JP2020502968A - ネットワークの復旧を制御する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、電力供給ネットワークの再構築を制御する方法であって、電力供給ネットワークが、第１のネットワーク区間と少なくとも１つの別のネットワーク区間とを有し、少なくとも１つのウインドファームが第１のネットワーク区間に接続されており、ウインドファームがウインドファーム制御室を介して制御されることが可能であり、電気エネルギをネットワーク区間の相互間で伝送するために、第１のネットワーク区間が、少なくとも１つの切り替え装置を介して、少なくとも１つの別のネットワーク区間に結合されており、少なくとも１つの切り替え装置が、故障のイベントにおいて、第１のネットワーク区間を少なくとも１つの別のネットワーク区間から切り離すように設定されている、方法に関する。【選択図】 図３

Description

本発明は、電力供給ネットワークの再構築を制御する方法に関する。また、本発明は、ネットワークの再構築を制御するための通信装置にも関する。更に、本発明は、複数の風力発電設備を有するウインドファームにも関し、このウインドファームは、そのようなネットワークの再構築を制御する方法に使用される。

電力供給ネットワークは、複数のネットワーク区間から構成されていることがある。一ネットワーク区間に障害が生じてこのネットワーク区間の安定性を脅かすか、あるいは、既にこのネットワーク区間に不安定性をもたらしている場合、このネットワーク区間を残りの電力供給ネットワークから切り離すことが、適切であり、通常、規定されてもいる。これによって、この障害が更に電力供給ネットワークの別の部分をも、あるいは、電力供給ネットワーク全体さえをも脅かすことがなくなる。しかしながら、原則として、そのように一ネットワーク区間を残りの電力供給ネットワークから切り離すことについては、その他の理由も、例えばメンテナンス又は修理作業も考えられる。その場合、この切り離されたネットワーク区間は、通常、動作させられないか、あるいは、少なくとも通常の動作モードでは動作させられない。

この障害が、あるいは、このネットワーク区間を切り離すその他の理由が、解消されたら直ぐに、このネットワーク区間をできるだけ早く通常の動作状態に戻して、残りの電力供給ネットワークに再接続すべきである。この操作は、ネットワークの再構築と呼ばれている。従って、ネットワークの再構築は、ネットワーク区間の再起動と、残りの電力供給ネットワークへの再接続、特に、少なくとも１つの別の隣接するネットワーク区間への再接続を意味している。

このようにネットワークを再構築する操作は、基本的には周知であり、通常、この影響を受けているネットワーク区間に電力を供給する大きな発電所と、当該ネットワーク区間を、残りの電力供給ネットワークから切り離す、及び、これに再接続するための任意の切り替え装置と、を制御するネットワークオペレータによって、調整される。適切であれば、そのネットワークオペレータは、大きな電力消費装置を、あるいは、少なくともそのような電力消費装置への接続インタフェースを、制御することもできる。

しかしながら、分散型発電装置、特に太陽光発電設備及び風力発電設備、特にウインドファームの割合が増加するにつれて、電力供給ネットワーク内における大きな発電所の数及び／又は優位性は、現在、減少しつつある。

従って、ネットワークを再構築する場合、そのようなウインドファームを、少なくともこのネットワークの再構築についての考慮事項に、付随的に、含める必要がある。しかしながら、ネットワークオペレータにとって、そのような問題は容易に解決できないことがあり、その理由は、一方では、大規模な発電所の割合の減少の結果として、ネットワークオペレータが直接アクセスできる制御オプションもまた減少しているからである。他方では、そのような分散型発電装置、特に風力発電設備もまた、大規模な発電所又は少なくとも大きな発電所のネットワークオペレータが慣れているものとは多くの点で異なる反応をする。ここで述べることができる特別な問題は、ウインドファームの現在の給電能力が、それぞれ、ネットワークオペレータによって影響されない天候に、決定的に、依存しているということである。

独国特許商標庁は、本出願についての優先権出願において、次の先行技術文献を調査した。

独国特許出願公開第１０２００７０３５３９１号明細書 独国特許出願公開第１０２００７０４９２５１号明細書 米国特許出願公開第２００８／０１１８３５４号明細書 米国特許出願公開第２０１４／０２９７２０６号明細書 欧州特許出願公開第１９９３１８４号明細書 中国特許出願公開第１０５８４６４６２号明細書

従って、本発明は、前述の問題のうちの少なくとも１つに対処するという目的に基づいている。特に、その意図は、電力供給ネットワークに接続されている少なくとも１つのウインドファームの助けを借りてこの電力供給ネットワークの再構築を改善するための解決策を提案することである。また、その意図は、少なくとも、ネットワークを再構築する際に、ウインドファームの特別な特徴を考慮する助けとなるための解決策を提案することである。また、その意図は、少なくとも、既知の解決策に代わる解決策を提案することである。

本発明は、請求項１に記載の方法を提案する。この方法は、電力供給ネットワークの再構築の制御に関する。この場合に制御されるべき電力供給ネットワークは、少なくとも１つの第１のネットワーク区間と少なくとも１つの別のネットワーク区間とを備えている。少なくとも１つのウインドファームが第１のネットワーク区間に接続されており、このウインドファームは、ウインドファーム制御室を介して制御できる。

しかしながら、基本的には、別のウインドファームが、この少なくとも１つの別のネットワーク区間に、そしてまた、残りの電力供給ネットワークにも接続されていてもよい。第１のネットワーク区間には複数のウインドファームが接続されていてもよい。この点において、ウインドファーム制御室は、第１のネットワーク区間において、ウインドファームの一部ではないが、あるいは、少なくとも必ずしもその一部ではないが、このウインドファームを制御できる。ウインドファーム制御室は、少なくとも、別のウインドファームが近傍に配置されている場合、それらの別のウインドファームも制御できる。この点において、ウインドファーム制御室は、複数のウインドファームの上位にある中央制御装置である。しかしながら、基本的に、ウインドファーム制御室は、単一のウインドファームのみを制御することもできる。

ウインドファームがこのように接続されている第１のネットワーク区間は、少なくとも１つの切り替え装置を介して、少なくとも１つの別のネットワーク区間に結合されている。この切り替え装置は、これらのネットワーク区間相互間で電気エネルギを伝送するために使用できる。また、この少なくとも１つの切り替え装置は、故障の発生時に第１のネットワーク区間を少なくとも１つの別のネットワーク区間から切り離すように設定されている。このような故障イベントは、一般にイベント（event）と呼ぶことができる。換言すれば、この切り替え装置は、従って、その時に第１のネットワーク区間を残りの電力供給ネットワークから切り離す。

ネットワーク制御局が、この少なくとも１つの切り替え装置を制御する目的で設けられている。そのようなネットワーク制御局は、通常、ネットワークオペレータによってモニタされており、別の切り替え装置を制御できる。この場合においても、例えば、別の切り替え装置がネットワークトポロジー内で遠くに離れているならば、また、特に、この第１のネットワーク区間がただ１つの切り替え装置のみを介して残りの電力供給ネットワークに接続されているときには、このネットワーク制御局が１つの切り替え装置だけを制御することが基本的に可能である。

この方法は、ここでは、第１のネットワーク区間に影響を及ぼすネットワーク故障が発生している故障イベントに関する。特に、ネットワーク故障は、第１のネットワーク区間にも発生する可能性がある。例えば、一例を挙げると、電気的な短絡がこのネットワーク区間内で生じて、その結果、電圧降下が生じることがある。更に、別の一例を挙げれば、過電圧が生じることも考えられる。

この故障が甚だ重大であれば、これは、この場合における故障イベントを意味すると解されて、第１のネットワーク区間が、少なくとも１つの切り替え装置によって、少なくとも１つの別のネットワーク区間から切り離される。ここでは、特に、第１のネットワーク区間が単一の接続によって残りの電力供給ネットワークに接続されているだけではなく、更に、そのような接続が複数の接続ポイントを介して常時利用可能であってもよいことも考えられる。その場合、複数の切り替え装置も存在する。第１のネットワーク区間は、複数の別のネットワーク区間にも接続することができ、それに応じて複数の切り替え装置も存在する。

この故障イベントが生じると、ウインドファーム制御室は、制御室接続を介してネットワーク制御局とデータを交換する。従って、ここでは、少なくとも１つのウインドファームを制御するウインドファーム制御室と、少なくとも１つの切り替え装置を制御するネットワーク制御局と、の間の通信を提案する。この場合、この通信を制御室接続と呼ぶことにするが、その理由は、ネットワーク制御局が、この接続を介して、制御室、即ち、ウインドファーム制御室と通信するからである。この制御室接続は、ウインドファーム制御室とネットワーク制御局との間のフェールセーフ通信接続である。この制御室接続は、電力供給ネットワークから独立して動作させることができる。特に、この制御室接続は、故障が第１のネットワーク区間に生じた場合でも、動作させることができる。この制御室接続は、例えば、ウインドファーム制御室とネットワークポイントとの間の直接回線を使用して実施できる。無停電電源を動作用に設けることができる。従って、この制御室接続は、第１のネットワーク区間からのエネルギに依存せず、従って、第１のネットワーク区間における故障の場合でも動作させることができる。

また、ウインドファームは、ウインドファーム接続を介して、ネットワーク制御局からデータを受信する。従って、この通信装置は、ウインドファーム接続と呼ぶことにするが、その理由は、ネットワーク制御局が、この接続を用いて、データをウインドファームに送信できるからである。このウインドファーム接続も、ウインドファームとネットワーク制御局との間のフェールセーフ通信接続として設けられており、電力供給ネットワークから独立して動作させることができる。特に、これは、第１のネットワーク区間において故障が発生した場合でも動作させることができる。従って、この少なくとも１つのウインドファームが接続されている第１のネットワーク区間が故障イベントの状態であっても、データをネットワーク制御局からウインドファームに全く直接に送信できる。

少なくとも１つの別のデータ接続、特に従来のデータ接続も設けられており、別のデータ、即ち、制御室接続を介して送信されず且つウインドファーム接続を介しても送信されないデータを伝送するために使用される。そのような従来のデータ接続は、例えば、無線接続及び／又は衛星接続であってもよい。一般的に利用可能な通信ネットワークを使用することも考えられる。この少なくとも１つの別のデータ接続は、フェールセーフである必要はない。この少なくとも１つの別のデータ接続、あるいは、これらの少なくとも１つの別のデータ接続のうちの１つは、特にウインドファームとウインドファーム制御室との間に存在しており、ファーム接続と呼ぶことができ、その理由は、これが、ウインドファームとウインドファーム制御室との間で、特にウインドファームに関連するデータを伝送するからである。ウインドファーム制御室は、この接続を介してウインドファームを制御でき、このウインドファームからデータ、例えば、いくつかの例を挙げると、現在の出力電力、あるいは、ウインドファーム内の障害に関する情報、例えば、故障した風力発電設備に関する情報、を受信できる。

従って、故障のイベントにおいて、本方法は、具体的には、一方では、ウインドファーム制御室とネットワークポイントとの間の直接通信として、また、ウインドファームとネットワーク制御局との間の直接通信として、設けられる特定のタイプの通信を提案する。従って、特に、２つの特別な通信接続が設けられて、一方ではウインドファーム制御室とネットワーク制御局との間で、他方ではネットワーク制御局とウインドファームとの間で、それぞれ、伝送されるデータに適合化されることを提案する。この場合、それぞれの通信接続、即ち、一方における制御室接続と、他方におけるウインドファーム接続とは、それぞれのデータに課された特定の要件に適合化できる。ここでは、特に、ウインドファーム制御室が故障イベント前のウインドファームの状態に関する情報をネットワーク制御局に送信することが考えられる。従って、データは、故障イベント前にウインドファーム制御室内に収集されており、故障のイベントにおいてネットワーク制御局に送信できる。従って、制御室接続は、ウインドファーム又は風力発電設備の状態に関するデータを伝送するように設計されている。この場合、ウインドファーム制御室は、ネットワーク制御局からデータを受信することもでき、従って、制御室接続は、それに応じて、このような双方向の通信用に設定できる。

単純な所望の値又はコマンドが、ネットワーク制御局から、例えば、ウインドファーム接続を介して、ウインドファームに送信できる。従って、このようなウインドファーム接続には、ここでは、非常に低い要件しか課されない。

一実施形態に従って、故障のイベントにおいて、ネットワーク故障が解消されたならば、あるいは、解消されつつあるならば、ウインドファームが、ネットワーク制御局によってウインドファーム接続を介してネットワーク再構築モードに変更されることを提供する。この場合、第１のネットワーク区間が残りの供給ネットワークから切り離されて、尚且つ、電圧降下又はその他の問題も定期的に発生するならば、この少なくとも１つのウインドファームも、独立して、ネットワークから、即ち、第１のネットワーク区間から切り離される。ウインドファームは、最初は、少なくとも電力を供給し続けないか、あるいは、少なくとも通常の様には電力を供給しない。故障が解消されたならば、即ち、第１のネットワーク区間を残りの供給区間から切り離す元の原因が解消されたならば、ネットワークの再構築を開始できる。ウインドファームは、そのようなネットワークの再構築を支援することが望ましい。この目的のために、これは、ネットワーク再構築モードに変更できる。このようなネットワーク再構築モードは、特に、風力発電設備が最初に再び動作状態に変更されることを規定してもよく、また、電圧レベル、無効電力レベル及び／又は有効電力レベルが提示されること、必要であれば、特にネットワークオペレータからの要求に従って、電力供給ネットワークに給電されることを規定してもよい。

換言すれば、ウインドファームについてのネットワーク再構築モードは、ウインドファームが電力を供給するように設定されて、場合によっては、電力を供給する、即ち、第１のネットワーク区間に電力を供給するが、特別な条件下で及び／又は特別な態様でそうするモードである。

この目的のために、ネットワーク制御局が、ウインドファームをこのネットワーク再構築モードに変更することが規定されている。ネットワーク制御局は、この目的のために、ウインドファーム接続を用いて、対応する信号をネットワーク制御局からウインドファームに送信する。これは、特に、ウインドファームが、この信号を受信する中央ウインドファーム制御装置を備えており、従って、この信号によって制御できることを意味する場合もある。最も単純な場合では、これは、２つの値のみ、即ち、ネットワーク再構築モードをオンに切り替えるか、あるいは、このモードをオンに切り替えない、という値のみを識別するデジタル信号である。従って、このネットワーク再構築モードは、特に、技術的に簡単な態様で実施できるウインドファーム接続によって、簡単な態様で実現できる。ネットワーク制御局が、この目的のために、ウインドファーム接続を使用して対応する信号をウインドファームに直接送信するという事実の結果として、一方におけるウインドファーム又は中央ウインドファーム制御装置と、他方におけるウインドファーム制御室と、の間に機能的な通信接続が不要になる。また、これによって、ネットワーク制御局とウインドファームとの間における、あまり複雑ではない接続が、ウインドファームをネットワーク再構築モードに変更するのに、十分である状況を実現することが可能になる。また、このような単純なウインドファーム接続についてのみ、ネットワーク故障時の安全性の要件を満たすだけでよい。これは、中央ウインドファーム制御装置とウインドファーム制御室との間における、高データレート用に意図された複雑な接続をフェールセーフにすることに比べて、費用対効果が可成り高い可能性がある。

一実施形態に従って、ネットワーク制御局が、ウインドファームの有効電力の生成を制御し、それに加えて、あるいは、その代わりに、第１のネットワーク区間への有効電力の出力を制御することを提案する。これは、特に、ウインドファーム接続を介して所望の有効電力値をウインドファームに通知することによって、実施される。この場合、第１のネットワーク区間に供給されるべき有効電力の出力についての値は、予め設定されていることが望ましい。しかしながら、有効電力の生成をそれによって、即ち、対応する別の所望の値を用いて、制御することも考えられる。有効電力の生成と有効電力の出力とは、最も頻繁で理想的な状況において、同じである。しかしながら、少なくとも短期間に亘って、生成済み有効電力を供給せずに、少なくともこの電力を完全には供給せずに、有効電力の生成を実施することが有効な場合もある。いずれにせよ、この場合に過剰に生成された有効電力は、例えばウインドファーム内において、短時間の間、熱的に消費される、あるいは、消滅することがある。その結果、ウインドファームを制御する能力を高めることができ、ネットワーク制御局を操作するネットワークオペレータが、利用可能な有効電力の出力について、より大きな確実性を有することになる。

この目的のためにもウインドファーム接続を使用することを提案し、特にネットワーク制御局がウインドファームを直接制御することを提案する。この場合においても、ウインドファーム内における中央ウインドファーム制御装置は、この目的のために使用でき、従って、ネットワーク制御局は、このウインドファーム制御装置に、これらの所望の有効電力値を直接通知する。

出来るだけ単純な送信接続を使用してこの通知を実施できるようにするために、所望の有効電力値が、大まかな段階で、例えば０％、３０％、６０％及び９０％の仕様で、指定されることが規定されてもよい。従って、技術的に程ほどの送信接続をこれらの少数の値に使用できる。従って、この接続は、費用対効果の高い態様で、ネットワーク制御局をウインドファームに、特に中央ウインドファーム制御装置に、直接接続できる。

一実施形態に従って、ウインドファーム制御室が、次の情報リストからの少なくとも１つの項目の情報をネットワーク制御局に送信することを提案する。この情報リストには、一項目として、故障イベントの直前にウインドファームによって生成された及び／又は第１のネットワーク区間に供給された有効電力のレベルの値が含まれている。このような項目の情報は、ネットワークオペレータにとって、従ってネットワーク制御局を介する制御にとって、重要な場合もあり、その理由は、これから、どの程度の有効電力が、現在、ウインドファームによって生成されて供給され得るかを可成り正確に知る必要もあるからである。これは、特に、そのような故障イベントが、ごく短時間だけ、例えば、数秒間又は数分間、例えば最大５分間又は最大１０分間だけ、に亘って発生しているという考えに基づいている。このような短時間では、ウインドファームにおいて優勢な風の条件によって得られる電力はあまり変化しない。従って、故障イベント前のこの最後の値は、ウインドファームの現在利用可能な有効電力の非常に正確な値である。

同時に、ウインドファームが、通常、常に現在、即ち、例えば、数秒、１０秒又は少なくとも数分の周期で、供給済み有効電力のこのような現在値をウインドファーム制御室に通知しているという考えが、基本として取られている。これは、上述の従来のデータ接続よりも広い帯域を有する従来の通信接続で実施されてもよい。故障イベントが、今、発生して、この従来のデータ接続が乱されるか、あるいは、中断された場合、最後に送信されたこれらの現在のデータは、それでも、ウインドファーム制御室内で入手可能であり、従って、制御室接続を介してネットワーク制御局に送信できる。従って、この目的のために、制御室接続がこの故障イベントの期間中も依然として機能すればよい。また、これらのデータは、故障イベント前であっても、ネットワーク制御局内で継続的に更新されることが望ましい。そのような状況では、故障のイベントにおける、ウインドファーム制御室から制御室接続を介するネットワーク制御局への接続でさえも不要になる。

いずれにせよ、少なくとも供給済み有効電力の最後の値のレベルがネットワーク制御局において既知である状況を実現できる。

それに加えて、あるいは、その代わりに、ウインドファーム制御室が、所定予測期間中に生成できる電力の値又は時間的プロファイルを示す有効電力予測を、ネットワーク制御局に、送信することを提案する。この所定予測期間は、特に、現時点から約２時間〜約８時間後、特に、約４時間〜約６時間後の将来の時点までの期間である。これも制御室接続を介して送信される。

これによって、ネットワーク制御局が、供給されるべき予想有効電力に関する一項目の情報を有しているという状況も実現できる。従って、ネットワーク制御局は、特に、来たるべきネットワークの再構築について、ウインドファームの計画を立て、それに即してウインドファームを使用できる。この場合においても、ネットワーク制御局が、いずれにしても、たとえ、故障イベントが発生した場合にウインドファームとウインドファーム制御室との間の従来のデータ接続が乱されるか、あるいは、崩壊したとしても、上述の所定予測期間中に得られるこの予測情報を有しているように、通信が巧妙に選択される。

この有効電力予測は、一方において、ウインドファームの特性の情報、即ち、風力発電設備全体の静的特性及び例えば故障した風力発電設備に関する情報の両方と、他方において、特に気象予測、特に風の予測と、から構成されていてもよい。換言すれば、この有効電力予測は、予測される風とウインドファームの情報とから計算できる。この目的のために、そのような気象予測、特に風の予測に関する情報は、例えば気象予測サービスのような外部ユニットから受信でき、ウインドファームに関する情報は、ウインドファームから受信できる。この計算は、例えばウインドファーム制御室内で実施できる。

一実施形態に従って、ネットワーク制御局が、次の項目の情報、即ち、
・ネットワーク再構築モードを開始するための信号と、
・ウインドファームによって第１のネットワーク区間に供給されるべき有効電力を指定するための所望の有効電力値と、
・ウインドファームによって第１のネットワーク区間に供給されるべき無効電力を指定するための所望の無効電力値と、
・ウインドファームによって第１のネットワーク区間内において制御されるべきネットワーク電圧を指定するための所望の電圧値と、
のうちの少なくとも１つをウインドファームに送信することを提案する。

特に、ここでは、ネットワーク制御局からウインドファームへのこの送信が、ウインドファーム接続を介して実施されることを提案する。この目的のために、ウインドファーム接続は、単方向であってもよい。従って、このウインドファーム接続は、これらの少数の項目の情報のみをネットワーク制御局からウインドファームに伝送するように規定してもよい。ネットワーク制御局は、ネットワーク再構築信号とも呼べる、ネットワーク再構築モードを開始するための信号を使用して、既に上述したようにウインドファームをネットワーク再構築モードに容易に変更できる。この目的のためには単一のデータビットで十分であろう。

所望の有効電力値も一方向に送信されればよく、同様に、特にネットワーク再構築については、少数の大まかな値の仕様に限定されてもよい。所望の有効電力値として０％、３０％、６０％及び９０％を指定することは、一例として、既に上述されている。これは、例えば、ウインドファームの公称電力に、あるいは、故障イベント前にウインドファームによって供給された最後の有効電力に、基づいてもよい。

４つの値（０％、３０％、６０％及び９０％）のみが送信されるか又は選択用に利用可能である場合、この情報を送信するためには２データビットで十分である。８つの値、例えば、０％、１５％、３０％、４５％、６０％、７５％、９０％及び１００％は、更に別の１データビットを使用して、即ち、合計３データビットを使用して、選択できる。

その代わりに、あるいは、それに加えて、同様に、ウインドファームによって第１のネットワーク区間に供給されるべき無効電力を指定するための所望の無効電力値が送信されることを規定してもよい。この場合においても、そのような所望の無効電力値が、大まかなステップ又は段階で、送信されることを規定してもよい。ここでは、有効電力について述べた例も考えられる、即ち、所望の無効電力値として０％、３０％、６０％及び９０％の値のうちの１つだけを送信することも考えられる。この値は、ウインドファームが送電できる最大無効電力に関していてもよい。

従って、ネットワークオペレータは、それによって、無効電力を供給することによって、ネットワーク制御局を介して、ウインドファームによるネットワークサポートを容易に起動して制御することもできる。例として挙げたこれら４つの無効電力値については、２データビットで十分である。ネットワーク制御局は、上述のこれら３つの値、即ち、ネットワーク再構築モードを開始するための信号、所望の有効電力値、及び、所望の無効電力値のみを送信することが望ましい。所望の値の上述の大まかな段階が選択されて送信される場合、これら３つの信号の全てを送信するには５ビットで十分であろう。従って、情報全体を単一のバイトによって容易に送信でき、その場合でもまだ３ビットが、その他の任意の目的用に、例えば制御ビット用に、利用可能である。更に別の１ビットを使用して、有効電力についての所望の値及び／又は無効電力についての所望の値を、それぞれ、ある程度精練することも考えられる。それぞれ更に別の１ビットを使用することによって、それに応じて、各々の場合において、２倍多くの値を送信することが可能になる。

従って、ウインドファームは、制御局によって、特にネットワーク再構築について、容易に制御できる。この目的に必要な通信接続は、基本的に、最小限の要件に適合すればよい。場合によっては、１データバイトが、例えば１秒、１０秒又は１分の間隔で送信される必要がある程度なので、望ましくは、ネットワーク制御局からウインドファーム、特に中央ウインドファーム制御装置への単方向接続であれば十分である。

更に、データセキュリティも、それによって、このファーム接続を介して実現され、その理由は、このような非常に単純な通信接続は、部外者による遠方にまで及ぶアクセスを、たとえ排除しないにしても、妨害するからである。ウインドファーム接続が、上述の３つの値又は信号を送信することのみを可能にするならば、アクセス権を取得したはずの部外者も、せいぜい、これら３つの値を送信して、これら３つの値に影響を及ぼす程度のことしかできない。

ネットワーク制御局が、ウインドファームによって第１のネットワーク区間内において制御されるべきネットワーク電圧を指定するための所望の電圧値を、ウインドファーム接続を介して、送信するという事実の結果として、ネットワーク制御局と従ってネットワークオペレータが、ウインドファームを使用して電圧のレベルを指定するか、あるいは、少なくとも、この場合に協力することができる。この目的のために、ネットワーク制御局は、所望の電圧値を使用して、対応する電圧値を簡単な態様で指定できる。これが制御局によって実施されるという事実の結果として、これが、ネットワーク制御局によって同様に制御されるその他の要件と共に良好に調整されることが可能になる。

別の一実施形態に従って、ウインドファーム制御室が、特に予測送信接続を介して風予測装置に接続されており、この風予測装置から風予測値、特に予測平均風速を受信してバッファに保留し、必要であれば、それから有効電力予測を計算することを提案する。この場合、特に、ウインドファーム制御室が有効電力予測を計算することを提案する。この目的のために、風予測装置からウインドファーム制御室によって受信された風予測は、このウインドファーム制御室にとって利用可能である。更に、有効電力予測が計算されるべきウインドファームの情報は、この目的のために、ウインドファーム制御室にとって利用可能である。ネットワーク制御局が、ネットワーク再構築について、ウインドファームを制御するために、この有効電力予測を必要とする場合、ウインドファーム制御室は、その結果をネットワーク制御局に、通常でも、あるいは、故障のイベントにおいてのみでも、容易に送信できる。そのような風予測装置は、例えば、気象予測サービスであってもよい。

一実施形態に従って、ウインドファーム接続が単方向であり、データがネットワーク制御局からウインドファームへの方向のみに送信されることを提案する。特に、それらは、ネットワーク制御局から中央ウインドファーム制御装置にのみ送信される。更に、この動作原理は、同じ第１のネットワーク区間内の複数のウインドファームについても使用されることが望ましい。この単方向ウインドファーム接続の使用の結果として、これは簡単な態様で形成できる。少数の項目のデータが送信されればよく、ネットワークオペレータとウインドファームとの間の双方向通信も実施される必要はない。ウインドファームは、ネットワーク制御局によって送信された少数の項目のデータを受信して評価できれば十分であろう。上述の如く、送信すべきものが非常に少なく、従って、全ての情報について１バイトの送信で十分である場合、ネットワーク制御局がこの１バイトを生成して送信でき、ウインドファーム又は中央ウインドファーム制御装置がこの１バイトを解読できれば十分であろう。

それに加えて、あるいは、その代わりに、ウインドファーム接続が、低い帯域幅、あるいは、低い送信レートを有していることを提案する。特に、毎秒最大１バイト、望ましくは１０秒間に最大１バイト、特に望ましくは１分間に１バイトを送信できれば十分であろう。従って、この送信接続、特に、対応する送信回線及び／又は対応する無線接続が、そのような送信レート又は帯域幅を保証できれば十分である。それよりも多く送信できる場合は必ずしも有害ではないが、それよりも多く送信できるようにする必要はない。

制御室接続が双方向であり、データがネットワーク制御局とウインドファーム制御室との間で両方向に送信されることが望ましい。従って、制御室接続、即ち、ファーム制御室とネットワーク制御局との間の接続は、ウインドファーム接続よりも複雑になるように構成できる。従って、より多くのデータ及びより複雑なデータが、制御室接続を介して、送信できる。従って、そのような制御室接続は、ウインドファーム接続よりも可成り複雑になり、従ってより高価にもなり得る。

提案した構造、特に、一方では、単純な、特に単方向のウインドファーム接続の使用、他方では、より複雑な制御室接続の使用の結果として、一方では、ネットワーク制御局に十分なデータを供給し、処理過程においてネットワーク制御局とウインドファーム制御室との間の双方向通信を実現し、他方では、高価な更なる接続を回避することが可能になる。それにもかかわらず、利点として、各々のウインドファームは、対応するネットワーク制御局によって、直接制御できる。また、故障イベントについて、ウインドファーム制御室とウインドファームとの間の通信接続を維持する必要もない。特に、そこでは、費用対効果のより高い且つフェールセーフにする必要のない従来のデータ接続を使用できる。

一実施形態に従って、ウインドファームを制御するためのデータがネットワーク制御局に記憶されていることを提案する。それに加えて、あるいは、その代わりに、これらのデータが、ウインドファーム制御室に記憶されており、故障のイベントにおいて、制御室接続を介してネットワーク制御局に送信できることも考えられる。これらのデータは、次のリストから選択される。従って、これらのデータは、次の要素、即ち、
・有効電力予測と、
・風速予測と、
・ウインドファームの特性データ、特に、公称電力、公称無効電力、及び／又は、ファーム内の最大有効電力変化を示す電力勾配と、
・ウインドファームの利用可能な有効電力と、
を有するリストにおける少なくとも1つの要素、いくつかの要素又は全ての要素に関する。

従って、有効電力予測は、常時、ネットワーク制御局において利用可能にでき、その理由は、それが、そこに記憶されているからであるか、あるいは、フェールセーフ制御室接続を介してウインドファーム制御室から取得できるからである。従って、故障イベントが発生して、一部のその他のデータ接続が乱される可能性、あるいは、崩壊している可能性があったとしても、ネットワーク制御局は、それにもかかわらず、この有効電力予測にアクセスでき、従って、どの程度の有効電力が、ウインドファームによって、近々、特に、次の２〜８、特に４〜６、時間で生成されて供給され得るかを承知して、これらのデータを使用してネットワーク再構築を制御できる。

風速予測は、同様に、ネットワーク制御局にとって利用可能であり、有効電力予測を決定するために使用されてもよい。次に、この有効電力予測は、それに応じてウインドファーム制御室内で、あるいは、直接ネットワーク制御局内で作成できる。その結果、有効電力予測は、故障のイベントにおいてさえも、ネットワーク制御局にとって利用可能になり得る。

それに加えて、あるいは、その代わりに、ネットワーク制御局は、ウインドファームの特性データにアクセスできる。また、ネットワーク制御局は、少なくとも１つのウインドファームの支援によって、ネットワーク再構築のためにこのデータを使用できる。必要であれば、ネットワーク制御局は、ウインドファームの特性データと風速予測とから有効電力予測を決定することができ、あるいは、この決定は、ウインドファーム制御室内で行われて、そこからネットワーク制御局への送信が、故障のイベントにおいても、制御室接続を介して実施できる。

ウインドファームの特性データは、特に、公称電力、公称無効電力、あるいは、電力勾配である。有効電力予測は、風予測の情報を使用して、特に公称電力によって計算できる。同様に、実現可能な調整可能な無効電力は、公称無効電力及び気象予測又は有効電力予測から決定できる。例えば、無効電力は、一方では、生成可能な有効電力に依存することがあり、具体的には、より多くの有効電力の場合に、即ち、風がそれに応じて存在する場合に、より多くの無効電力が生成できる。しかしながら、供給可能な電流は同時に制限されて、供給されるべき有効電力と無効電力との間で分割される必要がある。例えば、有効電力が既に高電力で供給されている場合、通常、それよりも少ない無効電力だけしか給電できず、その場合、これは、供給回線の寸法と、特にネットワーク接続ポイントとに依存する。

ネットワーク制御局は、電力制限勾配の情報を使用して、そのネットワーク再構築の計画をより良好に立てることができ、その理由は、特に電力供給時に、ウインドファームの有効電力をどれだけ早く増大できるかを考慮できるからである。これを考慮でき、その結果、例えば、ネットワーク制御局と、従ってネットワークオペレータが、必要な有効電力が第１のネットワーク区間内で利用可能になるまでにどれくらいの時間がかかるかをより良好に推定でき、その結果、第１のネットワーク区間を、少なくとも１つの切り替え装置によって、残りの供給ネットワークに再び接続できる。

それに加えて、あるいは、その代わりに、ウインドファームの利用可能な有効電力を記憶することを提案する。この情報によって、ネットワーク制御局と、従って、ネットワークオペレータは、直ちに、現在利用可能な有効電力に関する情報を得ることができる。これは、例えば、故障イベントが非常に短い時間、例えば、数秒間だけ続いた場合に、この故障イベント前にウインドファームによって供給された最後の有効電力であってもよい。

記憶されているデータのうちの一部のもの、複数のもの又は全てのものが、頻繁に、特に連続的に、あるいは、準連続的に、更新されることが望ましい。これにより、特に、故障のイベントにおいて、障害や通信中断のために更新ができなくなった場合に、最後の電流値が、利用可能であり、ネットワーク制御局用にウインドファーム制御室内に記憶されているという状況が実現される。換言すれば、この連続的な又は少なくとも頻繁な更新の結果として、ネットワーク故障イベントに対する準備ができる。この場合、準連続的な更新とは、技術的に可能な範囲内で連続的な更新が行われることを意味すると理解されたい。更新とその他の多くのデータ送信処理とは、特にデジタル方式で実施され、その場合、連続的な更新は、使用される装置について、通例、技術的に可能なデジタル式更新として実施できる更新である。

一実施形態に従って、故障のイベントにおいて、ウインドファームがネットワーク再構築モードに変更され、ウインドファームが、このネットワーク再構築モードにおいて、次のステップ、即ち、
・予備電力を起動するステップであり、この予備電力が、要求信号に応答してウインドファームによって第１のネットワーク区間に供給できる電力である、このステップと、
・このネットワーク再構築モードが周波数依存有効電力制御を規定している間は、第１のネットワーク区間内における電圧の周波数に基づいて有効電力を供給するステップと、
・このネットワーク再構築モードが固定勾配を用いた有効電力制御を規定している間は、絶対値に関して制限されており、時間に基づいて有効電力の変化を表す電力勾配を順守しながら有効電力を供給するステップと、
・このネットワーク再構築モードが電圧依存無効電力供給を規定している間は、第１のネットワーク区間内における電圧に基づいて無効電力を供給するステップと、
のうちの１つのステップ、複数のステップ又は全てのステップを実施することを提案する。

従って、最初に、このようなネットワーク再構築モードを開始することを提案する。これは、ネットワーク制御局によってウインドファーム接続を介して実施されることが望ましい。このネットワーク再構築モードは、中央ウインドファーム制御装置を用いてウインドファーム内で実施及び調整できる。

ここに提案する予備電力の起動は、ウインドファーム、即ち、特にその風力発電設備又はその設備の一部が、始動されて、この予備電力が非常に短い時間で起動できてネットワークに、即ち、ここでは第１のネットワーク区間に供給できる程度にまで既に回転していることを意味している。最も単純な場合、これは、風力発電設備が既にこれらの電力を生成しており、この電力が単に消費されている、特に電気抵抗器によって熱的に消費されていることを意味している。しかしながら、それぞれの風力発電設備が、ある回転速度にだけ駆動されて、自己の供給用の電力を生成しているという状況も考えられる。取り戻しのために、この動作は、ロータブレードが、風から電力を取得する、即ち、以前よりも可成り多く取得するように風の中で回転させられるように、変更できる。この場合、電力は、直ぐには取り戻せないが、ロータブレードを数秒で風の中で回転させることができるので、非常に迅速に取り戻すことができる。

次に、有効電力が、第１のネットワーク区間内の電圧の周波数に基づいて供給されるように規定してもよく、その場合、これは、ただ単に、あるいは、特に、周波数依存有効電力制御がネットワーク再構築モードに規定されている場合に、実施される。従って、特別な制御モードがネットワーク再構築中に起動され、所定の周波数依存有効電力供給がこのモードにおいて実施される。

有効電力は、絶対値に関して制限された電力勾配を順守しながら、供給できる。従って、この場合、有効電力が既定の制限内でのみ変化するように規定できる。これにより、有効電力変化の一定の安定性を実現することが可能になる。特に、これによって、比較的不安定なネットワーク再構築状態になるリスクを構成し得るソアリング（soaring：急上昇）を防止できる。この場合、この給電と電力勾配の順守とは、対応するモード、即ち、固定勾配を用いた有効電力制御がオンに切り替えられた時にのみ、実施される。これが規定されており、電力が、それに応じて、制限された電力勾配で供給される。そのようなモード、即ち、周波数依存給電と固定勾配を用いた有効電力制御とは、組み合わせることもできる。特に、周波数依存有効電力給電が、勾配によって規定された制限内である限り、実施されるような組み合わせを提案する。

無効電力が、第１のネットワーク区間内の電圧に基づいて、供給されるように規定してもよい。このモードは、これが電圧依存無効電力給電として規定されている場合に、選択されることが意図されている。更に、これらのルールは、ネットワークオペレータによって、そのネットワーク制御局を介して、現時点で指定することも可能である。その代わりに、ウインドファーム又は中央ウインドファーム制御装置によって捕捉されるネットワーク状態があり、これらのモードが、それに基づいて選択される。従って、特に、周波数依存有効電力制御、及び／又は、固定勾配を用いた有効電力制御、及び／又は、電圧依存無効電力制御が、それに基づいて選択される。

本発明は、請求項１２に記載の通信装置も提案する。この装置は、電力供給ネットワークの再構築を制御することを意図している。この基礎となる電力供給ネットワークは、第１のネットワーク区間と少なくとも１つの別のネットワーク区間とを備えている。少なくとも１つのウインドファームが、第１のネットワーク区間に接続されており、このウインドファームは、ウインドファーム制御室を介して、制御できる。電気エネルギをこれらのネットワーク区間の相互間で伝送するために、第１のネットワーク区間が、少なくとも１つの切り替え装置を介して、少なくとも１つの別のネットワーク区間に結合されおり、少なくとも１つの切り替え装置は、故障のイベントにおいて、第１のネットワーク区間を少なくとも１つの別のネットワーク区間から切り離すように設定されている。

ネットワーク制御局は、切り替え装置を制御する目的で設けられており、第１のネットワーク区間に影響を及ぼすネットワーク故障が発生している故障イベントについて、第１のネットワーク区間が、切り替え装置によって、少なくとも１つの別のネットワーク区間から切り離されることが規定されている。この目的のために、通信装置は、ネットワーク制御局とデータを交換するために、ウインドファーム制御室によって、使用されるように設定されている制御室接続を備えており、この制御室接続は、ウインドファーム制御室とネットワーク制御局との間のフェールセーフ通信接続であり、電力供給ネットワークに依存して動作させることができ、特に第１のネットワーク区間における故障の場合でも動作させることができる。

ウインドファーム接続も設けられており、ネットワーク制御局からデータを受信するために、ウインドファームによって、使用されるように設定されており、このウインドファーム接続は、ウインドファームとネットワーク制御局との間のフェールセーフ通信接続であり、電力供給ネットワークから独立して動作させることができ、特に第１のネットワーク区間における故障の場合でも動作させることができる。また、別のデータ接続も設けられており、少なくとも、ウインドファームとウインドファーム制御室との間に設けられている。このようなウインドファームとウインドファーム制御室との間に設けられているデータ接続は、ファーム接続と呼ぶことができる。この別のデータ接続は、特に、制御室接続を介して送信されず且つウインドファーム接続を介して送信されない別のデータを伝送するために、使用される。この別のデータ接続は、特に、従来のデータ接続として設けることができる。更に別のデータ接続が存在するように規定してもよく、この別のデータ接続は、例えば、ウインドファーム制御室と予測装置との間に設けられている。

この通信装置は、ネットワークの再構築を制御する方法の実施形態に関して上述した態様で動作する。

この通信装置は、ウインドファーム制御室、それに加えて、あるいは、その代わりに、ネットワーク制御局、それに加えて、あるいは、その代わりに、ウインドファームのウインドファーム制御装置、それに加えて、あるいは、その代わりに、風予測を作成するための風予測装置を備えていることが望ましい。

この通信装置は、上述の実施形態のうちの１つに従う方法を実施するように設定されていることが望ましい。特に、この通信装置は、そこで述べた通信処理を実施するように、特に、ウインドファーム接続を介してネットワーク制御局からウインドファームに上述のデータを送信するように、及び／又は、制御室接続を介してウインドファーム制御室とネットワーク制御局との間で上述のデータを交換するように設定されている。

ウインドファーム接続は、望ましくは、単方向であり、ネットワークの再構築を制御する方法の対応する実施形態のうちの１つに従って述べた態様で動作するように設定されている。

別の一実施形態に従えば、制御室接続は、双方向であり、データをネットワーク制御局とウインドファーム制御室との間で両方向に伝送するように設定されている。特に、制御室接続は、ネットワークの再構築を制御する方法の対応する実施形態に従って述べた態様で動作するように設計されている。

本発明は、ウインドファームも提案する。後者は、このウインドファーム内の風力発電設備を制御するために使用でき、且つ、外部と通信できる中央ウインドファーム制御装置を備えている。このウインドファーム制御装置は、ネットワーク制御局から、単方向ウインドファーム接続を介して、データを受信するように設定されている。特に、これは、ネットワークの再構築を制御する方法の実施形態に関連して述べた態様で動作する。特に、これは、ネットワーク制御局からウインドファーム又は中央ウインドファーム制御装置へのデータ送信に関連して述べたように、通信又はデータ交換用に動作する、あるいは、設定されている。

ウインドファーム、従って中央ファーム制御装置は、通信装置の少なくとも１つの実施形態に従う通信装置内に組み込まれるように設定されていることが望ましい。特に、中央ファーム制御装置は、上述のウインドファーム接続を介して制御局に接続されており、別のデータ接続を介して、特にファーム接続を介して、ウインドファーム制御室に接続されている。

次に、添付図面を参照して、本発明を、実施形態に基づいて、例として、以下更に詳細に説明する。

風力発電設備の斜視図を示す図である。 ウインドファームの概略図を示す図である。 本発明に従う通信装置を示す図である。

図１は、タワー１０２とナセル１０４とを備えた風力発電設備１００を示している。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、ナセル１０４に配置されている。ロータ１０６は、動作時に、風によって回転させられ、それによって、ナセル１０４内の発電機を駆動する。

図２は、一例として、互いに同じでも異なっていてもよい３つの風力発電設備１００を備えたウインドファーム１１２を示している。従って、これら３つの風力発電設備１００は、ウインドファーム１１２における基本的に任意の所望の数の風力発電設備を表している。風力発電設備１００は、電力ファームネットワーク１１４を介して、自己の電力を、即ち、特に生成した電流を供給する。この場合、個々の風力発電設備１００によってそれぞれ生成された電流又は電力が合算されて、そして、通常設けられている変圧器１１６が、供給ネットワーク１２０内に、一般にＰＣＣとも呼ばれる給電ポイント１１８において、給電するために、ファーム内の電圧を昇圧する。図２は、ウインドファーム１１２を単に簡略化して表したものであり、ここでは、例えば、制御装置が、当然、存在するが、そのような制御装置は示されていない。また、その他の代表的な実施形態を１つだけ挙げるとすれば、例えば、各々の風力発電設備１００の出力にも変圧器が在るようにして、ファームネットワーク１１４を異なる構成にしてもよい。

図３は、第１のネットワーク区間３０２に組み込まれた通信装置３００を示している。ウインドファーム３０４が、ネットワーク接続点３０６を介して、この第１のネットワーク区間３０２に接続されている。第１のネットワーク区間３０２は、電力供給ネットワークの一部であり、切り替え装置３４０を介して少なくとも１つの別のネットワーク区間３４２に接続されている。この点で、第１のネットワーク区間３０２は、高圧変圧器３０８と高圧送電線３１０によって表されている。

ウインドファーム３０４は、制御コンピュータ３１４を介して制御できる複数の風力発電設備３１２を備えている。中央ウインドファーム制御装置３１６も設けられており、中継回線３１８を介して制御コンピュータ３１４と通信できる。別の一実施形態では、制御コンピュータ３１４は、中央ウインドファーム制御装置３１６の一部とすることもできる。

いずれにせよ、簡略化のためにＦＣＵとも呼べる中央ウインドファーム制御装置は、ネットワーク接続点３０６における、あるいは、ネットワーク接続点３０６付近のウインドファーム側における、ファーム側電圧ＵＰとファーム側給電電流Ｉ_Ｐとを捕捉する。その結果として、中央ファーム制御装置３１６は、ネットワーク接続点における、即ち、特にファーム側における、即ち、ウインドファーム３０４に関する、電流と電圧とを捕捉して評価できる。この評価に基づいて、中央ウインドファーム制御装置は、ウインドファーム、即ち、特に風力発電設備３１２を制御できる。この場合、風力発電設備３１２も別の値を捕捉して評価できる。そのような値は、関連する風力発電設備３１２が、それぞれ、現在出力している、及び／又は、出力できる有効電力又は無効電力であってもよい。また、そのような値は、風力発電設備に関する状態情報、特に障害信号又は故障信号に関していてもよい。

また、中央ウインドファーム制御装置３１６は、ウインドファーム制御室３２０にそのようなデータ又はその他のデータを提供する。特にこの目的のために、ここではファーム接続３２２とも呼ばれるデータ接続３２２が使用され、特にウインドファーム３０４の現在の給電とウインドファーム３０４の稼働率とを通知するために、使用される。この場合、ウインドファームの稼働率は、特に、ウインドファームの利用可能な有効電力に関する情報項目である。また、ウインドファームに関する特性データ、特に、ウインドファームの公称電力、及び／又は、ウインドファームの公称無効電力、及び／又は、ファームにおける最大有効電力変化を示す電力制限勾配も通知されることが望ましい。これらのデータは、ウインドファーム制御室３２０内でバッファに保留されて、必要ならば検索できることが望ましい。

ウインドファーム制御室３２０はまたネットワーク制御局３２４と通信し、この通信は制御室接続３２６を介して行われる。この制御室接続３２６、及び、ウインドファーム制御室３２０とネットワーク制御局３２４との間の通信は、特に、ネットワークを再構築する状況のために、即ち、第１のネットワーク区間３０２が、別のネットワーク区間から切り離されており、従って残りの電力供給ネットワークから完全に切り離されている場合のために、設けられている。これに関して、最も多くの場合に予想できる状況を挙げるとすれば、通常、第１のネットワーク区間３０２の崩壊、あるいは、少なくとも、この第１のネットワーク区間３０２内における電圧降下が考えられる。

特にこの目的のために、ネットワーク制御局３２４がウインドファーム制御室３２０から値を受信することを提案する。これらには、特に、この事態、即ち、故障事態、即ち、第１のネットワーク区間の少なくとも１つの別のネットワーク区間からの切り離し、即ち、この第１のネットワーク区間における関連する電圧降下、の直前の給電の値が含まれている。従って、この事態に至るまでのウインドファーム３０４の給電の最後の値を取得することを提案する。これは、特に、上述の事態が生じる前の、レベルに関する最後の有効電力の供給である。従って、これらの値は、たとえ、この事態の場合に、別のデータ接続３２２とも呼べるデータ接続３２２が崩壊しているとしても、ウインドファーム制御室３２０によって提供できる。これは、予防策として、これらのデータが既に中央ウインドファーム制御装置３１６からウインドファーム制御室３２０に事前に送信されているからである。この場合に注意すべき点として、別のウインドファーム、即ち、特に、別のウインドファームの別の中央ウインドファーム制御装置もこのウインドファーム制御室３２０に接続できる。

また、ネットワーク制御局３２４は、制御室接続３２６を介してファーム制御室３２０からの予測、即ち、特に、どれだけの有効電力が、今後、特に今後数時間の間に、特に今後６時間の間に、関連するウインドファーム３０４によって提供され得るか、即ち、生成されて給電され得るかを示す有効電力予測、を受信し、そして、これが複数のウインドファームについても実施され得ることも提案する。例えば、提供可能な有効電力の予測値は、この例示的な６時間の期間の間に１５分毎に各々のファームに提供できる。

この場合、制御室接続３２６は、フェールセーフの通信接続として設けられる。この目的のために、例えば、ネットワークに障害が生じた場合でも依然として動作できるようにするために、無停電電源装置（ＵＰＳ）を設けることができる。この場合、制御室接続３２６は、例えばどの情報が交換されるかに関して、各々のウインドファームについて１キロバイトを送信できるように寸法決めされてもよい。このようなフェールセーフの制御室接続３２６は、比較的高コストになることもあるが、ネットワーク制御局３２４とウインドファーム制御室３２０との間のみに設けられる。特に、複数のウインドファームが設けられ、全て同じウインドファーム制御室３２０に接続される場合、これは、そのような制御室接続３２６をウインドファーム制御室３２０とネットワーク制御局３２４との間に設けるだけでよいことを意味する。

ネットワーク制御局３２４は、ウインドファーム接続３２８を介してウインドファーム３０４にも接続されている。この場合、この接続は、中央ウインドファーム制御装置３１６に通じている。複数のウインドファームが存在する場合、複数のこれらのウインドファーム接続３２８も必要であり、即ち、各々のウインドファームについて１つのウインドファーム接続３２８が必要である。

しかしながら、この目的のために、非常に費用対効果の高いウインドファーム接続３２８をここで提案する。これは、この接続が単方向であり、ネットワーク制御局３２４から中央ウインドファーム制御装置３１６にデータを送信するだけだからである。ここでは、特に、ネットワーク再構築モードを起動するための起動信号が送信されることを提案する。そのような情報の送信には、単一のビットで十分である。有効電力を制御する目的で、ネットワーク制御局３２４からウインドファーム接続３２８を介して中央ウインドファーム制御装置３１６に所望の有効電力値を通知することも提案する。このデータ送信の全てがネットワーク再構築の状況にも適用される。このようなネットワーク再構築の状況について、ウインドファームが供給できるウインドファーム電力を大まかな段階で考慮できることが分かった。従って、ほんの少しの使用可能な値、例えば、ウインドファームの公称電力の０％、３０％、６０％及び９０％を選択できれば十分である場合もある。従って、これら４つの値だけを識別できればよく、そして、４つの値は２ビットで識別できる。

いずれにせよ、このタスクにはほんの少しのビットしか必要とされず、その結果、このウインドファーム接続３２８は、費用対効果の高い態様で、少なくとも、制御室接続３２６よりも可成り費用対効果の高い態様で、設定できる。その結果、１つのネットワーク制御局３２４から複数のウインドファームまでのウインドファーム接続３２８をそれぞれ手ごろな費用で設けることも可能になる。

例えば、気象予測を立て、気象予測サービスであってもよい予測装置３３０も追加的に設けられている。例えば予測モデルを使用することもできる、予想される風についての特別な予測サービスも考えられる。この風予測装置３３０は、接続装置３３２を介してウインドファーム制御室３２０に接続されており、この接続装置は、提案済みの別のデータ接続のうちの１つであってもよい。特に、風予測装置３３０は、この接続装置３３２を介して、対応する風データ、及び、場合によっては別の気象データをウインドファーム制御室３２０に送信する。ウインドファーム制御室は、この気象情報と、中央ウインドファーム制御装置からこのウインドファーム制御室３２０によって受信されており、ウインドファーム３０４の特性データに関する情報と、を使用して有効電力予測を計算でき、もし適切であれば、これらの予測をネットワーク制御局３２４に提供できる。この目的のために、例えば、データが数時間の予測、特に６時間の予測について提供されて、それによって、ウインドファーム制御室３２０も、それに応じて数時間の有効電力予測を計算でき、それをネットワーク制御局３２４にとって利用可能にすることが適切な場合もあり、このことをここに提案する。

従って、通信装置３００は、少なくとも制御室接続３２６及びウインドファーム接続３２８を備えている。これは、中央ウインドファーム制御装置３１６とウインドファーム制御室３２０との間の別のデータ接続３２２も備えていてもよい。更に、接続装置３３２も、通信装置３００の一部であってもよい。

多くの通信接続、特に、中継回線３１８、別のデータ接続３２２、制御室接続３２６、ウインドファーム接続３２８及び接続装置３３２は、図３において、実質的に線として例示されている。一方では、実際、接続、特に別のデータ接続３２２又はファーム接続３２２、及び接続装置３３２が、無線経路を介して、データを送信することも考えられる。更に、そのような通信接続は、有線か無線かに関わらず、図示された伝送経路のみならず、対応する送信及び受信装置も含んでいる。従って、これらの送信及び／又は受信装置は、そこに接続された装置内に設けられている。特に、これらは、制御コンピュータ３１４、中央ウインドファーム制御装置３１６、ウインドファーム制御室３２０、ネットワーク制御局３２４、及び風予測装置３３０内に設けられている。オプションとして、制御コンピュータ３１４及び／又は中央ウインドファーム制御装置３１６及び／又はウインドファーム制御室３２０及び／又はネットワーク制御局３２４及び／又は風予測装置３３０は、通信装置の一部である。

従って、ネットワーク動作管理戦略及び関連する通信インフラストラクチャは、従来のサプライヤ、特に大型発電所ユニットの物理的特性に合わせて事前に調整されていることが分かっている。改善のために、風力発電設備をネットワークオペレータの制御技術に統合することを提案する。

以前からの事実として、ネットワーク再構築の状況において、ネットワークを構築するネットワークオペレータは、全ての発電所とそのネットワーク内の補助的電子機器とを制御するための、及び、それらの発電所の状態を照会するための、通信インタフェースを必要としていた。将来的には、ネットワークが従来の発電所だけで構築されるわけではないこと、むしろ、将来的には、停電の際に、ネットワークオペレータが、電力喪失から保護される通信インタフェースを介して、ウインドファームに対処できることが有益であること、が分かっている。更に、この場合、ネットワーク再構築の状況において、ネットワークオペレータが、ネットワーク再構築時全体に亘って利用可能な電力を、変電所を基準にして、即ち、各々の場合に変電所に基づいて、承知しているならば、有益である。

この解決策として、ネットワークオペレータとウインドファームとの間の通信インタフェース、特に、ネットワーク再構築状況においても動作し続けて必要な信号を送信する通信インタフェースを提案する。

これにより、統合されたネットワークにおけるコンバータベースの生成シェアの増加を考慮に入れることが可能になる。この提案する解決策は、システムの信頼性を維持しながら、コンバータ結合給電によって、場合によってはほぼ完全に、動作させられるネットワークについての制御概念もサポートする。

ウインドファームが、将来、ネットワーク再構築の状況において、下記の情報又は少なくともその一部をネットワークオペレータと交換できれば、有益であることが分かっている。
１．最後に供給された電力とウインドファームの状態
２．今後６時間の予測電力
３．ウインドファームをネットワーク再構築モードに変更するために、ネットワークオペレータが使用できる情報
４．ウインドファームによって出力されるべき有効電力を制御するためにネットワークオペレータが使用できる情報、この場合、例えば０％、３０％、６０％、９０％の値の間で選択することが可能である
５．無効電力についてのパラメータ、特に、所望の電圧値、所望の無効電力値及び／又はｃｏｓφのパラメータ、を調節するためにネットワークオペレータが使用できる情報

本発明の少なくとも１つの実施形態に従って、特に下記の２つの通信経路への分割を提案する。即ち、
１．ウインドファーム制御室とネットワーク制御局との間のフェールセーフの双方向通信。ネットワーク制御局は、特に、ネットワークオペレータ及び／又は送信ネットワークオペレータによって操作できる。
この双方向通信は、制御室接続と呼ぶことができる。これは、データ及び音声を送信するための専用回線の形態であることが望ましく、ネットワーク全体が故障した場合でもフェールセーフである。
２．ネットワークオペレータとウインドファームとの間のフェールセーフの単方向通信。この単方向通信は、ウインドファーム接続と呼ぶことができる。これは、望ましくは、低速通信の形態であり、毎秒数ビットのデータレートを有している。この場合、データレートは、毎秒最大８バイト、望ましくは、毎秒最大１バイト、特に毎秒最大１ビット、特に毎秒２０ビット（ｂｉｔ／ｓ）以下であると考えられる。

データは、例えば、既知のリップル制御信号を使用して、あるいは、単純なＧＳＭ（登録商標）又はその他の無線接続を使用して、送信できる。既知の給電管理システムのフェールセーフのインタフェースを使用することも考えられる。そのようなインタフェースは、ＥＩＳＭＡＮインタフェースという用語でも知られている。

全てのウインドファームについてのデータ記録を継続的に保持することも提案するが、その場合、ネットワークオペレータは、必要に応じて、フェールセーフの接続を介して、このデータ記録を検索できる。あるいは、そのようなデータ又はそのようなデータ記録は、特にネットワーク制御局内において、ネットワークオペレータにとって継続的に利用可能であることを提案する。

このような第２の非常に単純な単方向通信経路は、ウインドファームがネットワークオペレータによって制御されることを可能にする。

特に、次の利点が得られる場合もあることが分かっている。比較的大きなデータ要件を有するデータ接続であっても、一度だけ実施すればよい。ウインドファームに対するインタフェースが非常に単純なこともある。

提案したこのような通信構造は有益に使用できる。ネットワーク再構築状況の場合には、ネットワークオペレータは、最初に、そのネットワーク制御局によってウインドファーム制御室からデータを検索する。

故障イベント後に、そして、ネットワークオペレータが特にネットワーク制御局によってネットワーク電圧を再びウインドファームに接続した後に、特にＤＳＬを介する対応するウインドファームに対する従来の通信が特定の状況の下では利用できないこともある。

しかしながら、その場合、ネットワークオペレータは、非常に単純なインタフェースを介してウインドファームをネットワーク再構築モードに変更できる。この場合、特に、予備電力の起動、周波数に応じた電力制御、及び固定勾配による制御、更には電圧に応じた無効電力制御を実施できる。従って、ネットワークオペレータは、ネットワークを再始動するために、このインタフェースを介して電力を制御できる。

電力制御と組み合わせて利用可能な電力を承知する結果として、ネットワークオペレータは、次にウインドファームの挙動を承知して、ウインドファーム又は複数のウインドファームのサポートにより非常に迅速にネットワークを始動できる。

このインタフェースは、更に、所望の電圧値又は所望の無効電力値がこのインタフェースを介して、即ち、ウインドファーム接続を介して通知されることによって無効電力を制御するためにも使用できる。

基本的に、下記のタイプの通信が考えられる。

ポイントツーポイント電力線通信（point-to-point power line communication）とも呼べる、いわゆるＰＬＣ通信。単方向に動作する既知のリップル制御信号の使用。無線による送信及び／又は既存の回線への結合が考えられる。

その他の無線接続、特に電話ネットワークオペレータ及び／又はＧＳＭの使用も考えられる。

Claims (18)

1. 電力供給ネットワーク（１２０）の再構築を制御する方法であって、前記電力供給ネットワーク（１２０）が、
   ・第１のネットワーク区間（３０２）と少なくとも１つの別のネットワーク区間（３０２）とを有し、
   ・少なくとも１つのウインドファーム（３０４）が前記第１のネットワーク区間（３０２）に接続されており、
   ・前記ウインドファーム（３０４）がウインドファーム制御室（３２０）を介して制御されることが可能であり、
   ・電気エネルギを前記ネットワーク区間（３０２、３４２）の相互間で伝送するために、前記第１のネットワーク区間（３０２）が、少なくとも１つの切り替え装置（３４０）を介して、前記少なくとも１つの別のネットワーク区間（３４２）に結合されており、
   ・前記少なくとも１つの切り替え装置（３４０）が、故障のイベントにおいて、前記第１のネットワーク区間（３０２）を前記少なくとも１つの別のネットワーク区間（３４２）から切り離すように設定されており、
   ・ネットワーク制御局が、前記少なくとも１つの切り替え装置（３４２）を制御する目的で設けられており、
   前記第１のネットワーク区間（３０２）に影響を及ぼすネットワーク故障が発生している故障のイベントにおいて、
   ・前記第１のネットワーク区間（３０２）が、前記少なくとも１つの切り替え装置（３４０）によって、前記少なくとも１つの別のネットワーク区間（３４２）から切り離され、
   ・前記ウインドファーム制御室（３２０）が制御室接続（３２６）を介して前記ネットワーク制御局（３２４）とデータを交換し、前記制御室接続（３２６）が、前記ウインドファーム制御室（３２０）と前記ネットワーク制御局（３２４）との間のフェールセーフ通信接続であり、前記電力供給ネットワーク（１２０）から独立して動作させることができ、特に前記第１のネットワーク区間（３０２）における故障の場合でも動作させることができ、
   ・前記ウインドファーム（３０４）がウインドファーム接続（３２８）を介して前記ネットワーク制御局（３２４）からデータを受信し、前記ウインドファーム接続（３２８）が、前記ウインドファーム（３０４）と前記ネットワーク制御局（３２４）との間のフェールセーフ通信接続であり、前記電力供給ネットワーク（１２０）から独立して動作させることができ、特に前記第１のネットワーク区間（３０２）における故障の場合でも動作させることができ、
   ・前記制御室接続（３２６）を介して送信されず且つ前記ウインドファーム接続（３２８）を介して送信されない別のデータが、別のデータ接続（３２２、３３２）の故障のない限り、該別のデータ接続（３２２、３３２）を介して送信される、前記方法。
2. 故障のイベントにおいて、前記ネットワーク故障が解消されたならば、あるいは、解消されつつあるならば、前記ウインドファーム（３０４）が、前記ネットワーク制御局（３２４）によって前記ウインドファーム接続（３２８）を介してネットワーク再構築モードに変更されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記ネットワーク制御局（３２４）が、特に、前記ウインドファーム接続（３２８）を介して所望の有効電力値を前記ウインドファーム（３０４）に通知することによって、前記ウインドファーム（３０４）の有効電力の生成及び／又は出力を制御することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記ウインドファーム制御室（３２０）が、
   ・前記故障のイベントの直前に前記ウインドファーム（３０４）によって生成された及び／又は前記第１のネットワーク区間（３０２）に供給された有効電力のレベルの値と、
   ・所定予測期間中に生成され得る電力の値又は時間的プロファイルを示す有効電力予測であり、前記所定予測期間が、特に、現時点から約２時間〜約８時間後、特に、約４時間〜約６時間後の将来の時点までの期間を表している、前記有効電力予測と、
   を含むリストからの少なくとも１つの項目の情報を前記ネットワーク制御局（３２４）に送信し、
   前記少なくとも１つの項目の情報が、特に前記制御室接続（３２６）を介して送信されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記ネットワーク制御局（３２４）が、
   ・ネットワーク再構築モードを開始するための信号と、
   ・前記ウインドファームによって前記第１のネットワーク区間（３０２）に供給されるべき有効電力を指定するための所望の有効電力値と、
   ・前記ウインドファーム（３０４）によって前記第１のネットワーク区間（３０２）に供給されるべき無効電力を指定するための所望の無効電力値と、
   ・前記ウインドファーム（３０４）によって前記第１のネットワーク区間（３０２）内において制御されるべきネットワーク電圧を指定するための所望の電圧値と、
   を含むリストからの少なくとも１つの項目の情報を、前記ウインドファーム接続（３２８）を介して、前記ウインドファーム（３０４）に送信することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記ウインドファーム制御室（３２０）が、特に予測送信接続（３３２）を介して風予測装置（３３０）に接続されており、前記風予測装置（３３０）から風予測値、特に予測平均風速を受信してバッファに保留し、必要であれば、それから有効電力予測又は前記有効電力予測を計算することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記ウインドファーム接続（３２８）が単方向であり、データが前記ネットワーク制御局（３２４）から前記ウインドファーム（３０４）への方向のみに送信されること、及び／又は、前記ウインドファーム接続（３２８）が、低い帯域幅、あるいは、特に、毎秒最大８バイト、望ましくは、毎秒最大１バイト、特に毎秒最大１ビットの低い送信レートを有していること、を特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記制御室接続（３２６）が双方向であり、データが前記ネットワーク制御局（３２４）と前記ウインドファーム制御室（３２０）との間で両方向に送信されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記ウインドファーム（３０４）を制御するためのデータが、前記ネットワーク制御局（３２４）又は前記ウインドファーム制御室（３２０）に記憶されており、故障のイベントにおいて、前記制御室接続（３２６）を介して前記ネットワーク制御局（３２４）に送信でき、該データが、
   ・有効電力予測と、
   ・風速予測と、
   ・前記ウインドファーム（３０４）の特性データ、特に、公称電力、公称無効電力、及び／又は、前記ウインドファーム（３０４）内の最大有効電力変化を示す電力制限勾配と、
   ・前記ウインドファーム（３０４）の利用可能な有効電力と、
   を含むリストから選択されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記記憶されているデータのうちの一部のもの、複数のもの又は全てのものが頻繁に、特に連続的に更新されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 故障のイベントにおいて、前記ウインドファーム（３０４）がネットワーク再構築モードに変更され、前記ウインドファーム（３０４）が、該ネットワーク再構築モードにおいて、次のステップ、即ち、
    ・予備電力を起動するステップであり、該予備電力が、要求信号に応答して前記ウインドファーム（３０４）によって前記第１のネットワーク区間（３０２）に供給できる電力である、該ステップと、
    ・該ネットワーク再構築モードが周波数依存有効電力制御を規定している間は、前記第１のネットワーク区間（３０２）内における電圧の周波数に基づいて有効電力を供給するステップと、
    ・該ネットワーク再構築モードが固定勾配を用いた有効電力制御を規定している間は、絶対値に関して制限されており、時間に基づいて有効電力の変化を表す電力勾配を順守しながら有効電力を供給するステップと、
    ・該ネットワーク再構築モードが電圧依存無効電力給電を規定している間は、前記第１のネットワーク区間内における電圧に基づいて無効電力を供給するステップと、
    のうちの１つのステップ、複数のステップ又は全てのステップを実施することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 電力供給ネットワーク（１２０）の再構築を制御するための通信装置（３００）であって、前記電力供給ネットワーク（１２０）が、
    ・第１のネットワーク区間（３０２）と少なくとも１つの別のネットワーク区間（３４２）とを有し、
    ・少なくとも１つのウインドファーム（３０４）が前記第１のネットワーク区間（３０２）に接続されており、
    ・前記ウインドファーム（３０４）がウインドファーム制御室（３２０）を介して制御されることが可能であり、
    ・電気エネルギを前記ネットワーク区間（３０２、３４２）の相互間で伝送するために、前記第１のネットワーク区間（３０２）が、少なくとも１つの切り替え装置（３４０）を介して、前記少なくとも１つの別のネットワーク区間（３４２）に結合されており、
    ・前記少なくとも１つの切り替え装置（３４０）が、故障のイベントにおいて、前記第１のネットワーク区間（３０２）を前記少なくとも１つの別のネットワーク区間（３４２）から切り離すように設定されており、
    ・ネットワーク制御局（３２４）が、前記少なくとも１つの切り替え装置（３４０）を制御する目的で設けられており、
    前記第１のネットワーク区間（３０２）に影響を及ぼすネットワーク故障が発生している故障イベントについて、前記第１のネットワーク区間（３０２）が、前記切り替え装置（３４０）によって、前記少なくとも１つの別のネットワーク区間（３４２）から切り離されることが規定されており、前記通信装置（３００）が、
    ・前記ネットワーク制御局（３２４）とデータを交換するために、前記ウインドファーム制御室（３２０）によって、使用されるように設定されている制御室接続（３２６）であって、該制御室接続（３２６）が、前記ウインドファーム制御室（３２０）と前記ネットワーク制御局（３２４）との間のフェールセーフ通信接続であり、前記電力供給ネットワーク（１２０）から独立して動作させることができ、特に前記第１のネットワーク区間（３０２）における故障の場合でも動作させることができる、該制御室接続（３２６）と、
    ・前記ネットワーク制御局（３２４）からデータを受信するために、前記ウインドファーム（３０４）によって、使用されるように設定されているウインドファーム接続（３２８）であって、該ウインドファーム接続（３２８）が、前記ウインドファーム（３０４）と前記ネットワーク制御局（３２４）との間のフェールセーフ通信接続であり、前記電力供給ネットワーク（１２０）から独立して動作させることができ、特に前記第１のネットワーク区間（３０２）における故障の場合でも動作させることができる、該ウインドファーム接続（３２８）と、
    ・前記ウインドファーム（３０４）と前記ウインドファーム制御室（３２０）との間に配置されており、前記制御室接続（３２６）を介して送信されず且つ前記ウインドファーム接続（３２８）を介して送信されない別のデータを伝送するように設定されている別のデータ接続（３２２）、特にウインドファーム接続（３２２）と、
    を備えている、前記通信装置（３００）。
13. ・前記ウインドファーム制御室（３２０）と、
    ・前記ネットワーク制御局（３２４）と、
    ・前記ウインドファーム（３０４）のウインドファーム制御装置（３１６）と、
    ・風予測を作成する風予測装置（３３０）と、
    を含むリストから選択される１つの、複数の又は全ての装置を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の通信装置（３００）。
14. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法を実行するように設定されていることを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の通信装置（３００）。
15. 前記ウインドファーム接続（３２８）が、単方向であり、データが前記ネットワーク制御局（３２４）から前記ウインドファーム（３０４）への方向のみに送信されるように設定されていること、及び／又は、前記ウインドファーム接続（３２８）が、低い帯域幅、あるいは、特に、毎秒最大８バイト、望ましくは、毎秒最大１バイト、特に毎秒最大１ビットの低い送信レートを有していること、を特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の通信装置（３００）。
16. 前記制御室接続（３２６）が、双方向であり、データが前記ネットワーク制御局（３２４）と前記ウインドファーム制御室（３２０）との間で両方向に送信されるように設定されていることを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の通信装置（３００）。
17. ネットワーク制御局（３２４）から、単方向のウインドファーム接続（３２８）を介して、データを受信するように設定されている中央ウインドファーム制御装置（３１６）を備えたウインドファーム（３０４）。
18. 前記中央ウインドファーム制御装置（３１６）が、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の通信装置（３００）内に組み込まれるように設定されていることを特徴とする、請求項１６に記載のウインドファーム（３０４）。
    

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