本发明专利技术涉及优化包括传输线的个体地方风电场系统的系统损耗的方法。在诸如高电压变电站或其它系统总线的系统上的调制点调制电压。可以监测和控制系统中的至少一个其它约束点，以防止电压超过约束点处的限制。通过感测电压、与基准电压相比较以及调整风力涡轮机和系统中的其它设备的无功功率输出，在调制点处实现调制。当在系统中的其它点尝试转移无功负载以将电压恢复到限制内之后，可以将调制点转移到至少一个其它约束点。可以调整基准电压以将多风电场系统和传输线的损耗最小化。将损耗优化算法应用到综合的多个风电场和传输线，以在地方风电场和传输线之间转移无功负载，从而将损耗最小化，并在个体风电场中的个体风力涡轮机之间转移无功负载。
【技术实现步骤摘要】
本申请是2009年10月9日提交的申请号为200910206867.1、专利技术名称为“风电场的电压控制”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术通常涉及电网中的风电场(windfarm)的运行，尤其涉及用于多风电场系统(a system of multiple windfarms)的电压控制。
技术介绍
典型地，电力系统包括遍布一个地理区域的多个发电器材(power generationassets)。电力系统还包括也遍布该地理区域的消耗电力(负载)的系统。电力系统还包括电网、电力线网络以及用于在一个地理区域传输和分配电的关联设备。电网的基础结构可以包括但不限制于用于该电力系统运行的互连、控制、维护以及改进的装置。典型地，电力系统包括中央控制系统，该中央控制系统可运行地连接到该发电器材以控制各发电器材的电力输出，例如，使用处理逻辑(processing logic)。网络操作人员通常操作该中央控制系统。由中央控制系统控制的发电器材的电力输出可以包括但不限制于电力的量和用于该电力的电压。风能经常被用来在常被称为风电场的发电站产生电力，该发电站使用，例如大型风力涡轮机的旋转来驱动发电机。风电场及其关联风电场控制器能够控制无功功率(reactive power)供应,在更有限的程度上,控制有功功率(active power)。在美国专利N0.7, 119, 452,N0.7，166，928 以及 N0.7，224，081 (转让给通用电气公司)中，Larsen描述了用于风力发电机的电压控制，该风力发电机包括具有无功功率指令(reactive powercommand)的场等级控制器(farm-level controller)和风力润轮发电机控制系统。通过根据由高于发电机等级(higher-than-generator-level)(变电站或场等级)控制器设定的基准来调制电压，可以提供风力涡轮发电机的电压控制。无功功率可能被调制较长时间(例如几秒)，而风力涡轮发电机终端电压被调制较短时间(例如几分之一秒)以减轻快速的电网暂态(grid transient)效应。出于经济原因以及作为减少化石燃料发电的环境影响的方法的一种，具有更大电力输出的风力涡轮发电机正在被生产，具有更多数量的风力涡轮发电机的风电场正在被投入运行。来自风电场的电力输出可以包括沿输电网(transmission grid)供应和传输的总电力的相当大的部分。通常，一个初始的风电场可以置于一定的地理位置，基于该位置的所需的风力条件。随后，一个或更多附加的风电场可以置于相同的地理位置，基于激发第一风电场的所需的风力条件。后续的风电场可以由与第一风电场相同的操作人员或完全不同的操作人员建立。来自风电场的输出可以在各种点互连，这些点最终在公共耦合点(point ofcommon coupling)联接在一起。公共I禹合点也可以是与电力系统电网互连的互连点(pointof interconnection)。公共I禹合点可以提供用于测量来自多个互连的风电场的综合输出参数的位置。备选地，可以从与电网互连的互连点移除公共耦合点。渐渐地，随着将风电场建在具有有价值的风力特征的地理区域，风电场远离电网的现有传输线。渐渐地，需要建造高达几百英里的传输线以将新建的风电场联接入现有电网。风电场系统中的风电场的互连可以为不同的配置。风电场之间的距离可以变化。此外，与电网物理连接的点可以远离个体风电场(individual windfarms)和公共I禹合点中的任何一个。在多个具有个体地方风电场控制器的互连的风电场的情况下，可以从中央控制系统向个体地方风电场控制器提供个体地方电力相关指令。典型地，向地方风电场控制器提供的电力相关指令可以引导地方风电场控制器在公共耦合点提供特定的电力相关输出。然而，多个个体地方风电场控制器无法在公共耦合点控制，因为在该点的电力相关参数是来自所有个体风电场的输出的综合。现有技术风电场系统已经在测量的位置或公共耦合点接合来自多个风电场的电压输出的调制。例如，Cardinal等(转让给通用电气公司的美国申请号12/181,658)描述了用于在公共耦合点或与电网互连的互连点调制来自多个风电场的电压输出的主无功控制装置。在其它示例中，多个风电场的电压输出的调制在远离可以测量参数的位置的调制点，例如与电网互连的互连点。然而，与来自多个风电场的输出相关联的位于单个点的电压调制可能导致在传输线上或个体风电场内的其他位置违反电压限制。图1图示了与风电场耦合的公共耦合点(POCC)和与电网互连的互连点(POI)之间的传输线上的各种点的电压分布。规划标准(planning criteria)通常要求来自风电场的额定功率(rated power)在0.95功率单位(power unit, PU)至1.05 PU的范围内，在针对电压的POI传送。然而，根据额定功率的一部分和所采用的补偿机制(compensation scheme),电压将沿着POCC和与电网的POI之间的传输线变化。这将要求能够控制风电场的输出以在传输线运行期间维持传输线上的点在电压规格(voltage specification)之内。电压或其它限制可能类似地在风电场的系统中的其它点被违反，例如在个体风电场的汇集总线输出(collector busoutputs)o此外，现有技术已经接合例如Cardinal等(转让给通用电气公司的美国申请号12/039028)的用于分配无功负载的方法和用于减小个体风电场内的汇集系统损耗(collector system loss)的风电场电压优化。图2图示了用于通过利用损耗最小化算法来向个体风力涡轮机分配无功功率指令，从而将单个风电场中的损耗最小化的现有技术系统。风电场汇集系统200显示了三个风力涡轮发电机201、202以及203。然而，风力涡轮发电机的数量在实际应用中可以广泛地扩展。风力涡轮发电机201、202以及203提供输出P^jQ1 (207) ,P2+jQ2(208)以及P3 +JQ3(209) 0各个风力涡轮发电机201、202以及203分别通过风力润轮发电机连接变压器(connection transformer) 210、211以及212而联接到汇集总线205，其中，变压器对汇集系统呈现阻抗Z1、Z2以及Z3。风力涡轮发电机连接变压器210,211以及212可以位于离汇集总线205的变化的物理距离215、216以及217，对系统呈现不同的线路电阻和电抗(Z4、Z5以及Z6)。用于一个或更多风力涡轮发电机负载的公共路径也可以存在于汇集系统，例如汇集总线205和风电场主变压器224之间的218 (Z7)。虽然出于说明目的而显示了阻抗，以作为分立元件，但应当认识到它们可以代表分布的线路元件(distributed line element),即代表线路的变化距离。汇集总线205通过公共连接点并通过风电场主变压器224而联接到输电网225。位于POCC 220的传感装置可以向风电场控制系统提供测得的电压、电流、功率因子、实际功率以及无功功率信号。为风电场提供了一个控制系统。向风电场控制系统270提供基准指令(reference comman本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于优化包括传输线的多个个体地方风电场系统的系统损耗的方法，包括：根据针对整个系统的损耗优化算法为所述多个个体风电场系统分配总无功指令；以及根据针对各个个体风电场的损耗优化算法将被指派到个体风电场的无功指令分配到个体风力涡轮机。
【技术特征摘要】
2008.10.09 US 12/248,8621.一种用于优化包括传输线的多个个体地方风电场系统的系统损耗的方法，包括: 根据针对整个系统的损耗优化算法为所述多个个体风电场系统分配总无功指令；以及 根据针对各个个体风电场的损耗优化算法将被指派到个体风电场的无功指令分配到个体风力涡轮机。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括指派所述无功指令到个体风电场，使得所述无功指令的和等于所述总无功指令，并且，损耗对无功输出的偏导数在各个个体风电场的稳定状态相等。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，指派所述无功指令到个体风电场，使得所述无功负载的和等于所述总无功负载，并且，损耗对无功输出的偏导数在各个个体风电场的稳定状态相等，包括:使用预报-校正方式而指派所述无功指令到个体风电场。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传输线位于所述个体风电场的公共耦合点和与电网互连的互连点之间。5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：EV拉森，RA沃林，K克拉克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：
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