用于在高電壓條件期間連續(xù)操作多個電能生成機器的方法和控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電能生成機器的領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及用于在多個電能生成機器 的公共禪合點處的高電壓條件期間連續(xù)操作多個電能生成機器的方法。另外，本發(fā)明涉及 用于在多個電能生成機器的公共禪合點處的高電壓條件期間連續(xù)操作多個電能生成機器 的控制器。另外，本發(fā)明涉及能量設(shè)施，諸如風能或太陽能光伏電站（plant)和計算機程序 或自動控制。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了向電力網(wǎng)供給功率，電能生成機器、特別是由集中式電站控制器控制的諸如 風力場中的多個風輪機或太陽能電站中的多個太陽能光伏機之類的多個電能生成機器需 要遵照某些要求。例如，電能生成機器可能需要提供在所連接的傳輸或分布系統(tǒng)上的高電 壓條件期間保持在線并且繼續(xù)產(chǎn)生功率的能力。該可W被描述為高壓穿越（HVRT)能力。 HVRT能力將會要求電能生成機器在高電壓條件期間保持連接到電力網(wǎng)W增強電網(wǎng)（grid) 的穩(wěn)定性。
[0003]EP2 209 205A1公開了一種用于操作具有轉(zhuǎn)子驅(qū)動發(fā)電機的風電站W(wǎng)用于向提 供電網(wǎng)電壓的電網(wǎng)遞送電功率的方法。該方法包括，當過量電壓在電網(wǎng)中占優(yōu)勢時，將來自 風電站的無效或無功功率饋送至電網(wǎng)W便降低電壓，并且包括監(jiān)視發(fā)生W確定是否電壓在 可預(yù)確定時間內(nèi)降低至可預(yù)確定參考值和/或大于或等于可預(yù)確定無效電流參考值的無 效或無功電流被遞送。然而，該方案對調(diào)節(jié)有功功率產(chǎn)生W釋放風輪機的無功能力沒有做 出規(guī)定。此外，該種所公開的方法排他地應(yīng)用于具有可用無功電流的轉(zhuǎn)子驅(qū)動風輪機。該 方法還要求相當大量的分析W建立必要的可預(yù)確定值，其可能隨站點不同而變化。
[0004] 可能存在對于高電壓條件期間通過使用中央電站控制器的簡單、有效且高效的電 壓調(diào)整的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 該需要可W通過根據(jù)獨立權(quán)利要求的主題來滿足。通過從屬權(quán)利要求來描述本發(fā) 明的有利實施例。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于在多個電能生成機器的公共禪合點處的高 電壓條件期間連續(xù)操作多個電能生成機器的方法。所述方法包括a)感測超過所準許的電 壓水平的公共禪合點處的電壓水平；b)W使得多個電能生成機器的無功能力增加的方式來 縮減（州rtail)多個電能生成機器的有功功率輸出；C)W使得從多個電能生成機器可得到 或者可由其提供的無功電氣分量（electriccomponent)(例如無功電流或無功功率）增加 的方式建立存在于公共禪合點處的電氣量（electricquantity)的設(shè)定點；W及d)W使得 公共禪合點處的高電壓條件被至少部分地糾正（remedy)的方式基于所建立的電氣量的設(shè) 定點而控制多個電能生成機器中的至少一個。
[0007] 電能生成機器可W是潤輪機，特別是風輪機、太陽能光伏機或汽輪機或燃氣輪 機。多個電能生成機器可W安裝在關(guān)于彼此的緊密鄰近區(qū)域中并且可W形成電能生成田 (farm)或場（park)或電站。在該樣的電能生成電站內(nèi)，由多個電能生成機器生成的電功率 在公共集電器總線（總線匯流條）處聚集，所述公共集電器總線此后還被命名為公共禪合點 (PCC)。當在公共禪合點處測量或感測的電壓水平或電壓值高于所準許的連續(xù)電壓水平的 情況下，人們論及高電壓條件。
[0008] 在包括產(chǎn)生交流電功率的電能生成機器的系統(tǒng)中的電功率輸出通常被描述為有 功功率輸出P和無功功率輸出Q的總和。有功功率或?qū)嶋H功率是用于在特定時間中執(zhí)行禪 合到系統(tǒng)的負載處的工作的系統(tǒng)的容量，而無功功率不執(zhí)行禪合到系統(tǒng)的負載處的工作。 對應(yīng)于有功功率的電流部分(其與到接地電壓的線同相）稱為有功電流并且對應(yīng)于無功功 率的電流部分(其與到接地電壓的線九十度異相)被稱為無功電流。電能生成機器的無功能 力是生成無功電流和無功功率的能力，其與無功電流幅度和電壓幅度的乘積成比例。無功 電流和無功功率可W用于控制系統(tǒng)電壓。
[0009] 生成設(shè)施或電能生成機器正常是電流受限或功率受限的。典型地，轉(zhuǎn)換器是電流 受限的并且同步發(fā)電機和其它電磁機是功率受限的。也就是說，轉(zhuǎn)換器正常具有可W產(chǎn)生 的總電流的限制。在發(fā)電機和其它電磁機中，存在電壓和電流能力之間的某種折衷，但是 電壓和電流的乘積(與功率成比例）一般構(gòu)成操作限制。無論如何，如果期望增加無功電流 (或無功功率)，降低來自生成源的有功電流或有功功率W使附加無功能力可用于電壓調(diào)整 是有益的。
[0010] 依照本發(fā)明，如果感測或檢測到高系統(tǒng)電壓水平，換言之感測或測量到的電壓水 平或電壓的值超過所準許的電壓水平，多個電能生成機器的有功功率輸出被縮減或降低W 允許機器產(chǎn)生用于電壓控制的更多無功電流。特別地，W使得多個電能生成機器的無功電 流能力增加的方式縮減有功功率輸出。因此，多個電能生成機器可W能夠生成或產(chǎn)生更多 無功電流W降低系統(tǒng)電壓。
[0011] 為了增加由多個電能生成機器提供的無功電流，可W建立或選取存在于公共禪合 點處的電氣量的設(shè)定點。特別地，電氣量可W是存在于公共禪合點處的電流和/或電壓。另 夕F，所建立的設(shè)定點可W確保由多個電能生成機器提供的無功電流增加?？墒沟霉?禪合點處的高電壓條件被至少部分地糾正的方式基于所建立的電氣量的設(shè)定點而控制多 個電能生成機器中的至少一個電能生成機器。
[0012] 根據(jù)示例性實施例，無功電氣分量是無功電流I?；驘o功功率Q。
[0013] 根據(jù)另外的示例性實施例，所建立的電氣量的設(shè)定點是存在于公共禪合點處的電 壓的設(shè)定點。
[0014] 建立存在于公共禪合點處的電壓的設(shè)定點可W允許用于增加由多個電能生成機 器提供的無功電流的高效方式。作為結(jié)果，該允許糾正公共禪合點處的高電壓條件的高效 方式。
[0015] 根據(jù)另外的示例性實施例，W使得由多個電能生成機器可提供的無功電氣分量可 W增加的方式降低由多個電能生成機器提供的有功電氣分量。
[0016] 如熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的，發(fā)電站通常被描述為當它們降低系統(tǒng)電壓時 吸收(而不是提供）無功功率。如在本文檔中所使用的，所提供的無功功率有時通過使用發(fā) 電機慣例而被表征為"超前"無功功率，因為無功電流的相位相比于到該相位的接地電壓的 相位提前90電角度(使用電流離開發(fā)電機的慣例)。盡管該有時按慣例被表征為負無功功 率，但是附加超前無功功率要求附加無功電流和附加無功能力W降低系統(tǒng)電壓。
[0017] 降低有功電流Ip可W允許增加無功電流I。的高效方式，并且因此允許糾正公共禪 合點處的高電壓條件的更加高效的方式。
[001引根據(jù)另外的示例性實施例，有功電氣分量是有功電流Ip或有功功率P。
[0019]根據(jù)另外的示例性實施例，W使得獲得多個電能生成機器所提供的最大電流Imay或最大視在功率（a卵arentpower)Sm"的方式增加無功電氣分量。
[0020] 視在功率S被給定為S=而護I，其中P為系統(tǒng)的有功功率并且Q為系統(tǒng)的無 功功率。例如，同步機器的最大視在功率Sm。油Smax3 3VgIp給定，其中Vg為rms相電 壓并且Ip為rms相線-地電流。
[0021] 特別地，獲得或保持在最大水平處的總電流或視在功率可W允許糾正公共禪合點 處的高電壓條件的更加高效且穩(wěn)定的方式。
[0022] 根據(jù)另外的示例性實施例，無功電流能力I。依照關(guān)系=犯,-!；：)增加 或者超前無功功率能力依照關(guān)系= ^(i'L增加。
[002引特別地，關(guān)系I;;=本思t韋'"：)或Q=胃可W通過W使得完全利用 生成機器的方式降低有功電流或有功功率來允許可W由機器提供的無功電流或超前無功 功率中的增加。
[0024]根據(jù)另外的示例性實施例，多個電能生成機器中的至少一個是風輪機。根據(jù)另外 的示例性實施例，多個電能生成機器形成風電站。
[0025]特別地，連接到電力網(wǎng)的使用風能的電能生成機器需要滿足某些電網(wǎng)要求W便維 護電力網(wǎng)的總體穩(wěn)定性。由于風不能被控制，將風輪機從電力網(wǎng)斷開W便防止高電壓條件 可能是必要的。然而，由于一些區(qū)域中的增加量的風能產(chǎn)生，斷開風輪機，特別是斷開多個 風輪機還可能負面地影響電力網(wǎng)的操作。特別地，所描述的方法可W有利地在高電壓條件 期間為風輪機提供高壓穿越，使得潤輪機可W能夠保持在線，該提供有功功率和電壓支持， 盡管是W降低的有功功率水平，其正在支持系統(tǒng)的操作。
[0026]根據(jù)另外的實施例，多個電能生成機器中的至少一個是太陽能光伏機。
[0027] 根據(jù)另外的方面，提供了一種用于在多個電能生成機器的公共禪合點處的高電壓 條件期間連續(xù)操作多個電能生成機器的控制器。控制器包括用于從感測超過所準許的電壓 水平的公共禪合點處的電壓水平的傳感器接收傳感器信號的接收單元和處理單元，所述處 理單元用于a)W使得多個電能生成機器的無功能力增加的方式縮減多個電能生成機器的 有功功率輸出；b)W使得由多個電能生成機器可提供的無功電氣分量增加的方式建立存在 于公共禪合點處的電氣量的設(shè)定點；W及C)W使得公共禪合點處的高電壓條件被至少部 分地糾正的方式基于所建立的電氣量的設(shè)定點而控制多個