CN116507803A - 用于响应于频率偏离来控制风力涡轮发电机的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的多个方面涉及用于响应于风力涡轮发电机(14)所连接的电力网络(16)上的频率事件来控制风力涡轮发电机(14)的有功功率输出的方法(200，300)，其中风力涡轮发电机(14)的有功功率输出被限制为低于有功功率上限和/或高于有功功率下限。该方法(200，300)包括确定有功功率参考值并向风力涡轮发电机(14)的控制器(15)分配该有功功率参考值，以用于控制风力涡轮发电机(14)。这些方法运行以确保紧接在频率事件后的有功功率参考值在允许的有功功率范围内，从而避免在参考值和输出之间的任何不匹配，该不匹配可能在恢复正常运行的过程中导致延迟。

Description

用于响应于频率偏离来控制风力涡轮发电机的方法和系统
技术领域
本公开涉及用于响应于频率偏离来控制风力涡轮发电机的方法和系统。
背景技术
电力网络的监管者和运营商期望所连接的发电厂遵守“电网准则(grid code)”，并为电力网络提供特定的服务。
例如，一些运营商要求发电厂在电力网络的频率偏离正常运行范围(也被称为频率死区)时为电力网络提供支持。一系列用于风力发电厂的控制策略已经被开发出来，以在频率偏离期间提供支持。在这些事件期间，发电厂控制器和风力涡轮机控制器通过变化有功功率输出水平以抵消频率偏离来实施频率支持。在欠频(under-frequency)事件(其中频率水平偏离到频率死区以下)中，有功功率输出水平被增加以支持网络。在过频(over-frequency)事件(其中频率水平上升到频率死区以上)中，有功功率输出水平被降低以提供支持。
在频率偏离后，有功功率根据受限制的斜变速率(ramp rate)增加或减少而回到正常水平。然而，在一些情况下，风力涡轮机的有功功率输出是受限制的，通常是基于可用的风力或另一个用户实施的限制。相比之下，控制器基于预先限定的曲线来确定有功功率输出水平，因此可能发出在限值之外的有功功率指令。这导致了一种被称为“饱和(wind-up)”的效应，其中由于来自控制器的规定水平和限值水平之间的差异，涡轮机的实际有功功率输出水平在延迟后斜变回到正常水平。
本发明的目的是解决与现有技术相关的一个或多个缺点。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于响应于风力涡轮发电机所连接的电力网络上的频率事件来控制风力涡轮发电机的有功功率输出的方法，其中该风力涡轮发电机的有功功率输出被限制为低于有功功率上限和/或高于有功功率下限。该方法包括确定有功功率参考值并将该有功功率参考值分配给风力涡轮发电机的控制器，以用于控制风力涡轮发电机。在其中电力网络的频率水平在频率死区之外的频率事件期间，有功功率参考值通过以下步骤被确定：基于电力网络的测量到的频率来确定有功功率值；将确定的有功功率值与有功功率上限或有功功率下限中的一个进行比较；以及在确定的有功功率值在限值之外的情况下，将有功功率参考值设置为等于该限值，或者在确定的有功功率值不在限值之外的情况下，将有功功率参考值设置为确定的有功功率值。在其中电力网络的频率水平在频率死区之内的频率事件后，有功功率参考值被确定为根据斜变速率限值从在频率事件期间的最终值变化为基准有功功率值。
在本文中使用的术语参考值是指有功功率设置点。上述方法确保贯穿整个偏离和紧接在偏离之后，如果分配给发电机的参考值不在被限定在限值以上或以下的允许范围内，则分配给发电机的参考值将至少等于该限值。此外，上述方法确保在整个偏离中，风力涡轮发电机的输出和其接收的参考值之间是匹配的，使得当偏离结束时，可以从共同值开始斜变。
在频率事件期间，基于电力网络的测量到的频率来确定有功功率值可包括：确定与测量到的频率相对应的有功功率调整值；以及从有功功率基准值中减去有功功率调整值。
确定有功功率调整值可包括将测量到的频率与指示有功功率和频率之间的对应关系的图表或查找表进行比较。
将有功功率参考值设置为等于限值可包括：确定作为有功功率基准值与有功功率限值之间的差的有功功率限值调整值；以及从有功功率基准值中减去有功功率限值调整值。
有功功率基准值可包括名义有功功率值和缩减的有功功率值中的最小值。
如果在频率事件期间频率水平低于死区，则相关限值是有功功率上限，而该有功功率上限可基于可用有功功率。如果在频率事件期间频率水平高于死区，则相关限值是有功功率下限，而该有功功率下限可基于用户的偏好。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于响应于风力涡轮发电机所连接的电力网络上的频率事件来控制风力涡轮发电机的有功功率输出的方法，其中该风力涡轮发电机的有功功率输出被限制为低于有功功率上限和/或高于有功功率下限。该方法包括：确定有功功率参考值并将该有功功率参考值分配给风力涡轮发电机的控制器，以用于控制风力涡轮发电机。在其中电力网络的频率水平在频率死区之外的频率事件期间，有功功率参考值是基于电力网络的测量到的频率确定的。在其中电力网络的频率水平在频率死区之内的频率事件后，有功功率参考值被确定为根据斜变速率限值从重启有功功率值变化为基准有功功率值，该重启有功功率值是基于风力涡轮发电机的测量到的有功功率输出确定的。
上述方法利用一个时间点(即事件或偏离的结束)来修正参考值，从而确保在有必要时，参考值在相关限值处或在相关限值内。这也意味着，当频率偏离结束时，参考值和输出将处于相同的水平，使得风力涡轮发电机的斜变直接开始，而没有延迟。
在频率偏离期间，可通过以下步骤确定有功功率参考值：通过将测量到的频率与指示有功功率和频率之间的对应关系的图表或查找表进行比较，确定有功功率调整值；以及从基准有功功率值中减去有功功率调整值。
在频率偏离之后，确定有功功率参考值可包括确定重启有功功率值。确定重启有功功率值可包括：通过从基准有功功率值减去测量到的有功功率输出来确定重启有功功率调整值；以及从基准有功功率值减去重启有功功率调整值。
有功功率基准值可包括可用有功功率值和缩减的有功功率值中的最小值。
如果在频率事件期间频率水平低于死区，则相关限值是有功功率上限，而该有功功率上限可基于可用有功功率。如果在频率事件期间频率水平高于死区，则相关限值是有功功率下限，而该有功功率下限可基于用户的偏好。
在确定满足触发条件时和/或在收到响应于满足触发条件而产生的触发时，可认为频率偏离已经结束。触发条件可包括以下中的至少一项：频率水平在频率死区内；频率水平等于或超过阈值频率值；测量到的有功功率值与相关有功功率限值之间的差等于或超过阈值。
根据本发明的一个方面，提供了一种发电厂控制器，该发电厂控制器被配置为执行上述方法中的一种。
根据本发明的一个方面，提供了计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括指令，当该指令由计算机执行时，使计算机执行上述方法中的一种。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于响应于风力涡轮发电机所连接的电力网络上的频率事件来控制风力涡轮发电机的有功功率输出的方法，其中该风力涡轮发电机的有功功率输出被限制成在有功功率上限和有功功率下限之间的有功功率范围。该方法包括确定有功功率参考值并将该有功功率参考值分配给风力涡轮发电机的控制器，以用于控制风力涡轮发电机，使得紧接在频率事件后的有功功率参考值在可允许的有功功率范围内。
在本申请的范围内，明确地表示了在前述各段、权利要求和/或以下描述和附图中给出的各方面、实施例、示例和替代方案，并且尤其是其各个特征，可以独立地使用或以任何方式组合。也就是说，所有的实施例和/或任何实施例的特征可以以任何方式和/或组合而组合，除非这些特征是不相容的。申请人保留相应地改变任何最初提交的权利要求或提交任何新的权利要求的权利，包括修改任何最初提交的权利要求以从属于和/或并入任何其他权利要求的任何特征的权利，尽管最初没有以这种方式提出权利要求。
附图说明
现在将参照附图，仅以示例的方式描述本发明的一个或多个实施例，其中：
图1示出了包括风力发电厂和发电厂控制器的电力网络；
图2示出了根据本发明的实施例的图1的发电厂控制器的频率控制器的系统图；
图3示出了一对图表，该一对图表示出了图2的频率控制器对频率偏离的响应；
图4示出了图2的频率控制器的运行的方法；
图5示出了根据本发明的另一个实施例的图1的电厂控制器的频率控制器的系统图；
图6示出了一对图表，该一对图表示出了图5的频率控制器对频率偏离的响应；以及
图7示出了图5的频率控制器的运行的方法。
具体实施方式
总体上，本申请涉及控制发电厂控制器和风力涡轮发电机以确保避免被称为“饱和”的现象的方法和系统。这里，术语“饱和”是指输出受限制的风力涡轮发电机的设置点和输出有功功率值之间的不匹配。本文描述的方法和系统的作用是确保在频率事件结束时，当有功功率值能够回升或下降到正常水平时，输出值的斜变不必等待设置点值达到一定水平。也就是说，在遵守系统对有功功率变化强加的斜变速率限值的同时，尽可能快地重新获得正常水平。这样的好处是，发电机可以优化其有功功率输出，而其之前可能经历延迟。
图1示出了典型的架构，其中风力发电厂(WPP，也可称为风电场或风电厂)与作为更广的电力网络的一部分的主电网相连。正如熟练的读者所理解的，WPP包括至少一台风力涡轮发电机(WTG)，且也被称为风电厂或风电场。WTG通常被称为风力涡轮机。所示的示例仅是代表性的，且熟练的读者将理解其他具体的架构是可行的，涉及到风力发电厂、其他可再生能源的发电厂(如太阳能发电厂、生物能源发电厂或海洋/波浪/潮汐能源发电厂)，以及具有由不同类型的可再生能源发电厂形成的组合的混合发电厂。因此，本发明也涉及常规的可再生能源发电厂和可再生能源发电机，而不是特定于如图中的风力发电厂和发电机。风力发电厂和电力网络的部件是常规的，因此对于熟练的读者来说是熟悉的。期望的是，除了在图1中所示和描述的部件之外或作为在图1中所示和描述的部件的替代，可包含其他已知的部件。这种变化是在技术人员的能力范围内的。
图1示出了包含WPP 12和发电厂控制器22(以下被称为PPC 22)的电力网络。WPP12包括多个WTG 14。多个WTG 14中的每个都将风能转化为电能，电能作为有功功率和/或电流被从WPP 12传输到主传输网络或主电网16，以用于分配。在本描述中，每台单独的发电机可被称为“单元”。
虽然在本图中没有示出，但WPP 12还可包括补偿设备(如静态同步补偿器(STATCOM)或其他类型的同步补偿器)，该补偿设备被配置为根据需要提供无功功率或无功电流支持。WPP 12还可包括电池储能系统。
WTG 14中的每个都与相应的WTG控制器15相关连。在一些示例中，一组WTG可以共享单个半集中式的WTG控制器，使得WTG控制器的数量比WTG少。正如技术人员所理解的，WTG控制器15可被认为是能够以本文规定的方式运行WTG 14的计算机系统，并且可包括控制WTG的单独部件的多个模块，或只包括单个控制器。WTG控制器15的计算机系统可根据通过通信网络下载的或来自计算机可读存储介质的编程到它上面的软件来运行。
在WPP 12的正常运行期间，WTG控制器15运行以实现从PPC 22接收到的有功和无功电流和/或功率请求，以向主电网16提供频率和电压支持。在特殊状态期间，WTG控制器15运行以满足预定的网络要求，并且还用于保护WTG 14免受任何潜在的有害状态的影响。
WPP 12通过连接网络18与主电网16(也被称为主电力网络)相连。WPP 12和主电网16在互连点(PoI)20处连接，该互连点是WPP 12和主电网16之间的接口。PoI 20也可被称为公共连接点，其可被缩写为“PCC”或“PoCC”。
发电厂控制器(PPC)22在测量点(PoM)24处与主电网16相连，并与WTG控制器15相连。PPC 22的作用是作为WPP 12和电网16之间的指令和控制接口，更具体地说，是作为WPP12和电网运营商(如输电系统运营商(TSO)或配电系统运营商(DSO))26之间的命令和控制接口。PPC 22是合适的计算机系统，其用于执行上述的控制和指令，因此包含处理模块28、连接模块30、存储器模块32和感测模块34。PPC 22还可从能源管理系统(未示出)接收有关电网16和/或本地总线、变电站和网络的信息。WPP 12能够变化其功率或电流输出，以对从PPC 22接收到的指令作出反应。
作为其运行的一部分，PPC 22产生分配信号并将分配信号发送给WTG控制器15。WTG控制器15根据分配信号中包含的设置点来控制WTG。
在频率偏离了可接受的频率范围(也被称为频率死区)时，PPC 22运行WTG 14，以向电网16提供频率支持。为了提供频率支持，PPC 22发出被配置为导致WTG 14供应有功功率以向电力网络提供频率支持的分配信号。该信号被确定为控制WTG 14的有功功率输出，使得频率水平在返回死区的过程中得到支持。死区通常是电力网络的运行频率周围的小区域，通常是50Hz，或者在一些示例中是60Hz，如在PoI 20或PoM 24处测量到的。
当频率水平掉落到死区之外而因此低于死区时，PPC 22通过向WTG 14分配增加的有功功率设置点来提供频率支持。当频率水平上升到死区以上时，PPC 22通过分配减少的有功功率设置点来提供频率支持。这些相应地是欠频事件和过频事件。
在常规的PPC中，有功功率设置点是由有功功率-频率图表规定的，该有功功率-频率图表实际上是包含频率水平与有功功率设置点的关联值的合适的数据结构。因此，使用有功功率-频率图表，PPC接收测量到的频率水平并产生相应的有功功率设置点，然后将该有功功率设置点分配给风力涡轮机控制器。在一些PPC中，测量到的频率水平被用来确定有功功率德尔塔(delta)值(即相对于基准的变化)，并从基准水平中减去该有功功率德尔塔值以给出设置点。在这两种情况下，都是直接从测量到的频率水平中产生设置点。请注意，这种功能是常规的，因此进一步的讨论将是有限的。
如本文所讨论的，基准有功功率水平被用于指示正常运行期间的有功功率水平。例如，这可能是额定有功功率，或由PPC根据各种控制方面设置的另一个有功功率。在一些情况下，基准有功功率水平可对应于缩减的有功功率水平。
在这种常规情况下，PPC分配设置点且不考虑对WTG的有功功率输出的限制。例如，在发生欠频事件时，WTG的在基准水平以上的有功功率输出由与基于风的可用有功功率输出相应的最大有功功率值来限制。相似地，在过频事件中，低于基准水平的有功功率输出通常由电网准则或由用户产生的或用户确定的最小输出水平来限制。在一些示例中，有功功率输出也可由置于WTG上的物理约束来限制。
PPC可因此通过其设置点需求多于或少于WTG的相应的最大或最小限值的有功功率。如果是这样，则WTG将以限值而不是设置点输出有功功率，但设置点将保持在限值之外的值。一旦频率事件结束而频率水平恢复到死区，PPC就会将有功功率设置点斜变回基准水平。如果PPC已需求了在限值之外的设置点，但WTG以限值输出，则在PPC开始使设置点斜变的时刻和设置点达到限值的时刻之间(以及WTG可开始使其输出斜变的时刻之间)会有延迟。这种延迟导致有功功率的产生不足或产生过剩(under-or over-generation)，而这是不必要或不希望的，并可能导致电厂受到输电系统运营商的处罚，因此最好避免。
这种PPC分配的设置点和WTG输出之间不匹配的现象，以及在由这个不匹配导致的频率事件后重新获得基准有功功率输出的过程中所产生的延迟，可被称为PPC饱和。应注意的是，导致不匹配的限值通常是可变的限值，如可用有功功率。
如下文所述，图2至图4和图5至图7是作为本发明的两个实施例而被提供的，该两个实施例抵消并基本上消除了与PPC饱和有关的延迟。在图2和图5中示出的实施例的控制方案或算法运行以实现相同的结果，但通过不同的手段来实现。实现的结果是，在频率事件发生后，由这些控制器产生的有功功率设置点从限值水平斜变回基准水平，使得WTG的输出斜变回基准也没有延迟。从本质上讲，因此，实施例都明确指定了可确定设置点(在此可称为有功功率设置点或有功功率参考值)的方式，以确保其紧接在频率事件后的值等于由可用功率(上限)和用户偏好或WTG约束(下限)所设置的限值或在由可用功率(上限)和用户偏好或WTG约束(下限)所设置的限值内。
图2示出了频率控制方案、算法或“控制器”100，其形成PPC 22的处理模块28的一部分。图3和图4示出了指示使用图2的控制器100的示例场景的图表和图2的控制器100的运行的方法。
在图2中，频率控制器100接收各种有功功率水平和测量到的频率，并输出有功功率设置点的值。控制器100包括有功功率-频率对应表102，该有功功率-频率对应表可被称为P-f表102。最初，控制器100在P-f表102处接收测量到的频率fmeas。P-f表102确定有功功率调整或变化值ΔP作为输出。确定的有功功率调整值被输入到自适应限制器104。P-f表102可包括测量到的频率对输出有功功率的变化ΔP的查找表，或者可包括相对于名义值fnom的频率变化(即频率误差值fmeas-fnom)对输出有功功率的变化ΔP的查找表。
自适应限制器104接收作为输入的值(如一个或多个功率限值，这里称为Pava和Plim，以及基准有功功率值Pbase)。在也向PPC 22提供缩减的有功功率值Pcurtail的情况下，该值通过斜变速率限制器(在此称为RRL2或参考数字106)，以给出斜变的缩减的有功功率Pcurtail_ramp，且该值也被作为输入提供给自适应限制器104。
自适应限制器104执行比较，以识别基于来自P-f表102的调整值ΔP的设置点是否会在相关限值之外。换句话说，自适应限制器104将所提出的设置点值与限值进行比较，并确定所提出的设置点是否高于有功功率上限(即可用有功功率Pava)，或低于有功功率下限(即用户限值Plim)。自适应限制器的输出是新的调整值ΔP'。ΔP'的值是基于比较结果的。如果所提出的设置点确实落在相关限值之外，那么ΔP'被确定为使得所产生的设置点至少等于该限值。这是通过将ΔP'的值设置为等于从基准值减去该限值来实现的。如果所提出的设置点没有落在相关限值之外，那么ΔP'的值就是调整值ΔP。
在自适应限制器104中，通过从斜变的缩减的有功功率值和基准有功功率值中的最小值中减去从P-f表102中接收的调整值ΔP来确定所提出的设置点(其与限值相比较)。
因此，在本实施例中，由自适应限制器104做出的确定可通过一对公式进行分类。在过频事件期间，确定如下：
在欠频事件期间，确定如下：
自适应限制器的输出(即新的调整值ΔP')通过斜变速率限制器108，以确保该变化在被输入到两个差连接点110和112前不超过预定的斜变速率。差连接点110和112相应地从缩减的斜变的有功功率值和基准有功功率值中减去从限制器输出的调整值ΔP'。这两个差的最小值在114处被确定，以确定设置点值Pref。参考值通过最终硬限制器116以提供最终设置点值PrefFreq。该最终设置点值被分配给WTG 14。
为了例示说明频率控制器100的自适应限制器104具有的对分配的设置点值的影响，图3示出了指示两个过频事件的图表。最初，有功功率设置点等于基准水平。当测量到的频率偏离到频率死区以上时，第一过频事件发生在时间t1a时。
作为响应，频率控制器100基于P-f表102计算出相对于基准水平的调整值ΔP。由于该调整值不会导致所提出的设置点低于限值Plim，那么限制器104的输出(即新的调整值ΔP')与调整值ΔP相同。一旦频率事件在t1b时结束，有功功率设置点就会根据斜变速率限值斜变回基准水平。
在时间t2a时发生第二过频事件。偏离比第一事件大，所以控制器的响应也更大。从图3中可以看出，基于测量到的频率从P-f表102中产生的ΔP值将导致设置点值低于限值，即min(Pcurtail_ramp,Pbase)-ΔP≤Plim，如上面的公式。因此，自适应限制器104在这种情况下重新计算ΔP'的值，使得设置点将等于限值Plim。
因此，一旦频率事件在时间t2b时结束，有功功率设置点和WTG的有功功率输出都从限值一起斜变回基准值Plim。这个斜变在图3中被标示为Pref_anti-winddup，并可与常规布置中发生的情况(即用标示为Pref_original的点划线来示出)进行比较和对比。在某种意义上，因此，自适应限制器104的作用是如果要求的设置值落在基准限值Plim之下，则将设置点保持为基准限值。
频率控制器100的这个作用可作为方法200来示出，如图4所示。该方法200示出了常规的有功功率设置点的确定；可以理解的是，设置点是由PPC 22以合适的方式分配给WTG14及其控制器15的。
如图4所示，在第一步骤202处，基于测量到的频率来确定有功功率值。在结合图2考虑时，确定的有功功率值是所提出的设置点(即从基准值中减去的调整值，其中调整值是基于测量到的频率确定的)。本步骤中的有功功率值用于与相关有功功率限值进行比较(这将在下一步骤中讨论)，因此该有功功率值可以以任何方式确定，无论其完全或部分基于频率、查找表、图表、基于公式或通过其他合适的手段。
在下一步骤204处，将该值与相关的有功功率上限或有功功率下限进行比较。正如结合图2和图3所讨论的那样，这是为了确定所提出的设置点值是否在限值之外。
在步骤206处，如果该值在限值之外，则有功功率设置点被设置为限值。在步骤208处，如果该值不在限值之外，则有功功率设置点被设置为所确定的值。步骤206对应于结合在图3中的时间t2a时的过频事件所讨论的情况，而步骤208对应于在时间t1a时的过频事件。
当在步骤210处确定频率事件已经结束时，该方法通过将有功功率设置点从在频率事件期间的最终值变化为基准有功功率值而以步骤212结束。换句话说，有功功率设置点，以及WTG的有功功率输出，根据斜变速率限值被斜变回正常水平。
虽然上述方法被描述为在频率偏离期间执行，但可以理解的是，根据测量到的频率来确定设置点可以在任何时候执行，而在该方法和斜变期间执行的检查仅可在频率事件结束时应用。
在图5所示的频率控制器的第二实施例中，频率控制器120纳入了斜变速率初始化模块122，以代替自适应限制器104。控制器120的其他特征与图2的控制器100中的相同，所以已经用相同的参考数字标示。
斜变速率初始化模块122的作用是紧接在频率事件结束后产生等于或大于限值的设置点，使得设置点从该值而不是较低的值开始斜变。
为此，模块122接收从P-f表102中确定的调整值ΔP和缩减的功率值Pcurtail_ramp以及基准功率值Pbase。模块122还接收WTG的测量到的有功功率输出值Pmeas。
在频率偏离期间，模块122输出ΔP'值，其等于从P-f表102中接收的ΔP值的。在频率偏离结束时，通常响应于指示频率偏离结束的触发，模块122确定重启或重新初始化值ΔP'，其等于基准或缩减的有功功率值中的最小值与测量到的有功功率值之间的差。这可表示为在触发之前，ΔP'＝ΔP，而紧接触发之后ΔP′＝min(Pcurtail_ramp,Pbase)-Pmeas。一旦这个重启值已被确定并分配，模块122就返回到设置ΔP'＝ΔP。然而，由于频率偏离已经结束而频率水平返回到死区，从P-f表102中确定的ΔP值以及由此产生的ΔP'值将是最小的，可能是零。ΔP'的这种变化将被斜变速率限制器108所缓和，使得ΔP'的变化不会导致设置点的值的突然跳跃。因此，有功功率值将缓慢地斜变回基准值。
上面指出，频率偏离的结束通常用触发来标记。这指的是，当满足触发标准时，触发被传达给频率控制器。触发标准通常指示频率偏离已经结束。触发标准可包括频率水平回到死区，而这可基于来自P-f表102的ΔP值从相当大的ΔP值到可忽略的ΔP值的变化来确定。在其他实施例中，当确定频率水平高于或低于具体的阈值时，当确定频率的变化率达到具体的阈值时，或者当测量到的有功功率水平和有功功率限值水平之间的差处于阈值时，可满足触发标准。测量到的有功功率和限值有功功率之间的差处于阈值，可指示测量到的频率仍在死区之外，但功率值将不再在其相应的限值之外，因此将不发生饱和。
这个过程在图6中被示出，该图6是示出了两个过频事件的图表，这两个过频事件的大小和时间与图3的事件相似。因此，相同的时间点t1a到t1b和t2a到t2b被用于频率事件。
第一过频偏离是在时间t1a和t1b之间。在t1a时，频率上升到死区以上。因此，根据P-f表102，计算出ΔP值，并在不变化的情况下通过限制器以产生设置点。在偏离期间，从P-f表102传递的ΔP值是不变的。
在时间t1b时，随着频率水平返回到死区，过频偏离结束。自适应限制器122接收指示这一点的触发。作为响应，模块122产生重启ΔP'值，如上所述。在这种情况下，由于偏离期间的有功功率输出和设置点没有超过限值，使用重启调整值产生的设置点与在偏离期间的设置点相同，因此斜变回到基准是从相同的设置点开始。
相比之下，在第二偏离中，从时间t2a开始，频率偏离到更大的值。因此，在偏离期间，基于ΔP值产生的设置点低于限值。然而，可以理解的是，在此期间WTG的输出将处于限值。
在偏离结束时，在时间t2b时，频率回到死区并且响应于接收到这个触发，模块122确定重启调整值，使得紧接之后的设置点等于测量到的有功功率输出。如已经提到的，测量到的有功功率输出处于限值，因此紧接在偏离结束后设置点被设置为限值，并根据斜变速率限值从该水平开始斜变。
同样，如图3所示，点划线指示没有自适应限制器的情况，在这种情况下，斜变受制于PPC的饱和。
图7示出了控制图5和图6的实施例的通常方法300。该方法300与图4的方法200一样，演示了如何产生有功功率参考值。可以理解的是，PPC 22在确定后将有功功率参考值适当地分配给WTG 14及其控制器15。
如图7所示，在该方法的第一步骤302处，基于电力网络的测量到的频率来确定有功功率参考值。这个步骤可在控制器运行期间的所有时间而不是紧接着频率事件之后执行，这将在下面讨论，或者可在测量到的频率期间执行，这取决于系统的实施方式。
在该方法的下一步骤304处，执行检查来看是否已接收到触发，该触发指示根据触发标准频率偏离已经结束。如果没有接收到触发，则该方法返回到步骤302处。如果已经接收到触发，则在步骤306处确定重启有功功率值。随后，在步骤308处，有功功率值从重启值斜变到基准有功功率值。
上述的两种方法200、300的作用都是总体上在频率偏离结束时确保设置点和输出有功功率值相匹配，因此在将有功功率斜变到基准水平的过程中没有延迟。每种方法都以不同的方式实现这一效果-第一种方法是基于具体的限值以及确定的数值之间的比较，第二种方法是基于时间点，在这个时间点上，频率偏离被认为已经结束。虽然实施方式在细节上有所不同，但可以理解为实现了相同的技术效果。
可以理解的是，在不偏离本申请范围的情况下，可以对本发明进行各种变化和修改。

Claims (14)

1.一种用于响应于风力涡轮发电机(14)所连接的电力网络(16)上的频率事件来控制所述风力涡轮发电机(14)的有功功率输出的方法(200)，其中所述风力涡轮发电机(14)的所述有功功率输出被限制为低于有功功率上限和/或高于有功功率下限，所述方法(200)包括：
确定有功功率参考值并将所述有功功率参考值分配给所述风力涡轮发电机(14)的控制器(15)，以用于控制所述风力涡轮发电机(14)，
其中，在其中所述电力网络(16)的频率水平在频率死区之外的所述频率事件期间，所述有功功率参考值是通过以下步骤确定的：
基于所述电力网络(160)的测量到的频率来确定(202)有功功率值；
将确定的所述有功功率值与所述有功功率上限或所述有功功率下限中的一个进行比较(204)；以及
在确定的所述有功功率值在所述限值之外的情况下，将所述有功功率参考值设置为等于所述限值(206)，或者在确定的所述有功功率值不在所述限值之外的情况下，将所述有功功率参考值设置为确定的所述有功功率值(208)；
其中，在其中所述电力网络(16)的所述频率水平在所述频率死区内的所述频率事件之后，所述有功功率参考值被确定为根据斜变速率限值从在所述频率事件期间的最终值变化(210)到基准有功功率值。
2.根据权利要求1所述的方法(200)，其中，在所述频率事件期间，基于所述电力网络(16)的所述测量到的频率来确定(202)所述有功功率值包括：
确定与所述测量到的频率相对应的有功功率调整值；以及
从有功功率基准值中减去所述有功功率调整值。
3.根据权利要求2所述的方法(200)，其中，确定所述有功功率调整值包括将所述测量到的频率与指示有功功率和频率之间的对应关系的图表或查找表(102)进行比较。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法(200)，其中，将所述有功功率参考值设置(206)为等于所述限值包括：
确定作为有功功率基准值与所述有功功率限值之间的差的有功功率限值调整值；以及
从所述有功功率基准值中减去所述有功功率限值调整值。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法(200)，其中，所述有功功率基准值包括名义有功功率值和缩减的有功功率值中的最小值。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法(200)，其中，如果在所述频率事件期间，所述频率水平低于所述死区，则相关的所述限值是所述有功功率上限，并且所述有功功率上限是基于可用有功功率的，并且如果在所述频率事件期间，所述频率水平高于所述死区，则相关的所述限值是所述有功功率下限，并且所述有功功率下限是基于用户的偏好的。
7.一种用于响应于风力涡轮发电机(14)所连接的电力网络(16)上的频率事件来控制所述风力涡轮发电机(14)的有功功率输出的方法(300)，其中所述风力涡轮发电机(14)的所述有功功率输出被限制为低于有功功率上限和/或高于有功功率下限，所述方法(300)包括：
确定有功功率参考值并将所述有功功率参考值分配给所述风力涡轮发电机的控制器，以用于控制所述风力涡轮发电机，
其中，在其中所述电力网络的频率水平在频率死区之外的所述频率事件期间，所述有功功率参考值是基于所述电力网络的测量到的频率确定的(302)；以及
其中，在其中所述电力网络的所述频率水平在所述频率死区内的所述频率事件之后，所述有功功率参考值被确定(308)为根据斜变速率限值从重启有功功率值变化为基准有功功率值，所述重启有功功率值是基于所述风力涡轮发电机(14)的测量到的有功功率输出确定的(306)。
8.根据权利要求7所述的方法(300)，其中，在频率偏离期间通过以下步骤确定所述有功功率参考值(302)：
通过将所述测量到的频率与指示有功功率和频率之间的对应关系的图表或查找表进行比较来确定有功功率调整值；以及
从基准有功功率值中减去所述有功功率调整值。
9.根据权利要求7或8中的任一项所述的方法(300)，其中，在所述频率偏离之后确定所述有功功率参考值包括：
通过以下步骤确定所述重启有功功率值：
通过从基准有功功率值中减去所述测量到的有功功率输出来确定重启有功功率调整值；以及
从所述基准有功功率值中减去所述重启有功功率调整值。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的方法(300)，其中，所述有功功率基准值包括可用有功功率值和缩减的有功功率值中的最小值。
11.根据权利要求7至10中的任一项所述的方法(300)，其中，在所述频率事件期间所述频率水平低于所述死区的情况下，相关的所述限值是所述有功功率上限，并且所述有功功率上限是基于所述可用有功功率的，以及在所述频率事件期间所述频率水平高于所述死区的情况下，相关的所述限值是所述有功功率下限，并且所述有功功率下限是基于用户的偏好的。
12.根据权利要求7至11中的任一项所述的方法(300)，其中，在确定满足触发条件时，所述频率偏离被认为已经结束，所述触发条件包括以下中的至少一项：所述频率水平在所述频率死区之内；所述频率水平等于或超过阈值频率值；所述测量到的有功功率值和相关的所述有功功率限值之间的差等于或超过阈值。
13.一种发电厂控制器(22)，其被配置为执行根据权利要求1至12中的任一项所述的方法(200，300)。
14.一种计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令由计算机执行时，所述指令使所述计算机执行根据权利要求1至12中的任一项所述的方法(200，300)。
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