用于借助于风能系统馈入电功率的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于借助于变流器控制的馈入器(100；112；130)、尤其风能系统(100；112)和/或存储器(133)在电网连接点(118)处将电功率(P)馈入到具有电网电压(U)的供电网(120)中的方法。此外，本发明专利技术涉及一种用于执行这种方法的风能系统。本发明专利技术也涉及一种用于执行这种方法的存储器。并且本发明专利技术涉及一种用于执行这种方法的变流器控制的馈入器。种方法的变流器控制的馈入器。种方法的变流器控制的馈入器。

【技术实现步骤摘要】
用于借助于风能系统馈入电功率的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于将电功率馈入到供电网中的方法。本专利技术还涉及一种用于执行这种方法的风能系统。本专利技术也涉及一种用于执行这种方法的存储器。并且本专利技术涉及一种用于执行这种方法的变流器控制的馈入器。

技术介绍

[0002]风能设施是已知的，所述风能设施将电功率馈入到供电网中。这可以通过单个风能设施进行，或通过风电场进行，多个风能设施在所述风电场中组合并且经由相同的电网连接点馈入到供电网中。在此，在风能系统的总概念下总结了风能设施或具有多个风能设施的风电场。这种风能系统也可以具有电存储器，也从所述电存储器馈入到供电网中。
[0003]在此，借助于变频器或变流器进行馈入。因此，将这种风能设施或风电场以及借助于变流器馈入到供电网中的电存储器称为变流器控制的馈入器。此外，光伏设施也可以是变流器控制的馈入器。
[0004]如今，这种变流器控制的馈入器、尤其风能系统对于在供电网中、至少在一些供电网中提供电功率具有增长的份额。借此，这种变流器控制的馈入器不仅形成能量供应者或功率供应者，而且所述变流器控制的馈入器也用于供电网的电支持，并且在此通常承担越来越多的意义。
[0005]在此，这种变流器控制的馈入器、特别是现代的风能设施从而现代的风电场必须具有用于先行控制电网故障的特性。所述特性也称为FRT特性。
[0006]现代的风能设施的FRT特性是已知的和已设立的。在此，在供电网中电压骤降时，特别是借助于可参数化的下垂(Statik)，馈入附加的电压支持的无功电流。为此，原则上已知2个模式，即模式1和模式2，其也可以称为QU(2)模式或QU(UK)模式。
[0007]在这两个模式中，在故障的情况下，功率提高直至变流器的视在电流界限。如果达到所述视在电流界限，则优先馈入无功电流、即在模式1中优先馈入无功电流，或者优先馈入有功电流、即在模式2中优先馈入有功电流。
[0008]众所周知，对于电压柔性的电网规定无功电流优先、即在模式1中，以便产生、即馈入完全的无功电流。这意味着，无功电流的馈入优先于有功电流的馈入，并且当无功电流应进一步增加时，有功电流应减少，必要时甚至可以减少到0。因此，有功电流减少，借此无功电流在遵守预设的最大视在电流的条件下仍可以增加。在此，视在功率S、有功功率P和无功功率Q之间的已知的关系基于以下公式：
[0009]S2＝P2+Q2[0010]当然，相同的关系也一方面适用于视在电流，并且另一方面适用于有功电流和无功电流或有功电流份额和无功电流份额。由于平方的关系、即平方加法，根据运行点，有功份额的下降可能仅引起无功份额的相对小的提升。特别当有功份额应已经小时，进一步的下降仅还引起无功份额的最小的增加。
[0011]在频率柔性的电网中，在电压骤降时，那么由于无功电流优先可能出现频率问题。
在此，即电压骤降引起：无功电流优先可能引起有功电流的减小，从而引起所馈入的有功功率有时减小到0。但是，馈入的有功功率的减小可能引起频率的减小。因此，在频率柔性的电网中，这可能引起强烈的频率减小，使得得出频率问题。
[0012]在有功电流优先时，即根据方法2，有功电流馈入具有优先级，并且必要时无功份额必须减小或不允许增加，使得当有功电流可以由此增加时，可能完全不馈入无功功率。由此，上述频率问题虽然不能直接发生，但是在此由于在电压骤降时的有功电流的优先级可能完全不出现电压支持，或甚至出现在故障之前已经馈入的无功功率的减小。因此此外，在所述第二模式中，在电压骤降时，风能设施尝试经由更高的电流馈入总有功功率，直至变流器的电流界限。因此，由此面临电压崩溃。

技术实现思路

[0013]因此，本专利技术所基于的目的在于，解决上述问题中的至少一个问题。尤其应提出一种解决方案，在所述解决方案中，在故障运行中进行良好的电网支持，其不仅避免所提及的频率问题，而且也避免所提及的潜在的电压崩溃的问题。至少应相对于至今已知的解决方案提出替选的解决方案。
[0014]根据本专利技术提出一种用于将电功率馈入到供电网中的方法。
[0015]因此提出一种用于馈入电功率的方法。在电网连接部处进行馈入，在所述电网连接部处馈入到供电网中。所述供电网具有电网电压。例如，可以在电网连接点处测量电网电压。借助于变流器控制的馈入器进行馈入。因此，这种馈入器为了馈入具有变流器或逆变器，所述变流器或逆变器因此可以根据数值、频率和相位有针对性地产生电流。
[0016]这种变流器控制的馈入器尤其可以构成为风能系统，并且此外或替选地可以构成为存储器。在此，因此可以提出风电场或单个风能设施，这两者都可理解为术语风能系统。变流器控制的馈入、即借助于变流器的馈入也可以特别意味着，使用多个变流器、尤其多个并联连接的变流器。
[0017]所述方法提出，在正常运行中，如果在供电网中未识别到电网故障或电网干扰，则将电功率馈入到供电网中。对应地，所述方法执行对供电网监控电网故障或电网干扰。下文中对于电网故障的阐述根据意义同样涉及电网干扰，即使未明确提及所述电网干扰。这可以借助于测量和/或借助于评估对应的从外部获得的信号来进行，例如通过评估供电网的电网运营商所传送的信号。优选地，也可以通过对变流器控制的馈入器的性能进行评估，对供电网的电网故障进行这种监控。这种变流器控制的馈入器通常对供电网中的改变做出反应，并且下文中也还进行描述的这种反应也允许得出关于供电网或那里可能出现的故障的结论。
[0018]也可能的是，在供电网中存在电网故障，但是所述电网故障不重要或由于其他原因不被考虑，例如由于所述电网故障距离太远。就此而言，在正常运行中的馈入涉及，未识别到电网故障。
[0019]还提出，如果识别到电网故障或电网干扰，则切换到故障运行。如果涉及其中电网电压减小或增大的电网故障或干扰，则提出到故障运行的这种切换。因此，尤其监控电压骤降或电压过高。电压骤降特别是电网电压的如下下降，即所述电网电压下降到低于电网电压的预确定的下部电压界限值。在电压过高时，电网电压上升到高于上部电压界限值。
[0020]如果存在无功电流优先的模式，则考虑过压是特别有意义的。已认识到，在穿越过压故障(OVRT)时，如果保持固定的有功功率，虽然有功电流与电压成比例地下降，但是无功电流仍可以强烈地上升，使得有功电流从而有功功率的限制或减小可变得必要。如果在电压偏差与待馈入的无功功率之间使用大的放大或放大系数，则特别是这种情况，所述放大或放大系数也称为k系数。那么即仍然可以出现高的无功电流，使得有功电流或因此有功功率减小。为此也提出，然而不将有功电流减小到值零。欠压或电压骤降同样可能引起数值提高的无功电流，以便提升电压。无功电流不同于其应降低电压地作用的情况，但所述无功电流处于其相位。直观地说，所述无功电流与此相比是负的，这也称为“吸收”。然而，出现的问题是，可能超出最大视在电流。
[0021]提出，在正常运行中，馈入有功电流以馈入有功电功率，使得在需要时通过无功电流馈入附加的无功电功率。有功电流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于馈入电功率(P)的方法，所述方法用于
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借助于变流器控制的馈入器(100；112；130)、尤其风能系统(100；112)和/或存储器(133)
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在电网连接点(118)处
‑
将电功率(P)馈入到具有电网电压(U)的供电网(120)中，所述方法包括如下步骤：
‑
如果在所述供电网(120)中未识别到电网故障或电网干扰，则在正常运行中，将所述电功率(P)馈入到所述供电网(120)中，
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如果识别到电网故障或电网干扰，则切换到故障运行，其中所述电网电压(U
N
)减小或增大，其中
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在所述正常运行中
‑
馈入有功电流(I
P
)，以馈入有功电功率(P)，并且
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在需要时附加地通过无功电流(I
Q
)馈入无功电功率(Q)，其中所述有功电流(I
P
)和所述无功电流(I
Q
)一起得出视在电流(I)，以及
‑
在所述故障运行中
‑
馈入或在数值上提升附加的无功电流，以提高或降低所述电网电压(U
N
)，其中
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使用无功功率优先的模式或有功功率优先的模式，并且
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所述无功功率优先的模式的特征在于，
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在需要时减小所述有功电流(I
P
)，使得所述视在电流(I)遵守视在电流界限(504)，并且
‑
所述有功功率优先的模式的特征在于，
‑
在需要时限制或减小所述无功电流(I
Q
)，使得所述视在电流(I)遵守所述视在电流界限(504)，其中
‑
在所述无功功率优先的模式中
‑
对于所述无功电流(I
Q
)的数值预设无功电流上限和/或
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对于所述有功电流预设有功电流下限，或
‑
在所述有功功率优先的模式中
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对于所述有功电流(I
P
)预设有功电流上限(524)和/或
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对于所述无功电流(I
Q
)预设数值无功电流下限(528)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
‑
在所述故障运行中，从所述无功功率优先的模式切换到所述有功功率优先的模式，或反之，尤其
‑
在达到预设的第一电流界限、尤其视在电流界限、所述无功电流上限或所述有功电流下限时，从所述无功功率优先的模式切换到所述有功功率优先的模式，或
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在达到预设的第二电流界限、尤其所述视在电流界限、所述有功电流上限或所述无功电流下限时，从所述有功功率优先的模式切换到所述无功功率优先的模式。3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，如下列表中的电流界限中的至少一个电流界限是动态可变的：
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所述无功电流上限(516)，
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所述有功电流下限(520)，
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所述有功电流上限(524)，以及
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所述无功电流下限(528)尤其
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根据标识为所述供电网(120)的特性的电网特性来设定，和/或
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从切换到所述故障运行起，在预确定的等待时间之后才设定所述电流界限中的至少一个电流界限或使其生效，和/或
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将所述电流界限中的至少一个电流界限传输给外部单元、尤其电网运营商。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据当前对于所述变流器控制的馈入器可用的有功功率(P)来设定所述无功电流上限(516)和/或所述有功电流下限(520)。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
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在所述故障运行中在所述无功功率优先的模式中预设无功电流下垂，所述无功电流下垂根据所述电网电压(U
N
)预设无功电流(I
Q
)，其中
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所述无功电流下垂、尤其在死带范围外的无功电流下垂说明在所述电网电压(U
N
)与所述无功电流(I
Q
)之间的线性关系，所述无功电流下垂具有无功电流升高，所述无功电流升高描述无功电流变化与所属的电网电压变化的比值，
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并且所述无功电流(I
Q
)最大上升直至所述无功电流上限(516)，和/或为了遵守最大允许的视在电流(I)而减小所馈入的有功电流(I
P
)，其中不将所述有功电流(I
P
)降低到低于所述有功电流下限(520)，其中
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在所述正常运行中同样预设具有无功电流升高的无功电流下垂并且所述无功电流升高在所述故障运行中比在所述正常运行中更大。6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
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对于所述供电网(120)、子电网，或对于局部电网部段，确定电网刚性作为电网特性，其中
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电网刚性是标识如下内容的尺度：电网频率(f)作为对所述供电网(120)中的功率平衡的改变的反应而多强烈地变化，其中
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功率平衡描述馈入到所述供电网(120)、所述子电网、或所述局部...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰内斯，
申请(专利权)人：乌本产权有限公司，
类型：发明
国别省市：