风力发电厂的重复性故障保护制造技术

一种用于运行连接到电力网络的风力涡轮发电机、以解决由至少一个电路断路器在短路之后自动重新闭合所引起的所述电力网络上的重复性电压故障的方法。该方法包括：识别所述电力网络的电压水平与所述网络的正常运行电压水平的偏差；确定所识别的偏差是否满足自动重新闭合的标准；以及如果满足自动重新闭合的标准，则以重复性故障模式运行所述风力涡轮发电机。在以重复性故障模式运行风力涡轮发电机时，所述方法包括：从所述偏差监测所述电压水平的恢复；将电压的恢复分类为至少强恢复或弱恢复中的一种；以及根据恢复的类别实施穿越协议。

Repetitive fault protection of wind power plant

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】风力发电厂的重复性故障保护
本公开涉及保护和控制可再生能源工厂的方法和系统。更具体地，本公开涉及在电力网络故障、尤其是重复性电力网络故障期间保护风力发电厂的方法。
技术介绍
风力发电厂以及其他可再生能源发电厂被期望符合它们所连接的电力网络的特定要求。通常包括多个风力涡轮发电机并且还被称为风电站或风电场的风力发电厂各自连接到电力网络或“电网”。在电力网络处，在正常运行条件下，从每个风力发电厂输出到网络的电力由电厂控制系统或控制器(PPC)控制。在异常运行条件下，例如在电网故障期间，风力涡轮发电机受到风力涡轮机控制器实施的低压穿越(LVRT)和故障穿越(FRT)保护方案的保护。PPC和风力涡轮机控制器均执行传输系统运营商(TSO)或者特定国家的电网互连要求或“电网规则”所设定的运行限制和要求，以实现电力供应的连续性。建立电力供应的连续性对于电网运行和控制尤为重要。当发生瞬态故障时，会对这种连续性提出显著的挑战，发生瞬态故障会导致电压骤降，同时发生故障的线路或设备会通过断开故障周围的电路断路器而临时离线。瞬态故障通常只是临时事件，例如绝缘子上的飞弧或电力线上的自清除故障，并且许多电力网络的优选方法是在预定义的时间延迟后自动重新闭合跳闸的断路器，以增加电力供应的可用性。如果在断路器重新闭合时故障仍未完全清除，则可能会有第二次电压骤降，并且该故障成为重复性故障。直到故障清除为止，可能会有多次骤降。风力涡轮发电机被期望在这种临时故障中保持连接到电力网络。如前所述，在外部故障情况下，通过LVRT保护方案来保护每个风力涡轮发电机免受超出其容许极限的电压偏差的影响。该保护方案运行以在故障期间跟踪预定义的曲线，并被设定为针对该曲线以下的任何电压偏差将涡轮机断开连接。涡轮机应在所有其他时间保持连接到网络。如果达到穿越阈值，将重置LVRT保护方案，以准备好用于将来的故障。但是，即使涡轮机设计和LVRT保护方案与电力网络的要求相协调，重复性故障情况仍是风力发电厂运行中的问题。更精确地，由于LVRT保护方案的配置没有将重复性故障考虑在内，因此运行常规的LVRT保护方案可能导致风力涡轮发电机与电力网络的不希望的断开连接。即使将LVRT保护方案配置为符合与重复性故障有关的网络要求，由于其他保护系统优先于LVRT保护方案运行，还是可能会导致冲突。该冲突影响LVRT保护方案以及其他保护方案为风力涡轮发电机提供足够保护的能力，因此可能使风力涡轮发电机容易受到损坏。鉴于上述问题，需要对风力涡轮发电机进行能够在重复性故障期间充分地运行并且不影响常规LVRT保护方案的运行的保护。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供了一种用于运行连接到电力网络的风力涡轮发电机、以解决由至少一个电路断路器在短路之后自动重新闭合所引起的所述电力网络上的重复性电压故障的方法。该方法包括：识别所述电力网络的电压水平与所述网络的正常运行电压水平的偏差；确定所识别的偏差是否满足自动重新闭合的标准；以及如果满足自动重新闭合的标准，则以重复性故障模式运行所述风力涡轮发电机。在以重复性故障模式运行风力涡轮发电机时，所述方法包括：从所述偏差监测所述电压水平的恢复；将电压的恢复分类为至少强恢复或弱恢复中的一种；以及根据恢复的类别实施穿越协议。通过实施与常规的低压穿越模式分离的重复性故障模式，该方法提供了能够基于恢复的特征来解决多次电压骤降的保护协议。特别地，通过对恢复进行分类，该方法在重复性故障的整个过程中保护发电机，同时保持符合新的发电厂必须满足的电网要求。此外，由于确定偏差是否满足特定标准并且仅在满足标准时才进入重复性故障模式，因此上述方法不影响常规的低压穿越模式。因此，该方法用作低压穿越模式的增强，对现有硬件仅有很小的改动或没有改动。因此，有利地，该方法可以容易地在现有工厂和新工厂中实施。该偏差可以包括电力网络故障。确定偏差是否满足自动重新闭合的标准可以包括将故障后的电压水平与预先确定的重新闭合阈值进行比较。通过使用重新闭合阈值，应当注意，重复性故障很有可能在电路断路器被配置为自动重新闭合的情况下发生。以所描述的方式比较电压水平确保了该方法能够与现有的电力网络平稳地集成。对电压的恢复进行分类可以包括对恢复施加一个或多个测试，使得如果其通过该测试或每个测试，则将恢复分类为强恢复，而如果其未通过该测试中的一个或多个，则将恢复分类为弱恢复。优选地，该方法包括三个测试，并且仅当其通过三个测试中的每一个时，该恢复才会被分类为强恢复。除非该恢复通过特定测试，否则其会被分类为弱恢复，从而对电压恢复实施严格的方法。在涉及弱恢复的情况下，如果不实施正确的协议，则可能会对发电机产生一定的危险，因此，仅在恢复通过该测试或每个测试的情况下才将其分类为强恢复的步骤确保了可以优先考虑保护发电机。所述至少一个测试可以包括将电压水平与第一电压阈值进行比较。如果电压水平在预先确定的第一时间段中超过第一电压阈值，则可以通过该测试。如果电压水平在预先确定的第一时间段结束时超过第一电压阈值，则可以通过该测试。有益地，在时间段内将电压水平与阈值进行比较充分指示了恢复的速度和大小。特定时间段内的电压的恢复可能是电网和/或发电厂的状态的函数，因此其可以被用作恢复的计量或度量。所述至少一个测试可以包括将电压水平与第二电压阈值进行比较。如果电压水平在预先确定的第二时间段中超过第二电压阈值，则可以通过该测试。如果电压水平在预先确定的第二时间段结束时超过第二电压阈值，则可以通过该测试。在某些时间段内实施两级电压阈值对于计算效率以及在恢复未通过所述测试中的一个或多个的情况下实施穿越协议的速度很有用。可以顺序地执行所述测试，使得未通过第一测试将导致恢复被分类为弱(恢复)。第二电压阈值可以大于第一电压阈值。第二电压阈值可以是小于发电机的运行电压的上限电压阈值。第二电压阈值可以等于预先确定的重新闭合阈值。第一电压阈值可以是下限电压阈值，并且可以由用户确定。第一电压阈值可以替代地由预先确定的电网要求来设定，或者可以基于工厂或电网的监测参数而自适应。第一时间段和第二时间段可以是并发的并且具有相等的长度。因此，可以同时执行电压水平与第一阈值和第二阈值的比较。所述至少一个测试可以包括：将电压水平与第三电压阈值进行比较，并且在预先确定的第三时间段内对电压水平等于第三电压阈值的次数进行计数。如果计数为零或偶数，则可以通过该测试。如果在预先确定的时间段结束时电压水平大于第三电压阈值，则可以通过该测试。对与第三阈值相交的次数进行计数提供了初始恢复后电压水平的稳定性指示。不稳定且因此较弱的恢复可以具有奇数次计数，其中在第三时间段结束时电压水平低于第三阈值。这可以指示恢复已经下降到其应有的水平以下，并且有利地允许在存在不稳定的情况下保护发电机。第二电压阈值和第三电压阈值可以相同。第三时间段可以跟随第一时间段或第二时间段中的至少一个。可以在将电压水平与第一阈值或第二阈值进行比较之后执行电压水平与第三电压阈值的比较。只有在通过了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于运行连接到电力网络的风力涡轮发电机、以解决由至少一个电路断路器在短路之后自动重新闭合所引起的所述电力网络上的重复性电压故障的方法，所述方法包括：/n识别所述电力网络的电压水平与所述网络的正常运行电压水平的偏差；/n确定所识别的偏差是否满足自动重新闭合的标准；以及/n如果满足自动重新闭合的标准，则以重复性故障模式运行所述风力涡轮发电机，其中在以重复性故障模式运行所述风力涡轮发电机时，所述方法包括：/n从所述偏差监测所述电压水平的恢复；/n将所述电压的恢复分类为至少强恢复或弱恢复中的一种；以及/n根据恢复的类别实施穿越协议。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171220 DK PA2017709671.一种用于运行连接到电力网络的风力涡轮发电机、以解决由至少一个电路断路器在短路之后自动重新闭合所引起的所述电力网络上的重复性电压故障的方法，所述方法包括：
识别所述电力网络的电压水平与所述网络的正常运行电压水平的偏差；
确定所识别的偏差是否满足自动重新闭合的标准；以及
如果满足自动重新闭合的标准，则以重复性故障模式运行所述风力涡轮发电机，其中在以重复性故障模式运行所述风力涡轮发电机时，所述方法包括：
从所述偏差监测所述电压水平的恢复；
将所述电压的恢复分类为至少强恢复或弱恢复中的一种；以及
根据恢复的类别实施穿越协议。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述偏差包括电力网络故障，并且确定所述偏差是否满足自动重新闭合的标准包括：将所述故障之后的电压水平与预先确定的重新闭合阈值进行比较。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，对所述电压的恢复进行分类包括对所述恢复施加一个或多个测试，使得如果其通过所述测试或每个测试，则将所述恢复分类为强恢复，而如果其未通过所述测试中的一个或多个，则将所述恢复分类为弱恢复。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述至少一个测试包括将所述电压水平与第一电压阈值进行比较，并且其中如果所述电压水平在预先确定的第一时间段中超过所述第一电压阈值，则通过所述测试。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述至少一个测试包括将所述电压水平与第二电压阈值进行比较，并且其中如果所述电压水平在预先确定的第二时间段中超过所述第二电压阈值，则通过所述测试。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第二电压阈值大于所述第一电压阈值。


7.根据权利要求5或权利要求6所述的方法，其中，所述第一时间段和第二时间段是并发的并且具有相等的长度。


8.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，其中，所述至少一个测试包括：将所述电压水平与第三电压阈值进行比较，...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·古普塔，J·斯瓦斯卡兰，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统集团公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK