CN110546844A - 用于检测孤岛电网形成的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制馈电到供电网(330)的发电单元(300)的方法，其中所述发电单元(300)借助于一个或多个换流器或逆变器(302)馈电到所述供电网(330)中，并且所述方法设置用于检测电网分离或孤岛电网形成，并且所述方法包括步骤：借助于馈电控制装置(334)来控制馈电，所述馈电控制装置借助于至少一个电流调节工作，检测至少一个电流调节偏差，检验所检测到的电流调节偏差与预定的参考范围的偏差，并且如果检测到与所述预定的参考范围的偏差，则对电网分离进行识别，在所述电网分离的情况下产生与所述供电网隔离的孤岛电网，所述孤岛电网上连接有发电单元(300)。

Description

用于检测孤岛电网形成的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制馈电到供电网中的发电单元的方法、尤其用于控制这种风能设备的方法。此外，本发明涉及这种发电单元，尤其这种风能设备。此外，本发明涉及一种具有至少一个这种风能设备的风电场。
背景技术
风能设备是已知的并且其现今常常在风电场中组合，使得多个风能设备，例如50个或100个风能设备在电网连接点处对供电网馈电。甚至常常是偏僻的风电场附加地经由比较长的馈电线与供电网连接。
这种风电场和相应的供给网设有不同的保护装置。特别在例如可以是欧洲电网的供电网中，能够设置有分离开关，以便使供电网的部分或部段电隔离。在此，也考虑所述风电场的分离。在此，能够在各种不同的位置处进行这种分离。关于风电场，在电网连接点的区域中能够进行分离，并且当存在所述长的馈电线时，这例如也能够在所述馈电线的末端或始端处进行。也考虑实现如下分离：在所述分离的情况下，涉及多个风电场，或此外，也还涉及另外的分布式的馈电器例如太阳能设备。因此，例如考虑进行如下分离：在所述分离之后，部段与其余的供电网隔离并且所述所隔离的部段还包括彼此连接的发电单元。所述部段例如能够包括多个彼此电连接的风电场和太阳能设备。但是，也考虑，仅一个单独的风电场与供电网的一部分分离。
在任何情况下，通过分离而隔离的区域能够表示为孤岛电网。具有隔离的结果的分离表述为孤岛电网形成。
在此，存在不同类型的孤岛电网形成。一种类型的孤岛电网形成是如下孤岛电网形成：其中所隔离的孤岛电网仅包含发电单元，其不具有直接耦联的同步发电机，即其不具有传统的大型发电厂。在此，这种孤岛电网形成或相关的孤岛电网称作A型孤岛电网。此外，所述类型的孤岛电网形成或所述孤岛电网的特征在于，在所述隔离的部分中不存在或运行附加的显著的消耗器。当然，每个风能设备也包含消耗器，如例如用于运行过程计算器。但是，在相对于A型孤岛电网的所述孤岛电网形成的情况下，在所隔离的部分中不存在不是发电单元的部分的消耗器。上述示例还涉及A型孤岛电网的这种孤岛电网形成。
其他可能的孤岛电网形成不是本发明的主题，在孤岛电网形成中例如在所隔离的部分中存在显著的消耗器并且能够称作B型孤岛电网，或在所述孤岛电网形成中，附加地也存在至少一个大型发电厂，并且此外，所隔离的部分大到并且包含不同的用户，使得所述部分能够独立地继续运行并且能够称作碎片。
如果出现A型孤岛电网的这种孤岛电网形成，则对于所述孤岛电网中的风能设备和其他发电机合理的是，降低其功率，尤其降低到零，因为其不再能够馈电到其余供给网中并且也不存在消耗器来减小功率。在此，然而成问题的是，不能够容易地识别这种分离。特别是，在无任何预先通知的情况下或在无任何报警信号或其他征兆的情况下可以定期通过电网保护开关或其他保护开关进行分离。在此，也规律地出现，特别风电场或甚至风能设备具有既不在控制下又不在监控下的相应的分离开关。即使当中央风电场调节器具有在监控下的这种分离开关时，仍然也还存在如下问题：快速将这种认知转发给电场的风能设备。
因此，安装传感器来识别分离开关分离还是不分离也可能已经有问题，因为在不同的地点处存在不同的分离开关并且不能够预测：哪个分离开关执行分离。此外，这种耗费也是非常高的。
德国专利商标局已经在关于本申请的优先权申请中检索到如下现有技术：DE 19503 180 A1、DE 10 2008 017 715 A1、DE 10 2014 104 287 A1、DE 691 15 081 T2、US2013/0076134 A1、US 5,493,485 A以及WO 2017/009608A1。
发明内容
因此，本发明所基于的目的在于，解决上述问题中的至少一个。尤其是，要提出如下解决方案：尽可能快速地并且尽可能可靠地识别孤岛电网形成。至少要针对至今已知的解决方案提出替选的解决方案。
根据本发明，提出根据权利要求1的方法。据此，控制至少一个馈电到供电网中的发电单元。这种发电单元尤其是风能设备。在此，所述发电单元借助于一个或更多个换流器或逆变器馈电到供电网中。在此，换流器是如下设备：所述设备从一个频率的交流电流或交流电压中产生另一频率的交流电流或交流电压。逆变器从直流电流或直流电压中产生具有所期望的频率的交流电流或交流电压。逆变器能够是换流器的部分。决定性的是，产生具有可预设的频率的交流电流或交流电压，并且就此而言，关于换流器的所有后续阐述类似也适用于逆变器，反之亦然。
特别重要的是，发电单元不通过直接与供给网耦合的同步发电机馈电，而是借助于换流器或逆变器馈电。
因此，该方法设计用于检测电网分离或孤岛电网形成。特别是，孤岛电网形成是电网分离的结果，因为通过电网分离形成孤岛电网。所提出的方法至少包括以下步骤。
首先，借助于馈电控制装置来控制馈送。馈电控制装置利用至少一个电流调节工作。因此，检测电流并且将其反馈用于控制馈送并进而用于设定电流。因此，在调节技术的意义上使用包括至少一个调节环的电流调节装置。
然后，进一步提出，检测控制装置的至少一个电流调节偏差。因此，所述电流调节包括，存在电流调节偏差、即特别是电流期望值与检测到的电流实际值之间的偏差。因此，所述电流调节偏差是电流调节的部分，但是在此除了检测电网分离或孤岛电网形成之外检测或为此进一步处理和评估所述电流调节偏差。
此外检验：检测到的电流调节偏差是否与预定的参考范围具有偏差。因此，能够预定或预设这种参考范围并且其描述如下范围：电流调节偏差允许处于所述范围中。所述范围特别是描述如下范围：当电流调节偏差在典型的非孤岛电网特性中运行时，电流调节偏差允许处于所述范围中。
当然，出现电流调节偏差并且其是电流调节的必要的组成部分。电流调节尝试，如对于调节通常那样，调整电流调节偏差。
但是，已识别出，电流调节偏差附加地能够给出关于馈电控制装置和进而发电单元、特别风能设备的运行点或工作范围的信息。在此，发电单元和也有馈电控制装置以及尤其其电流调节的基本特性是已知的。特别地已知，电流调节偏差通常处于哪个范围中，即当不存在电网分离或孤岛电网形成时，电流调节偏差处于哪个范围中。相应地，所述已知的范围能够预设或预定为参考范围。
为此，现在检查，检测到的电流调节偏差是否离开所述参考范围，即电流调节偏差是否与预定的参考范围偏离，即处于这种参考范围之外。
然后，如果检测到与预定的参考范围的偏差，则在电网分离方面进行识别，在所述电网分离的情况下，产生与供电网隔离的孤岛电网。当然在此，仅当相应的发电单元也连接到通过识别到的电网分离或孤岛电网形成产生的孤岛电网上，才识别孤岛电网形成或电网分离。
特别优选地，孤岛电网是如下电网：仅发电单元和一个或多个另外的发电单元与所述电网连接并且尤其没有具有直接耦联的同步发电机的另外的发电单元连接到所述电网上。因此，也没有传统的大型发电厂连接到所考虑的孤岛电网上。
根据本发明，还提出用于控制馈电到供电网中的发电单元的方法，其中，发电单元借助于一个或多个换流器或逆变器馈电到供电网中，并且其中，
-所述方法被配置成在电网分离方面进行识别，在所述电网分离的情况下，产生与供电网隔离的孤岛电网，所述发电单元连接到所述孤岛电网上，其中，
-所述方法区分第一级孤岛电网故障与第二级孤岛电网故障的存在，并且
-首先在识别第一级孤岛电网故障方面进行检验，并且
-在识别到第一级孤岛电网故障之后，检验第二级孤岛电网故障的存在。
因此，所述方法能够识别电网分离或孤岛电网形成并且这例如能够根据至少一个前述实施方式已经阐述的那样进行。在此，作发电单元使用将一个或多个换流器或逆变器用来馈电的发电单元。在此，尤其也提出风能设备作为发电单元的应用。
所述方法区分第一级孤岛电网故障与第二级孤岛电网故障。相应地，第二级孤岛电网故障是更严重的故障。就此而言，第二级孤岛电网故障特别地比第一级孤岛电网故障更严重，以致于第二级孤岛电网故障对于发电单元、尤其是其换流器或逆变器构成危险。就此而言，第二级孤岛电网故障也能够引起危及所隔离的孤岛电网的其他部分。
因此，为此提出，首先在识别第一级孤岛电网故障方面进行检验。为此，也特别地提出，在控制技术上对这种识别到的第一级孤岛电网故障做出反应，这以下还根据另外的实施方式予以阐述。
现在，如果识别到第一级孤岛电网故障，则作为另外的步骤提出，检验第二级孤岛电网故障的存在。就此而言，在此提出两阶段的检验，即首先在第一级孤岛电网故障方面进行检验。如果这种孤岛电网故障不存在，则也不需要在第二级孤岛电网故障方面进行检验。
优选地，借助于如根据至少一个前述实施方式为此描述的方法执行第一级孤岛电网故障。
此外，根据一个实施方式提出，在识别到第一级孤岛电网故障的情况下将如下电流值置于零：针对所述电流值检测电流调节偏差。在此，即有针对性地并且尤其立刻、即尽可能快速地对所述第一级孤岛电网故障做出反应。反应也至少是，使得应该将相关的发电单元的电流输出调节到零。因此，发电单元保持电连接，例如保持与风电场电网电连接，但是在此获得值零作为电流期望值。因此提出，将相关的电流、即特别地发电单元的输出电流调节到零。
因此，至少作为紧急措施对电网分离或孤岛电网形成的例外情况首先快速地和适当地做出反应。在此，首先存在第一级孤岛电网故障。但是，已识别出，虽然存在对孤岛电网形成的反应，仍然可能存在更大的例外情形、即第二级孤岛电网故障。就此而言，第二级孤岛电网故障是更罕见的，并且在此，与第一级孤岛电网故障相比更紧要。特别地，第二级孤岛电网故障的特征能够在于，在孤岛电网中出现不期望的电流，特别也在相关的发电单元的输出端处出现，即尤其在风能设备或其换流器或逆变器的输出端处出现。在此，尽管将输出电流的期望值置于零，并且就此而言，在起作用的调节的情况下也假定零值的实际电流，仍然出现这种电流。对于这种电流的原因能够在于，所产生的孤岛电网中的其他发电机继续馈送电流。
现在提出，当在第一级孤岛电网故障之后识别到这种第二级孤岛电网故障时，断开功率开关，所述功率开关中断电流调节偏差所基于的电流。在此，特别地涉及输出电流并且如果识别到这种第二级孤岛电网故障，则提出，通过相应的功率开关中断输出电流。
在此，特别是识别出，首先在存在孤岛电网形成的情况下，当还能够假定第一级孤岛电网故障时，相关的发电单元首先保持连接并且仅仅调节到为零的电流值。借此能够确保，发电单元也特别地在所出现的孤岛电网形成终止的情况下立刻又能够准备馈电。这能够是特别重要的，以便支持可能由于电网问题也引起孤岛电网形成的电网。只有当所述尝试失败并且识别到第二级孤岛电网故障时，才执行发电单元的实际分离。
根据一个实施方式提出，为了就与预确定参考范围的偏差而检验检测到的电流调节偏差，根据电流调节偏差确定检验变量或检验函数。例如能够将电流偏差的绝对值用作检验变量，以便列举非常简单的示例。但是，也考虑动态性的考虑，使得例如将单位时间的调节偏差的上升用作检验变量。另外地或替选地，能够特别地以时间顺序记录多个值，并且作为检验函数的基础。但是，也考虑，考虑调节偏差的变换或所变换的电流的调节偏差作为检验变量或检验函数。
与此协调地，形成参考变量或参考函数并且将其与检验变量或检验函数进行比较。在最简单的情况下，能够确定对于调节偏差的绝对值的上界限。然后，所述上界限是参考变量并且检测到的调节偏差的绝对值是检验变量。如果所述绝对值超过界限值，则认为，与预定的参考范围存在偏差。
但是，在此同样也能够将变化过程作为参考函数作为基础。例如会出现如下情况：在所述情况下非常短暂地、例如仅针对采样步骤存在非常高的电流调节偏差，但是所述电流调节偏差随后又下降到显著更低的值。这种特性能够是如下特性：所述特性并不指示电网分离或孤岛电网形成，而是就此而言，示出如下特性：所述特性示出电流调节偏差没有偏离于预定的参考范围。换言之，具有短的高电流值的示例性阐述的电流变化过程能够处于参考范围中。
以这种方式和方法，电流调节偏差的其他变化过程也能够形成并不指示电网分离或孤岛电网形成的变化过程。借此，多个不同的电流变化过程能够处于参考范围中或由此以其整体形成参考范围。
因此，为了就与参考范围的偏差进行检验，也考虑，检测到的电流调节偏差以及为此例如归一化的时间变化过程形成检验函数。然后，所述检验函数能够与多个参考函数进行比较。如果所述检验函数超过参考函数，其中视考虑而定也考虑低于参考函数，则这仅意味着，所记录的检验函数不匹配于所检查的参考函数。但是，如果找到另一函数，所述检验函数降低到所述另一函数之下，则参考函数和进而因此电流调节偏差处于预定的参考范围中。
根据一个实施方式提出，根据发电单元尤其馈电控制装置的运行模式或运行状态，预设或改变预定的参考范围。因此，如果风能设备处于正常运行模式中，在所述正常运行模式中无特殊性地存在馈电，则能够预设相应的参考函数，所述参考函数描绘相应地正常构造的参考范围。
然后，如果风能设备通过如下方式切换到支持模式中：例如短暂地提供瞬时储备功率，短暂地将与基于此刻盛行的风可能的功率相比更多功率馈送到供电网中，或将多于额定功率的功率馈送到供电网中，则例如也能够期望有更高的电流调节偏差。这原因特别在于通过提供瞬时储备功率进行的这种电网支持的高动态性。然后，相应地能够调整参考范围或为此调整参考变量或参考函数。换言之，根据风能设备的运行模式，不同强度的调节电流偏差能够引起如下评价：存在电网分离或孤岛电网形成。
因此，在所述实施方式中，根据运行模式选择或调整相关的参考范围，或，选择或调整相应的参考变量或参考函数。另一变型方案是，针对不同的运行模式设立相应的参考范围或参考变量或参考函数，并且然后针对每个参考范围对检验变量或检验函数进行检验。
优选地，将待馈送的电流的期望值与实际值或期望电流分量与实际电流分量之间的差用作电流调节偏差。因此，在此特别地考虑待馈送的电流及其调节偏差。通常产生三相电流，并且此外，针对每个相进行期望值/实际值比较，进而针对每个相考虑电流调节偏差。就此而言，相能够是待馈送的电流的电流分量。在此，例如能够仅考虑一个相的电流调节偏差，或能够针对每个相考虑电流调节偏差。也考虑，将电流调节偏差组合。也考虑，使用经变换的变量的期望值/实际值比较。特别地考虑变换到正相序系统和负相序系统中，其中，然后优选提出用于正相序系统分量的期望值/实际值比较。也考虑变换到dq分量中，并且为此提出，针对两个分量、即分别单个地执行期望值/实际值比较。此外，所述经变换的变量也能够理解为检验变量或检验函数。
根据另一设计方案提出，如果
-电流调节偏差、检验变量或检验函数在绝对值方面超过预设界限值，
-电流调节偏差、检验变量或检验函数离开预设的正常带(Normalband)，或
-电流调节偏差、检验变量或检验函数随着在绝对值方面超过预设的界限梯度的时间梯度变化，
则存在电流调节偏差与参考范围的偏差。
因此，在一种简单的情况下提出，仅仅考虑绝对值并且将其与预设的界限值进行比较。因此，提出检查电流调节偏差的绝对大小。
替代使用绝对值，也能够预设带，并且如果向上或向下离开所述带，或如果在一种函数的情况下向上和向下离开所述带，则存在偏差。由此，也可行的是，预设具有不同的值的上界限和下界限。
在考虑时间梯度的情况下，特别地考虑动态特性。由此，如果电流调节偏差离开参考范围，则必要时能够特别快速地检测。但是，也考虑，将所述检验判据进行组合。组合可行性在于，如果多个判据中的一个判据识别到偏差，则认为电流调节偏差与参考范围的偏差。
根据一个实施方式提出，借助于三相馈送电流馈电到供电网中并且所述三相馈送电流由三个相电流组成。在此，对于每个相电流预设电流期望值。为此提出，电流调节偏差考虑每个相电流与其期望值的偏差。因此，总是得出三个电流调节偏差。在此，特别地考虑瞬时值的偏差。
为此，特别提出，即用于检验是否存在电网分离或孤岛电网形成的电流调节偏差根据矢量度量(Vektormetrik)由每个相电流与其电流期望值的偏差的绝对值形成。每个相电流、电流期望值及其间相应的偏差能够分别描述为矢量，必要时时变地描述为矢量。这种考虑能够特别地称作矢量度量。在此提出，基于此地考虑每个相电流与其电流期望值的偏差。借此，特别地能够将偏差描述为矢量并且从中考虑绝对值。
优选地，将这种绝对值的总和考虑为电流调节偏差。为此提出，如果如此检测到的电流调节偏差、即特别是绝对值的总和超过偏差界限值，则识别到电网分离或孤岛电网形成。由此，能够以简单的方式和方法考虑馈送电流的所有三个相。
根据一个实施方式提出，使电流调节偏差的绝对值、检验变量或检验函数与公差带宽尤其与平均公差带宽相关。为此，特别提出，如果偏差的绝对值或偏差总和相对于公差带宽的比例超过偏差界限值，则识别到电网分离。
特别地，如果偏差的绝对值为公差带宽数倍大，则认为是电网分离。然后，可以认为是电网分离，因为所基于的公差带方法某种程度上不能校正调节偏差并且特别地由此将所述非常高的调节偏差超过了数倍的公差带宽。在此，在公差带方法的情况下，如果超过上带界限，则能够将期望电流与上带界限的偏差认作调节偏差，或如果低于下带界限，则能够将期望电流与下带界限的偏差认作调节偏差。替选地考虑，基于这种参照公差带之内的电流期望值变化过程的电流调节偏差，用于评价电流调节偏差。
根据一个替选的实施方式提出，将三相馈送电流馈送到供电网中，尤其通过预设电流分量借助于矢量调节馈送到供电网中，其中，为了控制馈送，将三相馈送电流借助于dq变换分解成d分量和q分量。为此提出，将d分量和/或q分量的期望值与实际值之间的差用作电流调节偏差。
根据一个另外的实施方式提出，将通过检测与预定的参考范围的偏差的方式对电网分离或孤岛电网形成进行识别解释为识别第一级孤岛电网故障。为此提出，在识别到第一级孤岛电网故障之后继续运行发电单元。尤其是，以为零的电流期望值继续运行所述发电单元。
此外，为此优选地提出，紧接着检验第二级孤岛电网故障的存在，并且然后，如果尽管仅在馈电控制装置中存在具有零值的电流期望值还识别到电流调节偏差，则认为存在第二级孤岛电网故障。因此，已识别出，如果发电单元未实现实际也遵守具有零值的电流期望值，则存在第二级孤岛电网故障。相应地，存在大的例外故障，即第二级孤岛电网故障，在所述第二级孤岛电网故障的情况下，产生的孤岛电网基本上将现在不论是正的还是负的电流强加给发电单元。精确而言在此优选检查所述情况。
根据一个另外的实施方式提出，在识别到第一级孤岛电网故障之后，发电单元与供电网或孤岛电网保持连接，并且在识别到第二级孤岛电网故障之后，发电单元与供电网或孤岛电网或电场电网分离。在此，尤其提出电流分离。但是，也能够借助于相应的功率半导体进行分离。因此，不仅以有利的方式在第二步骤中对第二级孤岛电网故障进行检验，而且如果识别到这种第二级孤岛电网故障，则也提出另外的保险措施。尤其在发电单元中实施所述方法，使得快速地先后执行所提出的步骤，进而如果需要，则在第二级孤岛电网故障的情况下也非常快速地执行所述分离。
根据本发明也提出发电单元，尤其风能设备。所述发电单元包括至少一个或多个换流器或逆变器，用于将电功率馈送到供电网中的。使用换流器还是使用逆变器，取决于发电单元特别是风能设备的具体的设计方案。重要的是，发电单元不构造成使得其经由直接与电网耦合的同步发电机进行馈电，而是经由换流器或逆变器单元进行馈电。
此外，设置有馈电控制装置，其被配置成，借助于至少一个电流调节来控制馈送。因此，特别地在馈电控制装置中实施这种电流调节。也存在相应的测量机构，其执行相应的电流测量以用于电流调节。
此外，设置检测机构来检测控制装置的至少一个电流调节偏差。因此，不仅将电流调节偏差用于馈电控制装置的电流调节，而且还用于进一步检验。就此而言，检测机构也能够通过如下方式形成：所述检测机构从馈电控制装置获得电流调节偏差作为信号。检测机构尤其也能够设置为软件解决方案。也考虑馈电控制装置中的电流调节偏差的另外的评估。在这种情况下，检测机构是软件中的相应的评估模块。
此外，设置检验机构来检验检测到的电流调节偏差与预定的参考范围的偏差。所述检验机构也能够在软件中构成为检验模块。也能够在馈电控制装置之内实施所述检验机构。
在此，设备控制器被配置为，如果检测到与预定的参考范围的偏差，则识别到电网分离。在此，电网分离是如下情况：在所述情况下，产生与供电网隔离的孤岛电网、即连接有发电单元的孤岛电网。
特别优选地设计为，发电单元尤其风能设备的特征在于，其被配置为，执行根据前述实施方式中的至少一个实施方式的方法。
根据本发明，也提出具有多个风能设备的风电场。风能设备中的至少一个风能设备、优选地所有所述风能设备分别是根据前述实施方式的发电单元或风能设备。在这种风电场处特别有利的是，所述风电场在电网分离的情况下能够形成孤岛电网或能够形成这种孤岛电网的重要部分。因此，检测这种电网分离和所提出的措施采取总体上能够引起保护风能设备，但是，由此也引起保护风电场。因此，有利的是，风电场配备这种能够检测这种分离或孤岛电网形成的风能设备。
附图说明
在下文中根据实施例参照附图详细描述本发明。
图1以立体示图示出风能设备。
图2以示意性示图示出风电场。
图3示意性地示出具有根据一个实施方式的用于直观表示在孤岛电网形成的情况下的特性的元件的发电单元的一部分。
图4示意性地示出发电单元的一部分连同根据第二实施方式的用于直观表示在孤岛电网形成的情况下的特性的元件。
具体实施方式
图1示出具有塔102和吊舱104的风能设备100。在吊舱104处设置有具有三个转子叶片108和整流罩110的转子106。转子106在运行时通过风置于旋转运动中并且由此驱动吊舱104中的发电机。
图2示出具有示例性三个的风能设备100的风电场112，所述风能设备能够是相同的或不同的。因此，三个风能设备100代表性地代表风电场112的基本上任意数量的风能设备。风能设备100提供其功率，即尤其经由电场电网114提供所产生的电流。在此，将各个风能设备100的分别所产生的电流或功率加和，并且大多设置有变压器116，所述变压器对电场中的电压进行升压变换，以便然后在也一般性也称作PCC的馈送点118处馈送到供给网120中。图2仅是风电场112的简化示图，尽管当然存在控制器，然而所述示图例如不示出控制器。电场电网114例如也能够不同地构造，在所述电场电网中，例如在每个风能设备100的输出端处也存在变压器，只称另外的实施例。
图3示出发电单元300的一部分、即尤其逆变器302，所述部分具有设备控制器304，所述设备控制器包括用于测量、评估和操控逆变器302的元件。
逆变器302具有直流电压中间回路306，所述直流电压中间回路从发电单元300的发电机部件308获得功率或能量。在此，发电机部件308仅示意性地明示并且例如能够代表风能设备的发电机连带连接在下游的整流器。因此，直流电压中间回路306从发电机部件308获得其功率或能量，并且据此，逆变器302能够在逆变器输出端310处产生三相输出电流。所述输出电流经由电网扼流圈或三相电网扼流圈312输出并且能够在那里也在三相电网扼流圈312的区域中借助于电流测量机构314检测，作为输出电流i(t)。就此而言，所述输出电流i(t)代表性地代表全部三相电流或代表性地代表所述相中的每个相的相电流的测量。
对于所述相电流i(t)中的每个相电流，在电流比较器316处分别在借助于电流测量机构314检测的所检测到的实际电流与期望电流之间执行期望值/实际值比较。为了更好阐述，在那里作为各个相的实际电流，电流i1i、i2i和i3i表示为从相应的期望电流i1s、i2s或i3s减去的实际值。
在变换模块318中针对每个相预设期望电流i1s、i2s或i3s。这也应该借助于在不同的相位中示出的所标明的正弦波直观表示。
在电流比较器316上游设置有乘法器组件320，所述乘法器组件设置用于考虑孤岛电网形成的情况并且然后才变得相关。只要未检测到孤岛电网形成并且尤其因此也不存在孤岛电网故障，则乘法器分别获得值1作为故障信号EF，使得输出给变换模块318的电流期望值不变地到达相应的比较器316。
变换模块318获得dq坐标中的电流期望值、即期望值ids和期望值iqs作为输入变量。在此，基本上直接预设期望电流分量iqs。此外，期望电流分量ids考虑电压比较器322的期望值/实际值比较，所述电压比较器形成在直流电压中间回路306处检测到的电压Vdc与预设的电压Vdcs之间的期望值/实际值差。
此外，变换模块318考虑变换角度γ，所述变换角度通过PLL控制器324从所测量的输出端电压V(t)中确定。输出端电压V(t)例如在三相电网扼流圈312与电网变压器328之间的区域中借助于电压测量机构326检测。此外，然后在图3的直观表示的示图中，电网变压器328连接到所标明的电网330上。电网330能够是供电网并且在电网变压器328与所标明的电网330之间能够存在电网连接点332。
为了控制馈送，给操控模块334输送电流调节偏差Δi1、Δi2和Δi3，即每个比较器316的输出。操控模块334分别操控逆变器302中的相应的半导体开关，以便从直流电压中间回路306中的直流电压中产生输出电流i1i、i2i和i3i。此外，操控模块334共同形成馈电控制装置。在此，比较器316和必要时期望值预设、特别地变换模块318能够包括在馈电控制装置中。
此外，电流调节偏差Δi1、Δi2和Δi3输入到检验模块336中，因此检验模块形成检验机构。所述检验机构或检验模块336检验：电流调节偏差是否与预定的参考范围偏离。就此而言，象征性的数据输送338也能够视为用于检测电流调节偏差的检测机构。在用于控制馈送的电流比较器316中形成电流调节偏差，其中但是就此而言，所述电流调节偏差转发至检验模块336是另外的检测。
因此，在检验模块336中现在检验：所述电流调节偏差或电流调节偏差Δi1、Δi2和Δi3是否与预定的参考范围偏离。在此，在最简单的情况下，考虑具有界限值的所述三个电流差Δi1、Δi2和Δi3的绝对值的检查。为此，例如能够形成所述三个电流差的绝对值的平均值并且与相应的界限值进行比较，或加和所述三个差电流的绝对值并且将所述总和与绝对界限值进行比较。
在此，如果证明存在电网分离并进而存在孤岛电网形成，则输出故障信号EF。所述故障信号EF能够提供给另外的评估或控制模块340。所述评估和控制模块例如能够包含，也给电网运营商或设备运营商或电场运营商通知识别到的故障。此外设计为，将故障信号EF提供给乘法器组件320，以便在那里与期望电流i1s0、i2s0和i3s0相乘。为此，所述故障信号能够设计成，在故障情况下所述故障信号具有零值。借此，然后三个期望电流i1s、i2s和i3s具有零值。但是，乘法器组件320的所述使用尤其应象征性理解并且考虑各种各样不同的实施方案，如例如已经在变换模块318中考虑故障信号。
同样直观表示地示出故障转发342，所述故障转发要指明明示，故障信号也能够直接作用于由操控模块334输出的控制值。在此，特别是应该直观表示，提出尽可能快速的和直接的反应或措施。
因此，结果是，预设了为零的电流期望值或针对每个相三次预设了为零的电流期望值。然后，如果借助于电流测量机构314实际上也基本上检测到具有零值的电流，则发电单元300也能够继续保持连接，即尤其也经由电网变压器328和电网连接点332与电网330连接。
但是，如果检测到输出电流i(t)或三个相电流i1i、i2i和i3i不是零，特别是如果检测到其具有非常高的值，则这能够同样在检验模块336中识别。尤其在检验模块336中实施执行这种监控。因此，特别在出现孤岛电网形成之后在检验模块336中监控这种电流特性。就此而言，至今对于图3描述的对孤岛电网形成的检测也是第一级孤岛电网故障的检测。
现在，如果在检测到第一级孤岛电网故障并且将一个电流期望值或多个电流期望值置于零之后还检测到电流，尤其检测到高的输出电流、可能也具有负号的电流，则这能够在检验模块336中检测为第二级孤岛电网故障。为此，输出特别的故障信号EEF。所述特别的故障信号EEF也能够输送给评估和控制模块340，以便例如将这告知给设备运营商、电场运营商或电网运营商。此外，在此提出，在识别到所述第二级孤岛电网故障的情况下，由检验模块336立刻操控所设置的分离开关344，即使得所述分离开关断开。借此，发电单元300和进而其逆变器302与其余的电网分离。在此，尽可能靠近发电单元300或逆变器302，在此即直接在电网扼流圈312之后进行电网分离。这例如能够意味着与仅在此标明的风电场电网346分离，并且，就此而言，也认为发电单元300是风能设备。
因此，现在能够以简单的方式和方法通过如下方式检测电网分离或孤岛电网形成：监控电流调节偏差，即特别是电流差Δi1、Δi2和Δi3。在此，特别有利的是，不需要特别地对于风电场346中的电压直接评估。这特别是也考虑如下认知：在风电场346中特别是借助于电压测量机构326检测到的电压可能是非常不精确的判据。原则上可能出现电压峰值、电压过高或也可能出现正常状态的频率改变。有时，这种偏差也会具有大的值，但是，这并不意味着：存在电网分离或孤岛电网形成。但是，通过监控或评估电流调节偏差，能够可靠地识别这种电网分离或孤岛电网形成，因为原则上已知设备特性、即所述电流调节偏差的特性。现在，如果出现离开预定的参考范围的电流调节偏差，至少当参考范围包含与电网分离或孤岛电网形成不关联的所有特性时，则这是对于电网分离或孤岛电网形成的可靠标志。
在此，也识别到，电流调节已经考虑电网的全部特性，即包括电压变化和频率变化以及所需的通过发电单元的支持反应。
同样地，能够通过所提出的解决方案以简单的方式和方法立刻对这种电网形成做出反应，并且也通过所提出的将电流期望值设定到零值考虑孤岛电网形成，并且不馈送其他电流，虽然发电单元置于预备状态中，从所述预备状态中，发电单元能够尽可能快速地又参与电网支持，也如此。
图4完全类似于图3的实施方式示出发电单元400或发电单元的一部分，所述发电单元具有逆变器402和设备控制器404。也设置有直流电压中间回路406，所述直流电压中间回路由发电机部件408供给并且给逆变器402提供功率，以使得所述直流电压中间回路给逆变器输出端410提供输出电流i(t)或三个相电流i1i、i2i、i3i，其中，也存在三相电网扼流圈412。此外，在此标明电网滤波器413。
图4的实施方式也示出电场电网446、电网变压器428、电网430并且在上游示出电网连接点432。
为了控制馈送，同样设置有多个操控模块434的组件。所述操控模块能够至少部分地形成馈电控制装置。在此，然而与在图3的实施方式中不同，设置有电压控制或矢量控制。在此，特别地提出三角调制。为此，借助于电流测量机构414检测三相输出电流i(t)，并且在电流变换模块450中变换成q分量iq和d分量id。在此，为此所需的变换角度γ也借助于PLL控制器424确定，所述PLL控制器将电压测量机构426的检测到的电压V(t)用作输入变量。
然后，在电流变换模块450中所变换的分量iq和id在电流比较器组件416中分别与期望电流分量ids或iqs进行比较。完全类似于在图3的实施方式中进行计算，并且尤其也借助于电压比较器422将电流分量ids与电压Vdc(t)和Vdcs进行比较。
作为在电流比较器416中的比较的结果，得出两个差动电流分量Δid和Δiq。因此，所述两个差动电流分量Δid和Δiq形成调节电流偏差并且将调节电流偏差经由数据输送438输送给检验模块436。
此外，所述两个差动电流分量Δid和Δiq在电压预设组件452中转换成两个期望电压分量Vd和Vq，所述期望电压分量又在变换模块418中转换成三个电压变化过程，即每个相各一个电压变化过程。然后，所述三个预设的电压变化过程V1s，V2s和V3s最后在操控模块434中转化成用于逆变器402的操控信号。
因此，在此也存在借助于电流调节的馈电。所述电流调节即进行期望电流与实际电流之间的期望值/实际值比较。在此，然而，图4的变型方案使用所变换的电流分量id和iq或ids和iqs。得出电流调节偏差、即差动电流分量Δid和Δiq。差动电流分量对于馈电而言是必需的，但是也检测所述差动电流分量以检测电网分离或孤岛电网形成。因此，在此数据输送438也能够理解为检测机构，所述检测机构从馈电调节中检测所述电流调节偏差并且输送给检验模块436。
然后，因此为检验机构的检验模块436首先对电网分离或孤岛电网形成进行检验并进而对第一级孤岛电网故障进行检验。如果识别到这种第一级孤岛电网故障，则在此也输出故障信号EF。为简单起见，所述故障信号EF恰如图3的实施方式那样表示，但是能够在其值方面不同。但是，优选地，所述故障信号没有区别并且具有零值或为一的值。如果所述故障信号具有为一的值，则这意味着，不存在故障，即未检测到电网分离或孤岛电网形成。然后，这也引起，所述为一的值在乘法器组件420中不发挥作用，即到达那里的期望电流分量ids或iqs由于与1相乘而不改变。但是，如果识别到第一级电网故障，则所述故障信号EF能够具有为零的值。这引起，期望电流分量被置于零值。在此，如在图3的实施方式中那样，也经由象征性示出的故障转发442指示对用于操控逆变器402的操控模块434的控制信号的直接的和立刻的作用。
因此，第一级孤岛电网故障的识别也引起如下反应：期望电流被置于零值。同时，故障信号EF能够输送给评估和控制模块440，以便由此例如也进一步告知所述信息并且所述信息不仅被用于调节。
现在，如果识别到第一级孤岛电网故障，则检验模块436继续所述检验并且检验：是否也出现第二级孤岛电网故障。这也基于检测到的电流调节偏差进行，所述电流调节偏差通过数据输送438还输送给检验模块436。在此，如果识别到第二级孤岛电网故障，则操作、即断开分离开关444，并且逆变器402借此与电场电网446分离。此外，所述特别的故障EEF输送给评估和控制模块440。
因此，如果识别到第一级孤岛电网故障，则继续运行并且不分离逆变器402，但是所述逆变器也不馈送电流。然而，如果识别到电流、特别是具有高的值并且通过逆变器402的控制不能够解释的电流，则认为是第二级孤岛电网故障并且断开分离开关444。
现在，如果消除故障，尤其如果终止孤岛电网形成，或能够立刻终止孤岛电网形成，则评估和控制模块440也能够用于将重置信号提供给检验模块436。然后，由此必要时又能够闭合分离开关444并且也能够使故障信号EF又具有为一的值，并且由此期望电流又能够离开零值。也考虑，仅识别到第一级孤岛电网故障并且不断开分离开关444。但是，然后评估和控制模块440也能够将重置信号提供给检验模块436，以便至少将故障信号EF又置于如下值，所述值表明不存在故障，尤其即置于为一的值。
此外，重置信号由评估和控制模块440提供给检验模块436的功能性以相同描述的方式和方法也适用于图3的实施方式，据此在那里，评估和控制模块340能够将重置信号提供给检验模块336。

Claims (17)

1.一种用于控制馈电到供电网(330)中的发电单元(300)的方法，其中，所述发电单元(300)借助于一个或多个换流器或逆变器(302)馈电到所述供电网(330)中，并且
-所述方法设置用于检测电网分离或孤岛电网形成，并且所述方法包括步骤：
-借助于馈电控制装置(334)来控制馈电，所述馈电控制装置借助于至少一个电流调节工作，
-检测至少一个电流调节偏差，
-检验所检测到的电流调节偏差与预定的参考范围的偏差，并且
-如果检测到与所述预定的参考范围的偏差，则对电网分离进行识别，在所述电网分离的情况下产生与所述供电网隔离的孤岛电网，所述孤岛电网上连接有发电单元(300)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述孤岛电网表示如下电网，与所述电网仅连接有所述发电单元(300)和一个或更多个另外的发电单元(100)，尤其，没有具有直接耦合的同步发电机的发电单元连接到所述孤岛电网上。
3.一种用于控制馈电到供电网中的发电单元(300)的方法，其中，所述发电单元(300)借助于一个或多个换流器或逆变器(302)馈电到所述供电网(330)中，并且其中，
-所述方法配置为对电网分离进行识别，在所述电网分离的情况下，产生与所述供电网(330)隔离的孤岛电网，所述孤岛电网上连接有所述发电单元(300)，其中，
-所述方法区分第一级孤岛电网故障与第二级孤岛电网故障的存在，并且
-首先对第一级孤岛电网故障的识别进行检验，并且
-在识别到第一级孤岛电网故障之后检验第二级孤岛电网故障的存在。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
-根据权利要求1或2识别第一级孤岛电网故障，并且
-在识别到第一级孤岛电网故障的情况下将电流期望值置于零，相对于所述电流期望值检测所述电流调节偏差，并且
-然后在识别到第二级孤岛电网故障的情况下断开功率开关(344)，所述功率开关中断所述电流调节偏差所基于的电流。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了检验所述检测到的电流调节偏差与预定的参考范围的偏差，
-根据所述电流调节偏差确定检验变量或检验函数，并且
-与至少一个参考变量或参考函数进行比较。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述发电单元(300)尤其所述馈电控制装置(344)的运行模式或运行状态预设或改变所述预定的参考范围。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用待馈送电流的期望电流与实际电流或期望电流分量与实际电流分量之间的差作为电流调节偏差。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如果
-所述电流调节偏差、检验变量或检验函数超过预设界限值的绝对值，
-所述电流调节偏差、检验变量或检验函数离开预设的正常带，或
-所述电流调节偏差、检验变量或检验函数随着时间梯度变化，所述时间梯度在绝对值方面超过预设界限梯度，
则存在偏差。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-借助于三相馈电电流馈送到所述供电网(330)，所述三相馈电电流由三个相电流组成，其中，针对每个相电流预设电流期望值，并且
-所述电流调节偏差考虑每个相电流与其期望值的偏差，尤其
-由每个相电流与其电流期望值的偏差的绝对值根据矢量度量形成所述电流调节偏差，例如由所述绝对值的总和根据矢量度量形成所述电流调节偏差，并且
-如果这样检测到的电流调节偏差超过偏差界限值，则识别到电网分离或孤岛电网形成。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-使所述电流调节偏差的绝对值、检验变量或检验函数与公差带宽关联，尤其与平均公差带宽关联。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，
-将三相馈电电流馈送到所述供电网中，尤其通过预设电流分量借助于矢量调节馈送到所述供电网中，其中，
-为了控制所述三相馈电电流的馈送，借助于dq变换将所述三相馈电电流分解成d分量和q分量，并且
-使用所述d分量和/或所述q分量的期望值与实际值之间的差作为电流调节偏差。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-将通过检测与所述预定的参考范围的偏差的方式对电网分离或孤岛电网形成进行识别解释为识别第一级孤岛电网故障，并且
-在识别到所述第一级孤岛电网故障之后继续运行所述发电单元。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，
-在识别到第一级孤岛电网故障之后
-以具有零值的电流期望值继续运行所述发电单元，
-检验第二级孤岛电网故障的存在，并且
-如果尽管仅在馈电控制装置中存在具有零值的电流期望值还识别到电流调节偏差，则认为存在第二级孤岛电网故障。
14.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-在识别到第一级孤岛电网故障之后，所述发电单元与所述供电网或所述孤岛电网保持连接，并且
-在识别到第二级孤岛电网故障之后，将所述发电单元与所述供电网或所述孤岛电网分离，尤其电流分离。
15.一种发电单元(300)、尤其风能设备(100)，所述发电单元包括：
-一个或多个换流器或逆变器(302)，所述换流器或逆变器用于将电功率馈送到所述供电网(330)中，
-设备控制器(304)，所述设备控制器被配置为检测电网分离或孤岛电网形成，
-馈电控制装置(334)，所述馈电控制装置被配置为借助于至少一个电流调节控制所述馈送，
-检测机构(338)，所述检测机构用于检测至少一个电流调节偏差，
-检验机构(336)，所述检验机构用于检验检测到的电流调节偏差与预定的参考范围的偏差，并且其中，
-所述设备控制器(304)被配置为，如果检测到与所述预定的参考范围的偏差，则对电网分离进行识别，在所述电网分离的情况下，产生与所述供电网(330)隔离的孤岛电网，所述孤岛电网上连接有所述发电单元(300)。
16.根据权利要求15所述的发电单元(300)、尤其风能设备(100)，其特征在于，所述发电单元被配置成执行根据权利要求1至14中任一项所述的方法。
17.一种具有多个风能设备(100)的风电场(112)，其中，所述风能设备(100)中的至少一个风能设备构成为根据权利要求15或16所述的发电单元(300)或风能设备(100)。
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