CN104704701A - 线路阻抗补偿系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发电厂控制器(23)，所述发电厂控制器控制第一点(201)处的风力发电厂的至少一个电气参数，所述发电厂控制器接收测量点(204a、b)处的至少一个测量的电气参数，所述测量点不同于所述第一点，并且所述发电厂控制器估计所述至少一个电气参数在所述第一点与所述测量点之间的差异的德尔塔值，其中，对所述德尔塔值的估计是基于所述测量点与所述第一点之间的阻抗以及所述发电厂控制器的至少一个参考值来计算的，并且所述发电厂控制器基于所述至少一个测量的电气参数和所述德尔塔值来控制所述至少一个电气参数。

Description

线路阻抗补偿系统

技术领域

本发明涉及一种发电厂控制器，所述发电厂控制器被布置用于控制在电力网中的第一点处的风力发电厂的至少一个电气参数，其中，所述风力发电厂包括多个风力涡轮发电机。

背景技术

风力发电厂的内部电网将风力发电厂的个体风力涡轮发电机连接到公共耦合点——后者是在此处功率被从风力发电厂馈送到电力供应电网上的点。

为了正确地这么做，必须考虑设备的风力涡轮中的每个与公共耦合点之间的内部电网的阻抗。尤其是由于公共耦合点常常是风力发电厂必须满足电网规则中的要求(即，电网连接规范)的地方。

风力涡轮发电机经历到公共耦合点的阻抗，并且因此需要生成较高的风力涡轮发电机电压电平，以便补偿在内部电网中的电压降。这同样应用于无功功率，这是因为无功功率在内部缆线中被吸收。

风力发电厂常常是受发电厂控制器控制的。发电厂控制器控制风力涡轮发电机和风力发电厂中的其他部件并与之进行通信。为了控制风力涡轮发电机，需要一些测量的电气参数。发电厂控制器和测量传感器可以被定位在远离公共耦合点，因此归因于电网中的阻抗，在测量点和公共耦合点处的受控参数是不同的。

提供一种确保电气参数在不同于测量点的点中的恰当值的发电厂控制器，可以被视为本发明的实施例的目标。

发明内容

提供该概要来以简化的形式引入一些选择的概念，所述概念在下面的详细描述中得到进一步描述。该概要并非旨在识别要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不是要被用作对在确定要求保护的主题的范围时的辅助。

因此，旨在在本发明的第一方面中通过提供一种设备控制器来获得上述目标和若干其他目标，所述设备控制器被布置用于控制在电力网中的第一点处的风力发电厂的至少一个电气参数，其中，所述风力发电厂包括多个风力涡轮发电机，所述发电厂控制器包括：

-输入装置，其被布置用于接收测量点处的至少一个测量的电气参数，所述测量点不同于所述第一点，

-算法，其用于估计所述至少一个电气参数在所述第一点与所述测量点之间的差异的德尔塔值，其中，对所述德尔塔值的估计是基于所述测量点与所述第一点之间的阻抗以及至少一个电气输入参数来计算的，并且其中，所述至少一个电气输入参数是所述发电厂控制器的至少一个参考值，并且所述发电厂控制器被布置为基于所述至少一个测量的电气参数和所述德尔塔值来控制所述至少一个电气参数。

本发明尤其地，但非排他性地，有利于估计所述第一点处的值，这是因为所述德尔塔值是基于从所述发电厂控制器参考值采取的参考值来确定的。在一些情形中，与使用测量结果相比，这能够是更为安全的，这是因为与传感器的通信的丢失，和/或在与传感器的通信中的延迟(如果它们在远处的话)。

根据本发明的一个实施例，所述至少一个电气参数在所述第一点处的值是所述测量点处的所述至少一个测量的电气参数与所估计的德尔塔值的和。

该实施例的优点在于，当利用所述参考值估计所述德尔塔值时，通过使用加法来提供一种得到所述第一点处的量度的容易且可靠的方式。

根据本发明的一个实施例，所述多个风力涡轮发电机被连接到内部电网，并且所述风力发电厂通过公公耦合点被连接到外部电网，并且所述第一点是所述公共耦合点，并且所述测量点在所述内部电网处或在所述外部电网处。

该实施例的优点在于，当所述公共耦合点远离所述风力发电厂时，可以难以做出远离所述风力发电厂和所述发电厂控制器的实际测量，因此本发明允许根据在所述公共耦合点处的设定点来正确地操作所述风力发电厂。

根据本发明的一个实施例，所述电气参数是电压电平，并且所述至少一个电气输入参数至少是电压参考值和电流参考值。

该实施例的优点在于，用于控制的感兴趣电气参数中的一个是电压，这是因为对所述电网的电压控制是常见的。

根据本发明的一个实施例，所述电压电平的德尔塔值是根据以下等式来估计的：

根据本发明的一个实施例，所述电气参数是无功功率，并且所述至少一个电气输入参数至少是电压参考值和电流参考值。

该实施例的优点在于，用于控制的感兴趣电气参数中的一个是无功功率，这是因为对所述电网的无功功率控制是常见的，这是因为所述电网中的无功功率的量决定所述电压电平。

根据本发明的一个实施例，所述无功功率的德尔塔值是根据以下等式来估计的：

根据本发明的一个实施例，所述至少一个电气参数是电压，并且所述德尔塔值被导出为所述第一点处的电压与所述测量点处的电压之间的减法结果乘以预定的斜率函数，并且再与所述测量点处的电压相乘，用于籍此估计无功功率参考，其中，所述预定的斜率函数是在所述测量点与所述第一点之间的阻抗的函数。

该实施例的优点在于，知晓了系统的电抗，利用所述斜率函数的下垂控制允许控制在不同于所述测量点的公共耦合点处的风力发电厂。

根据本发明的一个实施例，通过加上补偿值，根据所述测量点与所述第一点之间的阻抗来补偿所述无功功率参考。

该实施例的优点在于，该实施例允许更加精确的控制。

根据本发明的一个实施例，所述发电厂控制器计算针对所述多个风力涡轮发电机的参考设定点，并且所述发电厂控制器还包括分配器，以将电气参考设定点分配到所述多个风力涡轮发电机中的每一个。

该实施例的优点在于，所述发电厂控制器提供了容易地将所述设定点发送到所述多个风力涡轮发电机的方式。

根据本发明的一个实施例，所述发电厂控制器还包括至少一个测量装置，以测量所述测量点处的所述至少一个测量的电气参数。

该实施例的优点在于，用于测量的所述装置是所述发电厂控制器的部分。

根据本发明的一个实施例，所述发电厂控制器充当针对至少一个本地发电厂控制器的主控制器，所述至少一个发电厂控制器控制所述多个风力涡轮发电机的子集。

该实施例的优点在多层级发电厂控制器方面，其中，每个都具有发电厂控制器的多个风力发电厂都由主发电厂控制器控制。这样的系统常常被分散在大的地理区域上，因此与针对具有一个层级的发电厂控制器的系统相比，现在更加需要的是估计在第一点处的所述电器参数。

在第二方面中，本发明涉及一种用于确定在电力网中的第一点处的风力发电厂的至少一个电气参数的方法，其中，所述风力发电厂包括多个风力涡轮发电机，所述方法包括：

-接收测量点处的至少一个测量的电气参数，所述测量点不同于所述第一点，

-估计所述至少一个电气参数在所述第一点与所述测量点之间的差异的德尔塔值，

-基于所述至少一个测量的电气参数和所述德尔塔值来控制所述至少一个电气参数。

本发明的第一方面和第二方面每个都可以与其他方面中的任何进行组合。本发明的这些方面和其他方面根据后文描述的实施例将变得明显，并且将参考这些实施例得以阐明。

伴随的特征中的许多特征将被更加容易地认识到，这是因为通过对联系附图考虑的以下详细描述的引用，所述特征将变得更好理解。优选的特征在合适时可以被组合，这对本领域技术人员来说将是明显的，并且优选的特征可以与本发明的各方面中的任何进行组合。

附图说明

附图示出了实施本发明的一种方式，并且不要被解释为对落入权利要求书的范围之内的其他可能的实施例的限制。

图1示出了根据本发明的风力涡轮发电机。

图2示出了被连接到风力发电厂的发电厂控制器。

图3示出了线路阻抗的简化图。

图4示出了发电厂控制器的示意图，其中，电压作为输入参考。

图5示出了发电厂控制器的示意图，其中，无功功率作为输入参考。

图6示出了发电厂控制器的示意图，具有下垂控制。

图7示出了具有带有两个电压下垂控制函数的实施例的范例的图。

图8示出了根据本发明的方法的流程图。

具体实施方式

现在将更加详细地解释本发明。尽管本发明容易有各种修改和备选形式，但是已经通过范例的方式公开了特定实施例。然而，应当理解，本发明并非旨在被限制到所公开的具体形式。而是，本发明要覆盖落入如由权利要求书定义的本发明的精神和范围之内的全部修改、等价方案以及被备选方案。

本发明的实施例的个体元件可以以任何合适的方式在物理上、功能上以及逻辑上被实施，例如在单个单元中、在多个单元中，或作为单独的功能单元的部分。本发明可以被实施在单个单元中，或者在物理和功能两者上被分布在不同的单元和处理器之间。

本发明涉及一种发电厂控制器，所示发电厂控制器被提供用于控制包括多个风力涡轮发电机的风力发电厂的电力生产。发电厂控制器生成无功功率参考和有功功率参考——分别为Q_参考和P_参考，所述无功功率参考和有功功率参考用于对风力涡轮发电机或其他风力发电厂部件的控制，以用于满足测量点处的电状况。

在一实施例中，发电厂控制器生成到多个风力涡轮发电机的电流参考，即I_d参考和I_q参考，分别为有功电流和无功电流。

控制器被提供具有来自测量点的测量值，所述测量值根据在公共耦合点处的估计值和针对测量点的相关联的参考值(例如，V_参考、f_参考、Q_参考等)而被修改。在公共耦合点处的估计值是根据在测量点与公共耦合点之间的传输线的模型确定的，不是根据来自测量点的测量值，而是根据被供应到控制器的参考值(V_参考、f_参考、Q_参考等)。在稳定状态处，参考值与测量值等价。

本发明的实施例涉及具有多个风力涡轮发电机的风力发电系统的发电厂控制器。借助于测量点与公共耦合点之间的阻抗的知识，并且通过使用发电厂控制器的参考值，发电厂控制器被布置为估计在公共耦合点中的电气参数，其中实际测量结果是在测量点处测量的。

在一实施例中，公共耦合点不与在此处估计电气参数的地方一致。

向电网供应电力的风力涡轮发电机可以被装备具有对抗电压电平、电网频率以及有功功率波动的调整能力。“电力网”或“电网”是在风力发电厂的边界和公共耦合点之外的公用电网；当引用在风力发电厂之内的电网时，做出具有对风力发电厂的明确指示的表达，例如，“风力发电厂电网”。

可变速度风力涡轮发电机(其被使用在所描述的实施例中的至少一个中并且其能够被连接到电力网20)被装备具有所描述的控制系统。所述可变风力涡轮发电机包括具有毂3的转子和被安装到如以上所讨论的转子的至少一个叶片4。转子(例如经由主传动轴)被连接到发电机12，以用于将转子的转矩转化成电功率。在一些实施例中，变速箱被互连在转子与发电机之间，以将转子的旋转速度转化成发电机的更高速度。

图1示出了示例性的可变速度风力涡轮发电机(WT)1是风力发电厂(WPP)的多个风力涡轮发电机中的一个。所述可变速度风力涡轮发电机(WT)1具有带有毂3的转子2，例如，三个叶片4被安装到所述毂3。转子叶片4的俯仰角借助于节距致动器是可变的。转子3被连接到由塔状结构6支撑的吊舱5，并经由主传动轴8、变速箱10以及高速传动轴11驱动发电机12。该结构是示例性的；其他实施例例如使用直接驱动发电机。

发电机12(例如，异步发电机或同步发电机)产生频率与转子3的旋转速度有关的电输出功率，所述转子3的旋转速度被转换器19转换成电网频率(例如，约50或60Hz)。因此产生的电功率的电压被变压器9升压变压。变压器9的输出部是风力涡轮发电机的端子9a。来自风力涡轮发电机1和来自风力发电厂的其他风力涡轮发电机的电功率被馈送到风力发电厂电网18(在图1中用符号“a”表示)中。内部风力发电厂电网18被连接在公共耦合点21处，并且任选的其他升压变压器22被连接到风力发电厂外部公用电网20。电网20被装备具有对抗电网波动的各种调整能力，例如为常规生产者的形式，所述常规生产者能够在短时间内增加和降低产量，以控制电压和频率。

控制系统包括风力涡轮控制器13和发电厂控制器23。发电厂控制器23控制个体风力涡轮发电机1的操作，例如，取决于例如当前风速来选择满载或部分负载操作模式，在部分负载模式中通过调节叶片角度并控制末端速度配给量到在当前风速的空气动力学最佳条件来引起风力涡轮发电机在最佳工作点处的操作，并且根据发电厂控制器的规定(例如，要提供除有功功率之外的特定量的无功功率的指令)来控制转换器19产生电力，等等。发电厂控制器13使用不同的输入信号，以执行其控制任务，例如，表示当前风力状况的信号(例如，经由线路16来自风速计14和风向标15)，表示俯仰角、转子位置、在发电机12和端子9a等处的电压和电流的幅值和相位的反馈信号，以及来自发电厂控制器23的命令信号。发电厂控制器23接收表示在公共耦合点21处的电压、电流以及频率的信号(可以被认为是表示公用电网20中的电压、电流以及频率的参数)，并且任选地，接收来自公用电网提供者(在图1中的“c”处)的信息或命令信号。基于这些(以及任选地其他)输入参数中的一些，发电厂控制器23监测电网稳定性，并且在对电网稳定性的下降的检测后，通过限制所供应的输出功率的波动来命令风力涡轮发电机1和风力发电厂2(在图1中的“b”处)的其他风力涡轮发电机的风力涡轮控制器13改变操作。在接收到这样的命令后，风力涡轮控制器13在风速增大后例如通过朝向旗位调节叶片俯仰角来以最大效率削减高输出峰值，以遵从发电厂控制器的限制波动命令，所述高输出峰值将然后在正常的部分负载操作中产生。因此，在图1的示例性实施例中，控制系统的要限制输出波动的控制任务由发电厂控制器23和风力涡轮控制器13共同承担。在其他实施例中，该控制任务由风力涡轮控制器13单独执行；在那些实施例中，“控制系统”仅由风力涡轮控制器13表示而没有发电厂控制器23。

尽管预计图1中示出的风力涡轮发电机1具有三个叶片4，但是应指出，风力涡轮发电机可以具有不同数目的叶片。通常发现具有两个至四个叶片的风力涡轮发电机。图1中示出的风力涡轮发电机1是水平轴风力涡轮(HAWT)，这是因为转子4关于水平轴旋转。应当指出，转子4可以关于垂直轴旋转。风力涡轮发电机的转子关于垂直轴旋转的这样的风力涡轮发电机被称为垂直轴风力涡轮(VAWT)。此后描述的实施例不限于具有3个叶片的HAWT。它们可以被实施在HAWT和VAWT两者中，并且在转子4中具有任意数目的叶片4。

一些实施例涉及被布置为控制至少一个风力涡轮发电机1的控制系统，所述风力涡轮发电机1可以以上述方式包括整个风力涡轮组的风力涡轮中的一些或全部。控制系统能够被分布为，例如包括在风力发电厂处的控制器，以及风力涡轮发电机层级或公用电网层级的控制器。

当针对发电厂控制器23的测量系统(例如，电网电表)不与公共耦合点的物理位置匹配时，需要专用控制系统以补偿物理距离。基本上，所需要的是补偿连接测量点和公共耦合点的阻抗。

图2示出了根据本发明的实施例的具有一个风力涡轮发电机1和控制器23的发电厂。图2仅示出了一个风力涡轮发电机1，所述风力涡轮发电机1包括如联系图1描述的类似的元件。在图2中，该附图仅示出了发电机12，所述发电机12被连接到电力整流器19b并且向其馈送电力，所述电力整流器19b将可变频率的AC功率转换为DC功率，换流器19a将DC功率转换成固定频率的AC功率，该AC功率在变压器9中被变压到较高的电压电平，较高电压的AC功率被馈送到风力发电厂电网18、202中。包含关于个体风力涡轮发电机1的电力生产信息的信号向量31被从风力发电厂中的全部其他风力涡轮发电机1传达到发电厂控制器23。信号31可以包含关于风力涡轮发电机的在变压器9的任一侧处的电压电平的信息。测量在变压器的低电压侧处的电压电平常常是有益的，并且能够将测量结果转化成在变压器的高电压侧上的值。测量结果32或33是在测量点204a或204b处测量的，“a”或“b”取决于实际测量是在公共耦合点201的哪一侧采取的。

发电厂控制器23接收设定点30，以取决于特定的发电厂而从例如电网系统操作者得到并具有不同的控制模式25、26、27，发电厂控制器能够在所述不同的控制模式25、26、27之间进行选择。这可以是电压控制25、功率因数控制26以及Q(无功功率)控制27。发电厂控制器23的状态机在需要时改变模式。分配器24将设定点34分配到风力发电厂中的风力涡轮发电机1中的每个。分配器24在任何需要时定期分配或传达设定点34到风力涡轮发电机1。

无功功率的增加将使在风力涡轮发电机端子处的电压电平增加，因此在具有比设定点30所要求的更高电压的情形中，需要减少无功功率生产；这通过发送具有减小的无功功率值的无功功率设定点来实现。类似地，在具有比所要求的更低的电压的情形中，应当增加无功功率设定点，以便升高在风力涡轮发电机端子处的电压电平。

风力发电厂在稳态操作模式中常常是根据功率因数设定点来被控制的，这隐含针对给定的有功功率生产，对应量的(感应的或电容性的)无功功率也需要存在，这是因为AC电力系统的功率因数被定义为流动到负载的实功率与电路中的表观功率的比率。

其他操作模式能够是Q控制，其中，无功功率的实际量受控制，因此与有功功率生产无关。又另一模式能够是电压控制，其中，电压电平是控制参数，该控制通过将(感应的或电容性的)无功功率注入到电网中并且从而增大或减小电压电平来执行。

使用发电厂控制器参考值代替测量结果的原因除其他以外是与测量传感器的通信丢失，和/或与测量传感器的通信的延迟(如果它们在远处的话)。在一实施例中，在使用前馈控制的情况下，传感器可以甚至不存在。

针对线路阻抗的补偿能够除其他实施例以外在以下实施例中完成：

-具有电压控制回路的实施例，其中，发电厂控制器控制在公共耦合点处的电压，或者

-具有无功功率控制器的实施例，其中，发电厂控制器控制在公共耦合点处的无功功率。

图3示出了根据本发明的系统的线路图。电压V_s 301存在于线路的开始端，具有每单位长度的并联导纳Y/2304a和每单位长度的串联阻抗Z 305和在接收端的每单位长度的另一并联导纳Y/2304b，以及电压V_r 302。电流I_r 308流动通过线路，并且电压降ΔV_s 303定义沿着要被考虑的线路的电压降。

每单位长度的串联阻抗由下式给出：

$\stackrel{\→}{Z}=R+\stackrel{\→}{j}\mathrm{\ωL}=R+\stackrel{\→}{j}X$

每单位长度的并联导纳

$\stackrel{\→}{Y}=G+\stackrel{\→}{j}\mathrm{\ωC}$

在其中补偿发生在电压控制回路中的实施例要求以下，在控制中要使用的线路补偿项是：

使用以下近似：

其中，

并且其中，无功功率、有功功率和电压参考Q_参考、P_参考以及V_参考402是风力发电厂参考。

线路的接收电压302与起始电压301之间的关系是：

${\stackrel{\→}{V}}_s={\stackrel{\→}{V}}_r+\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{V}}_s$

其中

等式1

以上ΔV_s等式1用于导出德尔塔电压值，所述ΔV_s是图4中示出的发电厂控制器的输入。

使用这些等式，能够绘制发电厂控制器的控制结构，如图4所示。图4示出了在加法框404中将V_M(测量点电压401)、V_参考402以及ΔV_s 403全部进行相加，框404的输出被馈送到自动电压调整器405，所述自动电压调整器405输出Q_参考到自动无功功率调整器406，所述自动无功功率调整器406基于参考和测量结果来控制无功功率，两个调整器都能够利用本领域技术人员已知的控制器结构来实施。框407的输出最常常是被聚集的无功功率设定点，所述被聚集的无功功率设定点将必须被分配器24处理，以将个体的值分配到多个风力涡轮发电机中的每个。

在其中补偿发生在无功功率控制回路的实施例中，情况如下。

图5示出了线路的接收和起始Q值Q_r与Q_s的关系，类似于上述电压的情况：

Q_s＝Q_r+ΔQ_s

其中

Q_r＝Q_参考

其中，

等式2

其中，Y是导纳(Y)。导纳是对电路或装置将多容易地允许电流流动的量度。所述导纳被定义为阻抗(Z)的倒数。

通过使用这些等式，尤其是等式2(其导出ΔQ_s)，能够绘制发电厂控制器的控制结构，如图5所示，其中，在加法框504中将测量点处的无功功率Q_m 501的测量结果、参考无功功率Q_参考502以及无功功率德尔塔值ΔQ_s503进行相加，框的输出被用作对自动无功功率调整器502的输入，并且该框的输出Q_{参考设定点}506然后准备好被分配器24分配到个体的风力涡轮发电机1。

以下等式有助于导出阻抗和导纳。

Z_e＝Z_csinh(γl)

$(\frac{Y_e{Z}_e}{2}+1)=\cosh \left(\mathrm{\γl}\right)$

$\mathrm{Zc}=\sqrt{\frac{R+\stackrel{\→}{j}\mathrm{\ωL}}{\stackrel{\→}{j}\mathrm{\ωC}}}$

$\mathrm{\γ}=\sqrt{\stackrel{\→}{j}\mathrm{\ωC}(R+\mathrm{j\ωC})}$

针对具有(γl)<<1的线路，能够使用以下近似：

Z_e＝Z·l

$\left(\frac{Y_e}{2}\right)=\frac{Y\&CenterDot;l}{2}$

其中，(l)是线路长度。

尽管上述实施例覆盖了电气参数电压和电抗，但是能够针对有功功率做出类似的实施例。

在一实施例中，发电厂控制器使用前馈控制代替图5的控制方案，包括ΔQ_s补偿。该等式为：

如果与图5进行比较，则前馈意味着没有控制器框505并且也没有Q_m501。

在一实施例中，应用另一控制结构，其中，线路的电抗X_线路620用于计算等价的K_斜率，所述K_斜率生成相同量的I_q，这是因为在PoM 204与PCC201之间没有线路。

根据本发明的实施例，电压控制器(其能够在发电厂控制器之内)被提供用于生成无功功率参考Q_参考611值，以用于对一个或多个风力涡轮发电机的控制，以满足在测量点204处的电状况。电压控制器被提供具有来自测量点的测量值以及针对测量点的相关联的电压参考值(V_参考)。为了使得能够在公共耦合点处(其被具有电抗X_线路的传输线与测量点分开)进行控制，根据X_线路来修改控制器的成比例的增益，使得在公共耦合点处满足电压参考值(V_参考)。相应地，修改电压控制器，使得电压控制器的成比例的增益使得能够对在公共耦合点处的电压进行控制。

代替使用在等式1中导出的项ΔV_s，该项表示在线路上的电压降，提出图6中示出的以下的图，所述图提供了在PCC处注入的I_q的相同特性。

图6示出了V_m 601和V_参考602如何与P_参考610和Q_参考611一起被用作对自动电压调整器650的输入。在加法框604中比较V_m 601与V_参考602，结果被用作针对K_斜率函数605的输入。K_斜率函数由下式给出：

K_斜率是控制器605的电压降增益。K_斜率框605的输出作为输入被馈送到任选的滤波器框606，所述滤波器框606为滤波函数，所述滤波函数在一实施例中能够是二阶的或者甚至是更高阶的。P_参考610、Q_参考611以及V_{参 考}602全部都是发电厂参考。V_M 601是在测量点(PoM)处测量的电压。

任选的滤波器606的输出以及在滤波器不存在的情况下605的输出是无功电流参考I_q参考607，所述无功电流参考I_q参考607在乘法器608中将与V_M 601相乘，其然后变成中间无功功率参考612。中间无功功率参考612需要由损失补偿函数来补偿，确定补偿值，所述补偿值补偿沿着线路的损失，X_线路620是要被补偿的线路(在图3中是在307与308之间的线路)的电抗。补偿是X_线路620与表观功率(610和611)的平方的乘积，所述表观功率的平方是通过对有功功率610的平方与无功功率的平方求和来导出的，最终计算总和的平方根作为表观功率。无功功率参考611是损失补偿函数与中间无功功率参考612的总和609。

图7示出了在公共耦合点PCC 201处以及在测量点PoM 204a或204b处的系统的特性，其中，沿着图7的x轴示出无功电流并且沿着y轴示出电压。

图7中的系统PCC 601表示来自测量点和公共耦合点的电网与线路的总电抗X_总，系统PoM 604仅表示电网电抗X_电网，而非线路电抗。控制PCC602是利用根据总电抗X_总的K_斜率的下垂控制。其中，控制PoM 603是利用根据电网电抗X_电网的K_斜率的下垂控制。具有根据电抗的预定斜率函数允许对在不同于测量点的公共耦合点处的电压的控制。

可以看出，当使用以上控制时，针对I_q＝0.2p,u，注入的I_q 607的量是相同的，参见交叉点612和610，与PoM被定位在何处无关。

图8示出了根据本发明的方法的流程图，所述方法用于控制在电力网中的第一点处的风力发电厂的至少一个电气参数，其中，风力发电厂包括多个风力涡轮发电机。步骤801是接收测量点处的至少一个测量的电气参数，测量点不同于第一点，步骤802是估计至少一个电气参数在第一点与测量点之间的差异的德尔塔值，其中，对德尔塔值的估计是基于测量点与第一点之间的阻抗以及至少一个电气输入参数来计算的，其中，电气输入参数是发电厂控制器的参考值，并且步骤803是基于至少一个测量的电气参数和德尔塔值来控制至少一个电气参数。图8中示出的方法可以在发电厂控制器中执行。

在一实施例中，公共耦合点201被定位在比测量点204b更接近风力涡轮发电机，即，测量点204b被定位在电力网203中，并且不在风力发电厂的内部电网202中。

本发明的实施例中，所述方法应用于具有一个风力发电厂的系统以及在其中若干风力发电厂受相同的主发电厂控制器控制的系统(每个风力发电厂具有一本地发电厂控制器)两者。

总之，本发明涉及一种发电厂控制器，所述发电厂控制器控制在电力网中的第一点处的风力发电厂的至少一个电气参数，其中，风力发电厂包括多个风力涡轮发电机，发电厂控制器包括：输入装置，其被布置用于接收测量点处的至少一个测量的电气参数，测量点不同于第一点；以及算法，其用于估计至少一个电气参数在第一点与测量点之间的差异的德尔塔值，其中，对德尔塔值的估计是基于测量点与第一点之间的阻抗以及至少一个电气输入参数来计算的，并且其中，至少一个电气输入参数是发电厂控制器的至少一个参考值。本发明还涉及一种用于确定在电力网中的第一点处的风力发电厂的至少一个电气参数的方法。

这里提出的本发明的实施例主要涉及风力涡轮发电机，但其不限于风力发电。也考虑其他源的电力生产。在使用措辞控制器或调整器的任何地方，应当理解，这样的控制器能够从本领域技术人员已知的控制器中来选择，例如，PID、PI、P或利用模糊逻辑，但不限于所列出的。

对本领域技术人员来说将是明显的是，本文中给出的任意范围或装置值均可以被扩展或改变而不失去所寻求的效果。

本发明能够借助于硬件、软件、固件或这些的任意组合来实施。本发明或其特征中的一些也能够被实施为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器(即，计算机)上运行的软件或计算机可编程代码。

本发明的实施例的个体元件可以以任何合适的方式在物理上、功能上以及逻辑上被实施，例如在单个单元中、在多个单元中，或作为单独的功能单元的部分。本发明可以被实施在单个单元中，或者在物理和功能两者上被分布在不同的单元和处理器之间。

尽管已经联系指定的实施例描述了本发明，但是本发明不应被解释为以任何方式被限制到所提供的范例。本发明的范围由权利要求书来阐述。在权利要求书的语境中，术语“包括”或“包含”不排除其他可能的元件或步骤。而且，对引用的提及，例如“一”或“一个”等，不应被解释为排除多个。在权利要求书中对关于附图中指示的元件的参考标记的使用也不应被解释为限制本发明的范围。此外，不同权利要求中提及的个体特征有可能可以被有利地组合，并且在不同权利要求中对这些特征的提及并不排除特征的组合是不可能且不利的。

Claims (14)

1.一种发电厂控制器，其被布置用于控制在电力网中的第一点处的风力发电厂的至少一个电气参数，其中，所述风力发电厂包括多个风力涡轮发电机，所述发电厂控制器包括：

-输入装置，其被布置用于接收测量点处的至少一个测量的电气参数，所述测量点不同于所述第一点，

-算法，其用于估计所述至少一个电气参数在所述第一点与所述测量点之间的差异的德尔塔值，其中，对所述德尔塔值的估计是基于所述测量点与所述第一点之间的阻抗以及至少一个电气输入参数来计算的，并且其中，所述至少一个电气输入参数是所述发电厂控制器的至少一个参考值，并且所述发电厂控制器被布置为基于所述至少一个测量的电气参数和所述德尔塔值来控制所述至少一个电气参数。

2.根据权利要求1所述的发电厂控制器，其中，所述至少一个电气参数在所述第一点处的值是所述测量点处的所述至少一个测量的电气参数与所估计的德尔塔值的和。

3.根据权利要求1或2所述的发电厂控制器，其中，所述多个风力涡轮发电机被连接到内部电网，并且其中，所述风力发电厂通过公共耦合点被连接到外部电网，并且所述第一点是所述公共耦合点，并且所述测量点在所述内部电网处或在所述外部电网处。

4.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的发电厂控制器，其中，所述电气参数是电压电平，并且其中，所述至少一个电气输入参数至少是电压参考值和电流参考值。

5.根据权利要求4所述的发电厂控制器，其中，所述电压电平的德尔塔值是根据以下等式来估计的：

6.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的发电厂控制器，其中，所述电气参数是无功功率，并且其中，所述至少一个电气输入参数至少是电压参考值和电流参考值。

7.根据权利要求6所述的发电厂控制器，其中，所述无功功率的德尔塔值是根据以下等式来估计的：

8.根据权利要求1所述的发电厂控制器，其中，所述至少一个电气参数是电压，并且其中，所述德尔塔值被导出为所述第一点处的电压与所述测量点处的电压之间的减法结果乘以预定的斜率函数，并且再与所述测量点处的电压相乘，用于籍此估计无功功率参考，其中，所述预定的斜率函数是在所述测量点与所述第一点之间的阻抗的函数。

9.根据权利要求8所述的发电厂控制器，其中，通过加上补偿值，根据所述测量点与所述第一点之间的所述阻抗来补偿所述无功功率参考。

10.根据前述权利要求1至9中的任一项所述的发电厂控制器，其中，所述发电厂控制器计算针对所述多个风力涡轮发电机的参考设定点，并且所述发电厂控制器还包括分配器，以将电气参考设定点分配到所述多个风力涡轮发电机中的每一个。

11.根据前述权利要求1至10中的任一项所述的发电厂控制器，其中，所述发电厂控制器还包括至少一个测量装置，以测量所述测量点处的所述至少一个测量的电气参数。

12.根据前述权利要求1至11中的任一项所述的发电厂控制器，其中，所述发电厂控制器充当针对至少一个本地发电厂控制器的主控制器，所述至少一个发电厂控制器控制所述多个风力涡轮发电机的子集。

13.一种风力发电厂，其被布置为由根据权利要求1至12所述的发电厂控制器来控制。

14.一种用于控制在电力网中的第一点处的风力发电厂的至少一个电气参数的方法，其中，所述风力发电厂包括多个风力涡轮发电机，所述方法包括：

-接收测量点处的至少一个测量的电气参数，所述测量点不同于所述第一点，

-估计所述至少一个电气参数在所述第一点与所述测量点之间的差异的德尔塔值，其中，对所述德尔塔值的估计是基于所述测量点与所述第一点之间的阻抗以及至少一个电气输入参数来计算的，其中，所述电气输入参数是所述发电厂控制器的参考值，

-基于所述至少一个测量的电气参数和所述德尔塔值来控制所述至少一个电气参数。