專利名稱：用于控制功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文描述的實(shí)施例一般涉及發(fā)電，并且更確切地說，涉及用于管理向電網(wǎng)供給的功率的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能和風(fēng)能逐漸成為具有吸引力的能源，并且已被視為清潔、可再生的替代形式的能量。風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)在傳輸級(jí)別和配電級(jí)別上都滲入已建的公用事業(yè)電網(wǎng)。其安裝可以廣泛地分布在整個(gè)公用事業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，并且常常需要長(zhǎng)饋線以便用于成功地集成在公用事業(yè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。分布式發(fā)電網(wǎng)絡(luò)包括各在不同位置處耦合到電網(wǎng)的多個(gè)發(fā)電系統(tǒng)。例如，常規(guī)蒸汽發(fā)電廠可能在第一互連點(diǎn)(POI)處連接到電網(wǎng)，風(fēng)電場(chǎng)可能在第二POI處連接到電網(wǎng)，而太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)可能在第三POI處連接到電網(wǎng)。供給到電網(wǎng)的電力需要滿足電網(wǎng)連接期望。這些需要涉及安全性問題、電網(wǎng)穩(wěn)定性問題、傳輸損耗管理以及功率質(zhì)量考慮。例如，電網(wǎng)連接期望為，生成的功率應(yīng)調(diào)節(jié)為確保該功率與經(jīng)由電網(wǎng)流動(dòng)的電力的電壓和頻率匹配。通常，發(fā)電系統(tǒng)是各自對(duì)電網(wǎng)狀況進(jìn)行反應(yīng)來分離地控制。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面中，提供一種功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。該功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括第一互連點(diǎn)(POI)處耦合到電網(wǎng)的第一功率轉(zhuǎn)換器、耦合到第一功率轉(zhuǎn)換器且配置成控制第一功率轉(zhuǎn)換器的操作的第一處理裝置、以及耦合到第一處理裝置且配置成收集與第一功率轉(zhuǎn)換器的功率輸出關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的第一功率測(cè)量裝置。該功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)還包括第一全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器，該第一全球定位系統(tǒng)(GPQ接收器耦合到第一處理裝置且配置成接收與第一功率轉(zhuǎn)換器的位置對(duì)應(yīng)的位置信息和與該位置處的時(shí)間對(duì)應(yīng)的時(shí)間信息。在另一個(gè)方面中，提供一種用于管理功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)的方法，該功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)包括第一功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和第二功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。第一功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括在第一互連點(diǎn)(POI)處耦合到電網(wǎng)的第一功率轉(zhuǎn)換器以及第二功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括在第二 POI處耦合到電網(wǎng)的第二功率轉(zhuǎn)換器。該方法包括在中央處理裝置處，從第一功率轉(zhuǎn)換器接收第一功率信號(hào)和第一位置信號(hào)，從第二功率轉(zhuǎn)換器接收第二功率信號(hào)和第二位置信號(hào)，以及至少部分地基于第一功率信號(hào)、第一位置信號(hào)、第二功率信號(hào)、和第二位置信號(hào)控制分布式網(wǎng)絡(luò)內(nèi)包括的至少一個(gè)裝置的操作。


圖1是功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)的示范實(shí)施例的框圖。圖2是圖1所示的第一功率轉(zhuǎn)換器和第二功率轉(zhuǎn)換器的示范實(shí)施例的框圖。圖3是圖2所示的處理裝置的示范實(shí)施例的框圖。圖4是用于管理圖1所示的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)的示范方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式本文描述的方法和系統(tǒng)利于管理包括功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和經(jīng)由功率轉(zhuǎn)換器耦合的負(fù)載的至少其中之一的分布式公用事業(yè)網(wǎng)絡(luò)。該功率轉(zhuǎn)換器提供位置信息、功率信息、定時(shí)信息和相位角信息。例如，該功率轉(zhuǎn)換器可以包括配置成接收位置信息和時(shí)間信息的全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器?？梢越Y(jié)合功率信息和相位角信息來使用位置信息和時(shí)間信息以確定功率轉(zhuǎn)換器的操作參數(shù)，這些操作參數(shù)至少部分地基于功率轉(zhuǎn)換器的位置和/或該位置處的曰內(nèi)時(shí)間?？梢詫⒃撐恢眯畔⒑蜁r(shí)間信息，連同與功率轉(zhuǎn)換器輸出的實(shí)際功率對(duì)應(yīng)的功率信息、可用于功率轉(zhuǎn)換器輸出的功率、電網(wǎng)的POI處的電壓、電流和/或相位角傳送到中央處理裝置，該中央處理裝置在本文中可以稱為能量管理系統(tǒng)(EMS)。可以將此信息與來自其他功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的信息以及從其他公用事業(yè)資產(chǎn)導(dǎo)出的電壓、電流、相位角或其他類型的功率信息進(jìn)行組合?？梢栽诠檬聵I(yè)級(jí)別和/或地區(qū)運(yùn)營(yíng)商級(jí)別上使用此信息來監(jiān)視功率平衡、電網(wǎng)穩(wěn)定性和氣象模式以及它們對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電/風(fēng)能發(fā)電的影響。此信息還可以用作預(yù)測(cè)工具的輸入。再有，該中央處理裝置可以至少部分地基于接收的信息來確定功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的操作指令。本文描述的方法和系統(tǒng)的技術(shù)效果包括如下的至少其中之一 (a)從第一功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)接收第一功率信號(hào)和第一位置信號(hào)；(b)從第二功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)接收第二功率信號(hào)和第二位置信號(hào)；以及(c)至少部分地基于第一功率信號(hào)、第一位置信號(hào)、第二功率信號(hào)、和第二位置信號(hào)來控制第一功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和第二功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的至少其中之一的操作。圖1是功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的示范分布式網(wǎng)絡(luò)10的框圖。在示范實(shí)施例中，分布式網(wǎng)絡(luò)10包括各耦合到電網(wǎng)沈的第一功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20、第二功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)22和第三功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)24。電網(wǎng)沈可以包括配電網(wǎng)、輸電網(wǎng)或配置成用于輸送電力的任何其他類型的電網(wǎng)。再有，雖然描述為包括三個(gè)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，但是分布式網(wǎng)絡(luò)10可以包括任何數(shù)量的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，分布式網(wǎng)絡(luò)10還包括中央處理裝置28。中央處理裝置28也可以稱為中央能量管理系統(tǒng)(EMQ，并且配置成提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)10的電網(wǎng)級(jí)(S卩，公用事業(yè)級(jí))控制。在示范實(shí)施例中，分布式網(wǎng)絡(luò)10包括各在不同位置處耦合到電網(wǎng)的多個(gè)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。例如，第一功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20在第一互連點(diǎn)(P0I)30處耦合到電網(wǎng)26，第二功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)22在第二 POI 32處耦合到電網(wǎng)26，以及第三功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)M在第三POI 34處耦合到電網(wǎng)26。功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20、22和M可以是相同類型的功率轉(zhuǎn)換設(shè)施或可以是不同類型的功率轉(zhuǎn)換設(shè)施。功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的示例包括但不限于，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)、潮汐發(fā)電系統(tǒng)、電池功率系統(tǒng)和/或常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)(例如，燃煤發(fā)電廠、核電廠和/或天然氣火電廠)。例如，第三功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)M可以是常規(guī)蒸汽發(fā)電廠，而第一功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20和第二功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)22是太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施。本文描述的方法和系統(tǒng)可以應(yīng)用于將功率轉(zhuǎn)換設(shè)備或傳輸設(shè)備鏈接到電網(wǎng)26的任何電網(wǎng)連接轉(zhuǎn)換器。示例包括但不限于，太陽(yáng)能、風(fēng)能和潮汐發(fā)電設(shè)備，以及靜態(tài)VAR(無功伏安)補(bǔ)償系統(tǒng)、柔性AC傳輸系統(tǒng)、電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和/或電網(wǎng)逆變器器。在示范實(shí)施例中，第一功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20包括第一收集設(shè)備40和第一轉(zhuǎn)換器42。第一轉(zhuǎn)換器42在本文中也稱為第一功率轉(zhuǎn)換器42。相似地，第二功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)22包括第二收集設(shè)備44和第二轉(zhuǎn)換器46。第二轉(zhuǎn)換器46在本文中也稱為第二功率轉(zhuǎn)換器46。收集設(shè)備40和44各包括至少一個(gè)光伏(PV)電池(圖1中未示出)，例如至少一個(gè)太陽(yáng)能電池。通常，將多個(gè)太陽(yáng)能電池耦合以形成太陽(yáng)能模塊，并將多個(gè)太陽(yáng)能模塊耦合以形成模組(module string)。以此方式布置太陽(yáng)能電池以便提高生成的電壓和電流。由收集設(shè)備40輸出第一直流(DC)電壓48，并將其提供到轉(zhuǎn)換器42。由收集設(shè)備44輸出第一直流(DC)電壓50，并將其提供到轉(zhuǎn)換器46。在示范實(shí)施例中，EMS 28從第一轉(zhuǎn)換器42、從第二轉(zhuǎn)換器46和從傳感器52接收信息。傳感器52可以包括但不限于，變壓器熱傳感器、線路熱傳感器和/或向EMS觀提供狀態(tài)信息的任何其他類型的傳感器。再有，在示范實(shí)施例中，EMS觀確定用于第一轉(zhuǎn)換器42、第二轉(zhuǎn)換器46和分布式網(wǎng)絡(luò)10內(nèi)的其他資產(chǎn)的操作指令。分布式網(wǎng)絡(luò)10內(nèi)的其他資產(chǎn)可以包括智能電裝置(IED) 54，例如但不限于，保護(hù)繼電裝置、負(fù)載抽頭變換器控制器、斷路器控制器和/或電容器組開關(guān)。圖2是第一功率轉(zhuǎn)換器42 (圖1中示出)和第二功率轉(zhuǎn)換器46 (圖1中示出)的示范實(shí)施例的框圖。第一轉(zhuǎn)換器42配置成調(diào)節(jié)DC電壓48。在示范實(shí)施例中，第一轉(zhuǎn)換器42包括第一逆變器60、第一處理裝置62和第一全球定位系統(tǒng)(GPQ接收器64。例如，第一轉(zhuǎn)換器42可以包括DC/AC電壓逆變器，該DC/AC電壓逆變器配置成將DC電壓48轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)備用于注入電網(wǎng)沈的功率。第一處理裝置62配置成控制第一逆變器60的操作。第一處理裝置62控制第一逆變器60呈示到第一收集設(shè)備40 (圖1中示出)的電負(fù)載?？刂齐娯?fù)載利于控制第一轉(zhuǎn)換器42輸出的功率。例如，可以利用最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)來將最優(yōu)電負(fù)載呈示給第一收集設(shè)備40。該最優(yōu)電負(fù)載與使第一轉(zhuǎn)換器42能夠輸出最大功率的第一收集設(shè)備40的電感匹配。還可以調(diào)整該功率點(diǎn)以縮減第一收集設(shè)備40( S卩，輸出較可提供功率小的實(shí)際功率)。可以響應(yīng)例如減少的能量需求，縮減第一收集設(shè)備40以便減少提供到電網(wǎng)26的功率。為了控制第一逆變器60的操作，第一處理裝置62從多個(gè)傳感器接收信息。例如，第一處理裝置62可以接收功率信息，包括第一收集設(shè)備40輸出的DC電壓和電流的振幅。第一處理裝置62使用此信息來控制第一逆變器60，包括但不限于執(zhí)行MPPT。更確切地說，將功率信號(hào)提供到處理裝置62。將至少一個(gè)信號(hào)提供到處理裝置62，該至少一個(gè)信號(hào)包含處理裝置62使用來確定第一收集設(shè)備40的功率輸出的數(shù)據(jù)。例如，可以在第一收集設(shè)備40內(nèi)包括功率表(圖2中未示出)并將其配置成向處理裝置62提供功率信號(hào)，該功率信號(hào)與收集設(shè)備40的功率輸出成比例。作為備選，可以在收集設(shè)備40中包括電壓傳感器(圖2中未示出)和電流傳感器(圖2中未示出)。該電壓傳感器和電流傳感器測(cè)量收集設(shè)備40生成的電壓和電流，并向第一處理裝置62提供與測(cè)量的電壓和電流對(duì)應(yīng)的信號(hào)。處理裝置62使用測(cè)量的電壓和電流來確定收集設(shè)備40的功率輸出。再有，第一 GPS接收器64配置成接收與第一逆變器60的位置對(duì)應(yīng)的位置信息和與該位置處的時(shí)間對(duì)應(yīng)的時(shí)間信息。第一 GPS接收器64將第一 GPS信號(hào)66提供到處理裝置62。第一 GPS信號(hào)66包含與第一逆變器60的位置以及該位置處的時(shí)間對(duì)應(yīng)的位置信息和時(shí)間信息。第一 GPS接收器64耦合到或包含在第一逆變器60內(nèi)。這確保接收的位置信息和時(shí)間信息對(duì)應(yīng)于第一逆變器60的位置。時(shí)間信息在本文中也可以稱為“時(shí)間戳”。收集、存儲(chǔ)時(shí)間戳和/或利用對(duì)應(yīng)的信息段將其傳送。例如，可以將時(shí)間戳與功率信息一起存儲(chǔ)以記錄收集該功率信息的時(shí)間。還可以將時(shí)間戳與對(duì)應(yīng)的功率信息一起傳送到中央處理裝置觀以供中央處理裝置觀使用。更確切地說，可以將時(shí)間戳與電流測(cè)量和電壓測(cè)量一起存儲(chǔ)，以及處理裝置62可以將時(shí)間戳與根據(jù)電流和電壓測(cè)量確定的功率一起存儲(chǔ)。這樣就知道功率以及測(cè)量該功率的時(shí)間。根據(jù)GPS信號(hào)確定時(shí)間信息利于獲取分散的位置處的協(xié)調(diào)的時(shí)間戳。在示范實(shí)施例中，第二轉(zhuǎn)換器46配置成調(diào)節(jié)DC電壓50。在示范實(shí)施例中，第二轉(zhuǎn)換器46包括第二逆變器68、第二處理裝置70和第二 GPS接收器72。第二轉(zhuǎn)換器46內(nèi)包括的組件與第一轉(zhuǎn)換器42內(nèi)包括的組件基本相似。圖3是處理裝置62(圖2中示出)的示范實(shí)施例的框圖。處理裝置62也可以稱為系統(tǒng)控制器和/或監(jiān)管控制和數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，處理裝置62包括總線80或其他通信裝置以傳送信息。一個(gè)或多個(gè)處理器82耦合到總線80以處理信息，包括來自收集設(shè)備40(圖1中示出)中包括的傳感器的信息。處理器82可以包括至少一個(gè)計(jì)算機(jī)。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)計(jì)算機(jī)不限于本領(lǐng)域中稱為計(jì)算機(jī)的集成電路，而是廣義地指處理器、微控制器、微計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器(PLC)、專用集成電路和其他可編程電路，并且這些術(shù)語(yǔ)在本文中可互換使用。處理裝置62還可以包括一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 84和/或其他存儲(chǔ)裝置86。RAM 84和存儲(chǔ)裝置86耦合到總線80以存儲(chǔ)和傳輸信息和處理器82要執(zhí)行的指令。RAM 84(和/或存儲(chǔ)裝置86(如果包括的話))還可以用于存儲(chǔ)處理器82執(zhí)行指令期間的臨時(shí)變量或其他中間信息。處理裝置62還可以包括一個(gè)或多個(gè)只讀存儲(chǔ)器(R0M)88和/或其他靜態(tài)存儲(chǔ)裝置，一個(gè)或多個(gè)只讀存儲(chǔ)器(ROM) 88和/或其他靜態(tài)存儲(chǔ)裝置耦合到總線80以存儲(chǔ)靜態(tài)(即，不改變的)信息和指令以及將其提供到處理器82。處理器82處理從多個(gè)電裝置和電子裝置傳送的信息，多個(gè)電裝置和電子裝置可以包括且不限于GPS接收器、輻射傳感器和功率表。所執(zhí)行的指令包括且不限于常駐轉(zhuǎn)換和/或比較器算法。執(zhí)行指令序列不限于硬件電路和軟件指令的任何特定組合。處理裝置62還可以包括或可以耦合到輸入/輸出裝置90。輸入/輸出裝置90可以包括向處理裝置62提供輸入數(shù)據(jù)和/或向例如EMS、太陽(yáng)能板定位裝置和/或逆變器控制系統(tǒng)提供輸出數(shù)據(jù)的本領(lǐng)域中公知的任何裝置?？梢越?jīng)由遠(yuǎn)程連接從存儲(chǔ)裝置86向RAM84提供指令，存儲(chǔ)裝置86例如包括磁盤、只讀存儲(chǔ)器(ROM)集成電路、⑶-ROM和/或DVD，該遠(yuǎn)程連接是有線或無線的，以提供對(duì)一個(gè)或多個(gè)可電訪問介質(zhì)的訪問。在一些實(shí)施例中，可以使用硬連線電路替代軟件指令或?qū)⒂策B線電路與之組合來使用。因此，執(zhí)行指令序列不限于硬件電路和軟件指令的任何特定組合，無論本文中是否描述和/或示出。還有，在示范實(shí)施例中，輸入/輸出裝置90可以包括且不限于與操作員接口(例如，人機(jī)接口(HMI))關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)外設(shè)，如鼠標(biāo)和鍵盤(圖3中均未示出)。再有，在示范實(shí)施例中，附加的輸出通道可以包括例如，操作員接口監(jiān)視器和/或報(bào)警裝置(圖3中均未示出)。處理裝置62還可以包括使處理裝置62來與傳感器通信的傳感器接口 92。傳感器接口 92可以包括將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成處理器82能夠使用的數(shù)字信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。在示范實(shí)施例中，將位置相關(guān)操作指令和/或時(shí)間相關(guān)操作指令存儲(chǔ)在ROM 88中。GPS接收器64向處理裝置62提供GPS信號(hào)66。處理裝置62從GPS接收器64接收位置信息，訪問ROM 88中存儲(chǔ)的位置相關(guān)操作指令，以及至少部分地基于逆變器60的位置生成操作信號(hào)來控制逆變器60的操作。再有，處理裝置62從GPS接收器64接收時(shí)間信息，訪問ROM 88中存儲(chǔ)的時(shí)間相關(guān)操作指令，以及至少部分地基于該位置處的時(shí)間生成操作信號(hào)來控制逆變器60的操作。該位置信息使處理裝置62能夠通過例如訪問存儲(chǔ)的電網(wǎng)地圖(grid map)來確定逆變器60位于電網(wǎng)沈內(nèi)哪里。存儲(chǔ)的位置相關(guān)操作指令可以包括在5:00p.m.之后直到6:00a.m.縮減逆變器60的操作的指令。此時(shí)間期間可對(duì)應(yīng)于已知的低功率需求的期間。轉(zhuǎn)換器42和46還可以包括相量測(cè)量單元(PMU)，其配置成測(cè)量第一 POI 30和第二 POI 32處的相量。更確切地說，轉(zhuǎn)換器42可以包括第一 PMU 94。處理裝置62通過將基于來自GPS接收器64的時(shí)間信息的時(shí)間戳指配到第一 PMU 94測(cè)量的相量來匯編第一同步的相量信號(hào)。相似地，轉(zhuǎn)換器46可以包括第二 PMU 96。處理裝置70通過將基于來自第二GPS接收器72的時(shí)間信息的時(shí)間戳指配到第二 PMU 96測(cè)量的相量來匯編第二同步的相量信號(hào)。中央處理裝置觀(圖1中示出)通信地耦合到第一處理裝置62和第二處理裝置70。中央處理裝置28配置成從功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)22和M接收第一同步的相量信號(hào)和第二同步的相量信號(hào)，并至少部分地基于第一同步的相量信號(hào)和第二同步的相量信號(hào)生成操作信號(hào)以控制逆變器60和逆變器68的至少其中之一的操作。再有，中央處理裝置觀可以至少部分地基于GPS信號(hào)66和/或接收的相量信號(hào)來控制其他電網(wǎng)資產(chǎn)，例如，IED 54 (圖1中示出)?；趶木W(wǎng)絡(luò)10內(nèi)的每個(gè)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)收集的信息控制網(wǎng)絡(luò)10內(nèi)的多個(gè)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的操作，利于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)10的高效操作，這超出具有僅使用本地信息來控制其操作的孤立功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)的效率。再有，功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20配置成將與第一逆變器60縮減的功率對(duì)應(yīng)的第一縮減的功率信號(hào)傳送到中央處理裝置28。第二處理裝置70還將與第二逆變器96縮減的功率對(duì)應(yīng)的第二縮減的功率信號(hào)傳送到中央處理裝置觀。例如，可能需要在公用事業(yè)或系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商請(qǐng)求下縮減太陽(yáng)能發(fā)電廠?？赡苓€需要它們提供有關(guān)可提供的總功率量的信息。例如，公用事業(yè)可能請(qǐng)求OMW提供20麗的30MW發(fā)電廠縮減以便僅提供15麗。當(dāng)該太陽(yáng)能發(fā)電廠接收到此命令時(shí)，它將縮減5MW，從而使功率輸出變成請(qǐng)求的15MW。同時(shí)，氣象可能變化，并且太陽(yáng)能發(fā)電廠可能具有25MW的可提供功率，這意味著發(fā)電廠現(xiàn)在縮減IOMW以便提供請(qǐng)求的15MW。公用事業(yè)或功率提供商可以從在電網(wǎng)狀況變化的情況下同時(shí)知悉位置和能夠提供的可用功率量中獲益。這隨著變化可能快速地發(fā)生而動(dòng)態(tài)地執(zhí)行。此附加功能性為公用事業(yè)運(yùn)營(yíng)商提供有關(guān)電網(wǎng)穩(wěn)定性和電網(wǎng)狀況(例如，故障、電網(wǎng)分離等)的全系統(tǒng)的信息。圖4是用于管理功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)(例如，網(wǎng)絡(luò)10(圖1中示出))的示范方法152的流程圖150。分布式網(wǎng)絡(luò)10包括第一功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，例如第一功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20(圖1中示出)，以及第二功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，例如第二功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)22。第一功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20包括在第一 POI 30處耦合到電網(wǎng)沈的第一功率轉(zhuǎn)換器42。第二功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)22包括在第二 POI 32處耦合到電網(wǎng)沈的第二功率轉(zhuǎn)換器46。在示范實(shí)施例中，方法152包括從第一功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20接收第一功率信號(hào)和第一位置信號(hào)。該第一位置信號(hào)包含例如，GPS生成的位置信號(hào)，其標(biāo)識(shí)第一逆變器60和/或第一功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20的位置?？梢詫⒌谝晃恢眯盘?hào)與存儲(chǔ)來供第一處理裝置62使用的電網(wǎng)地圖組合使用。接收IM第一功率信號(hào)包括，接收第一實(shí)際功率轉(zhuǎn)換的信號(hào)和第一潛在輸出功率信號(hào)。例如，第一功率信號(hào)可以包括與第一逆變器60的潛在輸出功率、第一逆變器60輸出的實(shí)際功率和/或第一逆變器60縮減的第一功率對(duì)應(yīng)的信息。方法152包括從第二功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)22接收156第二功率信號(hào)和第二位置信號(hào)。接收156第二功率信號(hào)包括，接收第二實(shí)際功率轉(zhuǎn)換的信號(hào)和第二功率轉(zhuǎn)換容量信號(hào)。第一處理裝置62收集信息，例如但不限于有關(guān)第一功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20產(chǎn)生的實(shí)際功率、功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20處可提供的功率、第一 POI30處的電壓、電流和/或相位角的信息。相似地，第二處理裝置70收集信息，例如但不限于有關(guān)第二功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)22產(chǎn)生的實(shí)際功率、功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)22處可提供的功率、第二 POI32處的電壓、電流和/或相位角的信息。第一處理裝置62和第二處理裝置70將此信息傳送到公用事業(yè)控制系統(tǒng)，例如中央處理裝置觀。接收IM和156可以包括從第一 PMU和第二 PMU，例如分別從第一 PMU 94和第二PMU 96接收電壓和電流測(cè)量。接收IM第一位置信號(hào)包括接收GPS生成的位置信號(hào)，例如指示第一功率轉(zhuǎn)換器42的位置的GPS信號(hào)66。接收156第二位置信號(hào)包括接收指示第二功率轉(zhuǎn)換器46的位置的GPS生成的位置信號(hào)。換言之，將PMU 94和96或用于精確地且附帶時(shí)間戳地測(cè)量電流和電壓的其他類似裝置集成在太陽(yáng)能逆變器或太陽(yáng)能發(fā)電廠內(nèi)或設(shè)在其附近，以實(shí)現(xiàn)協(xié)助電網(wǎng)穩(wěn)定性的管理的目的。如果在第一功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20和第二功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)22處設(shè)置PMU，則可以使用數(shù)據(jù)(電壓、電流、GPS時(shí)間戳)來在配電級(jí)別和傳輸級(jí)別上參與整個(gè)電網(wǎng)穩(wěn)定性分析?？梢詫MU上的GPS時(shí)間戳與POI處的電壓和電流測(cè)量結(jié)合使用、與縮減的功率數(shù)據(jù)結(jié)合使用、或與提供基于網(wǎng)絡(luò)范圍的有關(guān)單個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電廠、一組太陽(yáng)能發(fā)電廠或電網(wǎng)本身的行為的信息的其他數(shù)據(jù)結(jié)合使用。方法152還包括至少部分地基于第一功率信號(hào)、第一位置信號(hào)、第二功率信號(hào)、和第二位置信號(hào)來控制158第一功率轉(zhuǎn)換器42和第二功率轉(zhuǎn)換器46的至少其中之一的操作?？刂?58第一功率轉(zhuǎn)換器42和第二功率轉(zhuǎn)換器46的至少其中之一的操作包括，調(diào)整第一功率轉(zhuǎn)換器42和第二功率轉(zhuǎn)換器46的至少其中之一的操作以增加電網(wǎng)沈的穩(wěn)定性。控制158第一功率轉(zhuǎn)換器42和第二功率轉(zhuǎn)換器46的至少其中之一的操作還可以包括，協(xié)調(diào)第一功率轉(zhuǎn)換器42和第二功率轉(zhuǎn)換器46的操作，以提供分布式網(wǎng)絡(luò)10中的功率平衡。如上所述，可能需要在公用設(shè)施或系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商請(qǐng)求下縮減太陽(yáng)能發(fā)電廠?？赡苓€需要它們提供有關(guān)可提供的總功率量的信息。公用事業(yè)或功率提供商可以從在電網(wǎng)狀況變化的情況下知悉位置和能夠提供的可用功率量中獲益。這隨著變化可能非?？焖俚匕l(fā)生而動(dòng)態(tài)地執(zhí)行。此附加功能性為公用事業(yè)運(yùn)營(yíng)商提供有關(guān)電網(wǎng)穩(wěn)定性和電網(wǎng)狀況(故障、電網(wǎng)分離等)的全系統(tǒng)的信息。方法152還可以包括至少部分地基于第一功率信號(hào)、第一位置信號(hào)、第二功率信號(hào)和第二位置信號(hào)來確定160發(fā)電預(yù)測(cè)。確定160發(fā)電預(yù)測(cè)包括，確定氣象模式對(duì)分布式網(wǎng)絡(luò)10的性能的影響，更確切地說，對(duì)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20、22和M中每一個(gè)的影響?？梢詫?duì)存儲(chǔ)在例如ROM 88(圖3中示出)中的操作指令進(jìn)行編輯，以便至少部分地基于影響功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20的氣象模式來確定功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)22和M的操作。相似地，至少部分地基于影響功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)22的氣象模式來確定功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)20和M的操作。
方法152還可以包括確定162網(wǎng)絡(luò)操作參數(shù)集以實(shí)現(xiàn)功率和穩(wěn)定瞬變管理的平衡。還可以確定將第一功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和第二功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)表示為具有統(tǒng)計(jì)上可確定的波動(dòng)功率輸出的單個(gè)系統(tǒng)的等同物(equivalent)。與發(fā)電資產(chǎn)的物理位置關(guān)聯(lián)的匯總功率產(chǎn)生數(shù)據(jù)，將調(diào)整區(qū)內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)備用(spinning reserve)減到最小，將發(fā)電資產(chǎn)的利用率最大化以及將網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性故障的風(fēng)險(xiǎn)減到最小。因?yàn)榘l(fā)電在調(diào)整區(qū)內(nèi)的特定位置處波動(dòng)(即，峰值發(fā)電隨著云層移動(dòng)而掃過整個(gè)調(diào)整區(qū))，所以可以適宜地準(zhǔn)備網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備并將其聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，以確保功率質(zhì)量和穩(wěn)定性。允許基于電網(wǎng)范圍與公用事業(yè)和/或系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商交換信息的通信可以減少功率儲(chǔ)備(operating margin)并由此降低能源成本。這些通信為太陽(yáng)能逆變器(例如，逆變器60)提供一種與“智能電網(wǎng)”集成并在其中成為一部分的途徑。它可以免去附加相量測(cè)量和傳輸設(shè)備的需要。再有，可以將具有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行組件的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)配置成用于捕獲功率轉(zhuǎn)換信息和位置信息，以及用于將從多個(gè)位置捕獲的信息匯總。該計(jì)算機(jī)可執(zhí)行組件可以包括接口組件，當(dāng)該接口組件被至少一個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使該至少一個(gè)處理器接收第一功率/位置信號(hào)和第二功率/位置信號(hào)；存儲(chǔ)器組件，當(dāng)該存儲(chǔ)器組件被至少一個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使該至少一個(gè)處理器存儲(chǔ)用于確定第一功率轉(zhuǎn)換器和第二功率轉(zhuǎn)換器的操作命令的至少一種算法；以及分析組件，當(dāng)該分析組件被至少一個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使該至少一個(gè)處理器生成操作信號(hào)以控制第一功率轉(zhuǎn)換器和第二功率轉(zhuǎn)換器的操作。本文描述的實(shí)施例包含一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中每個(gè)介質(zhì)可以配置成包括或在其上包括數(shù)據(jù)或用于操縱數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。該計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、對(duì)象、程序、例行程序或處理系統(tǒng)可以訪問的其他程序模塊，該處理系統(tǒng)諸如與能夠執(zhí)行多種不同功能的通用計(jì)算機(jī)關(guān)聯(lián)的處理系統(tǒng)或與能夠執(zhí)行有限數(shù)量的功能的專用計(jì)算機(jī)關(guān)聯(lián)的處理系統(tǒng)。當(dāng)通用計(jì)算機(jī)配置成執(zhí)行本文描述的指令時(shí)，該公開的多個(gè)方面將通用計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)變成專用計(jì)算裝置。計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令使該處理系統(tǒng)執(zhí)行特定功能或一組功能，并且這些計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令是用于實(shí)施本文公開的方法的步驟的程序代碼部件的示例。再有，可執(zhí)行指令的特定序列提供可以用于實(shí)施此類步驟的對(duì)應(yīng)動(dòng)作的示例。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的示例包括，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(“RAM”)、只讀存儲(chǔ)器(“ROM”)、可編程只讀存儲(chǔ)器(“PR0M”)、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(“EPR0M”)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(“EEPR0M”)、壓縮光盤只讀存儲(chǔ)器(“CD-ROM”)或能夠提供處理系統(tǒng)可訪問的數(shù)據(jù)或可執(zhí)行指令的任何其他裝置或部件。本文描述的方法和系統(tǒng)利于捕獲并傳送功率轉(zhuǎn)換器的位置信息。將位置信息與表示功率轉(zhuǎn)換容量和實(shí)際轉(zhuǎn)換的功率的數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，并將其傳送到監(jiān)管系統(tǒng)。該監(jiān)管系統(tǒng)將提供標(biāo)有時(shí)間戳的電壓、功率和/或相位角信息的來自多個(gè)功率轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)，或來自至少一個(gè)功率轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)和來自至少一個(gè)其他電網(wǎng)資產(chǎn)的數(shù)據(jù)匯總，并將該情報(bào)與電網(wǎng)地圖組合，并使用該信息來管理電網(wǎng)的瞬態(tài)功率平衡和穩(wěn)定性。本文描述的方法和系統(tǒng)利于管理包括至少一個(gè)功率轉(zhuǎn)換器和EMS的發(fā)電和傳輸系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)。該功率轉(zhuǎn)換器可以將發(fā)電系統(tǒng)、傳輸控制系統(tǒng)和/或電能應(yīng)用系統(tǒng)鏈接到電網(wǎng)。該EMS可以控制未經(jīng)由功率轉(zhuǎn)換器連接到電網(wǎng)的其他發(fā)電、傳輸和應(yīng)用資產(chǎn)，例如IED。該功率轉(zhuǎn)換器在第一互連點(diǎn)(POI)處耦合到電網(wǎng)。EMS管理也包括第一 POI的特定調(diào)整區(qū)的功率流和電網(wǎng)穩(wěn)定性。EMS使用多種信號(hào)來進(jìn)行電網(wǎng)的管理。該方法包括從第一功率轉(zhuǎn)換器接收第一功率信號(hào)、第一位置信號(hào)和相位角信息，從調(diào)整區(qū)內(nèi)的另一個(gè)資產(chǎn)接收至少第二功率信號(hào)、第二位置信號(hào)和相位角信息，以及至少部分地基于第一功率信號(hào)、第一位置信號(hào)、第一相位角信息、第二功率信號(hào)、第二位置信號(hào)和第二相位角信息的任何組合來控制連接到EMS的功率轉(zhuǎn)換器和資產(chǎn)的至少其中之一的操作。而且，本文描述的方法和系統(tǒng)利于管理對(duì)電源具有有限控制的發(fā)電系統(tǒng)，例如但不限于太陽(yáng)能、風(fēng)能或潮汐發(fā)電系統(tǒng)。使用地理位置信息和功率產(chǎn)生信息來預(yù)測(cè)和控制分布式公用事業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的功率平衡和調(diào)整區(qū)中的電壓分布。上述實(shí)施例利于實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)的高效且具成本效率的操作。本文描述的控制系統(tǒng)基于中央處理裝置處收集并匯總的信息來控制多個(gè)分布式功率轉(zhuǎn)換器的操作。上文詳細(xì)地描述了功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)的示范實(shí)施例。這些方法和系統(tǒng)并不局限于本文描述的特定實(shí)施例，而是可以與本文描述的其他部件和/或步驟獨(dú)立且分開地利用這些系統(tǒng)的部件和/或這些方法的步驟。雖然在一些附圖中示出本發(fā)明的多種實(shí)施例的特定特征而在另一些附圖中未示出，但是這只是出于方便的目的。根據(jù)本發(fā)明的原理，附圖的任何特征可以與任何其他附圖的任何特征組合來引用和/或要求權(quán)利。本書面描述使用示例來公開包括最佳模式的本發(fā)明，以及還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能實(shí)踐本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明可取得專利的范圍由權(quán)利要求定義，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果此類其它示例具有與權(quán)利要求字面語(yǔ)言無不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求字面語(yǔ)言無實(shí)質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們規(guī)定為在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。部件列表
權(quán)利要求
1.一種功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(20)，包括第一功率轉(zhuǎn)換器(42)，其在第一互連點(diǎn)(POI) (30)處耦合到電網(wǎng)06)；第一處理裝置(62)，其耦合到所述第一功率轉(zhuǎn)換器且配置成控制所述第一功率轉(zhuǎn)換器的操作；第一功率測(cè)量裝置(94)，其耦合到所述第一處理裝置且配置成收集與所述第一功率轉(zhuǎn)換器的功率輸出關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)；以及第一全球定位系統(tǒng)(GPQ接收器(64)，其耦合到所述第一處理裝置且配置成接收與所述第一功率轉(zhuǎn)換器的位置對(duì)應(yīng)的位置信息和與所述位置處的時(shí)間對(duì)應(yīng)的時(shí)間信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(20)，還包括存儲(chǔ)器裝置(88)，其耦合到所述第一處理裝置(6 且配置成存儲(chǔ)位置相關(guān)操作指令和時(shí)間相關(guān)操作指令的至少其中之ο
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(20)，其中，所述第一處理裝置(6 從所述第一 GPS接收器(64)接收位置信息，訪問所述存儲(chǔ)器裝置(88)中存儲(chǔ)的所述位置相關(guān)操作指令，以及至少部分地基于所述第一功率轉(zhuǎn)換器的所述位置和所述位置處的所述時(shí)間的至少其中之一生成操作信號(hào)，以控制所述第一功率轉(zhuǎn)換器G2)的操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(20)，其中，所述第一GPS接收器(64)是以下至少其中之一耦合到所述第一功率轉(zhuǎn)換器0 和包括在所述第一功率轉(zhuǎn)換器0 中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(20)，還包括中央處理裝置( )，其通信地耦合到所述第一處理裝置(6 以及與第二功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)0 關(guān)聯(lián)的第二處理裝置(70)，所述第二功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括第二功率轉(zhuǎn)換器(46)，其在第二互連點(diǎn)(POI) (32)處耦合到所述電網(wǎng)06)；第二處理裝置(70)，其耦合到所述第二功率轉(zhuǎn)換器且配置成控制所述第二功率轉(zhuǎn)換器的操作；第二功率測(cè)量裝置(96)，其耦合到所述第二處理裝置且配置成收集與所述第二功率轉(zhuǎn)換器輸出的功率關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)；以及第二 GPS接收器(72)，其耦合到所述第二處理裝置且配置成接收與所述第二功率轉(zhuǎn)換器的位置對(duì)應(yīng)的位置信息和與所述位置處的時(shí)間對(duì)應(yīng)的時(shí)間信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(20)，其中，所述第一功率測(cè)量裝置(94)包括第一相量測(cè)量單元(PMU)，而所述第二功率測(cè)量裝置(96)包括第二 PMU，所述第一 PMU和所述第二 PMU配置成分別測(cè)量第一 POI (30)和第二 POI (32)處的相量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(20)，其中，所述第一處理裝置(6 通過將基于來自所述第一 GPS接收器(64)的時(shí)間信息的時(shí)間戳指配到所述第一 PMU測(cè)量的相量來匯編第一同步的相量信號(hào)，以及所述第二處理裝置(70)通過將基于來自所述第二 GPS接收器的時(shí)間信息的時(shí)間戳指配到所述第二PMU測(cè)量的相量來匯編第二同步的相量信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(20)，其中，所述中央處理裝置08)配置成接收所述第一同步的相量信號(hào)和所述第二同步的相量信號(hào)，并至少部分地基于所述第一同步的相量信號(hào)和所述第二同步的相量信號(hào)生成操作信號(hào)，以控制所述第一功率轉(zhuǎn)換器G2)和所述第二功率轉(zhuǎn)換器G6)的至少其中之一的操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(20)，其中，所述第一處理裝置(62)還配置成縮減所述第一功率轉(zhuǎn)換器G2)的操作，以輸出第一 AC功率；確定對(duì)應(yīng)于未縮減所述第一功率轉(zhuǎn)換器的情況下能夠輸出的功率的潛在輸出功率；基于所述第一 AC功率和所述潛在輸出功率來確定第一縮減的功率；以及向所述中央處理裝置08)傳送與所述第一縮減的功率對(duì)應(yīng)的第一縮減的功率信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中，所述中央處理裝置08)配置成至少部分地基于第一 GPS接收器(64)和第二 GPS接收器(7 的至少其中之一提供的位置信息和時(shí)間信息的至少其中之一來生成操作信號(hào)，以控制所述電網(wǎng)06)內(nèi)包括的斷路器、抽頭變換器和電容器組的至少其中之一的操作。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“用于控制功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)”。描述一種功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(20)。該功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括第一互連點(diǎn)(POI)(30)處耦合到電網(wǎng)(26)的第一功率轉(zhuǎn)換器(42)、耦合到第一功率轉(zhuǎn)換器且配置成控制第一功率轉(zhuǎn)換器的操作的第一處理裝置(62)、以及耦合到第一處理裝置且配置成收集與第一功率轉(zhuǎn)換器的功率輸出關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的第一功率測(cè)量裝置(94)。該功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)還包括第一全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器(64)，該第一全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器耦合到第一處理裝置且配置成接收與第一功率轉(zhuǎn)換器的位置對(duì)應(yīng)的位置信息和與該位置處的時(shí)間對(duì)應(yīng)的時(shí)間信息。
文檔編號(hào)H02J13/00GK102570508SQ201110462050
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者J·弗里爾, K·A·奧布里恩, R·泰奇曼 申請(qǐng)人:通用電氣公司