将风力发电厂重新连接至公用电网的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于在风力涡轮机已从公用电网断开之后将多个风力涡轮机耦合至公用电网的方法和系统，特别地以便降低涌浪(in-rush)电流和/或以便使公用电网的和/或在多个风力涡轮机的互连点处的电压稳定。
【背景技术】
[0002]数个原因或失效或电气条件可以导致使包括多个风力涡轮机的风力发电厂与在正常条件下从风力发电厂向其供应电能的公用电网断开的要求。故障可能已在风力发电厂外面发生，并且可能牵涉在互连点处(多个风力涡轮机被连接至公用电网的地方)导致多个风力涡轮机与公用电网断开的电气条件。例如，照明、相位间短路、接地故障或其他保护跳闸导致风力发电厂被断开。其他示例可能是对风力发电厂基础设施的例行维修或风力发电厂内部的电气故障。
[0003]在失效或故障已被补救之后，需要将包括多个风力涡轮机的风力发电厂重新连接至公用电网。在常规过程中，当到大型风力发电厂的电力在停电之后恢复时，已观察到了涌浪电流可能是非常大的并且可能导致遵照电网互连要求的困难或者增加基础设施的某个部分的等级(rating)从而导致更高的安装成本。
[0004]可能存在对于用于在风力涡轮机已从公用电网断开之后将多个风力涡轮机耦合(或者重新连接)到公用电网的方法和系统的需要，其中公用电网的稳定性特别地有关电压、无功功率、频率、闪变等的标称值可以被改进，或者采用更便宜的基础设施达到。
【发明内容】
[0005]这个需要可以由根据独立权利要求的主题来满足。本发明的有利实施例由从属权利要求来描述。
[0006]根据本发明的实施例，提供了用于在风力涡轮机已从公用电网断开之后将多个风力涡轮机耦合至公用电网(或互连点)的方法，所述方法包括:使布置在公用电网与主变压器之间的主断路器闭合从而导致从公用电网流向主变压器的无功电流；使布置在主变压器与多个风力涡轮机中的风力涡轮机的第一组之间的第一馈线开关(feeder switch)闭合从而导致从主变压器流向风力涡轮机的第一组的第一风力涡轮机变压器的无功电流；等待涡轮机的第一子集的电网转换器(converter)通电并且激活电压支持从而基于当布置在主变压器与多个风力涡轮机中的风力涡轮机的第二组之间的第二馈线开关闭合时发生的预期电压降来选择第一参考电压；根据第一参考电压在电压控制模式下操作风力涡轮机的第一组的第一转换器；以及(以后)使第二馈线开关闭合。
[0007]通过施加稍微高于所期望的目标电压的电压参考，与涌浪电流触发的电压降相关联的结果得到的电压骤降与常规方法相比可能导致与所期望的目标电压的更小偏差。类似地，如果馈线接下来将被开关，则最佳在先的电压参考可以稍微低于所期望的电压参考，以便降低从在大电容性负载中开关产生的电压超调的影响。
[0008]连接的风力涡轮机可以在连接后续涡轮机断路器之前利用主动电压控制投入运行，以便在连接附加的变压器之前使尽可能多的电网逆变器(inverter)支持电压。在连接任何附加的涡轮机变压器之前，可以计算并且向已经可用的(一个或多个)涡轮机分发最佳电压参考。
[0009]将多个风力涡轮机耦合至公用电网可能牵涉经由至少一个主断路器和/或至少一个馈线开关来将多个风力涡轮机(重新)连接至公用电网。从而，主断路器和馈线开关中的任一个可以实质上包括功率开关，以便分别将主变压器电力地连接至公用电网(或者使主变压器与公用电网断开)或者将主变压器连接至风力涡轮机的相应组(或者使主变压器与风力涡轮机的相应组断开)。主断路器和馈线开关中的任一个可以包括机械和电力电子部件，并且可以经由从一个或多个控制器接收到的控制信号被控制(有关闭合/断开)。在一个实施例中，控制是基于设备的直接控制和设备的预先确定的局部时间延迟激活的组合的。公用电网可以在正常条件下将电能供应给多个消费者。公用电网可以在正常操作和通电下为所有变压器供应所有无功涌浪功率/涌浪电流。
[0010]多个风力涡轮机中的至少一个或许多或全部可以包括转换器，特别是AC-DC-AC转换器，所述转换器在风力涡轮机的正常生产条件下，将可变频率电力(从被耦合至风力涡轮机的转子的风力涡轮机的发电机接收的)转换为在DC链路的DC电压以及将DC电压转换为具有公用电网的频率或标称公用电网频率并且具有与供应给风力涡轮机的相应转换器的参考电压信号相对应的电压的固定频率电力。从而，风力涡轮机的转换器可以包括电力电子部件，特别是经由将(脉冲宽度调制)选通控制信号发送到功率晶体管或功率开关的栅极的选通驱动器电路被控制的功率晶体管(诸如IGBT)。特别地，每个风力涡轮机转换器可以包括作为连接在风力祸轮机的发电机与DC链路中间的转换器的一部分的发电机部分，并且可以进一步包括(经由例如被连接至互连点的风力涡轮机变压器和主变压器并且经由(一个或多个)传输线)连接在DC链路与公用电网之间的电网部分。基于所接收到的参考电压信号，电网转换器控制其功率开关以便使得在转换器的输出端子(通向风力涡轮机变压器)处，具有所需频率的所需电压(AC电压)被生成(而不管风力涡轮机产生有功电能还是不在产生有功电能如何)。
[0011]多个风力涡轮机可以被包括在风力发电厂(例如，海上风力发电厂或岸上风力发电厂)中。在风力涡轮机的第一组与第一馈线开关之间，可以布置承载由风力涡轮机的第一组在正常条件下所生成的电力的传输线。特别地，在相应转换器的输出端子处(或在风力涡轮机变压器后面)的风力涡轮机中的每一个的输出电压可以是在600 V与800 V之间，特别地大约690 Vo每个风力涡轮机可以包括可以将由相应的风力涡轮机转换器所输出的电力变换为具有20 kV与60 kV之间特别是32 kV的电压的电力。风力发电厂可以包括经由数个主断路器(特别地经由互连点)(并联)连接至公用电网的数个主变压器(每个主变压器具有关联的主断路器)。在主变压器中的每一个处，可以(在正常操作条件下)经由多个相应的馈线开关连接至风力涡轮机的数个组。主变压器可以变换为电压110 kV至240 kV，特别地大约130 kVo
[0012]使主断路器闭合(从而电力地连接公用电网和主变压器)可以使涌浪电流从电网流入变压器。特别地，在主断路器闭合时涌浪电流的主要部分可以以无功电流(为与所关联的电压异相90°的电流)的形式。然后，第一馈线开关闭合，从而电力地连接主变压器的(初级绕组)和风力涡轮机的第一组。从而，第一组可以特别地是被布置成被最后连接至包括最小数目的风力涡轮机或者导致公用电网的最小扰动的主变压器的风力涡轮机的那个组，这在第一馈线开关闭合时特别地导致最小涌浪电流进入风力涡轮机的该第一组中。从而，无功涌浪电流可以从主变压器的初级绕组流入风力涡轮机的第一组的风力涡轮机变压器的相应的次级绕组。从而，电压降可以被观察到或者在互连点(主变压器被连接至其)处发生。从而，可能暂时扰动公用电网的电气预定或标称特性。
[0013]然而，为了使扰动或电压降保持尽可能小，同时随着或继第一馈线开关的闭合之后，风力涡轮机的第一组的第一转换器(或它们中的至少一个)根据第一参考电压在电压控制模式下被操作。从而，第一参考电压被(预先或同时地)选择诸如以抵消当第二馈线开关闭合时将发生的预期电压降，这将然后电力地连接主变压器和多个风力涡轮机中的风力涡轮机的第二组(不同于风力涡轮机的第一组)。从而，第一转换器有利地为风力涡轮机的第二组到主变压器的(后续)连接做好准备，并且特别地操作风力涡轮机转换器的第一组诸如以(至少部分地)抵消当风力涡轮机的第二组被连接至主变压器时发生的附加的电压降。到后续变压器的涌浪电流除被从主变压器和公用电网递送之外还可以主要由已经活动的电网转换器来递送。
[0014]此外，根据本发明的实施例，如果存在数个(并行)主变压器，则可能不同时使这些通电，即它们可以或者可以不被同时连接至公用电网。特别地，数个主变压器可以被随后连接至公用电网。此外，在使第一馈线开关闭合与使第二馈线开关闭合之间，预定延迟时间可能已消逝。此外，即使风力涡轮机的第一组内的风力涡轮机可以被同时地、随后或部分同时地并部分地随后启动或者连接至传输线，也特别地随后在中间具有预定时延。从而，可以基于相应的风力涡轮机对在互连点处的电压具有的电气影响来确定风力涡轮机的第一组内的风力涡轮机以其(经由第一馈线开关)被连接至主变压器的次序(经由单独的风力涡轮机连接开关)。特别地，可以基于分化型延迟定时器来启动或者连接第一组(或风力涡轮机的第二组或任何组)内的单独涡轮机。
[0015]根据本发明的实施例，子站控制系