EP3545601A1 - Verfahren zum steuern einer windenergieanlage - Google Patents

Verfahren zum steuern einer windenergieanlage

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EP3545601A1
EP3545601A1 EP17822144.6A EP17822144A EP3545601A1 EP 3545601 A1 EP3545601 A1 EP 3545601A1 EP 17822144 A EP17822144 A EP 17822144A EP 3545601 A1 EP3545601 A1 EP 3545601A1
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EP
European Patent Office
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electrical
power
time interval
generator
reactive
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Pending
Application number
EP17822144.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Marcel Kruse
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Wobben Properties GmbH
Original Assignee
Wobben Properties GmbH
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a generator of electrical energy connected to a grid connection point of an electrical supply network. Furthermore, the present invention relates to a connected to an electrical supply network generator of electrical energy, in particular a wind turbine.
  • an electrical supply network such as the European grid
  • the electrical supply networks usually have a secure network state, ie they are stable, in particular with regard to their grid frequency and their grid voltage. Due to various types of network faults, such as a short circuit, it may happen that the electrical supply networks reach a vulnerable network state in which, for example, not all consumers of the supply network can be supplied with electrical energy. The network then has a fault.
  • the object of the present invention is thus to address at least one of the above-mentioned problems.
  • a solution is to be proposed which also controls a generator of electrical energy in a vulnerable network state in a simple manner, in particular in order to counteract a potential power failure.
  • the invention thus proposes a method for controlling a generator of electrical energy connected to a network connection point of an electrical supply network according to claim 1. Accordingly, electrical power is fed regularly into the electrical supply network in a first operating point. Such an operating point can be determined, for example, by the injected active power and, if appropriate, the fed-in reactive power.
  • the regular feeding is such feeding, which is not changed by a disturbance in the electrical supply network or a disturbance of the feeding into the electrical supply network or is affected. A regular feed is thus a trouble-free feeding.
  • While the generator is normally operated in this first operating point, a first interruption or change in the feed, in particular the active power, so that no power or a changed power is fed into the electrical supply network, if there is a fault in the electrical supply network or a fault in the supply to the electrical supply network or is displayed.
  • a disturbance are in particular network-related disorders to understand, such as, for example, an excessive voltage drop at the grid connection point.
  • the generator is shut down in a self-preservation mode or driven into another operating mode in the interruption or change of the feed, in particular an operating mode, which takes into account the disturbance, preferably one that encounters disturbances.
  • the producer In the case of the self-preservation mode, the producer generates enough energy to cover his own needs, for example for the emergency fire, the pitch drive and / or other safety-relevant devices.
  • This self-sustaining mode is also referred to as a self-sustaining mode.
  • the generator In the case of the other operating mode, the generator is controlled so that it encounters the disturbance, that counteracts the disturbance, for example by an increased reactive power feed.
  • the regular feed or the feed is then resumed at a second operating point, so that the electrical power is fed back into the electrical supply system in a regular manner.
  • the resumption takes place preferably by means of a ramp, that is, with a constant positive change in power over time. The time from interruption to resumption is called the interruption time.
  • the first and second operating point can basically be the same. However, it is preferably proposed that they are different, in particular that the second operating point has a low feed-in power.
  • the interruption now occurs repeatedly within a predetermined counting time interval, it is proposed according to the invention to suppress the resumption of feeding for a switch-off period.
  • the switch-off is in this case many times greater than the interruption duration. For example, the break time is a few seconds and the turn-off time is a few minutes. The switch-off is then for example by a factor of 10 greater than the interruption duration.
  • Changing the supply means in particular, to carry out a network support; in the case of a short circuit in the supply network, for example, this can also be done by increasing the supply; the producer then deliberately feeds the short circuit with increased power, in particular so that the network protection of the supplier network detects and triggers the short circuit as such.
  • the changing of the feed comprises a change in the operating mode of the generator, in particular in an operating mode of the generator, which is selected as a function of the fault, preferably automatically, to counteract the fault, in particular to remedy the fault.
  • the change now occurs repeatedly within a predetermined counting time interval it is proposed according to the invention to suppress feeding for a switch-off duration.
  • feeding is suppressed, such that the electric generator omits to feed in the reactive electric power and / or the active electric power for a shut-off period when a change in feeding has repeatedly occurred within a predetermined counting time interval.
  • the suppression of resumption or feeding takes place until the grid operator releases the generator again by means of an external signal.
  • the producer then remains in the interruption for as long as possible, preferably in the self-preservation mode, until he receives the release from the network operator to feed back regularly.
  • the suppression also occurs only after repeated interruption or change of the feed.
  • the second operating point is approached several times, or attempts are repeatedly made to approach the second operating point in a stable manner. Whether the second operating point has stably started or can not be determined, for example, by means of a time band. If the producer is driven to the second operating point or reaches this, the time band starts to run. If no renewed disturbance occurs during the duration of the time band, the second operating point is reached stably.
  • the generator of electrical energy is a wind energy plant.
  • the proposed method is particularly well suited for decentralized producers, since these are formed of low-power units, which individually have only a small influence on the supply network. Suppressing the feed thus has only a small, but easily controllable influence on the power balance of the supply network.
  • the control can also be relatively flexible and independent of other producers, without unnecessarily jeopardizing the network state. For distribution grids dominated by decentralized producers, there is also a cascaded process between the individual decentralized producers.
  • the proposed method may also be used beyond a "system split", that is, when the utility network is divided into multiple subnets by large interference, preferably the repeated interruption or the repeated change depending on the counting time interval is evaluated and a repeated interruption or a repeated change occurs when the interruption or change of the feed within the count time interval has occurred more than a predetermined limit number.
  • a repeated interruption or a repeated change is thus present only if it has been interrupted or changed sufficiently frequently within the counting time interval.
  • the decisive criterion for suppressing the feed is thus the number of interruptions or the changes per time interval.
  • the predetermined counting time interval and the predetermined limit value are preferably to be determined taking into account the grid connection point.
  • the feed should be suppressed sooner and then much earlier than in the case of a strong grid connection point in order to prevent the supply network from swinging up.
  • the second operating point Preferably, at the second operating point, less reactive electric power and / or less active electric power are generated and supplied than at the first operating point.
  • the second operating point thus has a higher power reserve than the first operating point. This is particularly advantageous in order to provide further control power for the electrical supply network after the fault.
  • the generator has a nominal apparent power of 2.0 MVA and has an apparent power of 1.5 MVA at the first operating point.
  • 0.5 MVA was provided as a control power at the first operating point.
  • the generator feeds only one apparent power 1, 0 MVA, although the wind would also significantly more possible.
  • the producer holds 1, 0 MVA control power at the second operating point. Accordingly, the producer then provides twice the control power in the second operating point.
  • the predetermined count time interval starts with the first interruption or the first change of the supply of the reactive electric power and / or the active electric power and is reset or started with the suppression of the resumption or the suppression of the supply of the reactive electric power and / or the active electric power uninterruptible feeding after reaching the second operating point.
  • the predetermined counting time interval thus begins with the first interruption or the first change of the feed. During this time interval, the first and further interrupts or changes are counted. If this counted value then exceeds a predetermined limit, e.g. 3, 4 or 5, the resumption of feeding is suppressed.
  • a predetermined limit e.g. 3, 4 or 5
  • a renewed interruption or a change during the counting time interval preferably does not reset the counting time interval.
  • the counting time interval is preferably reset only when the feed was suppressed or the generator feeds in without interruption.
  • a further time band can be used, for example of 5 minutes. If the generator then feeds into the electrical supply network for 5 minutes without interruption or change, an uninterrupted or change-free feeding is determined and the counting time interval is reset. Preferably, it is checked for each interruption or change whether it is a repeated interruption or a repeated change in a count time interval, in particular whether an interrupt or a change has occurred more than the predetermined limit number in a count time interval. It is thus proposed in particular that such a check is basically carried out the same for each interruption or for each change, or that different criteria are not examined for different interruptions or different changes.
  • the counting time interval is to be understood as a time window that has a fixed duration but can be at any time, that is, it can start at any time, for example.
  • a sliding time window is used as the basis for the check.
  • a repeated interruption or a repeated change occurs when an interrupt or a change occurs for the second or more frequent times in the counting time interval, ie in the sliding time window.
  • it is checked whether an interruption or a change occurs in this sliding time window more than the predetermined limit number. This should always be the criterion for the sliding time window, regardless of where this time window lies in the time frame or along a timeline.
  • an interruption or change occurs after a longer, uninterrupted or change-free period, it should not only be checked whether a repeated interruption or a repeated change occurs within the counting time interval, ie within this counting time interval, more often than predetermined limit number of an interruption or a change occurs, but this should be checked continuously.
  • a repeated interruption or a repeated change occurs within the counting time interval, ie within this counting time interval, more often than predetermined limit number of an interruption or a change occurs, but this should be checked continuously.
  • a count time interval is started for each interruption or change that occurs and it is checked until the end of this count time interval whether a repeated interruption or a repeated change has occurred, in particular if an interruption or a change has occurred more frequently than the predetermined limit number , But as soon as a second interruption or a second change occurs, a new counting time interval is started for them and the said test is carried out. If, for example, a predetermined limit of five is applied, the count time interval is started at the first interruption or the first change and it is checked whether more than five interruptions or changes occur in this count time interval. To overlap, a counting time interval is also started at the second interruption or the second change and checked whether in this Count time interval more than five breaks or more than five changes occur.
  • the second counting time interval starting with the second interruption or the second change would in any case comprise the last three interrupts of the first counting time interval and also the three said interrupts occurring shortly thereafter. In this second counting time interval, six interruptions or changes would then occur and a repeated interruption or a repeated change would be detected accordingly.
  • every interruption or every change be detected and provided with a time identifier. For each interruption or change, it can then be checked whether or not too many interruptions or changes have occurred within a period of the duration of a counting time interval. In particular, it can be checked at each interruption or change by the duration of the counting time interval in the past, whether too many interruptions or changes have occurred or not.
  • a counting time interval is each time window in which the interruption or change is located.
  • the interruption or the change may be at the beginning, at the end, in the middle or in any other position in the sliding time window, ie in the counting time interval. If, at least in one case, there is a time window of the duration of a counting time interval in which the interruption or the Change is a repeated interruption, the resumption of feeding or the repeated change of the feed is suppressed.
  • a time identifier is assigned to each interruption or each change / each interruption or change is assigned its own counting time interval, in particular with each interruption or with each change its own counting time interval is started.
  • the counting time intervals have the same time duration and it is also possible to consider that counting time intervals overlap.
  • the resumption of the regular feeding is automatically suppressed, if the generator does not stably feed at the second operating point at the expiration of the counting time interval, the predetermined counting time interval having a duration from the list comprising ⁇ seconds to 30 Seconds or 0 seconds to 5 minutes or 0 seconds to 15 minutes or 0 seconds to 60 minutes.
  • the counting time interval thus has a maximum duration and, if this is reached and the producer does not yet feed stable, the resumption or feeding of the generator is automatically suppressed.
  • the method thus has an automatic shutdown.
  • the predetermined limit number is in a predetermined ratio to the duration of the predetermined count time interval, which may be predetermined via a ratio quotient defined as the quotient of the limit number at the count time interval.
  • the predetermined limit number is thus set as a function of the predetermined counting time interval, which is proportional to the duration of the counting time interval. The larger the count time interval, the more breaks or changes are allowed until that Suppressing the feed takes place. If, for example, a short counting time interval is determined for a weak network connection point, then only a small number of interruptions is permitted until the resumption is suppressed.
  • the predetermined limit number is thus determined by a ratio ratio.
  • the ratio of the predetermined limit number to the predetermined counting time interval is less than 0.5 Hz, in particular less than 0.1 Hz, preferably less than 0.05 Hz, wherein the predetermined counting time interval is at least 10 seconds.
  • the predetermined limit number is at least 3 and at most 7.
  • the predetermined count time interval thus has at least a duration of 10 seconds and / or the predetermined limit number is at least 3 and at most 7.
  • the ratio ratio is at least chosen to be less than zero , 5 Hz.
  • the predetermined counting time interval is 30 seconds with a predetermined limit number of 3 or the predetermined counting time interval is 120 seconds with a predetermined limit number of 6. This then corresponds to a ratio ratio of 0, 1 and 0.05 Hz.
  • the suppression is preferably carried out as a function of at least one disturbance from the list: a loss of stability at the grid connection point and / or in the supply network, an overcurrent at the grid connection point and / or in the supply network, a voltage drop at the grid connection point and / or in the supply network, an overvoltage at the grid connection point and / or in the supply network, an overfrequency or underfrequency in the supply network, a swinging of the electrical generator and / or the supply network, a short circuit at the grid connection point and / or in the supply network, an indication and / or presence of a fault of the electric generator, and extreme conditions.
  • the indication and / or presence of a fault of the electrical generator is determined by a repeated change of the operating modes within the predetermined counting time interval. If the wind energy plant repeatedly changes or changes the operating modes independently within the counting time interval, this indicates an error of the generator, which in turn indicates a fault. For example, the wind turbine changes or changes within the predetermined counting time interval of 30 seconds from part load operation to nominal load operation and back again. This then leads to the display of a fault.
  • the generator of electrical energy connected to the network connection point of the electrical supply network is a wind turbine or a wind farm having a plurality of wind turbines.
  • Wind turbines and especially wind farms can also contribute to grid support as decentralized producers. The proposed solution prevents them from being able to prevent this swinging up in a special situation where the network is in danger of swinging up.
  • the resumption of the regular supply of the reactive electrical power and / or active electrical power in the electrical supply network is such that the reactive power increases with a temporal reactive power ramp function and also or alternatively, the active power is increased with a temporally active power ramp nfunktion.
  • the reactive power or active power is thus increased gradually and in a defined manner in order to avoid a reactive power jump or an active power jump.
  • the temporal reactive power ramp function has a reactive power ramp slope and, additionally or alternatively, the active time ramp function has a real power ramp slope, with at least one repetitive power feed resuming within the count time interval having a lower reactive power ramp slope and, additionally or alternatively lower active power ramp slope is selected as long as resumption has not yet been suppressed.
  • a repeated resumption of the feed this is done with a slower increase in reactive power or active power, thereby avoiding triggering a new fault.
  • the rise of the ramp is reduced.
  • the count time interval is thus used to also select the reactive power ramp slope and, alternatively, or alternatively, the active power ramp slope, respectively.
  • the reactive power ramp slope and, in addition or alternatively, the active power ramp slope is reduced with each further resumption of the regular injection within the counting time interval, in particular at least a factor between 0.45 and 0.95.
  • the ramp slope of the active and / or reactive power is thus reduced successively with each repeated resumption of the regular feed, in particular until the second operating point is reached stable or a further resumption is suppressed.
  • the first resumption takes place, for example, with a first increase in power over time.
  • the second resumption then takes place with a second increase in power after time, this being, for example, only 95 percent of the first increase.
  • the third increase is then, for example, 95 percent of the second increase and so on.
  • a wind turbine which comprises a wind turbine control unit, which is configured to carry out a method according to an embodiment described above.
  • a wind farm is furthermore proposed, which comprises a wind farm control unit which is set up to carry out a method according to an embodiment described above or has at least one wind energy installation described above or below.
  • FIG. 1 shows schematically a perspective view of a wind energy plant
  • Fig. 3 shows schematically a procedure of the method according to the invention
  • FIG. 4 shows schematically a course of an input power of a generator by means of the method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a wind turbine 100 for generating electrical energy with a tower 102 and a nacelle 104.
  • a rotor 106 with three rotor blades 108 and a spinner 1 10 is arranged.
  • the rotor 106 is set in rotation by the wind in rotation and thereby drives a generator in the nacelle 104 at.
  • FIG. 2 schematically shows a wind energy plant 100, which is connected via a network connection point 1 12 to an electrical supply network 1 14.
  • the electrical supply network 1 14 is referred to simplifying as network 1 14 or network 1 14 below, these terms are to be regarded as synonyms.
  • the wind energy plant 100 has a generator 16, which is operated by the wind and thereby generates electrical energy.
  • the generator 1 16 is formed in one embodiment as an electrically excited polyphase synchronous generator 1 16 with two each star-connected 3-phase systems, which is illustrated by the two star symbols in the generator 1 16 of FIG.
  • the alternating current thus generated namely in the mentioned example 6-phase alternating current, is rectified by a rectifier 1 18 and transmitted as direct current via a corresponding direct current line 120, which may comprise a plurality of individual lines, from the nacelle 122 down the tower 124 to an inverter 126 , which can be composed of various individual inverters.
  • the inverter 126 generates an alternating current from the direct current, namely in the example shown a 3-phase alternating current for feeding into the network 1 14.
  • the alternating voltage generated by the inverter 126 is still up-converted by means of a transformer 128, to then at the grid connection point 1 12 in the net 1 14 to be fed.
  • the illustrated transformer 128 uses a star-delta connection, namely a star connection on the primary side and a delta connection on the secondary side, which is shown here only as an example of an embodiment.
  • the feed into the network 1 14 may include, in addition to the injection of active power P and the feed of reactive power Q, which is illustrated by the action arrow 130.
  • the inverter 126 is controlled by a corresponding control unit 132, the control unit 132 also structurally combined with the inverter 126 can be.
  • Fig. 2 is intended to illustrate the basic Wirk inconvenience and the specific arrangement of individual elements can also be chosen differently than shown.
  • the transformer 128 may be provided outside the tower 124.
  • the control unit 132 controls the inverter 126, in particular, so that the manner of feeding into the network 1 14 is controlled.
  • tasks are perceived as the current to be fed to the situation in the network 1 14, in particular to adjust the frequency, phase and amplitude of the voltage in the network 1 14.
  • the control unit 132 is provided to control the proportion of active power P and reactive power Q of the currently fed into the network 1 14 power.
  • the control unit 132 is configured to perform a method described above or below, in particular to suppress a resumption of the feed. For this purpose, measurements in the network 1 14, in particular at the grid connection point 1 12 made and evaluated accordingly, in particular to detect a fault in the network 1 14.
  • the current voltage in the network 1 14, in particular in the form of the current effective value of the voltage is measured and compared with a default value for the voltage, namely the preset value VSET.
  • the illustrated system and in particular the inverter 126 with the control unit 132 is a voltage control system, which is also referred to in German parlance as "Voltage Control System", abbreviated VCS.
  • VCS Voltage Control System
  • a power control block 134 and a power evaluation block 136 are provided in the area of the nacelle.
  • the power control block 134 controls in particular the excitation, namely the exciter current, the third-excited synchronous generator in the example of the embodiment shown.
  • the power evaluation block 136 evaluates the power supplied to the rectifier 1 18 and compares it with the output from the rectifier 1 18 via the DC lines 130 to the inverter 126 power. The result of this evaluation is passed on to the power control block 134.
  • FIG. 2 also illustrates that, for a correspondingly intelligent feed, the system shown should be provided with a voltage control system in order to operate the wind energy plant as stable as possible during feeding, in particular when resuming feeding.
  • 3 shows a schematic method sequence 300 of the method according to the invention for controlling a generator of electrical energy connected to a network connection point of an electrical supply network.
  • the generator feeds electrical reactive power and active electrical power into the connected supply network. This is represented by the OP1 block 305.
  • the DET block 310 If there is a fault in the electrical supply network or a fault in feeding into the electrical supply network, this is detected and displayed in a next step. This is illustrated by the DET block 310.
  • the first occurrence of a fault is detected and passed to the TC control block 315.
  • the TC control block 315 then triggers the predetermined count time interval and sets an integrated disturbance counter to "1".
  • the supply of the reactive electrical power and / or the active electrical power in the electrical supply network is thus interrupted for the first time and the wind energy plant is driven in the self-preservation mode. This is illustrated by the SUS block 320.
  • the generator of electrical energy resumes the supply of the reactive electrical power and / or the active electrical power by means of a first ramp function.
  • This is represented by the RAM block 325.
  • the generator is now moved to a second operating point, wherein the second operating point has a higher control reserve than the first operating point. This process takes some time, as represented by the TB option block 335.
  • the generator When the generator stably reaches the second operating point represented by the OP2 block, the predetermined count time interval and the disturbance counter of the TC control block 315 are reset. The producer is now in a stable working point and will continue to operate normally.
  • the generator does not reach the second operating point stably, ie if a new fault occurs, it is detected again in the DET block 310 and the integrated disturbance counter of the TC control block 315 is set to "2."
  • the TC control block then equalizes the disturbance counter If the predetermined limit is not exceeded, the loop begins again, so the generator interrupts the Infeed and is driven in self-preservation. Further, the TC control block 315 applies a correction factor K to the ramp function so that when the feed is repeatedly resumed, the ramp has a decreased slope. This is represented by K-block 330. If the fault counter exceeds the predetermined limit during the adjustment, the resumption is suppressed. This is illustrated by the SHU block 345.
  • the producer is driven into a self-preservation mode in which he does not feed electrical power into the supply network. There the producer lingers for a certain time, as the duration of a time band. This is represented by T-block 350.
  • T-block 350 In order to drive the generator from this self-preservation mode to a normal operating state, either the time band can be waited for or the generator is restarted by means of a control signal SO of the network operator.
  • control unit which is set up to detect a fault and which also has an event counter or fault counter.
  • FIG. 4 shows a schematic progression 400 of an injected active power of a generator by means of the proposed method in a diagram.
  • the diagram is divided into the five vertical sections I, II, III, IV and V.
  • the line voltage V at the ordinate 402 is plotted over the time t at the abscissa 406.
  • the injected active power P A is plotted on the ordinate 404 over the time t at the abscissa 406.
  • the electrical supply network also has a nominal voltage V 0 and the generator has a power output P-
  • Section I the schematic curve of the mains voltage V is depicted, where the mains voltage swings V and a lower limit value V min below.
  • the network thus leaves its secure network state and has a fault at the time t- ⁇ .
  • the generator which feeds the effective electrical power Pi in a first operating point in the electrical supply network, interrupts due to the presence of this disturbance, the feeding of the active power at time t- ⁇ and also goes into the self-preservation mode P sus .
  • the power generated in self-sustaining mode P sus is not fed into the grid, but used to provide electrical energy to safety components such as the round fire.
  • the generator restarts the injection of the active power at time t2 by means of a first ramp 410 to become stable in the second working point P to reach 2.
  • the ramp comprises a first ramp increase dP1 / dt1 on. the producer achieved for a short time to the second working point P 2 at time t 3 in an unstable state.
  • the mains voltage V falls again below the threshold value V min and the producer interrupts the feeding of the active power at the time again.
  • the fault counter is set to "2".
  • the generator takes the injection of the active power at time t 5 by means of a second ramp 420 again in order to arrive stably in the second operating point P 2 .
  • the ramp 420 has a second ramp rise dP2 / dt2, which is smaller than the first ramp rise dP1 / dt1.
  • the generator briefly reaches the second operating point P 2 at time t 6 in an unstable state.
  • the grid voltage V falls again below the limit V min and the generator interrupts the injection of the active power at time t 7 again.
  • the fault counter is set to "3".
  • the generator restarts the injection of the active power at time t 8 by means of a third ramp 430 in order to reach the second operating point P 2 in a stable manner.
  • the ramp 430 has a third ramp rise dP2 / dt2, which is smaller than the second ramp rise dP2 / dt2.
  • the producer does not reach the second working point P 2 and stops at the time t 9, the feed, since the line voltage V again falls below the limit value V min.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines an einem Netzanschlusspunkt eines elektrischen Versorgungsnetzes angeschlossenen Erzeugers elektrischer Energie, umfassend die Schritte: Reguläres Einspeisen elektrischer Blindleistung und elektrischer Wirkleistung in das elektrische Versorgungsnetz, wobei der Erzeuger in einem ersten Arbeitspunkt betrieben wird, in dem der elektrische Erzeuger elektrische Blindleistung und elektrische Wirkleistung erzeugt, erstes Unterbrechen oder Ändern des Einspeisens der elektrischen Blindleistung und/oder der elektrischen Wirkleistung in das elektrische Versorgungsnetz, wenn eine Störung im elektrischen Versorgungsnetz oder eine Störung des Einspeisens in das elektrische Versorgungsnetz vorliegt oder angezeigt wird, Wiederaufnehmen des regulären Einspeisens der elektrischen Blindleistung und/oder elektrischen Wirkleistung in das elektrische Versorgungsnetz, wobei der Erzeuger das Wiederaufnehmen in einem zweiten Arbeitspunkt vornimmt bzw. in diesen zweiten Arbeitspunkt hochgefahren wird, in dem der elektrische Erzeuger elektrische Blindleistung und/oder elektrische Wirkleistung erzeugt und einspeist und Unterdrücken des Wiederaufnehmens des Einspeisens der elektrischen Blindleistung und/oder der elektrischen Wirkleistung in das elektrische Versorgungsnetz, derart, dass der elektrische Erzeuger das Einspeisen der elektrischen Blindleistung und/oder der elektrischen Wirkleistung für eine Abschaltdauer unterlässt, wenn eine Unterbrechung innerhalb eines vorbestimmten Zählzeitintervalls wiederholt aufgetreten ist oder Unterdrücken des Einspeisens der elektrischen Blindleistung und/oder der elektrischen Wirkleistung in das elektrische Versorgungsnetz, derart, dass der elektrische Erzeuger das Einspeisen der elektrischen Blindleistung und/oder der elektrischen Wirkleistung für eine Abschaltdauer unterlässt, wenn eine Änderung des Einspeisens innerhalb eines vorbestimmten Zählzeitintervalls wiederholt aufgetreten ist.

Description

Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines an einem Netzanschlusspunkt eines elektrischen Versorgungsnetzes angeschlossenen Erzeugers elektrischer Energie. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung einen an ein elektrisches Versorgungsnetz angeschlossenen Erzeuger elektrischer Energie, insbesondere eine Windenergieanlage.
Das Einspeisen elektrischer Energie in ein elektrisches Versorgungsnetz, wie bspw. dem europäischen Verbundnetz, ist allgemein bekannt. Ganz generell weisen die elektrischen Versorgungsnetze dabei üblicherweise einen sicheren Netzzustand auf - sie sind also insbesondere in Hinsicht auf ihre Netzfrequenz und ihre Netzspannung stabil. Durch verschiedenartige Netzfehler, wie bspw. einem Kurzschluss, kann es dazu kommen, dass die elektrischen Versorgungsnetze einen gefährdeten Netzzustand erreichen, in dem bspw. nicht mehr alle Verbraucher des Versorgungsnetzes mit elektrischer Energie versorgt werden können. Das Netz weist dann eine Störung auf.
Ein Beispiel für eine derartige Störung ist der Stabilitätsverlust, der sogenannte„Loss of Stability". Dieser wird beispielsweise in dem Aufsatz "Loss of (Angle) Stability of Wind Power Plants" von V. Diedrichs et al. beschrieben. Der Aufsatz wurde eingereicht für und vorgetragen auf dem "1 Oth International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Farms, Aarhus (Denmark), 25 - 26 October 2011 ". Je nach Art der Störung, also bspw. bei einem Loss of Stability, unterbrechen oder ändern die Erzeuger als Reaktion auf die Störung ihre Leistungseinspeisung bis die Störung vorüber bzw. geklärt ist. Unmittelbar nach der Klärung der Störung fahren die Erzeuger dann wieder mittels einer Rampe die Leistungseinspeisung hoch bzw. speisen wieder regulär, wie vor der Störung, in das elektrische Versorgungsnetz ein. Ein Beispiel für ein Hochfahren mittels einer Rampe ist der WO 2014/009223 A2 zu entnehmen.
Üblicherweise wird dabei davon ausgegangen, dass sich während der Unterbrechung die Rahmenbedingungen des elektrischen Versorgungsnetzes geändert haben, sodass eine einmalige Unterbrechung oder Änderung ausreichend ist, um der Störung erfolgreich entgegen zu wirken. Beispielsweise wurde der Netzfehler während der Unterbrechung behoben und das Versorgungsnetz befindet sich wieder in einem sicheren Netzzustand, sodass der bzw. die Erzeuger normal weiter arbeiten können. Eine Änderung der Ein- speisung betrifft besonders eine Änderung in einen netzstützenden Betrieb.
Haben sich aber während der Unterbrechung die Rahmenbedingungen des elektrischen Versorgungsnetzes nicht bzw. nicht positiv oder nur scheinbar verändert, kann die Störung wieder erneut auftreten und der Erzeuger verändert abermals auf gleiche Art und Weise seine Leistungseinspeisung. Hierdurch kann es zu einem Aufschwingen des Versorgungsnetzes bzw. des Erzeugers kommen, d.h. der Erzeuger und das Versorgungsnetz schwingen gegeneinander in einem quasi-stabilen Zustand. Dies kann ebenfalls weitere Erzeuger oder Verbraucher zum Schwingen anregen, sodass bspw. ein kritischer Netzzustand droht, in dem es zum Ausfall des Versorgungsnetzes kommen kann. Das Deutsche Patent- und Markenamt hat in der Prioritätsanmeldung zu vorliegender Anmeldung folgenden weiteren Stand der Technik recherchiert: EP 2 902 621 A1 .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, zumindest eines der oben genannten Probleme zu adressieren. Insbesondere soll eine Lösung vorgeschlagen werden, die auf einfache Art auch einen Erzeuger elektrischer Energie in einem gefährdeten Netzzustand steuert, insbesondere um einem potentiellen Netzausfall zu begegnen. Zumindest aber soll eine Alternative zum bisher bekannten vorgeschlagen werden.
Erfindungsgemäß wird somit ein Verfahren zum Steuern eines an einen Netzanschlusspunkt eines elektrischen Versorgungsnetzes angeschlossenen Erzeugers elektrischer Energie gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Demnach wird elektrische Leistung regulär in das elektrische Versorgungsnetz in einem ersten Arbeitspunkt eingespeist. Ein solcher Arbeitspunkt kann bspw. durch die eingespeiste Wirkleistung und ggf. die eingespeiste Blindleistung bestimmt sein. Das reguläre Einspeisen ist ein solches Einspeisen, das nicht durch eine Störung im elektrischen Versorgungsnetz oder eine Störung des Einspeisens in das elektrische Versorgungsnetz verändert wird bzw. davon betroffen ist. Ein reguläres Einspeisen ist somit ein störungsfreies Einspeisen.
Während der Erzeuger regulär in diesem ersten Arbeitspunkt betrieben wird, erfolgt eine erste Unterbrechung oder Änderung der Einspeisung, insbesondere der Wirkleistung, sodass keine Leistung oder eine geänderte Leistung in das elektrische Versorgungsnetz eingespeist wird, wenn eine Störung im elektrischen Versorgungsnetz oder eine Störung des Einspeisens in das elektrische Versorgungsnetz vorliegt oder angezeigt wird. Unter einer Störung sind dabei insbesondere netzrelevante Störungen zu verstehen, wie bspw. ein zu starker Spannungsabfall am Netzanschlusspunkt. Vorzugsweise wird der Erzeuger bei der Unterbrechung bzw. der Änderung der Einspeisung in einen Selbsterhaltungsmodus heruntergefahren bzw. in einen anderen Betriebsmodus gefahren, insbesondere einen Betriebsmodus, der die Störung berücksichtigt, bevorzugt ein, der Störungen begegnet. Im Falle des Selbsterhaltungsmodus erzeugt der Erzeuger genügend Energie um seinen Eigenbedarf zu decken, bspw. für das Notfeuer, den Pitch-Antrieb und/oder weitere sicherheitsrelevante Vorrichtungen. Dieser Selbsterhaltungsmodus wird auch als self-sustaining mode bezeichnet. Im Falle des anderen Betriebsmodus wird der Erzeuger so gesteuert, dass er der Störung begegnet, also der Störung entgegenwirkt, bspw. durch eine erhöhte Blindleistungseinspeisung. Im nächsten Schritt wird dann das reguläre Einspeisen bzw. die Einspeisung in einem zweiten Arbeitspunkt wieder aufgenommen, sodass die elektrische Leistung wieder regulär in das elektrische Versorgungsnetz eingespeist wird. Das Wiederaufnehmen erfolgt dabei bevorzugt mittels einer Rampe, also mit einer konstanten positiven Änderung der Leistung nach der Zeit. Die Zeit von der Unterbrechung bis zur Wiederaufnahme wird als Unterbrechungsdauer bezeichnet.
Der erste und zweite Arbeitspunkt können dabei grundsätzlich auch gleich sein. Es wird aber vorzugsweise vorgeschlagen, dass sie unterschiedlich sind, insbesondere dass der zweite Arbeitspunkt eine geringe Einspeiseleistung aufweist.
Liegt nun erneut eine Störung bzw. dieselbe Störung vor oder wird eine bzw. diese ange- zeigt, wird das Einspeisen abermals unterbrochen bzw. geändert.
Tritt das Unterbrechen nun wiederholt innerhalb eines vorbestimmten Zählzeitintervalls auf, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen das Wiederaufnehmen des Einspeisens für eine Abschaltdauer zu unterdrücken. Die Abschaltdauer ist dabei um ein Vielfaches größer als die Unterbrechungsdauer. Beispielsweise beträgt die Unterbrechungsdauer einige Sekunden und die Abschaltdauer einige Minuten. Die Abschaltdauer ist dann beispielsweise um den Faktor 10 größer als die Unterbrechungsdauer. Das Ändern des Einspeisens bedeutet insbesondere, eine Netzstützung vorzunehmen, dies kann beispielsweise im Falle eines Kurzschluss im Versorgungsnetz auch dadurch erfolgen, dass die Einspeisung erhöht wird, der Erzeuger speist dann also bewusst auf den Kurzschluss mit erhöhter Leistung, insbesondere damit der Netzschutz des Versor- gungsnetzes den Kurzschluss auch als solchen erkennt und auslöst.
Vorzugsweise umfasst das Ändern der Einspeisung einen Wechsel im Betriebsmodus des Erzeugers, insbesondere in einen Betriebsmodus des Erzeugers, der in Abhängigkeit der Störung, bevorzugt automatisch, gewählt wird, um der Störung zu begegnen, insbesondere um die Störung zu beheben. Tritt das Ändern nun wiederholt innerhalb eines vorbestimmten Zählzeitintervalls auf, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Einspeisen für eine Abschaltdauer zu unterdrücken. Es wird also das Einspeisen unterdrückt, nämlich so, dass der elektrische Erzeuger das Einspeisen der elektrischen Blindleistung und/oder der elektrischen Wirkleistung für eine Abschaltdauer unterlässt, wenn eine Änderung des Einspeisens innerhalb eines vorbestimmten Zählzeitintervalls wiederholt aufgetreten ist.
Grundsätzlich sind die Gründe, Erläuterungen und Ausführungsformen für das Unterdrücken des Wiederaufnehmens des Einspeisens in gleicher Weise auf das Unterdrücken des Einspeisens anwendbar. Beide Fälle werden zusammenfassend einfach als Unterdrücken bezeichnet. Die Gründe, Erläuterungen und Ausführungsformen, die das Unter- brechen des Einspeisens betreffen, sind also sinngemäß auch auf das Ändern des Einspeisens übertragbar. Das gilt besonders auch für die Ausführungsformen, die im Zusammenhang mit den begleitenden Figuren exemplarisch beschrieben sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Unterdrücken des Wiederaufnehmens bzw. des Einspeisens solange bis der Netzbetreiber den Erzeuger wieder mittels eines externen Signals freigibt. Der Erzeuger verharrt dann solange in der Unterbrechung, bevorzugt im Selbsterhaltungsmodus, bis er die Freigabe vom Netzbetreiber erhält, um wieder regulär einzuspeisen.
Bevorzugt tritt das Unterdrücken ferner erst nach mehrmaligem Unterbrechen bzw. Ändern der Einspeisung ein. Es wird also mehrfach der zweite Arbeitspunkt angefahren bzw. es wird mehrfach versucht den zweiten Arbeitspunkt stabil anzufahren. Ob der zweite Arbeitspunkt stabil angefahren ist oder nicht kann beispielsweise mittels eines Zeitbandes ermittelt werden. Wird der Erzeuger in den zweiten Arbeitspunkt gefahren bzw. erreicht diesen, beginnt das Zeitband zu laufen. Tritt keine erneute Störung während der Dauer des Zeitbandes auf, so ist der zweite Arbeitspunkt stabil erreicht.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Erzeuger elektrischer Energie eine Windenergieanlage. Das vorgeschlagene Verfahren ist dabei besonders gut für dezentrale Erzeuger geeignet, da diese aus Einheiten geringer Leistung ausgebildet sind, die einzeln nur einen geringen Einfluss auf das Versorgungsnetz haben. Ein Unterdrücken der Einspeisung hat somit nur einen geringen, aber gut steuerbaren Einfluss auf das Leistungsgleichgewicht des Versorgungsnetzes. Die Steuerung kann zudem relativ flexibel und unabhängig von anderen Erzeugern erfolgen, ohne den Netzzustand unnötig zu gefährden. Für Versorgungsnetze, die von dezentralen Erzeugern dominiert sind, bietet sich zudem ein kaskadierter Verfahrensablauf zwischen den einzelnen dezentralen Erzeugern an. Ferner kann das vorgeschlagene Verfahren auch über einen„System split" hinaus verwendet werden, also wenn das Versorgungsnetz durch Großstörung in mehrere Teilnetze zerfällt. Vorzugsweise wird das wiederholte Unterbrechen oder das wiederholte Ändern in Abhängigkeit des Zählzeitintervalls bewertet und ein wiederholtes Unterbrechen oder ein wiederholtes Ändern liegt vor, wenn das Unterbrechen oder das Ändern des Einspeisens innerhalb des Zählzeitintervalls öfter als eine vorbestimmte Grenzanzahl aufgetreten ist.
Ein wiederholtes Unterbrechen bzw. ein wiederholtes Ändern liegt somit erst dann vor, wenn innerhalb des Zählzeitintervalls genügend häufig unterbrochen bzw. geändert worden ist. Das entscheidende Kriterium für ein Unterdrücken der Einspeisung ist also die Anzahl der Unterbrechungen oder der Änderungen pro Zeitintervall. Das vorbestimmte Zählzeitintervall und der vorbestimmte Grenzwert sind dabei bevorzugt unter Berücksichtigung des Netzanschlusspunktes zu bestimmen. Bevorzugt sollte bei einem schwachen Netzanschlusspunkt die Einspeisung eher und dann deutlich früher unterdrückt werden, als bei einem starken Netzanschlusspunkt, um ein Aufschwingen des Versorgungsnetzes zu verhindern.
Vorzugsweise wird in dem zweiten Arbeitspunkt weniger elektrische Blindleistung und/oder weniger elektrische Wirkleistung erzeugt und eingespeist als in dem ersten Arbeitspunkt. Der zweite Arbeitspunkt weist somit eine höhere Leistungsreserve auf als der erste Arbeitspunkt. Dies ist besonders vorteilhaft, um weitere Regelleistung für das elektrische Versorgungsnetz nach der Störung vorzuhalten.
Beispielsweise weist der Erzeuger eine Nenn-Scheinleistung von 2,0 MVA auf und hat im ersten Arbeitspunkt eine Scheinleistung von 1 ,5 MVA eingespeist. Somit wurden 0,5 MVA als Regelleistung im ersten Arbeitspunkt vorgehalten. Im zweiten Arbeitspunkt, also nach dem Unterbrechen, speist der Erzeuger nur noch eine Scheinleistung 1 ,0 MVA ein, obwohl dem Wind nach auch deutlich mehr möglich wäre. Der Erzeuger hält dann im zweiten Arbeitspunkt 1 ,0 MVA Regelleistung vor. Demnach stellt der Erzeuger dann im zweiten Arbeitspunkt die doppelte Regelleistung zur Verfügung.
Vorzugsweise läuft das vorbestimmte Zählzeitintervall mit dem ersten Unterbrechen oder dem ersten Ändern des Einspeisens der elektrischen Blindleistung und/oder der elektrischen Wirkleistung an und wird mit dem Unterdrücken des Wiederaufnehmens oder dem Unterdrück des Einspeisens der elektrischen Blindleistung und/oder der elektrischen Wirkleistung zurückgesetzt oder läuft bei unterbrechungsfreiem Einspeisen nach Erreichen des zweiten Arbeitspunktes aus.
Das vorbestimmte Zählzeitintervall beginnt somit mit dem ersten Unterbrechen oder dem ersten Ändern der Einspeisung. Während dieses Zeitintervalls werden die erste sowie die weiteren Unterbrechungen bzw. Änderungen gezählt. Überschreitet dieser gezählte Wert dann einen vorbestimmten Grenzwert, z.B. 3, 4 oder 5, wird das Wiederaufnehmen des Einspeisens bzw. das Einspeisen unterdrückt.
Ein erneutes Unterbrechen bzw. ein erneutes Ändern während des Zählzeitintervalls setzt das Zählzeitintervall bevorzugt nicht zurück. Das Zählzeitintervall wird bevorzugt erst dann zurückgesetzt, wenn die Einspeisung unterdrückt wurde oder der Erzeuger unter- brechungsfrei einspeist.
Um ein unterbrechungsfreies bzw. änderungsfreies Einspeisen bzw. ein stabiles Erreichen des zweiten Arbeitspunktes zu detektieren, kann ein weiteres Zeitband verwendet werden, bspw. von 5 Minuten. Speist der Erzeuger also 5 Minuten unterbrechungsfrei bzw. änderungsfrei in das elektrische Versorgungsnetz ein, wird ein unterbrechungsfreies bzw. änderungsfreies Einspeisen festgestellt und das Zählzeitintervall zurückgesetzt. Vorzugsweise wird zu jeder Unterbrechung oder zu jeder Änderung geprüft, ob sie in einem Zählzeitintervall eine wiederholte Unterbrechung oder eine wiederholte Änderung ist, insbesondere ob mit ihr in einem Zählzeitintervall eine Unterbrechung oder eine Änderung öfter als die vorbestimmte Grenzzahl aufgetreten ist. Es wird somit besonders vorgeschlagen, dass eine solche Prüfung für jede Unterbrechung bzw. für jede Änderung grundsätzlich gleich durchgeführt wird bzw. nicht für unterschiedliche Unterbrechungen oder unterschiedliche Änderungen unterschiedliche Kriterien geprüft werden. Es geht darum, dass das Zählzeitintervall als Zeitfenster zu verstehen ist, das eine festgelegte Dauer hat, aber zu jedem beliebigen Zeitpunkt liegen kann, also zu jedem beliebigen Zeitpunkt beispielsweise starten kann. Es wird somit zur Prüfung ein gleitendes Zeitfenster zugrunde gelegt. Eine wiederholte Unterbrechung bzw. eine wiederholte Änderung liegt dann vor, wenn in dem Zählzeitintervall, also in dem gleitenden Zeitfenster eine Unterbrechung bzw. eine Änderung zum zweiten oder häufigeren Male auftritt. Insbesondere wird geprüft, ob eine Unterbrechung bzw. eine Änderung in diesem gleitenden Zeitfenster öfter als die vorbestimmte Grenzzahl auftritt. Das soll für das gleitende Zeitfenster immer das Kriterium sein, unabhängig davon, wo dieses Zeitfenster im Zeitraum oder entlang eines Zeitstrahls liegt.
Tritt beispielsweise nach einem längeren unterbrechungsfreien bzw. änderungsfreien Zeitraum eine Unterbrechung bzw. Änderung auf, soll nicht nur geprüft werden, ob begin- nend von dieser innerhalb des Zählzeitintervalls eine wiederholte Unterbrechung bzw. eine wiederholte Änderung auftritt, ob also innerhalb dieses Zählzeitintervalls öfter als die vorbestimmte Grenzanzahl eine Unterbrechung bzw. eine Änderung auftritt, sondern dies soll fortlaufend geprüft werden. Besonders kommen dazu beispielhaft zwei Möglichkeiten in Betracht, es kann aber auch weitere Varianten geben. Gemäß einer Variante wird zu jeder auftretenden Unterbrechung oder jeder auftretenden Änderung ein Zählzeitintervall gestartet und bis zum Ende dieses Zählzeitintervalls wird geprüft, ob eine wiederholte Unterbrechung oder eine wiederholte Änderung aufgetreten ist, insbesondere also ob öfter als die vorbestimmte Grenzzahl eine Unterbrechung oder eine Änderung aufgetreten ist. Sobald aber eine zweite Unterbrechung bzw. eine zweite Änderung auftritt, wird für diese ein neues Zählzeitintervall gestartet und die genannte Prüfung durchgeführt. Wird also beispielsweise eine vorbestimmte Grenzzahl von fünf angesetzt, wird bei der ersten Unterbrechung bzw. der ersten Änderung das Zählzeitintervall gestartet und geprüft, ob mehr als fünf Unterbrechungen bzw. Änderung in diesem Zählzeitintervall auftreten. Dazu überlappend wird bei der zweiten Unterbrechung bzw. der zweiten Änderung ebenfalls ein Zählzeitintervall gestartet und geprüft, ob in diesem Zählzeitintervall mehr als fünf Unterbrechungen bzw. mehr als fünf Änderungen auftreten. So kann es beispielsweise sein, dass in dem ersten Zählzeitintervall vier Unterbrechungen bzw. Änderungen auftreten, wobei die zweite Unterbrechung bzw. Änderung bereits mit einem großen Abstand zur ersten auftritt, beispielsweise in der Mitte dieses Zählzeit- Intervalls. Dabei können nach Ende dieses ersten Zählzeitintervalls kurz hintereinander drei weitere Unterbrechungen bzw. Änderungen auftreten. Diese würden in diesem ersten Zählzeitintervall, das mit der ersten Unterbrechung bzw. ersten Änderung gestartet wurde, nicht mitgezählt. Die Prüfung dieses ersten Zählzeitintervalls ergäbe dann, dass keine wiederholte Unterbrechung bzw. wiederholte Änderung erkannt wurde. Das zweite Zählzeitintervall, das mit der zweiten Unterbrechung bzw. der zweiten Änderung beginnt, würde auf alle Fälle die letzten drei Unterbrechungen bzw. Änderungen des ersten Zählzeitintervalls umfassen und außerdem die genannten drei Unterbrechungen bzw. Änderungen, die kurz danach aufgetreten sind. In diesem zweiten Zählzeitintervall würden dann sechs Unterbrechungen bzw. Änderungen auftreten und es würde entspre- chend eine wiederholte Unterbrechung bzw. eine wiederholte Änderung erkannt werden. Für dieses genannte Beispiel wäre gerade nicht vorgesehen, das zweite Zählzeitintervall erst zu beginnen, wenn das erste Zählzeitintervall abgelaufen ist, denn dann würden erst die genannten letzten drei Unterbrechungen bzw. Änderung erkannt werden und wenn dann keine weiteren Unterbrechungen bzw. Änderungen auftreten, würde nicht eine wiederholte Unterbrechung erkannt werden, obwohl sie erkannt werden sollte.
Als zweite Variante wird vorgeschlagen, dass jede Unterbrechung oder jeder Änderung erkannt und mit einer Zeitkennung versehen wird. Zu jeder Unterbrechung bzw. Änderung kann dann geprüft werden, ob innerhalb eines Zeitraums der Dauer eines Zählzeitintervalls zu viele Unterbrechungen bzw. Änderungen aufgetreten sind oder nicht. Beson- ders kann bei jeder Unterbrechung bzw. jeder Änderung um die Zeitdauer des Zählzeitintervalls in die Vergangenheit geprüft werden, ob zu viele Unterbrechungen bzw. Änderungen aufgetreten sind oder nicht.
Es wird also auch in diesem Beispiel, und es sind weitere denkbar, zu jeder Unterbrechung bzw. Änderung geprüft, ob sie in einem beliebigen Zeitintervall eine wiederholte Unterbrechung bzw. Änderung ist. Hierbei ist ein Zählzeitintervall jedes Zeitfenster, in dem die Unterbrechung bzw. Änderung liegt. Die Unterbrechung bzw. die Änderung kann dabei am Anfang, am Ende, in der Mitte oder in jeder anderen Position in dem gleitenden Zeitfenster, also in dem Zählzeitintervall liegen. Wenn wenigstens in einem Fall ein Zeitfenster der Dauer eines Zählzeitintervalls vorliegt, in dem die Unterbrechung bzw. die Änderung eine wiederholte Unterbrechung ist, wird das Wiederaufnehmen des Einspeisens bzw. das wiederholte Ändern des Einspeisens unterdrückt. Anders ausgedrückt wird für jede Unterbrechung bzw. für jede Änderung geprüft, ob es ein Zeitfenster gibt, in dem diese Unterbrechung bzw. diese Änderung liegt und in dem eine wiederholte Unterbre- chung bzw. Änderung erkannt wurde, insbesondere ob in dem Zeitfenster eine Unterbrechung bzw. eine Änderung öfter als die vorbestimmte Grenzzahl aufgetreten ist.
Gemäß weiterer Ausführungsformen wird somit vorgeschlagen, dass zum Prüfen, ob eine wiederholte Unterbrechung oder eine wiederholte Änderung vorliegt, insbesondere ob eine Unterbrechung oder eine Änderung öfter als die vorbestimmte Grenzzahl innerhalb des Zählzeitintervalls aufgetreten ist, jeder Unterbrechung bzw. jeder Änderung eine Zeitkennung zugeordnet wird und/oder jeder Unterbrechung bzw. jeder Änderung ein eigenes Zählzeitintervall zugeordnet wird, insbesondere mit jeder Unterbrechung bzw. mit jeder Änderung ein eigenes Zählzeitintervall gestartet wird. Dabei haben die Zählzeitintervalle dieselbe Zeitdauer und es kommt dabei auch in Betracht, dass sich Zählzeitinter- valle überlappen.
Vorzugsweise wird das Wiederaufnehmen des regulären Einspeisens bzw. das Einspeisen automatisch unterdrückt, sofern der Erzeuger mit Ablauf des Zählzeitintervalls das Einspeisen in dem zweiten Arbeitspunkt nicht bzw. nicht stabil vornimmt, wobei das vorbestimmte Zählzeitintervall eine Dauer aufweist, aus der Liste aufweisend^ Sekunden bis 30 Sekunden oder 0 Sekunden bis 5 Minuten oder 0 Sekunden bis 15 Minuten oder 0 Sekunden bis 60 Minuten.
Das Zählzeitintervall weist somit eine Höchstdauer auf und sofern diese erreicht ist und der Erzeuger noch nicht stabil einspeist, wird das Wiederaufnehmen bzw. das Einspeisen des Erzeugers automatisch unterdrückt. Das Verfahren weist somit eine automatische Abschaltung auf.
Vorzugsweise steht die vorbestimmte Grenzanzahl in einem vorbestimmten Verhältnis zur Dauer des vorbestimmten Zählzeitintervalls, das über einen Verhältnisquotienten vorbestimmt werden kann, der als Quotient der Grenzzahl zum Zählzeitintervall definiert ist. Die vorbestimmte Grenzanzahl wird somit in Abhängigkeit des vorbestimmten Zählzeitintervalls festgelegt, die proportional zur Dauer des Zählzeitintervalls ist. Umso größer das Zählzeitintervall ist, umso mehr Unterbrechungen bzw. Änderungen sind zulässig bis das Unterdrücken der Einspeisung erfolgt. Wird beispielsweise für einen schwachen Netzanschlusspunkt ein kurzes Zählzeitintervall bestimmt, so ist auch nur eine geringe Anzahl an Unterbrechungen zulässig bis das Wiederaufnehmen unterdrückt wird. Die vorbestimmt Grenzanzahl wird somit über einen Verhältnisquotienten bestimmt. Vorzugsweise ist der Verhältnisquotient der vorbestimmten Grenzanzahl zum vorbestimmten Zählzeitintervall kleiner als 0,5 Hz, insbesondere kleiner als 0,1 Hz, bevorzugt kleiner als 0,05 Hz, wobei das vorbestimmte Zählzeitintervall wenigstens 10 Sekunden beträgt. Vorzugsweise beträgt die vorbestimmte Grenzzahl wenigstens 3 und höchstens 7. Das vorbestimmte Zählzeitintervall weist somit wenigstens eine Dauer von 10 Sekunden auf und/oder die vorbestimmte Grenzanzahl beträgt wenigstens 3 und höchstens 7. Zudem wird der Verhältnisquotient wenigstens so gewählt, dass er kleiner ist als 0,5 Hz.
Bevorzugt beträgt das vorbestimmte Zählzeitintervall 30 Sekunden mit einer vorbestimmten Grenzanzahl von 3 oder das vorbestimmte Zählzeitintervall beträgt 120 Sekunden mit einer vorbestimmten Grenzanzahl von 6. Dies entspricht dann einem Verhältnisquotienten von 0, 1 bzw. 0,05 Hz.
Vorzugsweise erfolgt das Unterdrücken in Abhängigkeit wenigstens einer Störung aus der Liste aufweisend: einen Stabilitätsverlust am Netzanschlusspunkt und/oder im Versorgungsnetz, einen Überstrom am Netzanschlusspunkt und/oder im Versorgungsnetz, einen Spannungseinbruch am Netzanschlusspunkt und/oder im Versorgungsnetz, eine Überspannung am Netzanschlusspunkt und/oder im Versorgungsnetz, eine Über- oder Unterfrequenz im Versorgungsnetz, ein Aufschwingen des elektrischen Erzeugers und/oder des Versorgungsnetzes, einen Kurzschluss am Netzanschlusspunkt und/oder im Versorgungsnetz, ein Anzeigen und/oder Vorliegen eines Fehlers des elektrischen Erzeugers, und Extremböen.
Somit lösen nur einige wenige physikalische Erscheinungen oder Zustände des elektrischen Versorgungsnetzes eine Störung aus bzw. werden als solche angezeigt.
Vorzugsweise wird das Anzeigen und/oder Vorliegen eines Fehlers des elektrischen Erzeugers durch einen wiederholten Wechsel der Betriebsmodi innerhalb des vorbe- stimmten Zählzeitintervalls festgestellt. Sofern die Windenergieanlage die Betriebsmodi wiederholend selbstständig innerhalb des Zählzeitintervalls wechselt bzw. ändert, wird hierdurch ein Fehler des Erzeugers angezeigt, der wiederum eine Störung anzeigt. Beispielsweise wechselt bzw. ändert die Windenergieanlage innerhalb des vorbestimmten Zählzeitintervalls von 30 Sekunden vom Teillastbetrieb in den Nennlastbetrieb und wieder zurück. Dies führt dann zum Anzeigen einer Störung.
Vorzugsweise ist der an dem Netzanschlusspunkt des elektrischen Versorgungsnetzes angeschlossene Erzeuger elektrischer Energie eine Windenergieanlage oder ein mehrere Windenergieanlagen aufweisender Windpark. Windenergieanlagen und besonders Wind- parks können als dezentrale Erzeuger auch zur Netzstützung beitragen. Durch die vorgeschlagene Lösung wird dabei verhindert, dass sie in einer speziellen Situation, in der das Netz Gefahr läuft, sich aufzuschwingen, dieses Aufschwingen verhindern können.
Vorzugsweise erfolgt das Wiederaufnehmen des regulären Einspeisens der elektrischen Blindleistung und/oder elektrischen Wirkleistung in das elektrische Versorgungsnetz so, dass die Blindleistung mit einer zeitlichen Blindleistungs-Rampenfunktion erhöht und außerdem oder alternativ die Wirkleistung mit einer zeitlichen Wirkleistungs- Rampe nfunktion erhöht wird. Die Blindleistung bzw. Wirkleistung wird somit allmählich und definiert hochgefahren, um einen Blindleistungssprung bzw. einen Wirkleistungssprung zu vermeiden. Vorzugsweise weist die zeitliche Blindleistungs-Rampenfunktion eine Blindleistungs- Rampensteigung auf und außerdem oder alternativ weist die zeitliche Wirkleistungs- Rampe nfunktion eine Wirkleistungs-Rampensteigung auf, wobei für wenigstens eine wiederholte Wiederaufnahme der Einspeisung innerhalb des Zählzeitintervalls eine geringere Blindleistungs-Rampensteigung und außerdem oder alternativ eine geringere Wirkleistungs-Rampensteigung gewählt wird, solange das Wiederaufnehmen noch nicht unterdrückt wurde.
Bei einem wiederholten Wiederaufnehmen der Einspeisung erfolgt dies mit einem langsameren Erhöhen der Blindleistung bzw. Wirkleistung, um dadurch ein Auslösen einer erneuten Störung zu vermeiden. Bevorzugt wird mit der ersten wiederholten Wiederauf- nähme während des Zählzeitintervalls, also mit der zweiten Wiederaufnahme innerhalb eines Zählzeitintervalls, der Anstieg der Rampe verringert. Das Zählzeitintervall wird somit verwendet, um auch die Blindleistungs-Rampensteigung und außerdem oder alternativ die Wirkleistungs-Rampensteigung jeweils zu wählen. Vorzugsweise wird die Blindleistungs-Rampensteigung und außerdem oder alternativ die Wirkleistungs-Rampensteigung mit jedem weiteren Wiederaufnehmen des regulären Einspeisens innerhalb des Zählzeitintervalls verringert, insbesondere wenigstens um einen Faktor zwischen 0,45 und 0,95.
Die Rampensteigung der Wirk- und/oder Blindleistung wird somit sukzessive mit jeder wiederholten Wiederaufnahme des regulären Einspeisens verringert, insbesondere bis der zweite Arbeitspunkt stabil erreicht oder ein weiteres Wiederaufnehmen unterdrückt wird. Das erste Wiederaufnehmen erfolgt dabei beispielsweise mit einem ersten Anstieg der Leistung nach der Zeit. Das zweite Wiederaufnehmen erfolgt dann mit einem zweiten Anstieg der Leistung nach der Zeit, wobei dieser bspw. nur 95 Prozent des ersten Anstieges beträgt. Der dritte Anstieg beträgt dann bspw. 95 Prozent des zweiten Anstieges und so weiter.
Erfindungsgemäß wird zudem eine Windenergieanlage vorgeschlagen, die eine Windenergieanlagen-Steuereinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß einer vorstehend beschriebenen Ausführungsform durchzuführen.
Erfindungsgemäß wird ferner ein Windpark vorgeschlagen, der eine Windpark- Steuereinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß einer vorstehend beschriebenen Ausführungsform durchzuführen oder wenigstens eine vorstehend oder nachstehend beschriebene Windenergieanlage aufweist.
Die vorliegende Erfindung wird nun nachfolgend exemplarisch anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer Windenergieanlage,
Fig. 2 zeigt schematisch eine an ein Netz angeschlossene Windenergieanlage,
Fig. 3 zeigt schematisch einen Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens und
Fig. 4 zeigt schematisch einen Verlauf einer eingespeisten Leistung eines Erzeugers mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Nachfolgend können identische Bezugszeichen für ähnliche aber nicht identische Elemente vorgesehen sein oder sie können auch für Elemente vorgesehen sein, die nur schematisch oder symbolisch dargestellt sind und sich in Details unterscheiden können, die für die jeweilige Erläuterung aber nicht relevant sind. Fig. 1 zeigt eine Windenergieanlage 100 zum Erzeugen elektrischer Energie mit einem Turm 102 und einer Gondel 104. An der Gondel 104 ist ein Rotor 106 mit drei Rotorblattern 108 und einem Spinner 1 10 angeordnet. Der Rotor 106 wird im Betrieb durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und treibt dadurch einen Generator in der Gondel 104 an. Fig. 2 zeigt schematisch eine Windenergieanlage 100, die über einen Netzanschlusspunkt 1 12 an ein elektrisches Versorgungsnetz 1 14 angeschlossen ist. Das elektrische Versorgungsnetz 1 14 wird vereinfachend auch als Netz 1 14 oder Netzwerk 1 14 nachfolgend bezeichnet, wobei diese Begriffe als Synonyme anzusehen sind.
Die Windenergieanlage 100 weist einen Generator 1 16 auf, der durch den Wind betrie- ben wird und dadurch elektrische Energie erzeugt. Der Generator 1 16 ist in einer Ausführungsform als elektrisch erregter Mehrphasen-Synchrongenerator 1 16 mit zwei jeweils sternförmig verschalteten 3-Phasensystemen ausgebildet, was durch die beiden Sternsymbole in dem Generator 1 16 der Fig. 2 veranschaulicht wird. Der so erzeugte Wechselstrom, nämlich in dem genannten Beispiel 6-phasige Wechselstrom, wird mit einem Gleichrichter 1 18 gleichgerichtet und als Gleichstrom über eine entsprechende Gleichstromleitung 120, die mehrere Einzelleitungen umfassen kann, von der Gondel 122 den Turm 124 herunter zu einem Wechselrichter 126 übertragen, der aus diversen Einzelwechselrichtern zusammengesetzt sein kann. Der Wechselrichter 126 erzeugt aus dem Gleichstrom einen Wechselstrom, nämlich in dem gezeigten Beispiel einen 3-phasigen Wechselstrom zum Einspeisen in das Netz 1 14. Hierzu wird die vom Wechselrichter 126 erzeugte Wechselspannung noch mittels eines Transformators 128 hochtransformatiert, um dann am Netzanschlusspunkt 1 12 in das Netz 1 14 eingespeist zu werden. Der gezeigte Transformator 128 verwendet eine Stern-Dreiecksschaltung, nämlich primärseitig eine Sternschaltung und sekundärseitig eine Dreiecksschaltung, was hier nur als ein Beispiel einer Ausführungsform dargestellt ist. Die Einspeisung in das Netz 1 14 kann neben der Einspeisung von Wirkleistung P auch die Einspeisung von Blindleistung Q beinhalten, was durch den Wirkpfeil 130 veranschaulicht wird. Für die konkrete Einspeisung wird der Wechselrichter 126 durch eine entsprechende Steuereinheit 132 angesteuert, wobei die Steuereinheit 132 auch baulich mit dem Wechselrichter 126 vereint sein kann. Überhaupt soll die Fig. 2 den grundsätzlichen Wirkaufbau veranschaulichen und die konkrete Anordnung einzelner Elemente kann auch anders als dargestellt gewählt werden. Bspw. kann der Trafo 128 außerhalb des Turms 124 vorgesehen sein.
Die Steuereinheit 132 steuert den Wechselrichter 126 insbesondere so an, dass die Art und Weise der Einspeisung in das Netz 1 14 gesteuert wird. Dabei werden Aufgaben wahrgenommen wie den einzuspeisenden Strom an die Situation im Netz 1 14, insbesondere an Frequenz, Phase und Amplitude der Spannung im Netz 1 14 anzupassen. Außerdem ist die Steuereinheit 132 dazu vorgesehen, den Anteil von Wirkleistung P und Blindleistung Q der aktuell in das Netz 1 14 eingespeisten Leistung zu steuern. Ferner ist die Steuereinheit 132 dazu eingerichtet ein vorstehend oder nachstehend beschriebenes Verfahren durchzuführen, insbesondere ein Wiederaufnehmen der Einspeisung zu unterdrücken. Hierfür werden Messungen im Netz 1 14, insbesondere am Netzanschlusspunkt 1 12 vorgenommen und entsprechend ausgewertet, insbesondere um eine Störung im Netz 1 14 zu detektieren. Ferner wird auch die aktuelle Spannung im Netz 1 14, insbeson- dere in Form des aktuellen Effektivwertes der Spannung, gemessen und mit einem Vorgabewert für die Spannung, nämlich dem Vorgabewert VSET verglichen.
Entsprechend stellt das dargestellte System und insbesondere der Wechselrichter 126 mit der Steuereinheit 132 ein Spannungssteuersystem dar, das auch im deutschen Sprachgebrauch als "Voltage Control System", abgekürzt VCS, bezeichnet wird. Für die Steuerung des Generators der Windenergieanlage sind im Bereich der Gondel ein Leistungssteuerblock 134 und ein Leistungsauswerteblock 136 vorgesehen. Der Leistungssteuerblock 134 steuert insbesondere die Erregung, nämlich den Erregerstrom, des fremderregten Synchrongenerators im Beispiel der gezeigten Ausführung. Der Leis- tungs-Auswerteblock 136 wertet die dem Gleichrichter 1 18 zugeführte Leistung aus und vergleicht sie mit der vom Gleichrichter 1 18 über die Gleichstromleitungen 130 zum Wechselrichter 126 abgegebenen Leistung. Das Ergebnis dieser Auswertung wird weiter an den Leistungssteuerblock 134 gegeben.
Die Fig. 2 veranschaulicht auch, dass für eine entsprechend intelligente Einspeisung das gezeigte System mit einem Spannungssteuersystem versehen sein sollte, um die Wind- energieanlage beim Einspeisen möglichst stabil zu betreiben, insbesondere beim Wiederaufnehmen der Einspeisung. Fig. 3 zeigt einen schematischen Verfahrensablauf 300 des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern eines an einem Netzanschlusspunkt eines elektrischen Versorgungsnetzes angeschlossenen Erzeugers elektrischer Energie.
In einem ersten Schritt speist der Erzeuger elektrische Blindleistung und elektrische Wirkleistung in das angeschlossene Versorgungsnetz ein. Dies ist durch den OP1-Block 305 dargestellt.
Wenn eine Störung im elektrischen Versorgungsnetz oder eine Störung des Einspeisens in das elektrische Versorgungsnetz vorliegt, wird dies in einem nächsten Schritt detektiert und angezeigt. Dies ist durch den DET-Block 310 dargestellt. Das erste Auftreten einer Störung wird erfasst und dem TC-Kontrollblock 315 übergeben. Der TC-Kontrollblock 315 löst daraufhin das vorbestimmte Zählzeitintervall aus und setzt einen integrierten Störungszähler auf„1 ".
Die Einspeisung der elektrischen Blindleistung und/oder der elektrischen Wirkleistung in das elektrische Versorgungsnetz wird somit zum ersten Mal unterbrochen und die Wind- energieanlage wird in den Selbsterhaltungsmodus gefahren. Dies ist durch den SUS- Block 320 dargestellt.
In einem nächsten Schritt nimmt der Erzeuger elektrischer Energie die Einspeisung der elektrischen Blindleistung und/oder der elektrischen Wirkleistung mittels einer ersten Rampenfunktion wieder auf. Dies ist durch den RAM-Block 325 dargestellt. Der Erzeuger wird nun in einen zweiten Arbeitspunkt gefahren, wobei der zweite Arbeitspunkt eine höhere Regelreserve aufweist als der erste Arbeitspunkt. Dieser Vorgang benötigt eine gewisse Zeit, was durch den TB-Optionsblock 335 dargestellt ist.
Erreicht der Erzeuger stabil den zweiten Arbeitspunkt, der durch den OP2-Block dargestellt ist, wird das vorbestimmte Zählzeitintervall und der Störungszähler des TC- Kontrollblockes 315 zurückgesetzt. Der Erzeuger befindet sich nun in einem stabilen Arbeitspunkt und wird normal weiterbetrieben.
Erreicht der Erzeuger den zweiten Arbeitspunkt nicht stabil, tritt also eine erneute Störung auf, wird diese erneut im DET-Block 310 detektiert und der integrierte Störungszähler des TC-Kontrollblockes 315 auf wird„2" gesetzt. Der TC-Kontrollblock gleicht darauf hin den Störungszähler mit einem vorbestimmten Grenzwert ab. Ist der vorbestimmte Grenzwert nicht überschritten, beginnt die Schleife von vorne. Der Erzeuger unterbricht somit die Einspeisung und wird in den Selbsterhaltung gefahren. Ferner beaufschlagt der TC- Kontrollblock 315 die Rampenfunktion mit einem Korrekturfaktor K, sodass bei einem wiederholten Wiederaufnehmen der Einspeisung die Rampe einen verminderten Anstieg aufweist. Dies ist durch den K-Block 330 dargestellt. Überschreitet der Störungszähler beim Abgleich den vorbestimmen Grenzwert, wird das Wiederaufnehmen unterdrückt. Dies ist durch den SHU-Block 345 dargestellt. Der Erzeuger wird in einen Selbsterhaltungsmodus gefahren, in dem er keine elektrische Leistung in das Versorgungsnetz einspeist. Dort verharrt der Erzeuger eine gewisse Zeit, als die Dauer eines Zeitbandes. Dies ist durch den T-Block 350 dargestellt. Um den Erzeuger aus diesem Selbsterhaltungsmodus in einen normalen Betriebszustand zu fahren, kann entweder das Zeitband abgewartet werden oder der Erzeuger wird mittels eines Steuersignals SO des Netzbetreiber wieder gestartet.
Die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann also ganz grundsätzlich mit einer Steuereinheit erreicht werden, die dazu eingerichtet ist, eine Störung zu erfas- sen und die ferner einen Ereignis- bzw. Störungszähler aufweist.
Fig. 4 zeigt einen schematischen Verlauf 400 einer eingespeisten Wirkleistung eines Erzeugers mittels des vorgeschlagenen Verfahrens in einem Diagramm. Für ein besseres Verständnis ist das Diagramm in die fünf vertikalen Abschnitte I, II, III, IV und V unterteilt.
In dem oberen Teil des Diagramms ist die Netzspannung V an der Ordinate 402 über der Zeit t an der Abszisse 406 abgetragen. In dem unteren Teil des Diagramms ist die eingespeist Wirkleistung PA an der Ordinate 404 über der Zeit t an der Abszisse 406 abgetragen. Das elektrische Versorgungsnetz weist zudem eine Nennspannung V0 auf und der Erzeuger eine Abgabeleistung P-| .
In Abschnitt I ist der schematische Verlauf der Netzspannung V abgebildet, wobei sich die Netzspannung V aufschwingt und einen unteren Grenzwert Vmin unterschreitet. Das Netz verlässt somit seinen sicheren Netzzustand und weist zum Zeitpunkt t-ι eine Störung auf. Der Erzeuger, der die elektrische Wirkleistung P-i in einem ersten Arbeitspunkt in das elektrische Versorgungsnetz einspeist, unterbricht auf Grund des Vorliegens dieser Störung die Einspeisung der Wirkleistung zum Zeitpunkt t-ι und geht zudem in den Selbsterhaltungsmodus Psus über. Die im Selbsterhaltungsmodus erzeugte Leistung Psus wird nicht in das Versorgungsnetz eingespeist, sondern dafür verwendet, Sicherheitskomponenten, wie das Rundfeuer, mit elektrischer Energie zu versorgen.
Mit dem Unterbrechen Ui der Einspeisung der Wirkleistung wird das vorbestimmte Zählzeitintervall tv ausgelöst und der Störungszähler auf„1 " gesetzt. In Abschnitt I I nimmt der Erzeuger die Einspeisung der Wirkleistung zum Zeitpunkt t2 mittels einer ersten Rampe 410 wieder auf, um stabil in den zweiten Arbeitspunkt P2 zu gelangen. Hierzu weist die Rampe 410 einen ersten Rampenanstieg dP1/dt1 auf. Der Erzeuger erreicht kurzzeitig den zweiten Arbeitspunkt P2 zum Zeitpunkt t3 in einem instabilen Zustand. Zum Zeitpunkt t4 fällt die Netzspannung V erneut unter den Grenzwert Vmin und der Erzeuger unterbricht die Einspeisung der Wirkleistung zum Zeitpunkt erneut.
Mit dem Unterbrechen U2 der Einspeisung der Wirkleistung wird der Störungszähler auf „2" gesetzt.
In Abschnitt III nimmt der Erzeuger die Einspeisung der Wirkleistung zum Zeitpunkt t5 mittels einer zweiten Rampe 420 erneut auf, um stabil in den zweiten Arbeitspunkt P2 zu gelangen. Hierzu weist die Rampe 420 einen zweiten Rampenanstieg dP2/dt2 auf, wobei dieser kleiner ist als der erste Rampenanstieg dP1 /dt1 . Der Erzeuger erreicht kurzzeitig den zweiten Arbeitspunkt P2 zum Zeitpunkt t6 in einem instabilen Zustand. Zum Zeitpunkt t7 fällt die Netzspannung V erneut unter den Grenzwert Vmin und der Erzeuger unterbricht die Einspeisung der Wirkleistung zum Zeitpunkt t7 abermals. Mit dem Unterbrechen U3 der Einspeisung der Wirkleistung wird der Störungszähler auf „3" gesetzt.
In Abschnitt IV nimmt der Erzeuger die Einspeisung der Wirkleistung zum Zeitpunkt t8 mittels einer dritten Rampe 430 erneut auf, um stabil in den zweiten Arbeitspunkt P2 zu gelangen. Hierzu weist die Rampe 430 einen dritten Rampenanstieg dP2/dt2 auf, wobei dieser kleiner ist als der zweite Rampenanstieg dP2/dt2. Der Erzeuger erreicht den zweiten Arbeitspunkt P2 nicht und unterbricht zum Zeitpunkt t9 die Einspeisung, da die Netzspannung V erneut unter den Grenzwert Vmin sinkt.
Mit dem Unterbrechen U4 der Einspeisung der Wirkleistung wird der Störungszähler auf „4" gesetzt. Damit überschreitet die Anzahl der Unterbrechungen innerhalb des vorbe- stimmten Zeitbandes tv die vorbestimmte Grenzzahl, die hier 3 beträgt, und das Wieder- aufnehmen des Einspeisens wird unterdrückt. Dies ist in Abschnitt V durch den Bereich 440 dargestellt. Der Erzeuger verharrt jetzt in diesem Zustand mit der Dauer A bis der Netzbetreiber den Erzeuger mittels eines externen Signals wieder freigibt. Die Einspei- sung bleibt somit auch unterdrückt, selbst wenn das Versorgungsnetz einen sicheren Netzzustand aufweist.

Claims

Ansprüche:
1. Verfahren zum Steuern eines an einem Netzanschlusspunkt eines elektrischen Versorgungsnetzes angeschlossenen Erzeugers elektrischer Energie, umfassend die Schritte: reguläres Einspeisen elektrischer Blindleistung und elektrischer Wirkleistung in das elektrische Versorgungsnetz, wobei der Erzeuger in einem ersten Arbeitspunkt betrieben wird, in dem der elektrische Erzeuger elektrische Blindleistung und elektrische Wirkleistung erzeugt, - erstes Unterbrechen oder Ändern des Einspeisens der elektrischen Blindleistung und/oder der elektrischen Wirkleistung in das elektrische Versorgungsnetz, wenn eine Störung im elektrischen Versorgungsnetz oder eine Störung des Einspeisens in das elektrische Versorgungsnetz vorliegt oder angezeigt wird,
Wiederaufnehmen des regulären Einspeisens der elektrischen Blindleistung und/oder elektrischen Wirkleistung in das elektrische Versorgungsnetz, wobei der Erzeuger das Wiederaufnehmen in einem zweiten Arbeitspunkt vornimmt bzw. in diesen zweiten Arbeitspunkt hochgefahren wird, in dem der elektrische Erzeuger elektrische Blindleistung und/oder elektrische Wirkleistung erzeugt und einspeist und
Unterdrücken des Wiederaufnehmens des Einspeisens der elektrischen Blindleis- tung und/oder der elektrischen Wirkleistung in das elektrische Versorgungsnetz, derart, dass der elektrische Erzeuger das Einspeisen der elektrischen Blindleistung und/oder der elektrischen Wirkleistung für eine Abschaltdauer unterlässt, wenn eine Unterbrechung innerhalb eines vorbestimmten Zählzeitintervalls wiederholt aufgetreten ist oder
Unterdrücken des Einspeisens der elektrischen Blindleistung und/oder der elektri- sehen Wirkleistung in das elektrische Versorgungsnetz, derart, dass der elektrische Erzeuger das Einspeisen der elektrischen Blindleistung und/oder der elektrischen Wirkleistung für eine Abschaltdauer unterlässt, wenn eine Änderung des Einspeisens innerhalb eines vorbestimmten Zählzeitintervalls wiederholt aufgetreten ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass das wiederholte Unterbrechen oder das wiederholte Ändern in Abhängigkeit des Zählzeitintervalls bewertet wird und ein wiederholtes Unterbrechen oder ein wiederholtes Ändern vorliegt, wenn das Unterbrechen oder das Ändern des Einspeisens innerhalb des Zählzeitintervalls öfter als eine vorbestimmte Grenzanzahl aufgetreten ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass in dem zweiten Arbeitspunkt weniger elektrische Blindleistung und/oder weniger elektrische Wirkleistung eingespeist wird als in dem ersten Arbeitspunkt.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vorbestimmte Zählzeitintervall mit dem ersten Unterbrechen oder dem ersten Ändern des Einspeisens der elektrischen Blindleistung und/oder der elektrischen Wirkleistung anläuft und mit dem Unterdrücken des Wiederaufnehmens oder dem Unterdrücken des Einspeisens der elektrischen Blindleistung und/oder der elektrischen Wirkleistung zurückge- setzt wird oder bei unterbrechungsfreiem oder änderungsfreiem Einspeisen nach Erreichen des zweiten Arbeitspunktes ausläuft.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu jeder Unterbrechung oder zu jeder Änderung geprüft wird, ob sie in einem Zählzeitintervall eine wiederholte Unterbrechung oder Änderung ist, insbesondere ob mit ihr in einem Zählzeitintervall eine Unterbrechung oder eine Änderung öfter als eine bzw. die vorbestimmte Grenzzahl aufgetreten ist.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Prüfen, ob eine wiederholte Unterbrechung oder eine wiederholte Änderung vorliegt, insbesondere ob eine Unterbrechung oder eine Änderung öfter als eine bzw. die vorbestimmte Grenzzahl innerhalb des Zählzeitintervalls aufgetreten ist, jeder Unterbrechung oder jeder Änderung eine Zeitkennung zugeordnet wird und/oder jeder Unterbrechung oder jeder Änderung ein eigenes Zählzeitintervall zugeordnet wird, insbesondere mit jeder Unterbrechung oder jeder Änderung ein eigenes Zählzeitintervall gestartet wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wiederaufnehmen des regulären Einspeisens bzw. das Einspeisen automatisch unterdrückt wird, sofern der Erzeuger mit Ablauf des vorbestimmten Zählzeitintervalls das Einspeisen in dem zweiten Arbeitspunkt nicht bzw. nicht stabil vornimmt, wobei das vorbestimmte Zählzeitintervall eine Dauer aufweist, aus der Liste aufweisend:
0 Sekunden bis 30 Sekunden oder
0 Sekunden bis 5 Minuten oder
0 Sekunden bis 15 Minuten oder
0 Sekunden bis 60 Minuten.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Grenzanzahl in einem vorbestimmten Verhältnis zur Dauer des vorbestimmten Zählzeitintervalls steht, das über einen Verhältnisquotienten vorbestimmt werden kann, der als Quotient der Grenzzahl zum Zählzeitintervall definiert ist.
9 Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein bzw. der Verhältnisquotient der vorbestimmten Grenzanzahl zum vorbestimmten Zählzeitintervall kleiner ist als 0,5 Hz, insbesondere kleiner ist als 0, 1 Hz, bevorzugt kleiner als 0,05 Hz beträgt, wobei das vorbestimmte Zählzeitintervall wenigstens 10 Sekunden beträgt und außerdem oder alternativ - ist ein bzw. der Verhältnisquotient der vorbestimmten Grenzanzahl zum vorbestimmten Zählzeitintervall kleiner als 0,5 Hz, insbesondere kleiner ist als 0,1 Hz, bevorzugt kleiner als 0,05 Hz, wobei die vorbestimmte Grenzzahl höchstens 5 beträgt.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterdrücken in Abhängigkeit wenigstens einer Störung erfolgt aus der Liste aufweisend: einen Stabilitätsverlust am Netzanschlusspunkt und/oder im Versorgungsnetz, einen Überstrom am Netzanschlusspunkt und/oder im Versorgungsnetz, einen Spannungseinbruch am Netzanschlusspunkt und/oder im Versorgungsnetz, eine Überspannung am Netzanschlusspunkt und/oder im Versorgungsnetz, eine Über- oder Unterfrequenz im Versorgungsnetz,
ein Aufschwingen des elektrischen Erzeugers und/oder des Versorgungsnetzes, einen Kurzschluss am Netzanschlusspunkt und/oder im Versorgungsnetz, ein Anzeigen und/oder Vorliegen eines Fehlers des elektrischen Erzeugers, und Extrem böen.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigen und/oder Vorliegen eines Fehlers des elektrischen Erzeugers durch einen wiederholten Wechsel der Betriebsmodi innerhalb des vorbestimmten Zählzeitintervalls festgestellt wird.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der an dem Netzanschlusspunkt des elektrischen Versorgungsnetzes angeschlossene Erzeuger elektrischer Energie eine Windenergieanlage oder ein mehrere Windenergieanlagen aufweisender Windpark ist.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wiederaufnehmen des regulären Einspeisens der elektrischen Blindleistung und/oder elektrischen Wirkleistung in das elektrische Versorgungsnetz so erfolgt, dass die Blindleistung mit einer zeitlichen Blindleistungs-Rampenfunktion erhöht und außerdem oder alternativ die Wirkleistung mit einer zeitlichen Wirkleistungs-Rampenfunktion erhöht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Blindleistungs-Rampenfunktion eine Blindleistungs-Rampensteigung aufweist und außerdem oder alternativ die zeitliche Wirkleistungs-Rampenfunktion eine Wirkleistungs-Rampensteigung aufweist, wobei für wenigstens eine wiederholte Wiederaufnahme des regulären Einspeisens innerhalb des Zählzeitintervalls eine geringere Blindleistungs-Rampensteigung und außerdem oder alternativ eine geringere Wirkleis- tungs-Rampensteigung gewählt wird, solange das Wiederaufnehmen des regulären Einspeisens noch nicht unterdrückt wurde.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass - die Blindleistungs-Rampensteigung und außerdem oder alternativ die Wirkleis- tungs-Rampensteigung mit jedem weiteren Wiederaufnehmen des regulären Einspeisens innerhalb des Zählzeitintervalls minimiert wird, insbesondere wenigstens um einen Faktor zwischen 0,45 und 0,95.
16. Windenergieanlage umfassend eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 durchzuführen.
17. Windpark umfassend eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 durchzuführen oder wenigstens aufweisend eine Windenergieanlage nach Anspruch 16.
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