用于操作发电资产的系统和方法与流程

1.本公开大体上涉及发电资产，并且更特别地涉及用于在故障状态期间操作发电资产的系统和方法。


背景技术：

2.如本文所公开的，发电资产可采取多种形式，并且可包括依赖可再生和/或不可再生能量源的发电资产。依赖可再生能量源的那些发电资产通常可被认为是目前可用的最清洁、最环保的能量源之一。例如，风力涡轮在这方面得到了越来越多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和一个或多个转子叶片。机舱包括联接到齿轮箱和发电机的转子组件。转子组件和齿轮箱安装在位于机舱内的底板支撑框架上。转子叶片利用已知的翼型件原理捕获风的动能。转子叶片以旋转能量的形式传递动能，从而转动轴，该轴将转子叶片联接到齿轮箱，或者如果不使用齿轮箱，则直接联接到发电机。发电机然后将机械能转换成电能，并且电能可传输到容纳在塔架内的转换器和/或变压器，并随后部署到公用电网。现代风力发电系统典型地采取具有多个风力涡轮发电机的风电场的形式，这些风力涡轮发电机可操作以向为电网提供电力的传输系统供应电力。
3.为了向电网供应电力，发电资产通常需要符合某些电网要求。例如，发电资产可能需要提供故障穿越(例如，低电压穿越)能力。该要求可规定风力涡轮在一个或多个瞬时电网事件(诸如，电网故障)期间保持连接到电网。如本文所用，术语“电网故障”或类似术语旨在涵盖某一持续时间内电网电压的幅值的突然或未预料到的变化。例如，当电网故障发生时，系统的电压可在短持续时间(例如，典型地小于500毫秒)内降低达显著的部分。电网故障可能由于各种原因而发生，包括但不限于相导体连接到大地(即，接地故障)、相导体之间的短路、闪电和/或风暴和/或意外的输电线路接地。
4.为了提供所需的故障穿越能力，过电流保护特征可配置成在跳脱(trip)之前在长持续时间内需要显著量的过电流。这可允许发电资产在整个故障期间继续向电网提供电力。然而，当故障发生在发电资产而不是电网中时，这种过电流/持续时间配置也可能允许不期望量的电流从电网流到发电资产的部件。例如，如果发电系统的电气系统的部件无意地接地，一定量的电力可能从电网流出并流入发电资产，而不会使过电流保护特征跳脱。因此，发电资产的电气系统的部件可被设计成在比对于位于发电资产内的故障典型地所期望的时间更长的时间内处理更高的故障电流。这又可能增加成本和/或导致电气系统的部件的不期望的劣化。
5.因此，本领域不断寻求解决上面提及的问题的新的和改进的系统和方法。照此，本公开针对用于响应于故障状态控制发电资产的系统和方法。


技术实现要素：

6.本发明的方面和优点将在下面的描述中被部分地阐述，或者可从描述中显而易见，或者可通过本发明的实践获知。
7.在一个方面，本公开针对一种用于操作连接到电网的发电资产的方法。该方法可包括经由控制器检测影响发电资产的故障状态。另外，该方法可包括经由控制器确定故障状态是发生在发电资产中还是发生在电网中。该方法还可包括：当故障状态发生在发电资产中时，实施限定第一电流阈值的第一响应控制方案；和当故障状态发生在电网中时，实施限定第二电流阈值的第二响应控制方案。第一电流阈值可小于第二电流阈值。此外，该方法可包括响应于当故障状态发生在发电资产中时电流接近第一电流阈值以及当故障状态发生在电网中时电流接近第二电流阈值而实施控制动作。
8.在实施例中，第一响应控制方案可包括至少第一控制参数和第一保护参数。另外，第二响应控制方案可包括至少第二控制参数和第二保护参数。
9.在另外的实施例中，第一和第二保护参数可各自包括定时过电流操作特性、瞬时延迟过电流操作特性、瞬时阈值过电流操作特性、定时限过电流操作特性、反时限过电流操作特性和/或混合过电流操作特性。
10.在另一个实施例中，检测故障状态还可包括经由控制器检测超过发电资产的额定电流的电流的幅值。
11.在又一个实施例中，电流可包括电网电流、发电机电流、线路转换器电流、阵列电流、能量存储装置放电电流和/或系统级电流。
12.在实施例中，确定故障状态是发生在发电资产中还是电网中还可包括经由控制器接收由操作传感器监测的至少第一电气参数的指示。该方法还可包括经由控制器计算至少第二电气参数。至少基于第一和第二电气参数，该方法可包括经由控制器的分析模块确定故障的故障位置。
13.在另外的实施例中，第一电气参数可包括定子电压、定子电流、线电压和/或线电流。另外，第二电气参数可包括定子功率、定子伏安无功(var)、线路功率、线路var和电网事件穿越状态的计算指示。
14.在另一个实施例中，确定故障的故障位置还可包括经由控制器将故障位置与发电资产的电气系统的部件相关联。
15.在又一个实施例中，该方法可包括经由控制器实施第一响应控制方案的多个部件响应控制方案中的对应于与故障位置相关联的电气系统的部件的部件响应控制方案。
16.在实施例中，多个部件响应控制方案中的每个部件响应控制方案可包括对应的一组控制参数。另外，实施部件响应控制方案可包括基于对应的控制参数修改发电资产的至少一个控制响应。
17.在另外的实施例中，该方法可包括在控制动作的实施之后经由控制器检测故障状态的持续指示。该方法还可包括响应于故障状态的持续指示而使发电资产的保护特征跳脱。
18.在另一个实施例中，该方法可包括经由控制器实施在控制动作的实施和在控制动作的实施之后的故障状态的检测之间的延迟序列。
19.在又一个实施例中，发电资产可包括风力涡轮、太阳能发电资产、水力发电站和/或混合发电设施。
20.在另一个方面，本公开针对一种用于操作连接到电网的发电资产的系统。该系统可包括可操作地联接到电网的发电机、可操作地联接在电网和发电机之间的至少一个传感
器、以及通信地联接到(一个或多个)传感器的控制器。控制器可包括配置成执行多个操作的至少一个处理器。多个操作可包括本文描述的任何操作和/或特征。
21.技术方案1. 一种用于操作连接到电网的发电资产的方法，所述方法包括：经由控制器检测影响所述发电资产的故障状态；经由所述控制器确定所述故障状态是发生在所述发电资产中还是所述电网中；当所述故障状态发生在所述发电资产中时，实施限定第一电流阈值的第一响应控制方案，并且当所述故障状态发生在所述电网中时，实施限定第二电流阈值的第二响应控制方案，其中，所述第一电流阈值小于所述第二电流阈值；和响应于当所述故障状态发生在所述发电资产中时电流接近所述第一电流阈值以及当所述故障状态发生在所述电网中时电流接近所述第二电流阈值而实施控制动作。
22.技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述第一响应控制方案进一步包括至少第一控制参数和第一保护参数，并且其中，所述第二响应控制方案进一步包括至少第二控制参数和第二保护参数。
23.技术方案3. 根据技术方案2所述的方法，其中，所述第一保护参数和所述第二保护参数各自包括定时过电流操作特性、瞬时延迟过电流操作特性、瞬时阈值过电流操作特性、定时限过电流操作特性、反时限过电流操作特性和混合过电流操作特性中的至少一个。
24.技术方案4. 根据技术方案1所述的方法，其中，检测所述故障状态还包括：经由所述控制器检测超过所述发电资产的额定电流的电流的幅值。
25.技术方案5. 根据技术方案4所述的方法，其中，所述电流包括电网电流、发电机电流、线路转换器电流、阵列电流、能量存储装置放电电流和系统级电流中的至少一个。
26.技术方案6. 根据技术方案1所述的方法，其中，确定所述故障状态是发生在所述发电资产中还是所述电网中还包括：经由所述控制器接收由操作传感器监测的至少第一电气参数的指示；经由所述控制器计算至少第二电气参数；和至少基于所述第一电气参数和所述第二电气参数，经由所述控制器的分析模块确定所述故障的故障位置。
27.技术方案7. 根据技术方案6所述的方法，其中，所述第一电气参数包括定子电压、定子电流、线电压和线电流中的至少一个，并且其中，所述第二电气参数包括定子功率、定子伏安无功(var)、线路功率、线路var和电网事件穿越状态的计算指示中的至少一个。
28.技术方案8. 根据技术方案6所述的方法，其中，确定所述故障的故障位置还包括：经由所述控制器将所述故障位置与所述发电资产的电气系统的部件相关联。
29.技术方案9. 根据技术方案8所述的方法，还包括：经由所述控制器实施所述第一响应控制方案的多个部件响应控制方案中的对应于与所述故障位置相关联的所述电气系统的所述部件的部件响应控制方案。
30.技术方案10. 根据技术方案9所述的方法，其中，所述多个部件响应控制方案中的每个部件响应控制方案包括对应的一组控制参数，并且其中，实施所述部件响应控制方案包括：基于对应的所述控制参数修改所述发电资产的至少一个控制响应。
31.技术方案11. 根据技术方案1所述的方法，还包括：
在所述控制动作的所述实施之后，经由所述控制器检测所述故障状态的持续指示；和使所述发电资产的保护特征跳脱。
32.技术方案12. 根据技术方案11所述的方法，还包括：经由所述控制器实施在所述控制动作的所述实施和在所述控制动作的所述实施之后的所述故障状态的所述检测之间的延迟序列。
33.技术方案13. 根据技术方案11所述的方法，其中，所述发电资产包括风力涡轮、太阳能发电资产、水力发电站和混合发电设施中的一个。
34.技术方案14. 一种用于操作连接到电网的发电资产的系统，所述系统包括：发电机，其可操作地联接到所述电网；至少一个传感器，其可操作地联接在所述电网和所述发电机之间；和控制器，其通信地联接到所述至少一个传感器，所述控制器包括配置成执行多个操作的至少一个处理器，所述多个操作包括：检测影响所述发电资产的故障状态；确定所述故障状态是发生在所述发电资产中还是所述电网中；当所述故障状态发生在所述发电资产中时，实施限定第一电流阈值的第一响应控制方案，并且当所述故障状态发生在所述电网中时，实施限定第二电流阈值的第二响应控制方案，其中，所述第一电流阈值小于所述第二电流阈值，和响应于当所述故障状态发生在所述发电资产中时电流接近所述第一电流阈值以及当所述故障发生在所述电网中时电流接近所述第二电流阈值而实施控制动作，在所述控制动作的所述实施之后，检测所述故障状态的持续指示，和使所述发电资产的保护特征跳脱。
35.技术方案15. 根据技术方案14所述的系统，其中，所述第一响应控制方案进一步包括至少第一控制参数和第一保护参数，并且其中，所述第二响应控制方案进一步包括至少第二控制参数和第二保护参数。
36.技术方案16. 根据技术方案14所述的系统，其中，检测所述故障状态还包括：检测超过所述发电资产的额定电流的电流的幅值。
37.技术方案17. 根据技术方案14所述的系统，其中，确定所述故障状态是发生在所述发电资产中还是所述电网中还包括：接收由操作传感器监测的至少第一电气参数的指示；计算至少第二电气参数；和至少基于所述第一电气参数和所述第二电气参数，经由所述控制器的分析模块确定所述故障的故障位置。
38.技术方案18. 根据技术方案17所述的系统，其中，确定所述故障的所述故障位置还包括：将所述故障位置与所述发电资产的电气系统的部件相关联。
39.技术方案19. 根据技术方案18所述的系统，其中，所述多个操作还包括：实施所述第一响应控制方案的多个部件响应控制方案中对应于与所述故障位置相关联的所述电气系统的所述部件的部件响应控制方案。
40.技术方案20. 根据技术方案19所述的系统，其中，所述多个部件响应控制方案中的每个部件响应控制方案包括对应的一组控制参数，并且其中，实施所述部件响应控制方案包括：基于对应的所述控制参数修改所述发电资产的至少一个控制响应。
41.参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
42.在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且能够实现的公开内容，包括其最佳模式，在附图中：图1示出了根据本公开的配置为风力涡轮的发电资产的一个实施例的透视图；图2示出了根据本公开的风力涡轮的机舱的一个实施例的内部透视图；图3示出了与根据本公开的发电资产一起使用的电气系统的一个实施例的示意图；图4示出了根据本公开的与发电资产一起使用的控制器的一个实施例的框图；和图5示出了根据本公开的用于操作发电资产的系统的控制逻辑的一个实施例的流程图。
43.在本说明书和附图中附图标记的重复使用旨在表示本发明的相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
44.现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中被示出。每个示例通过解释本发明的方式而不是限制本发明的方式被提供。事实上，对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行各种修改和变型。例如，作为一个实施例的部分被示出或描述的特征可与另一个实施例一起使用，以产生又一另外的实施例。因此，意图是，本发明覆盖如归入所附权利要求书的范围内的这种修改和变型及其等同物。
45.如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可能够互换地使用，以将一个部件与另一个部件区分开来，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
46.术语“联接”、“固定”、“附接到”等是指直接联接、固定或附接以及通过一个或多个中间部件或特征的间接联接、固定或附接两者，除非本文另有说明。
47.如在整个说明书和权利要求书中所使用的，近似语言用于修饰任何定量表示，在不导致与其相关的基本功能改变的情况下可容许该定量表示变化。因此，由诸如“约”、“大约”和“基本上”之类的一个或多个术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量值的仪器的精度，或者用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可指在10%的裕度内。
48.这里以及整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，这样的范围被标识并包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有指示。例如，本文公开的所有范围
都包括端点，并且端点能够彼此独立地组合。
49.大体上，本公开针对用于在故障状态期间操作发电资产的系统和方法。具体地，本文公开的系统和方法可基于故障发生在发电资产中还是电网中来定制在故障状态期间实施的响应控制方案。当确定故障发生在电网中时，所实施的控制方案可采用具有电流阈值的过电流保护特征，该特征在跳脱(例如，断开)之前在相对长的持续时间内需要相对大量的过电流。这可允许产生的电流从发电资产安全地流到电网，如电网法规可能要求的那样。
50.与电网故障(例如，外部故障)相反，当确定故障发生在发电资产中(例如，内部故障)时，所实施的控制方案可采用具有电流阈值的过电流保护特征，与当故障发生在电网中时相比，该过电流保护特征需要在更短的持续时间内更低的过电流来跳脱。当在发电资产中存在短路时，该方法可用于保护发电资产的部件免受传输到发电资产的过电流的影响。换句话说，如果在发电资产连接到电网时短路使发电资产接地，则来自电网的电流可能流入发电资产以尝试寻求接地(例如，与从发电资产到电网的正常电力流动相反的流动)。如果过电流保护特征基于在电网故障的情况下保持从发电资产到电网的电力流动的要求来配置，则来自电网的电流的这种流动可能使发电资产的部件过载。因此，在阻止电力从电网流到发电资产的内部短路的情况下，快速跳脱的能力可能是期望的。
51.应当理解，使用本文所述的系统和方法可允许发电资产在遇到穿越电网故障时保持闭合(例如，不跳脱)，但在检测到内部短路时快速跳脱。由于降低的过电流保护额定值要求，这继而又可能允许发电资产的电路内部(例如，电缆、母线、接触器和/或熔断器)在较低的成本点进行设计。另外，针对对内部故障与外部故障的响应实施不同的控制方案可允许发电资产连接到更高电压的电网(而不需要重新设计发电资产的部件)，因为发电资产的内部部件可通过定制的控制方案来被保护免受来自更高电压电网的更高电流的影响。
52.现在参考附图，图1示出了根据本公开的发电资产100的一个实施例的透视图。如图所示，发电资产100可配置为风力涡轮114。在另外的实施例中，发电资产100可例如配置为太阳能发电资产、水力发电站、化石燃料发电机和/或混合发电资产。
53.当配置为风力涡轮114时，发电资产100可大体上包括从支撑表面104延伸的塔架102、安装在塔架102上的机舱106以及联接到机舱106的转子108。转子108包括可旋转的毂110和至少一个转子叶片112，至少一个转子叶片112联接到毂110并从毂110向外延伸。例如，在图示实施例中，转子108包括三个转子叶片112。然而，在备选实施例中，转子108可包括多于或少于三个转子叶片112。每个转子叶片112可围绕毂110间隔开，以便于旋转转子108，从而使动能能够从风能转换成可用的机械能，并随后转换成电能。例如，毂110可能够旋转地联接到定位在机舱106内的电气系统400(图2)的发电机118(图2)，以允许产生电能。
54.风力涡轮114还可包括集中在机舱106内的控制器200。然而，在其它实施例中，控制器200可位于风力涡轮114的任何其它部件内或者风力涡轮外部的位置处。此外，控制器200可通信地联接到风力涡轮114的任意数量的部件，以便控制这些部件。照此，控制器200可包括计算机或其它合适的处理单元。因此，在若干实施例中，控制器200可包括合适的计算机可读指令，当被实施时，该指令配置控制器200以执行各种不同的功能，诸如接收、发送和/或执行风力涡轮控制信号。
55.现在参考图2和图3，示出了发电资产100的机舱106和示例性电气系统400的一个实施例的简化内部视图。如图所示，发电机118可联接到转子108，用于通过由转子108生成
的旋转能量产生电力。例如，如图示实施例中所示，转子108可包括联接到毂110的转子轴122，用于与其一起旋转。转子轴122可通过主轴承144能够旋转地被支撑。转子轴122继而又可通过任选的齿轮箱126能够旋转地联接到发电机118的高速轴124，齿轮箱126通过一个或多个扭矩臂142连接到底板支撑框架136。如通常理解的，响应于转子叶片112和毂110的旋转，转子轴122可向齿轮箱126提供低速、高扭矩输入。齿轮箱126然后可配置成具有多个齿轮以将低速、高扭矩输入转换成高速、低扭矩输出，以驱动高速轴124和因此发电机118。在实施例中，齿轮箱126可配置有多个传动比，以便针对给定的低速输入产生高速轴的变化的旋转速度，或反之亦然。
56.每个转子叶片112还可包括变桨控制机构120，该变桨控制机构120配置成使转子叶片112围绕其变桨轴线116旋转。每个变桨控制机构120可包括变桨驱动马达128(例如，任何合适的电动、液压或气动马达)、变桨驱动齿轮箱130和变桨驱动小齿轮132。在这样的实施例中，变桨驱动马达128可联接到变桨驱动齿轮箱130，使得变桨驱动马达128将机械力施加到变桨驱动齿轮箱130。类似地，变桨驱动齿轮箱130可联接到变桨驱动小齿轮132，以便与其一起旋转。变桨驱动小齿轮132继而又可与联接在毂110和对应的转子叶片112之间的变桨轴承134成旋转接合，使得变桨驱动小齿轮132的旋转引起变桨轴承134的旋转。因此，在这样的实施例中，变桨驱动马达128的旋转驱动变桨驱动齿轮箱130和变桨驱动小齿轮132，从而围绕变桨轴线116旋转变桨轴承134和(一个或多个)转子叶片112。类似地，风力涡轮114可包括通信地联接到控制器200的一个或多个偏航驱动机构138，其中每个变桨驱动机构138配置成改变机舱106相对于风的角度(例如，通过接合风力涡轮114的偏航轴承140)。
57.特别地参考图2，在实施例中，发电资产100可包括至少一个操作传感器158。(一个或多个)操作传感器158可配置成例如响应于环境条件检测发电资产100的性能。在实施例中，(一个或多个)操作传感器158可配置成多个电气条件，诸如滑差、定子电压和电流、转子电压和电流、线路侧电压和电流和/或发电资产和/或电网的任何其它电气条件。
58.在实施例中，(一个或多个)操作传感器158可配置为电网传感器，该电网传感器配置成监测电网179的电力和/或输送到电网179的发电资产100的电力输出的至少一个参数。例如，(一个或多个)操作传感器158可配置成持续地监测如发电资产100所涉及(seen)的电网179的电压，并且反之亦然。因此，在实施例中，(一个或多个)操作传感器158可为电流表、电压表、欧姆表和/或用于监测电网179的电力和/或发电资产100的电力输出的任何其它合适的传感器。换句话说，(一个或多个)操作传感器158可配置成监测在正常和/或电网故障状态下从发电资产100流出并流入电网179的电力的幅值，以及响应于发电资产100内的故障从电网179流入发电资产100的电力。
59.还应当理解，如本文所用，术语“监测”及其变型指示发电资产100的各种传感器可配置成提供被监测参数的直接测量或这样的参数的间接测量。因此，本文所描述的传感器可例如用于产生与被监测的参数相关的信号，这些信号然后可由控制器200利用来确定发电资产100的状态或响应。
60.特别地参考图3，在实施例中，电气系统400可包括各种部件，用于将转子108的动能转换成到连接的电网179的可接受形式的电输出。例如，在实施例中，发电机118可为具有定子402和发电机转子404的双馈感应发电机(dfig)。发电机118可经由转子母线410联接到
定子母线406和功率转换器408。在这样的配置中，定子母线406可从发电机118的定子提供输出多相电力(例如，三相电力)，并且转子母线410可提供发电机118的发电机转子404的输出多相电力(例如，三相电力)。另外，发电机118可经由转子母线410联接到转子侧转换器412。转子侧转换器412可联接到线路侧转换器414，线路侧转换器414继而又可联接到线路侧母线416。
61.在实施例中，转子侧转换器412和线路侧转换器414可配置用于使用绝缘栅双极晶体管(igbt)作为开关设备的三相脉宽调制(pwm)布置中的正常操作模式。可使用其它合适的开关设备，诸如绝缘栅整流晶闸管、mosfet、双极晶体管、硅控整流器和/或其它合适的开关设备。转子侧转换器412和线路侧转换器414可经由dc链路418横跨dc链路电容器420联接。
62.在实施例中，功率转换器408可联接到控制器200，控制器200配置为转换器控制器202以控制功率转换器408的操作。例如，转换器控制器202可将控制命令发送到转子侧转换器412和线路侧转换器414，以控制功率转换器408中使用的开关元件的调制，从而建立期望的发电机扭矩设定点和/或功率输出。
63.如图4中进一步描绘的，在实施例中，电气系统400可包括变压器422，变压器422经由互连点(poi) 436将发电资产100联接到电网179。在实施例中，变压器422可为3绕组变压器，其包括高压(例如，大于12 kvac)初级绕组424。高压初级绕组424可联接到电网179。变压器422还可包括联接到定子母线406的中压(例如，6 kvac)次级绕组426和联接到线路母线416的低压(例如，575 vac、690 vac等)辅助绕组428。应当理解，变压器422可为如所描绘的三绕组变压器，或者备选地可为仅具有初级绕组424和次级绕组426的双绕组变压器；可为具有初级绕组424、次级绕组426、辅助绕组428和另外的辅助绕组的四绕组变压器；或者可具有任何其它合适数量的绕组。
64.在实施例中，电气系统400可包括各种保护特征330(图5)(例如，断路器、熔断器、接触器和其它设备)，以控制和/或保护电气系统400的各种部件。例如，在实施例中，电气系统400可包括电网断路器430、定子母线断路器432和/或线路母线断路器434。当电气系统400的条件接近电气系统400的阈值(例如，电流阈值和/或操作阈值)时，电气系统400的断路器430、432、434可连接或断开电气系统400的对应部件。
65.参考图4和图5，呈现了根据本公开的用于控制发电资产100的系统300的多个实施例。特别地如图4所示，示出了可包括在系统300内的合适部件的一个实施例的示意图。例如，如图所示，系统300可包括通信地联接到(一个或多个)操作传感器158的控制器200。此外，如图所示，控制器200包括一个或多个处理器206和(一个或多个)相关联的存储器设备208，其配置成执行各种计算机实施的功能(例如，执行如本文公开的方法、步骤、计算等和存储相关数据)。另外，控制器200还可包括通信模块210，以便于控制器200和发电资产100的各种部件之间的通信。此外，通信模块210可包括传感器接口212(例如，一个或多个模数转换器)，以允许从(一个或多个)传感器158传输的信号被转换成可被处理器206理解和处理的信号。应当理解、(一个或多个)传感器158可使用任何合适的手段通信地联接到通信模块210。例如，(一个或多个)传感器158可经由有线连接联接到传感器接口212。然而，在其它实施例中、(一个或多个)传感器158可经由无线连接联接到传感器接口212，诸如通过使用本领域已知的任何合适的无线通信协议。另外，通信模块210还可可操作地联接到操作状态
控制模块214，该操作状态控制模块214配置成改变至少一个发电资产操作状态。
66.如本文所用，术语“处理器”不仅指在本领域中被称为包含在计算机中的集成电路，还指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(plc)、专用集成电路和其它可编程电路。另外，(一个或多个)存储器设备208大体上可包括(一个或多个)存储器元件，包括但不限于计算机可读介质(例如，随机存取存储器(ram))、计算机可读非易失性介质(例如，闪存存储器)、软盘、致密盘只读存储器(cd-rom)、磁光盘(mod)、数字多功能盘(dvd)和/或其它合适的存储器元件。(一个或多个)这样的存储器设备208大体上可配置成存储合适的计算机可读指令，当由(一个或多个)处理器206实施时，该指令配置控制器200以执行各种功能，包括但不限于确定故障状态是否发生在发电资产100和电网179中，以及基于如本文描述的确定实施定制的响应控制方案，以及各种其它合适的计算机实施的功能。
67.特别地参考图5，在实施例中，系统300的控制器200可检测影响发电资产100的故障状态302。如在304所描绘，控制器200可配置成确定故障状态302是发生在发电资产100中还是发生在电网179中。在其中控制器200确定故障状态302发生在发电资产100中的实施例中，系统300可实施第一响应控制方案306(例如，响应协议)。第一响应控制方案306可限定第一电流阈值308。另外，在其中控制器200确定故障状态302发生在电网179中的实施例中，系统300可实施第二响应控制方案310。第二响应控制方案310可限定第二电流阈值312。在实施例中，第一电流阈值308可小于第二电流阈值312。换句话说，第一电流阈值308可有利于发电资产100的保护特征330以比当故障发生在电网179中时可能需要的幅值更低的过电流幅值断开(例如，跳脱)。如在314所描绘，控制器200可配置成在实施第一响应控制方案306时检测电流316向第一电流阈值308的接近，并且在实施第二响应控制方案310时检测电流316向第二电流阈值312的接近。当控制器200检测到电流316接近相应的电流阈值308、312时，控制器200可实施控制动作318。
68.在实施例中，故障状态302可指示电流316的异常流动。故障状态302可包括电流316的流动中的偏差，由此电流316绕过标称负载路径(例如，短路)。例如，故障状态302可为接地故障，其中可建立导体和接地之间的非预期连接。换句话说，故障状态302可为导致电路元件的性能偏离标称性能的物理状态。例如，这可包括物理短路、开路、部件失效和/或过载。
69.在实施例中，故障状态302可存在于电网179中(例如，外部故障)或者发电资产100中(例如，内部故障)。在其中故障状态302存在于电网179中的实施例中，由发电资产100产生的电力可继续在与发电资产的正常操作期间看到的相同方向上流动(例如，从发电资产100到电网179)。在实施例中，故障状态302可例如对应于零电压穿越(zvrt)事件、低电压穿越(lvrt)事件和/或高电压穿越(hvrt)事件，其中，电网179的电压的快速变化或其影响由诸如(一个或多个)操作传感器158检测到。在这样的实施例中，(一个或多个)操作传感器158可操作地联接到poi 436，并且由控制器200接收的数据可指示电网179的电压的快速变化。
70.在其中故障状态302可能存在于发电资产100中的实施例中，故障状态302可指示发电资产100内的状态，该状态可允许一定幅值的电力从电网179流入电力系统400。这种流动可能超过在发电资产100的正常操作期间从电网179汲取(drawn)的标称电流(例如，针对dfig发电机118的操作所需的电网电流的一部分)。在这样的实施例中，来自电网179的电流
可能远远超过电气系统400的各种部件的容量。应当理解，如本文所用，发电资产100内发生的故障状态302可包括电气系统400的任何部件中的故障，该任何部件包括如将发电资产100连接到电网179可能需要的从poi 436到发电机118的所有电气部件(例如，线路、接触器、母线、滤波器、断路器等)。
71.如在320所描绘，检测故障状态302可包括检测超过发电资产100的额定电流(例如，标称电流额定值、设计电流额定值或铭牌电流额定值)的电流316的幅值。在这样的实施例中，电流316可由(一个或多个)操作传感器158检测。电流316可包括电网电流、发电机电流、线路转换器电流、阵列电流、能量存储装置放电电流和/或系统级电流。
72.在实施例中，第一响应控制方案306可包括至少第一控制参数322。类似地，在实施例中，第二响应控制方案310可包括至少第二控制参数324。在实施例中，第一控制参数322和第二控制参数324可为由控制器200用来确定用于发电资产100的部件的期望操作点的多个控制增益。
73.在另外的实施例中，第一响应控制方案306可包括至少第一保护参数326。类似地，在实施例中，第二响应控制方案310可包括至少第二保护参数328。第一保护参数326和第二保护参数328可包括用于电气系统400的各种保护特征330的各种阈值和/或时间延迟。因此，在实施例中，第一保护参数326和第二保护参数328可各自包括保护特征330的定时过电流操作特性、瞬时延迟过电流操作特性、瞬时阈值过电流操作特性、定时限过电流操作特性、反时限过电流操作特性和/或混合过电流操作特性。应当理解，保护参数326、328可描述各种保护特征330对过电流状态的响应特性。例如，具有瞬时阈值过电流操作特性的保护特征330可仅基于过电流的幅值而跳脱。然而，具有基于时间的过电流操作特性的保护特征330可基于过电流幅值和过电流持续时间的组合而跳脱。
74.为了实现对故障状态302的适当响应，可能期望确定故障是内部故障还是外部故障，并且因此确定电流316的流动方向。为了确定故障状态302是发生在发电资产100中还是电网179中，在实施例中，控制器200可接收至少第一电气参数334的指示。在实施例中，第一电气参数334可由(一个或多个)操作传感器158检测。在实施例中，控制器200还可计算至少第二电气参数336。
75.在实施例中，第一电气参数334可为发电机电压和电流(例如，定子电压和定子电流)、线电压和/或线电流。在另外的实施例中，第二电气参数336可包括发电机功率(例如，定子功率)、发电机伏安无功(var)(例如，定子var)、线路功率、线路var和/或电网事件穿越状态的计算指示。
76.在实施例中，至少利用第一电气参数334和第二电气参数336，控制器200可采用分析模块216来确定故障状态302的故障位置338。在实施例中，分析模块216可利用至少第一电气参数334和第二电气参数336作为算法的输入，该算法的输出是故障位置338的确定。因此，该算法可反映至少第一电气参数334和第二电气参数336与至少一个潜在故障位置338之间的依赖关系。在另外的实施例中，多个可能的第一电气参数334和第二电气参数336值可与查找表和/或图形表示中的多个潜在故障位置338相关联。应当理解，关于发生在电网179内的故障状态302，在实施例中，故障位置338可指故障状态302大体上发生在电网179内的确定，而不是电网179的特定位置(例如，地理位置、节点和/或元件)。
77.在实施例中，控制器200可配置为转换器控制器202。转换器控制器202可具有与电
气系统400相关的比其它控制器(诸如涡轮控制器或风电场控制器)可获得的更高保真度的性能数据。例如，在实施例中，转换器控制器202可具有比配置为涡轮控制器的控制器200的采样频率大至少一个数量级的采样频率。在实施例中，转换器控制器202可具有每200微秒至少一个样本的采样频率。因此，在实施例中，转换器控制器202可每200微秒至少接收/计算一次第一电气参数334和第二电气参数336，并以相同的频率确定故障位置338。因此，转换器控制器202可具有很大的能力来确定故障状态是发生在发电资产100中还是电网179中，如在304所描绘。
78.如在340所描绘，在实施例中，控制器200可利用来自分析模块216的故障位置确定338来将故障位置338与发电资产100的电气系统400的特定部件相关联，从而生成部件相关性342。
79.在实施例中，第一响应控制方案306可包括多个部件响应控制方案344，它们可被认为是第一响应控制方案306的子程序、方案和/或协议。多个部件响应控制方案344中的每个部件响应控制方案346可对应于由部件相关性342指示的电气系统400的部件。因此，在实施例中，控制器200可实施部件响应控制方案346，该方案可基于识别为故障位置338的发电资产100的特定部件来生成定制响应。
80.在实施例中，部件响应控制方案346中的每个可包括对应的一组控制参数(例如，控制增益)。该组控制参数可配置成定制控制器200的控制命令，以便解决故障状态302，如可由识别的故障位置338指示的。因此，如在348所描绘，在实施例中，实施部件响应控制方案346可包括基于对应的控制参数修改发电资产100的至少一个控制响应。例如，在实施例中，发生在发电资产100的一个部件中的故障状态302可能需要(一个或多个)保护特征330的立即跳脱，而发生在另外的部件中的故障状态302可能需要改变部件(例如，接触器和/或断路器)的操作状态，以便将过电流316分流到期望的位置(例如，闭合接触器以便将电气系统400的一部分(诸如poi 436)接地)。类似地，发生在又一个部件中的故障状态302可能需要发电资产100的临时降额和冷却协议的启动，以便补偿由过电流316导致的温度升高。
81.在实施例中，系统300可实施由第一响应控制方案306或第二响应控制方案310确定的控制动作318。在实施例中，控制动作318可包括经由操作状态控制模块214修改发电资产100的部件的操作状态。在实施例中，操作状态的修改可包括保护特征330的操作特性的建立。在另外的实施例中，操作状态的修改可包括将发电资产100临时降额。另外，在实施例中，控制动作318可包括限制发电资产的至少一个部件的操作。例如，控制动作318可限制转子叶片112的变桨和/或风力涡轮114的机舱106的偏航。因此，应当理解，本文所描述的控制动作318还可包括经由控制器200的任何合适的命令或约束。
82.在另外的实施例中，控制动作318的实施还可包括生成警报。警报的生成可便于维护事件的排程，以便基于故障位置338解决故障状态302的根本原因。因此，警报可包括听觉信号、视觉信号、警告、通知、系统输入和/或可向操作者识别故障位置338的任何其它系统。
83.如在图5的350所描绘，在实施例中，控制器200可在控制动作318的实施之后检测故障状态302的持续指示。例如，在实施例中，控制动作318可能被证明不足以清除故障状态302。在这样的实施例中，故障状态302的持续指示可导致发电资产100的(一个或多个)保护特征330的跳脱。应当理解，(一个或多个)保护特征330的跳脱可导致发电资产100从电网179断开。
84.由于(一个或多个)保护特征330的跳脱可导致发电资产100从电网179断开，可能期望实施延迟序列352。延迟序列352可在控制动作318的实施和故障状态的持续指示的检测之间实施，如在350所指示。延迟序列352的采用可允许在(一个或多个)保护特征330的断开之前检测控制动作318对故障状态302的影响。
85.此外，技术人员将认识到来自不同实施例的各种特征的可互换性。类似地，所描述的各种方法步骤和特征以及每个这样的方法和特征的其他已知等同物可由本领域的普通技术人员混合和匹配，以根据本公开的原理构建另外的系统和技术。当然，将理解的是，不一定可根据任何特定实施例实现上面描述的所有这些目的或优点。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本文所描述的系统和技术可以实现或优化如本文所教导的一个优点或一组优点的方式来体现或执行，而不必实现如本文可教导或建议的其他目的或优点。
86.本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何并入的方法。本发明的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有非实质性差异的等同结构要素，则这些其它示例旨在处于权利要求书的范围内。
87.本发明的另外的方面由以下条款的主题提供：条款1. 一种用于操作连接到电网的发电资产的方法，该方法包括：经由控制器检测影响发电资产的故障状态；经由控制器确定故障状态是发生在发电资产中还是电网中；当故障状态发生在发电资产中时，实施限定第一电流阈值的第一响应控制方案，并且当故障状态发生在电网中时，实施限定第二电流阈值的第二响应控制方案，其中，第一电流阈值小于第二电流阈值；和响应于当故障状态发生在发电资产中时电流接近第一电流阈值以及当故障状态发生在电网中时电流接近第二电流阈值而实施控制动作。
88.条款2. 根据条款1所述的方法，其中，第一响应控制方案进一步包括至少第一控制参数和第一保护参数，并且其中，第二响应控制方案进一步包括至少第二控制参数和第二保护参数。
89.条款3. 根据前述条款中任一项所述的方法，其中，第一和第二保护参数各自包括定时过电流操作特性、瞬时延迟过电流操作特性、瞬时阈值过电流操作特性、定时限过电流操作特性、反时限过电流操作特性和混合过电流操作特性中的至少一个。
90.条款4. 根据前述条款中任一项所述的方法，其中，检测故障状态还包括：经由控制器检测超过发电资产的额定电流的电流的幅值。
91.条款5. 根据前述条款中任一项所述的方法，其中，电流包括电网电流、发电机电流、线路转换器电流、阵列电流、能量存储装置放电电流和系统级电流中的至少一个。
92.条款6. 根据前述条款中任一项所述的方法，其中，确定故障状态是发生在发电资产中还是电网中还包括：经由控制器接收由操作传感器监测的至少第一电气参数的指示；经由控制器计算至少第二电气参数；和至少基于第一和第二电气参数，经由控制器的分析模块确定故障的故障位置。
93.条款7. 根据前述条款中任一项所述的方法，其中，第一电气参数包括定子电压、定子电流、线电压和线电流中的至少一个，并且其中，第二电气参数包括定子功率、定子伏
安无功(var)、线路功率、线路var和电网事件穿越状态的计算指示中的至少一个。
94.条款8. 根据前述条款中任一项所述的方法，其中，确定故障的故障位置还包括：经由控制器将故障位置与发电资产的电气系统的部件相关联。
95.条款9. 根据前述条款中任一项所述的方法，还包括：经由控制器实施第一响应控制方案的多个部件响应控制方案中的对应于与故障位置相关联的电气系统的部件的部件响应控制方案。
96.条款10. 根据前述条款中任一项所述的方法，其中，多个部件响应控制方案中的每个部件响应控制方案包括对应的一组控制参数，并且其中，实施部件响应控制方案包括：基于对应的控制参数修改发电资产的至少一个控制响应。
97.条款11. 根据前述条款中任一项所述的方法，还包括：在控制动作的实施之后，经由控制器检测故障状态的持续指示；和使发电资产的保护特征跳脱。
98.条款12. 根据前述条款中任一项所述的方法，还包括：经由控制器实施在控制动作的实施和在控制动作的实施之后的故障状态的检测之间的延迟序列。
99.条款13. 根据前述条款中任一项所述的方法，其中，发电资产包括风力涡轮、太阳能发电资产、水力发电站和混合发电设施中的一个。
100.条款14. 一种用于操作连接到电网的发电资产的系统，该系统包括：发电机，其可操作地联接到电网；至少一个传感器，其可操作地联接在电网和发电机之间；和控制器，其通信地联接到该至少一个传感器，该控制器包括配置成执行多个操作的至少一个处理器，该多个操作包括：检测影响发电资产的故障状态；确定故障状态是发生在发电资产中还是电网中；当故障状态发生在发电资产中时实施限定第一电流阈值的第一响应控制方案，并且当故障状态发生在电网中时实施限定第二电流阈值的第二响应控制方案，其中，第一电流阈值小于第二电流阈值；和响应于当故障状态发生在发电资产中时电流接近第一电流阈值以及当故障状态发生在电网中时电流接近第二电流阈值而实施控制动作，在控制动作的实施之后检测故障状态的持续指示，并且使发电资产的保护特征跳脱。
101.条款15. 根据前述条款中任一项所述的系统，其中，第一响应控制方案进一步包括至少第一控制参数和第一保护参数，并且其中，第二响应控制方案进一步包括至少第二控制参数和第二保护参数。
102.条款16. 根据前述条款中任一项所述的系统，其中，检测故障状态还包括：检测超过发电资产的额定电流的电流的幅值。
103.条款17. 根据前述条款中任一项所述的系统，其中，确定故障状态是发生在发电资产中还是电网中还包括：接收由操作传感器监测的至少第一电气参数的指示；计算至少第二电气参数；以及至少基于第一和第二电气参数经由控制器的分析模块确定故障的故障位置。
104.条款18. 根据前述条款中任一项所述的系统，其中，确定故障的故障位置还包括：将故障位置与发电资产的电气系统的部件相关联。
105.条款19. 根据前述条款中任一项所述的系统，其中，多个操作还包括：实施第一响应控制方案的多个部件响应控制方案中的对应于与故障位置相关联的电气系统的部件的部件响应控制方案。
106.条款20. 根据前述条款中任一项所述的系统，其中，多个部件响应控制方案中的
每个部件响应控制方案包括对应的一组控制参数，并且其中，实施部件响应控制方案包括：基于对应的控制参数修改发电资产的至少一个控制响应。