將風(fēng)力發(fā)電廠重新連接至公用電網(wǎng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于在風(fēng)力渦輪機(jī)已從公用電網(wǎng)斷開(kāi)之后將多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)耦合至公用電網(wǎng)的方法和系統(tǒng),特別地以便降低涌浪(in-rush)電流和/或以便使公用電網(wǎng)的和/或在多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的互連點(diǎn)處的電壓穩(wěn)定。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)個(gè)原因或失效或電氣條件可以導(dǎo)致使包括多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)力發(fā)電廠與在正常條件下從風(fēng)力發(fā)電廠向其供應(yīng)電能的公用電網(wǎng)斷開(kāi)的要求。故障可能已在風(fēng)力發(fā)電廠外面發(fā)生,并且可能牽涉在互連點(diǎn)處(多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)被連接至公用電網(wǎng)的地方)導(dǎo)致多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)與公用電網(wǎng)斷開(kāi)的電氣條件。例如,照明、相位間短路、接地故障或其他保護(hù)跳閘導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電廠被斷開(kāi)。其他示例可能是對(duì)風(fēng)力發(fā)電廠基礎(chǔ)設(shè)施的例行維修或風(fēng)力發(fā)電廠內(nèi)部的電氣故障。
[0003]在失效或故障已被補(bǔ)救之后,需要將包括多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)力發(fā)電廠重新連接至公用電網(wǎng)。在常規(guī)過(guò)程中,當(dāng)?shù)酱笮惋L(fēng)力發(fā)電廠的電力在停電之后恢復(fù)時(shí),已觀察到了涌浪電流可能是非常大的并且可能導(dǎo)致遵照電網(wǎng)互連要求的困難或者增加基礎(chǔ)設(shè)施的某個(gè)部分的等級(jí)(rating)從而導(dǎo)致更高的安裝成本。
[0004]可能存在對(duì)于用于在風(fēng)力渦輪機(jī)已從公用電網(wǎng)斷開(kāi)之后將多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)耦合(或者重新連接)到公用電網(wǎng)的方法和系統(tǒng)的需要,其中公用電網(wǎng)的穩(wěn)定性特別地有關(guān)電壓、無(wú)功功率、頻率、閃變等的標(biāo)稱(chēng)值可以被改進(jìn),或者采用更便宜的基礎(chǔ)設(shè)施達(dá)到。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]這個(gè)需要可以由根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的主題來(lái)滿(mǎn)足。本發(fā)明的有利實(shí)施例由從屬權(quán)利要求來(lái)描述。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,提供了用于在風(fēng)力渦輪機(jī)已從公用電網(wǎng)斷開(kāi)之后將多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)耦合至公用電網(wǎng)(或互連點(diǎn))的方法,所述方法包括:使布置在公用電網(wǎng)與主變壓器之間的主斷路器閉合從而導(dǎo)致從公用電網(wǎng)流向主變壓器的無(wú)功電流;使布置在主變壓器與多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)中的風(fēng)力渦輪機(jī)的第一組之間的第一饋線開(kāi)關(guān)(feeder switch)閉合從而導(dǎo)致從主變壓器流向風(fēng)力渦輪機(jī)的第一組的第一風(fēng)力渦輪機(jī)變壓器的無(wú)功電流;等待渦輪機(jī)的第一子集的電網(wǎng)轉(zhuǎn)換器(converter)通電并且激活電壓支持從而基于當(dāng)布置在主變壓器與多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)中的風(fēng)力渦輪機(jī)的第二組之間的第二饋線開(kāi)關(guān)閉合時(shí)發(fā)生的預(yù)期電壓降來(lái)選擇第一參考電壓;根據(jù)第一參考電壓在電壓控制模式下操作風(fēng)力渦輪機(jī)的第一組的第一轉(zhuǎn)換器;以及(以后)使第二饋線開(kāi)關(guān)閉合。
[0007]通過(guò)施加稍微高于所期望的目標(biāo)電壓的電壓參考,與涌浪電流觸發(fā)的電壓降相關(guān)聯(lián)的結(jié)果得到的電壓驟降與常規(guī)方法相比可能導(dǎo)致與所期望的目標(biāo)電壓的更小偏差。類(lèi)似地,如果饋線接下來(lái)將被開(kāi)關(guān),則最佳在先的電壓參考可以稍微低于所期望的電壓參考,以便降低從在大電容性負(fù)載中開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的電壓超調(diào)的影響。
[0008]連接的風(fēng)力渦輪機(jī)可以在連接后續(xù)渦輪機(jī)斷路器之前利用主動(dòng)電壓控制投入運(yùn)行,以便在連接附加的變壓器之前使盡可能多的電網(wǎng)逆變器(inverter)支持電壓。在連接任何附加的渦輪機(jī)變壓器之前,可以計(jì)算并且向已經(jīng)可用的(一個(gè)或多個(gè))渦輪機(jī)分發(fā)最佳電壓參考。
[0009]將多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)耦合至公用電網(wǎng)可能牽涉經(jīng)由至少一個(gè)主斷路器和/或至少一個(gè)饋線開(kāi)關(guān)來(lái)將多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)(重新)連接至公用電網(wǎng)。從而,主斷路器和饋線開(kāi)關(guān)中的任一個(gè)可以實(shí)質(zhì)上包括功率開(kāi)關(guān),以便分別將主變壓器電力地連接至公用電網(wǎng)(或者使主變壓器與公用電網(wǎng)斷開(kāi))或者將主變壓器連接至風(fēng)力渦輪機(jī)的相應(yīng)組(或者使主變壓器與風(fēng)力渦輪機(jī)的相應(yīng)組斷開(kāi))。主斷路器和饋線開(kāi)關(guān)中的任一個(gè)可以包括機(jī)械和電力電子部件,并且可以經(jīng)由從一個(gè)或多個(gè)控制器接收到的控制信號(hào)被控制(有關(guān)閉合/斷開(kāi))。在一個(gè)實(shí)施例中,控制是基于設(shè)備的直接控制和設(shè)備的預(yù)先確定的局部時(shí)間延遲激活的組合的。公用電網(wǎng)可以在正常條件下將電能供應(yīng)給多個(gè)消費(fèi)者。公用電網(wǎng)可以在正常操作和通電下為所有變壓器供應(yīng)所有無(wú)功涌浪功率/涌浪電流。
[0010]多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)中的至少一個(gè)或許多或全部可以包括轉(zhuǎn)換器,特別是AC-DC-AC轉(zhuǎn)換器,所述轉(zhuǎn)換器在風(fēng)力渦輪機(jī)的正常生產(chǎn)條件下,將可變頻率電力(從被耦合至風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)接收的)轉(zhuǎn)換為在DC鏈路的DC電壓以及將DC電壓轉(zhuǎn)換為具有公用電網(wǎng)的頻率或標(biāo)稱(chēng)公用電網(wǎng)頻率并且具有與供應(yīng)給風(fēng)力渦輪機(jī)的相應(yīng)轉(zhuǎn)換器的參考電壓信號(hào)相對(duì)應(yīng)的電壓的固定頻率電力。從而,風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)換器可以包括電力電子部件,特別是經(jīng)由將(脈沖寬度調(diào)制)選通控制信號(hào)發(fā)送到功率晶體管或功率開(kāi)關(guān)的柵極的選通驅(qū)動(dòng)器電路被控制的功率晶體管(諸如IGBT)。特別地,每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)換器可以包括作為連接在風(fēng)力禍輪機(jī)的發(fā)電機(jī)與DC鏈路中間的轉(zhuǎn)換器的一部分的發(fā)電機(jī)部分,并且可以進(jìn)一步包括(經(jīng)由例如被連接至互連點(diǎn)的風(fēng)力渦輪機(jī)變壓器和主變壓器并且經(jīng)由(一個(gè)或多個(gè))傳輸線)連接在DC鏈路與公用電網(wǎng)之間的電網(wǎng)部分?;谒邮盏降膮⒖茧妷盒盘?hào),電網(wǎng)轉(zhuǎn)換器控制其功率開(kāi)關(guān)以便使得在轉(zhuǎn)換器的輸出端子(通向風(fēng)力渦輪機(jī)變壓器)處,具有所需頻率的所需電壓(AC電壓)被生成(而不管風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生有功電能還是不在產(chǎn)生有功電能如何)。
[0011]多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)可以被包括在風(fēng)力發(fā)電廠(例如,海上風(fēng)力發(fā)電廠或岸上風(fēng)力發(fā)電廠)中。在風(fēng)力渦輪機(jī)的第一組與第一饋線開(kāi)關(guān)之間,可以布置承載由風(fēng)力渦輪機(jī)的第一組在正常條件下所生成的電力的傳輸線。特別地,在相應(yīng)轉(zhuǎn)換器的輸出端子處(或在風(fēng)力渦輪機(jī)變壓器后面)的風(fēng)力渦輪機(jī)中的每一個(gè)的輸出電壓可以是在600 V與800 V之間,特別地大約690 Vo每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)可以包括可以將由相應(yīng)的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)換器所輸出的電力變換為具有20 kV與60 kV之間特別是32 kV的電壓的電力。風(fēng)力發(fā)電廠可以包括經(jīng)由數(shù)個(gè)主斷路器(特別地經(jīng)由互連點(diǎn))(并聯(lián))連接至公用電網(wǎng)的數(shù)個(gè)主變壓器(每個(gè)主變壓器具有關(guān)聯(lián)的主斷路器)。在主變壓器中的每一個(gè)處,可以(在正常操作條件下)經(jīng)由多個(gè)相應(yīng)的饋線開(kāi)關(guān)連接至風(fēng)力渦輪機(jī)的數(shù)個(gè)組。主變壓器可以變換為電壓110 kV至240 kV,特別地大約130 kVo
[0012]使主斷路器閉合(從而電力地連接公用電網(wǎng)和主變壓器)可以使涌浪電流從電網(wǎng)流入變壓器。特別地,在主斷路器閉合時(shí)涌浪電流的主要部分可以以無(wú)功電流(為與所關(guān)聯(lián)的電壓異相90°的電流)的形式。然后,第一饋線開(kāi)關(guān)閉合,從而電力地連接主變壓器的(初級(jí)繞組)和風(fēng)力渦輪機(jī)的第一組。從而,第一組可以特別地是被布置成被最后連接至包括最小數(shù)目的風(fēng)力渦輪機(jī)或者導(dǎo)致公用電網(wǎng)的最小擾動(dòng)的主變壓器的風(fēng)力渦輪機(jī)的那個(gè)組,這在第一饋線開(kāi)關(guān)閉合時(shí)特別地導(dǎo)致最小涌浪電流進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)的該第一組中。從而,無(wú)功涌浪電流可以從主變壓器的初級(jí)繞組流入風(fēng)力渦輪機(jī)的第一組的風(fēng)力渦輪機(jī)變壓器的相應(yīng)的次級(jí)繞組。從而,電壓降可以被觀察到或者在互連點(diǎn)(主變壓器被連接至其)處發(fā)生。從而,可能暫時(shí)擾動(dòng)公用電網(wǎng)的電氣預(yù)定或標(biāo)稱(chēng)特性。
[0013]然而,為了使擾動(dòng)或電壓降保持盡可能小,同時(shí)隨著或繼第一饋線開(kāi)關(guān)的閉合之后,風(fēng)力渦輪機(jī)的第一組的第一轉(zhuǎn)換器(或它們中的至少一個(gè))根據(jù)第一參考電壓在電壓控制模式下被操作。從而,第一參考電壓被(預(yù)先或同時(shí)地)選擇諸如以抵消當(dāng)?shù)诙伨€開(kāi)關(guān)閉合時(shí)將發(fā)生的預(yù)期電壓降,這將然后電力地連接主變壓器和多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)中的風(fēng)力渦輪機(jī)的第二組(不同于風(fēng)力渦輪機(jī)的第一組)。從而,第一轉(zhuǎn)換器有利地為風(fēng)力渦輪機(jī)的第二組到主變壓器的(后續(xù))連接做好準(zhǔn)備,并且特別地操作風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)換器的第一組諸如以(至少部分地)抵消當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)的第二組被連接至主變壓器時(shí)發(fā)生的附加的電壓降。到后續(xù)變壓器的涌浪電流除被從主變壓器和公用電網(wǎng)遞送之外還可以主要由已經(jīng)活動(dòng)的電網(wǎng)轉(zhuǎn)換器來(lái)遞送。
[0014]此外,根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,如果存在數(shù)個(gè)(并行)主變壓器,則可能不同時(shí)使這些通電,即它們可以或者可以不被同時(shí)連接至公用電網(wǎng)。特別地,數(shù)個(gè)主變壓器可以被隨后連接至公用電網(wǎng)。此外,在使第一饋線開(kāi)關(guān)閉合與使第二饋線開(kāi)關(guān)閉合之間,預(yù)定延遲時(shí)間可能已消逝。此外,即使風(fēng)力渦輪機(jī)的第一組內(nèi)的風(fēng)力渦輪機(jī)可以被同時(shí)地、隨后或部分同時(shí)地并部分地隨后啟動(dòng)或者連接至傳輸線,也特別地隨后在中間具有預(yù)定時(shí)延。從而,可以基于相應(yīng)的風(fēng)力渦輪機(jī)對(duì)在互連點(diǎn)處的電壓具有的電氣影響來(lái)確定風(fēng)力渦輪機(jī)的第一組內(nèi)的風(fēng)力渦輪機(jī)以其(經(jīng)由第一饋線開(kāi)關(guān))被連接至主變壓器的次序(經(jīng)由單獨(dú)的風(fēng)力渦輪機(jī)連接開(kāi)關(guān))。特別地,可以基于分化型延遲定時(shí)器來(lái)啟動(dòng)或者連接第一組(或風(fēng)力渦輪機(jī)的第二組或任何組)內(nèi)的單獨(dú)渦輪機(jī)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,子站控制系