CN101725480B - 风电场的广域传输控制 - Google Patents

风电场的广域传输控制 Download PDF

Info

Publication number
CN101725480B
CN101725480B CN2009102088923A CN200910208892A CN101725480B CN 101725480 B CN101725480 B CN 101725480B CN 2009102088923 A CN2009102088923 A CN 2009102088923A CN 200910208892 A CN200910208892 A CN 200910208892A CN 101725480 B CN101725480 B CN 101725480B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wind energy
turbine set
energy turbine
transmission network
wind
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2009102088923A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101725480A (zh
Inventor
A·S·阿基里斯
P·维亚斯
R·W·德尔梅里科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Renovables Espana SL
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=41818344&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN101725480(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN101725480A publication Critical patent/CN101725480A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101725480B publication Critical patent/CN101725480B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/028—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power
    • F03D7/0284—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power in relation to the state of the electric grid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F03D7/048—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller controlling wind farms
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/337—Electrical grid status parameters, e.g. voltage, frequency or power demand
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/22—Flexible AC transmission systems [FACTS] or power factor or reactive power compensating or correcting units

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

通过风电场(325)的协同控制(395)提供一种用于改进公用传输系统(5)的动态和电压稳定性的系统。将可包括同步相量的传输系统(5)的电气测量(390)供应给一个或多个风电场控制器(385)，风电场控制器(385)再执行改进公用系统(5)中的机电振荡的减振或电压性能的调节功能。控制结构具有分散的性质，其在通信失败的情况下保持运转。益处是对机电振荡的改进的减振和更好的电压性能以及最终增加的装备的利用，减少安装其它的网络装备。

Description

风电场的广域传输控制
技术领域
本发明大致涉及电力系统内的电风电场系统的稳定性控制，并且更具体地，涉及通过控制电风电场系统的电力系统动态和电压稳定性控制。
背景技术
通常，电力系统包括遍布在一定地理区域的多个发电装备。电力系统还包括同样可遍布在该地理区域的消耗功率(负载)的系统。电力系统还包括输电网，电力线路的网络以及用于将电传送和分配到整个地理区域的相关的设备。输电网的基础设施可包括，但不限于用于电力系统运转的互连、控制、维护和改进的装置。通常，电力系统包括集中控制系统，集中控制系统操作性地连接于发电装备，以便例如应用处理逻辑来控制各发电装备的功率输出。网络操作员通常操作集中控制系统。由集中控制系统控制的发电装备的功率输出可包括，但不限于电功率的量，以及对于该电功率的电压。
发电装备包括单个的发电站。发电站可例如通过将电功率输送到这些区而各服务输电网内的地理区。发电装备可各自包括任何类型的功率源。例如，发电装备可包括至少部分地由煤，水，可燃流体诸如汽油、天然气、柴油燃料等，原子能，风，和太阳能产生电功率的功率源。
风能常常被用于利用例如大型风力涡轮机的旋转以驱动发电机而在通常称为风电场的发电厂产生电功率。风电场及其相关的风电场控制器可控制无功功率供应，以及在更有限的程度上控制有效功率。Larsen在美国专利第7,119,452号、第7,166,928号和第7,224,081号中描述了用于风力发电机的电压控制，其包括具有无功功率命令的场级(farm-level)控制器以及风力涡轮发电机控制系统。风力涡轮发电机电压控制可通过高于发电机级(变电所或场级)控制器根据参考设置调节电压来提供。无功功率可在较长的期限(例如几秒钟)内调节，而风力涡轮发电机端电压在较短的期限(例如几分之一秒)内调节以减轻快速的输电网瞬变现象的影响。
为了经济上的原因并且作为减少化石燃料发电对环境影响的途径之一，具有更大功率输出的风力涡轮发电机正在被生产出来，并且具有更多风力涡轮发电机的风电场正在投入运转。来自风电场的功率输出在未来可能包括沿着传输电网供应和传送的总功率的更大部分。同时，关于新的大规模风电场可用的传输容量以及限制传输容量的稳定性问题存在越来越多的关注。
传输系统的最大运行容量常常会受限于电压稳定性、电压极限，以及机电振荡而不是受限于热负载极限。如果可以克服这些约束，可更好地利用网络装备并且有时可以避免额外装备的投资。
图1显示由于在多个区域之间增加的功率传送引起的传输系统崩溃的代表性的响应曲线，以及对于风电场的有创造性的控制的应用怎样可以延伸传输系统的运转，防止电压骤降。垂直轴线表示传输系统电压功率流175，而水平轴线表示功率流180。在压力状态，随着功率流(P)175增加，在电压对功率流的线(实线)185上给定点的电压180开始减少。由于电压骤降，可在系统中传送的功率P必须限制为低于Pmax1194。如果功率增加到接近于Pmax1194，电压180显著地“骤降”，通常使保护继电器运转而负载断开。在实践中，将运行极限(未示出)保持为低于Pmax1194以避免崩溃。
可能发生的机电振荡模式，可以是本地的，在该情况下发电装备中单个的同步发电机相对于电力系统振荡(以0.3到1Hz的次序)，可以是外部区域，在该情况下多组发电机在长距离系统振荡上振荡(0.2到1.0Hz)，以及可以是可为本地方式和外部区域模式结合的复合振荡。
机电振荡将最可能发生在网络中的传统发电机内。当前的风力涡轮发电机(WTG)技术与振荡无关(但是它们可影响它们的减振(damping))。进一步地，潜在的新WTG概念(具有直接连接的同步机的水力转矩变换器)可积极参与机电振荡模式。
机电振荡的减振可随着在同步发电机激励下的控制装置或者电力系统稳定器(PSS)控制而改进。PSS已经应用于常规的发电中。
灵活交流传输系统(FACTS)装置是许多传输系统问题的解决方案。这些常常由增加了串联或并联电容器以及其它无源装置或有源开关而构成的装置可加到传输电网中。典型的FACTS装置是静态VAR补偿器(SVC)和静态同步补偿器(STATCOM)。SVC和STATCOM是用于在高电压电传输网络上提供快动无功功率补偿的电气装置。其它解决方案包括构筑附加的线路和在长线路中利用串联电容器。然而，FACTS方法招致用于硬件修理的成本。
因此，需要提供用于在传输系统上防止电压骤降的结构和方法，其中，电压骤降来源于在传输线路上的压力状态。进一步地，需要改进输电网内机电振荡的减振。
发明内容
本发明涉及一种利用风电场电压控制能力以提供传输系统的稳定性的系统和方法。具体地，风电场电压控制能力可用于：1)避免压力电网系统上的电压骤降，以及2)为风电场可连接于其上的输电网中的机电振荡提供减振。
增强起源于本地风电场控制器控制本地风力涡轮机的输出无功功率的能力。由于用于风力涡轮机的电力变换器以及它们甚至在零风速供应无功功率的能力，这是可能的。可将合并到控制器中的广域测量供应给风电场。有助于稳定传输电网的多个风电场的协同也是本发明的特征。改进的传输网络的稳定性和电压控制可以鲁棒的方式在故障事件过程中和故障事件后提供。这可最终增加利用风电场中可用设备的网络装备的应用。
根据本发明的第一方面，提供风力涡轮发电机控制系统。该控制系统提供给至少一个风电场，其包括通过采集总线和主变压器连接到功率传输网络的共同连接点的至少一个风力涡轮发电机。功率传输网络包括物理地分配在传输网络内并且包括至少一个不可再生能量源的多个发电机/负载组。
风力涡轮发电机控制系统包括用于各至少一个风电场中的风电场控制器，其中，风电场控制器控制风电场内至少一个风力涡轮发电机的运转。控制系统还包括用于传输系统运行参数测量的位于传输系统上的至少一个测量点以及用于涉及一个或多个风电场控制的传输系统参数测量的多个传感器。协同控制器使用测量到的风电场传输系统参数以产生增强传输系统稳定性的输出信号。提供通信部件以便将传输系统参数传送到协同控制器并且将控制信号传送到至少一个风电场。
根据本发明的第二方面，提供一种用于保持功率传输网络上稳定性的方法。该传输网络可包括带有物理地分配在传输网络内的至少一个不可再生能量源的多个发电机/负载组以及具有风电场控制器的至少一个风电场。风电场可包括通过采集总线和主变压器连接到功率传输网络的共同连接点的至少一个风力涡轮发电机。
该方法包括在传输网络上的至少一个点测量至少一个传输系统运行参数。该方法还包括将至少一个传输系统运行参数从传输网络上的至少一个点传送到协同风电场控制器。协同控制器响应至少一个测量到的传输系统参数，确定用于至少一个风电场的涉及传输系统稳定性的运行命令。将对风电场用于传输系统稳定性的运行命令从协同控制器传送到至少一个风电场。将来自风电场的命令输出在共同连接点提供给传输网络。
附图说明
本发明的这些以及其它特征、方面和优点在参考附图阅读下列详细说明时将变得更好理解，在附图中同样的标号表示同样的部件，其中：
图1显示响应曲线，其显示由于过功率引起的传输系统崩溃的代表性的曲线，以及用于风电场的有创造性的控制的应用怎样可以延伸传输系统的运转，防止电压骤降；
图2显示合并了对于多个不可再生能量电功率发生源以及至少一个发电风电场的系统参数测量位置的传输系统；
图3显示具有风电场控制器以及用于在传输系统控制中进行辅助的其它控制装置的风电场的构造；
图4显示用于改进发生在与图1的传输系统相似的传输系统中的机电振荡的减振的发明的协同控制器的实施例；
图5显示为多个风电场的风力涡轮机提供控制的发明的协同控制器的实施例；
图6显示为多个风电场内的风力涡轮机以及相关联的无功控制装置提供控制的发明的协同控制器的实施例。
图7显示现有技术传输网络的图示，该传输网络包括连接到风电场的既具有发电能力又具有负载供应能力的两个区域(area)；
图8显示用于机电振荡的小信号分析的网络的拉普拉斯框图；
图9A-9C显示没有稳定环的图7中传输网络的负载切换事件的时间模拟；
图10显示包括稳定环的用于机电振荡的小信号分析的网络的拉普拉斯框图；
图11显示合并了用于网络机电振荡改进的减振的稳定环的发明的风电场控制器实施例；以及
图12A-12D显示合并了发明的稳定环实施例的图7中传输网络的负载切换事件的时间模拟。标号说明5传输系统10组120组230组340风电场45风力涡轮发电机50传输线175电压180功率流185电压对功率流曲线194Pmax1198Pmax2300传输系统305区域1310区域2315共同连接点320传输线325风电场330传输线340风力涡轮发电机345连接变压器355主变压器360并联电容器365加载抽头变换器380点381点385本地风电场控制器391，392，393检测到的系统参数395协同风电场控制器397控制信号400风力涡轮机控制系统401第一点402第二点403区域1404区域2405测量工具410本地风电场控制器415通信网络425通信网络430协同风电场控制器435冲失滤波器440超前-滞后补偿器445增益450输出限制器460协同风电场的输出461风电场电压参考变化465风电场无功功率参考变化470风力涡轮机电压参考变化475风力涡轮机无功功率参考变化480风电场操作员的计算机系统485风电场管理系统490公用系统操作员的计算机495独立的计算机系统500协同风电场控制系统511，512....515系统参数的测量组520，521....525系统上的测量点531，532.....535系统上的传感器540通信网络545通信网络550用于多个风电场的协同风电场控制器561，562....563来自多个风电场的输出571，572....575多个风电场605协同系统控制器610Vref615比较器621，622，623传输系统625Vremote626点1627滤波器630比例-积分调节器算法640分配算法645Q，V限制655远程无源并联补偿控制信号665控制信号670并联电容器675负载抽头开关680Qref(风电场)685Vref(风电场)690本地风电场控制器695本地风电场696点2710发电机传输/负载区域1715共同连接点720发电机传输/负载区域2723电抗724本地区域负载725传输线740风力涡轮发电机745连接变压器750采集总线(collection bus)755主变压器760风电场770输出电压E1780输出电压E2805区域1的等价惯量806区域2的负载减振常数810区域1815区域1的负载减振常数816区域2的等价惯量820区域2825E1826E2835Δω1836Δω2845Δδ1846Δδ2850X-区域1和区域2之间的总电抗865Δδ1o866Δδ2o880同步转矩系数885ΔPL1886ΔPL2888ΔPs890比较器895ΔP12910流动在区域之间的电流920流动在区域之间的功率930在POCC处的电压940瞬变的T开始970最大幅值电流975最大幅值功率980在POCC处的最大幅值电压1100风电场协同控制器1110ΔP121115Eo1120ΔI121140协同控制器1141冲失滤波器1142超前-滞后滤波器1143增益系数1150ΔQref1160风电场控制器1170风电场1180ΔVs1185Io1190ΔPs1210电流1220功率1230风电场电压1240无功功率命令1250T1开始时间
具体实施方式
本发明的下列实施例具有许多优点，包括通过风电场的协同(coordinated)控制改进的公用传输系统的动态和电压稳定性。
将系统的电气测量部件(具有或没有同步相量)供应给一个或多个风电场控制器，其再执行改进公用电网中的电压性能和/或机电振荡的减振的调节功能。控制结构可具有分散的性质，其在通信失败的情况下保持运转。益处是更好电压性能，对机电振荡改进的减振以及最终增加的装备的利用，减少安装其它网络装备的需要。
本发明利用本地风电场控制器的能力来控制本地风力涡轮机的输出无功功率。由于用于风力涡轮机的电力变换器和它们甚至在零风速供应无功功率的能力，这是可能的。根据本发明的一个方面，输电网中的一个或多个风电场可提供有传输系统的广域测量。将广域测量输入到协同控制器中。协同控制器可为单独的风电场或多个风电场提供调节。由协同控制器执行的调节可有助于保持输电网上的电压并且防止电压骤降，可有助于提供输电网上的振荡的减振，或者提供电压控制和减振的结合。广域测量可能是或者可能不是同步相量的形式。
应用广域测量来改进传输系统稳定性已经在文献中提出。Kamwa、Grondin和Hebert(“基于大型功率系统
Figure G2009102088923D00111
-A分散/分级方法的稳定控制的广域测量”，发表于IEEE Trans.Power Systems，Vol.16，No.1，pp.136-152，2001年2月)提出了在Hydro-Quebec系统中，通过在少量PSS控制器中利用一些广域测量和附加的控制信号而得到改进的外部区域模式的减振，在远程弱总线中增强的电压外形以及整体更好的系统鲁棒性。Quintero和Venkatasubramanian(“用于减轻大型电力系统中的小信号不稳定性的实时广域控制框架”，发表于Proc.38th Hawaii Intl.Conf.System Science-2005)介绍了利用广域测量和分散的SVCs的集中控制器，以便在系统故障过程中以及在系统故障之后改进减振。
广域测量(WAM)系统(还与术语广域监测关联)包括传感器、电子装置和通信网络以允许远程位置的快速监测。通信网络以高速度和可靠性在地理上分散的区域操作。在系统中通信的信息必须“实时”传送，就是说要保证数据在固定的和预先指定的时间延迟内到达。电子装置通常可为“智能电子装置”，如在技术报告IEC TR61850-1，第一版2003-04，“变电所中的通信网络和系统-第一部分：介绍和综述”中定义的。通信协议包括发表于03/30/2001的IEEE标准1344-1995“功率系统的同步相量标准”。IEEE标准1344-1995用于变电所中的同步相量测量系统，包括数据对相量转换的同步、数据采样、定时输入和来自相量测量单元(PMU)的相量数据输出的格式。不指定响应时间、硬件、精度软件或计算相量的处理。上述标准介绍了在变电所或局域网(LAN)中的通信协议，诸如用于风电场或其它发电/负载区域中的一个。这个标准不覆盖变电所和远程监测或控制中心之间的数据交换。
图2显示传输系统5的图示，传输系统5将若干组发电机和负载与设置在一个或多个风电场中的一个(或多个)风力涡轮机连接在一起。组1 10、组2 20和组3 30发电机/负载组表示并且可包括从一个或多个能量源诸如煤、蒸汽、水、可燃流体诸如汽油、天然气、柴油燃料、太阳能、核动力，以及燃气涡轮发电站供应电功率的一个或多个发电机。单个的发电机/负载组可供应该组本地的负载，诸如工业的、商业的和住宅的设施。传输系统可通过传输线50进一步与包括一个或多个风力涡轮发电机45的一个或多个风电场40联系在一起。
传输系统包括多个参数，诸如有功功率(P)、无功功率(Q)、电流值(I)以及发电机组之间的电流相角(φ)。这些参数包括表示发电机/负载组之间关系的下标符号。例如，量P32表示在组3的输出处测量到的沿着标记在图表上的箭头方向从组3到组2的有功功率流。这个箭头的方向是任意的并且仅描述在本文中使用的常规以指示正电流的方向。任何一个量可以是负值。在各个组，量δi和Vi表示在组i测量到的电压向量的相角和量值。
在各个发电机/负载组，可为参数P、Q、I、φ、δi和Vi的测量提供适合的点。这些参数可以远程地提供给风电场控制器以促进可发生在发电机/负载组之间以及之中的传输输电网上的电压稳定性以及机电振荡的控制。上述参数的测量可以由可与技术报告IECTR 61850-1，第一版2003-04中限定的那些工具类似的工具在风电场的发电机/负载组以及在传输电网内的其它点完成。这些数据可以测量并且处理为同步相量。因为同步相量被参考为非常精确和准确的共同时间参考，诸如全球定位系统时钟，并且可合并在高速传输系统内，甚至越过广泛分布的地理区域取得的测量可以被准确地比较，以用于控制广泛分散的元件，诸如传输系统的部件。同步相量测量的数据处理可根据发表于03/30/2001的IEEE标准1344-1995“功率系统的同步相量标准”来执行。
图3显示带有风电场控制器和位于包括发电/负载区域的传输系统内的其它控制装置的风电场的构造。传输系统300包括两个风电场325，其代表可能通过共同连接点315连接到传输系统300的任何数量的多个风电场。传输系统300进一步包括多个发电/负载区域，由两个区域，区域1 305和区域2 310表示。传输线330提供在区域1 305和区域2 310之间。传输系统参数表示成和先前关于图2介绍的命名法一致。各风电场325可包括多个风力涡轮发电机(WTG)340以及用于将各单个的WTG340连接到集电极总线(collectorbus)350的相关的连接变压器345。主变压器T355将各风电场的集电极总线350连接到传输线330的共同连接点315。风电场325可进一步包括其它装备，诸如并联电容器360以及用于主变压器355的加载抽头变换器(OLTCs)365。本地风电场控制器385可为风电场325内的WTG340和其它控制元件的运转提供整体控制。本地风电场控制器385可提供风力涡轮发电机的有效功率以及无功功率控制。
在这个示例性的系统中，功率(P)通过传输线320从区域1305流向区域2 310。在可预先确定的系统上的一个或多个点380、381、315，通过工具390测量到系统参数并且将其供应给协同风电场控制器395，协同风电场控制器395协同一个或多个风电场325和/或其它装备的响应，这些设备诸如风电场325内的并联电容器360以及加载抽头变换器(OLTCs)365。
信号391、392、393表示检测到的传输系统参数，可将其提供给协同风电场控制器395以有助于避免传输线上的电压骤降。防止传输线上的电压骤降可通过经由控制信号调节风电场的无功功率来提供。风电场还可包括通过控制信号397在本地风电场控制器385的方向下运行的并联电容器360和其它控制装置。并联电容器可有助于防止传输线上的电压骤降。可将多个传输系统参数提供给协同风电场控制器。在进一步的方面，有功功率可还原为用于控制电压骤降的变量。
图4显示带有控制器的风力涡轮机控制系统400，该控制器称作“协同风电场控制器”，其可用于限制发生在诸如图3中显示的传输系统中的电压振荡。系统参数的测量可从位于多个位置的测量点的系统获得。测量点可通过区域1403和区域2404的代表性的第一点401和第二点402分别表示。上述测量可提供为同步相量。测量工具405检测系统参数并且将测量提供给通信网络415以便传送到协同风电场控制器430。协同风电场控制器430的一个实施例包括算法的实现，可包含冲失滤波元件435、超前-滞后补偿器440、增益445以及输出限制器450。
冲失滤波器435是高通滤波器，其排斥稳态和非常低频的输入，而使中到高频输入的瞬态量通过。使用它使得控制器不影响系统的稳态运行点，而代之以允许在运行点周围修改。可以包括另外的滤波器，诸如低通滤波器。超前-滞后补偿器440是设计成在所希望的频率下将频率分量的相位提前或延迟的滤波器，并且应用于改进反馈控制电路内的减振特性。由值K表示的增益445是输出信号对输入信号的比率。饱和部件450产生与输入值相同的输出，除非输入大于某预先确定的上极限或小于预先确定的下极限，在这种情况下将输出分别设定为上极限或下极限。
然后通过通信网络425将协同风电场控制器430的输出460传送到本地风电场控制器410。输出信号430可为风电场电压参考变化(ΔVref(WP))460、风电场无功功率参考变化(ΔQref(WP))465、单个风力涡轮机电压参考变化(ΔVref(WT))470、单个风力涡轮机无功功率参考变化(ΔQref(WT))475中的至少一个，或者以可用于风电场控制系统的其它格式(诸如Larsen在美国专利第7,119,452号、第7,166,928号和第7,224,081号中介绍的)。上述实施例介绍了单独的风电场475的控制，但这样的控制可延伸到多个风电场。协同风电场控制器430可物理地定位在计算机系统480上，计算机系统480合并为风电场管理系统485的一部分，风电场管理系统485可出现在风电场475中，物理地定位在公用系统操作员490的计算机系统上，或者它可以在独立的计算机系统495上实现。
再次参考图1，本发明通过控制连接于传输网络的风电场演习的用于传输线电压的稳定性控制的应用可延伸传输系统的运转，防止电压骤降。例如，将在电压骤降开始前要传送功率的系统容量延伸(虚线)195到Pmax2198。
图5显示发明的协同风电场控制器的实施例，其可用于限制发生在诸如图1中显示的传输系统中的电压振荡。图5表示图4的情况的延伸，其中将控制延伸到多个风电场。包括在控制器内的详细元件未示出，但实际上图4中的控制器的功能延伸到了多个输入和输出的情况。
协同风电场控制系统500包括表示为风电场控制器1571、风电场控制器2572和风电场控制器n 575的多个本地风电场控制器，以为传输电网提供稳定性控制。协同风电场控制系统500不限于任何特定数量的风电场的控制。协同风电场控制器500接收多个测量组(表示为测量组1 511、测量组2 512、......测量组n 515)。各个测量组可包括传输系统参数，传输系统参数可包括来自传输网络上多个不同的测量点520、521、......525的(P、Q、I、φ、δi和Vi)。测量组511、512、......515由通信网络525从位于测量点的传感器531、532、......535传送到协同风电场控制器550。来自协同风电场控制器550的输出信号由通信网络545传送到相应的风电场控制器571、572、......575。
协同控制器的输出对m个不同的风电场提供控制信号以便改进传输线上的机电振荡的减振。协同控制器的元件可包括延伸到多输入多输出情况的冲失滤波器、表现出图4中的超前-滞后滤波器的性质(多输入多输出)的滤波器、放大矩阵以及输出饱和限制。到风电场的多个控制信号可包括先前关于图4的单独的风电场控制器430介绍了的风电场电压参考变化(ΔVref(WP))460、风电场无功功率参考变化(ΔQref(WP))465、单个风力涡轮机电压参考变化(ΔVref(WT))470、单个风力涡轮机无功功率参考变化(ΔQref(WT))475中的至少一个。
图6显示发明的协同控制器的实施例，其将控制提供给多个风电场内的风力涡轮机和相关的无功控制装置。协同系统控制器605提供输出以便控制多个系统无功控制装置，另外将稳定控制信号665提供给风电场695。这样的无功控制装置可包括无源并联电容器670和加载抽头变换器675。
输入是参考电压(Vref)610，其可由公用系统操作员预编程或设定，并且可以时常更新。将(Vref)610与电压测量(Vremote)625比较，电压测量来自传输系统上限定的点P1626并且相对风电场695连接于网络系统的任何点P2696可以是远程的。在这个示例中，协同系统控制器605可包括比例-积分(P+I)调节器算法(滤波器)630以及分配算法(网络解决方案)640，其技术效果是将命令信号供应给一个或多个风电场和/或无源装置，诸如并联电容器670和加载抽头变换器675。限制645可包括用于各种风电场和传输电网的节点的无功功率和电压，其可在算法的处理中被考虑。到风电场的命令信号可包括无功功率参考(Qref(WP))680或电压参考(Vref(WP))685。
图7显示包括连接于风电场的既带有发电能力又带有负载供应能力的两个区域的传输网络的图示。发电机传输/负载区域1710和区域2720通过包括电抗723的传输线725被连接。多个风力涡轮发电机740通过连接变压器745连接到采集总线750。采集总线通过主变压器755连接到共同连接点715。发电机传输/负载区域1710和发电机传输/负载区域2720分别供应本地区域负载PL1 724和PL2725。发电机传输/负载区域1 710和发电机传输/负载区域2 720分别以参考角度δ1提供E1的输出电压，以及以参考角度δ2提供E2的输出电压。
图8显示图7的网络的拉普拉斯框图，用于机电振荡的小信号分析。M1和M2分别表示区域1和区域2的等价惯量。D1和D2分别表示区域1和区域2的负载-减振常数。E1和E2分别表示区域1和区域2的电压量值。δ1和δ2分别表示相对于区域1和区域2的相同参考的电压角度。PL1和PL2分别表示区域1和区域2中的负载功率消耗。ω1和ω2分别表示区域1和区域2的频率。X表示区域1和区域2之间有效的总电抗。δ1o和δ2o表示相对于相同参考的初始电压角度。Io表示区域1和区域2之间电流的初始量值。T是根据方程1确定的同步转矩系数：T＝(E1*E2/X)*cos(δ1o-δ2o)    方程1
根据T的值，将差分功率流(differential power flow)驱动在区域1和区域2之间。区域1和区域2之间的差分功率流必须足够强以保持两个区域同步。依靠系统的减振特性，差分功率流可以减弱，可能振荡，或者可能增长到系统跳闸(trip)发生的点。
图9A-9C显示没有稳定环的图7中传输网络的负载切换事件的时间模拟。图9A显示流动在区域之间的电流910的瞬态响应。图9B显示流动在区域之间的功率920的瞬态响应。图9C显示在位于风电场和输电网(图7)之间的连接点(POC)的电压930的响应。瞬变现象是由T1 940处的负载移位开始的，其引起电流910、功率920和电压930共振模式的振荡。显示了电流、功率和电压振荡的最大幅值A1 970，A2 975和A3 980。
图10显示包括稳定环的网络的拉普拉斯框图，用于机电振荡的小信号分析。图8的拉普拉斯小信号模型可通过合并同步功率流ΔPs888修改，将同步功率流ΔPs888在加法器890加到转矩产生块(block)T 880的输出以产生修改的差分功率流ΔP12895。新的同步功率流ΔPs888可用发明的风电场控制器产生。
图11显示发明的风电场协同控制器的实施例，其合并了稳定环以便改进网络机电振荡的减振。系统参数(I1、V1、δ1和P1)以及(I2、V2、δ2和P2)可通过如图2和图3中的广域测量系统测量。ΔI121120(从区域1到区域2的电流)可从差分功率流ΔP12 1110和Eo 115推断出来。ΔI12 1120可应用于协同风电场控制器1140，该协同风电场控制器1140包括冲失滤波器1141、超前-滞后滤波器1142、增益系数1143和系统限幅器1144以提供ΔQref 1150使其传送到传输系统内的风电场1170的本地风电场控制器1160以稳定振荡。风电场1170响应ΔQref 1150可产生差分电压输出ΔV，导致差分电流输出ΔIo 1185，将差分功率输出ΔPs 1190提供给传输网络。
图12A-12D显示合并了本发明稳定环的实施例的图7的传输网络的负载切换事件的时间模拟。图12A显示在区域之间流动的电流1210的瞬态响应。图12B显示在区域之间流动的功率1220的瞬态响应。图12C显示在位于风电场和输电网之间(图7)的连接点(POC)的电压1230的响应。图12D显示合并了图11的稳定环的无功功率命令1250。瞬变现象是由在T11250的负载移位开始的，其引起电流1210、功率1220和电压1230的减弱的振荡响应。电流、功率和电压瞬态响应1270、1275和1280的最大幅值对于图9A-9C未加稳定措施的系统振荡970、975和980的最大幅值显著地减小。
风电场功率控制的有效性可通过利用广域测量和高带宽通信网络进一步开发。考虑到单独的风电场实例，利用各涡轮机的电力变换器在互连的点提供无功功率的能力可改进减振和电压性能。对这些合并了广域测量的控制器的附加条件用于改进系统稳定性。具有一组协同控制器设置的一组风电场，各风电场供应有少量可能不同的广域测量，其可进一步改进整体系统性能。一种备选的方法包括集中控制器，其用网络宽测量和高带宽控制器来用于风电场促动信号的通信。
虽然在这里介绍了各种实施例，从说明书应当意识到在其中可以做出各种元件的结合、变型或改进，而在本发明的范围内。

Claims (30)

1.一种风力涡轮发电机控制系统，用于多个风电场，所述风电场均包括至少两个通过采集总线和主变压器连接到与传输网络的共同连接点上的风力涡轮发电机，所述传输网络包括物理地分配在所述传输网络内的多个发电机/负载组并且包括至少一个不可再生的能量源，所述风力涡轮发电机控制系统包括：
风电场控制器，用于所述多个风电场中的各个风电场，其中，所述风电场控制器控制所述风电场内的所述至少一个风力涡轮发电机的运转；
在传输网络上的至少一个测量点，所述至少一个测量点相对于所述多个风电场中的各个风电场的所述共同连接点是远程的，用于测量所述传输网络的运行参数；
多个传感器，位于所述传输网络上的所述至少一个测量点上，相对于所述多个风电场中的各个风电场的所述共同连接点是远程的，用于涉及所述多个风电场中的各个风电场的控制的传输网络运行参数的测量；
协同风电场控制器，使用涉及至少一个风电场的控制的至少一个测量到的所述传输网络的运行参数，以便在相对于所述多个风电场中的各个风电场的与所述传输网络的所述共同连接点为远程的位置处产生用于所述传输网络的稳定性的输出信号；
通信部件，用于将相对于所述多个风电场中的各个风电场的所述共同连接点为远程的位置的所述传输网络运行参数传送到所述协同风电场控制器并且将所述输出信号传送到所述多个风电场中的至少一个风电场。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮发电机控制系统，其特征在于，用于所述多个风电场中的各个风电场的所述风电场控制器控制所述风力涡轮发电机的端电压、所述风电场的电压输出、所述风力涡轮发电机的无功功率输出以及所述风电场的无功功率输出中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的风力涡轮发电机控制系统，其特征在于，来自所述协同风电场控制器的用于所述传输网络的稳定性的输出信号包括：减轻所述传输网络上的电压骤降的信号。
4.根据权利要求1所述的风力涡轮发电机控制系统，其特征在于，来自所述协同风电场控制器的用于所述传输网络的稳定性的输出信号包括：为发生在所述传输网络上的机电振荡提供减振控制的信号。
5.根据权利要求1所述的风力涡轮发电机控制系统，其特征在于，来自所述协同风电场控制器的所述输出信号还包括：对于所述至少一个风电场中的各个风电场的风电场无功功率参考信号。
6.根据权利要求1所述的风力涡轮发电机控制系统，其特征在于，来自所述协同风电场控制器的所述输出信号包括：对于所述多个风电场中的各个风电场的风电场电压参考信号。
7.根据权利要求1所述的风力涡轮发电机控制系统，其特征在于，来自所述协同风电场控制器的所述输出信号还包括：对于所述多个风电场中的各个风电场的风电场有功功率参考信号和风电场无功功率参考信号中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的风力涡轮发电机控制系统，其特征在于，所述风力涡轮发电机控制系统进一步包括被提供给所述协同风电场控制器的网络限制，所述网络限制包括对于所述至少一个风电场的无功功率和电压中的至少一个的约束。
9.根据权利要求1所述的风力涡轮发电机控制系统，其特征在于，所述风力涡轮发电机控制系统进一步包括被提供给所述协同风电场控制器的网络限制，所述网络限制包括对于所述传输网络的相对于与所述至少一个风电场的共同连接点为远程的位置的无功功率和电压中的至少一个的约束。
10.根据权利要求1所述的风力涡轮发电机控制系统，其特征在于，所述风力涡轮发电机控制系统进一步包括：
用于所述主变压器的加载抽头变换器，包括远程控制能力；
包括远程控制能力的无源并联补偿器；以及
输出信号，从所述协同风电场控制器到所述加载抽头变换器以及所述无源并联补偿器中的至少一个，用于减轻电压骤降。
11.根据权利要求1所述的风力涡轮发电机控制系统，其特征在于，所述风力涡轮发电机控制系统进一步包括：
用于所述主变压器的加载抽头变换器，包括远程控制能力；
包括远程控制能力的无源并联补偿器；
输出信号，从所述协同风电场控制器到所述加载抽头变换器以及所述无源并联补偿器中的至少一个，用于减弱所述传输电网上的机电振荡。
12.根据权利要求1所述的风力涡轮控制系统，其特征在于，由所述传感器测量的所述运行参数包括在传输网络的多个发电/负载组中的至少一个发电/负载组上的所述至少一个测量点处的有效功率、无功功率、电流和相角中的至少一个。
13.根据权利要求12所述的风力涡轮控制系统，其特征在于，由所述传感器测量的所述参数包括在传输网络的多个发电/负载组中的至少一个发电/负载组上的所述至少一个测量点处的电压量值和电压参考角度增量。
14.根据权利要求13所述的风力涡轮控制系统，其特征在于，所述通信部件用于传输由所述传感器测量的传输网络参数到所述协同风电场控制器，包括同步相量。
15.根据权利要求1所述的风力涡轮控制系统，其特征在于，所述协同风电场控制器包括：
冲失滤波器；
超前-滞后补偿器；
增益系数；以及
钳位输出限制器，它们共同以串行操作作用于在相对于共同连接点为远程的所述传输网络上测得的并通过通信系统传送至所述协同风电场控制器的运行参数。
16.根据权利要求1所述的风力涡轮控制系统，其特征在于，所述协同风电场控制器进一步包括：
可调节的参考电压输入；
在相对于所述风电场的与所述传输网络的所述共同连接点为远程的所述传输网络上的至少一个测量位置上的测量电压参数；
比较所述可调节的参考电压和所述测量电压参数的比较器；
作用于来自所述比较器的输出的比例积分滤波器；
用于所述风电场和所述网络上的测量点中的至少一个的用于有效功率和无功功率限制的输入；
分配算法，所述分配算法将命令信号供应给一个或多个风电场和/或无源装置。
17.根据权利要求15所述的风力涡轮发电机控制系统，其特征在于，所述协同风电场控制器定位在公用系统操作员的计算机系统上。
18.根据权利要求15所述的公用传输电网，其特征在于，所述协同风电场控制器定位在用于独立的计算机系统上。
19.根据权利要求15所述的公用传输电网，其特征在于，所述协同风电场控制器定位在独立的计算机系统上。
20.一种用于保持传输网络上稳定性的方法，所述传输网络包括带有物理地分配在所述传输网络内的至少一个不可再生能量源的多个发电机/负载组，以及多个风电场，所述风电场均具有风电场控制器和至少两个通过采集总线和主变压器连接到与所述传输网络的共同连接点上的风力涡轮发电机，所述方法包括：
从相对于所述多个风电场中的各个风电场的与所述传输网络的共同连接点为远程的所述传输网络上的至少一个点测量至少一个传输网络运行参数；
将所述至少一个传输网络运行参数从相对于所述多个风电场中的各个风电场的所述共同连接点为远程的所述传输网络上的所述至少一个点传送到协同风电场控制器；
由所述协同风电场控制器响应至少一个测量到的所述传输网络运行参数而在相对于所述多个风电场中的各个风电场的与所述传输网络的所述共同连接点为远程的位置处确定用于至少一个风电场的涉及所述传输网络的稳定性的运行命令；
在相对于所述多个风电场中的各个风电场的与所述传输网络的所述共同连接点为远程的位置，将对至少一个风电场的用于所述传输系统的稳定性的运行命令从所述协同风电场控制器传送至所述至少一个风电场；以及
将由所述多个风电场中的至少一个风电场的命令输出在所述共同连接点提供给所述传输网络，以便对于所述传输网络上的相对于所述共同连接点为远程的所述至少一个点保持稳定性。
21.根据权利要求20所述的用于保持传输网络上稳定性的方法，其特征在于，确定用于至少一个风电场的涉及所述传输网络的稳定性的运行命令的步骤还包括：确定减轻所述传输网络上的电压骤降的运行命令。
22.根据权利要求20所述的用于保持传输网络上稳定性的方法，其特征在于，确定用于至少一个风电场的涉及所述传输网络的稳定性的运行命令的步骤还包括：确定对所述传输网络提供减振控制的运行命令。
23.根据权利要求20所述的用于保持传输网络上稳定性的方法，其特征在于，确定用于至少一个风电场的涉及所述传输网络的稳定性的运行命令的步骤还包括：确定用于所述至少一个风电场控制器的风电场无功功率参考信号，其中，所述信号增强传输网络稳定性。
24.根据权利要求20所述的用于保持传输网络上稳定性的方法，其特征在于，确定用于至少一个风电场的涉及所述传输网络的稳定性的运行命令的步骤还包括：确定用于所述至少一个风电场控制器的风电场电压参考信号，其中，所述信号增强传输网络稳定性。
25.根据权利要求20所述的用于保持传输网络上稳定性的方法，其特征在于，确定用于至少一个风电场的涉及所述传输网络的稳定性的运行命令的步骤还包括：确定用于所述至少一个风电场控制器的风电场有效功率参考信号，其中，所述信号增强传输网络稳定性。
26.根据权利要求20所述的用于保持传输网络上稳定性的方法，其特征在于，确定用于至少一个风电场的涉及所述传输网络的稳定性的运行命令的步骤还包括：确定加载抽头变换器的设置以增强传输网络稳定性，其中，所述至少一个风电场包括用于所述主变压器的所述加载抽头变换器。
27.根据权利要求20所述的用于保持传输网络上稳定性的方法，其特征在于，确定用于至少一个风电场的涉及所述传输网络的稳定性的运行命令的步骤还包括：确定无源并联补偿设置以增强传输网络稳定性，其中，所述至少一个风电场包括无源并联补偿。
28.根据权利要求20所述的用于保持传输网络上稳定性的方法，其特征在于，从所述传输网络上的至少一个点测量至少一个传输网络运行参数的步骤还包括：测量参数，所述参数包括在传输网络的所述发电/负载组上的所述至少一个测量点处的有效功率、无功功率、电流和相角中的至少一个。
29.根据权利要求20所述的用于保持传输网络上稳定性的方法，其特征在于，从所述传输网络上的至少一个点测量至少一个传输网络运行参数的步骤还包括：测量参数，所述参数包括在传输网络的所述发电/负载组上的所述至少一个测量点处的电压量值和电压参考角度增量。
30.根据权利要求29所述的用于保持传输网络上稳定性的方法，其特征在于，由所述传感器测量的所述参数作为同步相量被供应到所述协同风电场控制器。
CN2009102088923A 2008-10-31 2009-10-30 风电场的广域传输控制 Active CN101725480B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/262,951 US8058753B2 (en) 2008-10-31 2008-10-31 Wide area transmission control of windfarms
US12/262951 2008-10-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101725480A CN101725480A (zh) 2010-06-09
CN101725480B true CN101725480B (zh) 2013-05-08

Family

ID=41818344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009102088923A Active CN101725480B (zh) 2008-10-31 2009-10-30 风电场的广域传输控制

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8058753B2 (zh)
EP (1) EP2182207B2 (zh)
CN (1) CN101725480B (zh)
DK (1) DK2182207T4 (zh)
ES (1) ES2447569T5 (zh)

Families Citing this family (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008137836A1 (en) * 2007-05-04 2008-11-13 The University Of Alabama Converter control of variable-speed wind turbines
US8058753B2 (en) * 2008-10-31 2011-11-15 General Electric Company Wide area transmission control of windfarms
ES2571222T3 (es) * 2009-04-17 2016-05-24 Vestas Wind Sys As Parque eólico, procedimiento de corrección de desequilibrios de tensión, y turbina eólica
US8898025B2 (en) * 2009-08-21 2014-11-25 Vestas Wind Systems A/S System and method for monitoring power filters and detecting power filter failure in a wind turbine electrical generator
US10424935B2 (en) 2009-09-15 2019-09-24 Rajiv Kumar Varma Multivariable modulator controller for power generation facility
US8227929B2 (en) * 2009-09-25 2012-07-24 General Electric Company Multi-use energy storage for renewable sources
JP5320311B2 (ja) * 2010-01-18 2013-10-23 三菱重工業株式会社 可変速発電装置及びその制御方法
ES2613869T3 (es) * 2010-01-26 2017-05-26 Vestas Wind Systems A/S Método para la emulación de una máquina síncrona
AU2011260701B2 (en) * 2010-06-03 2015-08-20 Vestas Wind Systems A/S Method and control arrangement for controlling central capacitors in wind power plants
US8618694B2 (en) 2010-06-30 2013-12-31 Vestas Wind Systems A/S System, method, and computer program product for utilizing a wind park as a variable power system stabilizer
US9391554B2 (en) 2010-08-25 2016-07-12 University Of Alabama Control of a permanent magnet synchronous generator wind turbine
DK2594004T3 (en) * 2010-09-28 2015-03-30 Siemens Ag The damping of the power oscillation by means of an inverter-based power generation device
US20120175962A1 (en) * 2011-01-11 2012-07-12 Converteam Technology Ltd. Power Collection and Transmission Systems
CN102624023B (zh) * 2011-01-31 2014-07-09 华锐风电科技(集团)股份有限公司 双馈型机组风电场的无功电压控制系统
US8977403B2 (en) * 2011-06-22 2015-03-10 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Remote monitoring apparatus, wind turbine generator system, and method of controlling remote monitoring apparatus
US20140246914A1 (en) * 2011-09-12 2014-09-04 Alstom Technology Ltd. Sub-Synchronous Oscillation Damping By Shunt Facts Apparatus
WO2013004252A2 (en) * 2011-09-30 2013-01-10 Vestas Wind Systems A/S Control device for damping grid oscillations
WO2013071098A1 (en) * 2011-11-11 2013-05-16 Power Quality Renaissance, Llc Reactive following for distributed generation and loads of other reactive controller(s)
US9201410B2 (en) 2011-12-23 2015-12-01 General Electric Company Methods and systems for optimizing farm-level metrics in a wind farm
DE102012004225A1 (de) * 2012-03-06 2013-09-12 Rwe Innogy Gmbh Windenergiesystem
RU2482588C1 (ru) * 2012-04-06 2013-05-20 Открытое акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы" Устройство формирования синхронизированных данных о состоянии энергообъекта
CN102624010A (zh) * 2012-04-19 2012-08-01 四川电力科学研究院 一种适用于交直流混联外送电网的动态无功补偿控制方法
US9920745B2 (en) * 2012-04-27 2018-03-20 Senvion Se Wind farm with fast local reactive power control
ES2609760T3 (es) * 2012-09-17 2017-04-24 Vestas Wind Systems A/S Método de determinación de puntos de consigna individuales en un controlador de planta de generación, y un controlador de planta de generación
EP2904684B1 (en) * 2012-10-08 2024-06-12 Vestas Wind Systems A/S Controller and method for line reactance compensation
US9680307B2 (en) * 2012-12-21 2017-06-13 General Electric Company System and method for voltage regulation of a renewable energy plant
US9203333B2 (en) * 2013-09-05 2015-12-01 General Electric Company System and method for voltage control of wind generators
WO2015058791A1 (en) 2013-10-22 2015-04-30 Abb Technology Ltd Method for controlling electrical power in a microgrid and arrangement comprising distributed generators
EP2869419B1 (en) * 2013-10-29 2019-10-02 General Electric Technology GmbH Power transmission network
EP3075055B1 (en) 2013-11-28 2019-03-06 Vestas Wind Systems A/S A power plant controller for generating a power reference to wind turbine generators
EP3005515B2 (en) * 2013-12-06 2023-04-05 Rajiv Kumar Varma Multivariable modulator controller for power generation facility
EP2945278B1 (en) * 2014-05-12 2021-03-03 General Electric Technology GmbH Static exciter system for generators
US9828971B2 (en) * 2014-11-20 2017-11-28 General Electric Company System and method for optimizing wind turbine operation
GB201507349D0 (en) * 2015-04-29 2015-06-10 Alstom Grid Uk Ltd Control of an electrical power network
ES2947567T3 (es) * 2015-05-06 2023-08-11 Vestas Wind Sys As Sistema de generación de energía de aerogenerador
DE102015212562A1 (de) * 2015-07-06 2017-01-12 Siemens Aktiengesellschaft Energieerzeugungsanlage und Verfahren zu deren Betrieb
CN106844795A (zh) * 2015-12-03 2017-06-13 甘肃省电力公司风电技术中心 一种风电场内部风向场确认方法
CN105447658A (zh) * 2016-01-06 2016-03-30 长沙理工大学 一种含风电随机模糊注入电力系统波动的电压崩溃点求取方法
US10027118B2 (en) 2016-05-19 2018-07-17 General Electric Company System and method for balancing reactive power loading between renewable energy power systems
US10027119B2 (en) * 2016-05-28 2018-07-17 PXiSE Energy Solutions, LLC Decoupling synchrophasor based control system for multiple distributed energy resources
US10615604B2 (en) 2016-05-28 2020-04-07 PXiSE Energy Solutions, LLC Decoupling synchrophasor based control system for distributed energy resources
CN109314395B (zh) * 2016-06-13 2022-07-05 维斯塔斯风力系统集团公司 与多个可再生能源发电厂的互连有关的改进
US10291028B2 (en) 2016-07-29 2019-05-14 Cummins Power Generation Ip, Inc. Masterless distributed power transfer control
US10418817B2 (en) 2016-07-29 2019-09-17 Cummins Power Generation Ip, Inc. Synchronization of parallel gensets with source arbitration
US10452032B1 (en) 2016-09-08 2019-10-22 PXiSE Energy Solutions, LLC Optimizing power contribution of distributed energy resources for real time power demand scheduling
US9806690B1 (en) * 2016-09-30 2017-10-31 AEP Transmission Holding Company, LLC Subsynchronous oscillation relay
EP3322061A1 (en) * 2016-11-14 2018-05-16 Nordex Energy GmbH Method of damping electromechanical oscillations on a power system
ES2776410T3 (es) * 2016-11-14 2020-07-30 Nordex Energy Gmbh Método de amortiguación de oscilaciones electromecánicas en un sistema de alimentación
US10599175B1 (en) 2017-02-28 2020-03-24 PXiSE Energy Solutions, LLC Time synchronized frequency and voltage regulation of electric power balancing areas
US10389125B2 (en) * 2017-03-07 2019-08-20 Thomas Alexander Wilkins Expanded reactive following for distributed generation and loads of other reactive controller(s)
US10428797B2 (en) * 2017-07-05 2019-10-01 Inventus Holdings, Llc Wind farm power regulation
US10990072B2 (en) 2017-11-28 2021-04-27 PXiSE Energy Solutions, LLC Maintaining power grid stability using predicted data
US10720773B2 (en) * 2018-01-02 2020-07-21 City University Of Hong Kong Electric circuit and associated method for regulating power transfer in a power grid
US11063441B2 (en) 2018-10-18 2021-07-13 General Electric Company Systems and methods for managing resonance in wind turbine power systems
WO2020214913A1 (en) * 2019-04-18 2020-10-22 University Of Washington Systems and methods for power system stabilization and oscillation damping control
EP3734799A1 (en) * 2019-05-02 2020-11-04 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Control of a wind turbine and associated method
EP3866293A3 (en) 2020-01-21 2021-12-01 Vestas Wind Systems A/S Method of controlling a wind turbine
US11056912B1 (en) 2021-01-25 2021-07-06 PXiSE Energy Solutions, LLC Power system optimization using hierarchical clusters
US11726436B2 (en) * 2021-08-19 2023-08-15 General Electric Renovables Espana, S.L. System and method for controlling a power generating system
CN116545037B (zh) * 2023-07-03 2023-09-26 广东电网有限责任公司中山供电局 一种面向分布式资源集群的轻量化边缘控制方法及装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4400659A (en) * 1980-05-30 1983-08-23 Benjamin Barron Methods and apparatus for maximizing and stabilizing electric power derived from wind driven source
US6420796B1 (en) * 1998-07-02 2002-07-16 Lagerway Windturbine Bv DC local grid for wind farm
US6479907B1 (en) * 1999-09-06 2002-11-12 Abb Ab Plant for generating electric power and a method for operation of such a plant
US7002260B2 (en) * 2002-12-20 2006-02-21 Heco, Inc. Power control interface between a wind farm and a power transmission system
CN101109938A (zh) * 2007-08-23 2008-01-23 上海交通大学 大型海上风力发电场监控系统

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6600240B2 (en) * 1997-08-08 2003-07-29 General Electric Company Variable speed wind turbine generator
JP3755075B2 (ja) * 1999-01-22 2006-03-15 株式会社日立製作所 電力変動補償装置
EP1284045A1 (en) * 2000-05-23 2003-02-19 Vestas Wind System A/S Variable speed wind turbine having a matrix converter
US20020084655A1 (en) * 2000-12-29 2002-07-04 Abb Research Ltd. System, method and computer program product for enhancing commercial value of electrical power produced from a renewable energy power production facility
BR0209005A (pt) * 2001-04-20 2004-08-10 Aloys Wobben Processo para a operação de uma instalação de energia eólica, e, instalação de energia eólica
EP3032685A1 (de) * 2001-09-28 2016-06-15 Wobben Properties GmbH Verfahren zum betrieb einer windenergieanlage
JP2003169500A (ja) * 2001-11-30 2003-06-13 Mitsubishi Electric Corp 同期機の励磁制御装置
US7015595B2 (en) * 2002-02-11 2006-03-21 Vestas Wind Systems A/S Variable speed wind turbine having a passive grid side rectifier with scalar power control and dependent pitch control
DE10210099A1 (de) * 2002-03-08 2003-10-02 Aloys Wobben Inselnetz und Verfahren zum Betrieb eines Inselnetzes
US7071579B2 (en) * 2002-06-07 2006-07-04 Global Energyconcepts,Llc Wind farm electrical system
AU2002368205A1 (en) * 2002-09-13 2004-04-30 Abb Ab Wind power fed network
US6924565B2 (en) * 2003-08-18 2005-08-02 General Electric Company Continuous reactive power support for wind turbine generators
US7119452B2 (en) * 2003-09-03 2006-10-10 General Electric Company Voltage control for wind generators
JP4269941B2 (ja) * 2004-01-08 2009-05-27 株式会社日立製作所 風力発電装置およびその制御方法
JP3918837B2 (ja) * 2004-08-06 2007-05-23 株式会社日立製作所 風力発電装置
DE102004048341A1 (de) † 2004-10-01 2006-04-13 Repower Systems Ag Windpark mit robuster Blindleistungsregelung und Verfahren zum Betrieb
WO2006127844A2 (en) * 2005-05-24 2006-11-30 Satcon Technology Corporation Device, system, and method for providing a low-voltage fault ride-through for a wind generator farm
US20070124025A1 (en) * 2005-11-29 2007-05-31 General Electric Company Windpark turbine control system and method for wind condition estimation and performance optimization
EP1914420B1 (en) * 2006-10-19 2015-08-12 Siemens Aktiengesellschaft Wind energy installation and method of controlling the output power from a wind energy installation
GB2444528B (en) * 2006-12-09 2011-07-06 Converteam Ltd Methods for synchronising a plurality of generators
US20090055030A1 (en) * 2007-08-21 2009-02-26 Ingeteam, S.A. Control of active power reserve in a wind-farm
US20090160187A1 (en) * 2007-12-19 2009-06-25 Scholte-Wassink Hartmut Control system and method for operating a wind farm in a balanced state
US7994658B2 (en) * 2008-02-28 2011-08-09 General Electric Company Windfarm collector system loss optimization
US7839024B2 (en) * 2008-07-29 2010-11-23 General Electric Company Intra-area master reactive controller for tightly coupled windfarms
US8058753B2 (en) * 2008-10-31 2011-11-15 General Electric Company Wide area transmission control of windfarms
US7999418B2 (en) * 2008-12-22 2011-08-16 General Electric Company Electrical system and control method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4400659A (en) * 1980-05-30 1983-08-23 Benjamin Barron Methods and apparatus for maximizing and stabilizing electric power derived from wind driven source
US6420796B1 (en) * 1998-07-02 2002-07-16 Lagerway Windturbine Bv DC local grid for wind farm
US6479907B1 (en) * 1999-09-06 2002-11-12 Abb Ab Plant for generating electric power and a method for operation of such a plant
US7002260B2 (en) * 2002-12-20 2006-02-21 Heco, Inc. Power control interface between a wind farm and a power transmission system
CN101109938A (zh) * 2007-08-23 2008-01-23 上海交通大学 大型海上风力发电场监控系统

Also Published As

Publication number Publication date
ES2447569T3 (es) 2014-03-12
DK2182207T3 (da) 2014-02-10
US20100109447A1 (en) 2010-05-06
ES2447569T5 (es) 2022-05-09
EP2182207A2 (en) 2010-05-05
EP2182207A3 (en) 2012-08-08
EP2182207B1 (en) 2013-12-25
US8058753B2 (en) 2011-11-15
DK2182207T4 (da) 2022-04-11
EP2182207B2 (en) 2022-01-19
CN101725480A (zh) 2010-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101725480B (zh) 风电场的广域传输控制
Nieto et al. Power quality improvement in power grids with the integration of energy storage systems
US10411480B2 (en) Reconfiguration of the reactive power loop of a wind power plant
Kanellos et al. Control of variable speed wind turbines equipped with synchronous or doubly fed induction generators supplying islanded power systems
Kunjumuhammed et al. Effect of wind penetration on power system stability
Zhang et al. Wind power transmission through LCC-HVDC with wind turbine inertial and primary frequency supports
Resende et al. Management and control systems for large scale integration of renewable energy sources into the electrical networks
Abbey et al. Transient modeling and comparison of wind generator topologies
Sajadi et al. Great Lakes O Shore Wind Project: Utility and Regional Integration Study
Anh et al. Effectiveness of TCSC controllers using remote input signals for transient stability enhancement
Panwar et al. Significance of dynamic and transient analysis in the design and operation of hybrid energy systems
CN102354986A (zh) 一种区域风电场动态无功联合补偿系统和方法
Bănceanu et al. Coordinated control of wind turbines''
Mokeke The Impact of Intermittent Renewable Energy Generators on Lesotho National Electricity Grid
Baldwin Control System Architecture
Qi et al. Modeling and simulation of synchronous condenser based on digital twin
Berhe et al. Reactive Power Compensation and Voltage Support in Wind Farms Using PV-STATCOM (Case study at Adama-I Wind farm, Ethiopia)
Chen et al. Research on Real-Time LVRT and Off-Grid Discrimination Technology for the PV Power Station
Song et al. Modelling of power systems for dynamics stabilisation studies
Naser The impact of wind generation on power system voltage stability
Stanly Paul et al. Dynamic Estimators for Islanding Detection in IEEE 9-Bus Wireless System
문현진 An Autonomous Power Management Strategy for Inverter-Based Islanded Microgrids Considering Load-Voltage Dependence
Ahshan Renewable sources based micro-grid control schemes and reliability modeling
Byrne et al. Renewable source controls for grid stability.
Thirumoorthy et al. Study On Power Quality Issues In Grid Connected Wind Farms And Their Remedial Measures

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20231229

Address after: Barcelona, Spain

Patentee after: Ge renewable energy Spain Ltd.

Address before: New York, United States

Patentee before: General Electric Co.

TR01 Transfer of patent right