CN110036549B - 用于重建供电网的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助于至少一个风能设备重建电网运营商的供电网的方法，其中所述供电网具有第一电网部段和至少一个另外的电网部段，其中所述第一电网部段与至少一个风能设备连接并且具有第一电网标称电压，所述第一电网部段经由至少一个开关装置与所述至少一个另外的电网部段耦联，以便在所述电网部段之间传输电能，其中所述至少一个开关装置配置为，在故障情况下将所述第一电网部段与所述至少一个另外的电网部段分离，所述方法包括下述步骤：如果发生故障情况，以观察模式运行至少一个风能设备，其中所述风能设备在观察模式中不进行到所述第一电网部段的馈入并且检查所述第一电网部段的状态，和如果所述第一电网部段具有电网重建电压，那么以电网重建模式运行所述至少一个风能设备，和一旦故障情况结束，那么以正常运行模式再次运行所述至少一个风能设备。

Description

用于重建供电网的方法
技术领域
本发明涉及一种用于借助于至少一个风能设备重建电网运营商的供电网的方法。此外，本发明涉及一种风能设备以及一种风电场。
背景技术
供电网，例如欧洲综合电网的运营是通常已知的。
普遍而言，供电网在这种情况下具有多个电网部段，所述电网部段具有电网标称电压和电网标称频率，所述电网部段经由开关装置彼此连接。
电网部段在此相互水平地设置，即具有相同的电网标称电网，以及竖直地设置，即具有不同的电网标称电压，并且经由开关装置和可能的变电站彼此连接。
开关装置在此设置用于保护供电网。尤其，通过断开具有电网故障的电网部段，即所谓的受干扰的电网部段，确保其它或另外的电网部段的有序的(继续)运行。
由于不同类型的电网故障或干扰，例如由于在电网部段中的多个发电厂的失效，能够引起：供电网的电压，尤其是受干扰的电网部段的电网电网骤降或失效或消失。
受所述干扰涉及的电网部段因此基本上具有下述电网电压，所述电网电压对于相应的电网部段的有序的运行是不足够的。相应的电网部段于是通常借助于开关装置无电压地切换，即从供电网分离出来或者与其它与该电网部段耦联的电网部段断开。这也通俗地称为断电。
在严重干扰的情况下，多个电网部段也会不再具有电网电压，或者供电网会发生停电，如例如2003年在意大利或者2011年在美国所发生的那样。
对于这种情况，供电网或受干扰的电网部段的电网运营商通常提出，在清除故障之后，在相应的电网部段或供电网再次有序运行之前，借助于大型常规的发电厂重建和稳定电网电压。尤其，电网运营商提出，在电压失效的情况下，常规的发电厂在所涉及的电网部段中重建和稳定电网电压。该过程也称为电网重建。
受干扰的或无电压的电网部段的电网电压的重建在此能够基本上借助于能够黑启动的发电厂或借助于经由开关装置而相邻的另外的电网部段进行。
以这种方式，对于受干扰的电网部段提供电网重建电压，所述电网重建电压通常是不稳定的或者低于电网部段的电网标称电压。受干扰的电网部段由此尽管再次具有电网电压，但是还不能有序地运行。
根据电网运营商的时间表，现在逐渐接通另外的耗电器和常规的发电厂，直至电网部段可再次有序地运行。
现在才能够将另外的耗电器和发生器再次正常地接通到电网部段上或者再次正常运行。
鉴于再生发生器越来越重要这一事实，对于电网重建关键的是，在电压失效或断电的情况下，通过多个常规的发电厂稳定受电压失效涉及的电网部段的相应的电网电压，而无需考虑多个再生发生器。
德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索到下述现有技术：EP 1993 184A1和EP 1 665 494 B1。
发明内容
因此，本发明的目的是，解决上文提及的问题中的至少一个问题，尤其应提出下述解决方案，所述解决方案能够实现在重建供电网期间保护供电网的电网部段的电网电压，而无需大面积地使用和/或仅使用常规的发电厂。但是，至少应提出对迄今已知的解决方案的替选方案。
因此，根据本发明提出一种借助于至少一个风能设备重建电网运营商的供电网的方法。因此，风能设备与第一电网部段连接，其中第一电网部段具有电网标称电压并且经由至少一个开关装置与另一电网部段耦联，其中开关装置配置为，在故障情况下将第一电网部段与至少一个另外的电网部段分离。
将故障情况尤其理解为第一电网部段的电网电压的电压失效，所述电压失效例如因在第一电网部段中的短路造成。在电压失效时，所涉及的电网部段通常不再具有电网电压。但是，也将故障情况理解为电压骤降，所述电压骤降例如同样因在第一电网部段中的短路引起。在电压骤降时，所涉及的电网部段虽然具有电网电压，但是所述电网电压是不稳定的和/或低的，使得电网部段不能正常运行。
如果发生或识别出故障情况，那么根据本发明提出，以观察模式运行风能设备。因此，至少一个风能设备从正常运行模式切换到观察模式中。在观察模式中，至少一个风能设备不将电功率馈入第一电网部段中，但是检查电网部段的状态，尤其是检查该电网部段是否具有电网重建电压。
例如，能够借助于电压检测检查或者在电网运营商处请求第一电网部段的状态。电压检测本身能够通过测量第一电网部段的电网电压来进行，尤其借助于至少一个风能设备或借助于相应的风电场的风电场调节器来进行。
因此在观察模式中，至少一个风能设备不将电功率馈入第一电网部段中并且同时监控第一电网部段的状态。优选地，还在观察模式中检测电网电压，以便确定，在第一电网部段中是否存在电网重建电压，即尤其第一电网部段是否再次具有电网电压或者具有准稳定的电压。电网电压的检测在这种情况下可以通过至少一个风能设备进行，例如通过电压测量设备进行。电网重建电压在此尤其具有稳定的电网电压，所述电网电压具有位于电网电压的容差范围内的量值。容差范围例如能够是电网标称电压的10％，使得相应的电压为电网标称电压的90％至110％。这种电压于是被视为稳定的。因此，当电网电压稳定地在容差范围内变动时，尤其超过数分钟，例如大于10分钟，则存在电网重建电压。
优选地，至少一个风能设备在观察模式中还产生与其对于自身需求所需的电能一样多的电能。这例如能够如下实现，至少一个风能设备以受强烈节流的方式运行，例如以风能设备的标称功率的1％来运行。在节流运行中产生的所述电能于是例如用于运行至少一个风能设备的信标装置和/或至少一个风能设备的加热装置，和/或提供与电网运营商的通信设备和/或调节至少一个风能设备的吊舱的方位角，尤其是以便转动至少一个风能设备迎着风或在风中定向至少一个风能设备。至少一个风能设备的观察模式因此优选包括自身需求模式，所述自身需求模式也能够称为自我维持模式，在所述自我维持模式中至少一个风能设备自己供给电能。
如果在观察模式中现在确定，存在电网重建电压，尤其是下述电网电压，利用该电网电压能够借助于至少一个风能设备重建第一电网部段，根据本发明提出，以电网重建模式运行风能设备或切换该模式。因此提出，当第一电网部段具有电网重建电压时，至少一个风能设备切换其运行模式，优选从观察模式切换到一个或所述电网重建模式中，尤其以便支持电网电压。
在电网重建模式中，风能设备于是优选具有根据期望电压的控制。因此，风能设备在电网重建中改变其馈入的无功功率，使得电网电压保持尽可能稳定。因此，风能设备基本上将与所需的无功电功率一样多的无功电功率馈入第一电网部段中，以便将电网电压保持稳定，尤其以便将电网电压保持在容差范围中，所述容差范围在一个实施形式中为电网标称电压的90％至110％。优选地，风能设备在此在电网重建模式中检测第一电网部段的电网电压。此外，在一个特别优选的实施形式中，借助于有功功率期望值控制至少一个风能设备的所馈入的有功电功率，所述有功功率期望值通过电网运营商预设。因此，根据期望电压调节无功电功率，并且有功电功率跟踪有功功率期望值，所述有功功率期望值由电网运营商预设。
如果故障情况现在结束，风能设备在正常运行模式中继续运行或者再次在正常运行模式中运行。这优选响应于电网运行的下述信号进行，所述信号显示，故障情况结束。在正常运行模式中，风能设备于是再次馈入有功电功率和无功电功率，尤其根据盛行风和/或第一电网部段的电网频率馈入。
优选的是，故障情况是第一电网部段中的电压降和/或第一电网部段中的过频率和/或第一电网部段中的欠频率。
因此，在电网部段中发生故障情况，至少一个风能设备与该电网部段连接。
此外，故障是电压降，尤其是电压骤降，其中电网电压低于至少一个电压值，所述电压值明显小于电网标称电压，例如小于电网标称电压的90％。根据电网部段或供电网的结构，所述电压值也能够小于电网标称电压的90％。
但是此外，故障也能够是过频率或欠频率。当电网频率高于52.5Hz并且电网标称频率是50Hz时，例如存在过频率。当电网频率低于47.5Hz并且电网标称频率是50Hz时，例如存在欠频率。因此，故障情况也能够通过电网频率来检测。在检测电网频率来确定故障情况时特别有利的是，在电网电压骤降之前，电网频率能够显示故障情况。在一个特别优选的实施形式中，当电网电压低于电网标称电压的90％并且电网频率位于如下频率范围之外时，存在故障情况，所述频率范围限定为从47.5Hz至52.5Hz。
优选地，通过电网运营商的通知和/或通过检测第一电网部段的电网电压来确定故障情况，其中这样检测到的电网电压小于电网标称电压的90％。
因此，在该建议方案中，通过电网运营商来确定故障情况，尤其通过优选在第一电网部段中测量电网电压来确定。随后，将这样检测到电网电压传送给至少一个风能设备。此外或替选地，通过检测，尤其通过至少一个风能设备本身或者通过具有至少一个风能设备的风电场的控制单元来确定故障情况。特别优选地，通过电网运营商将故障情况通知给至少一个风能设备，并且风能设备本身例如通过测量第一电网部段的电网电压来检查：是否确实存在故障情况。只有在所测量到的电网电压也位于电网标称电压附近的容差范围之外时，才存在故障情况。优选的是，所测量到的电网电压小于电网标称电压的90％。
优选通过电网运营商的通知和/或通过检测第一电网部段的电网电压来识别，故障情况是否结束，其中如果这样检测到的电网电压之前低于电网标称电压，该电网电压大于电网标称电压的70％，优选90％。尤其为此提出，电网电压为此至少在预定的最小时间段中超过相应的值。
此外或替选地，能够通过检测频率稳定性来检测故障情况的结束，其中当电网频率在预定的时间段中在容差范围内变动时，存在频率稳定性，其中容差范围具有上限和下限，尤其其中，上限高于电网标称频率，而下限低于电网标称频率，尤其其中，上限为51Hz而下限为49Hz并且电网标称频率为50Hz，和/或通过电网识别装置，所述电网识别装置配置为，改变所馈入的无功功率并且观察第一电网部段。
因此，直至电网运营商通知：故障情况结束，一直存在故障情况。故障情况因此尤其由电网运营商的通知定义，存在故障情况，直至电网运营商通知：该故障情况结束。因此，所通知的故障情况可以明显比在供电网中的实际物理故障更长久地存在。在这种情况下特别有利的是，通常具有关于对供电网的明显更好的了解的电网运营商能够判断：何时适合将至少一个风能设备再次切换到正常运行模式中。
替选地，当检测到第一电网部段的电网电压大于电网标称电压的70％时，故障情况结束。检测能够通过电网运营商和通过风能设备或者通过具有至少一个风能设备的风电场的控制单元本身进行。在此，检测能够通过测量第一电网部段的电网电压来进行。
特别优选的是，如果电网运营商将该情况通知给至少一个风能设备，并且风能设备本身检查：电网电压是否大于电网标称电压的90％，故障情况结束。因此，只有当电网运营商通知该情况并且电网电压也确实大于电网标称电压的90％时，故障情况才结束。
根据一个变型方案提出一种电网识别装置，所述电网识别装置配置为激励电网并且观察第一电网部段，以便确定第一电网部段的变量，优选以便确定第一电网部段的静态。因此，故障情况结束也能够通过检测稳定的频率来进行和/或通过估计第一电网部段的大小来进行，例如经由第一电网部段的阻抗和/或通过估计电网的静态。这例如能够经由改变所馈入的无功功率进行并且随后观察电网频率和/或电网电压。如果无功功率短暂地提高并且电压或频率剧烈地改变，那么第一电网部段是小的或者尚未又完全重建。而如果对第一电网部段上的所馈入的无功功率的变化的反应很小，那么假设：故障情况结束。
优选地，电网重建模式包括同步运行，在所述同步运行中，优选当电网电压基本稳定时，风能设备与第一电网部段的电网电压同步。
至少一个风能设备的电网重建模式因此还包括同步运行。在同步运行中，风能设备尤其检查：是否满足用于接通到具有电网重建电压的第一电网部段上的同步条件，即风能设备的端电压和电网重建电压关于其频率和量值方面是否一致并且具有相同的相位。在至少一个风能设备构成风电场的情况下，通过风电场调节器执行同步运行，所述风电场调节器控制风电场的风能设备，使得风电场端电压与电网重建电压是同步的。在一个特别优选的实施形式中，优选只有在电网电压基本稳定时，即适合于电网重建，才进行同步或同步运行。
优选地，电网重建模式包括功率控制，其中风能设备根据功率期望值将电功率馈入第一电网部段中，其中优选地，功率期望值由电网运营商预设，和/或提高电功率，使得在调节偏差保持的情况下缓慢跟踪所述电功率，尤其经由I调节器跟踪。
电网重建因此优选为了同步运行包括功率控制，借助所述功率控制来控制至少一个风能设备的电功率，尤其有功电功率。在此，根据功率期望值实现所述控制，所述功率期望值预设：至少一个风能设备应将多少电功率馈入第一电网部段中。优选地，通过电网运营商预设该功率期望值，例如通过斜坡函数预设。在此，电网运营商的预设能够存储在风能设备的控制装置中或者通过电网运营商直接传送。风能设备因此具有控制装置，所述控制装置包括功率控制，所述功率控制能够实施为硬件和软件并且配置为，接收电网运营商的功率期望值和/或对于电网重建存储电网运营商的功率期望值。在一个特别优选的实施形式中，有功电功率的控制独立于无功电功率的控制进行。
此外或替选地，电功率跟踪电网频率与电网标称频率的偏差，使得将偏差最小化。因此，例如经由I调节器控制电功率，使得电功率抵消电网频率与电网标称频率的频率偏差。
优选地，功率控制具有频率保持，所述频率保持拦住电功率的一部分，以便在需要时将其释放，尤其馈入，用于第一电网部段的频率保持，和/或当第一电网部段具有为过频率的电网频率时，限制电功率的馈入。
因此，功率控制设计为，使得其有意地拦住电功率的一部分，以便将其用于频率保持，即以便借此必要时支持供电网的电压的频率。例如，功率控制具有带有上升的有功功率斜坡，所述有功功率斜坡预设要馈入的有功电功率。如果现在斜坡具有有功功率期望值，所述有功功率期望值大于风能设备的潜在的实际功率，因为例如过少的风吹过，那么有功功率斜坡向下修正并且尤其减小斜坡的上升，更确切地说，新的有功功率期望值小于风能设备的潜在的实际功率。有功功率期望值和潜在的实际功率构成的差于是构成下述电功率，所述电功率被有意地拦住，以便在需要时释放所述电功率来用于第一电网部段的频率保持或者将其提供给电网运营商并且在请求时通过电网运营商相应地馈入。至少一个风能设备的馈送因此通过频率保持来节流，以便对于需要情况拦住一部分。
在这种情况下特别有利的是，至少一个风能设备通过执行根据本发明的方法来配置为附加地提供调节功率，所述调节功率能够用于，将第一电网部段的频率保持稳定，和/或稳定供电网的频率。此外，风能设备能够特别快速地提供所述调节功率。
此外或替选地，功率控制具有限制器，当第一电网部段具有过频率时，所述限制器限制至少一个风能设备的所馈入的功率。当第一电网部段具有50Hz的电网标称频率并且电网频率高于52.5Hz或者检测到大于52.5Hz的电网频率时，例如存在过频率。
优选地，风能设备运行为，使得所述风能设备拦住其标称功率的预定的部分，尤其至少5％，尤其至少10％作为调节功率，和/或在需要时馈入以便将第一电网部段中所出现的频率波动最小化，和/或提供、尤其通知给电网运营商，以进行进一步的调节措施。
风能设备因此尤其在电网重建模式期间运行为，使得所述风能设备拦住其标称功率的至少5％并且在需要时才馈入，以便克服第一电网部段中出现的频率波动。在一个特别优选的实施形式中，风能设备与第一电网部段的状态无关地运行，使得所述风能设备将其标称功率的至少5％作为调节功率拦住。
此外或替选地，根据频率偏差控制风能设备。风能设备因此将下述有功电功率馈入第一电网部段中，根据电网频率与预定的期望频率的偏差来调节所述有功电功率，例如借助于P调节器来调节。在一个特别优选的实施形式中，风能设备还具有I调节器，所述I调节器配置为，使所馈入的有功功率跟踪频率偏差，优选缓慢地跟踪，使得电网频率与电网标称频率的偏差最小化或对其进行调节。
优选地，对于电网重建模式检测天气预报，尤其为了确定至少一个风能设备的所保证的最小功率，其中天气预报通过至少一个风能设备本身确定和/或通过至少一个风能设备调用，尤其在电网运营商处调用。
因此，电网重建模式优选为了同步运行和功率控制而具有天气预报。优选的是，天气预报至少适合用于，对于至少接下来的两个小时，优选接下来的四个小时为至少一个风能设备预报盛行的风力条件。特别优选地，盛行的风力条件在此包括至少一个风速和风向。
风速优选为归一化到基准零点的平均风速。借助于校正因子，于是将该平均风速换算为相应的风能设备的毂高度，以便计算风能设备的产量。平均风速特别优选是在15分钟的时间间隔上求平均的风速。
借助于天气预报，并且尤其在考虑至少一个风能设备的所在地的地理数据，例如陆上或海上的情况下，确定至少一个风能设备的所保证的最小功率。天气预报本身在此能够通过至少一个风能设备本身或电网运营商执行，其中电网运营商于是将天气预报优选传送给至少一个风能设备。所保证的最小功率的确定于是通过至少一个风能设备或其运营商实现。
优选地，确定至少一个风能设备的所保证的最小功率，尤其基于天气预报或所述天气预报来确定。
电网重建因此也包括：确定所保证的最小功率，所述最小功率尤其基于天气预报确定。所保证的最小功率是下述功率，风能设备能够在预定的或请求的时间段内提供该功率，其中所述值也是已知的和进而能够被保证或者以至少3σ，优选5σ的概率被保证。所保证的最小功率因此至少以93.3％的概率保证或者无故障，优选以99.77％的至少一个概率来保证或者无故障。特别是，在此基于天气预报检查：至少有多少风力可用。因此，一并考虑天气预报的波动宽度并且然后基本上采用在任何情况下均能够提供的功率。因此，根据所保证的最小功率进行电网重建。尤其，根据所保证的最小功率将风能设备的调节器相应地参数化。例如，根据天气预报对于接下来的四个小时确定2MW的所保证的最小功率，其中风能设备本身具有4MW的标称功率。调节器，尤其功率控制于是调节为，使得最大期望值为2MW。这例如能够通过改变功率斜坡或者限制或将限制器参数化来进行。
优选地，根据天气预报或所述天气预报将至少一个风能设备的所保证的最小功率的值或另一信息传送给电网运营商。
在这种情况下，例如通过至少一个风能设备本身或者通过至少一个风能设备的运营商将用于所保证的最小功率的值或关于所保证的最小功率的信息传送给电网运营商，所述最小功率根据天气预报来确定。因此，电网运营商能够为了电网重建将至少一个风能设备或由所述风能设备作为所保证的功率提出的功率作为固定变量一并考虑。
在这种情况下特别有利的是，由此电网运营商在电网重建的情况下也能够以非常高的精度确定对于相应的电网部段可用的功率，并且根据该可用的功率能够选择用于电网重建的相应的时间表。这种方式也使电网运营商能够为至少一个风能设备预设有针对性的、并且尤其最优的期望值，尤其是用于电网重建的呈有功和无功功率斜坡形式的有功和无功功率期望值。
优选地，通过至少一个风能设备向第一电网部段提供与电网电压同步的电压，尤其根据天气预报或所述天气预报和/或根据电网运营商的电压期望预设值提供，其中根据天气预报确定所述电压预设值，尤其通过电网运营商确定。
因此，至少一个风能设备或风电场提供与电网电压同步的端电压，所述端电压关于频率、量值和相位方面基本上与电网电压相等。优选的是，根据电网运营商的电压期望预设值调节所述电压，其中所述电压期望预设值尤其根据天气预报来预设期望电压值的量值。例如，天气预报表明：在未来几小时中盛行的风力条件足够能够以标称功率运行至少一个风能设备。电压期望预设值于是具有期望电压值，所述期望电压值高于电网标称电压，例如是电网标称电压的105％。如果天气预报表明：盛行的风力条件仅对于至少一个风能设备的标称功率的50％是足够的，那么电压期望预设值例如具有期望电压值，所述期望电压值低于电网标称电压，例如是电网标称电压的95％。于是，风能设备馈入与电压期望预设值的期望电压值相对应的无功功率，尤其以便支持第一电网部段的电网电压。风能设备因此具有与天气有关的无功电流馈入，优选根据风速和风向，对于至少10分钟，优选对于至少30分钟，特别优选对于至少2小时进行预测。
优选地，借助电压保持执行给第一电网部段提供电压，所述电压保持根据电压期望预设值或所述电压期望预设值来执行，以便给第一电网部段提供基本稳定的电压。尤其，借助于无功功率馈入执行电压保持。
风能设备因此具有至少一个无功功率馈入装置，所述无功功率馈入装置配置为，根据电压期望预设值将电网电压保持稳定，尤其保持在电网标称电压的10％的容差范围中，使得电网电压处于电网标称电压的90％至110％的范围中。无功功率馈入装置因此至少由调节器构成，其输入变量是所检测到的电网电压，并且其输出变量是无功功率期望值。在一个特别优选的实施形式中，在此根据天气预报调节无功功率期望值。
根据本发明，还提出一种用于借助于风电场重建供电网的方法，所述风电场包括多个风能设备，所述风能设备配置为，执行上述或下述方法，其中风电场具有位于4MW和400MW之间的至少一个标称功率并且与第一电网部段耦联。
因此提出：借助多个风能设备执行上述或下述方法，所述风能设备构成风电场。在此，风电场是多个风能设备的功能组合，所述风能设备尤其经由共同的电网连接点与供电网连接。
在这种情况下特别有利的是，电网运营商仅必须与风电场控制装置通信以重建供电网，而不是与多个风能设备通信。
优选地，至少一个风能设备具有带有初级侧和次级侧的变压器，所述变压器配置为，将至少一个风能设备与电网部段或所述电网部段连接，其中所述电网部段具有在10kV和400kV之间的电网标称电压。
与风电场连接的电网部段因此具有在10kV和400kV之间的电网标称电压。电网部段与变压器的次级侧连接，并且由此风能设备配置为，在电网部段处提供相应的电压。
根据本发明还提出，风能设备包括用于控制风能设备的控制单元，其中借助于控制单元控制所述风能设备，以便执行上述或下述方法。
风能设备因此具有至少一个控制单元，所述控制单元配置为，借助于第一运行模式，尤其正常运行模式，第二运行模式，尤其观察模式，和第三运行模式，尤其电网重建模式，来控制要馈入的有功功率和要馈入的无功功率。优选的是，控制在此配置为，至少有时根据天气预报来控制风能设备。优选地，控制单元也包括通信设备，所述通信设备配置为，与电网运营商交换数据以进行电网重建。优选的是，这种通信设备配置为，执行或配置无线通信。
附图说明
下面示例性地借助实施例参考附图详细阐述本发明。
图1示意性地示出风能设备的立体图；
图2示意性地示出供电网的结构；
图3示意性地示出根据本发明的方法的方法流程；和
图4示意性地示出在另一实施形式中的根据本发明的方法的方法流程。
具体实施方式
图1示出风能设备100，所述风能设备借助于控制单元配置为，执行用于重建供电网的方法。风能设备具有塔102和吊舱104。在吊舱104上设有具有三个转子叶片108和整流罩110的转子106。转子106在运行中通过风置于转动运动，并进而驱动吊舱104中的发电机。
图2示意性地示出三相供电网200的结构。
供电网200具有第一电网部段210和另一电网部段220，电网部段分别具有25kV的电网标称电压。第一电网部段210和另一电网部段220经由开关装置230相互耦联，以便在部段之间传输电能。开关装置230还配置为，在故障情况下将第一电网部段210与另外的电网部段220分离。
第一和另外的电网部段210、220还经由变压器232、234和另外的开关装置236、238与其它电网部段耦联，所述其它电网部段具有110kV的电网标称电压。
优选构成为风电场WP1的至少一个风能设备240经由电网连接点242与第一电网部段210和进而与供电网200连接。此外，至少一个风能设备240具有用于检测244第一电网部段210的状态的机构，所述机构尤其用于检测第一电网部段210的电网电压。
至少一个风能设备240还经由通信设备246、247与电网运营商250连接，所述通信设备在此作为数据线路图解说明，尤其以便检测故障情况并且以便获得期望值。在此，数据线路例如构成为脉动控制信号并且数据经由电力线通信或玻璃纤维来传输。借助于通信设备246、247也能够传输另外的数据，如例如包括风速和风向的天气预报或至少一个风能设备的所保证的最小功率。优选的是，通信设备246、247无线地构成，例如经由无线电或WLAN。
至少一个风能设备210也经由另外的通信设备248、249与其它风能设备260，尤其其它风电场WP2连接。这于是能够同样经由通信设备264、266与电网运营商连接，以便交换数据。
此外，电网运营商与另外的电发生器270连接，以便控制所述电发生器。这示例性地借助于发电厂270示出，所述发电厂经由通信设备272、274与电网运营商连接，其中发电厂270连接到另外的电网部段220上。
如果现在例如在第一电网部段210中发生故障情况280，触发开关装置230并且将第一电网部段与另外的电网部段220分离。第一电网部段紧接着变为无电压的，其因此具有0kV的电网电压。电网运营商于是将故障情况F通知给至少一个风能设备240，然后所述风能设备从正常运行模式切换到观察模式中。此外，电网运营商250现在排除干扰280并且借助于时间表将电网重建电压提供给第一电网部段，所述电网重建电压例如大于第一电网部段的电网标称电压的70％。电网重建电压因此不通过至少一个风能设备240提供，而是仅由其支持。
图3示意性地示出根据本发明的方法300的方法流程。
风能设备首先以正常运行模式运行，所述风能设备因此将有功电功率和/或无功电功率馈入供电网的第一电网部段中，所述第一电网部段具有电网频率。在此，有功电功率和/或无功电功率的馈送根据盛行风和/或根据电网频率进行。这通过NOR块310表示。
如果现在在第一电网部段中发生故障情况，尤其是电压降，由此该电网部段不再具有电网电压，所述供电网的开关装置将第一电网部段与另外的电网部段分离。因此存在由至少一个风能设备检测到的故障情况。这通过ERR块320表示。
由于故障情况，风能设备从正常运行模式切换到观察模式中。在观察模式中，风能设备不再具有电功率，但是借助于电压检测观察电网部段的状态。这通过WAS块330表示。
现在，电网运营商触发时间表，以便又重建电网部段，尤其以便又重建或又建立电网电压。风能设备在该时间期间检测电网电压，直至电网部段具有电网重建电压。这通过RVO块340表示。
如果现在通过风能设备检测电网重建电压，那么风能设备从观察模式切换到电网重建模式中，在所述电网重建模式中所述风能设备根据期望值支持电网电压。这通过GBM块350表示。
风能设备以电网重建模式运行，直至电网运营商通知：故障情况结束。这通过CLE块360表示。
如果电网运营商现在通知：故障结束，那么风能设备从电网重建模式切换到正常运行模式中或者返回到正常运行模式中。这通过第二NOR块370表示，所述第二NOR块能对应于第一NOR块310。
图4示意性地示出在一个特别优选的实施形式中的根据本发明的方法的方法流程400。
所述方法在此基本上分为观察模式430、电网重建模式450和正常运行模式490。
至少一个风能设备或风电场首先正常运行或者以正常运行模式运行，因此，其将有功电功率和/或无功电功率馈入供电网的第一电网部段中，其中根据盛行风和/或根据电网频率进行有功电功率和/或无功功率的馈入。此外，至少一个风能设备或风电场在正常运行模式中监控第一电网部段的电网电压。这通过NOR块410表示。
至少一个风能设备或风电场在正常运行模式中根据盛行风和/或根据电网频率将有功电功率和/或无功电功率馈入第一电网部段中，通过NPM块412表示。
如果现在至少一个风能设备或风电场辨识到干扰，这通过GVE块414表示，至少一个风能设备或风电场检查该干扰的类型。这通过CVE块416表示。
在此，对干扰的检查尤其通过比较干扰数据和/或直接在电网运营商处和/或在其它发生器处进行，所述其它发生器同样连接到第一电网部段上。所述方式通过GOE块418表示。通过比较尤其确定：在第一电网部段中是否存在正常干扰NVE或故障情况ERR。
如果现在存在正常干扰，即例如短期的频率波动，这通过NVE块422表示，那么至少一个风能设备或风电场切换到电网支持模式中。这通过SWM块442表示。
至少一个风能设备或风电场维持所述电网支持模式，直至频率波动结束。频率波动结束通过CLN块426表示。频率波动是否结束能够通过至少一个风能设备或风电场本身检测或在电网运营商处调用。
如果频率波动结束，那么至少一个风能设备或风电场在此切换回到正常运行模式中，这通过NOR块428表示。
但是如果现在存在故障情况，这通过ERR块419表示，至少一个风能设备或风电场根据本发明切换到观察模式中，这通过WAS块430表示。
在观察模式中至少一个风能设备或风电场不将电功率馈入供电网中。这通过SSM块432表示。优选地，至少一个风能设备在观察模式中还需要如对自身需求所需的电功率一样多的电功率。
在观察模式中，至少一个风能设备或风电场还持续地创建天气预报W或者在电网运营商或其它提供商处请求所述天气预报。根据所述天气预报，至少一个风能设备或风电场将所保证的最小功率P传输给电网运营商。但是，天气预报也能够经由设备运营商和/或中央控制室接收和/或传输，其中中央控制室负责管理或控制在不同的设立地点处的多个风能设备。这通过GOW块434表示。同时，至少一个风能设备或风电场在观察模式中检查第一电网部段的状态，尤其检查：在第一电网部段中是否存在电网重建电压RVO。这通过GWR块436表示。
如果存在电网重建电压，这通过RVO块440表示，那么至少一个风能设备或风电场切换到电网重建模式中，这通过GBM块450表示。
在电网重建模式中，至少一个风能设备或风电场与第一电网部段的电网重建电压同步，在此首先无需将电功率馈入第一电网部段中。优选地，在此，风能设备以下述转速运行，所述转速高于在盛行的风速下通常使用并且通常可基于转速-功率特征曲线来确定的转速。风能设备或风电场的风能设备因此在电网重建模式中具有超速。这通过ZPM块452表示。此外，至少一个风能设备或风电场请求或得到用于电网重建的期望值，因此能够预设所述期望值，其中所述期望值通过电网运营商根据所保证的最小功率来确定。这通过VCO块454表示。
通过电网运营商的斜坡预设值，这通过RAM块456表示，风能设备开始缓慢且持续地提高所馈入的功率，尤其所馈入的有功功率。至少一个风能设备或风电场因此在电网重建模式期间参与第一电网部段的频率的频率保持。这通过FBM块458表示。
在通过FBM块458表示的频率保持期间，至少一个风能设备或风电场还与电网运营商通信，尤其以便请求第一电网部段的状态。这通过GOC块459表示。
如果现在电网运营商通知：故障情况结束，这通过CLE块460表示，至少一个风能设备或风电场再次切换回到正常运行模式中。这通过NOR块490表示。因此于是结束电网重建。

Claims (34)

1.一种用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其中所述供电网具有：
-第一电网部段和至少一个另外的电网部段，所述第一电网部段和所述另外的电网部段具有相同的电网标称电压，其中
-所述第一电网部段与所述至少一个风电场连接并且具有第一电网标称电压，
-所述第一电网部段和至少一个所述另外的电网部段彼此独立地给所述供电网供电，
-所述第一电网部段经由至少一个开关装置与至少一个所述另外的电网部段耦联，以便在所述第一电网部段和至少一个所述另外的电网部段之间传输电能，其中
-所述至少一个开关装置配置为，在故障情况下将所述第一电网部段与至少一个所述另外的电网部段分离，所述方法包括下述步骤：
-如果发生故障情况，以观察模式运行所述至少一个风电场，其中所述至少一个风电场在观察模式中不进行到所述第一电网部段的馈入并且检查所述第一电网部段的状态，
和
-如果所述第一电网部段具有电网重建电压，那么以电网重建模式运行所述至少一个风电场，所述电网重建电压基本上将与所需的无功电功率一样多的无功电功率馈入第一电网部段中，以便将电网电压保持稳定，和
-只要故障情况结束，那么以正常运行模式再次运行所述至少一个风电场。
2.根据权利要求1所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，所述故障情况是
-所述第一电网部段中的电压降，和/或
-所述第一电网部段中的过频率，和/或
-所述第一电网部段中的欠频率。
3.根据权利要求1或2所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，所述故障情况通过以下方式确定：
-通过电网运营商的通知，和/或
-通过检测所述第一电网部段的电网电压，其中这样检测到的电网电压小于所述电网标称电压的90％。
4.根据权利要求1或2所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，通过以下方式识别到所述故障情况结束：
-通过所述电网运营商的通知，和/或
-通过检测所述第一电网部段的电网电压，其中对于预定的最小时间段，这样检测到的所述电网电压大于所述电网标称电压的70％，和/或
-通过检测频率稳定性，其中当电网频率在预定的时间段中在容差范围内变动时，存在频率稳定性，其中所述容差范围具有上限和下限，和/或
-通过电网识别装置，所述电网识别装置配置为，激励所述电网并且观察所述第一电网部段，以便确定所述第一电网部段的大小。
5.根据权利要求1或2所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，
-所述电网重建模式包括同步运行，在所述同步运行中，所述风电场与所述第一电网部段的所述电网电压同步。
6.根据权利要求1或2所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，
-所述电网重建模式包括功率控制，其中所述风电场根据功率期望值将电功率馈入所述第一电网部段中，和/或提高所述电功率，使得在调节偏差保持的情况下缓慢跟踪所述功率期望值。
7.根据权利要求6所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，
-所述功率控制具有频率保持，所述频率保持
-拦住所述电功率的一部分，以便在需要时将该部分释放，用于第一电网部段的频率保持，和/或
-当所述第一电网部段具有为过频率的电网频率时，限制电功率的馈入。
8.根据权利要求1或2所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，
-所述风电场运行为，使得所述风电场拦住其标称功率的预定的部分，作为调节功率，和/或在需要时将其馈入，以便将所述第一电网部段中所发生的频率波动最小化，和/或将其提供给所述电网运营商，以进行进一步的调节措施。
9.根据权利要求1或2所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，还包括下述步骤：
-对于所述电网重建模式检测天气预报，其中所述天气预报：
-通过所述至少一个风电场本身确定，和/或
-通过所述至少一个风电场调用。
10.根据权利要求1或2所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，还包括下述步骤：
-确定所述至少一个风电场的所保证的最小功率。
11.根据权利要求1或2所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，还包括下述步骤：
-根据天气预报将所述风电场的所保证的最小功率的值或另一信息传送给所述电网运营商。
12.根据权利要求1或2所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，还包括下述步骤：
-通过所述至少一个风电场向所述第一电网部段提供与所述电网电压同步的电压，其中根据天气预报已经确定电压期望预设值。
13.根据权利要求12所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，
-借助电压保持执行将电压提供给所述第一电网部段，所述电压保持根据所述电压期望预设值来执行，以便给所述第一电网部段提供基本稳定的电压。
14.根据权利要求4所述的用于借助于至少一个风电场重建供电网运营商的电网的方法，其特征在于，
这样检测到的所述电网电压大于所述电网标称电压的90％。
15.根据权利要求4所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，
所述上限高于电网标称频率，和所述下限低于电网标称频率。
16.根据权利要求4所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，
所述上限为51Hz和所述下限为49Hz并且电网标称频率为50Hz。
17.根据权利要求4所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，所述电网识别装置配置为，激励所述电网并且观察所述第一电网部段，以便确定所述第一电网部段的静态。
18.根据权利要求5所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，当所述电网电压基本稳定时，所述风电场与所述第一电网部段的所述电网电压同步。
19.根据权利要求6所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，所述功率期望值由所述电网运营商预设。
20.根据权利要求6所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，
在调节偏差保持的情况下经由I调节器跟踪所述功率期望值。
21.根据权利要求7所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，
将该部分的电功率馈入以用于第一电网部段的频率保持。
22.根据权利要求8所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，
-所述风电场运行为，使得所述风电场拦住其标称功率的至少5％，作为调节功率。
23.根据权利要求8所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，
-所述风电场运行为，使得所述风电场拦住其标称功率的至少10％作为调节功率。
24.根据权利要求8所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，
将调节功率通知给所述电网运营商，以进行进一步的调节措施。
25.根据权利要求9所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，
-对于所述电网重建模式检测天气预报，以确定所述至少一个风电场的所保证的最小功率。
26.根据权利要求9所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，在所述电网运营商处调用所述天气预报。
27.根据权利要求10所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，还包括下述步骤：
-基于天气预报来确定所述至少一个风电场的所保证的最小功率。
28.根据权利要求12所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，还包括下述步骤：
-根据所述天气预报和/或根据所述电网运营商的电压期望预设值通过所述至少一个风电场向所述第一电网部段提供与所述电网电压同步的电压。
29.根据权利要求12所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，
通过所述电网运营商根据所述天气预报已经确定所述电压期望预设值。
30.根据权利要求13所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其特征在于，
借助于无功功率馈入执行所述电压保持。
31.一种用于借助于风电场重建供电网的方法，所述风电场包括多个风能设备，所述风能设备配置为，执行根据权利要求1至30中任一项所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法，其中所述风电场具有在4MW和400MW之间的至少一个标称功率并且与所述第一电网部段耦联。
32.根据权利要求31所述的用于借助于风电场重建供电网的方法，其特征在于，至少一个风能设备具有带有初级侧和次级侧的变压器，所述变压器配置为，将所述至少一个风能设备与第一电网部段连接，其中所述电网部段具有在10kV和400kV之间的电网标称电压。
33.一种风能设备，所述风能设备包括用于控制所述风能设备的控制单元，其特征在于，借助于所述控制单元控制所述风能设备，以便执行根据权利要求1至30中任一项所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法或执行根据权利要求31或32所述的用于借助于风电场重建供电网的方法。
34.一种风电场，所述风电场包括至少一个根据权利要求33所述的风能设备和/或用于控制所述风电场的风电场控制单元，以便执行根据权利要求1至30中任一项所述的用于借助于至少一个风电场重建电网运营商的供电网的方法或执行根据权利要求31或32所述的用于借助于风电场重建供电网的方法。
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