CN116658361A - 用于在弱电网条件期间控制风场操作的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在弱电网条件期间控制风场操作的方法，其包括基于接收的一个或多个输入来确定阈值数量的多个风力涡轮何时已经跳闸。此外，该方法包括在确定阈值数量的多个风力涡轮已经跳闸之后，基于接收的传感器数据确定风场的采样功率输出。另外，该方法包括在确定阈值数量的多个风力涡轮已经跳闸之后，控制多个风力涡轮中的还未跳闸的一个或多个风力涡轮的操作，使得多个风力涡轮中的还未跳闸的一个或多个风力涡轮的功率输出小于或等于采样功率输出。

Description

用于在弱电网条件期间控制风场操作的系统和方法
技术领域
本公开一般涉及风力涡轮。更特别地，本公开涉及用于诸如在弱电网条件期间控制具有多个风力涡轮的风场的操作的系统和方法。
背景技术
风力被认为是目前可获得的最清洁、最环境友好的能源之一，并且在这方面风力涡轮已经得到越来越多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、安装在塔架上的机舱、定位于机舱中的发电机和一个或多个转子叶片。一个或多个转子叶片使用已知的翼型件原理将风的动能转换成机械能。传动系统将机械能从转子叶片传输到发电机。然后发电机将机械能转换成可被供应到公用电网的电能。
风场是位于特定地理位置处的一组风力涡轮，其向功率电网供应电功率。在某些实例中，弱电网条件可发生，其中向电网供应功率存在高阻抗，所述高阻抗限制可以被供应到电网的功率的量。弱电网条件又可促使电网中不可接受的电压和/或频率波动。例如，弱电网条件可以由风场和电网之间大的距离、电网上的高负载、小或旧的风力涡轮和/或诸如此类引起。
为了防止这种电压和/或频率波动，可必需将风场中的一个或多个风力涡轮从电网断开。在这方面，已经开发了用于在弱电网条件期间控制风场操作的系统和方法。虽然这些系统工作良好，但需要进一步的改进。
发明内容
技术的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述显而易见，或可通过技术的实践学到。
在一个方面，本主题针对用于在弱电网条件期间控制风场操作的方法。该方法包括利用计算系统接收一个或多个输入，其指示形成风场的多个风力涡轮中的一个或多个风力涡轮已经跳闸。此外，该方法包括利用计算系统基于接收的一个或多个输入来确定阈值数量的多个风力涡轮何时已经跳闸。另外，该方法包括利用计算系统接收指示风场的采样功率输出的传感器数据。
此外，该方法包括在确定阈值数量的多个风力涡轮已经跳闸之后，利用计算系统基于接收的传感器数据来确定风场的采样功率输出。另外，该方法包括在确定阈值数量的多个风力涡轮已经跳闸之后，利用计算系统控制多个风力涡轮中的还未跳闸的一个或多个风力涡轮的操作，使得多个风力涡轮中的还未跳闸的一个或多个风力涡轮的功率输出小于或等于采样功率输出。
在另一方面，本主题针对用于在弱电网条件期间控制风场操作的系统。系统包括：多个风力涡轮，其形成风场；一个或多个传感器，其配置成捕获指示风场的功率输出的数据；以及计算系统，其通信地耦合到一个或多个传感器。计算系统配置成接收一个或多个输入，其指示多个风力涡轮中的一个或多个风力涡轮已经跳闸。此外，计算系统配置成基于接收的一个或多个输入来确定阈值数量的多个风力涡轮何时已经跳闸。另外，计算系统配置成在确定阈值数量的多个风力涡轮已经跳闸之后，基于由一个或多个传感器捕获的数据来确定风场的采样功率输出。此外，计算系统配置成在确定阈值数量的多个风力涡轮已经跳闸之后，控制多个风力涡轮中的还未跳闸的一个或多个风力涡轮的操作，使得多个风力涡轮中的还未跳闸的一个或多个风力涡轮的功率输出小于或等于采样功率输出。
在另外的方面，本主题针对风场。风场包括多个风力涡轮，其中多个风力涡轮中的每个风力涡轮具有：塔架；机舱，其安装在塔架顶上；以及转子，其具有可旋转毂，其中至少一个转子叶片安装到所述可旋转毂。另外，风场包括：一个或多个传感器，其配置成捕获指示风场的功率输出的数据；以及计算系统，其通信地耦合到一个或多个传感器。计算系统又包括场级控制器和多个涡轮控制器，其中多个涡轮控制器中的每个涡轮控制器安装在多个风力涡轮中的一个风力涡轮内。在这方面，计算系统配置成接收一个或多个输入，其指示多个风力涡轮中的一个或多个风力涡轮已经跳闸。此外，计算系统配置成基于接收的一个或多个输入来确定阈值数量的多个风力涡轮何时已经跳闸。另外，计算系统配置成在确定阈值数量的多个风力涡轮已经跳闸之后，基于由一个或多个传感器捕获的数据来确定风场的采样功率输出。此外，计算系统配置成在确定阈值数量的多个风力涡轮已经跳闸之后，控制多个风力涡轮中的还未跳闸的一个或多个风力涡轮的操作，使得多个风力涡轮中的还未跳闸的一个或多个风力涡轮的功率输出小于或等于采样功率输出。
参考以下描述和所附权利要求，本技术的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。并入此说明书并且构成此说明书的一部分的附图图示技术的实施例并且与描述一起用于解释技术的原理。
本申请还公开了一组技术方案，如下：
技术方案1.一种用于在弱电网条件期间控制风场操作的方法，所述方法包括：利用计算系统接收一个或多个输入，其指示形成风场的多个风力涡轮中的一个或多个风力涡轮已经跳闸；
利用所述计算系统基于所接收的一个或多个输入来确定阈值数量的所述多个风力涡轮何时已经跳闸；
利用所述计算系统接收指示所述风场的采样功率输出的传感器数据；
在确定所述阈值数量的所述多个风力涡轮已经跳闸之后，利用所述计算系统基于所接收的传感器数据来确定所述风场的所述采样功率输出；以及
在确定所述阈值数量的所述多个风力涡轮已经跳闸之后，利用所述计算系统控制所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的操作，使得所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的功率输出小于或等于所述采样功率输出。
技术方案2.如技术方案1所述的方法，进一步包括：
在确定所述阈值数量的所述多个风力涡轮已经跳闸之后，利用所述计算系统防止所述多个风力涡轮中的已经跳闸的所述一个或多个风力涡轮到功率电网的自动重新连接。
技术方案3.如技术方案2所述的方法，进一步包括：
在防止自动重新连接之后，利用所述计算系统接收来自操作者的手动超控输入；以及
利用所述计算系统超控所述自动重新连接的防止并且允许所述多个风力涡轮中的已经跳闸的所述一个或多个风力涡轮在接收所述手动超控输入时重新连接到所述功率电网。
技术方案4.如技术方案3所述的方法，进一步包括：
利用所述计算系统将所述多个风力涡轮中的已经跳闸的所述一个或多个风力涡轮以预定的顺序重新连接到所述功率电网。
技术方案5.如技术方案1所述的方法，控制所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的所述操作包括在确定所述阈值数量的所述多个风力涡轮已经跳闸之后，利用所述计算系统控制所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的所述操作，使得所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的所述功率输出大于最小阈值功率输出。
技术方案6.如技术方案1所述的方法，其中，所述多个风力涡轮中的已经跳闸的所述一个或多个风力涡轮的跳闸是由于弱电网条件。
技术方案7.如技术方案6所述的方法，进一步包括：
利用所述计算系统检测所述多个风力涡轮中的给定风力涡轮已经经历相跳跃；以及当所述给定风力涡轮已经经历所述相跳跃时利用所述计算系统将所述给定风力涡轮跳闸。
技术方案8.一种用于在弱电网条件期间控制风场操作的系统，所述系统包括：多个风力涡轮，其形成风场；
一个或多个传感器，其配置成捕获指示所述风场的功率输出的数据；
计算系统，其通信地耦合到所述一个或多个传感器，所述计算系统配置成：
接收一个或多个输入，其指示所述多个风力涡轮中的一个或多个风力涡轮已经跳闸；
基于所接收的一个或多个输入来确定阈值数量的所述多个风力涡轮何时已经跳闸；
在确定所述阈值数量的所述多个风力涡轮已经跳闸之后，基于由所述一个或多个传感器所捕获的所述数据来确定所述风场的采样功率输出；以及
在确定所述阈值数量的所述多个风力涡轮已经跳闸之后，控制所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的操作，使得所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的功率输出小于或等于所述采样功率输出。
技术方案9.如技术方案8所述的系统，其中，所述计算系统进一步配置成：在确定所述阈值数量的所述多个风力涡轮已经跳闸之后，防止所述多个风力涡轮中的已经跳闸的所述一个或多个风力涡轮到功率电网的自动重新连接。
技术方案10.如技术方案9所述的系统，其中，所述计算系统进一步配置成：在防止自动重新连接之后，接收来自操作者的手动超控输入；以及
超控所述自动重新连接的防止并且允许所述多个风力涡轮中的已经跳闸的所述一个或多个风力涡轮在接收所述手动超控输入时重新连接到所述功率电网。
技术方案11.如技术方案10所述的系统，其中，所述计算系统进一步配置成：将所述多个风力涡轮中的已经跳闸的所述一个或多个风力涡轮以预定的顺序重新连接到所述功率电网。
技术方案12.如技术方案8所述的系统，其中，当控制所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的所述操作时，所述计算系统配置成在确定所述阈值数量的所述多个风力涡轮已经跳闸之后，控制所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的所述操作，使得所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的所述功率输出大于最小阈值功率输出。
技术方案13.如技术方案8所述的系统，其中，所述多个风力涡轮中的已经跳闸的所述一个或多个风力涡轮的跳闸是由于弱电网条件。
技术方案14.如技术方案13所述的系统，其中，所述计算系统进一步配置成：检测所述多个风力涡轮中的给定风力涡轮已经经历相跳跃；以及
当所述给定风力涡轮已经经历所述相跳跃时将所述给定风力涡轮跳闸。
技术方案15.如技术方案8所述的系统，其中，所述计算系统包括场级控制器和多个涡轮控制器，所述多个涡轮控制器中的每个涡轮控制器安装在所述多个风力涡轮中的一个风力涡轮内。
技术方案16.一种风场，其包括：
多个风力涡轮，所述多个风力涡轮中的每个风力涡轮包括：塔架；机舱，其安装在所述塔架顶上；以及转子，其具有可旋转毂，其中至少一个转子叶片安装到所述可旋转毂；
一个或多个传感器，其配置成捕获指示所述风场的功率输出的数据；以及
计算系统，其通信地耦合到所述一个或多个传感器，所述计算系统包括场级控制器和多个涡轮控制器，所述多个涡轮控制器中的每个涡轮控制器安装在所述多个风力涡轮中的一个风力涡轮内，所述计算系统配置成：
接收一个或多个输入，其指示所述多个风力涡轮中的一个或多个风力涡轮已经跳闸；
基于所接收的一个或多个输入来确定阈值数量的所述多个风力涡轮何时已经跳闸；
在确定所述阈值数量的所述多个风力涡轮已经跳闸之后，基于由所述一个或多个传感器所捕获的所述数据来确定所述风场的采样功率输出；以及
在确定所述阈值数量的所述多个风力涡轮已经跳闸之后，控制所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的操作，使得所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的功率输出小于或等于所述采样功率输出。
技术方案17.如技术方案16所述的风场，其中，所述计算系统进一步配置成：在确定所述阈值数量的所述多个风力涡轮已经跳闸之后，防止所述多个风力涡轮中的已经跳闸的所述一个或多个风力涡轮到功率电网的自动重新连接。
技术方案18.如技术方案17所述的风场，其中，所述计算系统进一步配置成：在防止自动重新连接之后，接收来自操作者的手动超控输入；以及
超控所述自动重新连接的防止并且允许所述多个风力涡轮中的已经跳闸的所述一个或多个风力涡轮在接收所述手动超控输入时重新连接到所述功率电网。
技术方案19.如技术方案18所述的风场，其中，所述计算系统进一步配置成：将所述多个风力涡轮中的已经跳闸的所述一个或多个风力涡轮以预定的顺序重新连接到所述功率电网。
技术方案20.如技术方案16所述的风场，其中，当控制所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的所述操作时，所述计算系统配置成在确定所述阈值数量的所述多个风力涡轮已经跳闸之后，控制所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的所述操作，使得所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的所述功率输出大于最小阈值功率输出。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述针对本领域中普通技术人员的本技术的完整且能够实现的公开(包括其最佳模式)，在所述附图中：
图1是风力涡轮的一个实施例的侧视图；
图2是风场的一个实施例的图解视图；
图3是风场的计算系统的一个实施例的示意视图；
图4是用于控制风场操作的控制逻辑的一个实施例的流程图；以及
图5是用于控制风场操作的方法的一个实施例的流程图；
本说明书和附图中的附图标记的重复使用旨在表示本技术的相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细地参考技术的本实施例，其一个或多个示例在附图中图示。详细的描述使用数字和字母指定以指附图中的特征。附图和描述中相似或类似的指定已用于指技术的相似或类似的部分。如本文所使用的，术语“第一”、“第二”和“第三”可以可交换地用于将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示单独部件的位置或重要性。
每个示例通过技术的解释的方式而不是技术的限制的方式来提供。实际上，对本领域中技术人员将显而易见的是，可在本技术中进行修改和变型而不脱离其范围或精神。例如，作为一个实施例的部分图示或描述的特征可用在另一个实施例上以产生又一另外的实施例。因此，本技术旨在覆盖如归入所附权利要求及其等效物的范围内的这种修改和变型。
一般地，本主题针对用于在弱电网条件期间控制风场操作的系统和方法。如以下将描述的，当电网具有高阻抗、被不良地控制或者缺乏惯性时，存在弱电网条件，从而产生不稳定的电网电压、不稳定的频率和/或断电。例如，弱电网条件可以由风场和(没有补偿的)电网之间大的距离、电网上的高负载、小或旧的风力涡轮和/或诸如此类引起。
在若干实施例中，所公开的系统和方法一般可以限制风场在弱电网条件发生时可以产生的功率的量。具体地说，计算系统接收一个或多个输入，其指示形成风场的多个风力涡轮中的一个或多个风力涡轮已经跳闸或以其他方式已经从电网断开。例如，在一个实施例中，当检测到相跳跃(例如，在其功率转换器内)时，风力涡轮可以自动地跳闸。相跳跃又可以指示弱电网条件的发生。此外，计算系统基于(一个或多个)接收的输入来确定阈值数量的多个风力涡轮何时已经跳闸。当阈值数量的风力涡轮已经跳闸时，计算系统确定风场的采样功率输出(即还未跳闸的风力涡轮的功率输出)。此后，计算系统控制还未跳闸的风力涡轮上的操作，使得风场的功率输出等于或低于采样功率输出。
所公开的系统和方法改进在弱电网条件期间风场的操作。更具体地说，如上所述，与弱电网条件关联的高阻抗限制可以供应到电网的功率的量。在这方面，通过在阈值数量的风力涡轮已经跳闸之后将未跳闸的风力涡轮的功率输出维持在降低的水平(即采样功率输出)，至少可以暂时地消除弱电网条件。此外，当弱电网条件消失时，跳闸的风力涡轮未自动地重新连接到电网，因为跳闸的风力涡轮中的一个或多个跳闸的风力涡轮的操作可使弱电网条件重新出现。替代地，只有在由风场的操作者接收手动超控之后(诸如当操作者相信弱电网条件的根本原因已经消失时)，跳闸的风力涡轮重新连接到电网。
现在参考附图，图1是风力涡轮10的一个实施例的侧视图。如所示出的，风力涡轮10一般包括：塔架12，其从支撑表面14延伸；机舱16，其安装在塔架12顶上；以及转子18，其耦合到机舱16。转子18包括可旋转毂20和至少一个转子叶片22，其耦合到毂20并且从毂20向外延伸。例如，在图示的实施例中，转子18包括三个转子叶片22。然而在备选实施例中，转子18可包括多于或少于三个转子叶片22。每个转子叶片22可围绕毂20间隔开，以促进转子18的旋转，以用于将来自风的动能转换成可用的旋转机械能。
毂20可以旋转地耦合到定位于机舱16内的电力发电机(未示出)以允许产生电能。发电机可经由齿轮箱(未示出)旋转地耦合到转子18。因此，齿轮箱配置成提高用于发电机的转子的固有低旋转速度，以将旋转机械能有效地转换成电能。备选地，发电机可以以直接驱动配置耦合到转子18。
此外，风力涡轮10包括涡轮控制器202。如以下将描述的，涡轮控制器202是基于处理器的装置，其配置成诸如基于从另一控制器和/或(一个或多个)传感器接收的输入和/或数据来控制风力涡轮10的操作。在图示的实施例中，涡轮控制器202定位于机舱16内。然而在备选实施例中，涡轮控制器202可定位于风力涡轮10内的任何其他适当的位置(诸如塔架12内)。
图2是风场100的一个实施例的示意视图。一般地，风场100将在以上参考图1描述的风力涡轮10的上下文中描述。然而，一般可以采用具有任何其他适当的配置的风力涡轮来利用所公开的风场100。
风场100一般由位于特定地理位置处的多个风力涡轮10形成。出于清楚的目的，图2的风场100包括四个风力涡轮10。然而在备选实施例中，风场100包括任何其他适当数量的风力涡轮10(诸如五十个或更多个风力涡轮10)。
一般地，风场100供应电功率到功率电网(例如，如由线102指示的)。具体地说，在若干实施例中，一个或多个传输线104可在风场100的每个风力涡轮10(例如，其发电机)和电网102之间电耦合。例如，在一些实施例中，变压器106可将(一个或多个)传输线104耦合到电网102。因此，由风力涡轮10中的每个风力涡轮产生的电功率可通过传输线104供应到电网102。如以下将描述的，风力涡轮10可以在单独的基础上从电网102断开。这是本领域已知的“跳闸”。
另外，风场100包括场级控制器204。如以下将描述的，场级控制器204是配置成控制或以其他方式协调风场100的操作的基于处理器的装置。如所示出的，场级控制器204经由通信链路206通信地耦合到形成风场100的每个风力涡轮10的涡轮控制器202。在这方面，各种输入、数据、命令和/或诸如此类可以在涡轮控制器202和场级控制器204之间传输，从而在逐个风力涡轮的基础上促进对风场100的控制。
图3是用于在弱电网条件期间控制风场操作的系统200的一个实施例的示意视图。一般地，系统200将在本文中参考以上参考图1和图2描述的风力涡轮10和风场100来描述。然而，一般可以采用具有任何其他适当配置的风力涡轮和/或具有任何其他适当配置的风场来利用所公开的系统200。
如所示出的，系统200包括风场100的计算系统201。如所示出的，计算系统201从风力涡轮10的涡轮控制器202和场级控制器204形成。然而，在备选实施例中，计算系统201可包括除涡轮控制器202和场级控制器204以外的或代替涡轮控制器202和场级控制器204的其他基于处理器的装置。
一般地，每个涡轮控制器202可以包括本领域已知的任何适当的基于处理器的装置(诸如计算装置或计算装置的任何适当组合)。因此，在若干实施例中，每个涡轮控制器202可以包括一个或多个处理器208和(一个或多个)关联的存储器装置210，所述处理器和所述存储器装置配置成执行各种计算机实现的功能。如本文所使用的，术语“处理器”不仅指在本领域中被称为包含在计算机中的集成电路，还指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路和其他可编程电路。另外，每个涡轮控制器202的(一个或多个)存储器装置210一般可包括(一个或多个)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、致密盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)、数字多功能盘(DVD)和/或其他适当的存储器元件。(一个或多个)这种存储器210一般可配置成存储适当的计算机可读指令，当由(一个或多个)处理器208实现时，所述计算机可读指令将涡轮控制器202中的每个涡轮控制器配置成执行各种计算机实现的功能(诸如以下参考图4描述的控制逻辑300和/或以下参考图5描述的方法400的一个或多个方面)。另外，每个涡轮控制器202还可以包括各种其他适当的组件(诸如通信电路或模块、一个或多个输入/输出信道、数据/控制总线和/或诸如此类)。
此外，场级控制器204可以包括本领域已知的任何适当的基于处理器的装置(诸如计算装置或计算装置的任何适当组合)。因此，在若干实施例中，场级控制器204可以包括一个或多个处理器212和(一个或多个)关联的存储器装置214，所述处理器和所述存储器装置配置成执行各种计算机实现的功能。(一个或多个)这种存储器装置214一般可配置成存储适当的计算机可读指令，当由(一个或多个)处理器212实现时，所述计算机可读指令将场级控制器204配置成执行各种计算机实现的功能(诸如以下参考图4描述的控制逻辑300和/或以下参考图5描述的方法400的一个或多个方面)。另外，场级控制器204还可以包括各种其他适当的组件(诸如通信电路或模块、一个或多个输入/输出信道、数据/控制总线和/或诸如此类)。
另外，系统200可包括一个或多个功率传感器216。一般地，(一个或多个)功率传感器216配置成捕获指示由风场100输出的电功率的量的数据。在一个实施例中，单个功率传感器216可以与邻近电网102的(一个或多个)传输线104进行操作的通信，以测量在那位置处风场100的功率输出。备选地，(诸如在测量风场100的每个风力涡轮10的功率输出时)可以使用多个功率传感器216。(一个或多个)功率传感器216又可以通信地耦合到计算系统201，从而允许来自(一个或多个)传感器216的数据被传输到计算系统201。
此外，系统200可以包括用户接口218。更具体地说，用户接口218可以配置成从风场100的操作者接收输入(例如，与超控将跳闸的风力涡轮重新连接到电网的防止关联的输入)。照此，用户接口218可以包括一个或多个输入装置(诸如触摸屏、小键盘、触摸板、旋钮、按钮、滑块、开关、鼠标、麦克风和/或诸如此类)，其配置成从操作者接收输入。用户接口218又可经由通信链路206通信地耦合到计算系统201，以允许接收的输入从用户接口218被传输到计算系统201(例如，传输到场级控制器204)。另外，用户接口218的一些实施例可以包括一个或多个反馈装置(未示出)(诸如显示屏、扬声器、警示灯和/或诸如此类)，其配置成向操作者提供来自计算系统201的反馈。
图4是控制逻辑300的一个实施例的流程图，所述控制逻辑300可由计算系统201(或任何其他适当的计算系统)执行，用于在弱电网条件期间控制风场操作。具体地说，图4中示出的逻辑300是可以执行以控制风场操作以消除弱电网条件的算法的一个实施例的步骤的表示。因此，在若干实施例中，控制逻辑300可允许实时风场控制，而不要求大量的计算资源和/或处理时间。然而，在其他实施例中，控制逻辑300可以与任何其他适当的系统、应用和/或诸如此类关联地使用以用于控制风场操作。
如图4中示出，在(302)处，控制逻辑300包括检测形成风场的多个风力涡轮中的给定风力涡轮已经经历相跳跃。具体地说，在若干实施例中，计算系统201配置成检测形成风场100的多个风力涡轮10中的给定风力涡轮10已经经历相跳跃。所检测到的相跳跃又可指示弱电网条件正在发生。因此，这种跳闸可由弱电网引起或是其结果。例如，在一个实施例中，给定风力涡轮10的涡轮控制器202可以检测相跳跃，诸如通过使用给定风力涡轮10的功率转换器(未示出)的功能性。然而，在备选实施例中，计算系统201可以以任何其他适当的方式检测给定风力涡轮10中的相跳跃。
此外，在(304)处，控制逻辑300包括当给定风力涡轮已经经历相跳跃时，将给定风力涡轮跳闸。具体地说，在若干实施例中，当在(302)处检测到相跳跃时，计算系统201配置成将给定风力涡轮10跳闸。将给定风力涡轮10跳闸使得给定风力涡轮10从电网102断开，使得给定风力涡轮10不能够向电网102供应电功率。在这方面，并且如以下将描述的，将风力涡轮跳闸降低供应到电网102的功率，这可以消除正在发生的弱电网条件。例如，在一个实施例中，给定风力涡轮10的涡轮控制器202可以控制给定风力涡轮10的一个或多个组件(例如，断路器)的操作以将给定风力涡轮10从电网102断开。
在风场100的单个给定风力涡轮10的上下文中描述(302)和(304)。然而，(302)和(304)可被重复以用于经历相跳跃的风场100的任何风力涡轮10。例如，当若干风力涡轮10同时经历相跳跃时，这些风力涡轮可以类似地同时跳闸。
另外，在(306)处，控制逻辑300包括接收一个或多个输入，其指示形成风场的多个风力涡轮中的一个或多个风力涡轮已经跳闸。具体地说，在若干实施例中，计算系统201配置成接收一个或多个输入，其指示风场100的一个或多个风力涡轮10已经跳闸或以其他方式已经与电网102断开。例如，如以上提到的，在一些实施例中，场级控制器204通信地耦合到每个涡轮控制器202。在这种实施例中，场级控制器204可以接收来自在(304)处已经跳闸的风力涡轮10的(一个或多个)涡轮控制器202的(一个或多个)输入。
此外，在(308)处，控制逻辑300包括基于接收的一个或多个输入来确定阈值数量的多个风力涡轮何时已经跳闸。具体地说，在若干实施例中，计算系统201配置成基于(一个或多个)接收的输入来确定阈值数量的风力涡轮10何时已经跳闸。例如，在一些实施例中，当在(306)处从(一个或多个)涡轮控制器202接收(一个或多个)输入时，场级控制器204可以确定已经跳闸的风场100中的风力涡轮10的数量。此后，场级控制器204可以将跳闸的风力涡轮10的数量与阈值进行比较以确定阈值数量的多个风力涡轮何时已经跳闸。阈值可以是任何适当的数量(诸如三、五、十、十二、十五、二十等)，即被选择以指示风场100正在经历弱电网配置。
另外，在(310)处，控制逻辑300包括接收指示风场的采样功率输出的传感器数据。具体地说，如以上所描述的，在若干实施例中，计算系统201经由通信链路206通信地耦合到(一个或多个)功率传感器216。在这方面，在风场100的操作期间，计算系统201(例如，计算系统201的场级控制器204)配置成从(一个或多个)功率传感器216接收指示风场100的采样功率输出的数据。即，这种接收的传感器数据指示由还未跳闸的风场100的风力涡轮10产生的电功率的共同量。
此外，在(312)处，在确定阈值数量的多个风力涡轮已经跳闸之后，控制逻辑300包括基于接收的传感器数据确定风场的采样功率输出。具体地说，在若干实施例中，在(308)处确定阈值数量的多个风力涡轮已经跳闸之后，计算系统201配置成基于在(310)处接收的传感器数据确定风场100的采样功率输出。在(312)处确定的采样功率输出是在阈值数量的风力涡轮10已经跳闸之后风场100的功率输出(即还未跳闸的风力涡轮10的功率输出)。
另外，在(314)处，在确定阈值数量的多个风力涡轮已经跳闸之后，控制逻辑300包括控制多个风力涡轮中的还未跳闸的一个或多个风力涡轮的操作，使得多个风力涡轮中的还未跳闸的一个或多个风力涡轮的功率输出小于或等于采样功率输出。具体地说，在若干实施例中，在(308)处确定阈值数量的多个风力涡轮已经跳闸之后，计算系统201配置成控制还未跳闸的风场100的(一个或多个)风力涡轮10的操作，使得还未跳闸的(一个或多个)风力涡轮的功率输出以及因此风场100的功率输出小于或等于在(312)处确定的采样功率输出。例如，在一个实施例中，场级控制器204可以经由通信链路206将控制信号传输到未跳闸的风力涡轮10。控制信号又可指令(一个或多个)未跳闸的风力涡轮10的(一个或多个)涡轮控制器202以控制(一个或多个)未跳闸的风力涡轮10的操作，使得它们的功率输出小于或等于采样功率输出。在这方面，通过在阈值数量的风力涡轮10已经跳闸之后将未跳闸的风力涡轮10的功率输出维持在降低的水平(即采样功率输出)，至少可以暂时地消除弱电网条件。
在一些实施例中，在(314)处，在确定阈值数量的多个风力涡轮已经跳闸之后，控制逻辑300包括控制多个风力涡轮中的还未跳闸的一个或多个风力涡轮的操作，使得多个风力涡轮中的还未跳闸的一个或多个风力涡轮的功率输出大于最小阈值功率输出。具体地说，在若干实施例中，在(308)处确定阈值数量的多个风力涡轮已经跳闸之后，计算系统201配置成控制还未跳闸的风场100的(一个或多个)风力涡轮10的操作，使得还未跳闸的(一个或多个)风力涡轮的功率输出以及因此风场100的功率输出大于最小阈值功率输出(例如，对于100MW的风场，为25MW)。这又防止风场100的功率输出下降太低。
此外，在(316)处，在确定阈值数量的多个风力涡轮已经跳闸之后，控制逻辑300包括防止多个风力涡轮中的已经跳闸的一个或多个风力涡轮到功率电网的自动重新连接。具体地说，在若干实施例中，计算系统201(例如，计算系统201的场级控制器204)配置成防止已经跳闸的(一个或多个)风力涡轮10到功率电网102的自动重新连接。当跳闸的风力涡轮10之一是弱电网条件的原因时，这防止弱电网条件重新出现。
另外，在(318)处，在自动重新连接被防止之后，控制逻辑300包括接收来自操作者的手动超控输入。更具体地说，当自动重新连接在(316)处被防止时，风场100的(一个或多个)操作者可以确定导致阈值数量的风力涡轮10的跳闸的弱电网条件的原因。例如，原因可以在风场100内(诸如具有风力涡轮10中的一个或多个风力涡轮)。在这种实例中，(一个或多个)操作者可以解决这些问题。相反地，原因可以是功率电网外部的瞬态条件。一旦弱电网条件的原因已经被纠正或已经消失(例如，瞬态条件)，(一个或多个)操作者可以向用户接口218提供手动超控输入。手动超控输入又可以从用户接口218被传输到计算系统201(例如，计算系统201的场级控制器204)。
此外，在(320)处，控制逻辑300包括超控自动重新连接的防止并且允许多个风力涡轮中的已经跳闸的一个或多个风力涡轮在接收手动超控输入时重新连接到功率电网。具体地说，在若干实施例中，在(318)处接收手动超控输入时，计算系统201(例如，计算系统201的场级控制器204)配置成超控自动重新连接的防止并且允许(一个或多个)跳闸的风力涡轮10重新连接到功率电网102。
另外，在(322)处，控制逻辑300包括将多个风力涡轮中的已经跳闸的一个或多个风力涡轮以预定的顺序重新连接到功率电网。具体地说，在若干实施例中，计算系统201(例如，计算系统201的场级控制器204)配置成指令跳闸的风力涡轮10以预定的顺序(例如，通过向(一个或多个)对应的涡轮控制器202传输合适的控制信号)重新连接到功率电网102。预定的顺序可以设定成使速率最大化，风场100以所述速率提升其有功功率输出。
图5是用于在弱电网条件期间控制风场操作的方法400的一个实施例的流程图。一般地，方法400将在本文中参考以上参考图1-3描述的风力涡轮10、风场100和系统200来描述。然而，所公开的方法400一般可以利用具有任何适当配置的任何风力涡轮、利用具有任何适当配置的任何风场实现和/或在具有任何适当系统配置的任何系统内实现。另外，尽管为了说明和讨论的目的，图5描绘了以特定顺序执行的步骤，但是本文中讨论的方法不限于任何特定顺序或布置。照此，在不偏离本公开的范围的情况下，本文中公开的方法的各种步骤可以各种方式被省略、重新布置、组合和/或修改。
如图5中示出，在(402)处，方法400包括利用计算系统接收一个或多个输入，其指示形成风场的多个风力涡轮中的一个或多个风力涡轮已经跳闸。例如，在若干实施例中，计算系统201(例如，场级控制器204)可以接收一个或多个输入，其指示形成风场100的多个风力涡轮10中的一个或多个风力涡轮10已经跳闸。
此外，在(404)处，方法400包括利用计算系统基于接收的一个或多个输入来确定阈值数量的多个风力涡轮何时已经跳闸。例如，在若干实施例中，计算系统201(例如，场级控制器204)可以基于接收的一个或多个输入来确定阈值数量的多个风力涡轮10何时已经跳闸。
另外，在(406)处，方法400包括利用计算系统接收指示风场的采样功率输出的传感器数据。例如，在若干实施例中，计算系统201(例如，场级控制器204)可以从(一个或多个)功率传感器216接收指示风场100的采样功率输出的传感器数据。
此外，在(408)处，在确定阈值数量的多个风力涡轮已经跳闸之后，方法400包括利用计算系统基于接收的传感器数据确定风场的采样功率输出。例如，在若干实施例中，在确定阈值数量的多个风力涡轮已经跳闸之后，计算系统201(例如，场级控制器204)可以基于接收的传感器数据确定风场100的采样功率输出。
此外，在(410)处，在确定阈值数量的多个风力涡轮已经跳闸之后，方法400包括利用计算系统控制多个风力涡轮中的还未跳闸的一个或多个风力涡轮的操作，使得多个风力涡轮中的还未跳闸的一个或多个风力涡轮的功率输出小于或等于采样功率输出。例如，在若干实施例中，在确定阈值数量的多个风力涡轮已经跳闸之后，计算系统201(例如，场级控制器204)可以控制多个风力涡轮10中的还未跳闸的一个或多个风力涡轮10的操作，使得还未跳闸的多个风力涡轮10中的一个或多个风力涡轮10的功率输出小于或等于采样功率输出。
本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的技术，并且还使得本领域的任何技术人员能够实践技术，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。技术的可专利性范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例包括不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言具有非实质性差异的等效结构要素，则此类其他示例旨在处于权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于在弱电网条件期间控制风场操作的方法，所述方法包括：
利用计算系统接收一个或多个输入，其指示形成风场的多个风力涡轮中的一个或多个风力涡轮已经跳闸；
利用所述计算系统基于所接收的一个或多个输入来确定阈值数量的所述多个风力涡轮何时已经跳闸；
利用所述计算系统接收指示所述风场的采样功率输出的传感器数据；
在确定所述阈值数量的所述多个风力涡轮已经跳闸之后，利用所述计算系统基于所接收的传感器数据来确定所述风场的所述采样功率输出；以及
在确定所述阈值数量的所述多个风力涡轮已经跳闸之后，利用所述计算系统控制所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的操作，使得所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的功率输出小于或等于所述采样功率输出。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
在确定所述阈值数量的所述多个风力涡轮已经跳闸之后，利用所述计算系统防止所述多个风力涡轮中的已经跳闸的所述一个或多个风力涡轮到功率电网的自动重新连接。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括：
在防止自动重新连接之后，利用所述计算系统接收来自操作者的手动超控输入；以及
利用所述计算系统超控所述自动重新连接的防止并且允许所述多个风力涡轮中的已经跳闸的所述一个或多个风力涡轮在接收所述手动超控输入时重新连接到所述功率电网。
4.如权利要求3所述的方法，进一步包括：
利用所述计算系统将所述多个风力涡轮中的已经跳闸的所述一个或多个风力涡轮以预定的顺序重新连接到所述功率电网。
5.如权利要求1所述的方法，控制所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的所述操作包括在确定所述阈值数量的所述多个风力涡轮已经跳闸之后，利用所述计算系统控制所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的所述操作，使得所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的所述功率输出大于最小阈值功率输出。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述多个风力涡轮中的已经跳闸的所述一个或多个风力涡轮的跳闸是由于弱电网条件。
7.如权利要求6所述的方法，进一步包括：
利用所述计算系统检测所述多个风力涡轮中的给定风力涡轮已经经历相跳跃；以及
当所述给定风力涡轮已经经历所述相跳跃时利用所述计算系统将所述给定风力涡轮跳闸。
8.一种用于在弱电网条件期间控制风场操作的系统，所述系统包括：
多个风力涡轮，其形成风场；
一个或多个传感器，其配置成捕获指示所述风场的功率输出的数据；
计算系统，其通信地耦合到所述一个或多个传感器，所述计算系统配置成：
接收一个或多个输入，其指示所述多个风力涡轮中的一个或多个风力涡轮已经跳闸；
基于所接收的一个或多个输入来确定阈值数量的所述多个风力涡轮何时已经跳闸；
在确定所述阈值数量的所述多个风力涡轮已经跳闸之后，基于由所述一个或多个传感器所捕获的所述数据来确定所述风场的采样功率输出；以及
在确定所述阈值数量的所述多个风力涡轮已经跳闸之后，控制所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的操作，使得所述多个风力涡轮中的还未跳闸的所述一个或多个风力涡轮的功率输出小于或等于所述采样功率输出。
9.如权利要求8所述的系统，其中，所述计算系统进一步配置成：
在确定所述阈值数量的所述多个风力涡轮已经跳闸之后，防止所述多个风力涡轮中的已经跳闸的所述一个或多个风力涡轮到功率电网的自动重新连接。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述计算系统进一步配置成：
在防止自动重新连接之后，接收来自操作者的手动超控输入；以及
超控所述自动重新连接的防止并且允许所述多个风力涡轮中的已经跳闸的所述一个或多个风力涡轮在接收所述手动超控输入时重新连接到所述功率电网。
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