[发明专利]用于在与公用电网断开期间协调对风电场的控制的方法和系统

说明书

提供了一种用于在公用电网处于故障期间协调对风电场的风机的控制的方法和系统，能量将经由至少一根电缆并经由所述风电场的变电站被输送到所述公用电网。所述方法包括：将所述公用电网与所述风机断开；经由至少一根电缆中相应的一根电缆而电气连接至少一组风机的辅助设备；在所述至少一组风机的相应一组中选择与所述风电场的变电站就电气距离而言接近的一个风机；以及通过所选择的至少一个风机的变流器吸收在所述至少一根电缆上产生的无功功率。所述方法和系统确保了最有效的电缆充电功率补偿。

技术领域

本发明涉及一种用于在断开风电场与公用电网的连接期间协调对风电场的风机的控制的方法和系统。

背景技术

众所周知，所有的离岸设施/单元将提供有独立的应急电源，当主电源出现故障时，其应当能够接管对紧急负载(例如，照明和重要的通信和信号系统等)的供电；对不同的负载，供电时间周期应满足诸如几小时到几天的需求。离岸风电场是一种典型的离岸应用，预计将以稳定的速度增长，并且预计安装功率将增加。当整个风电场与陆上电网断开时(例如在出口电缆故障的情况下)，电气系统设计还应符合紧急辅助负载供电(包括导航灯、传感器和通信设备，通风和加热设备等)的要求。

在专利EP 1 752 659中公开了使用柴油发电机对辅助负载供电的概念。然而，在这种情况下，来自电缆阵列的充电功率(容性无功功率)需要被柴油发电机吸收，导致所需柴油发电机的容量增大的问题。在解决技术问题时，专利EP 2 503 146描述了用于在公用电网(要向其输送能量)处于故障期间操作电能生产设施(风电场)的方法及其装置。该能量生产设施包括至少一个风机。该方法包括将风机与公用电网断开。该方法还包括经由电缆将外部发电机连接到风机的辅助设备上，以将有功功率输送到辅助设备。电缆连接到风机的变流器，其中变流器能够支持无功功率。由于所产生的无功功率可以通过适当地切换一个或多个功率晶体管而被连接到电缆的变流器吸收，使得外部发电机吸收的所产生的无功功率可以减少，因此能够使得外部发电机的尺寸和成本减小，从而可以实现外部发电机的安全操作。变流器可用于吸收通过向电缆施加电压而产生的无功功率，相比使用外部发电机或安装其他补偿设备(例如并联电抗器)，使用变流器更具成本效益。然而，以上专利并未针对风电场由多个风机组成并且它们的任何变流器能够吸收在电缆上产生的无功功率的情形进行分析；该情形下，无功功率补偿的效果将随着对风机的变流器的各种选择而变化(例如考虑到风机的变流器与变电站的电气距离而进行选择)。如专利EP 2 503 146所公开的，在多个风机之中选择无功功率吸收变流器而不考虑它们在补偿电缆产生的无功功率方面的相对有效性，则可能导致电缆充电无功功率补偿效果下降的问题。

专利EP 2 236 821描述了一种用于与风电场相关的至少两个风机的孤岛运行的方法和系统，其中所述风电场被配置为将所述风电场中的风机产生的电力提供给主电网，并且该方法包括：检测所述风电场中的至少两个或更多个失效的风机，所述失效的风机与所述主电网断开；配置至少一个孤岛本地电网以用于电气连接所述两个或更多个失效的风机；使用黑启动运行激活所述失效的风机中的至少一个；以及将所述至少一个激活的风机和所述失效的风机中的至少一个连接到所述本地电网，所述激活的风机用作连接到所述本地电网的所述至少一个失效的风机的电源。然而，专利EP 2 236 821没有讨论将多个风机的发电机和可替代的外部发电机用作辅助设备电源的情形。在该情形下，如控制不当将可能产生对于负载的过度供电或供电不足的技术问题。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于在公用电网处于故障期间协调对风电场的风机的控制的方法，能量将经由至少一根电缆并经由所述风电场的变电站被输送到所述公用电网，其中，所述风机布置在至少一个组中，所述方法包括：将所述公用电网与所述风机断开；经由至少一根电缆中相应的一根电缆，电气连接至少一组风机的辅助设备；在所述至少一组风机的相应一组中选择与所述风电场的变电站就电气距离而言接近的至少一个风机；以及通过所选择的至少一个风机的变流器吸收在所述至少一根电缆上产生的无功功率。