到所述另一求和元件143。 求和元件143的結(jié)果被供給到PI控制器145，所述PI控制器145包括含有比例項和積分項的控制處理器。PI控制器145輸出被供給界限模塊127的初步的風(fēng)力機(jī)參考電壓147 (Uwt_ref)，所述界限模塊127將風(fēng)力機(jī)參考電壓的最終輸出123限制到電壓邊界范圍125，所述電壓邊界范圍125在界限模塊127中被表示為一對Vmin和Vmax。電壓邊界范圍125之前已經(jīng)通過獲得關(guān)于輸電線路的電特征的信息而離線地被確定，其中所述輸電線路在風(fēng)力機(jī)101與在圖1中被示意性地圖示的公共耦合點(diǎn)111之間。特別地，被供給到界限模塊127的電壓邊界范圍125是基于在圖1中所圖示的輸電線路106的電特征的，其中輸電線路106包括電感器105、風(fēng)力機(jī)變壓器107和風(fēng)電場變壓器109，但其它部件也可以被包括在該輸電線路內(nèi)，諸如為特定長度和特征的一個或多個電纜。特別地，關(guān)于風(fēng)電場中的電壓分布的知識可以給出關(guān)于最大可能的電壓可以是什么的信息。特別地，最大可能的電壓通?？梢缘陀诟鶕?jù)常規(guī)的系統(tǒng)被設(shè)置為固定值的常規(guī)的最大電壓界限。特別地，通過將電壓控制系統(tǒng)中的最大電壓界限設(shè)置為實際上可能的最大電壓可以允許從錯誤情形更快的復(fù)原。從而，關(guān)于風(fēng)電場或特別是在圖1中所圖示的輸電線路106的電壓分布或電特征的知識可以從電力系統(tǒng)研究中或者基于在輸電線路處的測量或在圖1中所圖示的電廠的部分100內(nèi)的測量被得到。在用于確定電壓邊界范圍125的裝置200中，(如在常規(guī)的系統(tǒng)中所使用的)電壓范圍
不被用于輸電線路106或風(fēng)電場的部分100的所有不同配置。風(fēng)力機(jī)電壓的實際上可能的操作范圍而是可以被確定(被計算)并且被用來設(shè)置電壓邊界范圍125，即Vmax和Vmin。最終得到的參考電壓123接著進(jìn)一步被限制為在諸如(標(biāo)稱電壓的)
之類的絕對界限區(qū)間之內(nèi)，以避免意外地徹底進(jìn)入低壓和高壓。表I給出了針對Vmax和Vmin的可能的值，這些值限定了針對被布置在風(fēng)力機(jī)101與公共耦合點(diǎn)111之間的在圖1中所圖示的風(fēng)力機(jī)變壓器107的不同變壓比m (對應(yīng)于不同的分接開關(guān)位置)的電壓邊界范圍125。表1:
權(quán)利要求
1.一種用于確定限定風(fēng)力機(jī)(101)的風(fēng)力機(jī)參考電壓(123)的范圍的電壓邊界范圍(125)的方法，用于控制風(fēng)力機(jī)的在風(fēng)力機(jī)輸出端子(113)處的輸出電壓(Vturb)，其中所述方法包括: 獲得關(guān)于把風(fēng)力機(jī)輸出端子(113)連接到公共耦合點(diǎn)(111)的輸電線路(106)的電特征的信息，多于一個的其它風(fēng)力機(jī)是可連接到所述公共耦合點(diǎn)(111)的；以及 基于輸電線路(106)的電特征來限定電壓邊界范圍(125)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，電壓邊界范圍(125)被限定為在最大電壓(Vmax)到最小電壓(Vmin)之間的電壓范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，電特征包括輸電線路(106)的阻抗和/或容量和/或電感和/或長度和/或電壓變壓比。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，電特征包括被連接在風(fēng)力機(jī)輸出端子(113)與公共耦合點(diǎn)(111)之間的風(fēng)力機(jī)變壓器(107)的變壓比(m)，其中變壓比(m)是風(fēng)力機(jī)變壓器(107)的中壓側(cè)處的電壓(Vmv)與低壓側(cè)處的電壓(Vlv)之間的比，其中風(fēng)力機(jī)輸出端子(113)被連接到風(fēng)力機(jī)變壓器(107)的低壓側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，變壓比(m)越大，最大電壓(Vmax)越小，和/或 其中，變壓比(m)越大,最小電壓(Vmin)越小。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5之一所述的方法,其中，最大電壓和/或最小電壓與被輸送到電網(wǎng)的有功功率和/或無功功率有關(guān)， 其中，特別地，最大電壓和/或最小電壓與電網(wǎng)阻抗有關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6之一所述的方法，其中，電網(wǎng)阻抗越大，最大電壓與最小電壓之間的差越大。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，限定電壓邊界范圍包括: 建立被連接在風(fēng)力機(jī)與公共耦合點(diǎn)之間的電部件的物理/數(shù)學(xué)模型(100);和/或 執(zhí)行對被連接在風(fēng)力機(jī)與公共耦合點(diǎn)之間的電部件的模擬、特別是軟件模擬。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，電特征包括被連接在風(fēng)力機(jī)變壓器與公共耦合點(diǎn)之間的風(fēng)電場變壓器(109)的變壓比。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，進(jìn)一步包括: 將電壓邊界范圍局限在絕對最大電壓、特別是每單位1.08到絕對最小電壓、特別是每單位0.92之間。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，進(jìn)一步包括: 測量輸電線路的特征，特別是關(guān)于輸電線路處的可能電壓的特征。
12.一種用于確定風(fēng)力機(jī)的風(fēng)力機(jī)參考電壓的方法，用于控制風(fēng)力機(jī)的在風(fēng)力機(jī)輸出端子處的輸出電壓，其中，所述方法包括: 執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的用于確定限定風(fēng)力機(jī)的風(fēng)力機(jī)參考電壓的范圍的電壓邊界范圍的方法； 獲得運(yùn)營商參考電壓； 獲得指示公共耦合點(diǎn)處的電壓的測量電壓，風(fēng)力機(jī)輸出端子經(jīng)由輸電線路被連接到所述公共耦合點(diǎn)； 基于運(yùn)營商參考電壓和測量電壓 來確定風(fēng)力機(jī)參考電壓，以致所述風(fēng)力機(jī)參考電壓在所確定的電壓邊界范圍之內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所確定的電壓邊界范圍在工作期間被維持恒定。
14.一種用于確定風(fēng)力機(jī)的風(fēng)力機(jī)參考電壓的裝置(200)，用于控制風(fēng)力機(jī)的在風(fēng)力機(jī)輸出端子處的輸出電壓，所述裝置包括: 輸入系統(tǒng)(201、131、204)，所述輸入系統(tǒng)(201、131、204)適應(yīng)于獲得運(yùn)營商參考電壓(203)并且適應(yīng)于獲得指示公共耦合點(diǎn)(111)處的電壓的測量電壓(205)，風(fēng)力機(jī)輸出端子經(jīng)由輸電線路被連接到所述公共耦合點(diǎn)(111); 處理器，所述處理器適應(yīng)于基于運(yùn)營商參考電壓(203)和測量電壓(205)來確定風(fēng)力機(jī)參考電壓(123 )，以致所述風(fēng)力機(jī)參考電壓(123 )在電壓邊界范圍(125 )之內(nèi)， 其中，電壓邊界范圍基于輸 電線路的電特征被限定。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于確定電壓邊界范圍的方法。描述的是一種用于確定限定風(fēng)力機(jī)(101)的風(fēng)力機(jī)參考電壓(123)的范圍的電壓邊界范圍(125)的方法，用于控制風(fēng)力機(jī)的在風(fēng)力機(jī)輸出端子(113)處的輸出電壓(Vturb)，其中所述方法包括獲得關(guān)于把風(fēng)力機(jī)輸出端子(113)連接到公共耦合點(diǎn)(111)的輸電線路(106)的電特征的信息，多于一個的其它風(fēng)力機(jī)是可連接到所述公共耦合點(diǎn)(111)的；以及基于輸電線路(106)的電特征來限定電壓邊界范圍(125)。
文檔編號H02J3/00GK103178515SQ20121056105
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者J.貝赫, 殷波 申請人:西門子公司