CN104995812B - 操作风力涡轮机发电厂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了操作风力涡轮机发电厂的方法。这种风力涡轮机发电厂包括至少一个传输支路，其包括多个风力涡轮发电机并且通过包括遮断容量的至少一个断路器而在公共耦合点处耦合至电网。所述方法包括：针对低电压故障事件来监测所述风力涡轮机发电厂；以及如果检测到低电压故障事件，则：计算电网短路强度；如果所述电网短路强度要求超过所述断路器的遮断容量的初始故障电流贡献通过所述断路器，那么确定短路电流限制；基于所述短路电流限制来确定最大故障电流贡献；以及操作所述风力涡轮发电机，以向所述电网提供所述最大故障电流贡献。

Description

操作风力涡轮机发电厂的方法

技术领域

本发明总体上涉及操作风力涡轮机发电厂的方法，具体而言，本发明涉及在低电压故障情况下，尤其是在短路故障的情况下操作风力涡轮机发电厂的方法。

背景技术

近些年，在减少通过燃烧化石燃料生成的温室气体的排放上已有了越来越多的关注。用于减少温室气体排放的一种解决方案是开发可再生能源。具体地，源自于风的能量已经被证明是环境安全且可靠的能源，其能够减小对化石燃料的依赖。

可以通过风力涡轮机来采集风中的能量，风力涡轮机是将风的动能转化成机械能、并随后将机械能转化成电功率的旋转机械。常见的水平轴风力涡轮机包括塔架、设置在塔架的顶点的机舱、以及在机舱中通过轴来支撑的转子。轴将转子与容纳在机舱内部的发电机的转子组件直接或间接耦合。多个风力涡轮机可以被布置在一起，以形成风电场或风力发电厂。

风力发电厂耦合至通过断路器来分配电力的电气网络或电网。由于风力发电厂通常位于农村地区，所以基础设施通常未被适当设置来支持风力发电厂电气分配。作为结果，距离主发电装置很远的这种电网经历了被称为“弱电网”的现象。

在连接至弱电网的大型风力发电厂中，需要大的故障电流贡献来保持系统稳定性。然而，本申请的受让人已经发现，在当电网短路强度增大时的情况期间，故障电流贡献可能超过断路器的遮断容量。该问题在当额外的电力生产装置(例如，更多的风力涡轮机、或燃气轮机或煤厂)被添加到风力发电厂的传输电路上时的情形下会加剧，并且在故障的情形下，将其故障贡献附加到风力发电厂的传输电路上。这导致了断路器上的进一步的压力，所述断路器在通过断开负载有超过其额定值的电流的电路来着手断开连接时可能永久性受损。

本发明试图提供解决上述情形的解决方案。

发明内容

在本发明的一方面，提供了操作风力涡轮机发电厂的方法，风力涡轮机发电厂包括至少一个传输支路，所述传输支路包括多个风力涡轮发电机，传输支路通过包括遮断容量的至少一个断路器来在公共耦合点处耦合至电网，所述方法包括：针对低电压故障事件来监测风力涡轮机发电厂；以及如果检测到低电压故障事件，则：计算电网短路强度，在电网短路强度要求超过断路器的遮断容量的初始故障电流贡献通过断路器的情况下确定短路电流限制，基于短路电流限制来确定最大故障电流贡献，以及操作风力涡轮发电机以向电网提供最大故障电流贡献。

附图说明

通过示例的方式并参考附图来解释本发明的实施例。要注意，附图仅示出本发明的实施例的示例，并且因此不被认为是其范围的限制，这是因为本发明可以允许其它等效实施例。

图1示出了根据实施例的风力涡轮机发电厂的布局。

图2示出了陈述控制风力涡轮机发电厂的方法的流程图。

图3a示出了针对低电压电气故障的典型无功电流注入分布。

图3b示出了根据实施例的针对低电压电气故障的弱电网注入分布。

具体实施方式

在下文中，参考本发明的实施例。然而，应当理解，本发明不限于具体描述的实施例。相反，可以想到以下特征和要素的任何组合来实施并实践本发明，不论这些特征和要素是否涉及不同的实施例。

此外，在各种实施例中，本发明相对于现有技术提供了许多优点。然而，尽管本发明的实施例相对于其它可能的解决方案和/或相对于现有技术可以获得优点，但是特定优点是否由给定实施例获得并不是本发明的限制。因此，以下方面、特征、实施例以及优点仅是说明性的并且不被认为是所附权利要求的要素或限制，除非在(多项)权利要求中明确地叙述。同样地，对“本发明”的引用不应当被解释为本文中所公开的任何发明性主题内容的概括，并且不应当被认为是所附权利要求的要素或限制，除非在(多项)权利要求中明确地叙述。

在本发明的一方面，提供了操作风力涡轮机发电厂的方法，风力涡轮机发电厂包括至少一个传输支路，传输支路包括多个风力涡轮发电机，传输支路通过包括遮断容量的至少一个断路器在公共耦合点处耦合至电网，所述方法包括：针对低电压故障事件来监测风力涡轮机发电厂；以及如果检测到低电压故障事件，则：计算电网短路强度，在电网短路强度要求超过断路器的遮断容量的初始故障电流贡献通过断路器的情况下确定短路电流限制，基于短路电流限制来确定最大故障电流贡献，以及操作风力涡轮发电机来向电网提供最大故障电流贡献。

在操作风力涡轮机发电厂时，通过由地理传输操作员并入的电网代码而设置在风力涡轮机发电厂上的典型要求为：风力涡轮机与传输电网保持连接并且在低电压故障事件期间尽可能多地提供无功电流。需要提供无功电流来支持传输电网将电网电压恢复至正常值。简言之，向电网提供的无功电流越多，电网电压恢复得越快。之前的风力涡轮机发电厂系统通过将其低电压故障响应设定为提供发电系统所能提供的最大无功电流来满足这种电网要求。

通常，与其它物理硬件开关一样，断路器被设计有针对其操作容量的缓冲，以适应大部分电压波动。然而，如上所述，本受让人已经发现典型的操作设计不适合涵盖极端故障情形的情形。替代替换已安装的解决方案、或者在设计新的发电厂时放入具有较高额定容量的断路器(这两种方法都是昂贵且不切实际)，提出了基于风力涡轮机发电厂的操作输出的控制的解决方案。这种解决方案是成本高效的并且消除了对昂贵的硬件解决方案的需要，与此同时，仅最低限度地减小了传输电网可能从低电压故障事件中恢复的速率。

在本发明中，计算了电网短路强度，并且考虑了基于电网短路强度的故障电流贡献是否需要异常高的无功电流支持。对电网支持要求的更好的理解建立在考虑电网强度的情况下。这又导致了对供应至电网的功率的任何变化的更准确的修改。

目前，通过操作风力涡轮机发电厂、并且具体地操作风力涡轮发电机而基于低电压故障事件期间的短路电流限制来提供最大故障电流贡献，减小了具有超过发电厂中的断路器的遮断容量的故障贡献的发电厂的风险。通过将对已安装的断路器容量的考虑并入控制方案中，可以提供对必需减小多少电流的准确表示，虽然还提供了尽可能多的无功电流来促进传输电网的恢复。这种方法的优点在于，发电厂设计者和拥有者能够计划使用具有较低额定值的断路器、以及开放考虑到弱电网问题而可以被包括的发电厂选址机会。

在实施例中，方法还包括：基于短路电流限制和每个风力涡轮发电机的输出能力来为每个风力涡轮发电机确定对应的最大故障电流贡献。这样一来，提供了关于发电厂的故障注入支持的更精细的控制。这允许发电厂中的不同涡轮机针对故障支持和发电厂来进行优化，以在不对已安装的装备的健康状态进行妥协的情况下提供尽可能多的故障注入支持

在实施例中，计算电网短路强度包括：在风力涡轮机发电厂内的限定的位置处将预定量的无功功率注入电网中；测量电网的电压电平的变化；以及通过将电网的电压电平的变化与注入的无功功率的量进行比较来确定电网短路强度。

在实施例中，短路电流限制被确定为断路器的遮断容量。这允许发电厂功率控制器在追踪所关注的断路器的遮断容量的同时修改故障电流注入。在风力涡轮机发电厂中存在多个断路器、并且如果存在多于一个断路器则电网短路强度要求超过遮断容量的初始故障电流贡献的情况下，将会考虑具有最低遮断容量的断路器，用以确定短路电流限制。

在另一个实施例中，确定最大故障电流贡献包括实施使用弱电网注入分布来替代常规的故障注入分布。弱电网注入分布的实施方式允许风力涡轮机转换器控制器立即切换至低于常规故障注入分布所需的贡献的最大故障电流贡献。

在另一实施例中，弱电网故障注入分布通过以下方法得到：基于电网短路强度、当前电网电压和发电厂中的断路器的遮断容量来确定最大故障电流贡献；以及降低注入分布中的无功电流注入增益，以使风力涡轮机发电厂的输出与最大故障电流贡献匹配。就与检测到故障之后进行确定相比较所节省的计算和通信时间而言，预先确定最大故障电流注入并将其实施到弱电网故障注入分布中是有利的。

在实施例中，确定最大故障电流贡献包括：反复降低要提供至风力涡轮发电机的功率参考，以使要由风力涡轮发电机产生的故障电流的量下降至短路电流限制以下。

反复降低功率参考允许发电厂功率控制器对适当的计算进行单步调试以确定最大故障电流贡献，并且还允许发电厂功率控制器对在利用这种确定的故障贡献来运行发电厂时可能出现的任何其它问题有观点。

在另一个实施例中，低电压故障事件为电网短路、电网故障、以及发电厂传输电路短路故障中的任一种。由于电阻急剧下降，这种事件通常使要传输的电流的量急剧增大，并且对发电厂进行监测允许发电厂功率控制器识别这些事件并做出反应。

在实施例中，确定对应的最大故障电流贡献还包括分析风力涡轮发电机的操作状态。在另一实施例中，确定对应的最大故障电流贡献还包括分析风力涡轮发电机中的功率转换器的操作状态。监测并考虑操作状态，例如功率转换器的状况、操作的并行转换器模块的数量、发电机绕组的操作状况和绝缘性等。这允许发电厂功率控制器最优地操作个体风力涡轮机。

在本发明的另一个方面，提供了风力涡轮机发电厂，其包括：包含多个风力涡轮发电机的至少一个传输支路，传输支路通过包括遮断容量的至少一个断路器来在公共耦合点处耦合至电网；以及风力涡轮机发电厂功率控制系统，其包括：监测电路，其被配置为检测低电压故障事件；短路强度计算装置，其被配置为计算电网短路强度；确定装置，其被配置为在电网短路强度要求超过断路器的遮断容量的初始故障电流贡献通过断路器的情况下确定短路电流限制；故障电流确定装置，其被配置为基于短路电流限制来确定最大故障电流贡献；以及功率控制器，其被配置为将参考信号发送至风力涡轮发电机，以向电网提供最大故障电流贡献。

在实施例中，确定装置被配置为基于短路电流限制和每个风力涡轮发电机的输出能力来为每个风力涡轮发电机确定对应的最大故障电流贡献。

在另一个实施例中，故障电流确定装置包括替代常规故障注入分布来使用的弱电网故障注入分布。在又一个实施例中，发电厂还包括故障注入分布确定装置，其被配置为基于电网短路强度、当前电网电压、以及发电厂中的断路器的遮断容量来确定最大故障电流贡献，并且降低注入分布中的无功电流注入增益，以使风力涡轮机发电厂的输出与最大故障电流贡献匹配。

在实施例中，弱电网故障注入分布被提供到并且存储在风力涡轮机功率转换器控制装置中，用以操作风力涡轮发电机。

以下是在附图中描绘的本发明的实施例的具体实施方式。实施例是示例并且被详细描述以清晰地传达本发明。然而，提供的细节的量并非旨在限制实施例的预期变型；正相反，本发明是要覆盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物、以及替代物。

图1示出了根据实施例的风力涡轮机发电厂布局。在实施例中，风力涡轮机发电厂100包括多个传输支路110、112、114，每个传输支路包括电连接至传输支路的多个风力涡轮发电机120。在本实施例中，风力涡轮机发电厂100包括一队相似的风力涡轮发电机120。然而，在其它实施例中，普遍具有与风力涡轮机发电厂中的传输支路连接的多种风力涡轮发电机。其原因在于，风力涡轮机在地理上分布于最好由不同类型的风力涡轮发电机来利用占优势的风的不同位置处。

在本实施例中，每个风力涡轮发电机120被提供为3MV涡轮机。每个涡轮机120包括驱动旋转主轴的多个转子叶片，旋转主轴机械耦合至使高速发电机轴加速旋转的变速箱。提供了永磁发电机并且将机械转矩转化成电功率，将电功率提供至满量程的功率转换器来进行功率调节。利用涡轮机中提供的变压器来增加功率转换器的输出，此后，这向传输支路110、112、114产生了额定为30kV的电功率。在其它实施例中，发电厂中的涡轮机包括发电机，发电机可以是单独或双馈同步发电机、感应发电机、或包括定子绕组的任何其它类型的发电机。此外，在其它实施例中，涡轮机可以包括直接驱动或其它替代的驱动系统，这消除了传统变速箱的使用。

每个传输支路110、112、114通过传输支路断路器130、132、134而耦合至还被称作主母线的发电厂配电线124。在安装风力涡轮机发电厂100期间，在诸如等的仿真工具的帮助下，执行了全面的电气系统分析，所述分析规划出操作风力涡轮机发电厂100所需的基础设施能力。在这种分析期间，确定了传输支路断路器130、132、134的额定值，其通常与连接至每个支路的涡轮机提供的最大功率量、以及诸如“断和通(break andmake)”额定值等的最大故障电流额定值有关。

传输支路断路器的功能在于保护连接至传输支路的风力涡轮机和风力涡轮机发电厂的其它部分这二者，以使它们免受电网或发电厂中存在故障时可能出现的功率浪涌或激增。在这种实例中，断路器跳入开路状况，并且将传输支路与风力涡轮机发电厂隔离，直到故障被识别并解决，并且电气系统恢复正常以便传输支路的重新连接。在本实施例中，断路器144的额定值为25kA，并且断路器130、132、和134的额定值为20kA，这充分满足根据风力涡轮机发电厂100的电气布局的要求。

在发电厂配电线124的相对侧上提供了发电厂变电站140。发电厂变电站可以是风力涡轮机发电厂的物理区域或遍布发电厂的特征的合计数量。此处，变电站140被呈现为位于一个物理区域中。变电站的主部件是主变压器142，主变压器142将发电厂中产生的功率增加至要被提供至电网150和主开关装置144的适当的电压，主开关装置144限定风力涡轮机发电厂的有源开关。发电厂变电站140坐落在风力涡轮机发电厂100的传输支路130、132、134与通往电网150的公共耦合点146之间。

此外，一些功率补偿装备143与变电站140设置在一起。本实施例中的功率补偿装备143包括STATCOMS，但是还可以有其它替代物，例如：开关电容器组、开关电感器组、静电电容器，以及同步调相机。功率补偿装备143用于控制功率因数、贡献的无功功率的电平、或公共耦合点(“PCC”)146的电压电平。在其它实施例中，功率补偿装备可以被分配给每个风力涡轮发电机120。

风力涡轮机发电厂100的操作由发电厂功率控制器148控制，发电厂功率控制器148将各个参考设定点调度至风力涡轮机发电厂100中的个体风力涡轮发电机120。发电厂功率控制器148还从每个风力涡轮发电机120、以及从传输支路110、112、114、配电线124、发电厂变电站140、和电网150上的各个位置接收多个测量源，并且使用所接收的信息来优化对电网的风力涡轮机发电厂故障电流贡献。

在本实施例中，风力涡轮机发电厂100附有额外的一组发电源160。该场景有时发生在当发电厂开发者决定在使地理空间最大化时可以引入额外的发电源时、以及在风力涡轮机传输布局可能是唯一可用的电气基础设施的情况下，并且该场景有时借助其上的额外的源。

在实施例中，额外的源160通常与专用升压变压器164和隔离开关166保持在单独的传输线162上。传输线162在公共耦合点146处耦合到风力涡轮机发电厂网络上。在传输线162上的任何地方发生故障的情况下，可以通过断开隔离开关166并且闭合源开关168来将额外的源160切换到发电厂配电线124上。在这种实例中，发电厂变电站140支持由额外的源160供应的功率和供应至电网150的功率的增加。

在允许附加额外的源160的情况下，发电厂开发者已经制定计划并运行仿真以确保发电厂基础设施(并且尤其是主开关装置144)在正常的操作环境下可以支持由额外的源160所提供的电功率。在本实施例中，额外的源160是耦合至同步发电机的燃气轮机，但是可以添加任何其它发电源，例如生物柴油、太阳能或水力发电。

在一种场景中，将故障施加到图1的风力涡轮机发电厂布局。在该场景中，额外的源160连接至风力涡轮机发电厂100并且与多个风力涡轮发电机120一起通过发电厂变电站140进行传输。当源开关168闭合时将隔离开关166断开，以促进将源传送到风力涡轮机发电厂传输电路上。出现的故障是电网150短路故障。

一旦这种故障出现，发电厂功率控制器148的即时响应是使风力涡轮机发电厂100进入低电压穿越模式。

在低电压穿越期间，每个风力涡轮机120的有功功率参考降低至零，并且为了支持电网电压，引导风力涡轮机的所有可用容量来产生无功电流。通过监管额外的源160的功率控制器来执行相似的任务，以切换生产来促进无功电流贡献。

如之前提到的，风力涡轮机发电厂通常在地理上隔离并且可以连接至弱电网。在本实施例中便是如此。在弱电网中，需要大的故障电流贡献来保持系统稳定性。理论上，贡献给电气系统的无功功率的量越大，恢复就越快，并且提高了有功功率接收的容量。然而，由于电网短路强度因额外的发电源被耦合而增大，所以对故障贡献的需求量增大。

在这种情况下，所贡献的无功功率的增大造成了超过发电厂中的现有断路器的遮断容量的风险。在本实施例中，建议计算电网短路强度并且基于电网短路强度来确定短路电流限制。此后，通过操作风力涡轮机发电厂100中的风力涡轮发电机120来提供最大故障电流贡献。

电网150的电网短路强度或短路比(“SCR”)可以被测量为PCC 146处的电网电压电平的变化(dV)，其是整个风力发电厂的输出有功功率(dP)或无功功率(dQ)的变化的函数。在本实施例中，建议注入预定量的无功功率(dQ)来估算电网电压电平变化的响应。

一旦识别了SCR，还可以推导出电网所需的故障电流的量。这可以由以下等式来提供：

P_fault＝SCR×P_active

其中，P_fault是所需的短路故障电流，并且P_active是已安装的有功功率。据此，发电厂功率控制器148推导出了所需的故障电流：

所识别的故障电流是理想情况下电网要求风力发电厂100提供的故障电流的测量。为了防止风力涡轮机发电厂100中的断路器处出现过容量(overcapacity)，发电厂功率控制器将所识别的故障电流与断路器130、132、134以及开关装置144的额定容量进行对比。如果所需的故障电流超过断路器中的任一个的额定遮断容量，那么发电厂功率控制器开始确定短路电流限制，所述短路电流限制被确立为受到影响的断路器的额定容量。

在本实施例中，然后识别所识别的故障电流与短路电流限制之间的差，并且将其确立为要减小的故障电流的量。假设发电厂功率控制器148不具有对额外的源160的控制。像这样，控制器148可以影响的唯一的发电源为风力涡轮发电机120。风力涡轮发电机关于每单位所需的功率而线性地提供无功功率电流。在要求减少故障电流贡献时，发电厂功率控制器148线性地缩小以获得要提供给风力涡轮发电机120的减少的每单位功率参数，以使风力涡轮发电机的总输出不超过短路电流限制。响应于所提供的减少的功率参考，风力涡轮发电机120的输出被称为最大故障电流贡献。

本实施例将适用的发明与和额外的电源160耦合的风力涡轮机发电厂100相关。其还可应用于独立的风力涡轮机发电厂。要注意，在风力发电厂耦合至弱电网的情况下，需要大的故障电流贡献来在低电压事件期间保持系统稳定性。如果低电压事件由风力发电厂内的短路引起，例如由支持多个风力涡轮机的风力涡轮机发电厂的传输支路上的短路引起，那么借助于电阻抗的下降，电路中的所有电流都被吸引以致短路。

此外，诸如风力涡轮机等的电力产生源切换至故障穿越模式并且开始尽其所能地产生无功电流。

由于故障将导致来自所有发电机的故障贡献、以及具有提供最大无功电流输出的源，所以阻抗的急剧减小导致传输支路中的由此产生的电流尖峰，其将跳过传输支路上的过电流继电器。这导致被发送至传输支路断路器的控制信号使电路断开，以便保护传输支路上的电气装备。然而，传输支路两端的电流本应该超过断路器的遮断容量，从而在通常导致对断路器的永久损害的大的电流流量下断开断路器。并且更换是昂贵且耗时的。考虑更换的成本和损失产量的成本，本发明给出了智慧的解决方案，以使在电网中的故障事件期间，WPP保持连接并且以受控方式贡献故障电流，从而不会超过断路器额定值。

通过调节来自电力生产涡轮机的最大故障电流贡献，根据本发明的方法能够不仅在发生短路的传输支路中、并且还在其它传输支路上处理这种情况，因为所有的电流在故障期间都朝向短路流动。

图2示出了根据实施例的陈述控制风力涡轮机发电厂200的方法的流程图。在202，针对低电压事件来监测风力涡轮机发电厂的电压，尤其是在变电站的高电压节点处，即与电网的公共耦合点处。在204，检测到低电压事件，这导向206，在206，对电网短路强度进行计算。在208，如果电网短路强度要求超过断路器的遮断容量的故障电流贡献，那么确定短路电流限制。在210，基于短路电流限制确定最大故障电流贡献。在212，风力发电厂的风力涡轮发电机操作用于向电网提供最大故障电流贡献。

结合上述方法，提供了风力涡轮机发电厂，其包括风力涡轮机发电厂控制系统，其包括：监测电路，其被配置为检测低电压故障事件；短路强度计算装置，其被配置为计算电网短路强度；确定装置，其被配置为在电网短路强度要求超过断路器的遮断容量的初始故障电流贡献通过断路器的情况下确定短路电流限制；故障电流确定装置，其被配置为基于短路电流限制来确定最大故障电流贡献；以及功率控制器，其被配置为将参考信号发送至风力涡轮发电机以向电网提供最大故障电流贡献。

在另一个实施例中，不同的故障注入分布用于提供最大故障电流贡献。在低电压事件期间，个体风力涡轮机控制器立即从正常生产模式切换到故障穿越模式，以根据预定电流注入分布来产生无功电流。图3a示出了针对低电压电气故障的常规无功电流注入分布300。可能要注意的是，当电压下降至0.8p.u时，要注入的无功电流302具有10的增益和1.0p.u的输出。在该实施例中，对电网短路强度进行追踪，并且在电网短路强度要求超过断路器的遮断容量的故障电流贡献的情况下，涡轮机切换至弱电网故障注入分布，其具有施加到无功电流注入的确定的较低增益并且因此具有较低的输出。因此最大故障电流贡献受限于并被设定为弱电网故障注入分布。图3b示出了根据实施例的针对低电压电气故障的弱电网注入分布320。

反复确定了弱电网故障注入分布，并且尤其是分布的增益，以确定无功电流贡献322。定期执行该确定，例如每10分钟(其可以小于10min，直到10s，基于PCC处的SCR变化的先前取样率，计算频率可以是自动化的)，并且该确定基于对电网短路强度、当前电网电压、以及发电厂中的各个断路器的遮断容量的计算。其还可以包括考虑风力涡轮机发电厂中的电源的输出能力。最大故障电流贡献被确定，并且通过降低无功电流注入增益和输出而被施加到弱电网注入分布。然后将该更新的分布存储在要用于根据该实施例的方法内的每个风力涡轮机的转换器控制系统内。

在替代的实施例中，风力涡轮机发电厂包括发电厂中的多种类型的风力涡轮机，并且提供了操作这种发电厂的方法，其中，基于短路电流限制、以及每个涡轮机的功率生产能力，为每个个体涡轮机确定了减小的每单元功率参考。此外，在另一个实施例中，在确定减小的每单元无功电流参考时考虑风力涡轮机的操作状态。在一些实例中，风力涡轮机功率转换器可以包括堆叠在并行构造中的多个较低额定值的功率转换器。如果较低额定值的功率转换器是有故障的，则仍然有可能使风力涡轮机功率转换器在减小的额定值下起作用。在该实施例中，在确定每个风力涡轮发电机的对应的最大故障电流贡献时考虑每个风力涡轮机功率转换器的操作状态。还可以考虑风力涡轮机的其它特性，例如，发电机的操作状态，尤其是发电机绕组和绝缘性以及电气变压器。

尽管通过对各个实施例的描述已经示出了本发明，并且尽管已经相当详细地描述了这些实施例，但是申请人的意图并不是将所附权利要求的范围约束或以任何方式限制于这种细节。额外的优点和修正对本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，本发明在其更宽泛的方面中并不限于所示出和描述的具体细节、代表性方法以及说明性示例。因此，在不脱离申请人的一般发明构思的精神或范围的情况下，可以偏离这种细节。

Claims (15)

1.一种操作风力涡轮机发电厂的方法，所述风力涡轮机发电厂包括至少一个传输支路，所述传输支路包括多个风力涡轮发电机，所述传输支路通过包括遮断容量的至少一个断路器而在公共耦合点处耦合至电网，所述方法包括：

针对低电压故障事件来监测所述风力涡轮机发电厂；以及

如果检测到低电压故障事件：

-计算电网短路强度，

-如果所述电网短路强度要求超过所述断路器的所述遮断容量的初始故障电流贡献通过所述断路器，那么确定短路电流限制，

-基于所述短路电流限制来确定最大故障电流贡献，以及

-操作所述风力涡轮发电机，以向所述电网提供所述最大故障电流贡献。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

-基于所述短路电流限制和每个风力涡轮发电机的输出能力来为每个风力涡轮发电机确定对应的最大故障电流贡献。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，计算电网短路强度包括：

-在所述风力涡轮机发电厂内的限定的位置处将预定量的无功功率注入到所述电网中，

-测量所述电网的电压电平的变化，以及

-通过将所述电网的电压电平的变化与所注入的无功功率的量进行比较来确定电网短路强度。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述短路电流限制被确定为所述断路器的所述遮断容量。

5.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，确定所述最大故障电流贡献包括：

-实施使用弱电网故障注入分布来替代常规的故障注入分布。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述弱电网故障注入分布通过以下方法得到：

-基于所述电网短路强度、当前电网电压和发电厂中的所述断路器的所述遮断容量来确定所述最大故障电流贡献，以及

-降低注入分布中的无功电流注入增益，以使所述风力涡轮机发电厂的输出与所述最大故障电流贡献匹配。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述最大故障电流贡献包括：

-降低要提供给所述风力涡轮发电机的功率参考，以使要由所述风力涡轮发电机产生的故障电流的量下降至低于所述短路电流限制。

8.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，所述低电压故障事件为电网短路、电网故障、以及发电厂传输电路短路故障中的任一种。

9.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述对应的最大故障电流贡献还包括分析所述风力涡轮发电机的操作状态。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，确定所述对应的最大故障电流贡献还包括分析所述风力涡轮发电机中的功率转换器的操作状态。

11.一种风力涡轮机发电厂，包括至少一个传输支路，所述传输支路包括多个风力涡轮发电机，所述传输支路通过包括遮断容量的至少一个断路器而在公共耦合点处耦合至电网；

以及风力涡轮机发电厂功率控制系统，其包括：

-监测电路，其被配置为检测低电压故障事件，

-短路强度计算装置，其被配置为计算电网短路强度，

-确定装置，其被配置为在所述电网短路强度要求超过所述断路器的遮断容量的初始故障电流贡献通过所述断路器的情况下确定短路电流限制，

-故障电流确定装置，其被配置为基于所述短路电流限制来确定最大故障电流贡献，以及

-功率控制器，其被配置为将参考信号发送至所述风力涡轮发电机，以向所述电网提供所述最大故障电流贡献。

12.根据权利要求11所述的风力涡轮机发电厂，其中，所述确定装置被配置为基于所述短路电流限制和每个风力涡轮发电机的输出能力来为每个风力涡轮发电机确定对应的最大故障电流贡献。

13.根据权利要求11所述的风力涡轮机发电厂，其中，所述故障电流确定装置包括用于替代常规故障注入分布的弱电网故障注入分布。

14.根据权利要求13所述的风力涡轮机发电厂，还包括故障注入分布确定装置，其被配置为基于所述电网短路强度、当前电网电压、和发电厂中的所述断路器的所述遮断容量来确定所述最大故障电流贡献，并且降低注入分布中的无功电流注入增益，以使所述风力涡轮机发电厂的输出与所述最大故障电流贡献匹配。

15.根据权利要求13或14所述的风力涡轮机发电厂，其中，所述弱电网故障注入分布被提供到并且存储在风力涡轮机功率转换器控制装置中，用以操作所述风力涡轮发电机。