СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ ИЗОЛИРОВАННОЙ СЕТИ
METHOD OF RECORDING ISOLATED NETWORK FORMATION

Настоящее изобретение касается способа управления подающим энергию в сеть электроснабжения генераторным блоком, в частности способа управления такой ветроэнергетической установкой. Кроме того, настоящее изобретение касается такого генераторного блока в частности такой ветроэнергетической установки. Кроме того, настоящее изобретение касается ветропарка, имеющего по меньшей мере одну такую ветроэнергетическую установку.
Ветроэнергетические установки известны, и сегодня они часто объединяются в ветропарк, так чтобы много ветроэнергетических установок, например, 50 или 100, подавали энергию в сеть электроснабжения в одной точке подключения к сети. Часто даже отдаленные ветропарки бывают дополнительно соединены с сетью электроснабжения сравнительно длинной межсистемной линией.
Такие ветропарки и соответствующие сети снабжения снабжены разными защитными устройствами. В частности, в сети электроснабжения, которая, например, может представлять собой сеть Европейского союза, могут быть предусмотрены разъединители для электрического отсоединения частей или участков сети электроснабжения. При этом также возможно отсоединение названного ветропарка. Причем такое отсоединение может осуществляться в очень разных местах. Применительно к ветропарку отсоединение может осуществляться в области точки подключения к сети, и, когда имеется описанная длинная межсистемная линия, это может осуществляться, например, также в конце или начале этой межсистемной линии. Возможно также, чтобы осуществлялось отсоединение, при котором затронуты несколько ветропарков, или, кроме того, еще и дополнительные нецентрализованные подающие энергию устройства, такие как, например, гелиоустановки. То есть, например, возможно, чтобы осуществлялось отсоединение, после которого некоторый участок отсоединяется от остальной сети электроснабжения, и этот отсоединенный участок содержал также соединенные друг с другом генераторные блоки. Этот участок может, например, включать в себя несколько электрически соединенных друг с другом ветропарков и гелиоустановок. Но возможно также, чтобы только один отдельный ветропарк отсоединялся от какой–либо части сети электроснабжения.
В каждом случае отделенные при отсоединении области могут называться изолированными сетями (обособленными, автономными сетями). Отсоединение с результатом отделения называется образованием изолированной сети.
При этом есть разные виды образования изолированной сети. Одним из видов образования изолированной сети является вид, при котором отделенная изолированная сеть содержит только генераторные блоки, которые не имеют непосредственно связанных синхронных генераторов, то есть которые не имеют традиционных крупных электростанций. Образование такой изолированной сети или, соответственно, упомянутая изолированная сеть называется здесь изолированной сетью типа A. Этот вид образования изолированной сети или, соответственно, эта изолированная сеть отличается, кроме того, тем, что в этой отделенной части не имеются или, соответственно, не эксплуатируются никакие дополнительные значительные потребители. Конечно, каждая ветроэнергетическая установка содержит также потребители, такие как, например, для эксплуатации компьютера для управления технологическими процессами. Но при образовании этой описанной изолированной сети с получением изолированной сети типа A в отделенной части не имеется потребителей, которые не являются частью генераторных блоков. Вышеописанные примеры также касаются образования такой изолированной сети типа A.
Не является предметом настоящего изобретения образование дополнительных возможных изолированных сетей, у которых, например, в отделенной части имеются значительные потребители, и которые могут называться изолированной сетью типа B, или у которых дополнительно имеется также по меньшей мере одна крупная электростанция, и, кроме того, отделенная часть настолько велика и содержит различных абонентов, что она могла бы продолжать эксплуатироваться самостоятельно и может называться фрагментацией.
Когда наступает образование такой изолированной сети типа A, для ветроэнергетических установок и дополнительных генераторов в этой изолированной сети целесообразно снижать свою мощность, в частности снижать до нуля, потому что она не может больше подаваться в остальную сеть снабжения, а также нет потребителей для отъема мощности. При этом, однако, проблематично, что такое отсоединение не может обнаруживаться без затруднений. В частности, отсоединение с помощью сетевого защитного выключателя или дополнительных защитных выключателей может, как правило, осуществляться без какого–либо предварительного уведомления или без какого–либо предупредительного сигнала или другого указания. При этом также, как правило, случается, что в частности, ветропарк или даже ветроэнергетическая установка не осуществляет ни контроль, ни слежение за соответствующим разъединителем. Даже если бы центральный регулятор ветропарка осуществлял слежение за таким разъединителем, то и тогда существовала бы еще проблема быстрой передачи таких сведений ветроэнергетическим установкам парка.
Инсталляция какого–либо сенсора для обнаружения, осуществляет ли разъединитель отсоединение или нет, также могла бы быть проблематичной уже из–за того, что разные разъединители имеются в разных местах, и невозможно предусмотреть, какой разъединитель будет выполнять разъединение. К тому же такие издержки были бы слишком высоки.
Немецкое ведомство по патентам и товарным знакам провело поиск по приоритетной заявке к настоящей заявке и выявило следующий уровень техники: DE 195 03 180 A1, DE 10 2008 017 715 A1, DE 10 2014 104 287 A1, DE 691 15 081 T2, US 2013/0076134 A1, US 5,493,485 A и WO 2017/009608 A1.
В основе настоящего изобретения лежит задача, решить по меньшей мере одну из вышеназванных проблем. В частности, должно быть создано решение для как можно более быстрого и как можно более надежного обнаружения образования изолированной сети. Должно быть предложено по меньшей мере одно решение, альтернативное известным до сих пор решениям.
В соответствии с изобретением предлагается способ по п.1 формулы изобретения. Соответственно этому осуществляется управление по меньшей мере одним подающим энергию в сеть электроснабжения генераторным блоком. В частности, такое генераторный блок представляет собой ветроэнергетическую установку. Причем это генераторный блок подает энергию в сеть электроснабжения посредством одного или нескольких преобразователей или инверторов. При этом преобразователь представляет собой прибор, который из переменного тока или, соответственно, переменного напряжения некоторой частоты создает переменный ток или, соответственно, переменное напряжение другой частоты. Инвертор создает из постоянного тока или, соответственно, постоянного напряжения переменный ток или, соответственно, переменное напряжение, имеющее желаемую частоту. Инвертор может быть частью преобразователя. Решающим является, что создается переменный ток или, соответственно, переменное напряжение, имеющее заданную частоту, и поэтому все последующие пояснения к преобразователю по смыслу относятся также к инвертору, и наоборот.
В частности, важно, что генераторный блок подает энергию не через непосредственно связанный с сетью снабжения синхронный генератор, а посредством преобразователя или инвертора.
Таим образом, способ предусмотрен для регистрации отсоединения от сети или для регистрации образования изолированной сети. В частности, образование изолированной сети является результатом отсоединения от сети, потому что при отсоединении от сети образуется изолированная сеть. Предложенный способ включает в себя по меньшей мере следующие этапы.
Сначала осуществляется управление подачей энергии посредством устройства управления подачей энергии. Устройство управления подачей энергии работает по меньшей мере с одним регулированием тока. То есть регистрируется ток, и осуществляется обратная связь для управления подачей энергии и вместе с тем для настройки тока. То есть применяется регулирование тока в смысле технологии регулирования, которое имеет по меньшей мере одну петлю регулирования.
Затем, также предлагается, чтобы регистрировалось по меньшей мере одно отклонение регулирования тока устройства управления. При этом названное регулирование тока содержит наличие отклонения регулирования тока, а именно, в частности отклонение между номинальным значением тока и зарегистрированным фактическим значением тока. Это отклонение регулирования тока является, таким образом, частью регулирования тока, но здесь дополнительно регистрируется для регистрации отсоединения от сети или, соответственно, образования изолированной сети или, соответственно, дополнительно обрабатывается и аналитически оценивается для этого.
Также проверяется, имеет ли зарегистрированное отклонение тока отклонение от предопределенного референтного диапазона. При этом такой референтный диапазон может предопределяться или, соответственно, задаваться, и он описывает область, в которой могут лежать отклонения регулирования тока. В частности, этот диапазон описывает область, в которой лежат отклонения регулирования тока, когда они используются в типовом режиме неизолированной сети.
Отклонения регулирования тока, конечно, случаются и являются существенной составной частью регулирования тока. Регулирование тока, как это присуще регулированию, пытается отрабатывать отклонения регулирования тока.
Однако было обнаружено, что отклонения регулирования тока дополнительно могут давать информацию о рабочей точке или рабочей области устройства управления подачей энергии и вместе с тем генераторного блока, в частности ветроэнергетической установки. При этом принципиальное поведение генераторного блока, а также устройства управления подачей энергии и, в частности, их регулирования тока известно. В частности, известно, в каком диапазоне обычно лежит отклонение регулирования тока, то есть в каком диапазоне оно лежит, когда нет отсоединения от сети или образования изолированной сети. Соответственно этот известный диапазон может задаваться или предопределяться в качестве референтного диапазона.
Итак, для этого проверяется, выходят ли зарегистрированные отклонения регулирования тока из этого референтного диапазона, то есть, отклоняется ли отклонение регулирования тока от предопределенного референтного диапазона, то есть лежит ли оно вне такого референтного диапазона.
Отсоединение от сети, при котором возникает отделенная от сети электроснабжения изолированная сеть, обнаруживается тогда, когда было зарегистрирован отклонение от предопределенного референтного диапазона. При этом, конечно, образование изолированной сети или, соответственно, отсоединение от сети обнаруживается только, когда соответствующее генераторный блок также подключено к этой изолированной сети, которая возникла вследствие обнаруженного отсоединения от сети или, соответственно, образования изолированной сети.
Особенно предпочтительно изолированная сеть представляет собой сеть, с которой соединены только указанное генераторный блок и одно или несколько дополнительных генераторных блоков и к которой, в частности, не подключены никакие дополнительные генераторные блоки, имеющие непосредственно связанный синхронный генератор. То есть к рассматриваемой изолированной сети не подключены также никакие классические крупные электростанции.
В соответствии с изобретением предлагается также способ управления подающим энергию в сеть электроснабжения генераторным блоком, причем это генераторный блок подает энергию в сеть электроснабжения посредством одного или нескольких преобразователей или инверторов, и при этом
– способ подготовлен к обнаружению отсоединения от сети, при котором возникает отделенная от сети электроснабжения изолированная сеть, к которой подключено генераторный блок, при этом
– способ различает ошибку изолированной сети первой степени и наличие ошибки изолированной сети второй степени и
– сначала делается проверка на обнаружение ошибки изолированной сети первой степени, а
– после обнаружения ошибки изолированной сети первой степени проверяется наличие ошибки изолированной сети второй степени.
Способ может, таким образом, обнаруживать отсоединение от сети или, соответственно, образование изолированной сети, и это может осуществляться, например, так, как уже пояснялось по меньшей мере по одному из вышеописанных вариантов осуществления. И здесь в качестве генераторного блока применяется такой, который применяет для подачи энергии один или несколько преобразователей или инверторов. В частности, и здесь предлагается применение ветроэнергетической установки в качестве генераторного блока.
Этот способ различает ошибку изолированной сети первой степени и ошибку изолированной сети второй степени. Соответственно ошибка изолированной сети второй степени представляет собой ошибку с серьезными последствиями. В частности, ошибка изолированной сети второй степени имеет более серьезные последствия, чем ошибка изолированной сети первой степени, постольку, поскольку она представляет собой угрозу для генераторного блока, в частности его преобразователей или инверторов. Поэтому ошибка изолированной сети второй степени может также вызывать угрозу для дополнительных частей отделенной изолированной сети.
Для этого предлагается сначала делать проверку на обнаружение ошибки изолированной сети первой степени. В частности, для этого предлагается также реагировать на такую обнаруженную ошибку изолированной сети первой степени, что еще будет поясняться ниже по другим вариантам осуществления.
Итак, если была обнаружена ошибка изолированной сети первой степени, в качестве первого этапа предлагается проверить наличие ошибки изолированной сети. Поэтому здесь предлагается двухступенчатая проверка, а именно, сначала на ошибку изолированной сети первой степени. Если таковой не имеется, нет необходимости делать проверку также на ошибку изолированной сети второй степени.
Предпочтительно обнаружение ошибки изолированной сети первой степени выполняется способом, который был описан по меньшей мере по одному из предыдущих вариантов его осуществления.
Также по одному из вариантов осуществления предлагается, чтобы при обнаружении ошибки изолированной сети первой степени значение тока, отклонение регулирования которого регистрируется, устанавливалось на нуль. То есть здесь целенаправленно и, в частности, немедленно, то есть наиболее быстрым возможным образом, происходит реагирование на эту ошибку изолированной сети первой степени. Реакция выглядит также по меньшей мере так, что отдача тока упомянутого генераторного блока должна регулироваться на нуль. То есть генераторный блок остается электрически соединенным, например, остается электрически соединенным с сетью ветропарка, но получает при этом в качестве номинального значения тока нулевое значение. При этом предусмотрено регулирование упомянутого тока, то есть, в частности, отдаваемого тока генераторного блока, на нулевое значение.
Таким образом, сначала по меньшей мере в качестве срочной меры произошла быстрая и подобающая реакция на эту исключительную ситуацию отсоединения от сети или, соответственно, образования изолированной сети. При этом сначала имеется ошибка изолированной сети первой степени. Но было обнаружено, что, несмотря на эту реакцию на образование изолированной сети, может иметься еще больший исключительный случай, а именно, ошибка изолированной сети второй степени. Поэтому эта ошибка изолированной сети второй степени является еще более редкой и при этом более критической, чем ошибка изолированной сети первой степени. В частности, ошибка изолированной сети второй степени может отличаться тем, что в изолированной сети появляется нежелательный ток, в частности также на выходе упомянутого генераторного блока, то есть, в частности, на выходе ветроэнергетической установки или, соответственно, ее преобразователей или инверторов. То есть здесь появляется такой ток, хотя номинальное значение выходного тока было установлено на нуль, и поэтому при функционирующем регулировании также можно предположить фактический ток, имеющий нулевое значение. Причина такого тока может заключаться в том, что дополнительные генераторы продолжают подавать ток в возникшей изолированной сети.
Итак, предлагается, чтобы тогда, когда после ошибки изолированной сети первой степени была обнаружена такая ошибка изолированной сети второй степени, размыкался силовой выключатель, который прерывает ток, лежащий в основе отклонения регулирования тока. Речь идет здесь, в частности, о выходном токе, и если была обнаружена такая ошибка изолированной сети второй степени, предлагается прерывать выходной ток с помощью соответствующего силового выключателя.
В частности, здесь было обнаружено, что сначала при наличии образования изолированной сети, когда еще можно предположить ошибку изолированной сети первой степени, упомянутое генераторный блок сначала остается соединенным и только регулируется на значение тока, равное нулю. Тем самым может обеспечиваться, что генераторный блок также, в частности, при окончании появившегося образования изолированной сети, немедленно сможет быть снова готов к подаче энергии. Это может быть особенно важно для поддержки сети, которая, возможно, также вследствие какой–либо проблемы сети привела к образованию изолированной сети. Только когда эта попытка не удается, и была обнаружена ошибка изолированной сети второй степени, выполняется действительное отсоединение генераторного блока.
По одному из вариантов осуществления предлагается, чтобы для проверки зарегистрированного отклонения регулирования тока на отклонение от предопределенного референтного диапазона из отклонения регулирования тока определялась некоторая проверочная величина или проверочная функция. Например, модуль отклонения тока может использоваться в качестве проверочной величины, чтобы назвать один очень простой пример. Но возможен также подход с точки зрения динамики, так чтобы, например, в качестве проверочной величины использовалось возрастание отклонения регулирования в единицу времени. Кроме того или альтернативно в качестве проверочной функции могут сниматься и браться за основу несколько значений, в частности во временной последовательности. Но можно также рассматривать в качестве проверочной величины или проверочной функции преобразование отклонения регулирования или отклонение регулирования трансформированного тока.
Соответственно этому получается референтная величина или референтная функция и сравнивается с проверочной величиной или, соответственно, проверочной функцией. В простейшем случае верхний предел отклонения регулирования устанавливается соответственно этому модулю. Этот верхний предел является тогда референтной величиной, а модуль зарегистрированного отклонения регулирования проверочной величиной. Если этот модуль превышает предельное значение, то предполагают, что имеется отклонение от предопределенного референтного диапазона.
Но здесь могут также браться за основу и характеристики изменения в качестве референтной функции. Например, могут появляться ситуации, в которых очень кратковременно, например, только в течение одного этапа считывания, имеется очень высокое отклонение регулирования тока, которое затем, однако, снова падает до существенно более низкого значения. Такое поведение может быть поведением, которое не указывает на отсоединение от сети или образование изолированной сети, и поэтому представляет собой поведение, которое является отклонением отклонения регулирования тока от предопределенного референтного диапазона. Другими словами, эта поясненная в качестве примера характеристика изменения тока, имеющая короткое высокое значение тока, может лежать в референтном диапазоне.
Таким образом и дополнительные характеристики изменения отклонений регулирования тока могут образовывать характеристику изменения, которая не указывает на отсоединение от сети или образование изолированной сети. При этом много разных характеристик изменения тока могут лежать в референтном диапазоне или, соответственно, образовывать при этом в своей совокупности референтный диапазон.
При этом возможно также, чтобы для проверки на отклонение от референтного диапазона зарегистрированное отклонение регулирования тока и также, например, нормированная характеристика изменения во времени образовывала проверочную функцию. Тогда эта проверочная функция может сравниваться с несколькими референтными функциями. Если эта проверочная функция превышает референтную функцию, причем, в зависимости от подхода, возможно также отклонение в отрицательную сторону, это означает только, что снятая проверочная функция не подходит к исследуемой референтной функции. Но если находится другая функция, под которую подпадает эта проверочная функция, то референтная функция и вместе с тем результат отклонения регулирования тока лежит в предопределенном референтном диапазоне.
По одному из вариантов осуществления предлагается, чтобы предопределенный референтный диапазон задавался или изменялся в зависимости от режима эксплуатации или состояния эксплуатации генераторного блока, в частности устройства управления подачей энергии. То есть если ветроэнергетическая установка находится в нормальном режиме эксплуатации, в котором подача энергии осуществляется без особенностей, то может задаваться соответствующая референтная функция, которая воспроизводит нормально сформированный референтный диапазон.
Если ветроэнергетическая установка переходит затем в режим поддержки, когда, например, кратковременно предоставляется мгновенная резервная мощность, при этом кратковременно в сеть электроснабжения подается больше мощности, чем это возможно за счет имеющегося в данный момент ветра, или больше номинальной мощности, может, например, также ожидаться более высокое отклонение регулирования тока. Это объясняется, в частности, также высокой динамикой такой поддержки сети при предоставлении мгновенной резервной мощности. Соответственно тогда референтный диапазон или, соответственно, для этого референтная величина или референтная функция может адаптироваться. Другими словами, в зависимости от режима эксплуатации ветроэнергетической установки различной степени отклонение регулирования тока может приводиться к той оценке, что имеется отсоединение от сети или, соответственно, образование изолированной сети.
При этом варианте осуществления, в зависимости от режима эксплуатации, выбирался бы или, соответственно, адаптировался бы упомянутый референтный диапазон или, соответственно, выбирались бы или адаптировались бы соответствующая референтная величина или референтная функция. Другим вариантом было бы установление соответствующих референтных диапазонов или, соответственно, референтных величин или референтных функций для различных режимов эксплуатации и затем проверка проверочной величины или, соответственно, проверочной функции для каждого из этих референтных диапазонов.
Предпочтительно в качестве отклонения регулирования тока используется разность между номинальным и фактическим значением или номинальной и фактической компонентой подаваемого тока. При этом здесь рассматривается, в частности, подаваемый ток и его отклонение регулирования. Обычно генерируется трехфазный ток и, кроме того, для каждой фазы производится сравнение номинального/фактического значения, и при этом для каждой фазы рассматривается отклонение регулирования тока. Поэтому фаза может быть компонентой подаваемого тока. При этом, например, может рассматриваться только отклонение регулирования тока одной фазы, или может рассматриваться отклонение регулирования тока для каждой фазы. Можно также объединить отклонение резцедержателя тока. Можно также использовать сравнения номинального/фактического значения для преобразованных величин. В частности, возможно преобразование в систему прямой и обратной последовательности, причем тогда предпочтительно предлагается сравнение номинального/фактического значения компоненты системы прямой последовательности. Возможно также преобразование в d–q–компоненты, и для этого предлагается выполнять сравнение номинального/фактического значения для двух компонент, а именно, для каждой в отдельности. Кроме того, эти преобразованные величины могут также пониматься как проверочные величины или проверочные функции.
По другому варианту осуществления предлагается, чтобы отклонение отклонения регулирования тока от референтного диапазона имелся тогда, когда
– отклонение регулирования тока, проверочная величина или проверочная функция превышает по модулю заданное предельное значение;
– отклонение регулирования тока, проверочная величина или проверочная функция выходит из заданного нормальной зоны или
– отклонение регулирования тока, проверочная величина или проверочная функция изменяется с временным градиентом, который по модулю превышает заданный предельный градиент.
В простом случае, таким образом, предлагается, рассматривать и сравнивать с заданным предельным значением только модуль. При этом предлагается проверка абсолютной величины отклонения регулирования тока.
Вместо использования модуля может так задаваться некоторое поле, и отклонение имеется тогда, когда происходит выход из этого поля вверх или вниз, или, в случае функции, вверх и вниз. При этом можно также задавать верхний и нижний предел, имеющие различные значения.
При рассмотрении временного градиента рассматривается, в частности, динамическое поведение. При этом при необходимости может особенно быстро регистрироваться, когда отклонение регулирования тока выходит из референтного диапазона. Но возможно также комбинирование этих проверочных критериев. Одна из возможностей комбинирования заключается в том, чтобы предполагать отклонение отклонения регулирования тока от референтного диапазона, когда один из нескольких критериев обнаруживает отклонение.
По одному из вариантов осуществления предлагается, чтобы подача энергии в сеть электроснабжения осуществлялась посредством трехфазного подаваемого тока, и этот ток состоял из трех фазных токов. При этом для каждого фазного тока задается номинальное значение тока. Для этого предлагается, чтобы отклонение регулирования тока учитывало отклонение каждого фазного тока от его номинального значения. При этом всегда получаются три отклонения регулирования тока. В частности, здесь рассматриваются отклонении мгновенных значений.
Для этого, в частности, предлагается, чтобы отклонение регулирования тока, то есть то, которое используется для проверки наличия отсоединения от сети или образования изолированной сети, формировалось в соответствии с векторной метрикой из модулей отклонений каждого фазного тока от номинального значения этого тока. Каждый фазный ток, номинальное значение тока, а также каждое отклонение между ними всегда может описываться как вектор, при необходимости изменяющийся во времени. Такой подход может, в частности, называться векторной метрикой. Здесь предлагается, базируясь на этом, рассматривать отклонения каждого фазного тока от номинального значения этого тока. В частности, при этом отклонения могут описываться как векторы и рассматриваться их модули.
Предпочтительно сумма таких модулей рассматривается как отклонение регулирования тока. Для этого предлагается, чтобы отсоединение от сети или, соответственно, образование изолированной сети обнаруживалось, когда зарегистрированное таким образом отклонение регулирования тока, то есть, в частности, сумма модулей, превышает предельное значение отклонения. При этом простым образом могут учитываться все три фазы подаваемого тока.
По одному из вариантов осуществления предлагается, чтобы модуль отклонения регулирования тока, проверочная величина или проверочная функция ставят в соотношение с шириной поля допуска, в частности со средней шириной поля допуска. Для этого, в частности, предлагается, чтобы отсоединение от сети обнаруживалось, когда это отношение модуля отклонения или, соответственно, суммы отклонений к ширине поля допуска превышает предельное значение отклонения.
В частности, отсоединение от сети предполагается, когда модуль отклонения многократно больше ширины поля допусков. Тогда можно предположить отсоединение от сети, потому что лежащий в основе способ на основе поля допусков, видимо, не смог отработать отклонение регулирования, и, в частности, поэтому это очень высокое отклонение регулирования было превышено на многократную ширину поля допусков. При этом в случае способа на основе поля допусков в качестве отклонения регулирования можно рассматривать отклонение номинального тока от верхнего предела поля, когда он превышается, или, соответственно, от нижнего предела поля, когда он не достигается. Альтернативно для оценки отклонения регулирования тока можно брать за основу оценку в отношении характеристики изменения номинального значения в пределах поля допусков.
По одному из альтернативных вариантов осуществления предлагается, чтобы трехфазный подаваемый ток, в частности путем задания компонент тока посредством векторного регулирования, подавался в сеть электроснабжения, при этом для управления подачей энергии трехфазный подаваемый ток раскладывается посредством d–q–преобразования на d–компоненту и q–компоненту. Для этого предлагается, в качестве отклонения регулирования тока использовать разность между номинальным и фактическим значением d–компоненты и/или q–компоненты.
По другому варианту осуществления предлагается, чтобы обнаружение отсоединения от сети или, соответственно, образования изолированной сети на основании того, что было зарегистрировано отклонение от предопределенного референтного диапазона, идентифицировалось как обнаружение ошибки изолированной сети первой степени. Для этого предлагается, чтобы после обнаружения ошибки изолированной сети первой степени генераторный блок продолжало эксплуатироваться. В частности, оно продолжает эксплуатироваться при номинальном значении тока, равном нулю.
Для этого предпочтительно также предлагается, чтобы после этого проверялось наличие ошибки изолированной сети второй степени, и чтобы затем предполагалось наличие ошибки изолированной сети второй степени, если и далее обнаруживается отклонение регулирования тока, хотя в устройстве управления подачей энергии имеется номинальное значение тока с нулевым значением. То есть при этом было обнаружено, что ошибка изолированной сети второй степени имеется тогда, когда генераторному блоку не удается также в действительности соблюсти номинальное значение тока с нулевым значением. Соответственно имеется большая исключительная ошибка, а именно, ошибка изолированной сети второй степени, при которой возникшая изолированная сеть по сути заставляет генераторный блок принимать ток, будь он положительным или отрицательным. Именно эта ситуация здесь предпочтительно проверяется.
По другому варианту осуществления предлагается, чтобы после обнаружения ошибки изолированной сети первой степени генераторный блок оставалось соединенным с сетью электроснабжения или, соответственно, изолированной сетью, и после обнаружения ошибки изолированной сети второй степени генераторный блок отсоединялось от сети электроснабжения или, соответственно, изолированной сети или сети парка. В частности, здесь предлагается гальваническое разделение. Но отсоединение может также осуществляться посредством соответствующих силовых полупроводников. При этом не только предпочтительным образом во втором этапе происходит проверка на ошибку изолированной сети второй степени, но и затем также, если такая ошибка изолированной сети второй степени будет обнаружена, предлагается дальнейшая мера безопасности. В частности, способ имплементирован в генераторный блок так, что он быстро друг за другом выполняет предложенные этапы и при этом очень быстро также, если это необходимо, выполняет это отсоединение в случае ошибки изолированной сети второй степени.
В соответствии с изобретением предлагается также генераторный блок, в частности ветроэнергетическая установка. Она включает в себя по меньшей мере один или несколько преобразователей или инверторов для подачи электрической мощности в сеть электроснабжения. Применяется ли преобразователь или инвертор, зависит от конкретного исполнения генераторного блока, в частности ветроэнергетической установки. Важно, чтобы генераторный блок было выполнен так, чтобы он подавал энергию не через непосредственно связанный с сетью синхронный генератор, а через преобразователь или инверторное устройство.
Также предусмотрено устройство управления подачей энергии, которое выполненное с возможностью управлять подачей энергии посредством по меньшей мере одного регулирования тока. При этом в частности, такое регулирование тока имплементировано в устройство управления подачей энергии. Также имеются соответствующие средства измерения, которые выполняют соответствующее измерение тока для регулирования тока.
Кроме того, предусмотрено средство регистрации для регистрации по меньшей мере одного отклонения регулирования тока устройства управления. Отклонение регулирования тока используется при этом не только для регулирования тока устройства управления подачей энергии, но и, кроме того, для дальнейшей проверки. Поэтому средство регистрации может быть также образовано таким образом, чтобы оно получало отклонение регулирования тока в виде сигнала от устройства управления подачей энергии. В частности, средство регистрации может быть также предусмотрено как решение в программном обеспечении. Возможна также дальнейшая аналитическая оценка отклонения регулирования тока в устройстве управлении подачей энергии. В этом случае средство регистрации представляло бы собой соответствующий блоком аналитической оценки в программном обеспечении.
Также предусмотрено средство проверки для проверки зарегистрированного отклонения регулирования тока на отклонение от предопределенного референтного диапазона. И это средство проверки может быть выполнено в программном обеспечении как блок проверки. Оно может также быть имплементировано в устройство управления подачей энергии.
При этом управление установки подготовлено к тому, чтобы обнаруживать отсоединение от сети, когда было зарегистрировано отклонение от предопределенного референтного диапазона. При этом отсоединение от сети представляет собой отсоединение от сети, при котором возникает отделенная от сети электроснабжения изолированная сеть, а именно такая, к которой подключено генераторный блок.
В частности, предпочтительно предусмотрено, что генераторный блок, в частности ветроэнергетическая установка, отличается тем, что она подготовлена к тому, чтобы выполнять способ по меньшей мере по одному из вышеописанных вариантов осуществления.
В соответствии с изобретением предлагается также ветропарк, имеющий несколько ветроэнергетических установок. По меньшей мере одна из этих ветроэнергетических установок, предпочтительно все эти ветроэнергетические установки представляет собой или, соответственно, представляют собой каждая генераторный блок или, соответственно, ветроэнергетическую установку по одному из вышеописанных вариантов осуществления. Особенно предпочтительно в таком ветропарке, что в случае отсоединения от сети он может образовывать изолированную сеть или может образовывать значительную часть такой изолированной сети. Регистрация такого отсоединения от сети и предложенное принятие мер могут, таким образом, приводить к защите ветроэнергетических установок, но при этом также к защите ветропарка в целом. Поэтому предпочтительно оснастить ветропарк такими ветроэнергетическими установками, которые могут регистрировать такое отсоединение или, соответственно, образование изолированной сети.
Ниже изобретение поясняется подробнее на примерах осуществления со ссылкой на сопроводительные фигуры.
На фиг.1 показана ветроэнергетическая установка на изображении в перспективе.
На фиг.2 показан ветропарк в схематичном изображении.
На фиг.3 схематично показана часть генераторного блока с элементами для наглядного пояснения поведения в случае образования изолированной сети по одному из вариантов осуществления.
На фиг.4 схематично показана часть генераторного блока вместе с элементами для наглядного пояснения поведения в случае образования изолированной сети по второму варианту осуществления.
На фиг.1 показана ветроэнергетическая установка 100, имеющая башню 102 и гондолу 104. На гондоле 104 расположено ротор 106, имеющее три роторные лопасти 108 и обтекатель 110. Ротор 106 при эксплуатации приводится ветром во вращательное движение и при этом осуществляет привод генератора в гондоле 104.
На фиг.2 показан ветропарк 112, имеющий в качестве примера три ветроэнергетические установки 100, которые могут быть одинаковыми или разными. Эти три ветроэнергетические установки 100 представляют, таким образом, по сути, любое количество ветроэнергетических установок ветропарка 112. Ветроэнергетические установки 100 предоставляют свою мощность, а именно, в частности, вырабатываемый ток через электрическую сеть 114 парка. При этом вырабатываемые токи или, соответственно, мощности каждой из отдельных ветроэнергетических установок 100 суммируются, и чаще всего предусмотрен трансформатор 116, который повышает трансформированием напряжение в парке, чтобы затем подавать энергию в точке 118 подачи энергии, которая также обычно обозначается как PCC, в сеть 120 снабжения. На фиг.2 показано только упрощенное изображение ветропарка 112, на котором, например, не показано управление, хотя управление, конечно, имеется. Также, например, сеть 114 парка может быть устроена иначе, когда, например, имеется трансформатор также на выходе каждой ветроэнергетической установки 100, чтобы назвать только один другой пример осуществления.
На фиг.3 показана часть генераторного блока 300, а именно, в частности, инвертор 302, с управлением 304 установки, которое содержит элементы для измерения, аналитической оценки и управления инвертором 302.
Инвертор 302 имеет промежуточный контур 306 постоянного напряжения, который получает мощность или, соответственно, энергию от генераторной части 308 генераторного блока 300. Генераторная часть 308 обозначена здесь только схематично и может, например, представлять собой генератор ветроэнергетической установки, имеющий подключенный выпрямитель. При этом промежуточный контур 306 постоянного напряжения получает свою мощность или, соответственно, энергию от генераторной части 308, и на ее основе инвертор может создавать трехфазный выходной ток на выходе инвертора 310. Этот выходной ток выводится через сетевые дроссели или, соответственно, трехфазный дроссель 312 и может там также в области трехфазного сетевого дросселя 312 регистрироваться с помощью средства 314 измерения тока как выходной ток i(t). Поэтому этот выходной ток i(t) представляет весь трехфазный ток или, соответственно, представляет измерение фазного тока каждой из фаз.
1i
2i
1s
2s
Для каждого из этих фазных токов i(t) на компараторе 316 тока выполняется сравнение номинального/фактического значения соответственно между зарегистрированным фактическим током, который был зарегистрирован средством 314 измерения тока, и номинальным током. Для лучшего пояснения там в качестве фактических токов отдельных фаз на чертеже указаны токи i, i как фактические значения, которые вычитаются из соответсмтвующего номинального тока i, i.
1s
2s
3s
Номинальные токи i, i или, соответственно, i задаются в блоке 318 преобразования для каждой фазы. Это наглядно поясняется также с помощью указанных синусоидальных волн sin, которые изображены в различных положениях фаз.
Перед компаратором 316 тока расположена мультипликаторная система 320, которая предусмотрена для учета случая образования изолированной сети, и только тогда становится релевантной. Пока не было зарегистрировано образование изолированной сети и, в частности, вместе с тем также нет ошибки изолированной сети, мультипликаторы содержат каждый в качестве сигнала EF ошибки значение 1, так что номинальные значения тока, которые выводит блок 318 преобразования, достигают соответствующего компаратора 316 в неизменном виде.
ds
qs
qs
ds
Блок 316 преобразования получает в качестве входных величин номинальные значения тока в d–q–координатах, а именно, номинальное значение i и номинальное значение i. При этом компонента i номинального тока задается по существу непосредственно. Компонента i номинального тока учитывает, кроме того, сравнение номинального/фактического значения прибора 32 для сравнения напряжений, который образует разность номинального/фактического значения между зарегистрированным на промежуточном контуре 306 постоянного напряжения напряжением Vdc и заданным напряжением Vdcs.
Блок 318 преобразования учитывает, к тому же, угол γ преобразования, который определяется ФАПЧ–управлением 324 из измеренного выходного напряжения v(t). Выходное напряжение v(t) регистрируется с помощью средства 326 измерения напряжения, например, в области между трехфазным сетевым дросселем 312 и сетевым трансформатором 328. Кроме того, затем на наглядно поясненном изображении фиг.3 сетевой трансформатор 328 подключается к обозначенной сети 330. Сеть 330 может быть сетью электроснабжения, а между сетевым трансформатором и обозначенной сетью 330 может лежать точка 332 подключения к сети.
i1
i2
i3
1i
2i
3i
Для управления подачей энергии отклонения Δ, Δ и Δ регулирования тока, то есть выходы каждого компаратора 316 вводятся в управляющие блоки 335 . Управляющие блоки 334 управляют каждый соответствующими полупроводниковыми выключателями в инверторе 302, чтобы из постоянного напряжения в промежуточном контуре 306 постоянного напряжения создавать выходные токи i, i и i. Кроме того, управляющие блоки 334  вместе образуют устройство управления подачей энергии. При этом к устройству управления подачей энергии могут причисляться компараторы 316 и при необх. задание номинального значения, в частности блок 318 преобразования.
i1
i2
i3
Кроме того, отклонения Δ, Δ и Δ регулирования тока вводятся в блок 336 проверки, который образует при этом средство проверки. Это средство проверки или, соответственно, блок 336 проверки проверяет, отклоняется ли отклонение регулирования тока от предопределенного референтного диапазона. Поэтому символический ввод 338 данных может также рассматриваться как средство регистрации для регистрации отклонений регулирования тока. Отклонения регулирования тока образуются в компараторах 316 тока для управления подачей энергии, но при этом их передача в блок 336 проверки является в то же время еще одной регистрацией.
i1
i2
i3
i1
i2
i3
Итак, при этом в блоке 336 проверки проверяется, отклоняются ли эти отклонение регулирования тока или, соответственно, отклонения Δ, Δ и Δ регулирования тока от предопределенного референтного диапазона. В простейшем случае здесь возможна перепроверка абсолютных значений этих трех разностных токов Δ, Δ и Δс помощью предельного значения. Для этого может, например, составляться среднее значение их модулей и сравниваться с соответствующим предельным значением, или их модули суммируются, и эта сумма сравнивается с абсолютным предельным значением.
1s0
2s0
3s0
1s
2s
3s
Если при этом выясняется, что имеется отсоединение от сети и вместе с тем образование изолированной сети, выводится сигнал EF ошибки. Этот сигнал EF ошибки может передаваться в следующий блок 340 аналитической оценки или управления. Этот блок аналитической оценки и управления может, например, содержать также информирование оператора сети или оператора установки или оператора парка об обнаруженной ошибке. Кроме того, предусмотрена передача сигнала EF ошибки в мультипликаторную систему 320 для перемножения там с номинальными токами i, i и i. Для этого этот сигнал ошибки должен быть рассчитан так, чтобы он в случае ошибки принимал нулевое значение. Тога эти три номинальных тока i, i и i имели бы нулевое значение. Но это применение мультипликаторной системы 320 должно пониматься, в частности, символически, и возможны разные дополнительные применения, такие как, например, учет сигнала EF ошибки уже в блоке 318 преобразования.
Также наглядно поясняющим образом показана линия 342 передачи ошибки, которая обозначает, что сигнал ошибки может также непосредственно воздействовать на управляющие значения, которые были выведены блоками управляющими 334. В частности, здесь наглядно поясняется, что предлагается как можно более быстрая и непосредственная реакция или, соответственно, мера.
При этом в результате для каждой фазы задается номинальное значение тока, равное нулю или, соответственно, трижды номинальное значение тока, равное нулю. Если затем средство 314 измерения тока действительно также регистрирует по существу ток, имеющий нулевое значение, генераторный блок 300 может также продолжать оставаться подключенным, то есть, в частности, также быть соединенным с сетью 330 через сетевой трансформатор 328 и точку 332 подключения к сети.
1i
2i
3i
Но если регистрируется, что выходной ток i(t) или, соответственно, три фазных тока i, i и i не равны нулю, в частности если регистрируется, что они имеют очень высокое значение, то это может также обнаруживаться в блоке 336 проверки. В частности, в блок 336 проверки имплементировано выполнение такого слежения. То есть, в частности, после появления образования изолированной сети в блоке 336 проверки отслеживается такое поведение тока. Поэтому также описанная ранее в связи с фиг.3 регистрация образования изолированной сети является также регистрацией ошибки изолированной сети первой степени.
Итак, после того, как была зарегистрирована эта ошибка изолированной сети первой степени, и номинальное значение тока или, соответственно, номинальные значения тока были установлены на нуль, также зарегистрирован ток, в частности высокий выходной ток, возможно, также имеющий отрицательный знак перед числом, это может регистрироваться в блоке 336 проверки как ошибка изолированной сети второй степени. Для этого выводится особый сигнал EEF ошибки. Этот особый сигнал EEF ошибки может также вводиться в блок 340 аналитической оценки и управления, чтобы сообщать это, например, оператору установки, парка или сети. Кроме того, предлагается, чтобы при обнаружении этой ошибки изолированной сети второй степени блоком 336 проверки немедленно активировался предусмотренный разъединитель 344, причем так, чтобы он размыкался. При этом генераторный блок 300 и вместе с тем инвертор 302 отсоединяются от остальной сети. Причем это отсоединение от сети осуществляется как можно ближе к генераторному блоку 300 или, соответственно, инвертору 302, здесь, в частности, непосредственно за сетевым дросселем 312. Это может означать, например, отсоединение от сети 346 ветропарка, что здесь только обозначено и поэтому также предполагается, что генераторный блок 300 представляет собой ветроэнергетическую установку.
i1
i2
i3
Итак, теперь простым образом отсоединение от сети или, соответственно, образование изолированной сети может регистрироваться путем отслеживания отклонения регулирования тока, а именно, в частности, разностных токов Δ, Δ и Δ. При этом особенно предпочтительно, что не требуется непосредственная аналитическая оценка, в частности, напряжения в ветропарке 346. Тем самым учитывается, в частности, тот обнаруженный факт, что напряжение, зарегистрированное в ветропарке 346, в частности с помощью средства 326 измерения напряжения, может быть очень неточным критерием. В принципе, могут появляться пики напряжения, превышения напряжения или же изменения частоты относительно нормального состояния. Иногда такие отклонения могут также принимать большие значения, но это не означает, что имеется отсоединение от сети или, соответственно, образование изолированной сети. Однако такое отсоединение от сети или, соответственно, образование изолированной сети может надежно обнаруживаться путем отслеживания или, соответственно, аналитической оценки отклонения регулирования тока, потому что поведение установки, а именно, поведение этого отклонения регулирования тока, в принципе, известно. Итак, если появляется отклонение регулирования тока, которое выходит из предопределенного референтного диапазона, это надежный знак отсоединения от сети или, соответственно, образования изолированной сети, во всяком случае, тогда, когда этот референтный диапазон содержит все виды поведения, которые не могут быть отнесены к отсоединению от сети или образованию изолированной сети.
При этом было также обнаружено, что регулирование тока уже учитывает все поведение сети, то есть, включая изменения напряжения и частоты, а также необходимые реакции поддержания с помощью генераторного блока.
Также с помощью предложенного решения простым образом можно немедленно реагировать на такое образование сети, а также путем предложенной настройки номинального значения тока на нулевое значение учитывается образование изолированной сети и не происходит дальнейшая подача тока, хотя генераторный блок приводится в состояние готовности, из которого наиболее быстрым возможным образом оно могло бы снова задействоваться в поддержке сети.
1i
2i
3i
На фиг.4 совершенно аналогично варианту осуществления фиг.3 показано генераторный блок 400 или, соответственно, некоторая его часть, которая имеет инвертор 402 и управление 404 установки. Предусмотрен также промежуточный контур 406 постоянного напряжения, который снабжается от генераторной части 408 и предоставляет мощность для инвертора 402, чтобы он создавал на выходе 410 инвертора выходной ток i(t) или, соответственно, фазные токи i, i и i, причем имеется также трехфазный сетевой дроссель 412. Кроме того, здесь обозначен сетевой фильтр 413.
В варианте осуществления фиг.4 показана также сеть 416 парка, сетевой трансформатор 428, сеть 430 и перед ней точка 432 подключения к сети.
q
d
Для управления подачей энергии предусмотрена также система нескольких управляющих блоков 434. Эти управляющие блоки я могут по меньшей мере частично образовывать устройство управления подачей энергии. Однако здесь, в отличие от варианта осуществления фиг.3, предусмотрено управление напряжением или, соответственно, векторное управление. В частности, здесь предлагается треугольная модуляция. Для этого средством 414 измерения тока регистрируется трехфазный выходной ток i(t) и преобразуется в блоке 450 преобразования тока в q–компоненту i и d–компоненту i. Необходимый для этого угол γ преобразования определяется здесь также посредством ФАПЧ–управления 424, которое использует зарегистрированное напряжение v(t) средства 426 измерения напряжения в качестве входной величины.
q
d
ds
qs
ds
Затем преобразованные в блоке 450 преобразования тока компоненты i и i сравниваются в системе 416 компаратора тока соответственно с компонентой i или, соответственно, i номинального тока. Расчет осуществляется совершенно аналогично варианту осуществления фиг.3 и, в частности, сравнивается также компонента i тока посредством прибора 422 для сравнивания напряжения из напряжений Vdc(t) и Vscs.
id
iq
id
iq
В результате сравнения компараторов 416 тока получаются две разностные компоненты Δ и Δ тока. Причем эти две разностные компоненты ΔΔ и Δ тока образуют отклонение регулирования тока, и это отклонение регулирования тока через ввод 438 данных вводится в блок 436 проверки.
id
iq
1s
2s
3s
Кроме того, эти две разностные компоненты Δ и Δ тока преобразуются в системе 452 задания напряжения в две компоненты Vd и Vq номинального напряжения, которые, в свою очередь, в блоке 418 преобразования преобразуются в три характеристики изменения напряжения, а именно, по одной характеристике изменения напряжения для каждой фазы. Эти три заданные характеристики V, V и V изменения напряжения затем в итоге превращаются в управляющих блоках 434 в управляющие сигналы для инвертора 402.
d
q
ds
qs
id
iq
При этом и здесь имеется подача энергии посредством регулирования тока. Это регулирование тока производит, в частности, сравнение номинального/фактического значения между номинальными токами и фактическими токами. Однако вариант фиг.4 использует при этом преобразованные компоненты i и i или, соответственно, i и i тока. Получается отклонение регулирования тока, а именно, разностные компоненты Δ и Δ тока. Они необходимы для подачи энергии, но регистрируются также для регистрации отсоединения от сети или, соответственно, образования изолированной сети. При этом ввод 439 данных может здесь также пониматься как средство регистрации, которое регистрирует это отклонение регулирования тока из регулирования подачи энергии и вводит в блок 436 проверки.
ds
qs
Затем блок 436 проверки, который вместе с тем представляет собой средство проверки, осуществляет сначала проверку на отсоединение от сети или, соответственно, образование изолированной сети и вместе с тем на ошибку изолированной сети первой степени. Если обнаруживается такая ошибка изолированной сети первой степени, здесь также выводится сигнал EF ошибки. Этот сигнал EF ошибки, простоты ради, обозначен точно так же, как в варианте осуществления фиг.3, но может отличаться своими значениями. Но предпочтительно он не отличается и имеет нулевое значение или значение, равное единице. Если он имеет значение, равное единице, то это означает, что ошибки нет, то есть отсоединение от сети или образование изолированной сети зарегистрировано не было. Тогда это также приводит к тому, что это значение, равное единице, не оказывает никакого действия в мультипликаторной системе 420, то есть там входящие компоненты i и i номинального тока при умножении на 1 не изменяются. Но если обнаруживается ошибка сети первой степени, этот сигнал EF ошибки может принимать нулевое значение. Это приводит к тому, что компоненты номинального тока устанавливаются на нулевое значение. И здесь, как в варианте осуществления фиг.3, символически изображенной линией 442 передачи ошибки обозначено непосредственное и немедленное воздействие на управляющие сигналы управляющих блоков 434 для управление с инвертором 402.
Это обнаружение ошибки изолированной сети первой степени приводит, таким образом, также к той реакции, что номинальные токи устанавливаются на нулевое значение. Одновременно сигнал EF ошибки может вводиться в блок 440 аналитической оценки и управления, чтобы при этом, например, также передавать эту информацию дальше, а не использовать только для регулирования.
Итак, если была обнаружена ошибка изолированной сети первой степени, блок 436 проверки продолжает проверку и проверяет, появится ли также ошибка изолированной сети второй степени. И это осуществляется на базе зарегистрированного отклонения регулирования тока, которое также вводится в блок 436 проверки через ввод 438 данных. Если при этом обнаруживается ошибка изолированной сети второй степени, задействуется, то есть размыкается разъединитель 444, и при этом инвертор 402 будет отсоединен от сети 446 парка. Кроме того, эта особая ошибка EEF вводится в блок 440 аналитической оценки и управления.
То есть если обнаруживается ошибка изолированной сети первой степени, инвертор продолжает эксплуатироваться и не отсоединяется, но он также не подает ток. Если все же обнаруживается ток, особенно такой, который имеет высокое значение и не может объясняться управлением инвертора 402, предполагается ошибка изолированной сети второй степени, и разъединитель размыкается.
После того, как ошибка устранена, в частности, образование изолированной сети прекращено или оно может быть прекращено в скором времени, блок 440 аналитической оценки и управления может также применяться для того, чтобы подавать блоку 436 проверки сигнал перезагрузки. Причем тогда при необх. разъединитель 444 может снова замыкаться, и также сигнал EF ошибки может снова принимать значение, равное единице, и поэтому номинальный ток может снова отклоняться от нулевого значения. Возможно также, что была обнаружена только ошибка изолированной сети первой степени, и разъединитель 444 не размыкался. Но и тогда блок 440 аналитической оценки и управления может подавать блоку 436 проверки сигнал перезагрузки, чтобы по меньшей мере снова устанавливать сигнал EF ошибки на значение, которое показывает, что ошибки нет, то есть в частности, на значение, равное единице.
Кроме того, эта функциональная возможность подачи блоку 436 проверки сигнала перезагрузки таким же описанным образом относится также к варианту осуществления фиг.3, поэтому там блок 340 аналитической оценки и управления может подавать сигнал перезагрузки блоку 336 проверки.