CN112567129A - 用于风力涡轮功率系统的跳闸减少工具 - Google Patents

Abstract

一种用于风力涡轮功率系统（200）的跳闸减少工具（320）包括电容器组件（322），该电容器组件配置成向功率系统（200）提供多个电容水平，包括例如在工具（320）的学习阶段期间的第一电容水平。工具（320）还包括通信地联接到电容器组件（322）的一个或多个处理器（204），处理器配置成在学习阶段期间针对跳闸而监测功率系统（200）的多个电气装置（306、308、310）。当检测到跳闸时，处理器（204）收集数据并确定跳闸的位置。当跳闸的位置位于对应于功率系统（200）的薄弱环节的电气装置中时，处理器（204）基于收集的数据确定用于功率系统（200）的第二电容水平。另外，处理器（204）在功率系统（200）的薄弱环节处提供第二电容水平，以减少电气装置的未来跳闸。

Description

用于风力涡轮功率系统的跳闸减少工具

相关申请

本申请请求享有于2018年8月30日提交的美国序列第16/117108号的优先权，该美国申请以其全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开总体上涉及风力涡轮，并且更具体地涉及用于风力涡轮功率系统的跳闸减少工具，其还包括改善的穿越能力。

背景技术

风力被认为是目前可获得的最清洁、最环境友好的能量源之一，并且风力涡轮在这方面已引起越来越多的关注。现代风力涡轮通常包括塔架、发电机、变速箱、机舱和一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型件原理获得风的动能。例如，转子叶片通常具有翼型件的截面轮廓，使得在操作期间，空气在叶片上流动，以在侧部之间产生压差。因此，从压力侧朝吸力侧引导的升力作用于叶片上。升力在主转子轴上产生转矩，主转子轴啮合至发电机来产生电。

更确切地说，一些风力涡轮如风驱动的双馈感应发电机（DFIG）系统或全功率转换系统包括例如具有AC-DC-AC拓扑的功率转换器。标准功率转换器通常包括桥接电路、功率滤波器和可选的消弧电路。另外，桥接电路通常包括多个单元，例如，一个或多个功率开关元件和/或一个或多个二极管。

每当功率转换器或其它电气装置经历跳闸故障时，这样的风力涡轮可经历昂贵的停机时间。调查各种跳闸的原因可为耗时的，并且可能需要非现场或现场根本原因分析。另外，令人讨厌的跳闸会削弱风力涡轮的可用性。最硬或最困难的跳闸是通常无法通过传统方式排除故障的间歇性跳闸，因为这种跳闸无法重复，大体上会突然且强制地关闭风力涡轮，并且几乎总是需要操作者重置故障。换句话说，间歇性跳闸可嵌入电路卡中，其中维修和/或更换可为困难的（如果不是不可能的话），耗时且昂贵的。相反，软跳闸大体上是指轻轻关闭风力涡轮的操作并通常自动重置的跳闸。

在图1中示出了简化的风力涡轮功率系统的一个实施例的示例电路图10。如图所示，所示的电路图10包括具有电路14的功率源12（有时位于塔上），该电路沿塔向下以监测一个或多个第一电气装置16。另外，如图所示，电路14沿塔向上返回以监测一个或多个第二电气装置18，跨过第一滑环22以监测例如位于风力涡轮毂中的一个或多个第三电气装置20。此外，电路14跨过第二滑环24返回至与第二电气装置18相关联的继电器线圈26。因而，当继电器线圈26失去功率时，继电器线圈26将电路14电气断开，并且仅当所有电气装置16、18、20都闭合并且重置器28致动时才可重置。

在该示出的电路图10中，仅示出了三个装置。风力涡轮功率系统大体上包括多于三个的装置，例如十二个或更多的装置。此外，每个装置通常都与细微差别相关联，这使故障排除困难。即使可完成故障排除，许多装置的更换费用也非常昂贵。电路图10的继电器线圈26通常是超敏感的。在大多数情况下，当电压小于80％时，继电器线圈26快速响应（例如，在四（4）毫秒（ms）内）并断开。因而，如果需要，风力涡轮功率系统的常规电路图提供最小的穿越能力。

在图2和图3的时序图中进一步阐释了图1的常规电路图10。如图2中所示，当在时间T₁发生跳闸事件时，继电器线圈26断开。如图2中所示，第一电气装置16和第二电气装置18能够穿越跳闸事件，因为该事件非常短暂。相比之下，如图所示，第三电气装置20响应于短暂的跳闸事件而开断达短暂时间段（例如，大约3ms）。然而，图3示出了较长持续时间的跳闸事件。因此，如图所示，第一电气装置16能够穿越跳闸事件，但是仍然引起整个电路14开断。此外，如图所示，第三电气装置20开断达短暂时间段（例如，大约10ms），而第二电气装置18由于继电器线圈26太敏感而无法穿越跳闸事件。

因此，解决前述问题的系统和方法将是有利的。因此，本公开针对一种用于减少风力涡轮功率系统中的硬跳闸的系统和方法，其还包括穿越能力。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述清楚，或可通过实施本发明学习到。

在一方面，本公开针对一种用于风力涡轮功率系统的电路的跳闸减少工具。跳闸减少工具包括电容器组件，该电容器组件配置成向电路提供多个电容水平。多个电容水平至少包括在跳闸减少工具的学习阶段期间的第一电容水平。跳闸减少工具还包括通信地联接到电容器组件的一个或多个处理器。处理器配置成执行一个或多个操作，包括但不限于在学习阶段期间针对跳闸而监测电路的多个电气装置。当检测到跳闸时，处理器收集与跳闸相关联的数据，并基于收集的数据确定跳闸的位置。当跳闸的位置位于多个电气装置中对应于电路的薄弱环节的电气装置中时，处理器基于收集的数据确定用于电路的第二电容水平。另外，处理器在电路的薄弱环节处提供第二电容水平，以减少电气装置的未来跳闸。

在一个实施例中，第一水平电容在跳闸减少工具的学习阶段期间向多个电气装置提供穿越能力，而第二电容水平在风力涡轮功率系统的标准操作期间提供穿越能力。

在另一个实施例中，电容器组件配置成基于电路的不同组操作条件来提供多个电容水平。

在若干实施例中，电路的薄弱环节可对应于多个电气装置中经历硬跳闸的电气装置。如本文所使用的，硬跳闸包括需要操作者在跳闸发生之后重置电气装置的任何间歇性跳闸。

在进一步的实施例中，跳闸减少工具可包括一个或多个传感器、现场总线、一个或多个输入/输出电气装置，或其组合，以用于监测电路的多个电气装置。在这样的实施例中，一个或多个传感器可包括电压传感器、电流传感器、温度传感器、湿度传感器、速度传感器、应变仪、加速度计、气流传感器和/或其组合或类似物。

在另外的实施例中，一个或多个操作可包括经由互联网将与电路的一个或多个临界点相关联的数据导出到外部软件平台。如本文所使用的，临界点大体是指电路中具有作为电路的薄弱环节的能力的位置。

在特定实施例中，电容器组件可包括至少一个电容器。在另一个实施例中，电容器组件可包括多个电容器。更具体地，在一个实施例中，多个电容器可并联连接。

在某些实施例中，电路的多个电气装置可为例如开关装置、接触器、继电器、重置器或任何其它合适的电气构件。

另一方面，本公开针对一种用于减少连接至功率网的风力涡轮功率系统的电路的跳闸的方法。该方法包括将跳闸减少工具安装到电路中。跳闸减少工具包括电容器组件和至少一个处理器。电容器组件配置成向电路提供多个电容水平，包括例如在跳闸减少工具的学习阶段期间的第一电容水平。在学习阶段期间，该方法包括经由跳闸减少工具针对跳闸而监测电路的多个电气装置。当检测到跳闸时，该方法包括经由跳闸减少工具收集与跳闸相关联的数据。该方法还包括经由跳闸减少工具基于收集的数据确定跳闸的位置。当跳闸的位置位于多个电气装置中对应于电路的薄弱环节的电气装置中时，该方法包括经由跳闸减小工具基于收集的数据确定用于电路的第二电容水平。因此，该方法还包括经由第二电容器组件在电路的薄弱环节处提供第二水平的电容，以减少电气装置的未来跳闸。

在一个实施例中，将跳闸减少工具安装到电路中的步骤可包括跨过电路的继电器线圈安装跳闸减少工具的电容器组件。

在另一个实施例中，在确定用于电路的第二电容水平之后，该方法可包括移除电容器组件以外的跳闸减少工具，并将电容器组件耐久地安装到电路中。应当理解，该方法可进一步配置有附加特征和/或执行如本文所述的附加方法步骤。

在又一方面，本公开针对一种用于减少连接至功率网的风力涡轮功率系统的电路的跳闸的方法。该方法包括针对跳闸而监测电路的多个电气装置。当检测到跳闸时，该方法包括收集与跳闸相关联的数据。该方法还包括基于收集的数据确定跳闸的位置。当跳闸的位置位于多个电气装置中对应于电路的薄弱环节的电气装置中时，该方法包括基于收集的数据确定用于电路的电容水平。因此，该方法进一步包括在电路的薄弱环节处提供电容水平，以减少电气装置的未来跳闸。

本发明的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求书变得更好理解。并入且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，且连同描述用于阐释本发明的原理。

附图说明

包括针对本领域的普通技术人员的其最佳模式的本发明的完整且充分的公开在参照附图的说明书中阐述，在附图中：

图1示出了根据常规构造的风力涡轮功率系统的电路图的简化示意图；

图2示出了根据常规构造的表示在短持续时间的跳闸事件发生之后风力涡轮功率系统的电路图的操作的时序图；

图3示出了根据常规构造的表示在较长持续时间的跳闸事件发生之后风力涡轮功率系统的电路图的操作的时序图；

图4示出了根据本公开的风力涡轮的一个实施例的一部分的透视图；

图5示出了适于结合图1中所示的风力涡轮使用的电气和控制系统的一个实施例的示意图；

图6示出了根据本公开的可包括在控制器中的合适构件的一个实施例的框图；

图7示出了根据本公开的风力涡轮功率系统的电路图的一个实施例的简化示意图；

图8示出了根据本公开的风力涡轮功率系统的电路图的另一实施例的简化示意图；

图9示出了根据本公开的表示在短持续时间的跳闸事件发生之后风力涡轮功率系统的电路图的操作的时序图；

图10示出了根据本公开的表示在短持续时间的跳闸事件发生之后风力涡轮功率系统的电路图的操作的另一时序图；

图11示出了根据本公开的表示在较长持续时间的跳闸事件发生之后风力涡轮功率系统的电路图的操作的时序图；以及

图12示出了根据本公开的用于减少连接至功率网的风力涡轮功率系统的电路的跳闸的方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。每个示例通过阐释本发明的方式提供，而不限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚的是，可在本发明中制作出各种改型和变型，而不脱离本发明的范围或精神。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可结合另一个实施例使用以产生又一个实施例。因此，期望本发明覆盖归入所附权利要求书和其等同物的范围内的此类改型和变型。

总体上，本公开针对一种用于风力涡轮功率系统的跳闸减少工具，其也改善功率系统的穿越能力。例如，在一个实施例中，跳闸减少工具旨在隔离在风力涡轮中发生跳闸之处的跳闸/故障，了解关于跳闸的信息（这超出了通过风力涡轮的可编程逻辑控制器可获得的信息），确定如何可穿越跳闸，并然后针对跳闸部署穿越方案，以便耐久地减少跳闸。

因此，本公开的跳闸减少工具提供了现有技术中没有的许多优点。例如，跳闸减少工具可用于常规风力涡轮中以定位硬故障和/或间歇性故障。此外，跳闸减少工具有助于故障排除，因为该工具会持续监控功率系统，其中系统的快速开断通常电锁定整个电路，从而几乎不可能定位原始故障。

现在参考附图，图4示出了根据本公开的示例性风力涡轮100的一部分的透视图，其配置成实施如本文所述的方法和设备。风力涡轮100包括通常收纳发电机（未示出）的机舱102。机舱102安装到塔架104上，塔架具有便于风力涡轮100如本文所述那样操作的任何合适的高度。风力涡轮100还包括转子106，转子包括附接到旋转毂110的三个叶片108。备选地，风力涡轮100可包括便于风力涡轮100如本文所述那样操作的任何数目的叶片108。

参考图5，示出了可结合风力涡轮100使用的示例性电气和控制系统200的示意图。在操作期间，风冲击叶片108，且叶片108将风能转换成经由毂110旋转地驱动低速轴112的机械转矩。低速轴112构造成驱动变速箱114，其随后提高低速轴112的低转速来在升高的转速下驱动高速轴116。高速轴116大体上旋转地联接到发电机118，以便旋转地驱动发电机转子122。在一个实施例中，发电机118可为卷绕转子三相双馈感应（异步）发电机（DFIG），其包括磁性地联接到发电机转子122的发电机定子120。因而，旋转磁场可由发电机转子122感生，且电压可在发电机定子120内感生，发电机定子磁性地联接到发电机转子122。在一个实施例中，发电机118配置成将旋转机械能转换成发电机定子120中的正弦三相交流（AC）电能信号。相关联的电功率可经由定子总线208、定子同步开关206、系统总线216、主变压器断路器214和发电机侧总线236传输至主变压器234。主变压器234提高电功率的电压幅度，使得经转换的电功率可进一步经由断路器侧总线240、网断路器238和网总线242传输到网。

发电机定子120可经由定子总线208电联接至定子同步开关206。在一个实施例中，为了便于DFIG配置，发电机转子122经由转子总线212电联接到双向功率转换组件210或功率转换器。备选地，发电机转子122可经由有便于电气和控制系统200如本文所述那样操作的任何其它装置电联接至转子总线212。在另一个实施例中，定子同步开关206可经由系统总线216电联接到主变压器断路器214。

功率转换组件210可包括转子滤波器218，转子滤波器经由转子总线212电联接到发电机转子122。转子滤波器总线219将转子滤波器218电联接至转子侧功率转换器220。此外，转子侧功率转换器220可经由单个直流（DC）环节244电联接至线路侧功率转换器222。备选地，转子侧功率转换器220和线路侧功率转换器222可经由独立且分离的DC环节电联接。另外，如图所示，DC环节244可包括正轨246、负轨248以及在其之间联接的至少一个电容器250。

另外，线路侧功率转换器总线223可将线路侧功率转换器222电联接至线路滤波器224。另外，线路总线225可将线路滤波器224电联接到线路接触器226。此外，线路接触器226可经由转换断路器总线230电联接到转换断路器228。另外，转换断路器228可经由系统总线216和连接总线232电联接至主变压器断路器214。主变压器断路器214可经由发电机侧总线236电联接至电功率主变压器234。主变压器234可经由断路器侧总线240电联接至网断路器238。网断路器238可经由网总线242连接到电功率传输和分配网。

在操作期间，通过转子106的旋转在发电机定子120处产生的交流（AC）功率经由双路径提供至网总线242。双路径由定子总线208和转子总线212限定。在转子总线侧212上，正弦多相（例如，三相）AC功率提供至功率转换组件210。转子侧功率转换器220将从转子总线212提供的AC功率转换成DC功率，并且将DC功率提供至DC环节244。可调制在转子侧功率转换器220的桥接电路中使用的开关元件（例如，IGBT），以将从转子总线212提供的AC功率转换成适于DC环节244的DC功率。

线路侧转换器222将DC环节244上的DC功率转换成适于电网总线242的AC输出功率。具体而言，可调制在线路侧功率转换器222的桥接电路中使用的开关元件（例如，IGBT），以将DC环节244上的DC功率转换成线路侧总线225上的AC功率。来自功率转换组件210的AC功率可与来自定子120的功率组合以提供具有基本上保持在电网总线242的频率（例如50Hz/60Hz）的频率的多相功率（例如，三相功率）。应当理解，转子侧功率转换器220和线路侧功率转换器222可具有使用便于电气和控制系统200如本文所述那样操作的任何开关装置的任何配置。

此外，功率转换组件210可与转换器控制器262和/或涡轮机控制器202电子数据通信地联接，该转换器控制器和/或涡轮机控制器配置成控制转子侧功率转换器220和线路侧功率转换器222的操作。例如，在操作期间，控制器202可配置成从第一组电压和电流传感器252接收一个或多个电压和/或电流测量信号。因此，控制器202可配置成经由传感器252监测和控制与风力涡轮100相关联的至少一些操作变量。在所示的实施例中，每个传感器252可电联接到网总线242的三相中的每一相。备选地，传感器252可电联接至电气和控制系统200的便于电气和控制系统200如本文所述那样操作的任何部分。除了上述传感器之外，传感器还可包括第二组电压和电流传感器254、第三组电压和电流传感器256、第四组电压和电流传感器264（都在图5中示出）和/或任何其它合适的传感器。此外，电压和电流传感器252、254、256、264可配置成直接或间接地测量风力涡轮100的功率输出。

另外，转换器控制器262配置成接收一个或多个电压和电流测量信号。例如，如所示实施例中所示，转换器控制器262从与定子总线208电子数据通信地联接的第二组电压和电流传感器254接收电压和电流测量信号。转换器控制器262还可从第三组电压和电流传感器256和第四组电压和电流传感器264接收第三组电压和电流测量信号和第四组电压和电流测量信号。另外，转换器控制器262可配置有本文关于涡轮控制器202所述的任何特征。此外，转换器控制器262可与涡轮控制器202分离或一体化。

因此，风力涡轮控制器202以及转换器控制器262配置成控制风力涡轮100的各种构件。因此，具体是如图6中所示，控制器202、262可包括一个或多个处理器204以及相关联的存储器装置207，其配置成执行各种计算机实施的功能（例如，执行方法、步骤、计算等，以及存储如本文公开的相关数据）。另外，控制器202还可包括通信模块209以便于控制器202与风力涡轮100的各种构件（例如，图5的任何构件）之间的通信。此外，通信模块209可包括传感器接口211（例如，一个或多个模数转换器），以允许将从一个或多个传感器传输的信号转换成可由处理器204理解和处理的信号。应当认识到，传感器（例如，传感器252、254、256、264）可使用任何合适的方式通信地联接到通信模块209。例如，如图6中所示，传感器252、254、256、264可经由有线连接联接到传感器接口211。然而，在其它实施例中，传感器252、254、256、264可经由无线连接（诸如，通过使用本领域中已知的任何合适的无线通信协议）联接到传感器接口211。因而，处理器204可配置成从传感器接收一个或多个信号。

如本文使用的用语“处理器”不但是指本领域中称为包括在计算机中的集成电路，而且是指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器（PLC）、专用集成电路，以及其它可编程电路。处理器204还配置成计算先进控制算法，通信至与多种以太网或基于串行的协议（Modbus、OPC、CAN等）。此外，存储器装置207可大体上包括存储器元件，包括但不限于，计算机可读介质（例如，随机存取存储器（RAM）、计算机可读非易失性介质（例如，闪速存储器）、软盘、光盘只读存储器（CD-ROM）、磁光盘（MOD）、数字多功能盘（DVD）和/或其它合适的存储器元件）。此存储器装置207可大体上配置成存储合适的计算机可读指令，其在由处理器204实施时，将控制器202配置成执行如本文所述的各种功能。

还应当理解，可在风力涡轮100内以及在任何位置处采用任何数量或类型的传感器。例如，如本文所述的传感器可为温度传感器、微惯性测量单元（MIMU）、应变仪、加速度计、压力传感器、湿度传感器、速度传感器、应变仪、加速度计、气流传感器、冲角传感器、振动传感器、光检测和测距（LIDAR）传感器、相机系统、光纤光学系统、风速计、风向标、声波检测和测距（SODAR）传感器、红外激光器、辐射计、皮托管、雷达气球、其它光学传感器和/或任何其它合适的传感器。

现在参考图7和图8，示出了诸如图5的风力涡轮功率系统200的风力涡轮功率系统的电路图300的各种实施例的简化示意图。如图所示，所示的电路图300包括功率源302（通常位于塔上）和电路304，该电路配置成针对跳闸/故障而监测功率系统200的多个电气装置306、308、310。例如，在某些实施例中，多个电气装置306、308、310可为例如开关装置、接触器、继电器、重置器或任何其它合适的电气构件。

在所示的电路图300中，仅示出了三个电气装置，然而应当理解，风力涡轮功率系统200可包括任何数量的电气装置，包括多于三个电气装置或少于三个电气装置。例如，在所示的实施例中，电气装置至少包括一个或多个塔下的第一电气装置306以及一个或多个塔上的第二电气装置308。电路304还可包括第一滑环312，该第一滑环配置成监测大体上在风力涡轮100的毂110中的一个或多个第三电气装置310。此外，电路304可配置成跨过第二滑环314返回至与第二电气装置308相关联的继电器线圈316。

当继电器线圈316失去功率时，线圈316将电路304电气断开，并且仅当所有电气装置306、308、310都闭合且重置器318（可选地与第二电气装置308相关联）致动时才可重置。如上所述，每个电气装置通常都与细微差别相关联，这使故障排除困难。此外，即使可完成故障排除，电气装置可难以维修/更换，并且继电器线圈316通常是超敏感的。因而，本公开包括跳闸减少工具320，该跳闸减少工具配置成减少功率系统200的跳闸，以便改善穿越能力。

具体如图8中所示，跳闸减少工具320包括电容器组件322，该电容器组件配置成向风力涡轮功率系统200提供多个电容水平。例如，多个电容水平可至少包括在跳闸减少工具320的学习阶段期间的第一电容水平。跳闸减少工具320的学习阶段大体上是指工具的操作阶段，在该阶段中，操作电路以监测故障，收集关于故障的数据并且确定配置成最小化未来故障的期望电容水平。因而，电容器组件322配置成基于风力涡轮功率系统200的不同组操作条件（例如，电压、电流等）来提供多个电容水平。另外，如图8中所示，电容器组件322可包括一个电容器324或多个电容器324。更具体地，如图所示，多个电容器324可并联连接。在备选实施例中，电容器324可串联连接。

跳闸减少工具320还包括通信地联接到电容器组件322的一个或多个处理器326。处理器326配置成在跳闸减少工具320的学习阶段期间针对跳闸而监测风力涡轮功率系统200的多个电气装置306、308、310。例如，在一个实施例中，可经由一个或多个传感器、现场总线328、一个或多个输入/输出（I/O）装置330或它们的组合中的至少一个来监测多个电气装置306、308、310。在这样的实施例中，传感器（如传感器252、254、256、264）可包括电压传感器、电流传感器、温度传感器、湿度传感器、气流传感器和/或它们的组合或类似物。

当在电路304中检测到跳闸时，处理器326收集与该跳闸相关联的数据。具体如图7中所示，跳闸减少工具320的处理器326可经由因特网通信地联接到外部软件平台332（如云）。在这样的实施例中，处理器326配置成将与风力涡轮功率系统200的跳闸相关联的数据导出到外部软件平台332。另外，处理器326配置成基于收集的数据确定跳闸的位置。当跳闸的位置位于对应于风力涡轮功率系统200的薄弱环节的装置（诸如，电气装置306、308、310之一）中时，处理器326配置成基于收集的数据确定用于风力涡轮功率系统200的第二电容水平。在一些实施例中，风力涡轮功率系统200的薄弱环节可对应于例如经历硬跳闸的电气装置306、308、310之一。如本文中所使用的，硬跳闸大体上是指引起风力涡轮100突然和强制关闭并且需要操作者在跳闸发生之后重置电气装置306、308、310的跳闸，而软跳闸大体上是指引起风力涡轮100的不太主动关闭的跳闸。硬跳闸和软跳闸两者都是可能难以排除故障的间歇性跳闸，但是硬跳闸会在风力涡轮100上引起更多磨损和撕裂，且应最小化。

另外，处理器326在风力涡轮功率系统200的薄弱环节处提供第二电容水平，以减少装置的未来跳闸。例如，如图8中所示，电容器324可在薄弱环节装置处仍是电路304的一部分，以减少与该装置相关联的跳闸。在一个实施例中，第一电容水平在跳闸减少工具320的学习阶段期间向电气装置306、308、310提供穿越能力。另外，第二电容水平在风力涡轮功率系统200的标准操作期间，即在跳闸减少工具320已经从电路304移除之后，提供穿越能力。

现在参考图9-11，提供了各种时序图以示出本公开的跳闸减少工具320的优点。如图所示，间歇性事件在时间T₁发生。如图9中所示，第三电气装置310开断达短暂时间段（例如大约10ms）。另外，如图所示，第一电气装置306和第二电气装置308穿越事件（并且因此引起整个电路304穿越事件），因为电压没有下降到预定阈值以下（如，80％阈值达一定的时间范围（例如4ms），因为在电路304中有100微法拉（μF））。如图10中所示，第三电气装置310也开断达另一个短暂时间段（例如10ms）。与图9相似，第一电气装置306和第二电气装置308穿越该事件（并因此引起整个电路304穿越该事件），因为电压没有下降到预定电压阈值以下。如图11中所示，第三电气装置310开断达较长时间段（例如20ms），然而，第一电气装置306和第二电气装置308穿越该事件（并因此引起整个电路304穿越该事件），因为电压没有下降到预定阈值以下（例如，80％阈值达4ms，因为在电路304中有200µF）。

现在参考图12，示出了用于减少连接到功率网的风力涡轮功率系统的电气装置的跳闸的方法400的一个实施例的一个实施例的流程图。大体上，本文将参考图3-5中所示的风力涡轮功率系统200以及图7和图8中所示的跳闸减少工具320来描述方法400。然而，应当认识到，所公开的方法400可用具有任何其它合适构造的风力涡轮来实施。另外，尽管图12出于图示和论述的目的绘出了以特定顺序执行的步骤，但本文所述的方法不限于任何特定的顺序或布置。使用本文提供的公开的本领域的技术人员将认识到，本文公开的方法的各种步骤可以以各种方式省略、重排、组合和/或改变，而不脱离本公开的范围。

如在402处所示，方法400可包括将跳闸减少工具320安装到风力涡轮功率系统200中。例如，在一个实施例中，跳闸减少工具320的电容器组件322可安装跨过电路304的继电器线圈316。在学习阶段期间，如在404处所示，方法400可包括经由跳闸减少工具320针对跳闸而监测风力涡轮功率系统200的装置306、308、310。当检测到跳闸时，如在406处所示，方法400可包括经由跳闸减少工具320收集与跳闸相关联的数据。如408处所示，方法400可包括经由跳闸减少工具320基于收集的数据确定跳闸的位置。如在410处所示，当跳闸的位置位于对应于风力涡轮功率系统200的薄弱环节的装置306、308、310之一中时，方法400可包括，经由跳闸减少工具320基于收集的数据确定用于风力涡轮功率系统200的第二电容水平。因此，如在412处所示，方法400可包括经由电容器组件322在电路304的薄弱环节处提供第二电容水平，以减少装置的未来跳闸。例如，在一个实施例中，在确定第二电容水平之后，方法400可包括从电路304移除电容器组件322之外的跳闸减少工具320，然后可将电容器组件耐久地安装到电路304中，以长期减少跳闸。

本书面描述使用了示例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法。本发明的专利范围由权利要求书限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例包括并非不同于权利要求书的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求书的书面语言无实质差别的等同结构元件，则期望此类其它示例在权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种用于风力涡轮功率系统（200）的跳闸减少工具（320），所述跳闸减少工具（320）包括：

电容器组件（322），其配置成向所述风力涡轮功率系统（200）的电路（300）提供多个电容水平，所述多个电容水平至少包括在所述跳闸减少工具（320）的学习阶段期间的第一电容水平；以及，

通信地联接到所述电容器组件（322）的一个或多个处理器（204），所述一个或多个处理器（204）配置成执行一个或多个操作，所述一个或多个操作包括：

在所述学习阶段期间，针对跳闸而监测所述风力涡轮功率系统（200）的电路（300）的多个电气装置（306、308、310）；

当检测到跳闸时，收集与所述跳闸相关联的数据；

基于收集的数据确定所述跳闸的位置；

当所述跳闸的位置位于所述多个电气装置（306、308、310）中对应于所述电路（300）的薄弱环节的电气装置中时，基于所述收集的数据确定用于所述电路（300）的第二电容水平；以及，

在所述电路（300）的薄弱环节处提供所述第二电容水平，以减少所述装置的未来跳闸。

2.根据权利要求1所述的跳闸减少工具（320），其特征在于，所述第一电容水平在所述跳闸减少工具（320）的学习阶段期间向所述多个电气装置（306、308、310）提供穿越能力，且所述第二电容水平在所述风力涡轮功率系统（200）的标准操作期间提供穿越能力。

3.根据前述权利要求中任一项所述的跳闸减少工具（320），其特征在于，所述电容器组件（322）配置成基于所述风力涡轮功率系统（200）的电路（300）的不同组操作条件来提供所述多个电容水平。

4.根据前述权利要求中任一项所述的跳闸减少工具（320），其特征在于，所述电路（300）的薄弱环节对应于所述多个电气装置（306、308、310）中经历硬跳闸的电气装置，所述硬跳闸包括需要操作者在所述跳闸发生之后重置所述电气装置的间歇性跳闸。

5.根据前述权利要求中任一项所述的跳闸减少工具（320），其特征在于，进一步包括一个或多个传感器、现场总线、一个或多个输入/输出电气装置（306、308、310）或其组合中的至少一个，以用于监测所述电路（300）的多个电气装置（306、308、310）。

6.根据权利要求5所述的跳闸减少工具（320），其特征在于，所述一个或多个传感器包括电压传感器、电流传感器、温度传感器、湿度传感器、速度传感器、应变仪、加速度计或气流传感器中的至少一个。

7.根据前述权利要求中任一项所述的跳闸减少工具（320），其特征在于，所述一个或多个操作进一步包括：经由因特网将与所述电路（300）的一个或多个临界点相关联的数据导出到外部软件平台，所述电路（300）的一个或多个临界点具有作为所述薄弱环节的能力。

8.根据前述权利要求中任一项所述的跳闸减少工具（320），其特征在于，所述电容器组件（322）包括至少一个电容器。

9.根据前述权利要求中任一项所述的跳闸减少工具（320），其特征在于，所述电容器组件（322）包括多个电容器。

10.根据权利要求9所述的跳闸减少工具（320），其特征在于，所述多个电容器并联连接。

11.根据前述权利要求中任一项所述的跳闸减少工具（320），其特征在于，所述风力涡轮功率系统（200）的电路（300）的所述多个电气装置（306、308、310）包括开关装置、接触器、继电器或重置器中的至少一个。

12.一种用于减少连接到功率网的风力涡轮发电系统（200）的电路（300）中的跳闸的方法（400），所述方法（400）包括：

针对跳闸而监测所述电路（300）的多个电气装置（306、308、310）；

当检测到跳闸时，收集与所述跳闸相关联的数据；

基于收集的数据确定所述跳闸的位置；

当所述跳闸的位置位于所述多个电气装置（306、308、310）中对应于所述电路（300）的薄弱环节的电气装置中时，基于所述收集的数据确定用于所述电路（300）的电容水平；以及，

在所述电路（300）的薄弱环节处提供所述电容水平，以减少所述电气装置的未来跳闸。

13.根据权利要求12所述的方法（400），其特征在于，进一步包括将跳闸减少工具（320）安装到所述电路（300）中，所述跳闸减少工具（320）具有电容器组件（322）和至少一个处理器（204），所述电容器组件（322）配置成向所述电路（300）提供多个电容水平。

14.根据权利要求13所述的方法（400），其特征在于，进一步包括：

在所述学习阶段期间，经由所述跳闸减少工具（320）针对跳闸而监测所述电路（300）的多个电气装置（306、308、310）；以及，

经由所述跳闸减少工具（320）基于所述收集的数据确定用于所述电路（300）的电容水平；以及，

经由所述电容器组件（322）在所述电路（300）的薄弱环节处提供所述电容水平，以减少所述电气装置的未来跳闸。

15.根据权利要求12、权利要求13或权利要求14所述的方法（400），其特征在于，进一步包括，在确定用于所述电路（300）的电容水平之后，移除所述电容器组件（322）之外的所述跳闸减少工具（320），并将所述电容器组件（322）耐久地安装到所述电路（300）中。

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