电网频率响应的制作方法_5

文档序号:9925522阅读:来源:国知局
用的频率响应特征。
[0248]作为参照图7的具体实例以及在区域C中的电网频率的响应的具体情况,如果在频率0.08Hz在500ms内首先减小之后,拟合多项式的“a”系数依然是负数,那么(例如)可以满足触发条件。负“a”系数表示频率的减小未达到拐点,因此,可能继续通过更快的速率减小,在与在区域C内的电网的高惯性耦合时,这表示频率变化事件,该事件足够明显,以满足触发条件。
[0249]在一些实施方式中,与在一组功率单元119内的一个或多个功率单元119相关联的测量仪表(例如,相量)可进行频率特征的局部测量;在此处提及的这组功率单元119可以是与生成调频信号的上面提及的功率单元相同的组,或者可以是不同的一组功率单元119。在这种情况下,每个测量仪表可包括通信接口,用于将所测量出的频率特征传送给测量装置120。然后,测量装置120可确定从测量仪表中接收的所测量出的频率特征满足确定的触发条件,并且响应于确定满足触发条件,测量装置120可向在该组内的一个或多个功率单元119发送改变其功率消耗或供应的请求。
[0250]可替换地,测量装置120可传送参数,用于在这组功率单元119上接收,所述参数与应用于所测量出的频率特征中的拟合函数相关并且基于确定的频率响应特征确定。然后,参数可在这组功率单元119上接收,并且用于获得触发条件。可以基于在该组本地测量的频率特征,在这组功率单元119上确定是否满足触发条件。响应于确定满足触发条件,可改变进入和/或来自在该组内的每个功率单元119的功率流。
[0251]为了改变进入和/或来自功率单元119的流,功率单元119可具有相关联的功率控制装置。在图8中示出了功率控制装置800的一个示例性设置。功率流控制装置800通过与上面参照图2描述的调频装置118相同或相似的方式与相关联的功率单元119配合。与调频装置118—样,功率控制装置800可位于功率单元119外面,或者可与功率单元119整合。在一些实例中,调频装置118和功率控制装置的功能可由单个装置执行。
[0252]功率控制装置800在电网100与一个或多个功率单元119之间形成接口并且与一个或多个功率单元119一起操作,以改变进入和/或来自电网100的功率流。功率控制装置800包括检测器802、数据存储器804、输入/输出(I/O)接口 806、处理器808以及开关810。
[0253]检测器802可以是能够足够精确地检测或测量与电网频率相关的特征的任何装置。
[0254]在一些实施方式中,与电网频率相关的时间周期用作电网频率的特征测度。例如,作为在电压与OV相交的时间之间的周期的半周期的测量可用作与电网频率相关的特征。
[0255]在一些实施方式中,可确定对应于完成半周期(或全周期)所需要的时间的反数的实际瞬时电网频率。可均衡并且在数字上过滤频率数据,以去除在信号频率的已知的并且期望的范围之外的频率分量。例如,可去除对应于电网频率的频率分量和/或与噪声相关的频率分量。
[0256]在一个实施方式中,检测器802可包括布置为通过高于电网频率的频率为电压取样的电压检测器以及布置为将取样的电压转换成数字电压信号的模数转换器。例如,电压检测器可布置为每个周期给电压取样1000次。然后,可处理数字电压信号,以高度精确地(在ys到ms的范围内)确定电压与O V相交的时间。
[0257]在另一个实施方式中,检测器802可包括布置为通过高于电网频率的频率为电流取样的电流检测器以及布置为将取样的电流转换成数字电流信号的模数转换器,然后,可处理数字电流信号,以高度精确地(在ys到ms的范围内)确定电流与OV相交的时间。
[0258]在又一个实施方式中,检测器802可包括电压检测器和电流检测器。测量电压和电流与OV相交的时间,使检测器802能够确定电压和电流的相对相位的变化,从而使检测器802能够补偿在电网内的无功功率的变化。这反过来能够更精确地测量频率(或者与频率相关的特征)。
[0259]如上所述,除了测量电网频率以外或者作为测量电网频率的替代,检测器802可基于电压和/或电流的测量,测量在电网内流动的功率的频率变化率。
[0260]检测器802可包括相量测量仪表,其布置为基于相量测量来测量所述频率特征,其中,参照绝对时间参考,测量与在电网内测量的电压的矢量相关联的相位。
[0261]功率控制装置800的I/O接口 806能够在功率控制装置与测量装置120之间通信。功率控制装置800间歇性接收如上所述从电网100的频率响应特征中获得的一个或多个参数。具体而言,功率控制装置800接收基于其所在的区域或位置特有的频率响应特征获得的参数,使得功率控制装置800可以基于接收的参数获得其操作的位置或区域特有的触发条件。触发条件可以是接收的一个或多个参数本身,或者可以是从接收的一个或多个参数中获得的某个其他条件。
[0262]与触发条件和/或接收的参数相关的数据可存储在数据存储器804内。同样,在电网100内流动的电力的所测量出的频率特征可存储在数据存储器804内。
[0263]数据存储器804还可存储与功率控制装置800、与功率控制装置相关联的这个或这些功率单元119、或者这个或这些功率单元119所属的组相关的识别数据。应注意的是,虽然上述识别数据上面描述为存储在功率控制装置800的数据存储器804内,但是在一些实施方式中,代码可(例如)从测量装置中传输给功率控制装置800,在这种情况下,可不存储在传输给功率控制装置800内,或者仅仅存储在暂时数据存储器内。可在制造或安装功率控制装置800时,规定存储在功率控制装置800内的标识符,或者该标识符可通过I/O接口 806传送给功率控制装置800。
[0264]处理器808访问数据存储器804,以访问与触发条件相关的数据,并且基于所测量出的频率特征(还可从数据存储器804中访问),确定是否满足触发条件。
[0265]响应于确定满足触发条件,处理器808将控制信号发送给开关810,用于控制到功率单元119的功率的流量。
[0266]开关810可以是响应于来自处理器808的控制信号打开和关闭电源的简单中继装置。可替换地或者此外,开关810可包括用于衰减进入或来自功率单元119的实际或无功功率流动的衰减器或反相器等。因此,开关810的行动提供改变进入或来自功率单元119的功率流动,这对电网平衡具有相应影响并且因此对电网频率具有相应影响。影响的幅度取决于功率单元119的功耗。为了协调功率控制装置,使得净电网平衡的组合变化足以将电网频率保持在约定限制内(或者将电网频率恢复为在约定限制内),由一个或多个功率控制装置构成的几组均可响应于确定满足触发条件,因此,均改变进入或来自其相应的一个功率单元119或多个功率单元119的功率流。
[0267]在确定满足触发条件之后,不同的规则可存储在限定进入单元119内的功率流的程度、持续时间以及调度的数据存储器内。这些规则可包括在所测量出的频率特征上的条件,例如,只要频率特征在以标称电网频率为中心的预先定义的范围之外,就保持功率流的衰减。例如,衰减的持续时间和程度也可基于表示频率特征变化的严重性的特征。可具有限定(例如)与允许发生衰减的次数相关的调度的规则。在满足触发条件时或者在其他时间,这些规则可存储在数据存储器804内,以供处理器808访问。可通过I/O接口806和通信网络时常更新保持在数据存储器804内的这些规则。此外或者可替换地,可在制造或安装装置时,规定这些规则。
[0268]虽然功率控制装置800在图8中显示为功率单元119的单独装置,但是在某些情况下,功率控制装置可整合在功率单元119内。进一步,开关810不必位于功率单元119的外面,而是可安装在单元内,或者布置为控制来自装置内部的电源;在功率单元119从一个位置移动到另一个位置时,该后一种情况有利,例如,如果功率单元是个人电动车辆或其他装置,那么情况就是这样。
[0269]功率控制装置800还可被布置为处理实测数据。例如,处理器可执行存储在配置为与所测量出的频率特征拟合的数据存储器804内的计算机程序,如上面参照图6a到6f所述。
[0270]上面参照图3描述的测量装置120可与分布式的多个功率控制装置800相结合使用,以形成用于响应于电网频率的变化的系统。在这种系统中,测量装置120确定与电网100的每个区域相关联的频率响应特征,确定每个区域的触发条件,并且将区域特定的触发条件传输给每个功率控制装置。
[0271]功率控制装置800均可测量本地频率特征,并且将指示表示本地频率特征的多项式函数的数据传输给测量装置120。然后,测量装置120可基于多项式函数外推与频率特征相关联的未来期望值,以确定(例如)响应于电网频率的期望变化的期望功率流要求。
[0272]要理解的是,在一些实现方式中,测量装置120可接收频率特征本身并且确定与所测量出的频率特征拟合的多项式函数。而且,要理解的是,在一些实现方式中,功率控制装置119可执行未来期望值的外推和/或期望功率流要求的确定,并且可将该信息传输给测量装置120。
[0273]测量装置120可访问存储与连接至电网100的功率单元119的功率消耗和/或供应特征相关的配置文件信息的数据库。测量装置120可使用配置文件信息来基于配置文件信息和期望功率流要求限定一组或多组功率单元119,使得这几组功率单元119具有能够满足功率流要求的净功率消耗和/或供应容量,因此,将信号传输给限定的一组或多组。
[0274]例如,测量装置120可给限定的几组的功率控制装置800传输控制与功率控制装置800相关联的功率单元119的电力的消耗和/或供应的请求或命令。通过该方式,该系统可以响应于在电网100的区域内的频率的变化,增大或者减少在每个所述区域内的电能的净消耗。
[0275]在进一步的实例实施方式中,提供一种用于对电网频率的变化提供动态响应的系统。该系统包括测量装置,例如,上面描述的测量装置120,该测量装置布置为访问数据库,例如,上面描述的功率单元数据存储器304,例如,包括与功率单元119的功率的消耗和/或供应相关的配置文件信息和/或其位置或电网位置。
[0276]然后,测量装置120被布置为基于配置文件信息限定与功率控制装置118相关联的一组或多组功率单元119。例如,可以为规定的电网区域限定三组,每组具有相似类别的相似数量的功率单元。然后,系统布置为将不同的触发条件分配给不同组中的每组,并且将分配的触发条件传输给所述组。
[0277]如上所述,可以从(例如)与本地电网惯性和刚度相关的频率响应特征的测量中获得触发条件。
[0278]可设置触发条件,使得一组或多组可具有同时或者接近同时满足的其触发条件,使得提供与规定的频率特征变化事件相应的响应。在一个实例中,这三组功率单元的触发条件可以布置为对应于低、中间以及高触发敏感性。因此,对于仅仅小频率特征变化事件,仅仅具有高敏感性触发条件的组可具有满足的触发条件,因此,经受进入/来自相关联的单元的功率流的变化。对于中间严重性频率特征变化事件,具有高敏感性触发条件的组和具有中间敏感性触发条件的组均可具有满足的触发条件,因此,改变进入/来自其相关联的功率单元的功率流。对于严重的频率特征变化事件,包括具有低敏感性触发条件的组的全部三组可具有满足的触发条件,因此,改变进入/来自其相关联的功率单元的功率流。不同组的触发条件的满足可以是同时的、接近同时的或者在时间上彼此偏移的。
[0279]可替换地,可设置不同组的触发条件,使得在频率特征变化事件期间,可依次触发组,以提供对频率特征变化事件的相应响应。例如,可设置触发条件,使得如果由第一组的触发提供的初始响应未充分校正频率特征变化事件,那么可触发进一步组,以能够增强对校正的响应。可进一步触发进一步组,直到响应的预先定义的限制,或者直到频率特征校正为(例如)其标称值。
[0280]这几组功率单元不必是相似的数量或类别。例如,可限定每组的功率类别,以实现期望的动态响应。例如,可给包括高功率流类别的单元的限定的组分配由高严重性事件满足的触发条件。而且,例如,在每组内的功率单元的数量可以改变,或者组的数量可改变,以规定不同形式的动态响应。
[0281]通过这种方式,连接至功率控制装置的在规定区域内的几组功率单元可给频率变化事件提供设计的动态校正效应,并且在分配的触发条件开始通信之后,可自主地这么做。由于规定对频率变化事件的与该事件相应的校正响应,所以这有利,因此,避免了不必要地改变进入/来自单元的功率流。
[0282]以上实施方式应被理解为本发明的说明性实例。设想本发明的进一步实施方式。例如,虽然在以上描述中,在测量装置120中获得或者限定触发条件,但是要理解的是,在一些实现方式中,功率控制装置本身能够测量或确定本地频率响应特征,并且可基于那些实测特征,获得合适的触发条件。功率控制装置800可测量频率特征,并且确定频率特征是否满足触发条件,并且在满足触发条件的情况下,功率控制装置800可改变进入和/或来自其相关联的一个或多个功率单元119的实际和/或无功功率流,无需参考测量装置120。
[0283]在另外的实施方式中,“学习”其所在的电网区域的适当的触发条件的自主功率控制装置800被布置为在检测器802上测量在电网100内流动的电流的频率特征,确定所测量出的频率特征是否满足触发条件,并且响应于确定满足所测量出的频率特征,使用开关810改变在某个时间段内进入和/或来自一个或多个相关联的功率单元119的功率流。
[0284]如上文在其他实施方式中所讨论的,功率流应改变的时间段可以是(例如)工厂设置、由用户接口设置或者取决于返回其标称值的预先定义的限制内的电网频率。
[0285]为了确定是否满足触发条件,可以使用在以上实施方式中描述的任何方法,例如,监控与频率特征的连续测量拟合的多项式函数的参数。
[0286]更简单地说,如果测量所测量出的频率响应特征,以在某个时间段内在某种程度上改变,那么触发条件可布置为满足。
[0287]例如,在初始的“开箱即用”实例中的触发条件可以是工厂设置或者由用户接口设置。在第一实例中,也未设置触发条件。
[0288]自主功率控制装置118布置为分析在关于满足所测量出的频率特征的阈值条件时的时间测量的所测量出的频率特征。可设置该预置条件,使得在所测量出的频率特征在围绕标称值设置的范围之外时,满足该阈值条件。例如,在满足阈值条件时的任一侧,分析时间可被布置为几秒。例如,该分析可包括使多项式或指数函数与关于满足阈值条件设置的时间窗口的所测量出的频率特征拟合。例如,其他分析可以确定与所测量出的频率特征变化的总程度相关的特征、所测量出的频率特征在两个基本上稳定的值之间改变的总时间和/或所测量出的频率特征在两个基本上稳定的值之间改变的平均速率。
[0289]在任何情况下,自主功率控制装置800布置为从所述分析中获得一个或多个参数,表征关于满足阈值条件时的频率特征的变化。
[0290]然后,自主功率控制装置800被布置为基于从所述分析获得的参数获得触发条件。例如,分析可能确定所测量出的频率特征在较短的时间段内改变较大的量。(例如,这可以是电网的区域由较低惯性和较低刚性表征的情况)。例如,因此,触发条件可布置为在规定的持续时间内由对应于较小变化的所测量出的频率特征的变化满足。
[0291]自主功率控制装置800布置为更新在功率控制装置800内预先使用的任何现有触发条件,从分析中获得触发条件。如果在装置内未预先设置触发条件,那么获得的触发条件可限定初始触发条件。更新的触发条件可部分基于预先确定的触发条件,和/或基于与这些预先确定的触发条件相关联的统计。这可帮助减少触发条件的虚假确定的影响。例如,新触发条件可由该装置确定的所有触发条件的平均数构成。例如,该平均数可包括仅仅一组最后确定的触发条件,例如,最后10个,使得触发条件也可容易适合于该触发条件在本地的电网的
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