CN105794068B - 风力发电厂中无功功率的控制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制风力发电厂(WPP)中无功功率的注入和吸收的方法。除了风力涡轮发电机(WTG)之外，风力发电厂还包括无功功率调节设备，例如，MSU和STATCOM设备。无功功率调节设备由风力发电厂控制器控制，无功功率调节设备由风力发电厂控制器控制，以使得由风力涡轮发电机与无功功率调节设备产生的无功功率的组合量满足期望的无功功率量。在发电厂控制器与无功功率调节设备中的一个之间的通信故障的情况下，发电厂控制器被重新配置，以便补偿该无功功率调节设备的注入或吸收一定量的无功功率的能力。

Description

风力发电厂中无功功率的控制
技术领域
本发明涉及一种用于控制风力发电厂中无功功率的产生的方法，具体而言，一种用于控制一个或多个风力涡轮发电机和一个或多个无功功率调节设备以便产生期望的有功功率量或期望的无功功率量的方法。此外，本发明涉及一种发电厂控制器并涉及一种包括有发电厂控制器的风力发电厂。
背景技术
风力发电厂(WPP)包括一个或多个风力涡轮发电机(WTG)，并可能包括连接到电力连接线的一个或多个无功功率调节设备，该电力连接线连接到电网。风力涡轮发电机和无功功率调节设备能够经由电力连接线将无功功率注入电网和从电网吸收无功功率。
发电厂控制器基于设定点来控制由无功功率调节设备注入或吸收无功功率，该设定点定义了要提供给电网的期望的无功功率量。
EP2610487公开了一种用于控制连接到公用电网的风力涡轮机的方法，其中，该方法包括：检测是否可以接收来自中央控制器的控制数据，其中，提供中央控制器用于控制该风力涡轮机和多个其它风力涡轮机；如果检测到可以接收来自中央控制器的控制数据，则从中央控制器接收控制数据；如果检测到不可接收来自中央控制器的控制数据，则从风力涡轮机的本地控制器接收控制数据；以及基于所接收的控制数据来控制风力涡轮机。
发明内容
本发明的发明人发现如果在无功功率调节设备与发电厂控制器之间的通信故障，则变得难以确保将期望的无功功率量提供给电网。因此，目的在于在无功功率调节设备与发电厂控制器之间失去通信的情况下保持对产生的无功功率的量的控制。
由于这个目的和已知解决方案的问题，本发明的发明人意识到改进是有益的，因而设计了本发明。
实现用于控制风力涡轮发电机的改进方法是有利的。具体而言，可以看出本发明的目的在于提供一种方法，其解决了现有技术中的有关于在风力发电厂中一个或多个无功功率调节设备与发电厂控制器之间的通信故障的上述问题，或者解决了其它问题。
为了更好地解决这些问题中的一个或多个，在本发明的第一方面，提出了一种用于针对被连接到电网的风力涡轮发电机生成设定点的发电厂控制器，其中，该设定点与由风力涡轮发电机产生的期望的无功功率量有关，其中，发电厂控制器包括：
-设备控制器，所述设备控制器被配置为控制无功功率调节设备的操作，其中，所述无功功率调节设备能够将一定量的无功功率注入电网和从电网吸收一定量的无功功率。
-参考控制系统，所述参考控制系统被配置为根据电气参考输入和测量的电气值来确定设定点，
-限制功能模块，用于将所述设定点限制在最大值，及
-通信故障检测器，所述通信故障检测器被配置为检测在发电厂控制器与无功功率调节设备之间的通信故障，其中，
-发电厂控制器被设置为响应于检测到通信故障而被重新配置，以便对所述无功功率调节设备的将所述一定量的无功功率注入电网或从电网吸收所述一定量的无功功率的能力进行补偿，及
-所述发电厂控制器被设置为通过以下操作来执行所述重新配置：使所述最大值减小一值，所述减小的值是依据所述无功功率调节设备的容量值所确定的值。
有利地，在无功功率调节设备受到通信故障的影响从而不可控制的情况下，可以通过重新配置发电厂控制器来补偿因受影响的设备而损失或假定损失的无功功率的生成。因此，借助于重新配置发电厂控制器的可能性，可以实现对通信故障的改善的稳健性，从而实现风力发电厂的改善的性能。
根据实施例，发电厂控制器被设置为通过响应于检测到通信故障而使设备控制器、设备控制器停止对无功功率调节设备、无功功率调节设备的操作进行控制，来执行重新配置。
有利地，通过停止设备控制器，可以避免在设备控制器所包括的可能的PI控制器中的饱和问题。
有利地，通过调整最大值，考虑到受通信故障影响的无功功率调节设备，将设定点限制在与风力发电厂的实际无功功率容量相对应的值。
根据实施例，发电厂控制器被配置为通过在未受通信故障影响的其它无功功率调节设备和/或风力涡轮发电机之间分配设定点来执行重新配置。
有利地，通过在正确地操作的无功功率调节设备和风力涡轮发电机之间分配设定点，即使在无功功率调节设备不可操作的情况下仍可以产生期望的无功功率。
根据实施例，发电厂控制器被配置为借助前馈修正值来修改设定点，其中，发电厂控制器进一步被配置为响应于检测到通信故障，而通过使前馈修正值改变与无功功率调节设备的容量值相对应的量或者通过将前馈修正值减小为零，来执行重新配置。
有利地，通过改变前馈修正值，可以实现设定点的快速适应，以使得设定点反映将产生的无功功率的量，以便产生期望的无功功率量。
根据实施例，发电厂控制器被配置为在检测到通信故障后的一定时间延迟之后执行重新配置。
有利地，时间延迟可以确保仅在通信故障持续或存在最小持续时间的情况下实行重新配置。
根据发电厂控制器的实施例，响应于检测到无通信故障，发电厂控制器被设置为执行返回至初始状态中的配置，其中，不再补偿该无功功率调节设备的将所述一定量的无功功率注入电网和从电网吸收所述一定量的无功功率的能力。
根据实施例，发电厂控制器被配置为响应于检测到无通信故障，而在一定时间延迟之后配置参考控制系统返回至初始状态中。
有利地，时间延迟可以确保仅在重建的通信持续的情况下实行返回至初始状态的配置。
本发明的第二方面涉及一种可连接到电网的风力发电厂，其中，风力发电厂包括至少一个风力涡轮发电机，以及如在第一方面中定义的发电厂控制器。
本发明的第三方面涉及一种用于针对连接到电网的风力涡轮发电机生成设定点的方法，其中，所述方法包括：
-控制无功功率调节设备的操作，其中，所述无功功率调节设备能够将一定量的无功功率注入电网和从电网吸收一定量的无功功率，
-根据电气参考输入和测量的电气值来确定设定点，
-将所述设定点限制在最大值，
-检测在发电厂控制器与无功功率调节设备之间的通信故障，以及
-响应于检测到通信故障而重新配置发电厂控制器，以便对所述无功功率调节设备的将所述一定量的无功功率注入电网或从电网吸收所述一定量的无功功率的能力进行补偿，
-其中通过以下操作来执行所述重新配置：使所述最大值减小一值，所述减小的值是依据所述无功功率调节设备的容量值所确定的值。
本发明的第四方面涉及可直接加载到至少一个数字计算机的内部存储器中的至少一种计算机程序产品，包括用于在所述至少一个产品在所述至少一个计算机上运行时执行第三方面的步骤的软件代码部分。
总体上，本发明的各个方面可以在本发明的范围内以任意可能的方式组合和结合。依据以下所述实施例本发明的这些及其它方面、特征和/或优点将显而易见，并参考以下所述实施例对其加以阐述。
附图说明
仅以举例的方式参考以下附图来说明本发明的实施例，在附图中：
图1例示了包括有发电厂控制器100的风力发电厂199，以及
图2例示了细节，示出了发电厂控制器所包括的设备控制器141、设备控制器142的细节。
具体实施方式
图1例示了风力发电厂199，其包括发电厂控制器100、一个或多个风力涡轮发电机(WTG)191、一个或多个无功功率调节设备131、132、电力连接线197以及其它组件。在发电厂控制器的不同功能模块中，一个功能模块用于针对一个或多个风力涡轮发电机191生成设定点。设定点直接或间接地设定由风力涡轮发电机产生的期望的无功功率量。设定点可以是无功功率Q、电压U或正交电流(quadrature current)Iq的值的形式，其中，这些值通过Q＝U·Iq相关联。其它设定点可以有关于将产生的期望的有功功率量。设定点作为输入参考被提供给风力涡轮发电机的控制系统，其能够控制风力涡轮发电机以产生与设定点相对应的量的无功功率。因此，风力涡轮发电机响应于所提供的设定点，而做出响应以改变产生的功率的参数，即，改变注入到电网192的有功功率和/或无功功率的量。
由风力涡轮发电机所包括的功率逆变器来实现风力涡轮发电机的改变提供给电网的无功功率的量的功能模块。因此，风力涡轮发电机的前述控制系统被配置用于响应于设定点，来控制逆变器将有功电流和/或无功电流注入电网或者从电网吸收有功电流和/或无功电流。
一个或多个风力涡轮发电机191经由WTG连接点193和电力连接线197连接到电网192。电网192也可以称为输电网或公用电网。输电网在公共耦合点(PCC)194处连接到电力连接线。因而，连接线将WTG连接点193与公共耦合点(PCC)194连接。一个或多个电力变压器195可以位于风力涡轮发电机191的功率输出端与输电网192之间，即在WTG连接点193与PCC之间，目的在于使风力涡轮机的功率输出端的电压适于电网电压。
发电厂控制器100包括参考控制系统101，其被配置用于根据电气参考值103以及从电网计量器100传送的所测量的电网值104流来确定设定点102。测量的电网值104流可以作为模拟信号或数字信号输出自电网计量器110。经由连接112将设定点102或多个可能的不同设定点提供给，有可能分配给，一个或多个风力涡轮发电机191。
位于测量点(POM)196处的电网传感器对不同的电气参数(例如，电压和电流)进行测量。电网传感器通常由一个或多个电压传感器和一个或多个电流传感器组成。所测量的电气参数可以由电网计量器110进一步处理。例如，电网计量器110可以基于由电网传感器195提供的测量到的电压信号和电流信号，来确定电压、有功功率和无功功率以及频率的值。因此，在POM 196处的电气参数可以表示经由PCC 194提供给电网的有功电功率或无功电功率的量。由电网计量器110确定的值作为测量到的电网值104经由连接111(例如，有线数字连接)流化传输至参考控制系统101。
电气参考值103包含期望注入到电网192中的电气参数的参考值，例如，应当在PCC194或POM 196处出现的电压、有功功率、无功功率和/或频率的参考。一个或多个电气参考值103可以由电网规程来设定，有可能由电网运营商、分配器中心或风力发电厂运营商提供。
因此，电气参考值103和测量到的电网值104可以包括电压值、频率值、以及有功功率值和无功功率值。
取决于参考控制系统101的配置，可以根据不同电气参考值103(例如，频率或无功功率)以及不同的测量到的电网值104(例如，频率或无功功率)来确定设定点102。另外，在参考控制系统101的配置中，可以根据两个电气参考值(例如，电压参考和无功功率参考)来确定设定点102。参考控制器201的这种配置是已知的。
在示例中，功率设定点102是根据电网值104和电气参考值103确定的无功功率设定点Qset，该电网值104为电网计量器110所提供的电网无功功率Qm，该电气参考值103为电网参考无功功率Aref。无功功率值Qm与Qref的差由减法单元151确定，并被输入到PI控制器152。来自PI控制器151的输出由限制功能模块153处理，并且如果来自PI控制器的输出大于Qmax，则被限制在最大值Qmax。来自限制功能模块153的输出是无功功率设定点Qset。
可以将极限Qmax确定为风力涡轮发电机191和连接到电力线197的其它无功功率调节设备131、132的无功功率容量的总和，即Qmax＝Sum(Q_WTGi)+Sum(Q_MSUi)+Sum(Q_STATCOMi)，其中，Sum是针对i执行求和的求和运算符，其中，Q_WTGi是单个风力涡轮发电机i的无功功率容量，其中，Q_MSUi是单个MSU i的无功功率容量，以及其中，Q_STATCOMi是单个STATCOM i的无功功率容量。MSU和STATCOM是无功功率调节设备的示例，在以下进行说明。
可替换地，由于设定点也可以表示为电压值或者正交电流值，所以限制功能模块153也可以限制在最大电压Umax或最大正交电流Iqmax。因而，总体上，限制功能模块153可以限制在电气参数Xmax的最大值，其中，Xmax可以是最大无功功率Qmax、最大电压Vmax或最大正交电流Iqmax。
因而，总体上，限制功能模块153的电气参数的最大值可以确定为与风力涡轮发电机191和连接到电力线197的其它无功功率调节设备131、132的无功功率容量有关的总和值，即为Xmax＝Sum(X_WTGi)+Sum(X_MSUi)+Sum(X_STATCOMi)。
例如，如果以正交电流Iq_set来表示设定点102，那么PI控制器152的输出为正交电流，从而由风力涡轮发电机的正交电流容量(Iq_WTG)、STATCOMs(Iq_StatCOM)、MSUs(Iq_MSU)以及可能的其它设备的正交电流容量来确定Iq_set。Iq_*WTG与Q＝Iq·U有关，其中，U是在WTG功率输出端的电压，Iq是电流，Q是无功功率。因而，由于在Iq值、U值和Q值之间的关系，这些值中的每一个都可以用作设定点102。
已知参考控制器101的这种配置以及其它配置，其中，依据测量的电网电压Vm、相应的电压参考Vref和测量的电网无功功率Qm来确定设定点，例如无功功率设定点Qset。参考控制器101的用于确定有功功率设定点Pset的其它配置也是已知的。例如参见“Operation and control of large wind turbines and wind farms-Final report；Florin Iov,Frede Blaabjerg,et.al.；September 2005,ISSN 0106-2840,ISBN 87-550-3469-1(Internet)”中的4.2节和图8。
设定点102可以由分配器120在风力涡轮发电机191之间作为可能不同的分配设定点102a被分配。设定点102还可以在其它无功功率调节设备131、132之间被分配(参见以下说明)。可以基于不同的可用风力涡轮发电机和无功功率调节设备的无功功率容量来确定将被分配的设定点102a的值。
风力涡轮发电机注入或吸收无功功率的能力可能不足以满足在PCC194处对无功功率的需求。因此，风力发电厂199可以包括一个或多个无功功率调节设备131、132，其能够注入和/或吸收无功功率。无功功率调节设备的示例是静止同步补偿器131(STATCOM)，其包括能够借助于DC-AC转换器经由连接线197从电网192吸收无功功率或将无功功率注入电网192的电容器，该DC-AC转换器在至/自电容器的DC功率与从连接线197吸收或注入连接线197的AC功率之间进行转换。无功功率调节设备的另一个示例是机械开关单元132(MSU)，例如经由机械开关或晶闸管操作的开关连接到连接线197的电容器开关单元。
STATCOM 131和MSU 132可以由一个或多个设备控制器141、142彼此独立地进行控制。例如，STATCOM 131可以由STATCOM设备控制器141控制，MSU 132可以由MSU设备控制器142控制。可替换地，一个或多个STATCOM和MSU可以由单个设备控制器141控制。可替换地或者另外地，STATCOM 131可以包括MSU。
STATCOM 131可以基于设定点102或分配的设定点102a被控制，例如由分配器120确定的无功功率设定点Qset的一部分或无功功率设定点Qset。因此，从无功功率设定点Qset得到的参数可以被提供为到STATCOM控制器141的输入，该STATCOM控制器141用于控制STATCOM吸收或注入相应量的无功功率。可以基于从设定点102得到的值(例如，开/关值)以类似的方式来控制MSU 132，该值被提供给MSU控制器142以将MSU与电力连接线197连接或断开。可替换地，MSU可以由STATCOM 131或STATCOM控制器141控制。
为了能够根据设定点102注入一定量的无功功率，重要的是由设备控制器141、142传送的控制信号或数据信号被无功功率调节设备131、132正确地接收，可替换地，由无功功率调节设备131、132传送的控制信号或数据信号被设备控制器141、142正确地接收。因此，重要的是知道在设备控制器141、142与无功功率调节设备131、132之间的通信是无故障地工作还是有故障或不可靠。有故障或不可靠的通信状态可能是由于在发电厂控制器100(例如，设备控制器141)与调节设备131之间的连接181的通信故障，或者由于在设备控制器141中、调节设备131中或其它系统中通信部件的故障。设备控制器141、142是发电厂控制器100的部件，并且认为在发电厂控制器100与无功功率调节设备131、132之间的通信中可能出现通信故障。
为了检测这种通信故障，发电厂控制器100被配置有通信故障检测器180，其被配置用于检测在发电厂控制器100(例如，设备控制器141、142)与无功功率调节设备131、132之间的通信故障。
可以使用已知的检错方法(例如，奇偶检验位法、校验和法或其它方法)来执行对连接181中的通信故障的检测。
为了避免由于通信故障而以不适当的方式来控制注入的无功功率，发电厂控制器100可以被配置为通常通过重新配置发电厂控制器100(例如，诸如参考控制器101之类的发电厂控制器的部件，或在发电厂控制器的部件之间的连接)以不同的方式处理这种检测到的通信故障，以便补偿该无功功率调节设备的将一定量的无功功率注入电网和从电网吸收一定量的无功功率的能力。亦即，发电厂控制器100被配置以使得尽管往来于无功功率调节设备131、132的通信有故障，但风力涡轮发电机191仍可以吸收或注入无功功率需量，其由来自参考控制器101的输出值直接或间接地确定为设定点102、可能被限制功能模块152限制。
图2示出了设备控制器141、142和无功功率调节设备131、132的细节。已经结合图1对图2中的一些组件进行了说明，因此在此不再说明，除非是另外的功能模块。
设备控制器141可以是专用于对MSU、STATCOM、其它无功功率调节设备131、132或它们的组合的操作进行控制的控制器，即，控制这些一个或多个设备吸收或注入给定量的无功功率。设备控制器141可以被配置有输入端，其用于接收一个或多个控制输入201，例如，来自MSU的反馈信号或者无功功率控制信号(例如，无功功率设定点102的一部分)。设备控制器141被配置用于基于输入201来确定到一个或多个无功功率调节设备131、132的控制输出202(经由连接181传送)。例如，控制输出202可以是用于控制MSU的开/关信号或者用于控制STATCOM的无功功率参考的形式，其中，用于控制STATCOM的有功功率参考例如可以由分配器120或设备控制器141确定为设定点102的一部分。
例如，如果参考103增大而超过了测量输入104等于或大于MSU 132的容量值的值(例如，5MVAr的值)，那么设备控制器141就可以决定控制输出202是否应被发送到MSU以将MSU连接到电力连接线197。
在实施例中，响应于检测到通信故障而重新配置发电厂控制器100包括使设备控制器141、142停止对无功功率调节设备的操作进行控制。使设备控制器停止可以包括冻结控制输出202，即，将控制输出设定为等于在检测到通信故障之前所确定的恒定值。可替换地，使设备控制器停止可以包括将控制输出202设定为预定值，例如，将到MSU的开/关信号设定为预定的关。
冻结控制输出202的有利之处在于可以避免例如在PI控制器152中的卷绕(wind-up)问题。假定响应于通信故障而未冻结以针对STATCOM的无功功率参考的形式的控制输出202。进一步假定一个或多个WTG的能力是1MVAr，受影响的STATCOM的能力是1MVAr，参考103是1.2MVAr。在此情况下，到STATCOM的控制输入可以是对应于0MVAr的值。响应于通信故障，受影响的STATCOM不再产生任何无功功率。因此，一个或多个WTG产生其1MVAr的最大量。由于1.2MVAr的参考依然高于仅可以增大到1MVAr的测量的电网值104，所以设定点102增大到2MVAr的极限，它是不存在通信故障时的额定容量。这导致控制输出202增大到对应于2MVAr的值(控制输出202饱和至其最大值)，即，基本上高于通信故障之前的值。在一些时间点，重建与STATCOM的通信。由于在失去通信期间控制输入202已增大到1MVAr，所以STATCOM设备控制器141将根据新的参考通过控制STATCOM 131来做出反应，这可能导致STATCOM产生无功功率的过冲(例如，2MVAr)，即通过产生显著高于需量的无功功率量。因此，如果已冻结控制输出202，例如冻结至失去通信前存在的初始值，则可以避免在产生的无功功率中的大过冲。
在实施例中，响应于检测到通信故障而重新配置发电厂控制器100包括使限制功能模块153的电气参数的最大值减小无功功率调节设备131、132的容量值，或者减小根据受通信故障影响的无功功率调节设备的容量值确定的或与其相关的值。例如，如果在与MSU的通信中检测到通信故障，则Qmax可以减小Q_MSUi，其为MSUi的无功功率容量。
设备控制器141、142可以被配置为例如响应于检测到通信故障，而经由连接183改变限制功能模块153的极限(即，最大值)。可替换地，发电厂控制器100的其它功能模块(例如，故障检测器180)可以被配置为响应于检测到通信故障而改变限制功能模块153的极限。
限制功能模块153的适应性确保了由设定点102表示的期望的无功功率不超过风力涡轮发电机191和无功功率调节设备131、132的可用无功功率补偿容量。因而，在通信故障的情况下，假定受通信故障影响的无功功率调节设备131、132具有为零的无功功率补偿容量。实际上，受影响的无功功率调节设备131、132可以由于失去通信而继续注入或吸收无功功率，但由无功功率设定点设定的无功功率参考由于闭合的控制回路而仍受控制。
在实施例中，响应于检测到通信故障而重新配置发电厂控制器100包括在为未受到通信故障影响的无功功率调节设备131、132之间和/或在风力涡轮发电机之间分配(即，重新分配)设定点102或设定点102a，即，使得在风力发电厂199中排除有故障的功率调节设备作为可控功率调节设备。这可以通过将受影响的无功功率调节设备的容量值设定为零，以及在其它剩余的(无故障的)无功功率调节设备和/或风力涡轮发电机之间分配设定点来实现。
仅在减法单元151在检测到通信故障之后的时间点确定了在电气参考输入103与测量的电气值104之间的新的差值时，才可以实现设定点102的重新分配。即为，为了确保新计算的测量输入104与参考输入103之间的误差反映了由受影响的无功功率调节设备131(假定其不可控)注入或吸收的可能未知的无功功率。
例如，在与MSU和STATCOM中的一个或多个相关联的通信故障的情况下，在通信故障出现后确定了在电气参考输入103(例如，Qref)与测量的电气值104(例如，Qmeasured)之间的差值时，在剩余MSU、STATCOM和WTG之间重新分配Qset设定点。
诸如设备控制器141之类的发电厂控制器100，可以被配置为确定将经由减法单元203从设定点102减去(或加到设定点102)的前馈修正值。前馈修正值经由连接182被发送。前馈修正值可以依据与将来如何控制无功功率调节设备131、132有关的知识来进行确定。因此，如果功率调节设备131、132受到检测到的通信故障的影响，则与不可控功率调节设备131、132有关的知识可以用于即时改变前馈修正值。
例如，在参考103增大而超过了测量输入104等于MSU 132的容量值的值的情况下，设备控制器141决定应将控制输出202发送到MSU以将MSU连接到电力连接线197的示例中，可以通过发送对应于MSU的容量的前馈修正值来补偿由MSU引入的突发容量。因而，如果MSU具有5MVAr的容量，则可以通过发送等于5MVAr或对应于5MVAr的前馈修正值来补偿MSU到连接线197的突然连接。
在失去与MSU的通信的通信故障的情况下，可以假定MSU不贡献其无功功率容量，因此，前馈修正值可以被设定为零或逐渐减小为零或减小对应于MSU 132的容量的值。可以以比连接到连接线197的其它无功功率调节设备131、132的时间响应更慢的时间响应来执行前馈修正值的改变，以便避免不必要的瞬变。
因此，当已知通信链路断开时，即当检测到通信故障时，可以执行前馈补偿，而非等待发电厂控制器100响应于通信故障通过改变测量的电气值104来做出反应，例如，响应于通信故障而禁用无功功率调节设备。
因此，诸如设备控制器141之类的发电厂控制器，可以被设置为通过确定或改变前馈修正值来重新配置发电厂控制器100，以及使设定点102改变由前馈修正值给定(例如，等于前馈修正值)的值，其中，响应于检测到通信故障，使前馈修正值改变与无功功率调节设备的容量值相对应的量或者减小为零。改变修正值可以包括以适当的速率使前馈值下降(例如，下降为零)，例如，借助于比PI控制器152的带宽低的带宽或者以如上所定义的时间响应。
发电厂控制器100的用于重新配置参考控制系统101的功能模块可以由重新配置单元171(图1)来实现，该重新配置单元171被配置为执行所描述的重新配置或在发电厂控制器中所实施的其它功能。通常，发电厂控制器或其功能模块被设置为执行所述的重新配置和/或其组合。因此，为了能够重新配置发电厂控制器或其部件或功能模块，可以以可配置的方式来设置发电厂控制器，以使得在通信故障的情况下可以重新配置发电厂控制器或其部件。例如，发电厂控制器可以被设置具有可以改变的组件之间的连接、具有响应于请求而被修正的功能模块以及可以被设定为在不同状态下工作的其它功能模块。
在首次检测到通信故障与开始重新配置之间插入延迟是有益的，以便避免在通信故障仅存在极短时间的情况下的重新配置。出于这个目的，发电厂控制器被配置为在检测到通信故障后的一定时间延迟之后执行重新配置。可以由如图1所示的发电厂控制器所包括的定时器172来设定时间延迟。
在校正通信故障的一些时间点，即当不再检测到任何通信故障时，发电厂控制器被配置为配置发电厂控制器100(例如，限制功能模块152)、前馈补偿、以及无功功率调节设备131、132的状态返回到在检测到通信故障前存在的初始状态。可以在检测到“无通信故障”的时间与发电厂控制器100返回到其初始状态的配置之间插入时间延迟。因此，发电厂控制器可以被配置为响应于检测到无通信故障而在时间延迟之后执行返回到初始状态的配置。
可以在发电厂控制器100中组合不同的重新配置可能性。此外，取决于发电厂控制器100的给定状态，一些重新配置可能性可能比其它重新配置可能性更适当。因此，取决于发电厂控制器的给定状态，可以应用不同的重新配置组合。
一种用于针对连接到电网192的风力涡轮发电机191来生成设定点102的方法，所述方法可以以任意顺序包括以下步骤中的一个或多个：
1)通过使用设备控制器141、142来控制无功功率调节设备131、132的操作，
2)通过使用参考控制系统101根据电气参考输入103和测量的电气值104来确定设定点，
3)通过使用通信故障检测器180来检测在发电厂控制器与无功功率调节设备之间的通信故障，以及
4)响应于检测到通信故障而重新配置发电厂控制器，以便补偿所述无功功率调节设备的将所述量的无功功率注入电网和从电网吸收所述量的无功功率的能力，其中，由发电厂控制器中的诸如重新配置功能模块171之类的功能模块来执行重新配置。
发电厂控制器100或诸如设备控制器141、142、参考控制系统101和通信故障检测器180中的一个或多个之类的发电厂控制器的部件，或者这些单元的部件可以嵌入为计算机程序产品、电子模拟或数字电路、或者其组合。可以加载到至少一个数字计算机的内部存储器中的计算机程序可以由计算机执行，其中，程序的执行/运行的结果是发电厂控制器100的功能模块被实现，或者本发明的实施例的方法的步骤被执行。
总之，本发明涉及一种用于控制风力发电厂(WPP)中无功功率的注入和吸收的方法。除了风力涡轮发电机(WTG)之外，风力发电厂还包括无功功率调节设备，例如MSU设备和STATCOM设备。无功功率调节设备由风力发电厂控制器控制，以使得由风力涡轮发电机与无功功率调节设备产生的无功功率的组合量满足期望的无功功率量。在发电厂控制器与无功功率调节设备中的一个之间的通信故障的情况下，发电厂控制器被重新配置以便补偿该无功功率调节设备的注入或吸收一定量的无功功率的能力。
尽管在附图和在前说明中详细地例示和说明了本发明，但这种例示和说明应被认为是说明性或示例性的，而非限制性的；本发明不局限于所公开的实施例。本领域技术人员依据对附图、公开内容和所附权利要求书的研究，在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现对所公开的实施例的其它变型。在权利要求书中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，不定冠词“一”不排除多个。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中所述的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中所述的某些措施的纯粹事实并不表示这些措施的组合不能用于产生良好效果。权利要求中的任何附图标记都不应解释为对范围进行限制。

Claims (9)

1.一种用于针对连接到电网(192)的风力涡轮发电机(191)来生成设定点(102)的发电厂控制器(100)，其中，所述设定点与将由所述风力涡轮发电机产生的期望的无功功率量有关，其中，所述发电厂控制器包括：
设备控制器(141、142)，所述设备控制器被配置为控制无功功率调节设备(131、132)的操作，其中，所述无功功率调节设备能够将一定量的无功功率注入所述电网或者从所述电网吸收一定量的无功功率，
参考控制系统(101)，所述参考控制系统被配置为根据电气参考输入(103)和测量的电气值(104)来确定所述设定点，
限制功能模块(153)，用于将所述设定点(102)限制在最大值，及
通信故障检测器(180)，所述通信故障检测器被配置为检测在所述发电厂控制器与所述无功功率调节设备之间的通信故障，其中，
所述发电厂控制器被设置为响应于检测到所述通信故障而被重新配置，以便对所述无功功率调节设备的将所述一定量的无功功率注入所述电网或从所述电网吸收所述一定量的无功功率的能力进行补偿，及
所述发电厂控制器被设置为通过以下操作来执行所述重新配置：使所述最大值减小一值，所述减小的值是依据所述无功功率调节设备的容量值所确定的值。
2.根据权利要求1所述的发电厂控制器，其中，所述发电厂控制器被设置为响应于检测到所述通信故障，而通过使所述设备控制器(141、142)停止对所述无功功率调节设备(131、132)的操作进行控制来执行所述重新配置。
3.根据前述权利要求1-2中任一项所述的发电厂控制器，其中，所述发电厂控制器被配置为通过在未受所述通信故障影响的其它无功功率调节设备(131、132)和/或风力涡轮发电机(191)之间分配所述设定点(102)来执行所述重新配置。
4.根据前述权利要求1所述的发电厂控制器，其中，所述发电厂控制器被配置为借助于前馈修正值来修改所述设定点(102)，其中，所述发电厂控制器进一步被设置为响应于检测到所述通信故障，而通过使所述前馈修正值改变与所述无功功率调节设备的所述容量值相对应的量或者通过使所述前馈修正值减小至零，来执行所述重新配置。
5.根据前述权利要求1-2中任一项所述的发电厂控制器，其中，所述发电厂控制器被设置为在检测到所述通信故障后的一定时间延迟之后执行所述重新配置。
6.根据前述权利要求1-2中任一项所述的发电厂控制器，其中，响应于检测到无通信故障，所述发电厂控制器被设置为执行返回至初始状态中的配置，其中，所述无功功率调节设备的将所述一定量的无功功率注入所述电网或从所述电网吸收所述一定量的无功功率的所述能力不再被补偿。
7.根据权利要求6所述的发电厂控制器，其中，所述发电厂控制器被设置为响应于检测到无通信故障，而在一定时间延迟之后执行返回至所述初始状态中的所述配置。
8.一种可连接到电网(192)的风力发电厂(199)，其中，所述风力发电厂包括至少一个风力涡轮发电机(191)，以及如权利要求1至7中任一项所要求保护的发电厂控制器(100)。
9.一种用于针对连接到电网(192)的风力涡轮发电机(191)来生成设定点(102)的方法，其中，所述方法包括：
控制无功功率调节设备(131、132)的操作，其中，所述无功功率调节设备能够将一定量的无功功率注入所述电网或者从所述电网吸收一定量的无功功率，
根据电气参考输入(103)和测量的电气值(104)来确定所述设定点，
将所述设定点(102)限制在最大值，
检测在发电厂控制器与所述无功功率调节设备之间的通信故障，以及
响应于检测到所述通信故障，重新配置所述发电厂控制器，以便对所述无功功率调节设备的将所述一定量的无功功率注入所述电网或从所述电网吸收所述一定量的无功功率的能力进行补偿，
其中通过以下操作来执行所述重新配置：使所述最大值减小一值，所述减小的值是依据所述无功功率调节设备的容量值所确定的值。
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