TW201541796A - 用於操作風力發電機及／或風力發電廠之方法以及調節及／或控制裝置以及風力發電機與風力發電廠 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種用於操作用於將電力饋給至一電力供應電網之一風力發電機及/或一風力發電廠的方法，其中，憑藉一調節及/或控制裝置之至少一個功率調節模組來調節一輸出功率，詳言之一有功及/或無功功率，其中，規定待預設之一功率調節輸入值及待自該功率調節輸入值判定之一功率調節輸出值，且規定待輸出之一功率調節輸出值，且另外規定待在一偵測時間週期期間偵測的風能發電之輸出功率之一時間量變曲線，且規定待在一偵測時間週期期間偵測的該電力供應電網之線路電壓之一時間量變曲線，其中，在該偵測時間週期期間執行一檢查，以查明該輸出功率及該線路電壓是否具有一振盪量變曲線。根據本發明，規定待指派給該振盪量變曲線的具有一週期(T)且具有一振幅(A)之一振盪，且規定確定該振盪在該偵測時間週期期間繼續且在程序中並不減小，及規定待輸出的用於發信號一振盪增長狀態之一信號。

Description

用於操作風力發電機及/或風力發電廠之方法以及調節及/或控制裝置以及風力發電機與風力發電廠

本發明係關於用於操作風力發電機及/或風力發電廠之方法，且係關於用於操作風力發電機及/或風力發電廠之調節及/或控制裝置。此外，本發明係關於風力發電機且係關於風力發電廠。

大體而言，風力發電機及/或風力發電廠可定義為用於自風能產生能量之風能發電機(亦即能量產生工廠)，該風能發電機特別經設計用於將電力饋給至電力供應電網中。

電能至諸如歐洲互連電網或美國電網之電力供應電網中的饋給係大體已知的。在此狀況下，電力供應電網在下文將被理解為意謂AC電壓電網，此係因為該電網通常已變得風行。此情形並不排除在電網中存在DC電壓區段的可能性。同樣，與頻率無關之態樣在任何狀況下亦原則上係關於DC電壓電網。歷史上，至電力供應電網中之饋給使用大規模電廠來進行，大規模電廠由諸如煤、核能或燃氣之原始能量來驅動同步發電機。視同步發電機之極對數目及同步發電機之速度而定，該同步發電機以特定頻率饋給至電力供應電網中。舉例而言，同步發電機可受控制工程技術影響以便設定功率。然而，此調整 程序可為緩慢的。在電力供應電網(其中將存在饋給)中的變化之情形的狀況下，在歷時短時段的任何狀況下，同步發電機之實體回應常常影響電網狀態的改變。舉例而言，當供電電網不可汲取由或可由同步發電機提供之全功率時，同步發電機之速度增加。因此，過度電力接著使同步發電機加速，此情形在饋入頻率之增加上變得顯著。對應地，供電電網上之頻率可增加。

憑藉風力發電機來產生電力且將此電力饋給至電力供應電網中係通常已知的。為了憑藉分散型發電單元(諸如詳言之風力發電機)來饋入電能，電網中的穩定性損失(在德語中亦用於技術領域中且由「LOS」縮寫的術語)的問題原則上為未知的。儘管自2000年年中起已首次做出關於允許風力發電機有助於用於電網之電後備的提議，但此並未考慮穩定性損失的原因，詳言之，該提議未考慮饋給至供電電網中之穩定性損失之原因的可能性。

電網穩定性損失(亦即供電電網上之穩定性損失)可導致饋給能量產生單元的關機。此穩定性損失(LOS)描述物理性質之不再准許繼續操作且需要藉由關機來結束的程序。電網穩定性損失(LOS)應理解為意謂失去第一角穩定性之現象，該現象最終可導致電壓穩定性的損失。在發電廠之狀況下，該等發電廠的電力接著失效，且結果，可有助於所謂電力不足的升級。

詳言之，將建立需要能夠在穩定性損失發生之情況下提供的待達成之過電流來作為穩定性準則。此情形預示系統之對應組態。新發電廠或類似能量產生單元(詳言之待新建之發電廠)因此與供電電網匹配，如發電廠意欲連接至的連接點處所表明。堅持此基本匹配規定可證明為有困難的，即使是在風力發電廠或在此程度上僅部分地在操作中之類似風能產生單元之建構期間。

US 2007/0085343 A1憑藉實例揭示一種用於視用於電力供應電網 之操作之系統參數之變化而控制風力發電機的方法。在此狀況下，相較於額定操作，風力發電機以較高輸出功率操作從而輸出至電力供應系統中。關於US 2007/0085343 A1中之圖3，描述補償由於負載故障的電力供應電網之系統頻率之振盪的可能性。

WO 2011/000754 A1揭示一種用於偵測包含第一、第二及第三相之三相AC電壓電網之電變數的方法，該方法包含以下步驟：在每一狀況下量測一個電壓值、變換該等電壓值及重複該量測及該變換。此情形有益於以儘可能準確並及時的方式主要地偵測電力供應電網之電壓。

德國專利及商標局已在以下優先權申請案中搜尋先前技術：WO 2013/102791 A1、WO 2011/000754 A1、US 7,639,893 B2、US 2007/0085343 A1及DE 10 2011 086 988 B3。

風力發電機(亦即，連接至電力供應電網從而經由針對該風力發電機提供之連接點(該連接點有時亦被稱作連接點或饋入點)饋入電能之單一風能產生單元)係示意性地展示於圖1中。

複數個風力發電機愈來愈多地又豎立在風力發電廠中而非操作個別裝備，該複數個風力發電機可將對應之大量電力饋給至電力供應電網中。原則上，風力發電廠被理解為意謂數個但至少兩個風力發電機，該等風力發電機連接至電力供應電網從而經由單一連接點饋入電能。此風力發電廠係示意性地展示於圖2中，且詳言之特徵在於共同連接點，經由該共同連接點，風力發電廠中的所有風力發電機饋給至電力供應電網中。儘管在被稱作混合型發電廠之狀況下，風力發電廠亦可包含各自具有單獨連接點的個別風力發電機，但混合型發電廠亦可包含數個風力發電廠及數個個別風力發電機。

相較於個別風力發電機，風力發電廠不僅可將相當高之電力饋給至電力供應電網中，而且該等風力發電廠原則上具有用於使電力供 應電網穩定的對應之顯著調節潛能。為此，例如，US申請案US 7,638,893提議(例如)電力供應電網之操作者可為風力發電廠提供功率預設，以便減小待饋給之發電廠電力，以便因此具有對其供電電網的進一步控制可能性。視風力發電廠之大小而定，此等調節干預在此狀況下可為弱的。此外，此等調節干預可由於風力發電機以及風力發電廠為分散型發電單元的事實而難以處置，此係因為風力發電機以及風力發電廠在各別電力供應電網操作所在的區中在相當大的面積上分散。

此外，在諸如德國之一些國家中，例如，嘗試用諸如風力發電機之再生能量發電機來替換習知大規模發電廠，詳言之核發電廠。然而，在此狀況下，存在如下問題：當此大規模電廠關機且「自電網減去」時，亦失去大規模發電場之電網穩定化效應。剩餘能量產生單元或新近添加之能量產生單元因此被需要以至少考慮穩定性之此變化。有問題因素在於，即使在個別風力發電機饋給至電網中之狀況下或在風力發電廠饋給至電網中的狀況下，對電網穩定化效應之積累的回應時間可能過於緩慢。原則上，此為一要求，此係因為風力發電機或風力發電廠係取決於當前風源之風能發電機，亦即係發電機。此外，若僅存在對目前風條件作出快速回應的有限可能性，則此情形使得電網穩定化效應之執行更困難或阻止此效應。

首先，有必要同樣地區分風力發電機自身或風力發電廠之有問題情形與電網穩定化之上述問題。此情形不僅適用於有問題之風情形，而且尤其在風力發電廠之建構階段期間適用。變得顯而易見的是，如原則上，在具有受控系統之任何控制及調節系統的狀況下，用於風力發電機的控制及調節設備在過度控制之操作條件的狀況下具有使風力發電機輸出不合適電力(詳言之，振盪之電力輸出)的傾向。此情形可具有不同原因，但大體上可歸因於如下情形：因此可假設用於 風力發電機或風力發電廠之控制裝置與調節裝置之間的非同步化或不利地同步化匹配。總體上，操作風力發電機可能有問題，首先，以便避免緊急情況之非所要控制相關且調節相關狀態且其次針對電網穩定化效應而組態風力發電機之控制設施及調節設施，該等設施可有可能在額定操作模式外。為此，一方面，風力發電機之電網穩定化操作模式且另一方面，避免控制及/或調節裝置之不利狀態(因為詳言之，該等狀態易受振盪影響)的問題區域在區分因果，但此等亦可彼此相互影響。

需要啟用風能產生單元(詳言之風力發電機及/或風力發電廠)之電力輸出，該電力輸出詳言之關於調節情形(例如在額定操作外或在僅部分完成但已正部分使用的風力發電廠之狀況下)儘可能可靠，即使在原則上較不利的區中。甚至與先前技術相對，需要在至電力供應電網中之輸出功率情況下的電網穩定化方法。

需要風能產生單元(詳言之風力發電機及/或風力發電廠)可藉以改良用於電力供應電網的備用者的解決方案；此情形可經使用以便提供儘可能穩定的供電電網及/或在所欲且所要之調節及控制狀態下操作風能產生單元，詳言之即使在調節及控制裝置以及風能產生單元尚未經最佳化或未彼此匹配時。

本發明之目標在於指定解決所提及問題中之至少一者的設備及方法。意欲提議對此領域中之先前方法的至少一替代解決方案。本發明之目標詳言之在於指定設備及方法，憑藉該設備及該方法，風力發電機及/或風力發電廠之輸出功率可以改良之方式至少受監測，詳言之加以調節及/或控制。詳言之，本發明之目標在於以輸出功率可首先以可靠方式相當準確地進行調節之方式來開發設備及方法。詳言之，風力發電機及/或風力發電廠的急劇風條件及/或操作條件的改良 之回應時間應藉此提供；此情形詳言之係為了以改良之方式達成電網穩定化效應，詳言之在任何狀況下不約束此電網穩定化效應或僅使電網穩定化效應限於不顯著程度。然而，較佳地，風能產生單元或其對於此有利之參數化的函數序列應以有利方式進行組態。

關於方法之目標係根據本發明藉由根據技術方案1之方法來達成。

本發明之概念亦係針對根據技術方案13的調節及控制設備。

關於設備之目標係根據本發明藉由根據技術方案15的風力發電機來達成，且關於設備之目標係根據本發明藉由根據技術方案16的風力發電廠來達成。

本發明係基於一種用於操作用於將電力饋給至一電力供應電網中之一風能產生單元(詳言之一風力發電機及/或一風力發電廠)的方法，其中憑藉一調節及/或控制裝置之至少一個功率調節模組來調節及/或控制一輸出功率，詳言之一有功及/或無功功率，該方法包含以下步驟：- 預設一功率調節輸入值且自該功率調節輸入值判定一功率調節輸出值並輸出功率調節輸出值，其中- 在一偵測時間週期期間偵測該風能產生單元之該輸出功率(詳言之該無功功率)之一時間量變曲線，且- 在一第二偵測時間週期期間偵測該電力供應電網之線路電壓之一時間量變曲線，其中- 在該偵測時間週期期間執行一檢查，以查明該輸出功率及該線路電壓是否具有一振盪量變曲線。

根據本發明，將進一步規定以下各者- 具有一週期且具有一振幅的之一振盪經指派給該振盪量變曲線，且 - 待確定：該振盪在該偵測時間週期期間繼續且在程序中並不減小，且- 將輸出用於發信號一振盪增長狀態之一信號。

該第一及該第二偵測時間週期有利地為相同時間週期。該風能產生單元有利地為風力發電機，詳言之個別風力發電機，及/或風力發電廠。一振盪量變曲線應通常被理解為意謂波動或以重複方式相同的振幅之任何量變曲線。較狹義意義上的振盪被理解為意謂可至少臨時被指派固定週期或可能地變化之週期且可能地變化之振幅的振盪。

本發明係基於如下考慮：提供第一及/或第二偵測時間週期係原則上有利的，第一及/或第二偵測時間週期若並不恆定地存在，則第一及/或第二偵測時間週期仍在任何狀況下在時間上受限，其中風力發電單元之輸出功率及電力供應電網之線路電壓將針對該第一及/或第二偵測時間週期之時窗來偵測。風力發電單元之輸出功率及電力供應電網之線路電壓的偵測由於風能產生單元之功率調節及/或功率控制之原因已有利地發生。有利地，該偵測亦由於電網穩定性監測之原因而發生。在圖式之描述中解釋較佳功率調節(詳言之取決於線路頻率之功率調節)的實例。

本發明係基於如下考慮：風能發電之輸出功率之振盪量變曲線的出現在任何狀況下為存在調節之可能非所要不穩定性的指示，及/或線路電壓中之振盪量變曲線的出現在任何狀況下為存在電力供應電網之可能非所要電網不穩定性的指示。對於風能產生單元(亦即，詳言之風力發電機及/或風力發電廠或用於自風能產生能量之另一裝備)的操作，針對操作之更可靠規定(例如，關於調節器之參數設定或何者需要調節及/或控制的指示)將在振盪量變曲線出現之情況下根據本發明之發現有利地被需要。原則上，振盪量變曲線亦可在此狀況下出現而無上述不穩定性存在；例如，振盪量變曲線可通常作為波動之風 條件或某些電力要求或僅由於並不需要調節之寄生或其他振盪之結果出現。此等振盪量變曲線及在此意義上其他不相關振盪量變曲線可根據本發明之發現而在用於風能產生單元之操作方法之領域中保持不考慮。

在此等發現基礎上，根據本發明，規定以下各者：待指派給振盪量變曲線的具有一週期且具有一振幅之一振盪且針對為此目的確定該振盪首先在偵測時間週期期間繼續且其次在程序中並不減小。若兩個上述準則得到滿足，則輸出發信號一振盪增長狀態之一信號。第一及第二偵測時間週期或其中所界定之測試時間週期可以應用特定方式來選擇。

具有一週期且具有一振幅之一振盪可指派給振盪量變曲線所根據的上述第一準則係基於可甚至存在非週期性振盪量變曲線的瞭解，根據本發明之概念，非週期性振盪量變曲線可被視為對於用於操作風能產生單元之方法或對於風能產生單元之控制及調節無關緊要。為此，本發明係基於如下發現：僅八個振盪(亦即，偵測時間週期期間或在任何狀況下相關測試時間週期期間的以週期及振幅為特性之振盪)表示指示非所要不穩定性的振盪量變曲線。在此狀況下，本發明可藉由最終應校正在操作方法之內容脈絡中的振盪增長行為之考慮來引導。原則上，在此狀況下，對於具有特定振幅之固定週期性量變曲線仍有可能的是經受某變化；亦即，週期在某一頻寬內可具有變化，詳言之當變化遵循特定規則時；此情形將為可引起振盪增長行為之系統弱點的指示。為此，具有純粹隨機性質之此等振盪量變曲線在週期性行為不可識別的情況下應被消除，此係因為該等振盪量變曲線在任意的短時間週期內前進。

本發明此外係基於如下發現：振盪之振幅可因此原則上為任意小的，但若已確定：振盪在偵測時間週期期間繼續且在程序中並不減 小，詳言之該振盪之振幅在程序中並不減小，則此情形為引起振盪增長行為之系統弱點的指示。

原則上，來自大規模發電廠至電力供應電網之連接及對電力供應電網之操作的發現、體驗及其他瞭解並非可傳送至風力發電機，包括具有連接至供電電網以供饋入之大量風力發電機的大規模風力發電廠。希望將發電廠連接至供電電網並在此供電電網上操作此發電廠的熟習此項技術者已為與希望將風力發電機連接至供電電網並在該供電電網上操作該風力發電機的熟習此項技術者不同之類型的熟習此項技術者。風力發電機及亦適用於其他分散型發電單元的以下許多內容取決於風且因此需要考慮波動能量來源；能量通常並不饋給至具有同步發電機的電力供應電網中，該同步發電機直接耦接至電網，但使用基於電壓之反相器；風力發電機具有不同於大規模發電廠的數量級，其中風力發電機之額定功率通常在大規模發電廠之功率的大約三個小數點後；風力發電機通常經受常常確保電力藉由電力供應電網之操作者自該等風力發電機汲取電力的不同政策法律；風力發電機通常以分散型樣式樹立；風力發電機通常饋給至中電壓電網中，而大規模發電廠通常饋給至超高電壓電網中。

本發明之此等及其他有利進步係闡述於附屬技術方案中，且具體而言指定用於在進步之範疇內且在其他優點經指示之情況下實施本發明之概念的有利可能性。

振盪在偵測時間週期期間繼續且在程序中並不減小所根據的上述第二準則可以尤其較佳之方式(詳言之使用其他達成措施)來檢查。在較佳進步之內容脈絡內，指定用於振幅量變曲線之其他準則係可能的。詳言之，當振盪繼續歷時足夠長之時段時，超過下臨限值振幅之識別對於發信號一振盪增長狀態可已足夠，即使振幅不應隨時間而減小。

詳言之，超過上臨限值振幅之識別就其自身而言對於發信號一振盪增長狀態已足夠，詳言之獨立於振盪之持續時間及/或獨立於振盪之上升或下降行為。

原則上，即使在存在增加之振幅的狀況下，可獨立於振盪之該振幅或持續時間的量值或上升梯度而識別振盪增長狀態。即使在恆定振幅之狀況下，亦可識別振盪增長狀態；在恆定振幅之狀況下可提供可能其他條件，諸如恆定振幅在最小時間週期期間應存在所根據的規定。

在尤其較佳之進步之內容脈絡內，對應辨識演算法提供待識別之振盪的增加之振幅、恆定振幅或減小之振幅。僅在增加或恆定之振幅狀況下輸出振盪增長狀態之信號。

舉例而言，已在此接合點處，參考增加之線路電壓量變曲線，該線路電壓量變曲線具有高於額定電壓之線路電壓振幅且在某時間之後傾斜至振盪之自發發展；此振盪可首先具有固定週期，且其次具有以高梯度升高且直至高於上臨限值振幅的振幅。

在尤其較佳之進步之內容脈絡內，規定待檢查之振盪之以下參數中的至少一者、較佳多者，其中參數係選自由以下各者組成的群組：振盪之振幅、振盪之週期、振盪之振幅的梯度量變曲線、週期之變化、週期之增加、週期之減小、週期之變化的梯度、振盪的長於極限時間的繼續、振盪之頻率、振盪之頻率帶、振盪之頻率振幅。

較佳地，此外已確定：週期在偵測時間週期期間是否具有在週期範圍內的週期值。換言之，較佳已確定：週期是否在週期範圍內且等同於週期下限值及週期期間限值或在此等值之間。較佳地，週期範圍之週期下限值可在0.05秒與0.5秒之間。較佳地，週期範圍之週期期間限值可在10秒與30秒之間。進步已被識別，僅週期範圍內之週期長度可被安全地識別為指示不穩定性的週期長度。此狀況下之進步使用 來自風能產生單元之調節的經驗值。

較佳地，此外已確定：週期實質上在偵測時間週期期間(詳言之在極限時間值上)繼續，且詳言之將週期值較佳保持在週期範圍內。以簡化術語，其意圖為確定振盪是否為具有在某變化內之大部分固定週期，但在任何狀況下具有有規律地恆定、增加或減小之週期的振盪。因此，在任何狀況下可相當容易排除存在隨機或寄生振盪條件之可能性。較佳地，時間量變曲線之頻率頻譜可經記錄以便確認某頻率是否在預設頻率間隔內及/或是否具有足夠振幅及/或具有在特定頻寬內的寬度。

此外，振盪在偵測時間週期期間的振幅具有高於臨限值振幅之振幅值已證明為有利的。若提供具有足夠大以致超過臨限值振幅之振幅的振盪，則有利地推斷存在不穩定性。此外，可確定：振盪之振幅是否高於下臨限值振幅歷時最小時間週期；在此狀況下，即使在低於上臨限值振幅之振幅值的狀況下，可推斷存在振盪增長行為。對於類似分析，亦可提供僅單一臨限振幅值，該單一臨限振幅值在被超過時指示振盪增長行為。

詳言之，另外確定偵測時間週期期間之振幅具有增加或可能恆定的振幅值已證明為有利的。舉例而言，可能確認振盪之包絡線之梯度是否為正。原則上，尤其較佳的是在梯度高於振幅梯度時識別振盪增長行為，較佳地，振盪以相當高之振幅而增加及/或快速地(亦即以著高振幅梯度)增加。

較佳的，一方面風力(較佳為輸出功率，詳言之有功及/或無功功率)之週期間隔及/或臨限值振幅，且另一方面線路電壓之週期間隔及/或臨限值振幅經不同地設定。詳言之，用於識別風力之振盪增長行為的參數經設定以便比用於線路電壓之參數更窄已證明為有利的。此規定一方面亦係基於關於用於風力發電機之控制及調節系統之體驗，另 一方面與電力供應電網之電網行為進行比較。

調節及控制方法特定提供將在一信號指示一振盪增長狀態之前被排除的寄生及/或正常振盪狀態，詳言之輸出功率之振盪狀態，較佳地無功功率及/或有功功率及/或線路電壓之振盪狀態。為此目的，另外提供排除能夠識別具體已知且常規狀態的檢查已證明為有利的。此情形具有如下優點：特定緊急情形並不導致發信號，即使在所有以上準則存在的狀況下。

在特別較佳之進步之內容脈絡內，調節及/或控制裝置及/或供電電網裝置的調節參數在指示振盪增長狀態之信號的存在狀況下可改變。較佳地，對應調節參數受約束。體驗展示調節參數以某些極限及/或在過於陡峭坡度之情況下設定地過高及/或過於狹窄的情形，控制迴路變得不穩定。較佳地，用於與坡度匹配之梯度可減小(例如)以便使坡度更平坦，及/或控制迴路之輸出值可按百分數減小，及/或調節參數可設定為較低及/或可設定為離某極限更遠。此等及其他措施可較佳地執行以便約束調節結果或約束電網及/或風力發電單元裝備調節裝置。舉例而言，可提供調節器之阻尼及/或調節器及/或調節組件之限制；詳言之，可提供調節器之I組件之限制。

較佳地，檢查輸出功率之有功及/或無功功率。詳言之，在無功功率適合於輔助電網穩定性的發現基礎上，對無功功率之設定點值執行檢查。在進步之狀況下，較佳地確保在任何狀況下，輸出功率之無功功率並未由於過度嚴格調節而已經受不規則性。在任何狀況下，電網穩定性可以此方式藉由可靠無功功率值來輔助。

在較佳進步之內容脈絡內，監測(詳言之量測)輸出功率及線路電壓，即使恆定地超過偵測時間週期。若適當，則亦可設定恆定測試操作，該恆定測試操作實際上在無任何時間限制之情況下關於振盪量變曲線來檢查輸出功率及線路電壓。

100‧‧‧風力發電機

102‧‧‧塔架

103‧‧‧風力發電機介面

104‧‧‧機艙

106‧‧‧轉子

108‧‧‧轉子葉片

110‧‧‧整流罩

112‧‧‧風力發電廠

113‧‧‧風力發電廠控制匯流排

114‧‧‧電力風力發電廠電網

116‧‧‧變壓器

118‧‧‧連接點

120‧‧‧電力供應電網

130‧‧‧風力發電廠控制系統

131‧‧‧風力發電廠控制設施

131.1‧‧‧風力發電廠控制設施組織單元

131.2‧‧‧風力發電廠控制設施控制單元(及/或調節單元)

132‧‧‧SCADA風力發電廠控制設施

133‧‧‧控制室

400‧‧‧預設值之預設

401‧‧‧設定點值產生步驟

402‧‧‧限制階段

403‧‧‧設定點值坡度

404‧‧‧預設值

500‧‧‧調節器

501‧‧‧實際調節模組

503‧‧‧設定點輸出功率

504‧‧‧實際功率

901‧‧‧控制及調節模組

902‧‧‧量測及評估模組

910‧‧‧工廠量測單元

920‧‧‧電網量測單元

930‧‧‧振盪增長偵測單元

A‧‧‧振幅

I‧‧‧電流

P‧‧‧有功功率

Pact‧‧‧反向量測之功率

POutput‧‧‧控制信號

Pset‧‧‧輸入變數

Q‧‧‧無功功率

S0‧‧‧開始方法步驟

S1‧‧‧第一步驟

S1.1‧‧‧量測

S2‧‧‧第二步驟

S2.1‧‧‧步驟

S3‧‧‧第三步驟

S3.1‧‧‧第一測試步驟

S3.2‧‧‧第二測試步驟

S3.3‧‧‧第三測試步驟

S3.3'‧‧‧第三測試步驟

S3.4'‧‧‧步驟

S4‧‧‧步驟

S5‧‧‧第五步驟

S00‧‧‧信號

S01‧‧‧信號

S11‧‧‧信號

T‧‧‧週期

U‧‧‧電壓

WT‧‧‧風力發電機

本發明之其他細節及優點係根據圖式揭示於例示性實施例中。現將在下文參考圖式來描述本發明之例示性實施例。圖式未必意欲表示真實地按比例繪製的例示性實施例，而是圖式在用於解釋性目的之情況下以示意性及/或稍微失的形式來體現。關於對可直接自圖式搜集的教示內容之添加，參考相關先前技術。在此狀況下，有必要考慮關於實施例之形式及細節的各種修改及修正可在不偏離本發明之一般概念的情況下執行。揭示於描述、圖式及申請專利範圍中的本發明之特徵可個別地並以任何所要組合對於本發明之開發必不可少。此外，描述、圖式及/或申請專利範圍中所揭示之特徵中的至少兩者之所有組合在本發明之範疇內。本發明之一般概念並不侷限於下文所描述並展示之較佳實施例的精準形式或細節或侷限於將在申請專利範圍中所主張之標的物上受到限制的標的物。在尺寸及等級之所引用範圍的狀況下，在所引用限值內的值亦作為極限值揭示，且可按需要使用並主張。本發明之其他優點、特徵及細節在下文關於較佳例示性實施例且參看圖式闡述於描述中，其中：圖1展示風力發電機之示意圖；圖2展示風力發電廠之示意圖；圖3展示結合例如來自圖2之風力發電廠之風力發電廠控制設施的示意圖；圖4展示具有調節模組之調節器的大體設計，該調節模組可在輸出功率調節之內容脈絡內針對輸出功率之內部預設值判定之後可使用、可參數化，尤其較佳用作為輸出功率模組(詳言之有功功率調節模組或無功功率模組)；圖5展示電力供應電網的經正規化至風力發電機之額定電壓的目前線路電壓之第一例示性量變曲線(1000=100%)，其中振盪之積累經 識別且振盪增長偵測構件針對肯定識別輸出值「1」；圖6展示電力供應電網的經正規化至風力發電機之額定電壓的線路電壓之類似繪製之第二例示性量變曲線(1000=100%)，其中振盪之積累未經識別且振盪增長偵測構件針對否定識別相應地輸出值「0」；圖7展示電力供應電網的經正規化至風力發電機之額定電壓的線路電壓之類似繪製之第三例示性量變曲線(1000=100%)，其中振盪之積累僅在相當遲之時間點處經識別且振盪增長偵測構件針對肯定識別回饋值「1」；圖8展示電力供應電網的經正規化至風力發電機之額定電壓的線路電壓之類似繪製之第四例示性量變曲線(1000=100%)，其中，在恆定但相當持久之振盪振幅的狀況下，振盪之積累再次經識別且振盪增長偵測構件針對肯定識別回饋值「1」；圖9展示用於來自圖3之風力發電廠之風力發電廠控制及調節裝置的基本設計，該風力發電廠控制及調節裝置包含風力發電廠控制設施組織單元及風力發電廠控制設施控制及調節模組及連接至其的風力發電廠控制設施量測及評估模組，以及風力發電廠控制設施振盪增長偵測構件；圖10展示用於在風力發電機及/或風力發電廠之操作期間實施較佳振盪增長偵測的方法序列，其中方法序列可詳言之藉由來自圖9之風力發電廠控制及調節裝置來實施。

圖1展示包含塔架102及機艙104之風力發電機100。包含三個轉子葉片108及整流罩110之轉子106配置於機艙104上。轉子106設定為在操作期間藉由風旋轉運動且因此驅動機艙104中之發電機。

圖2展示以實例說明包含三個風力發電機100的風力發電廠112，該三個風力發電機可相同或不同。三個風力發電機100因此原則上表 示風力發電廠112中的任何所要數目個風力發電機。風力發電機100經由電力風力發電廠電網114提供其電力，即詳言之所產生的電流。在此狀況下，個別風力發電機100之分別產生的電流或電力經加總，且通常提供變壓器116，該變壓器使發電廠中之電壓提昇以便接著在通常亦被稱作PoC之連接點118處將該電壓饋給至供電電網120中。圖2僅為風力發電廠112之簡化說明，該圖未展示(例如)控制設施，儘管自然地存在控制設施。風力發電廠電網114亦可具有不同組態，例如，其中變壓器亦(例如)憑藉提及僅一個其他例示性實施例而設置於每一風力發電機100之輸出端處。

圖3展示在風力發電廠112包含數個風力發電機WT之示意性設計之狀況下的風力發電廠控制系統130之概述。風力發電廠控制設施131為高級風力發電廠控制及調節單元。此控制及/或調節之參考點為以項目特定方式所定義之參考點。大體而言，此等同於風力發電廠112在中電壓或高電壓電網(亦即電力供應電網120)處的連接點118。大體而言，連接點118為變電所或主電源變電所。風力發電機WTi(在此狀況下i=1...4)中之每一者輸出有功及無功功率Pi、Qi(在此狀況下i=1...4)，該等功率被輸出至風力發電廠電網114中且作為總的有功功率P及無功功率Q經由變壓器116輸出至連接點118從而輸出至電力供應電網。

風力發電廠控制設施131具有在連接點118處之電壓及電流量測的可能性，如關於圖9所更詳細地展示並解釋。

在此狀況下，風力發電廠控制系統130係由連接點118處之風力發電廠控制設施131的中心單元(硬體及軟體)及SCADA風力發電廠控制設施132形成，前述兩者亦控制連接至電網操作者之控制室133。與風力發電機WTi之資料通信經由專用資料匯流排一風力發電廠控制匯流排而發生。此與SCADA匯流排並行地構建。風力發電廠控制設施131 循環地請求關於個別風力發電機WTi之資訊，且需要將針對每一風力發電機WTi(在此狀況下i=1..4)之此資訊儲存於記憶體中。

可建立風力發電廠控制設施131與SCADA風力發電廠控制設施132之間的優先權。風力發電機100可在連接點118處饋給而無任何高級控制或調節。然而，兩個高級風力發電廠控制設施及/或調節設施131、132已證明係成功的。因此，存在針對饋給之各種組合。憑藉輸入設備(諸如觸控面板或PC)在風力發電機100之控制面板上執行針對不同功能之設定。若高級風力發電廠控制設施及/或調節設施皆未啟動(例如，風力發電廠控制設施131或SCADA風力發電廠控制設施132)，則使用在控制面板中永久地建立的預設。若意欲使用風力發電廠控制設施及/或調節設施，則此情形需要經由控制面板上的參數作為設定來啟動。此等設定導致4個不同組合：

- 無發電廠調節

- 風力發電廠控制設施(及/或調節設施)131

- SCADA風力發電廠控制設施(及/或調節設施)132

- 風力發電廠控制設施(及/或調節設施)131及SCADA風力發電廠控制設施(及/或調節設施)132。

高級控制設施/調節器可對至少三個不同基本變數有影響：- 裝備之最大有功功率(Pmax)，- 無功功率，亦包括諸如來自「Q至P」之控制的控制，- 及頻率相關可用容量(在啟動之頻率調節狀況下的此頻率相關可用容量)。

此處被稱作風力發電機介面103之接收器單元係安設於每一風力發電機100中。風力發電機介面103為風力發電廠控制設施131在風力發電機WTi中之介面。風力發電機介面103之面板充當風力發電機WTi中之每一者中的接收介面。該介面接收由風力發電廠控制設施131預 設的設定點值，轉換該等設定點值，並將資訊傳達至風力發電機WTi。此風力發電機介面103拾取風力發電廠控制設施131之經操控變數，且將該等變數傳達至風力發電機WTi。此外，該介面擔任監測風力發電廠控制匯流排113之資料通信的職責，且在破壞之資料匯流排之狀況下或在風力發電廠控制設施131故障之情況下可能使用圖9中所更詳細展示之風力發電廠控制設施組織單元131.1來組織預設模式。

風力發電廠控制設施131可能使用圖9中所更詳細展示之電網量測單元920來量測連接點118處的電壓U及電流I。風力發電廠控制設施中的具有類比輸入端及微處理器之控制面板(詳言之控制單元131.2)分析電網，並計算對應電壓、電流及功率。

風力發電廠控制設施131使得某工作範圍可用，該工作範圍可由相關的硬體相關風力發電廠或硬體參數來設定。設定中之一些關注(例如)與關於低電壓位準、中電壓位準及/或高電壓位準之額定電壓及/或額定電流相關的規範、額定發電廠有功功率的規範、額定發電廠無功功率的規範、線路頻率的規範、發電廠中之風力發電機之數目的規範，及用於特殊功能、設定點值預設及關於資料通信或控制之規範的各種設定。

此外，可建立以下參數，諸如：濾波器時間常數、調節器重設選項、電網故障欠壓/過壓、預設值坡度；亦可界定作為預設值或(例如)風力發電機之最小及最大功率而被准許一次之極限值，及無功功率、有功功率、相角之輸出值的極限，及關於電壓、有功功率及無功功率、相角之最大或最小設定點值的極限值，及外部側上之設定點值預設的極限值。

亦可執行風力發電廠控制設施131之所有標準預設設定；存在用於每一預設值之標準預設值。

調節器以兩個主要部件建構，其中每一部件可具有(例如)如圖4 中所示的較佳調節器設計：

1.對有功功率之調節及/或控制：有功功率調節器、電力梯度調節器、電力頻率調節器、電力控制設施等。

2.對無功功率之調節及/或控制：電壓調節器、無功功率調節器、相角調節器、專門調節器、無功功率控制設施。

風力發電廠控制設施131係以可選擇各種調節器類型(詳言之針對有功功率之不同基本類型)的方式建構：

類型1：無有功功率調節器(僅針對最大及/或保留電力之預設)

類型2：有功功率控制設施(針對最大及/或保留電力之直接預設)

類型3：無對線路頻率之頻率相依性(無P(f)功能性)的有功功率調節器

類型4：具有對線路頻率之頻率相依性(具P(f)功能性)的有功功率調節器。

舉例而言，圖4展示功率調節器(詳言之有功功率調節器)的較佳設計。一般而言，有可能根據連續及不連續行為來區分調節器。多數熟知連續作用調節器包括具有P、PI、PD及PID行為的「標準調節器」。具有類比或數位行為之連續調節器可用於線性受控系統。P調節器具有選定增益；歸因於缺少時間行為，P調節器直接作出回應，但其使用受到限制，此係因為增益需要視受控系統之行為而減小。此外，當在受控系統中不存在I元素時，步階回應在受控變數穩定之後的系統誤差保持呈現為「剩餘系統偏差」。本身已知之調節器為用於判定I分量的I調節器(積分調節器，I分量)，其I分量上之步階回應藉由積分作用時間在操控變數上之系統偏差與權重的時間積分來產生；增益為積分作用時間的倒數。恆定系統差自輸出之初始值導致輸出的高達其極限之線性升高。I調節器歸因於其(理論上)無限增益而為緩慢且精準之調節器。I調節器不留下任何剩餘系統偏差，但僅可設定弱 增益或大的時間常數。

已知所謂的具有大信號行為之捲繞(wind-up)效應。當操控變數在I調節器之狀況下由受控系統限制時，所謂的捲繞效應發生。在此狀況下，調節器之積分繼續起作用而無操控變數增加。若系統偏差變得較小，則操控變數之非所要延遲且因此受控變數在回程上發生。此情形可藉由將積分限於操控變數極限值(反捲繞)來阻遏。當達到輸入變數限制(例如，藉由阻斷I元素)時，可能的反捲繞量測係為了將I分量凍結在最後值處。如在動態系統內之每一限制效應的狀況下，調節器接著具有非線性行為。控制迴路之行為需要由數值計算來檢查。

在PI調節器(比例積分控制器)的內容脈絡內，存在具時間常數之P元素及I元素的組件。調節器可自平行結構及自串聯結構來界定。就信號技術而言，PI調節器相較於I調節器具有效應，使得在輸入步驟之後，調節器的效應由積分作用時間而向前移動。歸因於I分量，確保穩態準確性，且受控變數穩定之後的系統偏差變為零。因此，在恆定設定點值之狀況下不導致系統偏差。歸因於I元素，系統偏差在恆定設定點值之情況下在穩態下變為零。亦可形成與D組件組合的PID調節器。D元素為微分器，該微分器通常僅結合具有P及/或I行為之調節器使用以作為調節器。D元素並不對系統偏差之量值作出回應，而是僅對其變化率作出回應。上升功能在D元素處引起恆定輸出信號。輸出信號之量值取決於上升常數與導出作用係數的乘積。

(例如)來自圖3之風力發電廠控制設施131的圖4中調節之基礎較佳在濾波器時間常數之設定情況下為電網量測。風力發電廠控制設施131量測連接點118處的三個電網電壓(至中性導體及至接地電位)及三個相電流。相量由此形成，且經濾波從而對應於電網品質。可藉由濾波器時間常數及一連串參數來設定此濾波器。主要調節器結構可使用所謂模組，模組中的一者展示於圖4中，如針對有功功率調節器之實 例所提及。串聯互連之多個此類或其他模組可接著形成各別項目所需要的功能。所謂預設值404較佳為調節器的設定點值。風力發電廠控制設施131詳言之以取決於線路頻率(P(f)功率)之方式提供所有相關設定點值的值，諸如設定點電壓值、設定點無功功率值、設定點相角(phi)值、設定點有功功率值、設定點可用容量值。

針對風力發電廠控制設施131(詳言之來自圖9之風力發電廠控制設施控制單元131.2)中每一設定點值而建立極限(最小值至最大值)。可直接在風力發電廠控制設施131處預設此設定點值，或經由外部介面傳輸此設定點值。對於憑藉經預設之設定點值的預設值404之預設400，首先，完整運行幾個階段，直至調節器500之實際調節模組501處可取得作為輸入變數的值。在設定點值產生步驟401處，直接在風力發電廠控制設施131處或經由外部設定點值介面產生基本設定點值。此基本設定點值運行穿過具有最大值及最小值的限制402(在此狀況下為針對有功功率之Pmax值及Pmin值)。此等值作為參數而儲存於風力發電廠控制設施131中。合成設定點值運行穿過所謂的設定點值坡度403。設定點值坡度意欲防止設定點值中之突然變化。參數為設定或值，該等設定或值在風力發電廠控制設施131中永久地預設且可僅使用控制設施自身來設定。接著將該等設定或值儲存於控制設施中。該等設定或值充當操作參數，且因此定義風力發電廠控制設施131之行為且因此定義調節器之行為。

接著，風力發電機100根據設定點輸出功率503之預設而自調節模組501接收相同控制信號(POutput))。結果，502中，在該時間亦產生更多電力的彼等裝備在功率減小的狀況下首先受到限制。主要調節器設計500相較於圖4中之設計原則上相同，即使在使用以功能特定方式已修改或補充的調節模組時。輸入變數(在此狀況下，Pset(直接在風力發電廠控制設施131處輸入或由外部介面預設)可經標準化至額定 發電廠功率(Pnominal)，以作為預設值判定400之部分。接著，預設值之設定極限將在限制階段402中進行檢查(此等值將作為參數儲存於風力發電廠控制設施131中，Pmin、Pmax)。此設定點值在設定點值變化之狀況下並不立即應用，而隨著對應設定點值坡度403而變化。坡度梯度又為風力發電廠控制設施131中的參數。如所解釋，在此狀況下針對有功功率之實例，合成值接著充當用於具有調節模組501之實際調節器500的預設值404。連接點118處的反向量測之功率(Pact)充當用於調節模組501的實際變數。此變數可視參數化而進行濾波。實際功率504亦可經標準化至額定風力發電廠功率(Pnominal)。如圖4中所示的針對有功功率之調節器500的調節模組501為自主模組(或例如，針對無功功率之調節器的調節模組)，該自主模組亦可藉由各種調節器調用或在其他調節器之狀況下可被用作簡化模組。

如圖4中的此等調節器配件及其他調節器配件不僅以對於上述基於調節器之捲繞固有的方式而且以發電廠特定方式變得不穩定。期望之可能性展示於圖5至圖8中。為了識別風力發電機及/或風力發電廠之振盪增長行為，首先檢測線路電壓。為了闡明功能且為了評估振盪之錯誤，在圖5至圖8中展示實例。回應於此情形，振盪增長偵測構件可輸出對應信號，該對應信號指示肯定識別「(1)」或否定識別「(0)」。為此，在圖5至圖8中，信號「S01」(目前線路電壓)經正規化至額定電壓*1000(=100.0%)；信號「S00」指明對應包絡線，該包絡連接振盪信號「S01」的振幅值。信號「S11」為振盪增長偵測構件之振盪分析的結果(0=可以，1=識別出的振盪)。

在圖5中，線路電壓在振盪開始之前為1.040(亦即，4%過壓)。在振盪增長偵測中，值「(1)」經輸出，其意謂振盪已被識別，此以相當可靠之方式表示振盪增長行為。在圖5之狀況下且亦在圖7之狀況下，當具有穩定週期之振盪經識別時，識別振盪增長狀態，針對該穩 定週期建立振幅之上升。

此最初獨立於振幅之絕對量值；最遲在圖7中之相當遲的時間點處，振幅超過下臨限值振幅，結果在此狀況下，振盪增長狀態經識別出且輸出對應信號。圖7展示低頻率下的線路電壓之振盪的極緩慢積累。在振盪增長偵測中，輸出值「(1)」；亦即，識別出振盪，該振盪以相當可靠之方式表示振盪增長行為。

圖8展示設定點值變化之後的恆定振盪。在振盪增長偵測中，輸出值「(1)」，其意謂振盪已被識別，其以相當可靠之方式表示振盪增長行為。即使在圖8中之實例之狀況下，振盪增長狀態在設定點值變化之後經識別。在此處存在之恆定週期及振幅之狀況下，已歸因於振盪之持久量變曲線可推斷出存在非所要狀態。在目前狀況下，此外，提供高於下臨限值振幅的振盪之振幅，結果，可安全地發信號振盪增長狀態。

圖6其次展示設定點值變化(自0.95至1.04)之後的嚴格參數化調節器之狀況下的行為。在振盪增長偵測中，輸出值「(0)」，其意謂振盪已被識別，振盪以相當可靠之方式不表示振盪增長行為；簡言之，無振盪經識別。在圖6之狀況下，即使在下臨限值振幅被超過之狀況下，不可識別振盪增長狀態，此係由於振幅量變曲線之梯度為負。

此處憑藉實例解釋之概念因此包括評估，在該評估中，識別出振盪正在增加、保持恆定抑或衰減。舉例而言，嚴格參數化調節器在設定點值變化之狀況下傾向於突增。圖6中之振盪正在衰減且因此必不導致可作為振盪增長狀態發信號的狀態；實情為，如圖6中的此狀態相較於圖5、圖7及圖8中的狀態不顯著。

圖9詳細地展示說明於圖3中的風力發電廠控制設施131，即具有風力發電廠控制設施組織單元131.1(「管理」)及風力發電廠控制設施控制單元(及/或調節單元)131.2。風力發電廠控制設施組織單元 131.1組織不同控制單元，諸如SCADA控制設施或監測詳言之電網狀態之能量供應公司(ESC)的控制設施133；為此，風力發電廠控制設施組織單元131.1負責優先化或協調不同控制預設。實際風力發電廠控制設施控制單元(及/或調節單元)131.2自風力發電機WTi(在此狀況下，i=1..4)之風力發電廠控制設施介面103接收信號，或經由風力發電廠控制匯流排113將信號輸出至風力發電廠控制設施介面103。此外，風力發電廠控制設施131目前具有多個調節模組，如圖4中原則上所展示；即對於實施合適控制及調節預設，如尤其參看圖4所描述。在僅有條件地提供的調節器至受控系統(風力發電機)之匹配的過程中，此等可具有所提及之敏感性或朝向振盪增長程序的傾向。如圖9中所展示的此控制及調節模組901係用於預設一功率調節器輸入值且自該功率調節輸入值判定一功率調節輸出值並輸出該功率調節輸出值。

此外，風力發電廠控制設施131具有量測及評估模組，其中存在量測及評估模組902的複數個單元。量測及評估模組902因此具有工廠量測單元910及電網量測單元920，該等單元皆按照發信號而連接至振盪增長偵測單元930。工廠量測單元910經設計以偵測控制及調節模組901的實際值及設定點值，且將此等實際及設定點值供應至振盪增長偵測單元930。電網量測單元920經設計以量測連接點118處的線路電壓U及/或線路電流I且將對應結果供應至振盪增長偵測單元930。

圖10示意性地展示一種方法，憑藉該方法，風力發電機WT(例如，如圖1中所示)及/或風力發電廠(例如，如圖2中所示)之振盪增長狀態可相當可靠地識別為真實振盪從而作為安全量測，詳言之由風力發電機100及/或風力發電廠112在耦接至電力供應電網120之同時的操作模式引起的彼等振盪。振盪增長偵測之態樣已藉由針對振盪量變曲線之本發明概念僅識別為特別相關的，該振盪量變曲線在耦接至電力 供應電網之風力發電機及/或風力發電廠的狀況下已被證明為振盪之實際積累。此係因為存在電壓電網120自身之電壓及/或電流的多個振盪現象，其可能不可藉由風力發電機100及/或風力發電廠112之參數的變化或約束來改變。為此，在用於振盪增長偵測之方法的目前實施例之內容脈絡內，已證明此寄生或正常或所要振盪狀態在不顯著程度下保持不考慮係有利的。

下文描述之用於振盪增長偵測之方法之應用的特別顯著之實例狀況為如下情形：風力發電廠尚不完整，或在完整狀態下具備致動行為意欲被測試的風力發電廠控制設施131(例如，如圖3中所示)。為此目的，風力發電廠控制設施131或風力發電機之控制設施的參數可臨時增加或更精準地設定。此情形導致各別風力發電廠控制設施131的改良之致動行為，因而，作為測試之部分，風力發電廠控制設施131的對電力供應電網120上之情況做出回應的能力可以特別可靠之方式來測試。在規則操作期間，然而，過於精準地設定的風力發電廠控制設施131之參數設定已證明為較不合適的，且可導致具有振盪行為之調節現象，其作為目前振盪增長偵測之部分經偵測並消除。

1.電力供應電網120之線路電壓U的振盪

線路電壓U(詳言之，根據空間向量方法，相間線路電壓係)藉由來自圖9之振盪增長偵測單元930針對振盪行為進行持續監測。意圖藉此為識別何時調節演算法(電壓調節器、無功功率調節器)變得不穩定。在某些情況下，當調節參數過於嚴格地設定時或甚至當電網狀態改變時或當設定點值預設改變時，此情形可在建議圖5至圖8中之可能性的情況下發生。

用於識別振盪之演算法監測線路電壓之信號，如圖10中所示，且試圖識別振盪之積累。存在應較佳根據此處所描述之概念呈現的某些邊界條件： - 供電電網120中之線路電壓之振盪應為週期性的；- 供電電網120中之線路電壓之振盪應較佳地識別為在100毫秒與20秒之間；- 供電電網120中之線路電壓之振盪的振幅應超過某值；- 供電電網120中之線路電壓之振盪應增加；忽略衰減振盪。

2.風力發電機(WT)中之無功功率的振盪(Q設定點)：

風力發電機WT之無功功率設定點值(WT之設定點值，來自風力發電廠控制設施131之輸出變數)係針對振盪行為持續地監測。結果，應識別出何時調節演算法(電壓調節器、無功功率調節器)變得不穩定。在某些情況下，當調節參數過於嚴格地設定時或者當電網狀態變化時或當設定點預設變化時，此情形可在指示圖5至圖8中之可能性的情況下出現。

原則上，如在線路電壓U之振盪的狀況下所描述，可使用類似演算法。然而，在目前狀況下，評估準則已被不同地匹配，亦即，根據圖10，在此狀況下同樣存在某些邊界條件：- 無功功率之振盪(Q設定點)應為週期性的；- 僅較佳地識別在100毫秒與20秒之間的無功功率之振盪；- 無功功率之振盪之振幅應超過某值；- 無功功率之振盪應增加；忽略衰減之振盪；- 控制在監測控線路電壓U之狀況下應較大。此情形之原因在於無功功率調節器意欲補償可發生的任何其他振盪。

根據圖10，在開始方法步驟S0中，可啟動振盪增長偵測；此情形詳言之在如上文所描述之情形的狀況下已證明為有利的。詳言之，因此有可能避免如下情形：在至規則操作模式之轉變期間啟動的狀況下，風力發電廠控制設施131的過於嚴格地設定之一組參數受到約束或傳送至調節器參數集。

為此目的，在另一第一步驟S1中，在第一偵測時間週期期間偵測電力供應電網120之線路電壓U的時間量變曲線。在至電力供應電網120之連接點118處的量測S1.1之內容脈絡內，此偵測在此狀況下發生。此偵測量測已經證明對於電網穩定性傾向於為弱的狀況特別有利；在此狀況下，偵測時間週期期間之所建立振盪將已表示振盪增長狀態的強烈指示。

在另一第二步驟S2中，在第二偵測時間週期期間偵測風力發電機WT之有功功率Q以作為時間量變曲線；較佳地，第一及第二偵測時間週期彼此對應，且有功功率Q及線路電壓U係同時偵測。詳言之，已表明，步驟S2.1中的關於風力發電機WT 100的風力發電廠控制設施介面103處的無功功率之設定點值Qset的偵測係有利的。此量測之原因可為，詳言之當電網穩定性相當高時，建立振盪已證明為針對振盪增長狀態很重要。接著，振盪無功功率指向調節器振盪，其振盪增長行為應被消除。

另一步驟S1及S2之組合合併弱的電網穩定性情形與強的電網穩定性情形兩者。換言之，第一步驟S1係針對監測至供電電網120之連接點118處的振盪，而第二步驟S2係針對監測風力發電機WT自身處的振盪。如在至電力供應電網120且可有助於非所要振盪增長狀態的經耦接風力發電機100或經耦接風力發電廠112的狀況下可發生，兩個步驟S1、S2之組合監測振盪。線路電壓U及無功功率Qset之兩個參數可在步驟S1.1及S2.1中相當容易地量測，或作為憑藉風力發電廠112之風力發電廠控制設施131已在正常調節之範疇內的量測參數而提供。該等參數因此以相當簡單之方式已可用且可用於其他程序。

在另一第三步驟S3中，已確定：輸出功率及線路電壓U是否具有振盪量變曲線，其呈現為具有週期T且具有振幅A的振盪且其可特性化為偵測時間週期期間的振盪增長狀態，亦即，振盪詳言之並不減 小。

為此目的，在第一測試步驟S3.1中，已確定：週期T及振幅A是否可指派給偵測時間週期期間之振盪。換言之，已確定：該振盪是否根本為相關振盪且並非僅為不可分類為相關振盪的穩態振盪。為此目的，若適當，則有可能檢查所建立週期T是否可指派給具有足夠低頻寬之高頻率，且此外，有可能檢查所建立週期T在偵測時間週期中是否波動不大於預設變化。較佳地，已確定：週期T可被指派給總是相同之頻率，亦即在偵測時間週期期間恆定。

在第二測試步驟S3.2中，接著執行測試以查明所建立週期T(若相關)是否在時間週期間隔I=[...]內，在此狀況下，該時間週期間隔僅將具有在100毫秒與20秒之間的週期T之振盪視為在任何狀況下相關。週期間隔I之此等極限值可由與通常設定之風力發電廠控制及/或調節系統130相關的體驗及風力發電機100或風力發電廠112之風力發電廠控制性質引起。此外，因此排除在其他振盪狀態下發生的替代電力供應電網狀態。

在第三測試步驟S3.3中，已確定：量測之振幅A高於臨限值振幅A_s(亦即，A>A_s)。若狀況如此，則在第四測試步驟S3.4中，執行測試以查明振幅A之振幅值在偵測時間週期期間是否隨時間增加；亦即，執行測試以查明梯度Grad A是否高於極限梯度G_s。此處所描述之方法因此不考慮振幅A之振幅值足夠低或者振幅值以足夠速率減小之振盪。

在一個變型中，在第三測試步驟S3.3'中，亦可執行測試以查明量測之振幅是否高於上臨限值振幅(A>>A_s ⁺)；若狀況如此，則無關於振幅A在步驟S3.4'中增加抑或下降，有可能識別振盪增長狀態存在。此規定係基於如下體驗：在足夠高之振幅A>>A_s ⁺的狀況下，系統達到其極限，且接著無關於是否存在振盪增長、振盪衰減或振盪恆定， 風力發電廠控制設施131之調節參數可受到約束。

在步驟S4中，若所有結果對於上述測試步驟S3.1、S3.2、S3.3、S3.4或S3.1、S3.2、S3.3'、S3.4'而言係肯定的，亦即，所有測試查詢由「是」回答，則風力發電廠控制設施131的參數集需要在第五步驟S5中依據控制設施之值藉由合適約束值△來約束，在亦即通常對應致動參數的方法之「Y分支」之後，調節器之坡度或類似預設值接著需要被減小、受到約束或衰減。方法可接著又藉由步驟S0復原，且可接著在適當時以迴路執行。

否則，若測試步驟S3.1、S3.2、S3.3、S3.4或S3.1、S3.2、S3.3'、S3.4'中的僅一者亦可由「否」來回應，則規定在此係針對將忽略的用於風力發電廠控制設施131之調節器500之參數的變化做出。此進步之基本概念在於，並不對應於所有四個上述測試準則S3.1至S3.4/S3.4'的大比例振盪正在減小(亦即，獨立地消失)或過小(且因此不連貫)。又在此狀況下，可接著作為迴路進一步藉由步驟S0運行整個用於偵測振盪增長行為之測試方法。

結果，考慮到兩個參數(即，線路電壓U及輸出功率，詳言之無功功率(Qset))與所提及測試查詢，真實振盪增長行為經識別為振盪，且在隨機、正常或寄生振盪狀態之間進行區分。詳言之，不具有上擺的其他振盪現象經識別，或在步驟S5中藉由參數變化△自調節校正予以排除。

100‧‧‧風力發電機

112‧‧‧風力發電廠

114‧‧‧電力風力發電廠電網

116‧‧‧變壓器

118‧‧‧連接點

120‧‧‧電力供應電網

Claims (16)

1. 一種用於操作用於將電力饋給至一電力供應電網(120)中之一風力發電機(100)及/或一風力發電廠(112)的方法，其中憑藉一調節及/或控制裝置(131)之至少一個功率調節模組(500)來調節一輸出功率，詳言之一有功及/或無功功率(Q、P)，該方法包含以下步驟：預設(S0)一功率調節輸入值且自該功率調節輸入值判定一功率調節輸出值並輸出一功率調節輸出值，其中在一偵測時間週期期間偵測風能發電之輸出功率之一時間量變曲線(S2)，且在一偵測時間週期期間偵測該電力供應電網之線路電壓之一時間量變曲線(S1)，其中在該偵測時間週期期間執行一檢查，以查明該輸出功率及該線路電壓是否具有一振盪量變曲線，其特徵在於具有一週期(T)且具有一振幅(A)之一振盪經指派給該振盪量變曲線，且已確定，該振盪在該偵測時間週期期間繼續且在程序中並不減小，及輸出用於發信號一振盪增長狀態之一信號。
2. 如請求項1之方法，其中，已確定該偵測時間週期期間之該週期(T)具有在一週期範圍內之一週期值。
3. 如請求項1或2之方法，其中，該週期範圍之一週期下限值在0.05秒與0.5秒之間。
4. 如請求項1或2之方法，其中，該週期範圍之一週期期間限值在10秒與30秒之間。
5. 如請求項1或2之方法，其中，已確定該偵測時間週期期間(詳言之一極限時間值期間)的該週期具有一大部分連續之週期值。
6. 如請求項1或2之方法，其中，已確定該偵測時間週期期間之該振幅(A)具有高於一臨限值振幅之一振幅值。
7. 如請求項1或2之方法，其中，已確定該偵測時間週期期間的該振幅具有增加之一振幅值。
8. 如請求項1或2之方法，其中，針對一無功功率之一週期間隔及針對一線路電壓之一週期間隔係不同的，及/或針對一無功功率之一臨限值振幅及針對一線路電壓之一臨限值振幅係不同的，詳言之，該無功功率之該週期間隔及/或該臨限值振幅小於該線路電壓之該週期間隔及/或該臨限值振幅。
9. 如請求項1或2之方法，其中在該信號指示該振盪增長狀態之前排除寄生及/或正常無功功率振盪狀態。
10. 如請求項1或2之方法，其中，指示該振盪堆積狀態之該信號變化，詳言之受約束，以用於消除已過度嚴格地設定之一調節參數、一調節及/或控制裝置及/或一供電電網裝置之一調節參數。
11. 如請求項1或2之方法，其中，監測該輸出功率之一無功功率(Q)，詳言之該無功功率之一設定點值及/或該無功功率之一實際值(Q)。
12. 如請求項1或2之方法，其中，在該偵測時間週期之外，監測(詳言之，量測)該輸出功率及該線路電壓(U)，較佳地，在該偵測時間週期之外恆定地執行一檢查，以查明該輸出功率及該線路電壓是否具有一振盪量變曲線。
13. 一種用於操作一風力發電機及/或一風力發電廠之調節及/或控制裝置，該調節及/或控制裝置經設計以用於實施如前述請求項中 任一項之方法，且該調節及/或控制裝置具有：一調節模組(500)，其用於預設一功率調節輸入值及自該功率調節輸入值判定一功率調節輸出值並輸出該功率調節輸出值，其中一裝備量測模組(902)，其用於在一偵測時間週期期間偵測風能發電之輸出功率之一時間量變曲線，及一電網量測單元(920)，其用於在一偵測時間週期期間偵測電力供應電網之線路電壓之一時間量變曲線，及一評估模組(930)，其經設計以檢查該輸出功率及該線路電壓在該偵測時間週期期間否具有一振盪量變曲線，其特徵在於該評估模組經進一步設計以將具有一週期(T)且具有一振幅(A)之一振盪指派給該振盪量變曲線，其中該評估模組進一步具有一振盪增長偵測構件，憑藉該振盪增長偵測構件，有可能確定，該振盪在該偵測時間週期期間繼續且在程序中並不減小，及一信號傳輸器，其用於輸出指示一振盪增長狀態之一信號。
14. 如請求項13之調節及/或控制裝置，其中，包含該振盪增長偵測構件之該評估模組為一風力發電機控制設施及/或風力發電廠控制設施(130、131、132)之部分，及/或該裝備量測模組及該電網量測模組為連接點(118)處之一裝置。
15. 一種風力發電機(100)，其包含如請求項13或14之調節及/或控制裝置。
16. 一種風力發電廠(112)，其包含多個風力發電機及如請求項13或14之調節及/或控制裝置。