[发明专利]风力发电厂预测保护电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电厂及其操作，所述风力发电厂包括电路断路器和至少一个风轮发电机。本发明特别地、但非限制性地涉及风力发电厂电路。

背景技术

在发电工业中，电能产生涡轮机用于产生电能，以传递到称作电网的用户供电网络。每种形式的涡轮机在制造和操作过程中都具有其自身的问题。例如，风轮机通常在经严格的选择过程的多个位置处集聚地竖立，称作风力发电厂或风电场。该选择过程通常将风轮机场设置在距离它们产生的电能的终端用户非常远的距离。

各个风轮机通常组成多个风轮机，共同地称为馈电线路，从多个风轮机的输出集合起来并经由分站供给到电网。分站包括分站变压器，所述分站变压器被设置成调节风电场的输出(电压)，以匹配电网的要求。为了保护分站和电网免受由各个风轮机或馈电线路引起的问题，例如由短路引起的瞬时短路电流，每个馈电线路通过单独的电路断路器即馈电线路电路断路器连接到分站。电路断路器响应于馈电线路电流(I)的瞬变而切断，所述馈电线路电流的输出始终由电流传感器监测。馈电线路的可接受的特性示例性地以图3的级配曲线(grading curve)(I，t)示出，该曲线表明电路断路器仅在电流超过预定值预定的可接受的时间时才切断。换言之，如果馈电线路的电流/时间特性高于图3中的曲线，电路断路器将被切断。

尽管电路断路器的迅速动作保护了分站和电网，但可在一些情况下由于负载从馈电线路电路的移除而严重地损坏一个或多个风轮发电机(WTG)。这种损坏可以是电方面的和机械方面的。每个风轮发电机位于它们的电路断路器之后，且受其自己的保护系统保护以免遭损坏，但电路断路器的非期望的打开可将一些高的负载置于每个风轮发电机的机械结构上。本发明可通过向风轮机预报告即将来临的事件而降低高的负载。也可由于极其高的电流瞬变而损坏分站变压器或连接到风力发电厂内的电路的其他电气设备。

本发明解决由于电路断路器的切断而对风轮发电机或风力发电厂造成损坏的问题，且如上所述，本发明涵盖用于发电的任何类型的发电机。然而，将通过参看风轮发电机和可避免的对风轮发电机或风轮机群的关键构件和风力发电厂内的其他电气设备的损坏来描述本发明。

风轮发电机中的构件包括特别是在电能产生中所涉及的那些构件，例如，叶片、轮毂、齿轮箱(可选的)、塔架、发电机和电力变换器(可选的)和称作辅助构件的那些具有次要特性的构件。下面参看图1和2描述所有上述构件。

如果主电路由于电路断路器或馈电线路电路断路器的切断而掉线，可对风轮机和辅助电路构件产生严重的破坏。例如，对于机械负载、动力传动系统振动、不受控制的性能，如果未应用本发明，则需要更快速地响应来控制动力传动系统，例如更迅速的节距速度。

然而，电路断路器已经在发电厂使用了许多年，这是因为风轮机的可能损坏与可能是由短路引起的电网的损坏相比认为不太重要。

发明内容

该部分被提供用于以简单的方式介绍发明思想的选择，这些发明思想下面将在本发明的具体实施方式中进一步地描述。因此，该部分不是用于识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不是用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

根据本发明的第一个方面，提供了一种操作风力发电厂的方法，所述风力发电厂包括电路断路器和至少一个风轮发电机，所述风轮发电机可通过所述电路断路器电连接到电网，所述方法包括以下步骤：

-借助于传感器探测要使电路断路器切断的至少一种情况；

-在电路断路器断开之前向控制装置报告所述探测；以及

-在所述电路断路器将所述至少一个风轮发电机从所述电网断开之前使所述至少一个风轮发电机做好准备。

优选地，探测装置基于电流传感器，其中，所述电流传感器感测通过所述电路断路器的电流，所述情况与由传感器探测的电流相关。

优选地，发电机控制装置被报告，且从确定电路断路器必须切断时起100ms内、最优选在50-100ms内采取措施。

优选地，所采取的保护发电机的措施是风轮机的P和Q设定点的快速斜降。

可选地，为保护单独的风轮发电机所采取的措施包括：随后降低无功功率和/或有效功率中的一个或多个，所述有效功率的降低通常通过改变使风轮机的空气动力学转子叶片的桨距进行。

在该实施例中，电路断路器在由传感器探测的电流(I)超过用于电路的电流级配曲线时切断。

优选地，所述发电厂还包括安装在所述至少一个风轮发电机与所述电路断路器之间的附加电气设备。

在一个实施例中，要使电路断路器切断的至少一种情况的探测由传感器通过间接测量进行。