JP2020500500A - 風力発電装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ネット崩壊に対処するために、危機的なネット状態において電気エネルギの生成装置を簡単な態様で制御すること。【解決手段】電気供給ネットのネット接続点に接続された電気エネルギの生成装置の制御方法。該方法は以下の工程を含む：電気供給ネットへの無効電力及び有効電力の正常な供給、但し生成装置は第１運転点で運転される；電気供給ネットに障害が又は電気供給ネットへの給電の障害が存在するか又は提示されるとき、電気供給ネットへの無効電力及び／又は有効電力の供給の第１の遮断又は変化；電気供給ネットへの無効電力及び／又は有効電力の正常な供給の再開、但し生成装置は第２運転点において再開を行うか又は第２運転点へ移行される；予設定計数期間内に遮断が繰り返し生じた場合、生成装置がスイッチオフ期間の間に無効電力及び／又は有効電力の供給を中止するように、電気供給ネットへの無効電力及び／又は有効電力の供給の再開の阻止；又は予設定計数期間内に給電の変化が繰り返し生じた場合、生成装置がスイッチオフ期間の間に無効電力及び／又は有効電力の供給を中止するように、電気供給ネットへの無効電力及び／又は有効電力の供給の阻止。【選択図】図４

Description

本発明は、電気供給ネットのネット接続点に接続された電気エネルギの生成装置の制御方法に関する。更に、本発明は、電気供給ネットに接続された電気エネルギの生成装置、とりわけ風力発電装置に関する。

例えば欧州連系系統のような電気供給ネットへの電気エネルギの供給は一般的に知られている。至極一般的に、電気供給ネットは、通常、安全なネット状態を有する。即ち、電気供給ネットはとりわけそのネット周波数及びそのネット電圧に関し安定的である。

例えば短絡のような種々のネット故障によって、電気供給ネットは危機的なネット状態に至ることが起こり得るが、そのようなネット状態においては、例えば、最早電気供給ネットのすべての消費者は電気エネルギの供給を受けることができない。ネットは、この場合、障害（擾乱）を有する。

そのような障害の一例は安定性（安定度）喪失（安定度崩壊：Stabilitaetsverlust）、いわゆる“Loss of Stability”である。これについては例えばV. Diedrichs et al.の論文“Loss of (Angle) Stability of Wind Power Plants”に記載されている。この論文は“10th 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に寄稿されかつ発表されたものである。

障害の態様に応じて、従って例えば“Loss of Stability”の場合、生成装置は、障害に対する応答として、障害が過ぎ去るないしは除去されるまでその出力供給を遮断又は変化する。障害の除去の直後に、生成装置は、この場合再び（立ち上がり）ランプ（勾配：Rampe）によって出力供給を（一定比率で）増大する（漸増する）か又は再び、障害（発生）前のように、正常に（規定通りないし通常通りに：regulaer）電気供給ネットに給電する。ランプを用いた（一定比率での）増大（Hochfahren）の一例はＷＯ ２０１４／００９２２３ Ａ２に見出される。

この場合、通常は、障害に対し首尾良く応答（対応）するために一回の遮断（Unterbrechung）又は変化で充分であるよう、遮断中に電気供給ネットの境界条件（Rahmenbedingungen）が変化したと想定する。例えば、ネット故障が遮断中に解消され、電気供給ネットは再び安全なネット状態にあり、その結果、１又は複数の生成装置は引き続き正常に作動することができる。給電の変化は、とりわけネット支援運転における変化に関する。

ＷＯ ２０１４／００９２２３ Ａ２ ＥＰ ２ ９０２ ６２１ Ａ１

"10th 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に寄稿されかつ発表されたV. Diedrichs et al.の論文"Loss of (Angle) Stability of Wind Power Plants"

しかしながら、遮断中に電気供給ネットの境界条件が変化されなかったないしは明確には（positiv）変化されなかった又は見かけ上に（scheinbar）のみ変化された場合、障害は再び新たに発生し得、生成装置は再び同じ態様・方法でその出力供給を変化することになる。それによって、電気供給ネットないし生成装置の発振（動揺：Aufschwingen）が引き起こされ得る、即ち、生成装置及び電気供給ネットは擬安定状態で互い対し振動する。これは、同様に、他の（更なる）生成装置又は消費者を振動させることがあり、その結果、例えば電気供給ネットの崩壊（機能不全）を引き起こし得る危機的な（クリティカルな）ネット状態が差し迫る。

ドイツ特許商標庁は、本願についての優先権の基礎出願において、以下の先行技術を調査した：ＥＰ ２ ９０２ ６２１ Ａ１。

それゆえ、本発明の課題は上記の問題の少なくとも１つに対処することである。とりわけ起こり得るネット崩壊（機能不全）に対処するために、危機的なネット状態においても電気エネルギの生成装置を簡単な態様で制御する解決策の提案が、とりわけ、望まれる。少なくとも、従来既知の方策に対する代替策の提案が望まれる。

本発明により、請求項１に応じた、電気供給ネットのネット接続点に接続された電気エネルギの生成装置の制御方法が提案される。

これに応じ、電気的出力は、第１運転点では電気供給ネットに正常に（規定通りに：regulaer）供給される。そのような運転点は、例えば供給される有効電力及び場合によっては更に供給される無効電力によって規定（定義）されることができる。正常な（規定通りの）給電（供給）とは、電気供給ネットにおける障害によって又は電気供給ネットへの給電の障害によって変化されていないないしはそれらの悪影響を受けていない給電（供給）である。従って、正常な給電（供給）とは、無障害（障害フリー）給電（供給）である。

生成装置がこの第１運転点において正常に運転されている間に、電気供給ネットにおける障害又は電気供給ネットへの給電の障害が存在するか又は提示されると、電気供給ネットへ出力が供給されないか又は変化された出力が供給されるよう、給電のとりわけ有効電力の供給の第１の遮断（Unterbrechung）又は変化が行われる。ここで、障害とは、とりわけ、例えばネット接続点における過度に大きな電圧低下のようなネット関連障害と理解されるべきものである。有利には、生成装置は、給電の遮断ないし変化の際に、自己保存モードへ退避し、ないしは他の運転モードへ、とりわけ障害を考慮に入れる運転モード、好ましくは障害に対処する運転モードへ移行する。自己保存モードの場合、生成装置は、その自己需要をカバーするために十分なエネルギ、例えば、非常（信号）灯、ピッチ調節装置（ピッチング装置）及び／又は更なる安全関連装置のためのエネルギを生成する。この自己保存モードは自立モード（self-sustaining mode）とも称される。他の運転モードの場合、生成装置は、当該生成装置が障害に対処するよう、即ち、例えば無効電力供給の増大によって、障害に対抗作用するよう制御される。

そして、次のステップにおいて、電気的出力が再び正常に電気供給ネットへ供給されるよう、正常な給電ないしは第２運転点における給電が再び開始される。この再開は、好ましくはランプ（Rampe）を用いて、即ち時間に対する出力の一定の正の（プラスの：positiv）変化を伴って行われる。遮断から再開までの時間は遮断期間（持続時間）と称される。

第１運転点と第２運転点は、原理的には、同じであることもあり得る。尤も、これらは互い異なること、とりわけ第２運転点は小さい供給出力を有することが有利に提案される。

ここで、新たな障害ないし同じ障害が新たに存在するか又は新たな障害ないし同じ障害が提示されると、給電は再び遮断されるかないしは変化される。

遮断が所定の計数（測定）期間内に繰り返し生じる場合、スイッチオフ（シャットダウン）期間の間、給電の再開を阻止する（停止する：unterdruecken）ことが本発明に応じて提案される。この場合、スイッチオフ期間は遮断期間よりも何倍もより長い。例えば、遮断期間は数秒間であり、スイッチオフ期間は数分間である。スイッチオフ期間は、この場合例えば、遮断期間よりも（数）１０倍より長い。

給電の変化は、とりわけ、ネット支援の実行を意味する。これは、例えば電気供給ネットに短絡が発生した場合、給電の増大によっても行うことが可能であり、その場合、生成装置は、とりわけ電気供給ネットのネット保護が短絡をそれ自体としても検出し、トリガする（ausloest）ために、意図的に短絡に対し増大された出力を供給する。

有利には、給電の変化は生成装置の運転モードの切換え、とりわけ、障害に対処するために、とりわけ障害を除去するために、障害に依存して、好ましくは自動的に、選択される生成装置の運転モードへの切換えを含む。

変化が所定の計数（測定）期間内に繰り返し発生する（行われる）場合、スイッチオフ（シャットダウン）期間の間、給電を阻止する（停止する）ことが本発明に応じて提案される。従って、給電は阻止される、具体的には、給電の変化が所定の計数期間内に繰り返し発生した場合、電気生成装置は無効電力及び／又は有効電力の供給をスイッチオフ期間の間、中止する。

原理的には、給電の再開の阻止（Unterdruecken）のための理由、説明および実施形態は、同じ方法で、給電の阻止に適用可能である。両方の場合はまとめて簡単に阻止と称される。従って、給電の遮断に関する理由、説明および実施形態は、給電の変化にも同様に適用可能である。このことは、とりわけ、添付の図面に関連して説明されている実施形態についても当て嵌まる。

好ましい一実施形態では、再開のないし給電の阻止は、ネット運用（運転）者が外部信号を用いて再び生成装置に許可（阻止解除指令）を与えるまでの間にわたって行われる。この場合、生成装置はその間遮断状態に維持され、好ましくは、再び正常に給電するために、ネット運用者から許可（阻止解除指令：Freigabe）を受け取るまで、自己保存モードに維持される。

好ましくは、阻止は、更に、給電の複数回の遮断ないし変化の後に初めて行われる。従って、複数回、第２運転点で運転され、ないしは、第２運転点で安定的に運転することが、複数回、試みられる。第２運転点で安定的に運転されているか否かについては、例えば時間帯（Zeitband）を用いて求める（決定する）ことができる。生成装置が第２運転点で運転されるか又は第２運転点に到達すると、時間帯が作動し始める。この時間帯の期間中に新たな障害が発生しない場合、第２運転点は安定的に到達されている。

格別に好ましい一実施形態では、電気エネルギの生成装置は風力発電装置である。

提案に係る方法は分散型生成装置に対し格別に良好に適合する。なぜなら、これらの生成装置は、個別には電気供給ネットに対し小さな影響しか及ぼさない小出力のユニット（複数）から構成されているからである。従って、給電の阻止は、電気供給ネットの電力（出力）バランスに対し小さいが良好に制御可能な影響のみを有する。更に、制御は、ネット状態を不必要に危険に晒すことなく、相対的にフレキシブルにかつ他の生成装置から独立に行うことができる。分散型生成装置（複数）によって支配されている電気供給ネットについては、更に、個別の分散型生成装置間においてカスケード化された方法シーケンス（プロセス）が提供される。更に、提案に係る方法は、「システム・スプリット（system split）」を越えて（システム間を越境して）使用されることも可能であり、従って電気供給ネットが大規模障害によって崩壊して複数の部分ネットに分割された場合に使用可能である。

有利には、繰り返し遮断又は繰り返し変化は計数期間に依存して評価され、給電の遮断又は変化が計数期間内に予め設定された閾値（予設定閾値）よりもより多くの回数で（より大きい頻度で）生じた場合に、繰り返し遮断又は繰り返し変化が存在する（と評価される）。

従って、繰り返し遮断ないし繰り返し変化は、計数期間内に十分に大きな回数で遮断ないし変化された場合に初めて存在することになる。従って、給電の阻止のための決定的な基準は、期間当たりの遮断又は変化の回数である。この場合、予め設定された計数期間（予設定計数期間）及び予設定閾値は、好ましくはネット接続点を考慮して決定されることができる。

好ましくは、弱いネット接続点の場合、電気供給ネットの発振（動揺：Aufschwingen）を阻止するために、強いネット接続点の場合よりも、給電はより容易に、更に明白により早期に阻止されることが望ましい。

有利には、第２運転点では、第１運転点におけるよりも、より少ない無効電力及び／又はより少ない有効電力が生成されかつ供給される。

従って、第２運転点は、第１運転点よりもより大きな電力予備力（リザーブ）を有する。このことは、障害後電気供給ネットのための更なる制御電力（出力）を保持（維持）する（vorhalten）ために、格別に有利である。

例えば、生成装置は、２．０ＭＶＡの公称皮相電力を有し、第１運転点において、１．５ＭＶＡの皮相電力を供給したとする。この場合、０．５ＭＶＡが制御電力として第１運転点に保持されていたことになる。第２運転点では、従って遮断後には、生成装置は、風の大きさからすると明確により多く供給可能であるはずであるにも拘らず、皮相電力１．０ＭＶＡのみを供給するとする。この場合、生成装置は、第２運転点において１．０ＭＶＡの制御電力を保持することになる。これに応じて、生成装置は、第２運転点では、倍増された制御電力を利用することができることになる。

有利には、予設定計数期間は、無効電力及び／又は有効電力の供給の第１の遮断又は第１の変化によって（と共に）開始（スタート）し、無効電力及び／又は有効電力の供給の再開の阻止又は供給の阻止によって（と共に）リセットされ（zurueckgesetzt）、又は、給電に遮断が無い場合には、第２運転点の到達後、終了する。

従って、予設定計数期間は給電の第１の遮断又は第１の変化によって開始する。この計数期間の間に、第１の及び更なる遮断ないし変化が計数される。そして、この計数値が予設定閾値、例えば３、４又は５を下回ると、給電の再開ないし給電は阻止される。

計数期間中に新たな遮断ないし新たな変化は、計数期間を好ましくはリセットしない。計数期間は、好ましくは、給電が阻止された場合又は生成装置が遮断されることなく給電する場合に初めてリセットされる。

遮断の無いないしは変化の無い給電ないしは第２運転点の安定的な到達を検出するために、例えば５分間の更なる時間帯を使用することができる。従って、生成装置が、５分間、遮断無しでないしは変化無しで電気供給ネットに給電する場合、遮断の無いないしは変化の無い給電が確認（検出）され、計数期間はリセットされる。

有利には、遮断の都度又は変化の都度、それら（遮断又は変化）が（１つの）計数期間における繰り返し遮断又は繰り返し変化であるか否かについて、とりわけ、それら（遮断又は変化）によって（１つの）計数期間に遮断又は変化が予設定閾値よりもより多くの回数で生じたか否かについて、検査される。従って、遮断毎のないし変化毎のそのような検査が基本的に同一に実行されること、ないしは異なる遮断について又は異なる変化について異なる基準が検査されないことが、とりわけ提案される。重要なことは、計数期間は固定された持続時間を有するが、任意の何れの時点にも存在し得る、従って例えば任意の何れの時点においても開始可能である時間ウインドウとして理解できることである。従って、検査のために、スライドする時間ウインドウが利用される。計数期間に、従ってスライドする時間ウインドウに遮断ないし変化が２回以上生じる場合、繰り返し遮断ないし繰り返し変化が存在することになる。とりわけ、遮断ないし変化がこのスライドする時間ウインドウにおいて予設定閾値よりもより多くの回数で生じるか否かが検査される。それは、スライドする時間ウインドウに対しては、この時間ウインドウが時間域（Zeitraum）内に又はタイムライン（Zeitstrahl）に沿って存在する場所から独立に（無関係に）、常に基準であることが望まれる。

例えば比較的長い遮断無しないし変化無しの時間域の後に遮断ないし変化が生じる場合、この遮断ないし変化から出発して計数期間内に繰り返し遮断ないし繰り返し変化が生じるか否かについて、即ちこの計数期間内に予設定閾値よりもより多くの回数で遮断ないし変化が生じるか否かについて検査されることが望まれるだけではなく、このことが常時的に（継続的に）検査されることが望まれる。このために、とりわけ、例えば２つの可能性が考慮されるが、更なるバリエーションもあり得る。

１つのバリエーションによれば、遮断が行われる都度又は変化が生じる都度、計数期間が開始（スタート）され、この計数期間の終了まで、繰り返し遮断又は繰り返し変化が生じたか否かについて、従ってとりわけ予設定閾値よりもより多くの回数で遮断又は変化が生じたか否かについて検査される。尤も、第２の遮断ないし第２の変化が生じると直ぐに、これら（遮断ないし変化）について、新たな計数期間がスタートされ、前記検査が行われる。従って例えば５の予設定閾値が設定されると、第１の遮断ないし第１の変化の際に計数期間がスタートされ、５回より多くの（６回以上の）遮断ないし変化がこの計数期間内に生じるか否かについて検査される。これに重ねて（加えて）、第２の遮断ないし第２の変化の際に、同様に、計数期間がスタートされ、この計数期間内に５回より多くの（６回以上の）遮断ないし５回より多くの（６回以上の）変化が生じるか否かについて検査される。かくして、例えば、第１の計数期間に４つの遮断ないし変化が生じ、その際、第２の遮断ないし変化が既に第１の遮断ないし変化に対し大きな距離をもって（大きく離れて）、例えばこの計数期間の中央部において生じることがあり得る。この場合、この第１の計数期間の終了後間もなく３つの更なる遮断ないし変化が順次生じる。これらの３つの遮断ないし変化は、第１の遮断ないし第１の変化によってスタートされたこの第１の計数期間においては、一緒に計数されないであろう。この場合、この第１の計数期間の検査は、繰り返し遮断ないし繰り返し変化が検出（認識）されなかったという結果を示すであろう。

第２の遮断ないし第２の変化によって開始する第２の計数期間は、あらゆる場合において、第１の計数期間の最後の３つの遮断ないし変化を含むであろうし、更には、その後間もなく生じた前記３つの遮断ないし変化を含むであろう。そうすると、この第２の計数期間においては、６つの遮断ないし変化が生じるであろうし、これに応じて、繰り返し遮断ないし繰り返し変化が検出されるであろう。この前記の例については、第１の計数期間が経過した（終了した）ときに初めて第２の計数期間を開始するようには必ずしも構成されないであろう。なぜなら、その後に初めて前記最後の３つの遮断ないし変化が検出されることになろうし、そして更なる遮断ないし変化が生じなければ、繰り返し遮断は検出されるべきであるにも拘わらず、当該繰り返し遮断は検出されないであろう。

各遮断又は各変化が検出され、それらに時間識別標識（Zeitkennung）が与えられることが、第２のバリエーションとして提案される。この場合、各遮断時にないし各変化時に、（１つの）計数期間の持続時間の（１つの）時間域（Zeitraum）内に過度に多くの遮断ないし変化が生じたか否かについて検査可能である。とりわけ、各遮断の際にないし各変化の際に、過度に多くの遮断ないし変化が生じたか否かについて、計数期間の持続時間だけ過去に遡って検査可能である。

従って、この例においても、他のことも考えられるが、各遮断時にないし各変化時に、これらが任意の期間において繰り返し遮断ないし繰り返し変化であるか否かについて、検査される。この場合、（１つの）計数期間は、遮断ないし変化が存在する任意の時間ウインドウである。遮断ないし変化は、この場合、スライドする時間ウインドウの、従って計数期間の始点、終点、中央点又は他の任意の位置に存在し得る。少なくとも１つの事例において、遮断ないし変化が繰り返し遮断である計数期間の持続時間の時間ウインドウが存在する場合、給電の再開ないし給電の繰り返し変化は阻止される。換言すれば、この遮断ないしこの変化が存在する及び繰り返し遮断ないし繰り返し変化が検出された時間ウインドウが存在するか否か、とりわけその時間ウインドウにおいて遮断ないし変化が予設定閾値よりもより多くの回数で生じたか否かについて、遮断毎にないし変化毎に検査される。

更なる実施形態により、繰り返し遮断又は繰り返し変化が存在するか否かについて、とりわけ遮断又は変化が計数期間内において予設定閾値よりもより多くの回数で生じたか否かについて検査するために、各遮断ないし各変化に対し（１つの）時間識別標識（Zeitkennung）が割り当てられること及び／又は各遮断ないし各変化に対し（１つの）専用の（固有の）計数期間が割り当てられること、とりわけ各遮断によってないし各変化によって（１つの）専用の（固有の）計数期間がスタート（開始）されることが提案される。この場合、計数期間（複数）は同じ持続時間を有し、その際、複数の計数期間が（部分的に）重なり合うことも考慮される。

有利には、正常な給電の再開ないし給電は、生成装置が計数期間の経過によって給電を第２運転点において行っていないか又は安定的には行っていない場合、自動的に阻止される。ここで、予設定計数期間は、以下のリストに示す持続時間を有する：０秒間〜３０秒間又は０秒間〜５分間又は０秒間〜１５分間又は０秒間〜６０分間。

かくして、計数期間は最大持続時間を有し、最大持続時間が到達されているが生成装置がまだ安定的に給電していない場合、再開ないし給電装置の給電は自動的に阻止される。従って、本方法は、自動的スイッチオフを有する（行う）。

有利には、予設定閾値は、計数期間（除数）に対する閾値（被除数）の比（商：Quotient）として定義される関係比（Verhaeltnisquotienten）を介して予め設定可能な予設定計数期間の持続時間に対する予め設定される比（予設定比）で表される。

予設定閾値は、従って、計数期間の持続時間に比例する予設定計数期間に依存して決定される。計数期間が長ければ長いほど、一層多くの遮断ないし変化が、給電の阻止が行われるまで許容される。例えば弱いネット接続点に対し短い計数期間が決定されると、少ない数の遮断のみが、再開が阻止されるまで許容される。そのため、予設定閾値は、関係比を介して決定される。

有利には、予設定計数期間に対する予設定閾値の関係比は０．５Ｈｚ未満、とりわけ０．１Ｈｚ未満、好ましくは０．０５Ｈｚ未満であり、予設定計数期間は少なくとも１０秒間である。有利には、予設定閾値は少なくとも３であり、最大で７である。

かくして、予設定計数期間は少なくとも１０秒間の持続時間を有し及び／又は予設定閾値は少なくとも３であり、最大で７である。更に、関係比は、少なくとも、当該関係比が０．５Ｈｚ未満であるよう、選択される。

好ましくは、予設定計数期間は、予設定閾値が３で、３０秒間であり、又は、予設定計数期間は、予設定閾値が６で、１２０秒間である。これは、０．１Ｈｚないし０．０５Ｈｚの関係比に相当する。

有利には、阻止は、以下のリストからの少なくとも１つの障害（擾乱）に依存して行われる：ネット接続点及び／又は電気供給ネットにおける安定性喪失、ネット接続点及び／又は電気供給ネットにおける過電流、ネット接続点及び／又は電気供給ネットにおける電圧崩壊（Spannungseinbruch）、ネット接続点及び／又は電気供給ネットにおける過電圧、電気供給ネットにおける過周波数又は不足周波数、電気生成装置及び／又は電気供給ネットの発振（Aufschwingen）、ネット接続点及び／又は電気供給ネットにおける短絡、電気生成装置の故障の提示（Anzeigen）及び／又は存在、及び暴風（突風：Extremboeen）。

かくして、電気供給ネットの幾つかの僅かな物理的現象ないし状態のみが障害を引き起こし、ないしは、そのようなものとして提示される。

有利には、電気生成装置の故障の提示及び／又は存在は、予設定計数期間内における運転モード（複数）の繰り返される切換えによって確認される。

風力発電装置が計数期間内において自立的に繰り返し運転モード（複数）を切換えるないしは変化する場合、これによって生成装置の故障が提示され、これもまた障害を提示する。例えば風力発電装置が３０秒間の予設定計数期間内に部分負荷運転モードから定格（公称）運転モードへ切り換わりないしは変化し、再び元に戻るとする。これは、障害（擾乱）の提示をなしている。

有利には、電気供給ネットのネット接続点に接続された電気エネルギの生成装置は、風力発電装置、又は複数の風力発電装置を有するウインドパークである。複数の風力発電装置、とりわけウインドパークは、分散型生成装置として、ネット支援にも寄与することができる。この場合、提案に係る解決策によって、ネットが発振（動揺）する危険に瀕しているという特殊な状態において、この発振を阻止することができる。

有利には、電気供給ネットへの無効電力及び／又は有効電力の正常な給電の再開は、無効電力が時間ベースの（時間を基準とする：zeitlich）無効電力・ランプ関数（Rampenfunktion）によって増大し、及び、追加的に又は代替的に、有効電力が時間ベースの有効電力・ランプ関数によって増大するように、行われる。かくして、無効電力ないし有効電力は、無効電力の急増ないし有効電力の急増を回避するために、徐々にかつ定義された態様で（一定比率で）増大される（漸増される：hochgefahren）。

有利には、時間ベースの無効電力・ランプ関数は無効電力・ランプ勾配を有し、追加的に又は代替的に、時間ベースの有効電力・ランプ関数は有効電力・ランプ勾配を有する。ここで、再開がまだ阻止されていない間では、計数期間内における給電の少なくとも１つの繰り返し再開に対し、より小さい無効電力・ランプ勾配が、追加的に又は代替的に、より小さい有効電力・ランプ勾配が選択される。

給電が繰り返し再開される場合、これは、無効電力ないし有効電力のより緩やかな増大によって行われ、これによって、新たな障害の惹起は回避される。好ましくは、計数期間中における第１の繰り返し再開によって、即ち計数期間内の第２の再開によって、ランプの勾配は減少される。従って、計数期間は、無効電力・ランプ勾配を、追加的に又は代替的に、有後縁力・ランプ勾配をその都度選択するためにも、使用される。

有利には、無効電力・ランプ勾配は、追加的に又は代替的に、有効電力・ランプ勾配は、計数期間内における正常な給電の更なる再開の都度、とりわけ少なくとも０．４５〜０．９５の倍率だけ、減少される。

従って、有効電力及び／又は無効電力のランプ勾配は、正常な給電の繰り返される再開の都度、とりわけ第２運転点が安定的に到達されるか又は更なる再開が阻止されるまで、引き続き減少される。この場合、第１の再開は、例えば時間に応じた出力の第１の増大と共に行われる。そして、第２の再開は、時間に応じた出力の第２の増大と共に行われるが、この第２の増大は例えば第１の増大の９５パーセントだけである。そして、第３の増大は例えば第２の増大の９５パーセントであり、以下同様である。

本発明に応じ、更に、前述の実施形態の何れか１つに応じた方法を実行するよう構成された風力発電装置制御ユニットを含む風力発電装置が提案される。

本発明に応じ、更に、前述の実施形態の何れか１つに応じた方法を実行するよう構成されたウインドパーク制御ユニットを含む、又は、少なくとも１つの前述の又は後述の風力発電装置を有する、ウインドパークが提案される。

本発明は以下において例示的に実施例を用い添付の図面を参照して詳細に説明される。

風力発電装置の一例の模式的斜視図。 ネットに接続された風力発電装置の一例の模式図。 本発明の方法の方法フローの一例の模式図。 本発明の方法による生成装置の供給出力（電力）の推移の一例の模式図。

以下においては、類似であるが同一でない構成要素に対して同じ図面参照符号が付記されることがあり、又は、模式的ないし象徴的にのみ説明されておりかつ細部においては互いに相違し得るが、夫々の説明に関しては関連していない構成要素（複数）に対しても同じ図面参照符号が付記されることがある。

図１はタワー１０２とナセル１０４とを有する電気エネルギを生成するための風力発電装置１００の一例を示す。ナセル１０４には、３つのロータブレード１０８とスピナ１１０とを備えたロータ１０６が配設されている。ロータ１０６は、運転時、風によって回転運動し、それによって、ナセル１０４内の発電機を駆動する。

図２は、ネット接続点１１２を介して電気供給ネット１１４に接続されている風力発電装置１００の一例を模式的に示す。電気供給ネット１１４は以下において単純化してネット１１４又はネットワーク１１４とも称されるが、これらの概念（用語）は同義語とみなすことができる。

風力発電装置１００は、風によって駆動され、それによって電気エネルギを生成する発電機１１６を有する。発電機１１６は、一実施形態では、夫々スター（星形）結線された２つの３相系を有する電気的に励磁される多相同期発電機１１６として構成されているが、これについては、図２の発電機１１６において２つの星形シンボルによって示されている。かくして生成される交流電流、即ち上記の例では６相交流電流は、整流器１１８によって整流され、直流電流として、複数の個別ラインを含み得る相応の直流ライン１２０を介して、ナセル１２２からタワー１２４を下ってインバータ１２６（これは複数の異なる個別インバータから構成可能である）へ伝達される。インバータ１２６は、直流電流から交流電流を、即ち図示の例では３相交流電流を生成し、ネット１１４へ供給する。このために、インバータ１２６によって生成された交流電圧は更に変圧器１２８によって昇圧されて、ネット接続点１１２においてネット１１４へ供給される。図示の変圧器１２８は、スター・デルタ接続（回路）を、具体的には一次側がスター接続（回路）かつ二次側がデルタ接続（回路）を使用している。なお、これについては、一実施形態の単なる一例として説明したに過ぎない。ネット１１４への給電は、有効電力Ｐの供給に加えて、無効電力Ｑの供給も含むことができるが、これについては矢印１３０で図示されている。具体的な給電のために、インバータ１２６は相応の制御ユニット１３２によって制御されるが、制御ユニット１３２は、構造上、インバータ１２６と一体的に構成されることも可能である。図２は、本来的に、原理的な作用構造を具体的に例示したものに過ぎず、個別の構成要素の具体的構成については、図示のものとは異なるものを選択することも可能である。例えば、変圧器１２８はタワー１２４の外部に配置することも可能である。

制御ユニット１３２は、とりわけネット１１４への給電の態様及び方法が制御されるよう、インバータ１２６を制御する。ここで、供給されるべき電流をネット１１４における状況に、とりわけネット１１４における電圧の周波数、位相及び振幅にどのように適合させるかという問題が認識される。更に、制御ユニット１３２は、実際にネット１１４へ供給される出力（電力）の有効電力Ｐと無効電力Ｑとの割り当て分（割合：Anteil）を制御するよう構成されている。更に、制御ユニット１３２は、上述の又は後述の方法を実行するよう、とりわけ給電の再開を阻止するよう構成されている。このため、ネット１１４において、とりわけネット接続点１１２において測定が行われ、とりわけネット１１４における障害（擾乱）を検出するために、相応に評価される。更に、ネット１１４における実際の電圧も、とりわけ電圧の実際の実効値の形で、測定され、電圧のための予設定値と、具体的には予設定値Ｖ_ＳＥＴと比較される。

かくして、既述のシステム及びとりわけ制御ユニット１３２を伴うインバータ１２６は、電圧制御システムを構成するが、このシステムはドイツにおいても慣用的に“Voltage Control System”と称され、また、ＶＣＳと略称される。

風力発電装置の発電機の制御のために、ナセルの領域に、出力制御ブロック１３４及び出力評価ブロック１３６が設けられる。出力制御ブロック１３４は、とりわけ、図示の実施例の場合は他励式同期発電機の励磁を、即ち励磁電流を制御する。出力評価ブロック１３６は、整流器１１８に供給される出力を評価し、この出力を、整流器１１８から直流電流ライン１２０を介してインバータ１２６へ供給される出力と比較する。この評価の結果は、更に、出力制御ブロック１３４に与えられる。

図２は、相応のインテリジェント給電のために、図示のシステムは、風力発電装置を給電の際に、とりわけ給電の再開の際に、可及的に安定的に運転するために、電圧制御システムを備えることが望ましいことも示している。

図３は、電気供給ネットのネット接続点に接続された電気エネルギの生成装置の制御のための本発明の方法の方法フロー３００の一例を模式的に示す。

第１ステップでは、生成装置は、無効電力と有効電力を接続された電気供給ネットへ供給する。このことは、ＯＰ１ブロック３０５によって表されている。

電気供給ネットに障害が又は電気供給ネットへの給電の障害が存在する場合、このことは次のステップにおいて検出され、提示される。これは、ＤＥＴブロック３１０によって表されている。障害の第１の発生が検出され、ＴＣ制御ブロック３１５へ伝達される。ＴＣ制御ブロック３１５は、それに応じて、予設定計数期間をトリガし、組み込まれている障害カウンタを「１」にセットする。

その結果、電気供給ネットへの無効電力及び／又は有効電力の供給は初めて（１回目に）遮断され、風力発電装置は自己保存モードへ移行される。このことはＳＵＳブロック３２０で表されている。

次のステップにおいて、電気エネルギの生成装置は無効電力及び／又は有効電力の供給を第１ランプ関数によって再開する。このことはＲＡＭブロック３２５によって表されている。生成装置は、今や、第２運転点へ移行されるが、第２運転点は第１運転点よりもより大きな制御予備力を有する。この過程はある程度の時間を必要とするが、このことはＴＢオプションブロック３３５によって表されている。

生成装置がＯＰ２ブロックによって表されている第２運転点に安定的に到達する場合、予設定計数期間及びＴＣ制御ブロック３１５の障害カウンタはリセットされる。生成装置は今や安定な運転点に存在し、引き続き正常に運転される。

生成装置が第２運転点に安定的に到達しない場合、従って新たな障害が発生する場合、この障害はＤＥＴブロック３１０において新たに検出され、ＴＣ制御ブロック３１５の組込型障害カウンタは「２」にセットされる。ＴＣ制御ブロックは、それに応じて、障害カウンタを予設定閾値と対比する。予設定閾値が上回られていなければ、（制御）ループは初めから開始される。従って、生成装置は給電を遮断し、自己保存（モード）へ移行する。更に、ＴＣ制御ブロック３１５はランプ関数に補正係数Ｋを適用するが、その結果、給電の再開が繰り返される際に、ランプは減少された勾配を有することになる。このことはＫブロック３３０によって表されている。

障害カウンタが対比の際に予設定閾値を上回っている場合、再開は阻止される。このことはＳＨＵブロック３４５によって表されている。生成装置は、その電力を電気供給ネットへ供給しない自己保存モードへ移行される。ここで、生成装置は、ある程度の時間、（１つの）時間帯（Zeitband）の持続時間として、待機する（その状態を維持する）。このことは、Ｔブロック３５０によって表されている。

生成装置をこの自己保存モードから正常運転状態へ移行させるためには、時間帯の経過を待つか、又は、ネット運用者の制御信号ＳＯによって生成装置を再びスタートさせることができる。

従って、本発明の方法の実行は、全く基本的に、障害を検出するよう構成されかつ更にはイベントないし障害カウンタを有する制御ユニットによって達成されることができる。

図４は、提案に係る方法による生成装置の供給有効電力の推移４００の一例を模式的にグラフに示す。理解の容易化のために、グラフは、５つの縦セクションＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ及びＶに分けられている。

グラフの紙面上側部分には、横軸４０６の時間ｔに対し縦軸４０２にネット電圧Ｖがプロットされている。グラフの紙面下側部分には、横軸４０６の時間ｔに対し縦軸４０４に供給有効電力Ｐ_Ａがプロットされている。更に、電気供給ネットは公称（定格）電圧Ｖ_０を有し、生成装置はアウトプット電力Ｐ_１を有する。

セクションIにはネット電圧Ｖの推移が模式的に示されているが、ここでは、ネット電圧Ｖは発振（動揺）し、下側閾値Ｖ_ｍｉｎを下回る。そのため、ネットはその安全なネット状態から離れ、時点ｔ_１において障害を有する。第１運転点において電気供給ネットへ有効電力Ｐ_１を供給する生成装置は、この障害の存在を原因として、時点ｔ_１において有効電力の供給を遮断（中断）し、更に、自己保存モードＰ_ＳＵＳへ移行する。自己保存モードにおいて生成される電力Ｐ_ＳＵＳは電気供給ネットへは供給されず、全方位灯（Rundfeuer）のような安全装置に電気エネルギを供給するために使用される。

有効電力の供給の遮断Ｕ_１によって予設定計数期間ｔ_ｖがトリガされ、障害カウンタは「１」にセットされる。

セクションIIでは、生成装置は、第２運転点Ｐ_２に安定的に到達するために、時点ｔ_２に第１ランプ４１０によって有効電力の供給を再開する。このために、ランプ４１０は第１ランプ勾配ｄＰ_１／ｄｔ_１を有する。生成装置は時点ｔ_３において不安定な状態の第２運転点Ｐ_２に、短時間、到達する。時点ｔ_４にネット電圧Ｖは再び閾値Ｖ_ｍｉｎを下回り、生成装置は時点ｔ_４に有効電力の供給を再び遮断する。

有効電力の供給の遮断Ｕ_２によって、障害カウンタは「２」にセットされる。

セクションIIIでは、生成装置は、安定的に第２運転点Ｐ_２に到達するために、時点ｔ_５に第２ランプ４２０によって有効電力の供給を再開する。このために、ランプ４２０は第２ランプ勾配ｄＰ_２／ｄｔ_２を有するが、この第２ランプ勾配は第１ランプ勾配ｄＰ_１／ｄｔ_１よりも小さい。生成装置は時点ｔ_６において不安定な状態の第２運転点Ｐ_２に、短時間、到達する。時点ｔ_７にネット電圧Ｖは再び閾値Ｖ_ｍｉｎを下回り、生成装置は時点ｔ_７に有効電力の供給を再び遮断する。

有効電力の供給の遮断Ｕ_３によって、障害カウンタは「３」にセットされる。

セクションIVでは、生成装置は、安定的に第２運転点Ｐ_２に到達するために、時点ｔ_８に第３ランプ４３０によって有効電力の供給を再開する。このために、ランプ４３０は第３ランプ勾配ｄＰ_３／ｄｔ_３を有するが、この第３ランプ勾配は第２ランプ勾配ｄＰ_２／ｄｔ_２よりも小さい。生成装置は第２運転点Ｐ_２には到達せず、時点ｔ_９に、ネット電圧Ｖが再び閾値Ｖ_ｍｉｎを下回るため、給電を遮断する。

有効電力の供給の遮断Ｕ_４によって、障害カウンタは「４」にセットされる。このため、遮断の回数は予設定時間帯ｔ_ｖ以内に予設定閾値、この例では３回、を上回り、給電の再開は阻止（停止）される。このことは、セクションＶにおいて領域４４０によって表されている。生成装置は、今や、ネット運用者が生成装置を外部信号によって再び解放する（許可を与える）まで、持続時間Ａの間、この状態に留まり続ける。従って、給電は、電気供給ネットが安全なネット状態を有する場合であってさえも、阻止（停止）された状態に維持される。

Claims (17)

1. 電気供給ネットのネット接続点に接続された電気エネルギの生成装置の制御方法であって、以下の工程：
   ・電気供給ネットへの無効電力及び有効電力の正常な供給をすること、但し、生成装置は当該生成装置が無効電力及び有効電力を生成する第１運転点で運転され、
   ・電気供給ネットに障害が又は電気供給ネットへの給電の障害が存在するか又は提示されるとき、電気供給ネットへの無効電力及び／又は有効電力の供給の第１の遮断又は変化をすること、
   ・電気供給ネットへの無効電力及び／又は有効電力の正常な供給を再開すること、但し、生成装置は、当該生成装置が無効電力及び／又は有効電力を生成しかつ供給する第２運転点において再開を行うか又はこの第２運転点へ漸進的に移行され（hochgefahren）、及び、
   ・予設定計数期間内に遮断が繰り返し生じた場合、生成装置がスイッチオフ期間の間に無効電力及び／又は有効電力の供給を中止するように、電気供給ネットへの無効電力及び／又は有効電力の供給の再開を阻止すること、又は、
   ・予設定計数期間内に給電の変化が繰り返し生じた場合、生成装置がスイッチオフ期間の間に無効電力及び／又は有効電力の供給を中止するように、電気供給ネットへの無効電力及び／又は有効電力の供給を阻止すること、
   を含む、方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   繰り返し遮断又は繰り返し変化は計数期間に依存して評価され、及び、給電の遮断又は変化が計数期間内に予設定閾値より大きい回数で生じた場合、繰り返し遮断又は繰り返し変化が存在する、
   方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法において、
   第２運転点では、第１運転点におけるよりも、より少ない無効電力及び／又はより少ない有効電力が供給される、
   方法。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の方法において、
   予設定計数期間は、無効電力及び／又は有効電力の供給の第１の遮断又は第１の変化によって開始し、
   無効電力及び／又は有効電力の供給の再開の阻止又は当該供給の阻止によってリセットされ、又は、
   給電に遮断が無い又は変化が無い場合には、第２運転点の到達後、終了する、
   方法。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の方法において、
   遮断の都度又は変化の都度、これらの遮断又は変化が計数期間における繰り返し遮断又は繰り返し変化であるか否かについて、とりわけ、これらの遮断又は変化によって計数期間に遮断又は変化が予設定閾値よりもより多くの回数で生じたか否かについて、検査される、
   方法。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の方法において、
   繰り返し遮断又は繰り返し変化が存在するか否かについて、とりわけ遮断又は変化が計数期間内において予設定閾値よりもより多くの回数で生じたか否かについて検査するために、各遮断ないし各変化に対し時間識別標識が割り当てられる及び／又は各遮断ないし各変化に対し専用の計数期間が割り当てられる、とりわけ各遮断によってないし各変化によって固有の計数期間がスタートされる、
   方法。
7. 請求項１〜６の何れかに記載の方法において、
   正常な給電の再開ないし給電は、生成装置が予設定計数期間の経過によって給電を第２運転点において行っていないか又は安定的には行っていない場合、自動的に阻止され、
   予設定計数期間は、以下のリスト：
   ・０秒間〜３０秒間又は
   ・０秒間〜５分間又は
   ・０秒間〜１５分間又は
   ・０秒間〜６０分間、
   に示す持続時間を有する、
   方法。
8. 請求項１〜７の何れかに記載の方法において、
   予設定閾値は、計数期間に対する閾値の比として定義される関係比を介して予め設定可能な、予設定計数期間の持続時間に対する予め設定される比で表される、
   方法。
9. 請求項１〜８の何れかに記載の方法において、
   予設定計数期間に対する予設定閾値の関係比は０．５Ｈｚ未満、とりわけ０．１Ｈｚ未満、好ましくは０．０５Ｈｚ未満であり、予設定計数期間は少なくとも１０秒間であり、及び、追加的に又は代替的に、
   予設定計数期間に対する予設定閾値の関係比は０．５Ｈｚ未満、とりわけ０．１Ｈｚ未満、好ましくは０．０５Ｈｚ未満であり、予設定閾値は最大で５である、
   方法。
10. 請求項１〜９の何れかに記載の方法において、
    前記阻止は、以下のリスト：
    ・ネット接続点及び／又は電気供給ネットにおける安定性喪失、
    ・ネット接続点及び／又は電気供給ネットにおける過電流、
    ・ネット接続点及び／又は電気供給ネットにおける電圧崩壊、
    ・ネット接続点及び／又は電気供給ネットにおける過電圧、
    ・電気供給ネットにおける過周波数又は不足周波数、
    ・電気生成装置及び／又は電気供給ネットの発振、
    ・ネット接続点及び／又は電気供給ネットにおける短絡、
    ・電気生成装置の故障の提示及び／又は存在、及び
    ・暴風、
    からの少なくとも１つの障害に依存して行われる、
    方法。
11. 請求項１０に記載の方法において、
    電気生成装置の故障の提示及び／又は存在は、予設定計数期間内における運転モードの繰り返される切換えによって確認される、
    方法。
12. 請求項１〜１１の何れかに記載の方法において、
    電気供給ネットのネット接続点に接続された電気エネルギの生成装置は、風力発電装置、又は複数の風力発電装置を有するウインドパークである、
    方法。
13. 請求項１〜１２の何れかに記載の方法において、
    電気供給ネットへの無効電力及び／又は有効電力の正常な給電の再開は、無効電力が時間ベースの無効電力・ランプ関数によって増大し及び追加的に又は代替的に有効電力が時間ベースの有効電力・ランプ関数によって増大するように、行われる、
    方法。
14. 請求項１３に記載の方法において、
    時間ベースの無効電力・ランプ関数は無効電力・ランプ勾配を有し、追加的に又は代替的に、時間ベースの有効電力・ランプ関数は有効電力・ランプ勾配を有し、
    正常な給電の再開がまだ阻止されていない間では、計数期間内における正常な給電の少なくとも１つの繰り返し再開に対し、より小さい無効電力・ランプ勾配及び追加的に又は代替的により小さい有効電力・ランプ勾配が選択される、
    方法。
15. 請求項１４に記載の方法において、
    無効電力・ランプ勾配及び追加的に又は代替的に有効電力・ランプ勾配は、計数期間内における正常な給電の更なる再開の都度、とりわけ少なくとも０．４５〜０．９５の倍率だけ、減少される、
    方法。
16. 請求項１〜１５の何れかに記載の方法を実行するよう構成された制御ユニットを含む風力発電装置。
17. 請求項１〜１５の何れかに記載の方法を実行するよう構成された制御ユニットを含むか又は少なくとも請求項１６に記載の風力発電装置を有するウインドパーク。

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