用于在与公用电网断开期间协调对风电场的控制的方法和系统技术方案

提供了一种用于在公用电网处于故障期间协调对风电场的风机的控制的方法和系统，能量将经由至少一根电缆并经由所述风电场的变电站被输送到所述公用电网。所述方法包括：将所述公用电网与所述风机断开；经由至少一根电缆中相应的一根电缆而电气连接至少一组风机的辅助设备；在所述至少一组风机的相应一组中选择与所述风电场的变电站电气接近的一个风机；以及通过所选择的至少一个风机变流器吸收在所述至少一根电缆上产生的无功功率。所述方法和系统确保了最有效的电缆充电功率补偿。

Method and system for coordinating control of a wind farm during disconnection with a utility grid

A method and system for controlling a fan during the coordination of wind farm in the fault of the utility grid provides energy via at least one cable and by the wind farm substation is transported to the utility grid. The method includes: the utility grid and the fan off; via a cable at least one cable and electrically connected to at least one group of wind turbine auxiliary equipment; in the at least one fan in a corresponding set of electrical substation selection and the wind farm. Near a fan; and by at least one wind turbine converter selected absorption in the at least one cable on the reactive power. The method and system ensure that the most effective cable charging power compensation.

【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在断开风电场与公用电网的连接期间协调对风电场的风机的控制的方法和系统。
技术介绍
众所周知，所有的离岸设施/单元将提供有独立的应急电源，当主电源出现故障时，其应当能够接管对紧急负载(例如，照明和重要的通信和信号系统等)的供电；对不同的负载，供电时间周期应满足诸如几小时到几天的需求。离岸风电场是一种典型的离岸应用，预计将以稳定的速度增长，并且预计安装功率将增加。当整个风电场与陆上电网断开时(例如在出口电缆故障的情况下)，电气系统设计还应符合紧急辅助负载供电(包括导航灯、传感器和通信设备，通风和加热设备等)的要求。在专利EP1752659中公开了使用柴油发电机对辅助负载供电的概念。然而，在这种情况下，来自电缆阵列的充电功率(容性无功功率)需要被柴油发电机吸收，导致所需柴油发电机的容量增大的问题。在解决技术问题时，专利EP2503146描述了用于在公用电网(要向其输送能量)处于故障期间操作电能生产设施(风电场)的方法及其装置。该能量生产设施包括至少一个风机。该方法包括将风机与公用电网断开。该方法还包括经由电缆将外部发电机连接到风机的辅助设备上，以将有功功率输送到辅助设备。电缆连接到风机变流器，其中变流器能够支持无功功率。由于所产生的无功功率可以通过适当地切换一个或多个功率晶体管而被连接到电缆的变流器吸收，使得外部发电机吸收的所产生的无功功率可以减少，因此能够使得外部发电机的尺寸和成本减小，从而可以实现外部发电机的安全操作。变流器可用于吸收通过向电缆施加电压而产生的无功功率，相比使用外部发电机或安装其他补偿设备(例如并联电抗器)，使用变流器更具成本效益。然而，以上专利并未针对风电场由多个风机组成并且它们的任何变流器能够吸收在电缆上产生的无功功率的情形进行分析；该情形下，无功功率补偿的效果将随着对风机变流器的各种选择而变化(例如考虑到风机变流器与变电站的电气距离而进行选择)。如专利EP2503146所公开的，在多个风机之中选择无功功率吸收变流器而不考虑它们在补偿电缆产生的无功功率方面的相对有效性，则可能导致电缆充电无功功率补偿效果下降的问题。专利EP2236821描述了一种用于与风电场相关的至少两个风机的孤岛运行的方法和系统，其中所述风电场被配置为将所述风电场中的风机产生的电力提供给主电网，并且该方法包括：检测所述风电场中的至少两个或更多个失效的风机，所述失效的风机与所述主电网断开；配置至少一个孤岛本地电网以用于电气连接所述两个或更多个失效的风机；使用黑启动运行激活所述失效的风机中的至少一个；以及将所述至少一个激活的风机和所述失效的风机中的至少一个连接到所述本地电网，所述激活的风机用作连接到所述本地电网的所述至少一个失效的风机的电源。然而，专利EP2236821没有讨论将多个风机的发电机和可替代的外部发电机用作辅助设备电源的情形。在该情形下，如控制不当将可能产生对于负载的过度供电或供电不足的技术问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于在公用电网处于故障期间协调对风电场的风机的控制的方法，能量将经由至少一根电缆并经由所述风电场的变电站被输送到所述公用电网，其中，所述风机布置在至少一个组中，所述方法包括：将所述公用电网与所述风机断开；经由至少一根电缆中相应的一根电缆，电气连接至少一组风机的辅助设备；在所述至少一组风机的相应一组中选择与所述风电场的变电站电气接近的至少一个风机；以及通过所选择的至少一个风机变流器吸收在所述至少一根电缆上产生的无功功率。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于在公用电网处于故障期间控制风电场的风机的协调系统，能量将经由至少一根电缆并经由所述风电场的变电站将能量输送到所述公用电网。所述协调系统包括：第一开关，其布置在所述公用电网与所述风机中的每一个之间，并且适于在所述公用电网发生故障的情况下断开；至少一个第二开关，其布置在所述至少一个风机组中相应的一组中相应的一个风机与所述至少一根电缆中的相应一根电缆之间；以及控制系统；其中：所述风机中的每一个包括辅助设备、变压器单元、变流器和发电机，所述变压器单元具有能够电气连接到所述辅助设备的输入端的第一绕组电路、能够经由第三开关电气连接到所述变流器的第二绕组电路、能够经由相应的第二开关电气连接到至少一根电缆中相应的一根电缆的第三绕组电路，并且变流器能够经由第四开关电气连接到所述发电机；以及所述控制系统，其适于随着所述第一开关的断开，在所述至少一组风机中相应的一组中选择电气接近于所述变电站的风机，并且闭合所选择的风机的第三开关，使得所选择的风机变流器吸收在所述至少一根电缆上产生的无功功率。通过本专利技术的方法和系统，确保了最有效的电缆充电功率补偿。附图说明在下文中，参照在附图中示出的优选示例性实施例更详细地解释本专利技术的主题，其中：图1示意性地示出了根据本专利技术的实施例的风电场；图2是示出根据图1的风电场的混合APS解决方案的流程图；图3示出了根据本专利技术的实施例的系统控制器获得用于柴油发电机的频率和电压基准f*/V*的流程图；图4示出了根据本专利技术的实施例的柴油发电机的本地控制的框图。在附图中使用的附图标记及其含义以概括形式列在附图标记列表中。原则上，在图中相同的部件具有相同的附图标记。具体实施方式图1示意性地示出了根据本专利技术的实施例的风电场。如图1所示，风电场1包括多个风机10-15、20-25、30-35，变电站4，至少一根电缆50、51、52和控制系统6。电缆50、51、52中的每一个可经由第一开关7(例如断路器)电气连接到公用电网。第一开关7可以在公用电网中的故障发生的情况下断开。风机布置成三组，其中组G1由风机10-15组成，组G2由风机20-25组成，组G3由风机30-35组成。组G1的风机10-15中的每一个可经由第二开关800-805中相应的一个电气连接到电缆50，组G2的风机20-25中的每一个可经由第二开关810-815中相应的一个电气连接到电缆51，并且组G3的风机30-35中的每一个可经由第二开关820-825中相应的一个电气连接到电缆52。本领域技术人员应当理解，电缆的数量可以等于或大于一，并且风机可以布置成一个或多个组以向一根或多根电缆输送能量。在存在多于一根电缆50、51、52的情况下，风电场1可以包括母线8，该母线8布置在第一开关7和相应的电缆50、51、52之间，并且电气连接第一开关7和相应的电缆50、51、52。在公用电网和第一开关7之间，在变电站4中，可以布置一个或多个变压器，以将由风机提供的电压变换为更高的电压，并且第一开关7也可以布置在变电站4中。风机10-15、20-25、30-35中的每一个包括发电机100-150、200-250、300-350，变流器101-151、201-251、301-351，辅助设备102-152、202-252、302-352，以及变压器单元103-153、203-253、303-353。变压器单元103-153、203-253、303-353具有：第一绕组电路，其可电气连接到辅助设备102-152、202-252、302-352的输入端；第二绕组电路，其可经由第三开关104-154、204-254、304-354电气连接到变流器101-151、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在公用电网处于故障期间协调对风电场的风机的控制的方法，能量将经由至少一根电缆并经由所述风电场的变电站被输送到所述公用电网，其中，所述风机布置在至少一个组中，所述方法包括：将所述公用电网与所述风机断开；经由至少一根电缆中相应的一根电缆而电气连接至少一组风机的辅助设备；在所述至少一组风机的相应一组中选择与所述风电场的变电站电气接近的至少一个风机；以及通过所选择的至少一个风机变流器吸收在所述至少一根电缆上产生的无功功率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在公用电网处于故障期间协调对风电场的风机的控制的方法，能量将经由至少一根电缆并经由所述风电场的变电站被输送到所述公用电网，其中，所述风机布置在至少一个组中，所述方法包括：将所述公用电网与所述风机断开；经由至少一根电缆中相应的一根电缆而电气连接至少一组风机的辅助设备；在所述至少一组风机的相应一组中选择与所述风电场的变电站电气接近的至少一个风机；以及通过所选择的至少一个风机变流器吸收在所述至少一根电缆上产生的无功功率。2.根据权利要求1所述的用于协调对风电场的风机的控制的方法，其包括：选取所述风机中的至少一个，以通过其发电机经由所述至少一根电缆中相应的一根电缆而向所述至少一组风机的辅助设备供应有功功率。3.根据权利要求2所述的用于协调对风电场的风机的控制的方法，其中：所选取的至少一个风机是从所选择的风机中选取的。4.根据权利要求1或2或3所述的用于协调对风电场的风机的控制的方法，其中：多根所述至少一根电缆通过母线而电气连接；多个所述至少一组所述风机的辅助设备经由所述多根电缆中相应的一根电缆而电气连接；在所述至少一个风机中的所选择的风机变流器内分配所述多根电缆上产生的无功功率的吸收。5.根据权利要求1或2或3所述的用于协调对风电场的风机的控制的方法，其中：多根所述至少一根电缆通过母线而电气连接；多个所述至少一组所述风机的辅助设备经由所述多根电缆中相应的一根电缆而电气连接；在所述至少一个所选择的风机中选取多个，以通过它们的发电机经由所述多根电缆和所述母线向多个所述至少一组风机的辅助设备供应有功功率。6.根据权利要求4所述的用于协调对风电场的风机的控制的方法，其中：对无功功率的吸收在所选择的风机变流器内被均匀地分配。7.根据权利要求4所述的用于协调对风电场的风机的控制的方法，其中：对无功功率的吸收在所选择的风机变流器内被以与所选择的风机变流器的无功功率容量成比例地分配。8.根据权利要求5所述的用于协调对风电场的风机的控制的方法，其中：所选取的风机供应等量的有功功率。9.根据权利要求5所述的用于协调对风电场的风机的控制的方法，其中：所选取的风机以与它们的发电机的有功功率容量成比例地供应有功功率的量。10.根据权利要求1或2或3所述的用于协调对风电场的风机的控制的方法，还包括：经由所述至少一根电缆将外部发电机连接到所述至少一组风机的辅助设备上；其中：对所产生的无功功率的吸收在所选择的至少一个风机变流器和所述外部发电机中分配。11.根据权利要求1或2或3所述的用于协调对风电场的风机的控制的方法，还包括：经由所述至少一根电缆将外部发电机连接到所述至少一组风机的辅助设备上，以供应有功功率；其中：对所产生的有功功率的供应在所选取的风机的发电机和所述外部发电机中被分配。12.一种用于在公用电网处于故障期间控制风电场的风机的协调系统，能量将经由至少一根电缆并经由所述风电场的变电站被输送到所述公用电网，所述协调系统包括：第一开关，其布置...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑶，黄杏，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH