用于检测电机的孤岛并且保护电机的系统和方法
【技术领域】
[0001]本主题内容总体上涉及电机，并且更特别地，涉及一种用于检测一个或者多个发电源的孤岛事件(islanding event)并且在孤岛事件期间保护一个或者多个发电源的系统和方法。
【背景技术】
[0002]一般地，风力涡轮发电机包括具有转子的涡轮机，该转子包括具有多个叶片的可旋转中枢组件。叶片将机械风能变换成经由转子驱动一个或者多个发电机的机械旋转转矩。发电机一般地、但是并不总是通过变速装置旋转地耦合到转子。变速装置向上步进用于发电机的转子的固有低转速以将旋转机械能高效地转换成经由至少一个电连接向电网中馈送的电能。无变速直接驱动风力涡轮发电机也存在。转子、发电机、变速装置和其它部件通常被装配在壳或者舱内，该壳或者舱被定位在基部上面，该基部可以是桁架或者管状塔。
[0003]一些风力涡轮发电机配置包括双馈感应发电机(DFIG)。这样的配置也可以包括用来从与电力电网连接的连接之一向缠绕的发电机转子传输发电机励磁功率的电力转换器。另外，这样的转换器与DFIG结合也在电网与发电机之间传输电力以及从与电力电网连接的连接之一向缠绕的发电机转子传输发电机励磁功率。备选地，一些风力祸轮发电机包括、但不限于备选类型的感应发电机、永磁体(PM)同步发电机和电激发的同步发电机以及开关磁阻发电机。这些备选配置也可以包括用来如以上描述的那样转换频率并且在电网与发电机之间传输电力的电力转换器。在一些实例中，发电源、比如以上描述的风力涡轮发电机可以位于与它们服务于的负载远离的遥远区域中。通常，这些发电源通过电系统、比如长传输线路连接到电网。这些传输线使用一个或者多个断路器连接到电网。这些电机由于在电网侧突然跳开传输线断路器或者以别的方式断开这些传输线路而发电源在重负荷之下而孤岛可能造成传输线上的过电压，该过电压可能导致损坏发电源或者与发电源关联的设备、比如转换器和逆变器。
[0004]因而，将在技术上欢迎一种改进的系统和/或方法，该系统和/或方法提供检测对一个或者多个电机的孤岛事件，这允许有时间采取保护动作以防止损坏发电源和与发电源关联的设备。
【发明内容】
[0005]在一方面，提供一种用于一个或者多个电机的孤岛事件的方法。该方法包括(a)接收一个或者多个电机的孤岛的第一指示符；(b)计算设备确定接收的第一指示符是否确定一个或者多个电机的孤岛；(C)如果计算设备确定接收的第一指示符确定一个或者多个电机的孤岛，则由计算设备发送一个或者多个信号以保护一个或者多个电机；(d)如果计算设备确定接收的第一指示符未确定一个或者多个电机的孤岛，则接收一个或者多个附加状况指示符；(e)计算设备确定一个或者多个附加状况指示符是否确定一个或者多个电机的孤岛；(f)如果计算设备确定一个或者多个附加状况指示符确定一个或者多个电机的孤岛，则由计算设备发送一个或者多个信号以保护一个或者多个电机的至少部分；以及(g)如果计算设备确定一个或者多个附加状况指示符未确定一个或者多个电机的孤岛，则重复步骤(a)至(g)。
[0006]在另一方面，提供另一种用于检测一个或者多个电机的孤岛的方法。该方法包括将一个或者多个电机连接到交流(AC)电力系统，其中AC电力系统被配置为向一个或者多个电机发送电力的至少一个相或者从一个或者多个电机接收电力的至少一个相；将控制系统的至少部分电耦合到AC电力系统的至少部分；耦合控制系统的至少部分与一个或者多个电机的至少部分电子数据通信；以及基于控制系统监视的一个或者多个状况检测一个或者多个电机的孤岛，所述检测包括:(a)接收一个或者多个电机的孤岛的第一指示符；(b)由控制系统确定所接收的第一指示符是否确定一个或者多个电机的孤岛；(c)如果控制系统确定接收的第一指示符确定一个或者多个电机的孤岛，则由控制系统发送一个或者多个信号以保护一个或者多个电机；(d)如果控制系统确定接收的第一指示符未确定一个或者多个电机的孤岛，则接收一个或者多个附加状况指示符；(e)由控制系统确定一个或者多个附加状况指示符是否确定孤岛；以及(f)如果控制系统确定一个或者多个附加状况指示符确定孤岛，则由控制系统发送一个或者多个信号以保护一个或者多个电机的至少部分。
[0007]在另一方面，提供用于检测一个或者多个电机的孤岛事件的系统。该系统包括连接到交流(AC)电力系统的一个或者多个电机，其中AC电力系统被配置为向一个或者多个电机发送电力的至少一个相或者从一个或者多个电机接收电力的至少一个相；控制系统，其中控制系统电耦合到AC电力系统的至少部分，并且控制系统的至少部分被耦合与一个或者多个电机的至少部分电子数据通信，以及其中控制系统包括控制器，并且控制器被配置为:(a)接收一个或者多个电机的孤岛的第一指示符；(b)确定接收的第一指示符是否确定一个或者多个电机的孤岛；(c)如果控制器确定接收的第一指示符确定一个或者多个电机的孤岛，则发送一个或者多个信号以保护一个或者多个电机；(d)如果控制器确定接收的第一指示符未确定一个或者多个电机的孤岛，则接收一个或者多个附加状况指示符；(e)确定一个或者多个附加状况指示符是否确定一个或者多个电机的孤岛；(f)如果控制器确定一个或者多个附加状况指示符确定一个或者多个电机的孤岛，则发送一个或者多个信号以保护一个或者多个电机的至少部分；以及(g)如果控制器确定一个或者多个附加状况指示符未确定一个或者多个电机的孤岛，则重复步骤(a)至(g)。
[0008]参考以下说明和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将得到更好的理解。合并于此并构成本说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
【附图说明】
[0009]在参照附图的说明书中阐述向本领域技术人员的、本发明的实施例的完全和实现公开内容、包括其最佳实施方式，在附图中:
[0010]图1是示例风力涡轮发电机的示意图；
[0011]图2是可以与图1中所示风力涡轮发电机使用的示例电和控制系统的示意图；
[0012]图3图示根据本主题内容的方面的可以在控制器或者接收指示孤岛状况的信号的任何其它计算设备的一个实施例内包括的适当部件的一个实施例的框图；以及
[0013]图4是图示检测一个或者多个电机、比如风力涡轮发电机的孤岛的方法的一个实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0014]在公开和描述本方法和系统之前，理解方法和系统不限于具体综合方法、具体部件或者具体组成。也将理解这里描述的技术仅用于描述具体实施例而未旨在于限制。
[0015]如在说明书和所附权利要求中使用的那样，除非上下文另有明示，单数形式“一个/ 一种”和“该”包括复数引用。这里，范围可以表达为从“大约” 一个特定值和/或到“大约”另一特定值。在表达这样的范围时，另一实施例包括从一个特定值和/或到另一特定值。相似地，在通过使用先行词“大约”来表达值为近似时，将理解特定值形成另一实施例。还将理解每个范围的端点既相对于另一端点又独立于另一端点而有意义。
[0016]“可选”或者“可选地”意味着随后描述的事件或者境况可以出现或者可以不出现并且该描述包括其中所述事件或者境况出现的实例和其中它未出现的实例。
[0017]贯穿本说明书的描述和权利要求，字眼“包括(comprise) ”和该字眼的变化、比如“包括(comprising) ”和“包括(comprises) ”意味着“包括、但不限于”而并非旨在于例如排除其它添加、部件、整件或者步骤。“示例”意味着“......的示例”未旨在于传达优选或者理想实施例的指示。“比如”不是在限制意义上使用的而是用于说明的目的。
[0018]公开可以用来执行公开的方法和系统的部件。这里公开这些和其它部件，并且理解在公开是这些部件的组合、子集、交集、成组等时，尽管可以未显式地公开这些部件的每个各种个别和集体组合和排列的具体引用，但是这里对于所有方法和系统具体地设想和描述每个组合和排列。这适用于本申请的所有方面，包括、但不限于公开的方法中的步骤。因此，如果有可以执行的多种附加步骤，则理解可以用公开的方法的任何具体实施例或者实施例组合执行这些附加步骤中的每个附加步骤。
[0019]可以通过参照优选实施例的以下具体描述和其中包括的示例以及参照附图及其先前和以下描述更容易理解本方法和系统。
[0020]这里总体地公开检测一个或者多个电机的孤岛的系统和方法。这样的电机可以例如包括电马达、发电机和与这样的电机关联的任何辅助装备，这些电机例如包括风力涡轮发电机、太阳能/光伏发电机等。在一方面，本发明的实施例公开用于迅速地检测一个或者多个风力涡轮发电机的孤岛并且采取动作以保护一个或者多个风力涡轮发电机和任何辅助设备免于孤岛事件引起的电瞬态的系统和方法。
[0021]图1是示例风力涡轮发电机100的示意图。风力涡轮发电机100包括容纳发电机(在图1中未示出)的舱102。舱102被装配在塔104上(在图1中示出塔104的部分)。塔104可以是有助于如这里描述的风力涡轮机100的操作的