TWI550188B - 風力發電廠及控制一風力發電廠的方法 - Google Patents

風力發電廠及控制一風力發電廠的方法 Download PDF

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Description

風力發電廠及控制一風力發電廠的方法
本發明係關於一種風力發電廠及一種用於控制一風力發電廠的方法。
一風力發電廠係由複數個風能設備構成，該複數個風能設備可經由一中央控制單元(發電廠控制單元，FCU)控制。
在優先權基於其之德國專利申請案中，德國專利及商標局搜索以下文件：DE 10 2009 042 368 A1；GB 2 475 609 A；US 6,853,292 B1及US 2007/0124025 A1。
本發明之一目的係提供具有複數個風能設備及可以一經改良方式對風力發電廠內之故障起反應之一中央控制單元之一風力發電廠。
此目的係藉助於如技術方案1之一風力發電廠及藉助於如技術方案3之一方法達成。
因此提供一風力發電廠，該風力發電廠具有一中央風力發電廠控制單元，複數個風能設備及用於將該中央風力發電廠控制單元耦合至該複數個風能設備之一資料匯流排。該等風能設備中之每一者具有一控制單元，該控制單元經組態以：若在該中央風力發電廠控制單元中發生一故障及/或在該資料匯流排上發生一故障，則獨立於該中央風力發電廠控制單元而控制該風能設備之操作。該控制單元經組態以相繼地關斷該等各別風能設備。
根據本發明之一項態樣，該控制單元經組態以：若在該資料匯流排上或在該中央風力發電廠控制器中發生一故障，則在該故障之該發生之後經過針對此等風能設備預先定義之一時間後關斷該等各別風能設備。
本發明係關於一種用於控制一風力發電廠之方法，該風力發電廠具有一中央風力發電廠控制單元、複數個風能設備及用於將該中央風力發電廠控制單元耦合至該複數個風能設備之一資料匯流排。若在該中央風力發電廠控制單元中發生一故障及/或在該資料匯流排上發生一故障，則藉助於該風能設備之該控制單元獨立於該中央風力發電廠控制單元而控制該風能設備之操作。
本發明係關於具有複數個風能設備及一中央風力發電廠控制器之一風力發電廠。該中央風力發電廠控制器經由一資料匯流排連接至該等各別風能設備且可控制該等各別風能設備或影響對該等風能設備之控制。若中央風力發電廠控制單元中發生一故障及/或若在該資料匯流排上發生一故障，則該風能設備中之每一者改變成儲存用於電源切斷該等風能設備之一程序之一預設操作模式。根據本發明，該等各別風能設備在該風力發電廠內之一故障之情形中並非全部同時經電源切斷。替代地，發生該等風能設備之級聯電源切斷或關斷。因此，在毗鄰風能設備之關斷之間存在一經定義時間間隔。此係有利的，此乃因以此方式一個風能設備可在另一者之後關斷，且整個風力發電廠不會立即自能量供應網路斷開連接。
若在該中央風力發電廠控制器中及/或在該資料匯流排上存在一故障，則該等風能設備分別切換成一預設操作模式。關於該預設操作模式之邏輯可儲存於該等風能設備中之每一者中。在預設操作模式中，視情況不存在對該等風能設備之主動控制以便產生電力。替代地，根據本發明，在該風力發電廠中發生該等風能設備之級聯關斷。
本發明之進一步改進係附屬項之標的物。
下文參考圖式更詳細闡釋優點及例示性實施例。
圖1展示根據本發明之一風能設備之一示意性圖解說明。風能設備100具有一塔架102及一機艙104。具有三個轉子葉片108及一旋轉體110之一轉子106提供於機艙104上。轉子106經製成以在操作期間藉由風旋轉且因此在機艙104中具有一發電機。轉子葉片108之傾角可由各別轉子葉片108之轉子葉片根部處之傾角馬達改變。
該風能設備亦可具有一控制單元120用於控制該風能設備之操作。在一正常操作模式中，該風能設備藉助於控制單元120依據盛行風控制以便產生電力。隨風速變高，風能設備之轉子106之旋轉速度亦增加且因此由發電機產生之電力亦增加。自當達到旋轉風速時及當風速增加時之時間起，轉子葉片108之仰角或傾角經調整以使得風能設備100不輸出超過額定功率至一供電網路。
圖2展示根據一第一例示性實施例之一風力發電廠之一示意性圖解說明。風力發電廠具有一中央風力發電廠控制單元(發電廠控制單元，FCU)200以及複數個風能設備100。中央風力發電廠控制單元200可連接至一監控及資料擷取(scada)系統300以便交換資料。中央風力發電廠控制單元200經由一資料匯流排210、220連接至風能設備100。風能設備100各自連接至去往一供電網路400之一中心饋電點(共同耦合點，pcc)且各自將有效電力P及/或無效電力Q饋入至供電網路400中。
中央風力發電廠控制單元200接收與網路電壓、網路頻率及/或其他網路參數相關之資料以及(視需要)供電網路400之進一步參數且相應地控制風能設備100。
若在中央風力發電廠控制單元200中及/或在資料匯流排210、220上發生一故障，則風能設備100經組態以退出正常操作模式且切換成 一預設操作模式或故障操作模式。舉例而言，在風能設備之控制單元120中可提供在一預設操作模式或故障操作模式中對風能設備100之控制。當在中央風力發電廠控制單元200及/或在資料匯流排210、220上發生一故障時，風力發電廠中之所有風能設備100必須撤銷啟動或關斷。
根據第一例示性實施例，然而，此關斷將並非同時而係以交錯時間發生以使得整個風力發電廠不會立即自網路斷開連接(其將導致網路電壓及網路頻率之波動)。
在預設操作模式或故障操作模式中，風能設備自網路斷開連接(出於此目的，轉子葉片可經調整以使得轉子經制動且最終進入止轉)且視情況可不存在對風能設備之主動控制(根據正常操作模式)。預設操作模式之一參數表示當風能設備100中之每一者需要關斷時之時間。在此情形中，風力發電廠中之風能設備100中之每一者可具有一編號。舉例而言，風能設備之編號可乘以一延遲時間以便判定各別關斷時間。若延遲時間(舉例而言)係30秒，則第一風能設備將在30秒之後關斷，且第二風能設備在60秒之後關斷，以此類推。因此，風能設備之級聯關斷可變得可能，且整個風力發電廠因此不會立即關斷而替代地各別風能設備相繼地關斷。
若在中央風力發電廠控制單元200中偵測到一故障或一內部故障，則一對應信號可經由資料匯流排110、120傳輸至各別風能設備100。只要一風能設備100接收一對應信號，風能設備之控制單元120即啟動一預設操作模式或故障操作模式。此預設操作模式或預設定操作模式經提供以使得在風能設備之一故障之情況下可安全地電源切斷及停止。在此預設操作模式中，風能設備100由控制單元120控制。中央風力發電廠控制單元然後對各別風能設備100之控制不再具有任何影響。
風能設備100可偵測資料匯流排210、220上之一故障，且風能設備100之控制單元120然後啟動預設操作模式且風能設備獨立於中央風力發電廠控制單元200經關斷或電源切斷。
自當在中央風力發電廠控制單元200中偵測一故障及/或在資料匯流排210、220上偵測一故障時之時間起，一計數器可視情況開始在風能設備100中之每一者中運行。在經指派至每一風能設備之關斷時間逾期之後，風能設備100中之每一者由控制單元120關斷或電源切斷。
100‧‧‧風能設備
102‧‧‧塔架
104‧‧‧機艙
106‧‧‧轉子
108‧‧‧轉子葉片
110‧‧‧旋轉體
120‧‧‧控制單元
200‧‧‧中央風力發電廠控制單元/發電廠控制單元
210‧‧‧資料匯流排
220‧‧‧資料匯流排
300‧‧‧監控及資料擷取系統
400‧‧‧供電網路
圖1 展示根據本發明之一風能設備之一示意性圖解說明，及圖2 展示根據一第一例示性實施例之一風力發電廠之一示意性方塊圖。
100‧‧‧風能設備
120‧‧‧控制單元
200‧‧‧中央風力發電廠控制單元/發電廠控制單元
210‧‧‧資料匯流排
220‧‧‧資料匯流排
300‧‧‧監控及資料擷取系統
400‧‧‧供電網路

Claims (3)

  1. 一種風力發電廠，其具有一中央風力發電廠控制單元(200)，複數個風能設備(100)，其中該中央風力發電廠控制單元(200)經由一資料匯流排(210、220)耦合至該複數個風能設備(100)，其中該等風能設備(100)中之每一者具有一控制單元(120)，該控制單元(120)在該中央風力發電廠控制單元(200)及該資料匯流排(210、220)中之至少一者中發生一故障時，以一故障操作模式獨立於該中央風力發電廠控制單元(200)而控制該風能設備(100)之操作，其中該等控制單元(120)在該故障操作模式中，在該中央風力發電廠控制單元(200)及該資料匯流排(210、220)中之至少一者發生一故障時，則相繼地關斷該複數個風能設備(100)中之該等各別風能設備(100)。
  2. 如請求項1之風力發電廠，其中該控制單元(120)在該故障之該發生之後，經過針對該等風能設備(100)中之每一者預先定義之一時間後關斷該各別風能設備(100)。
  3. 一種用於控制一風力發電廠之方法，該風力發電廠具有一中央風力發電廠控制單元(200)及複數個風能設備(100)，其中該中央風力發電廠控制單元(200)經由一資料匯流排(210、220)耦合至該複數個風能設備(100)，該方法具有以下步驟：若在該中央風力發電廠控制單元(200)及該資料匯流排(210、220)中之至少一者發生一故障時，則以一故障操作模式獨立於該 中央風力發電廠控制單元(200)而控制該等風能設備，及若在該中央風力發電廠控制單元(200)及該資料匯流排(210、220)中之至少一者發生一故障時，則藉助於該控制單元(120)相繼地關斷該等各別風能設備(100)。
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