CN112384813A - 用于识别供电网中的低频振荡的风能系统和方法 - Google Patents

用于识别供电网中的低频振荡的风能系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于识别供电网(510)中的低频振荡尤其次同步谐振的方法，其中，所述供电网(510)的电网电压具有电网额定频率，所述方法包括如下步骤：检测所述供电网(510)的至少一个电信号作为至少一个测试信号；以及将至少一个检测到的测试信号滤波和/或变换成至少一个检查信号；对所述至少一个检查信号在时间上求导或对所述检查信号的在时间上间隔开的值求差，以便分别获得梯度信号；如果一个所述梯度信号或多个所述梯度信号中的至少一个梯度信号满足预设的检查标准，尤其超过至少一个预设的检查界限，那么识别出低频振荡的存在。

Description

用于识别供电网中的低频振荡的风能系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于识别供电网中的低频振荡尤其次同步谐振的方法。本发明也涉及一种风能系统、即风能设备或具有多个风能设备的风电场，所述风能系统用于执行用于识别供电网中的低频振荡尤其次同步谐振的方法。
背景技术
风能系统、即风能设备或风电场是已知的，并且所述风能系统从风中产生电功率并且将其馈入到供电网中。现今在大多数供电网中，通过风能系统馈入到供电网中的电功率占总体上馈入到供电网中的功率的份额增大。由此，这种风能系统对于支持供电网也日益重要。
通过风能系统的支持可能有益的问题领域是出现低频振荡。只要所述低频振荡是供电网中的两个元件或区域之间的振荡，那么也能够谈及次同步谐振。无论如何，低频振荡、包括次同步谐振可能特别通过一个或多个直接与供电网耦合的同步发电机的振荡性能引起。
具有这种直接与供电网耦合的同步发电机的传统的大型发电厂必要时经由对其直接耦合的同步发电机的设定或调节特别也在考虑分别所使用的直接耦合的同步发电机的物理特性的情况下应对这种效应，而现代风能系统原则上借助于频率逆变器或变频器馈入到供电网中。直接耦合的同步发电机的物理效应作为对电网中的可能直接影响电流和电压的变化的反应，如从直接与供电网耦合的同步发电机处已知的那样，在借助于逆变器或变频器的馈电时不出现。替代于此，能够通过借助于逆变器的馈电基本上根据量值、频率和相位预设所馈入的电流。
对于借助于逆变器馈入到供电网中的风能系统，替代于此特别重要的是，检测可能的要衰减的低频振荡。至少应检测究竟是否出现低频振荡。
但是，特别在低频振荡中，振荡的低的频率也可能导致，仅能够相对滞后地检测或识别这种低频振荡，或需要长的评估持续时间。
原则上已知用于检测在50Hz信号或60Hz信号中叠加的更低频率的振荡的方法。特别地，但是这种叠加的低频振荡的小的幅度在实践中导致差的可识别性。特别如果提供用于识别的时间少，那么已知的频率分析方法可能到达极限。
德国专利商标局已经在对于本PCT申请的优先权申请中检索了以下现有技术：DE10 2014 2007 40 A1和WO 2013/102791 A1。
发明内容
由此，本发明所基于如下目的，针对上述问题中的至少一个问题。尤其应提出一种解决方案，所述解决方案对于风能系统而言实现对供电网中的低频振荡的快速可识别性。至少应提出关于至今已知的解决方案的替选的解决方案。
根据本发明，提出根据权利要求1的用于识别供电网中的低频振荡的方法。尤其地，应识别作为次同步谐振的低频振荡，但是也考虑其他低频振荡。在此，基于电网电压具有额定电网频率的供电网。要识别的低频振荡具有比额定电网频率更低的频率。也就是说，低频振荡优选地具有比供电网的基本频率更低的频率。
低频振荡特别能够具有1Hz和更低的值。但是，所述值也能够达到直至电网额定频率的五倍的值。在此，将具有最大为电网额定频率的五倍的值的频率的振荡表示为低频振荡，优选具有最大对应于电网额定频率的频率。特别地，低频振荡不具有对应于电网额定频率的数倍的频率。需注意的是，对低频振荡的研究和考虑尤其用于研究或保证供电网的系统稳定性特别有用。这与对供电网中的电网质量或电压信号的信号质量的评估不同，在所述供电网中谐波尤其关键。
现在提出，检测供电网的至少一个电信号作为至少一个测试信号。作为电信号，特别考虑电压并且此外或替选地考虑电流。作为电压，在此尤其能够记录电网连接点处的三相电压、或与电网连接点处的电压等价的尤其成比例的电压。这尤其在如下情况中考虑：为了识别低频振荡，这也根据本发明的一个方面提出，使用风能系统、即风能设备或风电场。所述风能系统能够在电网连接点处向供电网馈电并且在那里检测电压。通常为此也使用变压器，以便将风能系统的电压升压变换到供电网中的水平。在此也能够使用变压器的低电压侧的电压。逆变器处的输出电压通常也能够是代表电网电压即特别供电网的电网连接点处的电压的电压。
特别地，使用馈入到供电网中的电流作为电流。所述电流也优选三相地记录。所述馈入到供电网中的电流在此特别能够是通过风能系统产生的电流。
根据另一步骤提出，将至少一个检测到的测试信号滤波和/或变换成至少一个检查信号。在此特别考虑这种滤波或变换：除了测量噪声之外也将测试信号的基本频率滤波、即理想地消除。在此将电网额定频率，即通常50Hz或60Hz的频率视为基本频率。但是替代于此或附加地也考虑，变换测试信号，使得得出有效值的时间变化曲线。由此理想地得出检查信号，其幅度基本上恒定地具有有效值的值。如果基波与附加的信号叠加，那么所述幅度可能波动。特别地，在此能够叠加可能引起小的波动的低频信号。优选地，将检测到的变量变换成空间向量变量并且然后进一步使用如此变换的空间向量变量，尤其将其进一步滤波。在恒定的工作点中，这种变量特别能够是同样恒定的。但是如果出现低频振荡，那么所述低频振荡能够反映在所述检测到的变量的变化中，特别在相应的空间向量变量的变化中。
在另一步骤中提出，对至少一个检查信号在时间上求导，以便分别获得梯度信号。如果检查信号例如描述测试信号的有效值，那么这种检查信号的导数在理想情况下是0，也就是说，测试信号理想地是正弦形并且无波动。但是只要叠加至少一个低频振荡，那么所述低频振荡能够通过对检查信号在时间上求导而突显。通过在时间上求导获得的梯度信号于是不仅具有值0，而且基本上示出叠加的信号的导数。
为此现在提出，当处理多个测试信号时，如果梯度信号或多个梯度信号中的至少一个梯度信号满足预设的检查标准，那么识别到低频振荡的存在。尤其提出，检查标准是能够预设的检查界限，并且如果超过所述预设的检查界限，那么满足检查标准。
也就是说，最后经由对梯度信号的评估实现评估。也就是说，从至少一个经滤波的或变换后的测试信号检查时间导数并且如果所述时间导数至少对于所述信号之一的检查信号超过检查界限，那么认为存在低频振荡。
因此仅经由求梯度来识别是否存在低频振荡。特别地，求梯度不应用于已经识别出的震荡，例如用于识别振荡是否增大或减小，而是首要地通过求梯度识别振荡。特别地，如此检测到的梯度与检查界限的比较形成对绝对值的检查。也就是说，当超过所述检查界限时就已经认为存在振荡。不需要考虑振荡的进一步发展。由此也能够实现快速识别，因为检查界限的单个超过足以作为对振荡的识别。由此也可容易地执行标准。
特别地，所述方法由此也具有好的线上能力。能够连续地记录值，也就是说，能够连续检测至少一个电的测试信号并且所述测试信号也能够连续滤波或变换并且能够重又连续地根据时间求导。所述导数、即所述导数信号能够不断地经受检查标准，尤其能够不断地进行所述梯度信号与预设的检查界限的比较。检查标准的满足、尤其检查界限的超过因此能够立刻引起措施。尤其地，由此能够立刻引起支持措施。例如能够立刻减小功率馈入。也考虑，然后立刻改变调节器参数化，即，从具有小的时间常数和/或弱地衰减的性能的调节器改变成具有更大的时间常数和/或更强地衰减的性能的调节器。
也能够通过如下方式获得梯度信号：对检查信号的在时间上间隔开的值求差。只要存在数字的检查信号，那么每个采样值之间的求差总归对应于在时间上的求导。但是，在此也考虑，在优选大于采样区间的预定的差值时间段内求差。能够对应地逐步重复这种求差。优选地，在预定的时间窗中执行这种求差。由此能够特别也抑制噪声。这种在时间窗中的求差能够如滤波那样作用并且通过时间窗的大小设定。
特别能够在检查是否超过预设的检查界限时直接将两个在时间上间隔开的值的这种差与检查界限进行比较。由此，原则上也可以快速检测低频振荡，因为能够在求差下一刻就做出决定，即，是否认为存在低频振荡。
根据一个实施方式提出，预设梯度最大值作为检查标准，并且如果梯度信号超过梯度最大值至少一次，那么识别出存在低频振荡。由此能够预设清楚的检查标准。尤其提出，如果梯度信号至少在预设的最小时间段内高于梯度最大值，那么识别出存在低频振荡。在此已经能够选择一个或两个采样步骤的持续时间作为预设的最小时间段。也就是说，仅当梯度信号至少对于两个测量值、或至少对于三个测量值高于梯度最大值时，才识别出存在低频振荡。由此能够避免，基本上通过测量噪声产生的单个超过的值已经引起对低频振荡的识别。
也就是说，通过对梯度最大值进行检查，只要代表振荡幅度的梯度超过所述值，能够立刻识别对应的振荡。由此，这种标准与如下方法不同：所述方法检测振荡并且观察振荡的进一步发展，也就是说，观察振荡是否增大、减小或停滞。
在跳跃式出现的，例如因所馈入的功率的功率跳变而引起的振荡中的这种区别变得特别明显。由此能够突然出现振荡，但是所述振荡再次减小。如果用于识别振荡的方法观察振荡的进一步发展，那么识别出，振荡渐渐消退从而不识别振荡，由此不引起识别信号。但是如果观察到达到或超过绝对值、如梯度最大值，那么在所提到的情况下识别振荡。因此这种标准显著不同。
梯度最大值也能够与检查时间段相关，经由所述检查时间段形成梯度并且在下文中仍将对其进行描述。优选地，也在检查时间段方面选择梯度最大值，使得所述梯度最大值与要检查的电信号的最大的振荡幅度相对应。对于作为要检查的信号的电网电压，优选地从与相应的最大振荡幅度的0.1％至2％的范围的对应的范围中选择梯度最大值。根据一个实施方式提出，将所观察的检查时间段中的检查信号的最大值与最小值之间的差用作为梯度信号。也就是说，据此预设检查时间段，在所述检查时间段中观察梯度信号。为此于是不观察彼此相差预定的时间间隔的两个值的差，而是观察检查信号的在所述检查时间段中出现的最小值和出现的最大值并且将最大值与最小值的差用作为梯度信号，尤其与预设的检查界限进行比较。例如考虑，将检查时间段选择为，使得在其中存在梯度信号的10个或更多个值或尤其直至50个值。由此能够设立清楚定义的检查标准，并且在高采样率的情况下，检查检查标准至其结束的时间段是相对短的。优选地，所观察的检查时间段被用作滑动窗从而尤其在每个新的采样步骤中继续移动一个采样步骤并且对应地评估于是处于窗中的检查信号。
应注意，尤其对于振荡幅度能够将检查界限作为基础。也就是说，在检查界限中优选不将其与绝对值进行比较，而是将其与最大的震荡幅度进行比较。这种振荡幅度基本上描述震荡的信号的正的和负的包络端的间隔。也就是说，如果信号例如以为10的值波动，这仅是一个实例，并且如果信号在此在最极端情况下从值9振荡至值11并且再振荡回去，那么在所述实例中振荡幅度具有值2。继续所述直观的实例，如果所属的检查界限例如是值3，那么可能达不到所述检查界限。但是如果检查界限的值例如是1.5，那么可能达到所述检查界限。
根据一个实施方式提出，检测、尤其三相地检测供电网的电网电压作为第一测试信号，并且检测、尤其三相地检测馈入到供电网中的馈入电流作为第二测试信号检测，并且尤其将第一测试信号和第二测试信号变换成至少一个检查信号。经由电网电压，尤其在相关的电网连接点处的电网电压，以及所馈入的馈入电流，尤其风能系统馈入到供电网中的馈入电流，这就此已经认识到，检测关于低频振荡的信息。在此特别考虑，低频振荡通常也能够涉及在供电网中来回振荡的电功率。经由检测馈入电流和同时检测电网电压、即检测用以馈入馈入电流的电压，因此能够检测所馈入的功率或也能够检测所馈入的无功功率。从中重又能够推导出供电网中的功率的振荡或能够由此检测所述振荡。
优选地，将所述检测到的电网电压和所述检测到的所馈入的馈入电流变换成至少一个检查信号。在此也考虑，将所述电网电压和馈入电流变换成共同的检查信号，或共同变换成多个检查信号。特别考虑变换成有功功率信号作为检查信号和/或考虑变换成无功功率信号作为检查信号。
优选地，将这种第一测试信号和第二测试信号、即检测到的电网电压和检测到的所馈入的馈入电流变换成电压信号、有功功率信号和无功功率信号，然后，所述电压信号、有功功率信号和无功功率信号形成电压检查信号、有功功率检查信号或无功功率检查信号。
因此，电压信号于是表示电网电压，有功功率信号和所馈入的有功功率并且无功功率信号表示所馈入的无功功率。
然后，对这三个检查信号分别在时间上求导，以便分别获得梯度信号，即电压梯度信号、有功功率梯度信号和无功功率梯度信号。也能够分别通过求差来实现在时间上的求导，或替代在时间上求导执行在时间上间隔开的值的求差。
然后，检查电压梯度信号、有功功率梯度信号和无功功率梯度信号是否存在低频振荡。
特别地，所述检查进行为，使得如果至少在电压梯度信号和有功功率梯度信号中识别出低频振荡，或如果在电压梯度信号和无功功率梯度信号中识别出低频振荡，那么假设存在低频振荡。也考虑，如果在所有三个梯度中识别出低频振荡，即如果在电压梯度信号中、在有功功率梯度信号中和在无功功率梯度信号中识别出低频振荡，那么假设存在低频振荡。
通过在所述梯度信号中的至少两个梯度信号中正地检查低频振荡的存在，尤其避免：测量误差或过强烈地出现的噪声已经导致低频振荡的有缺陷的识别。特别地，一方面在电压梯度信号中而另一方面在有功功率梯度信号或无功功率梯度信号中同时检查被视为是有利的，因为电压梯度信号能够快速识别电压信号中的波动，但是所述波动可能不与低频振荡相关。由此，通过进一步考虑无功功率/或有功功率也考虑电流分量并且不仅识别具有其他成因的电压波动并且并非一定必须立刻显示低频振荡。
根据一个实施方式提出，作为另一测试信号检测供电网的电网频率，所述另一测试信号被变换成作为频率检查信号的频率信号，并且对频率检查信号在时间上求导，或求差，以便获得频率梯度信号。然后检查频率梯度信号和尤其至少一个另外的梯度信号是否存在低频信号，尤其使得如果在频率梯度信号中和在梯度信号中的至少又一个中，即在电压梯度信号、有功功率梯度信号和/或无功功率梯度信号中识别出低频振荡，那么假设存在低频振荡。
在此，因此提出，检测并且评估电网频率本身作为信号。这种信号可能理想地是恒定的，尤其在50Hz或60Hz时。但是实际上，信号波动并且所述波动直观地说形成频率信号。然后，这种频率信号原则上能够如另外描述的信号那样进一步处理。
在此也考虑，不仅评估频率信号，而且还考虑至少一个另外的信号、尤其有功功率梯度信号。能够由此附加地确保对低频振荡的检测。通过尤其将检测到的电压和电流变换成有功功率信号和无功功率信号作为检查信号，也能够特别考虑所述变量作为有效值。尤其能够进行分别到其有效值的变换并且然后通过其导数尤其仅还观察到有效值的波动。
根据一个实施方式提出，为了检测供电网的至少一个电信号作为测试信号，检测三相的电网电压，并且从中经由变换形成电压的直流变量、尤其空间向量变量，尤其地，根据对称分量的方法确定正序电压，所述正序电压形成检查信号和/或检测三相的馈入电流作为测试信号，并且从中根据对称分量的方法确定正序电流，所述正序电流形成检查信号。
因此，通过变换确定直流变量、即不震荡的变量，所述变量因此也能够称为DC变量，所述DC变量在此原则上通过固定变量描述正弦形信号。由此，信号基本上不具有其震荡的基本信号从而强烈出现信号变化、即与正弦形基本信号的偏差，并且能够由此良好识别并且必要时处理。尽管存在三个所研究的相位，也只需要考虑一个变量。所述效果和所引起的优点即使在相应地变换三相的输入电流时也产生，对于所述三相的输入电流，因此同样提出这种变换。特别地，对于电网电压和/或馈入电流，提出将根据对称分量的方法的变换分别作为到检查信号的变换，其中，然后仅观察正序分量，即基本上仅观察对称分量。在此特别已经认识到，通过所述根据对称分量的方法的变换基本上得出如下有效值，所述有效值因此是等值并且所述等值能够良好地用作为对基本分量的描述。然后，不限于不对称性的实际的波动，尤其功率波动，分别与该对称分量叠加并且然后能够通过所提出的对所述检查信号在时间上求导来良好识别。
通过变换成正序电压和正序电流，也以简单的和从其他应用中已知的方式方法考虑三相电压或三相电流作为分别仅一个分量。特别对于检查标准的进一步处理和之后的应用，于是不存在如下问题：单个标准如何应用于三个相。
也已经认识到，这种变换、特别到正序分量和负序分量的变换，具有滤波作用从而滤出尤其高频分量并且提供对于足以识别低频信号的带宽。但是也考虑另外的变换，如d/q变换，其在对应选择参考频率时同样能够引起等值。
优选地，将电压的直流变量或空间向量变量或正序电压以及电流的直流变量或空间向量变量或正序电流变换成电压信号、有功功率信号和无功功率信号作为电压检查信号、有功功率检查信号或无功功率检查信号。就此而言，正序电压能够直接形成电压检查信号。正序电流能够与正序电压一起进一步变换成有功功率信号和无功功率信号。
通过所述进一步变换，特别也为了获得有功功率检查信号和无功功率检查信号，能够以简单且有效的方式观察所馈入的功率，于是尤其能够观察其波动，特别通过对相应的检查信号的所提出的时间上的求导或求差。
优选地，借助于风能设备或风电场馈入到供电网中并且借助于风能设备或借助于风电场识别低频振荡。在此特别认识到，风能设备或风电场能够作用为在供电网中的非常快速的调节单元从而能够有利的是，其也用于检测低频振荡。在下文中还将描述这种风能设备或风电场的细节。
根据一个实施方式提出，如果在电压梯度信号和有功功率梯度信号中或在电压梯度信号和无功功率梯度信号中分别识别出低频振荡，那么识别出在供电网中引起的振荡，并且所述识别出的低频振荡具有相同的振荡频率，其中，尤其附加地检验电网频率是否以相同的振荡频率振荡。
在此尤其已经认识到，低频振荡能够具有不同的原因并且也能够与如何处理这种振荡相关。如果馈电器、特别风能设备或风电场引起振荡，那么尤其需在风能设备或风电场的动态中寻找振荡的原因。于是也假设，必须能够通过风能设备或风电场消除振荡。于是，振荡的原因不必一定直接处于馈电的范围中，而是也能够涉及机械振荡和/或发电机中的振荡。
但是如果振荡的原因在于供电网中，那么风能设备或风电场倒不如说，如果有的话，用于执行振荡衰减、即减小。此外，这种衰减基本上涉及馈电。因此，已经认识到区分振荡原因是重要的。
为此还认识到，在同时检测上述信号中的至少两个信号时应寻找供电网中的振荡的原因。特别地，电网电压和电网频率的振荡表明供电网中的振荡，而有功功率信号即所馈入的有功功率以及无功功率信号即所馈入的无功功率倒不如说表明馈电单元中尤其风能设备或风电场中的振荡。
如果电网电压和/或电网频率的振荡具有与有功功率和/或无功功率的振荡相同的振荡频率，那么存在如下振荡，所述振荡涉及馈电单元，尤其风能设备或风电场，但是其原因在于供电网中。例如能够是，连接到供电网上的大的电器例如因功率波动而干扰电网运行从而引起振荡。
根据另一设计方案，所述方法的特征在于，作为电压梯度信号、有功功率梯度信号和无功功率梯度信号，分别使用在所观察的检查时间段中在对应的检查信号的最大值与最小值之间的差，并且通过如下方式识别相同的振荡频率：使用相同的检查时间段，和/或在对应的检查信号的最大值与最小值之间的相应的时间间隔对于电压梯度信号、有功功率梯度信号或无功功率梯度信号是相同的或相似的。
在此尤其已经认识到，能够借助于求梯度以简单且有效的方式通过对两个信号值即最大值与最小值的求差来执行对低频振荡的检测。在此以如下检查时间段为基础：所述检查时间段能够设置为这两个值即最大值与最小值的间隔从而也能够直接形成振荡频率。但是，对于检验相同的频率而言这并非是必要，于是在时间上的间隔是相同的，相关的频率也是相同的。
根据另一实施方式，所述方法的特征在于，形成作为两个梯度信号的商的梯度商，并且根据梯度商识别在供电网中引起的振荡。在此，尤其如也特别在上述实施方式中那样，以作为馈电单元的风能设备或风电场为基础，并且研究是假设在供电网中引起振荡还是在馈入单元中或通过馈入单元引起振荡。
通过观察梯度商实现简单的检查可行性，所述检查可行性此外能够以低的耗费在控制单元或检测单元中实现。尤其提出，在中央的场控制装置中执行这种标准。在这种情况下，能够直接使两个梯度信号彼此关联，而不需要复杂地单个评估电信号或由其形成的梯度信号。
尤其提出，作为梯度商，形成作为电压梯度信号和有功功率梯度信号之间的商的电压-有功功率商dU/dP，和/或形成作为电压梯度信号和无功功率梯度信号之间的商的电压-无功功率商dU/dQ。为此提出，如果电压-有功功率商dU/dP和/或电压-无功功率商dU/dQ是负的，那么识别出在供电网中引起振荡。
在此以如下考虑为基础：有功功率P和无功功率Q的振荡能够引起电网电压的反应即振荡，因为电网电压也与所述变量相关。也就是说，如果有功功率和/或无功功率振荡，那么这能够引起电网电压的正序振荡。这一方面引起电网电压的振荡的相同符号的梯度而另一方面引起有功功率或无功功率的振荡的相同符号的梯度。因此梯度商是正的。
但是如果电网电压U的振荡不是有功功率或无功功率振荡的结果，那么可预期，电网电压和有功功率或无功功率反向振荡。于是其梯度具有不同的符号。梯度商是负的。
对于这两个商即电压-有功功率商dU/dP和电压-无功功率商dU/dQ中的仅一个是负的的情况，能够对于评价商决定性的是，商中分母更大。但是，通常有功功率P和无功功率Q不相互振荡，其共同作为视在功率S被馈入。
另一实施方式提出一种方法，其特征在于，对振荡进行分类，并且输出所发现的振荡分类。作为振荡分类特别考虑如下：
对于一个电网电压信号或所述电网电压信号以及一个有功功率信号或所述有功功率信号识别出低频振荡。
对于所述电网电压信号以及一个无功功率信号或所述无功功率信号识别出低频振荡。
对于电压信号、有功功率信号和无功功率信号识别出低频振荡。
对于电网频率并且此外对于电压信号、有功功率信号和/或无功功率信号识别出低频振荡。
由此提出，简单说明振荡分类，对于何种信号识别出低频振荡。于是能够由此通过所述振荡分类的接收器推导出其他高水平的结论。
电网电压的振荡例如能够与所馈入的有功功率的振荡一起表明供电网中的功率振荡，或表明通过改变供电网中的有功功率平衡所引起的振荡。
而电网电压的振荡能够与所馈入的无功功率振荡的一起倒不如说表明供电网中的电压稳定的问题，这是另一实例。
根据本发明还提出一种风能系统。风能系统能够是单个风能设备或具有多个风能设备的风电场。所述风能系统配置用于识别供电网中的低频振荡尤其次同步谐振。在供电网中假设供电网的电网电压具有电网额定频率，并且要识别的低频振荡具有比电网额定频率更低的频率。所提出的风能系统包括检测装置，所述检测装置用于检测供电网的至少一个电信号作为至少一个测试信号。尤其在此提出逆变器的输出端处和/或电网连接点处的测量装置，在所述电网连接点处，风能系统向供电网馈电。优选地，检测装置针对检测电压、尤其供电网的电网电压而设立。此外或替选地，优选提出，检测装置设置用于检测所馈入的电流。
风能系统还包括滤波单元，所述滤波单元用于将至少一个检测到的测试信号滤波和/或变换成至少一个检查信号。在此特别也考虑数字的滤波器或数字的变换单元，以便如果至少一个测试信号作为数字信号存在，那么尤其对所述测试信号进行滤波或变换。特别考虑滤出处于电网额定频率中或高于电网额定频率的频率的滤波器，以便特别实现保持预期的低频振荡的频率。但是尤其也考虑，执行也完全地或部分地作用为滤波器的变换，以便特别分别变换检测到的变量的有效值。尤其在检测电网电压或所馈入的电流作为测试信号时考虑到有效值中的这种变换。由此基本上从相应的测试信号中滤出或变换出基本振荡。
此外设有求导单元，其用于对至少一个检查信号在时间上求导，以便分别获得梯度信号。每个检查信号因此通过所述求导单元改变成梯度信号。求导也能够通过求差实现，或替代求导能够对检查信号的在时间上间隔开的值求差。为此例如能够预设如下时间间隔，如果应在检查信号的两个值之间求差，那么检查信号的两个值应以所述时间间隔间隔开。理想地，于是在梯度信号中仅还存在可能的所存在的低频振荡的导数，也就是说，如果已经理想地通过滤波单元移除基本信号、即尤其50Hz信号或60Hz信号的话。通过导数能够更好地识别相应的信号、特别叠加的信号。
此外设有识别单元，其用于识别低频振荡的存在。所述识别单元工作为，使得如果一个梯度信号或多个梯度信号中的至少一个梯度信号满足预设的检查标准，那么识别出低频振荡的存在。特别地，预设检查界限作为预设的检查标准，并且如果超过至少一个预设的检查界限，那么满足检查标准。尤其当分别超过梯度信号的预设的检查界限时。
因此，风能系统、尤其识别单元工作为，使得通过如下方式识别低频振荡：通过至少一个经滤波的测试信号观察并且评估其改变。
优选地，检测装置、滤波单元、求导单元和/或识别单元能够在过程计算机中和尤其在控制装置中组装。在此也考虑，所述元件分别设置作为程序代码。
尤其地，风能系统工作为，使得其实施根据上述实施方式中的至少一个所述的方法。
风能系统尤其具有控制装置，并且控制装置配置用于，执行根据上述实施方式所述的方法。所述方法为此尤其能够在控制装置中执行。
优选提出，用于识别低频振荡的方法和/或用于识别低频振荡的风能系统也配置用于在一个或多个识别出的低频振荡的情况下对其做出反应，尤其使供电网衰减。为此提出，如果识别出存在低频振荡，那么减小电功率尤其有功电功率到供电网中的馈入，尤其减小30％至70％、优选50％。已认识到，通过降低所馈入的有功功率能够在低频振荡方面使供电网稳定。在这种情况下特别强调，为此不需要关于识别出的低频振荡的详细信息。只要识别出低频振荡，那么实施、即引起所提出的衰减措施。
根据另一变型形式提出，在一个或更多个识别出的低频振荡的情况下对其做出反应，使得激活衰减措施，在所述衰减措施中，例如馈入经调制的功率。
优选地，不仅对于所述方法而且对于所述风能设备提出，如果至少一个梯度信号未超过分别小于检查界限的预设的结束界限，那么认为一个或更多个识别出的低频振荡逐渐消退。尤其提出，结束界限分别至少小于检查界限的80％，尤其分别小于检查界限的50％。
就此而言提出，如果超过预设的检查界限，那么认为识别出存在低频振荡，但是如果再次低于所述预设的检查界限，那么尚不认为低频振荡逐渐消退。更确切地说，梯度信号必须明显小于预设的检查界限，并且为此提出如下预设的结束界限，其被选择为明显小于检查界限。所述结束界限尤其应具有检查界限的至多80％、优选至多50％。
在检验多个梯度信号时，即如果已经记录多个测试信号，那么能够对于每个梯度信号设置个体化的检查界限。对应地，于是为了识别低频振荡的逐渐衰减也假设多个结束界限，所述多个结束界限对应地是个体化的。优选地，检查界限和结束界限与每个梯度信号相关，其中，相应的结束变量小于同一梯度信号的检查界限。
优选提出，如果认为低频振荡逐渐消退，那么结束在识别出低频振荡时引起的衰减措施。也就是说，如果梯度信号超过预设的检查界限，那么能够启动衰减措施，并且如果同一梯度信号低于其结束界限，那么能够结束衰减措施。
附图说明
在下文中示例性地根据实施方式参照附图详细阐述本发明。
图1示出风能设备的立体视图。
图2示出风电场的示意图。
图3示意性示出根据一个实施方式的方法的流程结构。
图4示出多个检查信号的示意性图表。
图5示出具有控制装置的风能系统。
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和导流罩110的转子106。转子106在运行时通过风进入旋转运动从而驱动吊舱104中的发电机。
图2示出具有示例性三个风能设备100的风电场112，所述风能设备能够相同或不同。因此，三个风能设备100基本上代表风电场112的任意数量的风能设备。风能设备100经由场电网114提供其功率、即尤其所产生的电流。在此，各个风能设备100的分别所产生的电流或功率相加，并且大多设有变压器116，所述变压器将场中的电压进行升压变换，以便然后在也通常在称为PCC的馈入点118处馈入到供给网120中。图2仅是风电场112的简化视图，所述简化视图例如未示出控制装置，虽然当然存在控制装置。场电网114例如也能够不同地设计，例如通过在每个风能设备100的输出端处也存在变压器的方式，这仅是一个另外的实施例。
图3在流程结构300中示出用于识别低频振荡的方法的方法步骤。据此，首先设有电压检测块302和电流检测块304。电压检测块302记录三个相电压U1、U2和U3并且将共同的电压信号U传送给滤波块306。三个相电压U1、U2和U3在此特别能够作为在电网连接点处的电网电压记录。
电流检测块304记录三个相电流I1、I2和I3，将共同的电流信号I传送给滤波块306。三个相电流I1、I2和I3特别能够作为馈入电流记录，所述馈入电流已经由风能系统产生并且在相同的电网连接点处馈入到供电网中处，在所述电网连接点处也检测三个相电压U1、U2和U3。
然后在滤波块306中，首先执行对获得的共同的电压信号U和所获得的共同的电流信号I的滤波。所述滤波与感兴趣的频谱相协调。滤波器特别设计成，使得能够尽可能保留并且不滤出低频振荡。
此外，在滤波块306中将如此滤波的信号转换成电压有效值Um、有功功率有效值Pm和无功功率有效值Qm。所有这三个值作为信号输出，即作为电压信号、有功功率信号和无功功率信号输出，其中，每个信号描述所涉及的变量与时间相关的有效值。所述由滤波模块306输出的信号能够形成检查信号。
将这三个有效值信号输入给求导块308。在求导块308中，对于有效值信号通过求导或求差分别确定梯度并且将所述梯度分别与检查界限进行比较。在所述实施方式中，如果对于电压有效值信号Um识别出超过其检查界限，并且此外对于其余两个有效值信号即有功功率有效值Pm和无功功率有效值Qm中的至少一个识别出分别超过其检查界限，那么认为存在低频振荡。只有这样才认为存在低频振荡。当然也考虑，在此进入求导块308中的所有三个信号分别超过其检查界限。
因此如果满足所述检查标准，那么求导块308输出在此称为触发信号的对应的信号。因为所述信号还能够继续用于引起、即触发反应，所以所述信号称为触发信号。这种引起性的反应能够是衰减措施的执行并且此外或替选地能够是使用所述方法的风能系统的安全关断。也考虑，总是输出触发信号，但是根据检测到的情况，即根据是否已经检测到低频振荡，具有不同的值或具有不同的信号幅度。
图4在图表中示意性关于在大约30秒的时间段上所记录的测量示出三个检查信号，即电压检查信号Um、有功功率检查信号Pm和无功功率检查信号Qm的变化曲线。所述三个检查信号对应于根据图3的三个有效值信号Um、Pm和Qm，所述有效值信号是滤波模块306在该处输出的有效值信号。
图4在图表中还示出触发信号，所述触发信号对应于根据图3的触发信号Trig，其是求导模块308在该处输出的触发信号。
三个检查信号Um、Pm和Qm在该处归一化示出，即归一化到额定值。数字在此作为“毫”示出，使得替代-1至+1实现-1000至+1000的标度。根据所提出的方法，在实现进一步评估之前，由所述三个检查信号特别在求导块308中也形成导数以用于进一步评估。所述导数在此为简单起见未示出。
在图4中可看出，所有三个检查信号首先具有小的振荡。电压检查信号Um和无功功率检查信号Qm初始首先例如具有恒定的值。也就是说，馈入恒定的无功功率。电压检查信号Um略微下降，其中，下降小于1％。
有功功率检查信号示出略微升高的值。所述升高也能够归因于风速提高。但是，15秒钟提高大约3％是相对小的，至少不能够得出低频振荡的结论。
在时间点t1之前不久可看出，所有三个检查信号具有增大的震荡。在根据图4的示意性视图的图形中，震荡的增大是明显的并且可容易地识别。但是，对于借助于过程计算机进行的自动评估，所述关系无法容易地验证。
因此提出，分别进行对所述三个检查信号即电压检查信号Um、有功功率检查信号Pm和无功功率检查信号Qm的求导。在进行在图4中未示出的这种求导时，于是增强地出现振荡。于是，导数在时间点t1大至使得所述导数超过其相应的检查界限从而识别出存在低频振荡。
在此，在此基于如下评估：如果电压检查信号和无功功率检查信号分别超过其检查界限，和/或如果电压检查信号和有功功率检查信号分别超过其检查界限，那么所述评估识别出存在低频振荡。在图4的实例中，在时间点t1满足这两个标准。为简单起见，示出在时间点t1的触发信号Trig，，这是触发信号Trig从0跃升到值1的情况。如果满足所述标准中的仅一个标准，那么触发信号Trig是较小的值，但是其明显大于零、例如为0.8。
仅当不满足标准中的任一个标准时，触发信号Trig采用值0。因此，触发信号Trig部分地下降到所述较小的例如为0.8的值，因为在该处有功功率检查信号、或无功功率检查信号在时域中下降到低于其检查界限。电压检查信号在整个所示出的时间期间从时间点t1起不下降到低于其检查界限，因为在这种情况下触发信号Trig下降到值0。
于是，触发信号Trig能够引起，如果其不采用值0，那么启动衰减措施，或甚至实现风能系统的关断，或甚至将风能系统与供电网分离。
图5以图解说明的方式示出具有控制装置502的风能设备500，所述控制装置恰好如在上文中所示出的逆变器504那样视为风能设备500的一部分并且例如能够设置在风能设备的塔506中，其中，在此为简单起见仅示出在其余的风能设备500外部的逆变器504和控制装置。
逆变器504获得从风中产生的功率作为直流电压信号并且基于此实施逆变并且在三相电压U1，2，3中产生三相的馈入电流I1，2，3。这能够经由变压器508在该处表明的电网连接点512处馈入到供电网510中。
为了执行所提出的用于识别低频振荡的方法能够首先借助于表明的测量传感器514测量电流和电压并且将其传输给检测装置526。检测装置516和测量传感器514也能够形成共同的单元。
检测装置516因此从所传输的测量中检测至少一个测试信号。在此电压和电流能够分别形成测试信号。然后，将一个所述测试信号或在此多个所述测试信号传输给滤波单元518，所述滤波单元执行滤波并且尤其将所述滤波执行为，使得基本上仅保留具有所期望的频率，即在待预期的低频振荡的范围中的频率的信号分量。所述如此滤波的信号用作为检查信号并且传输给求导单元520。求导单元520的符号显示时间上连续的求导，但是特别在存在离散信号时当然也考虑通过求差进行的离散求导。
至少将一个如此求导的信号或多个所述求导的信号传输给识别单元522，然后识别单元检查预设的检查标准，尤其对于每个接收到的经求导的检查信号检查：是否分别超过预设的检查界限。作为结果，识别单元522能够将触发信号发送给过程计算机524。
过程计算机524原则上操控逆变器，必要时接管其他控制任务，并且也能够根据由识别单元522接收的触发信号进行所述操控。特别地，如果识别出一个或多个低频振荡，那么过程计算机524能够相应改变地操控逆变器504，在所述逆变器中，例如预设要馈入的功率的降低。为此，这在图5中未示出，过程计算机524还能够在风能设备中进行其他控制，例如调整转子叶片，以便也对应地从风中提取更少的功率。
此外或替选地考虑，在识别出的低频振荡的情况下设定馈电以保护风能设备，并且必要时断开安全开关，然而，为了简单起见，所述安全开关在图5中未示出。
因此特别提出一种用于识别低频振荡的方法。所述方法考虑，能量系统是能够振荡的系统，所述系统具有低于必要时也高于系统频率的自然模式。在此将电网频率、即通常50Hz或60Hz假设为系统频率。如果激励，则这种振荡可能损害系统稳定性。
风能设备也能够有助于能量系统的稳定，或在错误操作时甚至有助于能量系统的失稳。应注意，风能设备的使用寿命能够为大约25年，并且在所述时间中能量系统也能够强烈变化并且发展。
此时所提出的对也称为能量系统振荡或电力系统震荡(PSO)的低频振荡的观察不仅能够使用针对风能设备或风电场的运行的警报系统，而且所述信息也能够用作为观察的结果，以便将适合的信号通过风电场或必要时通过风能设备用于衰减能量系统振荡。
所提出的方法也能够作为算法在控制装置尤其过程计算机中执行。在风电场作为风能系统的情况下，为此也考虑中央的场计算机或中央的场控制单元，在所述中央的场控制单元上能够执行所述方法。特别地，检测装置、滤波单元、求导单元和识别单元，如其在图5中图解说明的那样，也能够在共同的控制单元中组装，或作为算法或软件块来执行。
所提出的算法或所提出的方法特别基于对电压梯度和功率梯度的分析。评估还能够立即在风能设备处，或在风电场中进行，或也在远程的监控中心中进行。为此，于是产生通过SCADA传输所需的数据的可行性。
此外，所提出的方法也能够应用于消耗器单元，并且原则上也应用于传统的发电厂。例如，消耗器单元能够必要时在识别出低频振荡的情况下改变其性能或必要时与供电网分开。
特别地，也提出一种解决方案，所述解决方案能够实现用于线上探测能量系统振荡的方法。
特别地，对于所述方法提出，在风电场的电网连接点处进行瞬时测量数据的线上分析。因为在风电场中通常在该处设置有中央的场控制单元，所以这是特别有利的。因此，能够立即并且现场地进行分析。提出，评估电压和电流，对其进行合适的滤波，并且最后计算经滤波的电压和算出的功率信号的时间梯度。通过对也能够称为阈值的检查界限的适合的参数化，然后能够从中探测低频振荡。

Claims (15)

1.一种用于识别供电网(510)中的低频振荡尤其次同步谐振的方法，其中，所述供电网(510)的电网电压具有电网额定频率，所述方法包括如下步骤：
-检测所述供电网(510)的至少一个电信号作为至少一个测试信号，以及
-将至少一个检测到的测试信号滤波和/或变换成至少一个检查信号，
-对所述至少一个检查信号在时间上求导或对所述检查信号的在时间上间隔开的值求差，以便分别获得梯度信号，
-如果一个所述梯度信号或多个所述梯度信号中的至少一个梯度信号满足预设的检查标准，尤其超过至少一个预设的检查界限，那么识别出低频振荡的存在。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
-预设梯度最大值作为检查标准，并且
-如果所述梯度信号超过所述梯度最大值至少一次，尤其如果
-所述梯度信号至少在预设的最小时间段内高于所述梯度最大值，那么识别出存在所述低频振荡。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
在所观察的检查时间段中使用所述检查信号的最大值与最小值之间的差作为梯度信号。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
-检测，尤其三相地检测所述供电网的电网电压作为第一测试信号，并且
-检测，尤其三相地检测馈入到所述供电网(510)中的馈入电流，作为第二测试信号，并且尤其
-将所述第一测试信号和所述第二测试信号变换成至少一个检查信号。
5.根据权利要求4所述的方法，
其特征在于，
-将所述第一测试信号和所述第二测试信号变换成电压信号、有功功率信号和无功功率信号作为电压检查信号(Um)、有功功率检查信号(Pm)或无功功率检查信号，并且
-对所述电压检查信号(Um)、所述有功功率检查信号(Pm)和所述无功功率检查信号(Qm)分别在时间上求导或者求差，以便分别获得梯度信号，即电压梯度信号、有功功率梯度信号和无功功率梯度信号，其中，
-检查所述电压梯度信号、所述有功功率梯度信号和所述无功功率梯度信号是否存在低频振荡，尤其使得
-如果至少在所述电压梯度信号和所述有功功率梯度信号中或在所述电压梯度信号和所述无功功率梯度信号中识别出低频振荡，那么认为存在低频振荡。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
-检测所述供电网的电网频率作为另一测试信号，
-将所述另一测试信号变换成频率信号作为频率检查信号，
-对所述频率检查信号在时间上求导或者求差，以便获得频率梯度信号，
-检查所述频率梯度信号和尤其至少一个另外的梯度信号是否存在低频振荡，尤其使得
-如果在所述频率梯度信号中和在如下列表的梯度信号中的至少一个梯度信号中识别出低频振荡，那么认为存在低频振荡，所述列表具有：
-电压梯度信号、
-有功功率梯度信号，和
-无功功率梯度信号。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
-为了检测所述供电网的至少一个电信号作为测试信号，
-检测三相电网电压并且从中经由变换形成所述电压的直流变量、尤其空间向量变量，尤其地，根据对称分量的方法确定正序电压，所述正序电压形成，和/或
-检测三相馈入电流，并且从中经由变换形成所述电压的直流变量、尤其空间向量变量，尤其地，根据对称分量的方法确定正序电流，所述正序电流形成检查信号，其中，优选地
-将所述电压的直流变量或空间向量变量或者所述正序电压以及所述电流的直流变量或空间向量变量或者所述正序电流变换成电压信号、有功功率信号和无功功率信号作为电压检查信号(Um)、有功功率检查信号(Pm)或无功功率检查信号(Qm)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
如果所述至少一个梯度信号分别未超过预设的结束界限，所述结束界限分别小于所述检查界限，那么认为一个或多个识别出的低频振荡逐渐消退。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
-借助于风能设备或风电场向所述供电网馈电，并且
-借助于所述风能设备或借助于所述风电场识别低频振荡。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
-如果在所述电压梯度信号和所述有功功率梯度信号中或在所述电压梯度信号和所述无功功率梯度信号中分别识别出低频振荡，
-那么识别出在供电网中引起的振荡，并且
-所述识别出的低频振荡具有相同的振荡频率，其中，尤其
-附加地检验所述电网频率是否以相同的振荡频率振荡。
11.根据权利要求10所述的方法，
其特征在于，
-在所观察的检查时间段中将对应的检查信号的最大值与最小值之间的差分别用作为电压梯度信号、有功功率梯度信号和无功功率梯度信号，并且
-通过如下方式识别相同的振荡频率：
-使用相同的检查时间段，和/或
-对于所述电压梯度信号、所述有功功率梯度信号或所述无功功率梯度信号，所述对应的检查信号的最大值与最小值之间的相应的时间间隔是相同的或相似的。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-形成梯度商作为两个梯度信号的商，并且
-根据所述梯度商识别所述供电网中引起的振荡，其中，尤其作为梯度商
-形成作为电压梯度信号与有功功率梯度信号之间的商的电压-有功功率商(dU/dP)，和/或
-形成作为电压梯度信号与无功功率梯度信号之间的商的电压-无功功率商(dU/dQ)，并且
-如果
-所述电压-有功功率商(dU/dP)和/或
-所述电压-无功功率商(dU/dQ)
是负的，那么识别出在供电网中引起的振荡。
13.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
-对振荡进行分类，并且
-输出所发现的振荡分类，其中，尤其地
-从如下分类列表中选择振荡分类，所述分类列表具有：
-对于一个电网电压信号或所述电网电压信号以及一个有功功率信号或所述有功功率信号识别出低频振荡，
-对于所述电网电压信号和一个无功功率信号或所述无功功率信号识别出低频振荡，
-对于所述电压信号、所述有功功率信号和所述无功功率信号识别出低频振荡，并且
-对于所述电网频率以及如下列表中的信号中的至少一个信号识别出低频振荡，所述列表具有：
-所述电压信号，
-所述有功功率信号以及
-所述无功功率信号。
14.一种风能系统、即风能设备(100，500)或具有多个风能设备的风电场，所述风能系统用于识别供电网(510)中的低频振荡，尤其次同步谐振，其中，所述供电网(510)的电网电压具有电网额定频率，并且所述风能系统包括：
-检测装置(516)，所述检测装置用于检测所述供电网的至少一个电信号作为至少一个测试信号，
-滤波单元，所述滤波单元用于将至少一个检测到的测试信号滤波和/或变换成至少一个检查信号，
-求导单元(520)，所述求导用于对所述至少一个检查信号在时间上求导或用于对所述检查信号的在时间上间隔开的值求差，以便分别获得梯度信号，
-识别单元(522)，所述识别单元用于：如果一个所述梯度信号或多个所述梯度信号中的至少一个梯度信号满足预设的检查标准，尤其超过至少一个预设的检查界限，那么识别出低频振荡的存在。
15.根据权利要求14所述的风能系统，
其特征在于，
-所述风能系统具有控制装置(502)，并且
-所述控制装置(502)配置成用于执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11549493B2 (en) 2020-07-24 2023-01-10 General Electric Company System and method for frequency filtering of a renewable energy power system
CN112200038B (zh) * 2020-09-29 2023-12-05 国网四川省电力公司经济技术研究院 一种基于cnn的电力系统振荡类型的快速辨识方法
EP4266525A1 (en) 2022-04-21 2023-10-25 Vestas Wind Systems A/S A method for detecting power oscillation in an electric power grid
CN116865269B (zh) * 2023-09-01 2023-11-21 山东泰开电力电子有限公司 一种风电机组高谐波补偿方法及系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4607217A (en) * 1983-09-28 1986-08-19 Southern California Edison Company, Inc. Subsynchronous resonance detection
US6104182A (en) * 1997-10-15 2000-08-15 Siemens Ag Method of deriving a signal indicating an oscillation in an electric power supply system
CN102089950A (zh) * 2008-07-17 2011-06-08 西门子公司 用于产生故障信号的方法和电气保护设备
US20130027994A1 (en) * 2010-03-11 2013-01-31 Siemens Aktiengesellschaft Method and system for damping subsynchronous resonant oscillations in a power system using a wind turbine
CN103097726A (zh) * 2010-08-13 2013-05-08 维斯塔斯风力系统集团公司 具有减小的功率波动的风电生产
WO2014059870A1 (zh) * 2012-10-18 2014-04-24 国家电网公司 基于直线法判别负阻尼振荡与强迫振荡的方法
CN105119286A (zh) * 2015-10-08 2015-12-02 南京南瑞继保电气有限公司 一种次同步振荡源定位方法及装置
CN105917542A (zh) * 2014-01-16 2016-08-31 乌本产权有限公司 用于运行风能设备和/或风电场的方法和调节和/或控制装置以及风能设备和风电场

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8237301B2 (en) * 2008-01-31 2012-08-07 General Electric Company Power generation stabilization control systems and methods
US8215896B2 (en) * 2010-12-20 2012-07-10 General Electric Company Apparatus and method for operation of an off-shore wind turbine
JP2012143079A (ja) * 2010-12-28 2012-07-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ケーブル支持具
US9455633B2 (en) * 2012-01-05 2016-09-27 Ingeteam Power Technology, S.A. Method and apparatus for controlling a frequency converter
WO2013167142A1 (en) * 2012-05-11 2013-11-14 Vestas Wind Systems A/S Wind power plant frequency control
US9778629B2 (en) * 2012-11-28 2017-10-03 Clemson University Situational awareness / situational intelligence system and method for analyzing, monitoring, predicting and controlling electric power systems
CA2911901A1 (en) * 2014-11-14 2016-05-14 Gl Pwrsolutions, Inc. Power system sub-synchronous oscillation damper
GB2537802A (en) * 2015-02-13 2016-11-02 Univ Sheffield Parameter estimation and control method and apparatus
DK3318751T3 (da) * 2016-11-08 2021-08-30 Siemens Gamesa Renewable Energy As Dæmpning af mekaniske svingninger hos en vindmølle
EP3322060B1 (en) * 2016-11-14 2019-12-25 Nordex Energy GmbH Method of damping electromechanical oscillations on a power system
US10731633B2 (en) * 2017-05-19 2020-08-04 General Electric Company Power generation stabilization control systems and methods

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4607217A (en) * 1983-09-28 1986-08-19 Southern California Edison Company, Inc. Subsynchronous resonance detection
US6104182A (en) * 1997-10-15 2000-08-15 Siemens Ag Method of deriving a signal indicating an oscillation in an electric power supply system
CN102089950A (zh) * 2008-07-17 2011-06-08 西门子公司 用于产生故障信号的方法和电气保护设备
US20130027994A1 (en) * 2010-03-11 2013-01-31 Siemens Aktiengesellschaft Method and system for damping subsynchronous resonant oscillations in a power system using a wind turbine
CN103097726A (zh) * 2010-08-13 2013-05-08 维斯塔斯风力系统集团公司 具有减小的功率波动的风电生产
WO2014059870A1 (zh) * 2012-10-18 2014-04-24 国家电网公司 基于直线法判别负阻尼振荡与强迫振荡的方法
CN105917542A (zh) * 2014-01-16 2016-08-31 乌本产权有限公司 用于运行风能设备和/或风电场的方法和调节和/或控制装置以及风能设备和风电场
CN105119286A (zh) * 2015-10-08 2015-12-02 南京南瑞继保电气有限公司 一种次同步振荡源定位方法及装置

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