Способ управления ветроэнергетической установкой - RU2713474C1

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение касается способа управления подключенным к точке сетевого подключения сети электроснабжения генератором электрической энергии. Далее, настоящее изобретение касается подключенного к сети электроснабжения генератора электрической энергии, в частности, ветроэнергетической установки.

Подача электрической энергии в сеть электроснабжения, как например, в европейскую объединенную сеть, в общем, известно. При этом сети электроснабжения, в общем случае, имеют обычно надежное состояние сети - т.е. они стабильны, в частности, в отношении своей частоты сети и напряжения сети.

Различного рода неполадки сети, как например, короткое замыкание, могут приводить к тому, что сети электроснабжения достигают неисправного состояния сети, в котором, например, уже не все потребители сети электроснабжения могут быть снабжены электрической энергией. Тогда сеть имеет неисправность.

Пример такого рода неисправности - это потеря стабильности, так называемое „Loss of Stabilityʺ. Она описывается, например, в статье «Потеря (угловой) устойчивости ветроэнергетических установок(Loss of (Angle) Stability of Wind Power Plants») автора В.Дидрихса и др. (V. Diedrichs et al). Статья была представлена для «10-го международного практического семинара по крупномасштабной интеграции ветроэнергетики в энергетические системы, а также по сетям передачи энергии для морских ветровых электростанций, Орхус (Дания), 25-26 октября 2011 года/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» и зачитана на нем.

В зависимости от вида неисправности, т.е., например, при потере стабильности/Loss of Stability, генераторы, в качестве реакции на неисправность, прерывают или изменяют свой ввод мощности, до тех пор пока неисправность не минует, соответственно, не будет устранена. Тогда непосредственно после устранения неисправности генераторы снова активируют с помощью пилообразного изменения (линейно-возрастающего изменения) подачу мощности, соответственно, снова вводят энергию регулярно, как до неисправности, в сеть электроснабжения. Пример перехода с помощью пилообразного изменения можно взять из публикации WO 2014/009223 A2.

При этом обычно исходят из того, что во время прерывания изменились предельные условия сети электроснабжения, поэтому однократного прерывания или изменения достаточно для того, чтобы успешно противодействовать неисправности. Например, во время прерывания неполадка в сети была устранена, и сеть электроснабжения снова находится в устойчивом состоянии, поэтому генератор, соответственно, генераторы могут работать дальше как обычно. Изменение подачи особенно касается изменения в режиме поддержания сети.

Но если во время прерывания предельные условия сети электроснабжения не изменились, соответственно, не изменились положительно или изменились только мнимым образом, то неисправность может произойти снова, и генератор вновь таким же образом изменяет свою подачу мощности. Это может привести к скачку сети электроснабжения, соответственно, генератора, т.е. генератор и сеть электроснабжения имеют колебания относительно друг друга в квази-стабильном состоянии. Это также может побуждать другие генераторы или потребители к колебаниям, поэтому, например, становится угорающим критическое состояние цепи, при котором может случиться отключение сети электроснабжения.

Немецкое ведомство по патентам и товарным знакам по приоритетной заявке к данной заявке провело поиск и выявило следующий уровень техники: EP 2 902 621 A1.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является решение, по меньшей мере, одной из названных выше проблем. В частности, должно быть предложено решение, которое простым образом управляет генератором электрической энергии также и в неисправном состоянии сети, в частности, чтобы предупреждать потенциальное отключение сети. Но, по меньшей мере, должна быть предложена альтернатива известным в настоящее время решениям.

Таким образом, согласно изобретению предлагается способ управления подключенным к точке сетевого подключения сети электроснабжения генератором электрической энергии согласно пункту 1 формулы изобретения. Согласно этому, электрическая мощность регулярно вводится в сеть электроснабжения в первой рабочей точке. Такая рабочая точка может быть определена, например, подаваемой активной мощностью и, при известных обстоятельствах, подаваемой реактивной мощностью. Регулярная подача - это такая подача, которая не изменяется из-за неисправности в сети электроснабжения или неисправности подачи в сеть электроснабжения, соответственно, не затрагивается ими. Тем самым, регулярная подача - это подача без неисправностей.

Пока генератор в этой первой рабочей точке нормально работает, происходит первое прерывание или изменение подачи, в частности, активной мощности, поэтому никакая мощность или измененная мощность не подается в сеть электроснабжения, если имеет место или отображается неисправность в сети электроснабжения или неисправность подачи энергии в сеть электроснабжения. При этом под неисправностью понимаются, в частности, имеющие отношение к сети неисправности, как например, слишком сильное падение напряжения в точке сетевого подключения. Предпочтительно при прерывании, соответственно, изменении подачи генератор переходит в режим самоподдержаниясамостабилизации, соответственно, работает в другом режиме работы, в частности, в режиме работы, учитывающем неисправность, предпочтительно в такой, который противостоит неисправностям. В случае режима самоподдержания генератор производит достаточно энергии, чтобы покрыть свою собственную потребность, например, для сигнала бедствия, для шагового привода и/или прочих, относящихся к безопасности, устройств. Этот режим самоподдержания обозначается также как self-sustaining mode. В случае другого рабочего режима генератор управляется таким образом, чтобы он противостоял неисправности, т.е. противодействовал неисправности, например, с помощью увеличенной подачи реактивной мощности.

Затем, на следующем этапе снова возобновляется регулярная подача, соответственно, подача во второй рабочей точке, поэтому электрическая мощность снова как обычно подается в сеть электроснабжения. При этом возобновление происходит предпочтительно при помощи пилообразного изменения, т.е. с постоянным положительным изменением мощности по времени. Время от прерывания вплоть до возобновления обозначается как продолжительность прерывания.

При этом первая и вторая рабочие точки могут быть, в основном, также и одинаковыми. Но предпочтительно предлагается, чтобы они были различными, в частности, чтобы вторая рабочая точка имела малую мощность подачи.

Теперь если снова имеет место некая неисправность, соответственно, та же самая неисправность, или если некая, соответственно, указанная неисправность отображается, то подача вновь прерывается, соответственно, изменяется.

Теперь если прерывание происходит повторно в течение заданного интервала времени счета, то в соответствии с изобретением предлагается подавлять возобновление подачи на продолжительность отключения. При этом продолжительность отключения многократно больше, чем продолжительность прерывания. Например, продолжительность прерывания составляет несколько секунд, а продолжительность отключения - несколько минут. Тогда, например, продолжительность отключения на коэффициент 10 больше, чем продолжительность прерывания.

Изменение подачи означает, в частности, что предпринимают поддержку сети, например, в случае короткого замыкания в сети электроснабжения это может происходить и за счет того, что подача повышается, т.е. генератор целенаправленно подает повышенную мощность на короткое замыкание, с, в частности, чтобы сетевая защита сети электроснабжения распознала короткое замыкание как таковое и сработала.

Предпочтительно изменение подачи включает в себя смену режима работы генератора, в частности, на режим работы генератора, который, в зависимости от неисправности, выбирается предпочтительно автоматически, чтобы предупредить неисправность, в частности, чтобы устранить неисправность.

Теперь если изменение происходит в течение заданного интервала времени счета, то в соответствии с изобретением предлагается подавлять подачу на продолжительность отключения. Т.е. подача подавляется именно так, чтобы электрический генератор прекратил подачу электрической реактивной мощности и/или электрической активной мощности на продолжительность отключения, если изменение подачи произошло повторно в течение заданного интервала времени счета.

В основном, причины, пояснения и формы осуществления для подавления возобновления подачи применимы равным образом и для подавления подачи. Оба случая обозначаются, в итоге, просто как подавление. Итак, причины, пояснения и формы осуществления, касающиеся прерывания подачи, руководствуясь смыслом, переносимы также и на изменение подачи. Это действительно, в частности, и для форм осуществления, описанных в качестве примера в связи с сопутствующими фигурами.

В предпочтительной форме осуществления подавление возобновления, соответственно, подачи происходит до тех пор, пока оператор сети снова не возобновит работу генератора с помощью внешнего сигнала. Генератор пребывает тогда в состоянии прерывания, предпочтительно в режиме самоподдержания, до тех пор, пока он не получит от оператора сети разрешение, чтобы снова регулярно запитывать.

Далее подавление происходит предпочтительно только после многократного прерывания, соответственно, изменения подачи. Т.е. многократно запускается вторая рабочая точка, соответственно, производятся многократные попытки стабильно запустить вторую рабочую точку. Запущена ли вторая рабочая точка стабильно или нет, можно определить, например, при помощи временного диапазона. Если генератор переходит на вторую рабочую точку, соответственно, достигает ее, начинает идти временной диапазон. Если не происходит нового неисправности во время продолжительности временного диапазона, то вторая рабочая точка стабильно достигнута.

В особо предпочтительной форме осуществления генератор электрической энергии - это ветроэнергетическая установка.

При этом предложенный способ особо хорошо пригоден для децентрализованных генераторов, поскольку они образованы узлами малой мощности, имеющими по-отдельности лишь малое влияние на сеть электроснабжения. Подавление подачи, тем самым, имеет лишь малое, но хорошо управляемое влияние на баланс мощностей сети электроснабжения. К тому же, управление может происходить относительно гибко и независимо от других генераторов, не угрожая без необходимости состоянию сети. Для сетей электроснабжения, в которых доминируют децентрализованные генераторы, предлагается также каскадное проведение способа между отдельными децентрализованными генераторами. Далее предложенный способ может быть использован и за рамками «system split» (разделение системы), т.е. когда сеть электроснабжения из-за сильного неисправности распадается на несколько подсетей.

Предпочтительно повторное прерывание или повторное изменение оценивается в зависимости от интервала времени счета, и повторное прерывание или повторное изменение имеет место, если прерывание или изменение подачи в течение интервала времени счета произошло чаще, чем заданное предельное число.

Тем самым, повторное прерывание, соответственно, повторное изменение имеет место лишь тогда, когда в течение интервала времени счета достаточно часто были прерывания, соответственно, изменения. Итак, решающим критерием для подавления подачи является число прерываний или изменений за интервал времени. При этом заданный интервал времени счета и заданное предельное значение следует определять предпочтительно с учетом точки сетевого подключения.

Предпочтительно в случае слабой точки сетевого подключения следовало бы тогда подавлять подачу значительно раньше, чем в случае сильной точки сетевого подключения, чтобы предотвратить скачок питающей сети.

Предпочтительно во второй рабочей точке создается и подается меньше электрической реактивной мощности и/или меньше электрической активной мощности, чем в первой рабочей точке.

Вторая рабочая точка имеет, таким образом, повышенный резерв мощности, чем первая рабочая точка. Это особо предпочтительно, чтобы после неисправности сохранить для сети электроснабжения следующую регулирующую мощность.

Например, генератор имеет номинальную кажущуюся (полную) мощность в 2,0 МВА и вводил в первой рабочей точке кажущуюся мощность в 1,5 МВА. Таким образом, в качестве регулирующей мощности в первой рабочей точке были сохранены 0,5 МВА. Во второй рабочей точке, т.е. после прерывания, генератор подает только лишь кажущуюся (полную) мощность в 1,0 МВА, хотя, с учетом обстоятельств, было бы возможно и явно больше. Тогда генератор сохраняет во второй рабочей точке 1,0 МВА регулирующей мощности. Поэтому генератор создает во второй рабочей точке двойную регулирующую мощность.

Предпочтительно заданный интервал времени счета начинается с первым прерыванием или первым изменением подачи электрической реактивной мощности и/или электрической активной мощности и сбрасывается с подавлением возобновления или подавлением подачи электрической реактивной мощности и/или электрической активной мощности или истекает при беспрерывном запитывании после достижения второй рабочей точки.

Заданный интервал времени счета начинается, тем самым, с первым прерыванием или первым изменением подачи. Во время этого интервала времени считаются первое, а также следующие прерывания, соответственно, изменения. Если это посчитанное значение превышает заданное предельное значение, например, 3, 4 или 5, то возобновление подачи, соответственно, подача подавляется.

Новое прерывание, соответственно, новое изменение в течение интервала времени счета предпочтительно не сбрасывает интервал времени счета. Интервал времени счета сбрасывается предпочтительно лишь тогда, когда подача была подавлена, или генератор подает беспрерывно.

Чтобы определить беспрерывную, соответственно, не имеющую изменений подачу, соответственно, стабильное достижение второй рабочей точки, может быть использован второй временной диапазон, например, в 5 минут. Итак, если генератор подает 5 минут беспрерывно, соответственно, без изменений в сеть электроснабжения, то устанавливается беспрерывная, соответственно, не имеющая изменений, подача, и интервал времени счета сбрасывается.

Предпочтительно с первым прерыванием или с первым изменением проверяется, является ли оно в интервале времени счета повторным прерыванием или повторным изменением, в частности, случилось ли с ним в интервале времени счета прерывание или изменение чаще, чем заданное предельное число. Тем самым, особо предлагается, чтобы, в основном, такая проверка проводилась сразу для каждого прерывания, соответственно, каждого изменения, соответственно, чтобы для различных прерываний или различных изменений не проверялись различные критерии. Речь идет о том, что интервал времени счета следует понимать как промежуток времени, которое имеют определенную продолжительность, но, может иметься в любой момент времени, т.е. в любой момент времени может быть, например, запущено. Тем самым, для проверки предлагается за основу скользящий промежуток времени. Повторное прерывание, соответственно, повторное изменение имеет место тогда, когда в интервале времени счета, т.е. в скользящем промежутке времени, происходит прерывание, соответственно, изменение во второй и более часто. В частности, проверяется, происходит ли прерывание, соответственно, изменение в этом скользящем промежутке времени чаще, чем заданное предельное значение. Для скользящего промежутка времени это всегда должно быть критерием, независимо от того, где этот промежуток времени лежит во временном периоде или на шкале времени.

Если, например, после более продолжительного беспрерывного, соответственно, не имеющего изменений временного периода происходит прерывание, соответственно, изменение, то следует проверять не только, произошло ли, начиная с него, в течение интервала времени счета повторное прерывание, соответственно, повторное изменение, т.е. произошло ли в течение этого интервала времени счета прерывание, соответственно, изменение чаще, чем заданное предельное число, но и это должно проверяться непрерывно. Особо для этого рассматриваются, например, две возможности, но могут иметься и другие варианты.

Согласно одному варианту при каждом происходящем прерывании или каждом происходящем изменении запускается интервал времени счета, и вплоть до конца этого интервала времени счета проверяется, произошло ли повторное прерывание или повторное изменение, в частности, произошло ли прерывание или изменение чаще, чем заданное предельное число. Но если случается второе прерывание, соответственно, второе изменение, то для него запускается новый интервал времени счета, и проводится упомянутая проверка. Итак, например, если вводится заданное предельное число пять, то при первом прерывании, соответственно, первом изменении запускается интервал времени счета и проверяется, случились ли в этом интервале времени счета больше, чем пять прерываний, соответственно, изменений. С перекрыванием этого, при втором прерывании, соответственно, втором изменении также запускается интервал времени счета и проверяется, произошли ли в этом интервале времени счета больше пяти прерываний, соответственно больше пяти изменений. Так, например, может быть, что в первом интервале времени счета происходят четыре прерывания, соответственно, изменения, причем второе прерывание, соответственно, изменение происходит именно с большим отступлением от первого, например, в середине этого интервала времени счета. При этом после окончания этого первого интервала времени счета сразу один за другим происходят три следующих прерывания, соответственно, изменения. Они не были бы посчитаны в этом первом интервале времени счета, запущенным с первым прерыванием, соответственно, первым изменением. И тогда проверка этого первого интервала времени счета дала бы, что не было распознано никакого повторного прерывания, соответственно повторного изменения.

Второй интервал времени счета, начинающийся со вторым прерыванием, соответственно, вторым изменением, в любом случае включал бы в себя последние три прерывания, соответственно, изменения первого интервала времени счета и, кроме того, названные три прерывания, соответственно, изменения, произошедшие вскоре после этого. Тогда в этом втором интервале времени счета произошли бы шесть прерываний, соответственно, изменений, и было бы распознано соответственно повторное прерывание, соответственно, повторное изменение. Как раз для этого названного примера не было бы предусмотрено начать второй интервал времени счета только тогда, когда завершился первый интервал времени счета, поскольку тогда были бы распознаны только указанные последние три прерывания, соответственно, изменения, и если затем не случаются следующие прерывания, соответственно, изменения, то и не распознавалось бы повторное прерывание, хотя оно должно было быть распознано.

В качестве второго варианта предлагается, что каждое прерывание или каждое изменение распознается и снабжается временной меткой. Тогда с каждым прерыванием, соответственно, изменением можно проверить, произошли ли или не произошли в течение временного периода продолжительности интервала времени счета слишком много прерываний, соответственно, изменений. В частности, можно проверить при каждом прерывании, соответственно, каждом изменении за продолжительность интервала времени счета за прошедшее время, произошло ли слишком много прерываний, соответственно, изменений или нет.

Так же и в этом примере, хотя предположительны и другие, при каждом прерывании, соответственно, изменении проверяют, является ли оно повторяющимся прерыванием, соответственно, изменением в заданном интервале времени. При этом интервал времени счета - каждый промежуток времени, в котором находится прерывание, соответственно, изменение. При этом прерывание, соответственно, изменение может находиться в начале, в конце, в середине или в любом другом месте в скользящем промежутке времени, т.е. в интервале времени счета. Если, по меньшей мере, в одном случае имеет место промежуток времени продолжительностью в интервал времени счета, в котором прерывание, соответственно, изменение - это повторное изменение, то возобновление подачи, соответственно, повторное изменение подачи подавляется. Иначе говоря, для каждого прерывания, соответственно, для каждого изменения проверяют, имеется ли промежуток времени, в котором это прерывание, соответственно, это изменение находится, и в котором было распознано повторное прерывание, соответственно, изменение, в частности, произошло ли в промежутке времени прерывание, соответственно, изменение чаще, чем заданное предельное число.

Тем самым, согласно следующим формам осуществления предлагается, что для проверки, имеет ли место повторное прерывание или повторное изменение, в частности, произошло ли в течение интервала времени счета прерывание или изменение чаще, чем заданное предельное число, каждому прерыванию, соответственно, изменению присваивают временную метку и/или каждому прерыванию, соответственно, изменению присваивают его собственный интервал времени счета, в частности, с каждым прерыванием, соответственно, каждым изменением начинается его собственный интервал времени счета. При этом интервалы времени счета имеют ту же самую продолжительность и учитывается то, что интервалы времени счета перекрываются.

Предпочтительно возобновление регулярной подачи, соответственно, подача подавляется автоматически, как только генератор с завершением интервала времени счета не начинает, соответственно, начинает нестабильно подачу во второй рабочей точке, причем заданный интервал времени счета имеет продолжительность из списка, включающего: от 0 секунд до 30 секунд или от 0 секунд до 5 минут, или от 0 секунд до 15 минут, или от 0 секунд до 60 минут.

Тем самым, интервал времени счета имеет наибольшую продолжительность, и пока она не достигнута, и генератор пока еще не подает энергию стабильно, возобновление, соответственно, подача энергии генератором автоматически подавляется. Способ имеет, таким образом, автоматическое отключение.

Предпочтительно заданное предельное число находится в определенном соотношении к продолжительности заданного интервала времени счета, которое может быть задано через частное от соотношения, которое определено как отношение предельного числа к интервалу времени счета.

Тем самым, заданное предельное число устанавливают в зависимости от заданного интервала времени счета, пропорциональной продолжительности интервала времени счета. Чем выше интервал времени счета, тем больше прерываний, соответственно, изменений являются допустимыми, пока не произойдет подавление подачи. Если, например, для слабой точки сетевого подключения определен короткий интервал времени счета, то допустимо также и только малое число прерываний до подавления возобновления. Заданное предельное число, тем самым, определяется частное от соотношения.

Предпочтительно частное от соотношения заданного предельного числа к заданному интервалу времени счета меньше, чем 0,5 Гц, в частности, меньше, чем 0,1 Гц, предпочтительно меньше, чем 0,05 Гц, причем заданный интервал времени счета составляет, по меньшей мере, 10 секунд. Предпочтительно заданное предельное число составляет, по меньшей мере, 3 и самое большее 7.

Заданный интервал времени счета имеет, таким образом, по меньшей мере, продолжительность в 10 секунд, и/или заданное предельное число составляет, по меньшей мере, 3 и, самое большее, 7. К тому же, частное от соотношения выбирается, по меньшей мере, так, чтобы он был меньше, чем 0,5 Гц.

Предпочтительно заданный интервал времени счета составляет 30 секунд с заданным предельным числом 3, или заданный интервал времени счета составляет 120 секунд с заданным предельным числом 6. Тогда это соответствует частному от соотношения 0,1, соответственно, 0,05 Гц.

Предпочтительно подавление происходит в зависимости, по меньшей мере, от неисправности из списка, имеющего: потерю стабильности в точке сетевого подключения и/или в сети электроснабжения, ток перегрузки в точке сетевого подключения и/или в сети электроснабжения, провал напряжения в точке сетевого подключения и/или в сети электроснабжения, перенапряжение в точке сетевого подключения и/или в сети электроснабжения, повышенная или пониженная частота в сети электроснабжения, скачок электрического генератора и/или сети электроснабжения, короткое замыкание в точке сетевого подключения и/или в сети электроснабжения, отображение и/или наличие неполадки электрического генератора и экстремальные шквалы ветра.

Тем самым, лишь некоторые немногие физические явления или состояния сети электроснабжения вызывают неисправность, соответственно, отображаются как таковой.

Предпочтительно отображение и/или наличие неполадки электрического генератора из-за повторной смены режима работы устанавливается в течение заданного интервала времени счета.

Как только ветроэнергетическая установка самостоятельно повторно меняет, соответственно, изменяет, режимы работы в течение интервала времени счета, то вследствие этого отображается неполадка генератора, которая, в свою очередь, показывает неисправность. Например, ветроэнергетическая установка меняет, соответственно, изменяет в течение заданного интервала времени счета в 30 секунд режим частичной нагрузки на режим номинальной нагрузки и обратно. Тогда это ведет к отображению неисправности.

Предпочтительно подключенный в точке сетевого подключения сети электроснабжения генератор электрической энергии является ветроэнергетической установкой или имеющим несколько ветроэнергетических установок ветряной парк. Ветроэнергетические установки и особенно ветряные парки, как децентрализованные генераторы, могут способствовать также поддержке сети. При этом с помощью предложенного решения препятствуют тому, чтобы они в особой ситуации, в которой сеть подвергается опасности скачка, могли предотвратить этот скачок.

Предпочтительно возобновление регулярной подачи электрической реактивной мощности и/или электрической активной мощности в сеть электроснабжения происходит так, что реактивная мощность повышается по временной пилообразной функции реактивной мощности и, кроме того или альтернативно, активная мощность повышается по временной пилообразной функции активной мощности. Тем самым, реактивная мощность, соответственно, активная мощность нарастает постепенно и заданно, чтобы избежать скачка реактивной мощности, соответственно, скачка активной мощности.

Предпочтительно временная пилообразная функция реактивной мощности имеет крутизну пилообразного изменения реактивной мощности и, кроме того или альтернативно, временная пилообразная функция активной мощности имеет крутизну пилообразного изменения активной мощности, причем, по меньшей мере, для повторного возобновления подачи в течение интервала времени счета выбирается меньшая крутизна пилообразного изменения реактивной мощности и, кроме того или альтернативно, меньшая крутизна пилообразного изменения активной мощности, пока возобновление еще не было подавлено.

При повторном возобновлении подачи это происходит с более медленным повышением реактивной мощности, соответственно, активной мощности, чтобы этим предотвратить новые неисправности. Предпочтительно с первым повторным возобновлением в течение интервала времени счета, т.е. со вторым возобновлением в течение интервала времени счета, подъем пилообразного изменения уменьшается. Тем самым, используется интервал времени счета, чтобы выбрать также крутизна пилообразного изменения реактивной мощности и, кроме того или альтернативно, наклон линейного изменения активной мощности соответственно.

Предпочтительно крутизна пилообразного изменения реактивной мощности и, кроме того или альтернативно, крутизна пилообразного изменения активной мощности уменьшается с каждым следующим возобновлением регулярной подачи в течение интервала времени счета, в частности, по меньшей мере, на коэффициент между 0,45 и 0,95.

Тем, самым, крутизна пилообразного изменения активной и/или реактивной мощности уменьшается последовательно с каждым повторным возобновлением регулярной подачи, в частности, пока вторая точка подключения не будет достигнута стабильно или следующее возобновление не будет подавлено. При этом первое возобновление происходит, например, с первым подъемом мощности по времени. Тогда второе возобновление происходит со вторым подъемом мощности по времени, причем он составляет тогда, например, лишь 95 процентов от первого подъема. Третий подъем составляет тогда, например, 95 процентов второго подъема и так далее.

К тому же, в соответствии с изобретением предлагается ветроэнергетическая установка, включающая в себя блок управления ветроэнергетическими установками, предназначенный для того, чтобы проводить способ согласно ранее описанной форме исполнения.

Далее в соответствии с изобретением предлагается ветряной парк, включающий в себя блок управления ветряной парк, предназначенный для того, чтобы проводить способ согласно ранее описанной форме исполнения или, по меньшей мере, имеющий описанную ранее или далее ветроэнергетическую установку.

Далее в качестве примера данное изобретение более подробно поясняется с помощью примеров исполнения со ссылкой на сопровождающие фигуры.

Фиг.1 схематично показывает вид в перспективе ветроэнергетической установки,

Фиг.2 схематично показывает ветроэнергетическую установку, подключенную к сети,

Фиг.3 схематично показывает последовательность проведения способа соответствующего изобретению способа и

Фиг.4 схематично показывает ход подаваемой мощности генератора с помощью соответствующего изобретению способа.

Далее, могут быть предусмотрены идентичные ссылочные обозначения для похожих, но неидентичных элементов, или они также могут быть предусмотрены для элементов, представленных лишь схематично или в виде символов и могущих различаться в деталях, не относящихся к соответствующему пояснению.

Фиг.1 показывает ветроэнергетическую установку 100 для производства электрической энергии с башней 102 и гондолой 104. На гондоле 104 расположен ротор 106 с тремя лопастями 108 ротора и обтекателем 110. При работе ротор 106 переводится ветром во вращательное движение и, тем самым, приводит в действие генератор в гондоле 104.

Фиг.2 схематично показывает ветроэнергетическую установку 100, подключенную через точку 112 сетевого подсоединения к сети электроснабжения 114. Сеть электроснабжения 114 для простоты далее обозначается также как сеть 114 или контур 114, причем эти понятия следует рассматривать как синонимы.

Ветроэнергетическая установка 100 имеет генератор 116, приводимый в действие ветром и, тем самым, производящий электрическую энергию. Генератор 116 в форме исполнения выполнен как электрически возбуждаемый многофазный синхронный генератор 116 с двумя соответственно смонтированными в схему в форме звезды 3-фазными системами, что наглядно представлено обоими символами звезд в генераторе 116 на фиг.2. Произведенный таким образом переменный ток, а именно, в названном примере 6-фазный переменный ток, выпрямляется выпрямителем 118 и как постоянный ток по соответствующей проводке 120 постоянного тока, которая может включать в себя несколько отдельных проводок, передается от гондолы 122 вниз по башне 124 к инвертору 126, который может быть составлен из различных отдельных инверторов. Инвертор 126 производит из постоянного тока переменный ток, а именно, на показанном примере 3-фазный переменный ток для подачи в сеть 114. Для этого созданное инвертором 126 напряжение переменного тока с помощью трансформатора 128 трансформируется в более высокое, чтобы затем в точке 112 сетевого подключения быть запитанным в сеть 114. Показанный трансформатор 128 использует схему звезда-треугольник, а именно, с первичной стороны - схему звезды и с вторичной стороны - схему треугольника, что здесь представлено только как пример формы исполнения. Подача в сеть 114 может включать в себя, наряду с подачей активной мощности P, также и подачу реактивной мощности Q, что наглядно показано стрелкой 130. Для конкретной подачи инвертор 126 запускается соответствующим блоком 132 управления, причем блок 132 управления может быть также конструктивно объединен с инвертором 126. Вообще, фиг.2 должна наглядно показывать основной принцип действия, и конкретное расположение отдельных элементов может быть выбрано иначе, чем представлено. Например, трансформатор 128 может быть предусмотрен вне башни 124.

Блок 132 управления управляет инвертором 126, в частности, так, чтобы регулировать способ подачи в сеть 114. При этом исполняются такие задания, как привести подаваемый ток в соответствие с ситуацией в сети 114, в частности, по частоте, фазе и амплитуде напряжения в сети 114. Кроме того, блок 132 управления предусмотрен для того, чтобы управлять долей активной мощности P и реактивной мощности Q подаваемой в настоящий момент в сеть 114 мощности. Далее блок 132 управления предназначен для того, чтобы осуществлять описанный ранее или далее способ, в частности, подавлять возобновление подачи. Для этого предпринимаются измерения в сети 114, в частности, в точке 112 сетевого подключения и соответственно оцениваются, в частности, чтобы определить неисправность в сети 114. Далее также измеряется текущее напряжение в сети 114, в частности, в форме текущего эффективного значения напряжения и сравнивается с заданным значением для напряжения, а именно, заданным значением VSET.

Соответственно, представленная система и, в частности, инвертор 126 с блоком 132 управления представляет собой систему управления напряжением, которая обозначается также в терминологии как «Voltage Control System», сокращенно VCS.

Для управления генератором ветроэнергетической установки в зоне гондолы предусмотрены блок 134 управления мощностью и блок 136 оценки мощности. Блок 134 управления мощностью управляет, в частности, возбуждением, а именно, током возбуждения синхронного генератора с посторонним возбуждением в примере показанного исполнения. Блок 136 оценки мощности оценивает подведенную к выпрямителю 118 мощность и сравнивает ее с выданной от выпрямителя 118 по проводке 130 постоянного тока к инвертору 126 мощностью. Результат этой оценки подается далее на блок 134 управления мощностью.

Также фиг.2 наглядно показывает, что для соответственно «интеллектуальной» подачи показанная система должна быть оснащена системой управления напряжением, чтобы при подаче эксплуатировать ветроэнергетическую установку максимально стабильно, в частности, при возобновлении подачи.

Фиг.3 показывает схематичную последовательность 300 проведения способа соответствующего изобретению способа для управления подключенным в точке сетевого подключения сети электроснабжения генератором электрической энергии.

На первом этапе генератор подает электрическую реактивную мощность и электрическую активную мощность в подключенную сеть электроснабжения. Это представлено OP1-блоком 305.

Если имеет место неисправность в сети электроснабжения или неисправность подачи в сеть электроснабжения, то на следующем этапе это определяется и отображается. Это представлено DET-блоком 310. Первый случай неисправности регистрируется и передается на контрольный TC-блок 315. Исходя из этого, контрольный TC-блок 315 выдает заданный интервал времени счета и устанавливает встроенный счетчик неисправностей на «1».

Тем самым, подача электрической реактивной мощности и/или электрической активной мощности в сеть электроснабжения прерывается в первый раз, и ветроэнергетическая установка переходит в режим самоподдержания. Это представлено SUS-блоком 320.

На следующем этапе генератор электрической энергии снова предпринимает подачу электрической реактивной мощности и/или электрической активной мощности с помощью первой пилообразной функции. Это представлено RAM-блоком 325. Теперь генератор переходит во вторую рабочую точку, причем вторая рабочая точка имеет больший резерв управления, чем первая рабочая точка. Этот процесс требует определенного времени, что представлено опциональным TB-блоком 335.

Если генератор стабильно достигает второй рабочей точки, представленной с помощью OP2-блока, то заданный интервал времени счета и счетчик неисправностей контрольного TC-блока 315 обнуляются. Генератор находится теперь в стабильной рабочей точке и далее эксплуатируется как обычно.

Если генератор достигает второй рабочей точки нестабильно, т.е. происходит повторный неисправность, то этот неисправность заново определяется в DET-блоке 310, и встроенный счетчик неисправностей контрольного TC-блока 315 устанавливается на «2». Контрольный TC-блок, исходя из этого, сравнивает счетчик неисправностей с заданным предельным значением. Если заданное предельное значение не превышено, то цикл начинается сначала. Тем самым, генератор прерывает подачу и переходит в режим самоподдержания. Затем контрольный ТС-блок 315 вводит в пилообразную функцию корректирующий коэффициент K, чтобы при повторном возобновлении подачи линейное изменение имело меньший подъем. Это представлено K-блоком 330.

Если при сравнении счетчик неисправностей превышает заданное предельное число, то возобновление подавляется. Это представлено SHU-блоком 345. Генератор переходит в режим самоподдержания, в котором он не подает электрическую мощность в сеть электроснабжения. Там генератор пребывает определенное время в виде продолжительности временного диапазона. Это представлено T-блоком 350.

Чтобы перевести генератор из этого режима самоподдержания в обычное рабочее состояние, либо можно переждать временной диапазон, либо генератор снова запускается управляющим сигналом SO оператора сети.

Итак, внедрение соответствующего изобретению способа может быть достигнуто, в основном, с помощью блока управления, предназначенного для того, чтобы регистрировать неисправность, и также имеющего счетчик событий, соответственно, неисправностей.

Фиг.4 показывает на диаграмме схематичный ход 400 подаваемой активной мощности генератора с помощью предложенного способа. Для лучшего понимания диаграмма подразделена на пять вертикальных участков I, II, III, IV и V.

В верхней части диаграммы напряжение V сети по ординате 402 отнесено ко времени t по абсциссе 406. В нижней части диаграммы подаваемая активная мощность P_A по ординате 404 отнесена ко времени t по абсциссе 406. К тому же, сеть электроснабжения имеет номинальное напряжение V_0, а генератор - отдаваемую мощность P₁.

На отрезке I отображен схематичный ход напряжения V сети, причем напряжение V сети скачет и опускается ниже нижнего предельного значения V_min. Тем самым, сеть выходит из своего устойчивого состояния сети и имеет к моменту t₁ времени неисправность. Генератор, запитывающий электрическую активную мощность P₁ в первой рабочей точке в сеть электроснабжения, по причине этого неисправности прерывает подачу активной мощности в момент t₁ времени и, к тому же, переходит в режим самоподдержания P_sus. Произведенная в режиме самоподдержания мощность P_sus не подается в сеть электроснабжения, а используется для того, чтобы снабжать электрической энергией компоненты, отвечающие за безопасность, такие как габаритные огни.

С прерыванием U₁ подачи активной мощности запускается заданный интервал t_v времени счета, и счетчик неисправностей выставляется на «1».

На участке II генератор снова предпринимает подачу активной мощности в момент t₂ времени при помощи первого пилообразного изменения 410, чтобы стабильно достичь второй рабочей точки P₂. Для этого пилообразное изменение 410 имеет первый подъем dP₁/dt₁ пилообразного изменения. Генератор кратковременно достигает второй рабочей точки P₂ в момент t₃ времени в нестабильном состоянии. В момент t₄ времени напряжение V сети снова падает ниже предельного значения V_min, и генератор снова прерывает подачу активной мощности в момент t₄ времени.

С прерыванием U₂ подачи активной мощности счетчик неисправностей выставляется на «2».

На участке III генератор снова предпринимает подачу активной мощности в момент t₅ времени с помощью второго пилообразного изменения 420, чтобы стабильно перейти во вторую рабочую точку P₂. Для этого линейное изменение 420 имеет второй подъем dP₂/dt₂ пилообразного изменения, причем он меньше, чем первый подъем dP₁/dt₁ пилообразного изменения. Генератор кратковременно достигает второй рабочей точки P₂ в момент t₆ времени в нестабильном состоянии. В момент t₇ времени напряжение V сети снова падает ниже предельного значения V_min, и генератор опять прерывает подачу активной мощности в момент t₇ времени.

С прерыванием U₃ подачи активной мощности счетчик неисправностей выставляется на «3».

На участке IV генератор снова предпринимает подачу активной мощности в момент t₈ времени с помощью третьего пилообразного изменения 430, чтобы стабильно достичь второй рабочей точки P₂. Для этого линейное изменение 430 имеет третий подъем dP₃/dt₃пилообразного изменения, причем он меньше, чем второй подъем dP₂/dt₂. Генератор не достигает второй рабочей точки P₂ и прерывает в момент t₉времени подачу, поскольку напряжение V сети снова опускается ниже предельного значения V_min.

С прерыванием U₄ подачи активной мощности счетчик неисправностей выставляется на «4». Этим число прерываний в течение заданного диапазона t_v времени превышает заданное предельное число, которое здесь составляет 3, и возобновление подачи подавляется. Это на участке V представлено областью 440. Теперь генератор замирает в этом состоянии с продолжительностью A, пока оператор сети снова не запустит генератор с помощью внешнего сигнала. Тем самым подача также остается подавленной, даже если сеть электроснабжения имеет устойчивое состояние.

Реферат

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат – обеспечение управления генератором электрической энергии при неисправном состоянии сети для предупреждения потенциального отключения сети. Изобретение касается способа управления генератором электрической энергии, подключенным в точке сетевого подключения сети электроснабжения, включающего этапы: регулярная подача электрической реактивной мощности и электрической активной мощности в сеть электроснабжения, причем генератор работает в первой рабочей точке, в которой электрический генератор производит электрическую реактивную мощность и электрическую активную мощность; первое прерывание или изменение подачи электрической реактивной мощности и/или электрической активной мощности в сеть электроснабжения, если имеется или отображается неисправность в сети электроснабжения или неисправность подачи в сеть электроснабжения; возобновление регулярной подачи электрической реактивной мощности и/или электрической активной мощности в сеть электроснабжения, причем генератор предпринимает возобновление во второй рабочей точке, соответственно, переходит в эту вторую рабочую точку, в которой электрический генератор производит и подает электрическую реактивную мощность и/или электрическую активную мощность и подавление возобновления подачи электрической реактивной мощности и/или электрической активной мощности в сеть электроснабжения таким образом, что электрический генератор прерывает подачу электрической реактивной мощности и/или электрической активной мощности на продолжительность отключения, если прерывание произошло повторно в течение заданного интервала времени счета или подавление подачи электрической реактивной мощности и/или электрической активной мощности в сеть электроснабжения таким образом, что электрический генератор прерывает подачу электрической реактивной мощности и/или электрической активной мощности на продолжительность отключения, если изменение подачи произошло повторно в течение заданного интервала времени счета. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула