專利名稱：用于測試風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測試風(fēng)力渦輪機設(shè)施，優(yōu)選是風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠的方法和系統(tǒng)。具體而言，本發(fā)明涉及應(yīng)用利用連接到待測試的風(fēng)力渦輪機設(shè)施的電源電網(wǎng)的基頻或者其諧波進行調(diào)諧的諧振電路的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前用于風(fēng)力渦輪機的電壓穿越性能的現(xiàn)場和全面測試的測試系統(tǒng)相當(dāng)笨重。實際上，需要占據(jù)整個容器的測試儀器以執(zhí)行單個風(fēng)力渦輪機的現(xiàn)實的全面測試。而且，諸如在EP 1 801 414中建議的系統(tǒng)的已知系統(tǒng)要求在測試期間待測試的風(fēng)力渦輪機與相關(guān)聯(lián)的電源電網(wǎng)斷開連接。為了測試整個風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠，對于發(fā)電廠中的每一個風(fēng)力渦輪機要求一個測試容器的等同物。顯而易見的是，使用傳統(tǒng)系統(tǒng)和方法的風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠的現(xiàn)場測試變得不現(xiàn)實。出于上述原因，可以看出，本發(fā)明的實施例的目的在于提供一種能夠在現(xiàn)實條件下測試風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠的方法和測試系統(tǒng)?？梢钥闯?，本發(fā)明的實施例的再一目的在于提供一種用于測試風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠的方法和測試系統(tǒng)，所述方法和測試系統(tǒng)能夠在不干擾電源電網(wǎng)，包括連接到其的客戶的情況下執(zhí)行風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠的現(xiàn)場和全面測試。可以看出，本發(fā)明的實施例的另一目的在于提供一種用于風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠的移動測試系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面，通過提供一種用于可操作地連接到電源電網(wǎng)的風(fēng)力渦輪機設(shè)施的現(xiàn)場測試的移動測試系統(tǒng)來實現(xiàn)上述目的，所述測試系統(tǒng)包括在所述電源電網(wǎng)的基頻處具有可變阻抗的第一諧振電路，所述第一諧振電路適于與所述風(fēng)力渦輪機設(shè)施和所述電源電網(wǎng)串聯(lián)插入。發(fā)明人意識到，為了使用已知技術(shù)測試整個風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠，對于該發(fā)電廠中的每一個風(fēng)力渦輪機需要一個測試容器的等同物。所提出的移動測試系統(tǒng)將能夠以高度降低的儀器量現(xiàn)場和全面測試風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠。應(yīng)該寬泛地理解術(shù)語“風(fēng)力渦輪機設(shè)施”。因而，術(shù)語風(fēng)力渦輪機設(shè)施可以覆蓋將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的任何設(shè)施。這樣設(shè)施的示例是隔離的風(fēng)力渦輪機、風(fēng)力渦輪機的小組、風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠或者其子組。應(yīng)該將術(shù)語“移動”理解為適于從一個風(fēng)場移動到另一風(fēng)場的系統(tǒng)。因而，根據(jù)本發(fā)明第一方面的測試系統(tǒng)能夠在發(fā)電廠場之間容易地移動以測試位于不同位置上的風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠。所述第一諧振電路可以適于插入在公共耦合點和所述電源電網(wǎng)之間。通過這種方式，建立包括風(fēng)力功率設(shè)施、第一諧振電路和電源電網(wǎng)的串聯(lián)連接。所述第一諧振電路可以由單個諧振電路構(gòu)成，或者其可以由并聯(lián)耦合的多個諧振電路構(gòu)成，其中對所述多個諧振電路中的每一個進行調(diào)諧以匹配所選擇的諧波。所述測試系統(tǒng)可以還包括在所述電源電網(wǎng)的基頻處具有可變阻抗的第二諧振電路，所述第二諧振電路適于插入在所述公共耦合點和地之間。所述第一和第二阻抗以可獲得預(yù)定的短路電流電平的方式可變。而且，通過改變所述第一和第二諧振電路的阻抗之間的比值，所述公共耦合點處的電壓電平可以在0和超出其標(biāo)稱值的電平之間變化。原因在于所述第一和第二諧振電路組合形成分壓器。所述第一和第二諧振電路的阻抗理論上可以根據(jù)需要為高或者低。然而，通常適于對所述第一諧振電路調(diào)諧以在所述電源電網(wǎng)的基頻處具有比所述第二諧振電路的阻抗低的阻抗。優(yōu)選地，與所述電網(wǎng)串聯(lián)的阻抗，即所述第一諧振電路，使短路比值(SCR)為最大值五。因而，所述第二和第一諧振電路之間的比值優(yōu)選地小于五。所述第二諧振電路的阻抗限定在所述公共耦合點處剩余的電壓電平?？梢詫τ谒龅谝缓偷诙C振電路中的每一個設(shè)置電路斷路器，以激活和/或去激活所述第一和/或第二諧振電路。與其并聯(lián)設(shè)置用于激活和/或去激活所述第一諧振電路的一個或者多個電路斷路器。通過這種方式，可以短路所述第一諧振電路并且從而根據(jù)需要在要求的情況下被旁路。在第一諧振電路由并聯(lián)耦合的多個諧振電路構(gòu)成的情況下， 可以對于每一個諧振電路設(shè)置電路斷路器，以使得可以激活和/或去激活每一個單獨的諧振電路?？蛇x地，可以設(shè)置用于整體激活和/或去激活第一諧振電路的公共電路斷路器。就實現(xiàn)而言，所述電路斷路器可以由可控的電開關(guān)構(gòu)成。關(guān)于第二諧振電路，可以與其串聯(lián)設(shè)置電路斷路器。針對所述第一和第二諧振電路中的每一個可以設(shè)置測量設(shè)備。所述測量設(shè)備中的每一個適于測量諸如電壓、電流、頻率等等的電參數(shù)。通過這種方式，可以監(jiān)控提供到各自諧振電路的電壓、電流等等。為了控制所述測試系統(tǒng)，可以設(shè)置適于對所測量的參數(shù)進行信號處理并且用于控制電路斷路器的控制裝置。所述測試系統(tǒng)可以還包括諸如STATC0M或者同步補償器的補償裝置。這些可選補償裝置可以用于補償由阻抗的切換導(dǎo)致的電網(wǎng)電壓的不期望干擾。不期望干擾的抑制是重要的，由于否則這些干擾將達(dá)到并且干擾消費者和/或可操作地連接到電網(wǎng)的其它風(fēng)力渦輪機發(fā)電機。在第二方面，本發(fā)明涉及一種用于現(xiàn)場測試可操作地連接到電源電網(wǎng)的風(fēng)力渦輪機設(shè)施的方法，所述方法包括在公共耦合點和所述電源電網(wǎng)之間設(shè)置在所述電源電網(wǎng)的基頻處具有可變阻抗的第一諧振電路。而且，應(yīng)該寬泛地理解術(shù)語風(fēng)力渦輪機設(shè)施。因而，術(shù)語風(fēng)力渦輪機設(shè)施可以覆蓋將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的任何設(shè)施。這樣設(shè)施的示例是隔離的風(fēng)力渦輪機、風(fēng)力渦輪機的小組、 風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠或者其子組。所述方法可以還包括設(shè)置在所述電源電網(wǎng)的基頻處具有可變阻抗的第二諧振電路的步驟，所述第二諧振電路設(shè)置在所述公共耦合點和地之間。
所述第一諧振電路可以適于插入在公共耦合點和所述電源電網(wǎng)之間。通過這種方式，建立包括風(fēng)力功率設(shè)施、第一諧振電路和電源電網(wǎng)的串聯(lián)連接。所述第一諧振電路可以由單個諧振電路構(gòu)成，或者其可以由并聯(lián)耦合的多個諧振電路構(gòu)成，其中對所述多個諧振電路中的每一個進行調(diào)諧以匹配所選擇的諧波。所述第一和第二阻抗以如果合適地選擇所述第一和第二阻抗則預(yù)定的短路電流電平可獲得的方式可變?？梢栽诮Y(jié)合本發(fā)明第一方面提及的范圍內(nèi)選擇所述第一和第二阻抗的值的項。如上所述，通過改變所述第一和第二諧振電路的阻抗之間的比值，所述公共耦合點處的電壓電平可以在0和超出其標(biāo)稱值的電平之間變化。為了執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明第二方面的方法，可以測量諸如電壓、電流、頻率等等的一個或者多個電參數(shù)，所述電參數(shù)隨后用作到控制適于激活和/或去激活諧振電路的多個電路斷路器的控制系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)。


下面將參照附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。盡管本發(fā)明可以具有各種變型和替代形式，但是在附圖中以示例的方式示出了特定實施例并且將在這里詳細(xì)描述這些特定實施例。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明并非旨在局限于所公開的特定形式。相反，本發(fā)明旨在覆蓋落入由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的全部變型、等效和替代。
具體實施例方式在最廣泛的方面，本發(fā)明涉及一種適合于在現(xiàn)實工作條件下現(xiàn)場和全面測試風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠的移動測試系統(tǒng)以及相關(guān)聯(lián)的方法。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和相關(guān)聯(lián)的方法意在不干擾可操作地連接到風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠的電源電網(wǎng)的情況下對該風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠執(zhí)行測試。本發(fā)明的原理在于諧振電路的應(yīng)用，對所述諧振電路進行調(diào)諧以與所述電源電網(wǎng)的基頻或者其諧波匹配。本發(fā)明的測試系統(tǒng)以及相關(guān)聯(lián)的方法有助于確定例如以對于各種短路比值的電壓控制為例的風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠特性。而且，可以映射與低壓穿越情況相關(guān)的特性。而且， 能夠測試孤島行為和諧波干擾。例如，如果到地的阻抗由電阻性負(fù)載構(gòu)成，則能夠分析用于孤島操作的頻率電壓?，F(xiàn)在參照圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的系統(tǒng)。如圖1所示，包括多個風(fēng)力渦輪機2的風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠1經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明實施例的測試系統(tǒng)4可操作地連接到具有電網(wǎng)阻抗ZgHd的電源電網(wǎng)3。風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠1典型地包括電路斷路器5和用于將所述發(fā)電廠的電壓電平匹配到所述電網(wǎng)的電壓電平的電網(wǎng)變壓器6。而且，每一個風(fēng)力渦輪機2 可以經(jīng)由變壓器8可選地耦合到發(fā)電廠電網(wǎng)7。圖1所示的測試系統(tǒng)包括第一諧振電路9和第二諧振電路10。在圖1中，第一諧振電路9插入在公共耦合點和電源電網(wǎng)3之間。通過這種方式，建立包括風(fēng)力發(fā)電廠、第一諧振電路和電源電網(wǎng)的串聯(lián)連接。在圖1中，第一諧振電路9由單個諧振電路構(gòu)成。然而，第一諧振電路9可以可選地由并聯(lián)耦合的多個諧振電路構(gòu)成，其中對所述多個諧振電路中的每一個進行調(diào)諧以與所選擇的所述電源電網(wǎng)的基頻的諧波匹配。所選擇的諧波滿足表達(dá)式6η士 1，其中η為正整數(shù)。因而，在諧波頻譜的下端中，典型的電網(wǎng)諧波為五次、七次、十一次和十三次。測試系統(tǒng)的每一個諧振電路包括并聯(lián)或者串聯(lián)耦合的電容器和電感器。而且，可以設(shè)置用于阻尼目的的電阻器。為了確定第一和第二諧振電路的設(shè)計值，需要解析具有三個未知項(L、C和R)的三個等式的下面系統(tǒng)ω =—
r \LCZ =—
2Xl = Ji · f · L其中L和C分別是電感和電容，并且R為濾波器的電感和電容分支中的內(nèi)部電阻 (圖1中未示出)。而且，ζ表示濾波器諧振時的阻抗，&是電感分支的阻抗，而是濾波器的諧振頻率。 結(jié)合每一個諧振電路9、10設(shè)置適當(dāng)?shù)膫鞲衅餮b置11、12。這些傳感器裝置可以是電壓傳感器和/或電流傳感器。通過測量和控制器模塊15處理來自傳感器裝置的信號。此外，分別設(shè)置用于激活或者去激活第一諧振電路9和第二諧振電路10的可控電路斷路器13、14。設(shè)置測量和控制模塊15以控制電路斷路器13、14。在要激活第一諧振電路9的情況下，需要關(guān)閉電路斷路器13。類似地，在要激活第二諧振電路10時，需要打開電路斷路器14。在僅要激活第二諧振電路10的情況下，需要打開電路斷路器13和14 二者。圖1所示的測試系統(tǒng)裝配有例如STATC0M或者同步補償器形式的可選補償裝置 16?？梢越Y(jié)合可選補償裝置16設(shè)置可選傳感器裝置17?？梢酝ㄟ^各種操作模式操作圖1所示的測試系統(tǒng)。例如，如果使電路斷路器13、14 二者打開，則僅激活第一諧振電路。如果要測試所述發(fā)電廠對于各種短路比值的響應(yīng)，則可以應(yīng)用該操作模式。
權(quán)利要求
1.一種用于對可操作地連接到電源電網(wǎng)的風(fēng)力渦輪機設(shè)施進行現(xiàn)場測試的移動測試系統(tǒng)，所述測試系統(tǒng)包括在所述電源電網(wǎng)的基頻處具有可變阻抗的第一諧振電路，所述第一諧振電路適于與所述風(fēng)力渦輪機設(shè)施和所述電源電網(wǎng)串聯(lián)插入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試系統(tǒng)，其中所述第一諧振電路適于插入在公共耦合點和所述電源電網(wǎng)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測試系統(tǒng)，還包括在所述電源電網(wǎng)的基頻處具有可變阻抗的第二諧振電路，所述第二諧振電路適于插入在所述公共耦合點和地之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試系統(tǒng)，其中所述第一阻抗和第二阻抗以可獲得預(yù)定的短路電流電平的方式可變。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測試系統(tǒng)，其中所述第一諧振電路適于被調(diào)諧成在所述電源電網(wǎng)的基頻處具有比所述第二諧振電路的阻抗低的阻抗。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測試系統(tǒng)，其中所述第二諧振電路和第一諧振電路的阻抗之間的比值小于五。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6中的任一項所述的測試系統(tǒng)，其中針對所述第一諧振電路和第二諧振電路中的每一個設(shè)置電路斷路器，所述電路斷路器適于激活和/或去激活所述第一諧振電路和/或第二諧振電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-7中的任一項所述的測試系統(tǒng)，其中針對所述第一諧振電路和第二諧振電路中的每一個設(shè)置測量設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測試系統(tǒng)，其中所述測量設(shè)備中的每一個適于測量諸如電壓、電流、頻率等等的電參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的測試系統(tǒng)，還包括適于對所測量的參數(shù)進行信號處理并且用于控制電路斷路器的控制裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中的任一項所述的測試系統(tǒng)，還包括諸如STATC0M或者同步補償器的補償裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中的任一項所述的測試系統(tǒng)，其中所述第一諧振電路包括并聯(lián)耦合的多個諧振電路，其中對所述多個諧振電路中的每一個進行調(diào)諧以匹配所選擇的諧波。
13.一種用于對可操作地連接到電源電網(wǎng)的風(fēng)力渦輪機設(shè)施進行現(xiàn)場測試的方法，所述方法包括在公共耦合點和所述電源電網(wǎng)之間設(shè)置在所述電源電網(wǎng)的基頻處具有可變阻抗的第一諧振電路的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括設(shè)置在所述電源電網(wǎng)的基頻處具有可變阻抗的第二諧振電路的步驟，所述第二諧振電路被設(shè)置在所述公共耦合點和地之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括以可獲得預(yù)定的短路電流電平的方式來選擇所述第一阻抗和第二阻抗的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其中所述第一諧振電路在所述電源電網(wǎng)的基頻處的阻抗低于所述第二諧振電路在所述基頻處的阻抗。
17.根據(jù)權(quán)利要求14-16中的任一項所述的方法，其中所述第二諧振電路的阻抗和第一諧振電路的阻抗之間的比值小于五。
18.根據(jù)權(quán)利要求13-17中的任一項所述的方法，還包括測量諸如電壓、電流、頻率等等的一個或者多個電參數(shù)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于現(xiàn)場和全面測試風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠的方法和系統(tǒng)。具體而言，本發(fā)明涉及一種應(yīng)用利用連接到待測試的風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠的電源電網(wǎng)的基頻或者其諧波進行調(diào)諧的諧振電路的方法和系統(tǒng)。在現(xiàn)場和全面測試期間待測試的風(fēng)力渦輪機發(fā)電廠可以保持連接到所述電源電網(wǎng)。
文檔編號G01R31/34GK102257695SQ200980151154
公開日2011年11月23日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者J·M·加西亞, P·C·謝爾, P·尼爾森 申請人:維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)集團公司