CN115191069A - 用于在电压事件期间控制可再生发电厂的方法 - Google Patents

用于在电压事件期间控制可再生发电厂的方法 Download PDF

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CN115191069A CN202180017211.4A CN202180017211A CN115191069A CN 115191069 A CN115191069 A CN 115191069A CN 202180017211 A CN202180017211 A CN 202180017211A CN 115191069 A CN115191069 A CN 115191069A
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K·纳伊比
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Abstract

公开了一种用于响应于电网(2)中的电压事件来控制从可再生发电厂(1)注入到电网(2)的电流的方法。检测电网(2)中的电压事件的发生。至少确定可再生发电厂(1)与电网(2)之间的公共耦合点(3)处的电流，并且将确定的电流提供给发电厂控制器(4)。发电厂控制器(4)基于确定的电流来导出用于可再生发电厂(1)内的至少一些风力涡轮机(5)的各个电流设定点校正，并将每个导出的电流设定点校正分派到对应风力涡轮机(5)的风力涡轮机控制器(6)。风力涡轮机控制器(6)基于风力涡轮机(5)与可再生发电厂(1)的内部电网(7)之间的连接点(8)处的电流和/或电压的测量结果，并且考虑从发电厂控制器(4)分派的电流设定点校正，来控制相应风力涡轮机(5)的电流输出。

Description

用于在电压事件期间控制可再生发电厂的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在电压事件期间控制可再生发电厂的方法。更特别地，当检测到这样的电压事件时，根据本发明的方法允许从可再生发电厂到电网的动态并且精确的电流注入。
背景技术
电网通常被设计为在由国家或地区的电网规程所定义的指定电压范围内操作。电网规程是一种技术规范，其定义了供应商(例如，可再生发电厂，诸如风力发电厂)或消费者为了确保电网的安全操作而必须满足的要求。例如，电网规程可以包括关于电网的电压的指定操作范围的规范。在电网的电压移动到指定操作范围之外的情况下，如果不采取适当的补救措施，则存在电网变得不稳定的风险。当电网的电压移动到指定电压范围之外时，这有时被称为电压事件，或者被称为过电压事件或欠电压事件，这取决于电压是太高还是太低。
因此，有必要以确保电网的电压维持在指定范围内的方式来控制电网的电力供应商和/或电力消费者。这通常通过根据电压事件要求一些供应商或一些消费者增加或减少无功功率的生产或消耗来完成。
已知诸如可再生发电厂的供应商在电网中的电压事件期间提供电网支持。风力发电厂或混合发电厂的风力涡轮机可以例如通过根据电网电压的变化提供无功电流来向电网提供电压支持。现有的风力涡轮机可以例如基于在风力发电厂内的每个风力涡轮机的连接点处本地获得的信息向电网提供无功电流。这是在电网中的电压事件期间提供电网支持的动态方式，在这个意义上，可以提供对检测到的电压事件的快速反应。然而，由于在这种情况下基于相关控制参数的本地测量来控制风力涡轮机，因此风力涡轮机的控制没有考虑电网中和/或风力发电厂或混合发电厂与电网之间的公共耦合点处的条件。由于这种条件可能与在单独风力涡轮机的位置处局部主导的条件极为不同(例如，由于系统的线路阻抗和/或变压器阻抗)，因此由风力涡轮机提供的无功电流可能无法精确地抵消在电网中发生的电压事件。因此，由风力发电厂或混合发电厂的电力生产者向电网提供的总无功电流可能不会以精确的方式减轻发生的电压事件。
US9,631,608B2公开了一种用于在电网中出现瞬态低压故障的情况下控制风力发电厂的电力输出的方法。风力发电厂包括发电厂控制器，发电厂控制器在检测到低电压故障之后，通过例如基于在风力发电厂与电网之间的公共耦合点处的电网电压的测量来计算有功电力设定点和无功电力设定点并且将它们提供给风力涡轮机，来在故障阶段期间继续控制风力涡轮机以度过电网故障。
发明内容
本发明的实施例的目的是提供一种用于响应于电压事件而控制从可再生发电厂到电网的电流注入的方法，该方法动态地并且精确地对电压事件做出反应。
本发明提供了一种用于响应于电网中的电压事件来控制从可再生发电厂注入到电网的电流的方法，可再生发电厂包括多个风力涡轮机和发电厂控制器，方法包括以下步骤：
-检测电网中的电压事件的发生，
-至少确定可再生发电厂与电网之间的公共耦合点处的电流，并且将确定的电流提供给发电厂控制器，
-发电厂控制器基于确定的电流来导出用于可再生发电厂内的风力涡轮机中的至少一些风力涡轮机的各个电流设定点校正，导出的电流设定点校正考虑电网中的检测到的电压事件，
-发电厂控制器将每个导出的电流设定点校正分派到对应风力涡轮机的风力涡轮机控制器，以及
-风力涡轮机控制器基于风力涡轮机与可再生发电厂的内部电网之间的连接点处的电流和/或电压的测量结果，并且考虑从发电厂控制器分派的电流设定点校正，来控制相应风力涡轮机的电流输出。
因此，本发明的方法是一种用于在电压事件发生的情况下控制从可再生发电厂注入到电网的电流的方法。在本上下文中，术语“电网”应当被解释为表示用于将电力从生产者输送到消费者的互连的电气网络。
在本上下文中，术语“可再生发电厂”应当被解释为表示布置在指定地理区域内的多个可再生发电单元，例如风力涡轮机、光伏电池等，并且多个可再生发电单元共享一些基础设施，例如内部电网、相对于电网的公共耦合点、变电站、接入道路等。可再生发电厂的示例包括但不限于风力发电厂、混合发电厂、波浪发电厂和太阳能发电厂。
可再生发电厂包括多个风力涡轮机和发电厂控制器。因此，按照根据本发明的方法控制的可再生发电厂是包括风力涡轮机的类型，即风力发电厂或混合发电厂。
在本上下文中，术语“发电厂控制器”应当被解释为表示被配置为处理可再生发电厂的总体控制的控制器。这包括以使得满足由例如电网规程定义的要求的方式控制包括风力涡轮机的可再生发电单元。这可以例如包括对特定频率电平、指定电压范围、事故处理(例如，在电网中发生的电压事件)等的要求。因此，发电厂控制器通信地连接到风力涡轮机，并且因此能够向每个风力涡轮机提供控制信号，并且还能够接收关于每个风力涡轮机的状态的反馈和信号，例如在操作状态、各种能力、可用性等方面。
从可再生发电厂注入到电网的电流可以包括无功部分和/或有功部分。因此，电流设定点校正可以由无功部分和/或有功部分组成，例如定义用于风力涡轮机输出的无功电流和/或有功电流的期望校正。
在根据本发明的方法中，最初检测到电压事件正在发生，即电网中的电压在指定电压范围之外。电压范围可以例如由国家或地区的电网规程规定。在电网中的电压高于指定电压范围的情况下，检测到的电压事件可以是例如过电压事件，或者在电网中的电压低于指定电压范围的情况下，检测到的电压事件可以是欠电压事件。
接下来，至少确定可再生发电厂与电网之间的公共耦合点处的电流，并且将确定的电流提供给发电厂控制器。公共耦合点可以被看作电网与可再生发电厂之间的物理接口，即，可再生发电厂耦合到互连的电气网络的点。在公共耦合点处确定的电流因此可以是从可再生发电厂注入到电网的电流。
在公共耦合点处的电流的确定可以例如通过直接测量来执行。直接测量可以例如借助于功率表、安培表等来执行。作为替代，电流可以从可以测量的其他参数导出。例如，电流可以从在公共耦合点处测量的电压和/或从测量的功率流导出。
接下来，发电厂控制器基于确定的电流来导出用于可再生发电厂内的风力涡轮机中的至少一些风力涡轮机的各个电流设定点校正。在本上下文中，术语“各个电流设定点校正”应当被解释为表示对于给定风力涡轮机，导出要应用于该风力涡轮机的电流设定点校正。电流设定点校正对于相应风力涡轮机可以是相同的，或者从一个风力涡轮机到另一个风力涡轮机是不同的。这将在下面进一步详细描述。
由于基于在公共耦合点处确定的电流来导出电流设定点校正，所以导出的电流设定点校正将反映确定的电流。因此，公共耦合点处的电流的任何变化将被精确地反映在电流设定点校正的对应变化中，并且由此电流设定点校正可以精确地处理公共耦合点处的实际状况。
此外，导出的电流设定点校正考虑电网中检测到的电压事件，即导出的电流设定点校正反映检测到的电压事件，例如电网的电压需要增加还是减小。因此，取决于检测到的电压事件，导出的电流设定点校正可以是正的或负的。这将在下面进一步详细描述。
接下来，发电厂控制器将每个导出的电流设定点校正分派到对应风力涡轮机的风力涡轮机控制器。因此，从发电厂控制器向风力涡轮机的每个风力涡轮机控制器提供导出的电流设定点校正。在本上下文中，术语“风力涡轮机控制器”应当被解释为表示被配置为在正常操作期间例如根据风力涡轮机的功率曲线来处理风力涡轮机的控制的控制器。这可以例如包括控制俯仰、偏航、诸如风力涡轮机的发电机的电气部件等。
最后，风力涡轮机控制器基于风力涡轮机与可再生发电厂的内部电网之间的连接点处的电流和/或电压的测量结果，并且考虑从发电厂控制器分派的电流设定点校正，来控制相应风力涡轮机的电流输出。
在本上下文中，术语“内部电网”应当被解释为表示可再生发电厂内的电气网络，每个可再生发电单元(特别是风力涡轮机)连接到该电气网络。连接点可以看作是相应风力涡轮机与可再生发电厂的内部电网之间的物理接口，即，相应风力涡轮机连接到可再生发电厂的内部电气网络的点。因此，在连接点处测量的电流和/或电压表示可再生发电厂内的每个风力涡轮机的电流输出和/或电压电平，并且这些测量结果可以认为是关于风力涡轮机的“本地”测量结果。
因此，基于本地获得的电流和/或电压的测量结果来控制每个风力涡轮机的电流输出，并且由此风力涡轮机的控制是动态的。然而，当控制风力涡轮机时，还考虑发电厂控制器提供的电流设定点校正。如上所述，在公共耦合点处的电流和在电网中检测到的电压事件被精确地反映在电流设定点校正中。因此，通过反映在公共耦合点处发生的状况的电流设定点校正来调整风力涡轮机的本地控制。由此，由于“本地”控制，所得到的风力涡轮机的控制是动态的，并且同时由于考虑了电流设定点校正，各个风力涡轮机的控制精确地跟随在公共耦合点处发生的任何变化。
电流设定点校正可以是对各个风力涡轮机的电流设定点的精细调节校正的形式。因此，在电流设定点校正根据公共耦合点和电网处的变化来精细调节和/或调整每个风力涡轮机的基于本地的控制的意义上，电流设定点校正可以被认为是用于精细调节和/或调整各个风力涡轮机的电流输出的校正。在这种情况下，风力涡轮机控制器控制相应风力涡轮机的电流输出的步骤包括通过相应电流设定点校正来精细调节电流输出的控制，例如通过相应电流设定点校正精细调节电流设定点。
在可再生发电厂是混合发电厂的情况下，诸如光伏电池、电池能量存储系统等的其他种类的可再生发电单元也可以以类似的方式有助于处理电网中的电压事件。例如，这样的发电单元还可以从发电厂控制器接收电流设定点校正，并且基本上以上述方式调整基于本地的控制。
导出各个电流设定点校正的步骤可以包括导出对应相应风力涡轮机相同的电流设定点校正。根据该实施例，所有风力涡轮机从发电厂控制器接收相同的电流设定点校正。例如，发电厂控制器可以基于确定的电流来导出总电流设定点校正，该总电流设定点校正指示需要增加多少电流或减少多少电流来处理电压事件，并且将总电流设定点校正除以参与处理电压事件的风力涡轮机的数量。然后，该结果可以被应用为风力涡轮机的电流设定点校正。
替代地，导出各个电流设定点校正的步骤可以包括导出电流设定点校正，该电流设定点校正从一个风力涡轮机到另一个风力涡轮机是不同的。根据该实施例，每个风力涡轮机从发电厂控制器接收对于该风力涡轮机是特定的电流设定点校正，并且可以在考虑应用于相应风力涡轮机的条件的同时导出各个电流设定点校正。例如，发电厂控制器可以基于与每个风力涡轮机相关的信息和确定的电流来导出电流设定点校正，该电流设定点校正对于每个风力涡轮机是唯一的。
该方法还可以包括每个风力涡轮机控制器向发电厂控制器提供与风力涡轮机的电流校正能力有关信息的步骤，并且可以根据提供的电流校正能力来执行导出各个电流设定点校正的步骤。根据该实施例，各个风力涡轮机控制器向发电厂控制器报告它们能够向电网提供电流校正的程度。然后，发电厂控制器基于该信息导出电流设定点校正。因此，每个风力涡轮机接收根据由该风力涡轮机报告的电流校正能力的电流设定点校正。由此确保了没有风力涡轮机被要求提供它不能提供的电流校正。因此，确保所有风力涡轮机提供所要求的校正，并且由此确保提供给电网的总校正足以处理检测到的电压事件。
替代地或另外，发电厂控制器可以在导出各个电流设定点校正时考虑风力涡轮机的其他状况。
例如，发电厂控制器可以考虑风力涡轮机的疲劳水平。具有高疲劳水平的风力涡轮机可能不能与具有较低疲劳水平的风力涡轮机相同程度地参与对检测到的电压事件的处理。因此，发电厂控制器可以为具有低疲劳水平的风力涡轮机导出比具有高疲劳水平的风力涡轮机更大的电流设定点校正。
作为另一示例，发电厂控制器可以考虑在每个风力涡轮机的位置处主导的气象条件。诸如风速、湍流等的气象条件可以在可再生发电厂上变化，即，风力涡轮机经历的风力条件可以在不同风力涡轮机之间变化。风力涡轮机的电流输出取决于每个风力涡轮机能够从风中提取的能量。因此，发电厂控制器可以为处于具有有利风力条件的位置处的风力涡轮机(例如，相对于当前风向逆风布置的风力涡轮机)导出比处于具有不太有利风力条件的位置处的风力涡轮机更大的电流设定点校正。
作为另一示例，发电厂控制器可以在导出电流设定点校正时考虑可再生发电厂的布局。例如，发电厂控制器可以为完全或部分地布置在尾流中的风力涡轮机导出比没有布置在尾流中的风力涡轮机更小的电流设定点校正。
作为另一示例，发电厂控制器可以考虑风力涡轮机的操作历史。例如，发电厂控制器可以为具有在较长时间段内提供高输出的历史的风力涡轮机导出比具有稍微较低输出的历史的风力涡轮机更小的电流设定点校正。
最后，发电厂控制器可以考虑是否风力涡轮机中的一些没有运行。在这种情况下，这种风力涡轮机将不接收电流设定点校正，并且其余的风力涡轮机将接收增加的电流设定点校正。
导出各个电流设定点校正的步骤可以包括导出具有取决于检测到的电压事件的严重性的量值的各个电流设定点校正。检测到的电压事件的严重性可以是检测到的电压事件与电网的正常操作条件的相差多远的量度。
例如，在电网中的电压极大地超出指定电压范围之外(即，检测到的电压与电网的正常操作条件相差很远)的情况下，可以由发电厂控制器导出具有大量值的电流设定点校正，以便处理检测到的极端电压事件。
另一方面，在电网中的电压刚刚在指定电压范围之外(即，检测到的电压接近电网的正常操作条件)的情况下，可以由发电厂控制器导出具有低量值的电流设定点校正，以便处理检测到的电压事件，因为在这种情况下，仅需要对可再生发电厂提供的电流进行小的调整。
检测电压事件的发生的步骤可以包括：监测风力涡轮机与可再生发电厂的内部电网之间的连接点处的电压，以及在监测的电压与预定义电压电平之间的差值超过至少一个风力涡轮机的预定义阈值的情况下，确定正在发生电压事件。
根据该实施例，当风力涡轮机的位置处的电压(即，相对于风力涡轮机本地获得的电压)与预定义电压电平相差超过预定义阈值的量时，确定正在发生电压事件。在连接点处监测的电压可以表示可再生发电厂内每个风力涡轮机的电压电平，即，监测的电压可以认为是每个风力涡轮机的“本地”监测。因此，在至少一个本地监测的连接点导致超过预定义阈值的差值的情况下，检测到电压事件。
可以使用诸如相量测量单元、功率表等的各种测量设备来监测连接点处的电压。作为替代，可以从可以被监测的其他参数来监测连接点处的电压。例如，从监测的电流和/或监测的功率流，可以导出并且因此监测连接点处的电压。
预定义电压电平可以是例如在正常操作条件下连接点处的电压电平。在这种情况下，监测的电压与预定义电压之间的差值指示监测的电压偏离正常操作条件下的电压多少。
预定义阈值可以指示在不冒临界电压条件的风险的情况下实际电压与预定义电压之间的最大可允许差值。例如，可以推断出，当检测到超过预定义电压的至少5％、6％、8％或10％的预定义阈值的差值时，正在发生电压事件。
替代地或另外，检测电压事件的发生的步骤可以包括：监测可再生发电厂与电网之间的公共耦合点处的电压，以及在监测的电压与预定义电压电平之间的差值超过预定义阈值的情况下，确定正在发生电压事件。
根据该实施例，当在可再生发电厂与电网之间的接口处监测的(即，相对于风力涡轮机远程监测的)电压与预定义电压电平相差超过预定义阈值的量时，确定正在发生电压事件。因此，根据该实施例，在公共耦合点处而不是在各个风力涡轮机的连接点处检测电压事件的发生。
在公共耦合点处监测的电压可以表示电网的电压电平。预定义电压电平可以是在正常操作条件下的电网的电压电平。因此，监测的电压与预定义电压电平之间的差值可以指示监测的电压偏离在正常操作条件下电网的电压多少。可以例如以与上述相同的方式来监测公共耦合点处的电压。
如上所述，预定义阈值可以指示在不冒电网中的临界电压条件的风险的情况下公共耦合点处的实际电压与预定义电压之间的最大可允许差值。
该方法还可以包括确定公共耦合点处的电压并且将确定的电压提供给发电厂控制器的步骤，并且导出各个电流设定点校正的步骤还可以基于确定的电压。根据该实施例，发电厂控制器基于确定的电流以及在公共耦合点处确定的电压来导出各个电流设定点校正。
可以使用直接测量(类似于可以测量电流的方式)来确定公共耦合点处的电压。作为替代，可以从可以测量的其他参数导出电压。
由于电流设定点校正是基于确定的电压进一步导出的，因此导出的电流设定点校正将反映确定的电压。因此，公共耦合点处的电压的任何变化将被精确地反映在电流设定点校正的对应变化中，并且由此电流设定点校正可以精确地处理公共耦合点处的实际电压状况。
电压事件可以是欠电压事件，并且各个电流设定点校正可以是正的。根据该实施例，电网中的电压电平低于指定电压范围。在欠电压事件的情况下，可能需要来自可再生发电厂的增加的电流以便处理欠电压事件。因此，在这种情况下，发电厂控制器导出用于风力涡轮机的正电流设定点校正，并且由此当风力涡轮机通过电流设定点校正来调整其电流控制时，增加电网中的电压电平。
替代地，电压事件可以是过电压事件，并且各个电流设定点校正可以是负的。根据该实施例，电网中的电压电平高于指定电压范围。在过电压事件的情况下，可能需要来自可再生发电厂的减小的电流以便处理过电压事件。因此，在这种情况下，发电厂控制器导出用于风力涡轮机的负电流设定点校正，并且由此当风力涡轮机通过电流设定点校正来调整其电流控制时，降低电网中的电压电平。
控制相应风力涡轮机的电流输出的步骤对于每个风力涡轮机，可以包括：
-提供电流设定点，
-将分派的电流设定点校正添加到电流设定点，由此获得经校正的电流设定点，以及
-根据经校正的电流设定点控制风力涡轮机的电流输出。
根据该实施例，根据设定点控制策略来控制各个风力涡轮机。
最初，提供电流设定点。电流设定点可以是在正常操作条件下(即，当不在发生电压事件时)可应用的设定点。因此，在正常操作条件下，每个风力涡轮机控制器可以根据其对应的电流设定点来控制风力涡轮机的电流输出。
在检测到电压事件的发生的情况下，发电厂控制器以上述方式导出电流设定点校正并且将导出的电流设定点校正分派到可再生发电厂内的至少一些风力涡轮机。将该电流设定点校正添加到相应风力涡轮机的电流设定点，由此获得经校正的电流设定点。因此，通过电流设定点校正来调整电流设定点，该电流设定点校正反映了在公共耦合点处发生的状况。因此，经校正的电流设定点反映了在正常操作条件下但是根据在公共耦合点处发生的状况进行了调整的电流设定点。
最后，根据经校正的电流设定点来控制风力涡轮机的电流输出。因此，仍然根据标准设定点控制策略并且基于本地测量结果来控制风力涡轮机。然而，施加的设定点值是经校正的电流设定点，即，其考虑了在公共耦合点处发生的状况。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本发明，其中
图1是按照根据本发明的实施例的方法控制的可再生发电厂的示意图，
图2是示出根据本发明的实施例的方法的流程图，
图3是示出作为根据本发明的实施例的方法的一部分的电压事件的发生的检测的流程图，
图4示出了按照根据本发明的第一实施例的方法控制的风力发电厂，以及
图5示出了按照根据本发明的第二实施例的方法控制的混合发电厂。
具体实施方式
图1是按照根据本发明的实施例的方法控制的可再生发电厂1的示意图。可再生发电厂1经由公共耦合点3连接到电网2。可再生发电厂1包括发电厂控制器4和多个风力涡轮机5，每个风力涡轮机5包括风力涡轮机控制器6。仅针对风力涡轮机5中的一个示出了风力涡轮机控制器6。然而，应当理解，每个风力涡轮机5都设置有这种风力涡轮机控制器6。此外，每个风力涡轮机5都经由相应的风力涡轮机5与可再生发电厂1的内部电网7之间的连接点8连接到内部电网7。
可以以以下方式控制图1的可再生发电厂1。最初，检测到在电网2中发生电压事件。这可以例如包括检测在公共耦合点3处监测的电压与预定义电压电平相差超过预定义阈值的量。作为替代，可以通过检测在一个或多个连接点8处监测的电压与预定电压电平相差超过预定阈值的量，来检测电压事件的发生。根据公共耦合点3和/或连接点8处的实际电压是高于还是低于指定电压范围，检测到的电压事件可以是过电压事件或欠电压事件。
在检测到电压事件发生时，例如通过直接测量来确定公共耦合点3处的电流和电压，并且将确定的电流和电压提供给发电厂控制器4。由于在公共耦合点3处获得确定的电流和电压，所以它们表示从可再生发电厂1注入到电网2的电流、以及电网2中的实际电压电平。
发电厂控制器4然后在数据条件计算块9中处理所确定的电流和电压，并且将处理的电流和电压提供给ΔIQ-V控制块10。ΔIQ-V控制块10基于处理的电流和电压来导出用于整个可再生发电厂1的电流设定点校正，即，由ΔIQ-V控制块10导出指示处理发生的电压事件需要增加多少电流或减少多少电流的总电流设定点校正。用于整个可再生发电厂1的电流设定点校正从ΔIQ-V控制块10提供到ΔI分派器块11。
ΔI分派器块11基于用于整个可再生发电厂1的电流设定点校正来导出用于风力涡轮机5的各个电流设定点校正。
导出的各个电流设定点校正对于所有风力涡轮机5可以是相同的。在这种情况下，用于整个可再生发电厂1的电流设定点校正简单地除以风力涡轮机5的数量，并且结果是用于相应风力涡轮机的各个电流设定点校正。
替代地，ΔI分派器块11可以导出电流设定点校正，该风力涡轮机从一个风力涡轮机5到另一个风力涡轮机5是不同的，即，每个风力涡轮机5从发电厂控制器4接收对于该风力涡轮机5特定的电流设定点校正。这可以例如通过考虑在相应风力涡轮机5处应用的条件来执行。
ΔI分派器块11还将每个导出的电流设定点校正分派到对应风力涡轮机5的风力涡轮机控制器6。
由于电流设定点校正基于在公共耦合点3处确定的电流和电压，所以导出的电流设定点校正将反映确定的电流和电压。因此，公共耦合点3处的电流和电压的任何变化将被精确地反映在电流设定点校正的对应变化中，并且由此电流设定点校正可以精确地处理公共耦合点3处的实际状况。
此外，在导出的电流设定点校正反映检测到的电压事件的类型意义上(即，检测到的电压事件是过电压事件还是欠电压事件)，导出的电流设定点校正考虑电网2中检测到的电压事件。
在接收到电流设定点校正时，风力涡轮机控制器6以以下方式控制风力涡轮机5。风力涡轮机控制器6被配置为基于电流设定点以及风力涡轮机5与内部电网7之间的连接点8处的电流和电压的测量结果(即，基于本地测量结果)，来执行风力涡轮机5的电流输出的设定点控制。电流设定点可以是在正常操作条件下(即，当不发生电压事件时)可应用的设定点。当没有发生电压事件时，基于该电流设定点简单地控制风力涡轮机5。
在检测到电压事件的发生的情况下，风力涡轮机控制器6接收从发电厂控制器4分派的电流设定点校正。
然后，将接收的电流设定点校正添加到电流设定点，由此获得经校正的电流设定点。然后基于经校正的电流设定点与本地执行的电流和电压的测量结果，来控制风力涡轮机5的电流输出。由此，由于本地获得的测量结果，以动态方式控制风力涡轮机的电流设定点，但是由于添加到电流设定点的校正，还考虑了公共耦合点处的条件。
图2是示出根据本发明的实施例的方法的流程图。该方法开始于步骤12。
在步骤13中，调查是否已经发生电网中的电压事件。在没有检测到电网中的电压事件的情况下，继续监测电网的状态。
在步骤13揭示在电网中发生电压事件的情况下，过程前进到步骤14，其中例如以上面参考图1描述的方式，确定在电网与可再生发电厂之间的公共耦合点处的电流，并且将确定的电流提供给可再生发电厂的发电厂控制器。
在步骤15中，发电厂控制器基于确定的电流来导出用于可再生发电厂内的风力涡轮机中的至少一些风力涡轮机的各个电流设定点校正。此外，发电厂控制器将每个导出的电流设定点校正分派到对应风力涡轮机的风力涡轮机控制器。可以以例如以上面参考图1描述的方式导出和分派电流设定点校正。
在步骤16中，风力涡轮机控制器基于风力涡轮机与可再生发电厂的内部电网之间的连接点处的电流和/或电压的测量结果，并且通过考虑从发电厂控制器分派的电流设定点校正，来控制相应风力涡轮机的电流输出。可以以例如以上面参考图1描述的方式来控制风力涡轮机的电流输出。
图3是示出作为根据本发明的实施例的方法的一部分的电网中的电压事件的发生的检测的流程图。图3的流程图可以例如是在图2的步骤10中执行的方法。该方法开始于步骤17。在步骤18中，监测在电网与可再生发电厂之间的公共耦合点处的电压，即监测电网的电压电平。可以使用诸如相量测量单元、功率表等的各种测量设备来监测公共耦合点处的电压。作为替代，公共耦合点处的电压可以从其他参数导出，这些参数可以被测量并且用于导出电压，例如从监测的电流和/或监测的功率流。
在步骤19中，调查在公共耦合点处的监测的电压与预定义电压电平之间的差值是否超过预定义阈值。预定义电压电平可以是例如电网的电压电平，并且因此是正常操作条件下公共耦合点处的电压。因此，监测的电压与预定义电压之间的差值指示监测的电压偏离正常操作条件下的电压多少。预定义阈值可以指示在不冒临界电压条件的风险的情况下实际电压与预定义电压之间的最大可允许差值。
在该差值超过预定义阈值的情况下，可以断定发生电压事件，并且该过程前进到步骤20，以便在这方面采取适当的措施。
在步骤19揭示差值没有超过预定义阈值的情况下，不能断定发生电压事件，并且过程前进到步骤21，在步骤21中，监测每个风力涡轮机与可再生发电厂的内部电网之间的连接点处的电压。因此，在连接点处监测的电压表示可再生发电厂内的每个风力涡轮机的电压电平。
在步骤22中，调查至少一个风力涡轮机与内部电网之间的连接点处的监测的电压与预定义电压电平之间的差值是否超过预定义阈值，即，差值是否超过连接点处的实际电压与连接点的预定义电压电平之间的最大可允许差值。
在该差值超过预定义阈值的情况下，断定发生电压事件，并且该过程前进到步骤23，以便在这方面采取适当的措施。
在步骤22揭示差值没有超过预定义阈值的情况下，断定没有发生电压事件，并且过程返回到步骤18，以便再次监测公共耦合点处的电压。
图4示出了按照根据本发明的第一实施例的方法控制的风力发电厂1。风力发电厂1包括多个风力涡轮机5，示出了其中的三个风力涡轮机，并且风力发电厂1经由公共耦合点3连接到电网2。风力发电厂1还包括通信地连接到风力涡轮机5的发电厂控制器4。在图4中所示的实施例中，在检测到电网2中发生电压事件的情况下，发电厂控制器4基于例如以上面参考图1描述的方式在公共耦合点3处确定的电流以及可能的电压来导出电流设定点校正并且将该电流设定点校正分派到每个风力涡轮机5，并且单独的风力涡轮机5的风力涡轮机控制器在考虑接收的电流设定点校正的同时基于本地测量结果来控制风力涡轮机5的电流输出。因此，如上所述，以动态但精确的方式控制每个风力涡轮机5的电流输出，即从可再生发电厂1注入到电网2的电流。
图5示出了按照根据本发明的第二实施例的方法控制的混合发电厂1。以非常类似于图4的风力发电厂1的方式控制图5的混合发电厂1，并且因此在此将不对其进行详细描述。
然而，图5的混合发电厂1包括两种不同类型的可再生发电单元，即，如上面参考图4描述的风力涡轮机5、以及至少一个光伏面板24。因此，在图5中所示的实施例中，发电厂控制器4导出电流设定点校正并且将电流设定点校正分派到风力涡轮机5以及光伏面板24。因此，基本上以上面参考图1描述的方式控制风力涡轮机5和光伏电池21的电流输出。

Claims (11)

1.一种用于响应于电网(2)中的电压事件来控制从可再生发电厂(1)注入到所述电网(2)的电流的方法，所述可再生发电厂(1)包括多个风力涡轮机(5)和发电厂控制器(4)，所述方法包括以下步骤：
-检测所述电网(2)中的电压事件的发生，
-至少确定在所述可再生发电厂(1)与所述电网(2)之间的公共耦合点(3)处的电流，并且将确定的所述电流提供给所述发电厂控制器(4)，
-所述发电厂控制器(4)基于确定的所述电流来导出用于所述可再生发电厂(1)内的所述风力涡轮机(5)中的至少一些风力涡轮机的各个电流设定点校正，导出的所述电流设定点校正考虑所述电网(2)中的检测到的所述电压事件，
-所述发电厂控制器(4)将每个导出的电流设定点校正分派到对应风力涡轮机(5)的风力涡轮机控制器(6)，以及
-所述风力涡轮机控制器(6)基于在所述风力涡轮机(5)与所述可再生发电厂(1)的内部电网(7)之间的连接点(8)处的电流和/或电压的测量结果，并且考虑从所述发电厂控制器(4)分派的所述电流设定点校正，来控制相应风力涡轮机(5)的电流输出。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，导出各个电流设定点校正的所述步骤包括：对于所述相应风力涡轮机(5)，导出相同的电流设定点校正。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，导出各个电流设定点校正的所述步骤包括：导出电流设定点校正，所述电流设定点校正从一个风力涡轮机(5)到另一个风力涡轮机(5)是不同的。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：每个风力涡轮机控制器(6)向所述发电厂控制器(4)提供与所述风力涡轮机(5)的电流校正能力有关信息的步骤，并且其中，根据提供的所述电流校正能力来执行导出各个电流设定点校正的所述步骤。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，导出各个电流设定点校正的所述步骤包括：导出具有取决于检测到的所述电压事件的严重性的量值的各个电流设定点校正。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，检测电压事件的发生的所述步骤包括：监测在所述风力涡轮机(5)与所述可再生发电厂(1)的所述内部电网(7)之间的所述连接点(8)处的电压，并且在监测的所述电压与预定义电压电平之间的差值超过针对至少一个风力涡轮机(5)的预定义阈值的情况下，确定正在发生电压事件。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，检测电压事件的发生的所述步骤包括：监测在所述可再生发电厂(1)与所述电网(2)之间的所述公共耦合点(3)处的电压，并且在监测的所述电压与预定义电压电平之间的差值超过预定义阈值的情况下，确定正在发生电压事件。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：确定所述公共耦合点(3)处的电压并且将确定的所述电压提供给所述发电厂控制器(4)的步骤，并且其中，导出各个电流设定点校正的所述步骤还基于确定的所述电压。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述电压事件是欠电压事件，并且其中，所述各个电流设定点校正为正。
10.根据权利要求1-8所述的方法，其中，所述电压事件是过电压事件，并且其中，所述各个电流设定点校正为负。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，控制所述相应风力涡轮机(5)的所述电流输出的所述步骤对于每个风力涡轮机(5)，包括：
-提供电流设定点，
-将分派的所述电流设定点校正添加到所述电流设定点，由此获得经校正的电流设定点，以及
-根据所述经校正的电流设定点控制所述风力涡轮机(5)的所述电流输出。
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EP2896101B1 (en) * 2012-09-14 2016-11-09 Vestas Wind Systems A/S Power plant control during a low voltage or a high voltage event
DE102013210812A1 (de) * 2013-06-10 2014-12-11 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Einspeisen elektrischer Leistung in ein elektrisches Versorgungsnetz
EP3164935A4 (en) * 2014-07-02 2018-02-28 GE Energy Power Conversion Technology Ltd Overvoltage protection self-trigger circuit for double fed induction generator (dfig) wind power system
CN111095715B (zh) * 2017-09-13 2023-11-07 维斯塔斯风力系统集团公司 涉及风力发电厂内的电压控制的改进

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