專利名稱：具有輔助電源的渦輪機(jī)發(fā)電場的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有輔助電源的渦輪機(jī)發(fā)電場(turbine farm)。本發(fā)明具體涉及具有輔助部件電路電源的風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電場，但絕不僅限于此。
背景技術(shù)：
在發(fā)電產(chǎn)業(yè)中，使用渦輪機(jī)來生成電力，并且將該電力傳輸?shù)奖环Q為電網(wǎng)的用戶供電網(wǎng)絡(luò)。在制造和運(yùn)行期間，每一種形式的渦輪機(jī)都具有其自身的問題。例如，風(fēng)力渦輪機(jī)通常架設(shè)在經(jīng)歷嚴(yán)格選擇過程的場所中的稱為發(fā)電場的集群中。該選擇過程通常將風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電場放置在距該風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電場所生成的電力的最終用戶相當(dāng)遠(yuǎn)的距離處。部分原因是需要具有合適天氣狀況的場所。然而，由于現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)高達(dá)120米的規(guī)格，因此還要選擇這樣的地點(diǎn)，即在這樣的地點(diǎn)中，渦輪機(jī)發(fā)電場或者風(fēng)電場的架設(shè)不太可能遭到反對。這使得風(fēng)力渦輪機(jī)的制造、運(yùn)輸和架設(shè)在物流上具有挑戰(zhàn)性。
各個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)也具有許多重量限制，并且各個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)、構(gòu)造和運(yùn)行必須要考慮這些重量限制。具體而言，既為了在公共高速公路上將渦輪機(jī)運(yùn)輸?shù)綄⒁茉O(shè)該渦輪機(jī)的地點(diǎn)，也為了在使用期間的安全原因，容納在渦輪機(jī)機(jī)艙中的部件的設(shè)計(jì)必須符合嚴(yán)格的重量限制。
因此，從現(xiàn)在起的相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，一直出于使機(jī)艙中的全部額外重量最小化的目的來設(shè)計(jì)渦輪機(jī)。因此，一直將重量不降低看作是太小的要求而不必在風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)計(jì)中考慮。
而且，考慮到放置渦輪機(jī)發(fā)電場的偏遠(yuǎn)場所，也需要在每一個(gè)渦輪機(jī)的架設(shè)和試運(yùn)行期間向該每一個(gè)渦輪機(jī)供應(yīng)功率。
機(jī)艙中的部件包括那些專門用于發(fā)電的部件以及那些具有次要性質(zhì)的被稱為輔助部件的部件。下面參照圖2和圖3來詳細(xì)描述所有前述部件。
對于傳統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)，從主變壓器13 (參見圖3)汲取用于輔助部件的功率。在每一個(gè)渦輪機(jī)2中，主變壓器13的輸出端耦合到主電路，在本文中，將主電路定義為從每一個(gè)渦輪機(jī)2到公用電網(wǎng)電路34的電路，在該主電路處，渦輪機(jī)可以產(chǎn)生功率或者當(dāng)?shù)惋L(fēng)力時(shí)從電網(wǎng)供應(yīng)功率。如果主電路由于任何原因離線，則輔助部件也將失去功率。這使得很難診斷和解決導(dǎo)致發(fā)電機(jī)功率失去的原因。如果功率失去是由于電網(wǎng)斷電，則渦輪機(jī)將沒有燈、控制、操作或者維護(hù)，即沒有偏航、潤滑、加熱、送貨升降機(jī)和燈。這也意味著簡單的實(shí)用性也將成為問題。例如，如果主電路離線，則在所必需的應(yīng)急燈時(shí)間(通常為1小時(shí))過去之后，機(jī)艙內(nèi)將沒有提供給燈的功率，這在風(fēng)力渦輪機(jī)的日常維護(hù)和誤差校正方面是個(gè)重大問題?，F(xiàn)今，如果渦輪機(jī)發(fā)生故障，則在能夠診斷和解決渦輪機(jī)的問題或者其它外部問題之前，必須將柴油發(fā)電機(jī)帶到風(fēng)電場并且將其耦合到出現(xiàn)問題的發(fā)電機(jī)以對輔助部件電路供電。而且，在安裝和架設(shè)期間，電網(wǎng)有時(shí)是要完成的最后部件，并且在開啟電網(wǎng)供電之前，風(fēng)電場中的每一個(gè)渦輪機(jī)必須準(zhǔn)備完畢。

發(fā)明內(nèi)容
提供本發(fā)明內(nèi)容部分來以簡化的形式介紹下面在具體實(shí)施方式
中進(jìn)一步描述的精選概念。本發(fā)明內(nèi)容部分并非旨在標(biāo)識所請求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或者必要特征，也并非旨在用作確定所請求保護(hù)的主題的范圍的輔助手段。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種渦輪機(jī)發(fā)電場，所述渦輪機(jī)發(fā)電場包括多個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)，每一個(gè)所述單個(gè)渦輪機(jī)包括輔助部件電路；主電路，所述主電路被配置為耦合在所述多個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)中的每一個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)與電網(wǎng)之間；以及輔助變壓器，所述輔助變壓器耦合在所述主電路與每一個(gè)所述單個(gè)渦輪機(jī)中的所述輔助部件電路之間，從而將功率從每一個(gè)渦輪機(jī)傳輸回到每一個(gè)輔助部件電路。
在該實(shí)施例中，每一個(gè)渦輪機(jī)中的所述輔助部件電路包括光源、偏航電機(jī)以及溫度控制機(jī)構(gòu)中的一個(gè)或者多個(gè)。
在該實(shí)施例中，所述輔助部件變壓器僅具有兩組繞組，并且所述渦輪機(jī)發(fā)電場進(jìn)一步包括備用電源，所述備用電源被配置為耦合到所述輔助變壓器。
更加優(yōu)選地，所述備用電源是柴油發(fā)電機(jī)，所述柴油發(fā)電機(jī)被配置為在功率停止通過子站變壓器來傳輸時(shí)，自動(dòng)激活所述柴油發(fā)電機(jī)。
優(yōu)選地，提供了一種控制處理器，所述控制處理器被配置為通過在任意一個(gè)時(shí)間僅利用輔助部件電路的部件的子集來對所述輔助部件電路的所述部件的操作進(jìn)行智能控制以便使功耗最小化。
在該實(shí)施例中，所述渦輪機(jī)發(fā)電場進(jìn)一步包括主控制器，所述主控制器對位于所述渦輪機(jī)發(fā)電場內(nèi)的所有的所述輔助部件電路的操作進(jìn)行集中控制。
在該實(shí)施例中，每一個(gè)渦輪機(jī)是風(fēng)力渦輪機(jī)。更加優(yōu)選地，對于每一個(gè)渦輪機(jī)，發(fā)電機(jī)和基本上所有的所述輔助部件電路都容納在風(fēng)力渦輪機(jī)機(jī)艙內(nèi)。
優(yōu)選地，所述主電路包括僅具有兩組繞組的子站變壓器，所述子站變壓器被配置為將功率從所述發(fā)電機(jī)耦合到所述電網(wǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種操作渦輪機(jī)發(fā)電場的方法，所述渦輪機(jī)發(fā)電場包括多個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)，每一個(gè)所述單個(gè)渦輪機(jī)包括輔助部件電路；主電路，所述主電路被配置為耦合在所述多個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)中的每一個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)與電網(wǎng)之間；以及輔助變壓器，所述輔助變壓器耦合在所述主電路與每一個(gè)所述單個(gè)渦輪機(jī)中的所述輔助部件電路之間，所述方法包括經(jīng)由所述輔助變壓器將電流從每一個(gè)渦輪機(jī)引導(dǎo)回到每一個(gè)渦輪機(jī)中的每一個(gè)輔助部件電路以便為每一個(gè)渦輪機(jī)中的所述輔助部件電路供電。
優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括通過在任意一個(gè)時(shí)間僅利用輔助部件電路的部件的子集來對所述輔助部件電路的所述部件的操作進(jìn)行智能控制以便使功耗最小化。
在該實(shí)施例中，監(jiān)視所述輔助部件電路的所述功耗，并且僅在激活不會使所述功耗超出預(yù)定界限時(shí)，才激活附加部件。
最優(yōu)選地，僅在激活不會使所述功耗在超過預(yù)定時(shí)間量的時(shí)間內(nèi)超出預(yù)定界限時(shí)，才激活附加部件。
進(jìn)一步更加優(yōu)選地，在整個(gè)渦輪機(jī)發(fā)電場中，對位于所述輔助部件電路內(nèi)的所述部件的控制進(jìn)行集中控制。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種或者多種具有用于操作渦輪機(jī)發(fā)電場的設(shè)備可執(zhí)行指令的有形設(shè)備可讀介質(zhì)，所述渦輪機(jī)發(fā)電場包括多個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)，每一個(gè)所述單個(gè)渦輪機(jī)包括輔助部件電路；主電路，所述主電路被配置為耦合在所述多個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)中的每一個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)與電網(wǎng)之間；以及輔助變壓器，所述輔助變壓器耦合在所述主電路與每一個(gè)所述單個(gè)渦輪機(jī)中的所述輔助部件電路之間，所述指令包括經(jīng)由所述輔助變壓器將電流從每一個(gè)渦輪機(jī)引導(dǎo)回到每一個(gè)渦輪機(jī)中的每一個(gè)輔助部件電路以便為每一個(gè)渦輪機(jī)中的所述輔助部件電路供電。
優(yōu)選地，所述指令包括通過在任意一個(gè)時(shí)間僅利用輔助部件電路的部件的子集來對所述輔助部件電路的所述部件的操作進(jìn)行智能控制以便使功耗最小化。
在該實(shí)施例中，監(jiān)視所述輔助部件電路的所述功耗，并且僅在激活不會使所述功耗超出預(yù)定界限時(shí)，才激活附加部件。
最優(yōu)選地，僅在激活不會使所述功耗在超過預(yù)定時(shí)間量的時(shí)間內(nèi)超出預(yù)定界限時(shí)，才激活所述附加部件。
更加優(yōu)選地，在整個(gè)渦輪機(jī)發(fā)電場中，對位于所述輔助部件電路內(nèi)的所述部件的控制進(jìn)行集中控制。


通過參照下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，許多附加特征將被更加容易地意識到， 這是因?yàn)檫@些附加特征變得更好地理解。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可以根據(jù)情況對優(yōu)選特征進(jìn)行組合，并且這些優(yōu)選特征可以與本發(fā)明的任何方面進(jìn)行組合。
將參照下面的附圖以示例的方式來描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中 圖1是適用于現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)電場中的風(fēng)力渦輪機(jī)的外部示意圖； 圖2是圖1的風(fēng)力渦輪機(jī)的內(nèi)部示意圖； 圖3是圖1的渦輪機(jī)的電路圖，包括現(xiàn)有技術(shù)的輔助部件電路的一部分； 圖4是根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)電場的電路圖；以及 圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的圖4的風(fēng)電場或者其中的單個(gè)渦輪機(jī)的操作方法的流程圖。
在整個(gè)附圖中，使用共同的附圖標(biāo)記來表示類似的特征。
具體實(shí)施例方式下面僅以示例的方式來描述本發(fā)明的實(shí)施例。盡管這些示例不是能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的唯一方式，但是這些示例代表了申請人目前已知的實(shí)踐本發(fā)明的最佳方式。
關(guān)于附圖，圖1舉例說明了已知的風(fēng)力渦輪機(jī)2的外部示意性表示。圖1舉例說明了耦合到渦輪機(jī)2的主軸6(圖2)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子4。如在圖2中能夠看出的那樣，機(jī)艙8 容納渦輪機(jī)的大多數(shù)部件。機(jī)艙8接著由渦輪機(jī)塔10來支撐。渦輪機(jī)2還具有子站變壓器12，在該特定示例中，該子站變壓器12位于鄰近塔10的地平面處，盡管如現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，可以為變壓器2采用其它可供選擇的位置，包括位于機(jī)艙8內(nèi)。電流從渦輪機(jī)2 經(jīng)過電纜14流到變壓器12。
圖2舉例說明了容納在機(jī)艙8內(nèi)或者鄰近機(jī)艙8的渦輪機(jī)2的關(guān)鍵主要部件和輔助部件。
輔助部件包括風(fēng)力渦輪機(jī)控制器16，該風(fēng)力渦輪機(jī)控制器16是一個(gè)被配置為用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)2的操作的計(jì)算機(jī)處理器?？刂破?6控制機(jī)艙8相對風(fēng)的偏航，并且當(dāng)存在足夠的風(fēng)來發(fā)電時(shí)，控制器16允許風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子4起動(dòng)?？刂破?6從傳感器獲得進(jìn)行這些判斷所依據(jù)的信息，在本實(shí)施例中，所述傳感器包括用于測量風(fēng)速的風(fēng)速計(jì)18以及用于測量風(fēng)向的風(fēng)向標(biāo)20。然而，進(jìn)行這些判斷所采用的具體手段在本領(lǐng)域中是公知的，并且所述具體手段不是特別與這里的本發(fā)明相關(guān)，因此在本文檔中將不對其做進(jìn)一步描述。
控制器16通過偏航電機(jī)22來控制機(jī)艙8的偏航，偏航電機(jī)22接著使位于偏航軸承M上的機(jī)艙8旋轉(zhuǎn)，從而使轉(zhuǎn)子4相對于風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)在本產(chǎn)業(yè)中是公知的，并且這里將不對其做進(jìn)一步描述。
控制器16還對在機(jī)艙8內(nèi)提供光的照明系統(tǒng)沈以及溫度控制機(jī)構(gòu)M進(jìn)行控制。
利用風(fēng)力渦輪機(jī)2來發(fā)電也是公知的，并由此這里僅包括概要就足夠了。轉(zhuǎn)子4 耦合到主軸6，接著主軸6耦合到傳動(dòng)裝置觀。轉(zhuǎn)子4和主軸6以大約每分鐘22轉(zhuǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；針對轉(zhuǎn)子在發(fā)電機(jī)30內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)裝置觀將其轉(zhuǎn)換為大約每分鐘1500轉(zhuǎn)。具有一個(gè)用于控制系統(tǒng)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)的中斷器32，該中斷器32能夠停止旋轉(zhuǎn)以便例如能夠?qū)u輪機(jī)進(jìn)行維修。將來自發(fā)電機(jī)30的電流沿著電纜14傳輸?shù)阶诱咀儔浩?2，從該子站變壓器12 向電網(wǎng)34饋電。
具體而言，將來自發(fā)電機(jī)30的電流饋送到子站變壓器12的第一組繞組38。例如，該發(fā)電機(jī)可以是產(chǎn)生幾千安培的1000V電力的3MW發(fā)電機(jī)。從第二組繞組40提取大約 6-36kV和幾百安培的去往電網(wǎng)的功率。在該實(shí)施例中，從第三組繞組42提取大約400V和幾百安培的用于使與渦輪機(jī)相關(guān)聯(lián)的輔助部件進(jìn)行運(yùn)行的功率。為此，輔助部件電耦合到輔助部件電路44。
圖3是渦輪機(jī)2中的現(xiàn)有技術(shù)的布置的電路圖，電流經(jīng)由該現(xiàn)有技術(shù)的布置從發(fā)電機(jī)30經(jīng)由渦輪機(jī)2中的主變壓器13饋送到輔助電路44。
變頻器36位于發(fā)電機(jī)30與主變壓器13之間，由于該變頻器36提取發(fā)電機(jī)30的稍微不規(guī)則的AC輸出并且將其轉(zhuǎn)換為適合于由變壓器12操作并且轉(zhuǎn)發(fā)到電網(wǎng)34的具有標(biāo)準(zhǔn)電壓和頻率的AC供電，因此該變頻器36是重要的。取決于電網(wǎng)需求和要與變頻器36 一起使用的具體發(fā)電機(jī)30的特性，變頻器36可以具有寬范圍的設(shè)計(jì)。它們所具有的一個(gè)共同點(diǎn)是在使用中配置了耦合到發(fā)電機(jī)30的AC/DC變換器或者整流器46以及連接到變壓器12的DC/AC變換器或者逆變器48。此外，普通變頻器的標(biāo)準(zhǔn)需求和設(shè)計(jì)在本產(chǎn)業(yè)中是公知的。
盡管變頻器包括在本實(shí)施例中，但是變頻器不是必不可少的部件，這是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)可以直接連接到電網(wǎng)。
可以在根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)發(fā)電場內(nèi)使用參照圖3描述的現(xiàn)有技術(shù)的輔助電路， 在適當(dāng)時(shí)經(jīng)由每一個(gè)渦輪機(jī)2內(nèi)的主變壓器13并且在適當(dāng)時(shí)經(jīng)由輔助變壓器60向輔助電路44提供功率。
每一個(gè)輔助部件電路44包括多個(gè)部件，包括照明插座、液壓泵或者電動(dòng)機(jī)葉片變槳機(jī)構(gòu)、偏航電機(jī)、溫度控制系統(tǒng)、升降機(jī)、制動(dòng)器、渦輪機(jī)控制器和潤滑系統(tǒng)，所有這些部件在本領(lǐng)域中都是公知的。
圖4舉例說明了根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)發(fā)電場電路。其中的子站變壓器12位于遠(yuǎn)離風(fēng)電場50中的每一個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)2的主電路中。而且，子站變壓器12僅具有兩組繞組 38和40。將來自每一個(gè)渦輪機(jī)2的發(fā)電機(jī)30的電流饋送到子站變壓器12的第一組繞組 38，并且將其從第二組繞組40饋送到電網(wǎng)34。然而，與現(xiàn)有技術(shù)不同，不直接從每一個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)2的主變壓器13向位于該特定渦輪機(jī)2內(nèi)的輔助部件電路44傳送功率并且僅向位于該特定渦輪機(jī)2內(nèi)的輔助部件電路44傳送功率。
取而代之的是，如圖4所舉例說明的那樣，經(jīng)由繞組40輸出到電網(wǎng)34的子站變壓器12經(jīng)由其中的第一組繞組62連接到被稱為輔助變壓器60的輔助部件電路變壓器。然后，經(jīng)由其中的第二組繞組64將功率從輔助變壓器60傳輸回到渦輪機(jī)發(fā)電場50中的每一個(gè)渦輪機(jī)2。因此，如果渦輪機(jī)發(fā)電場50中的任意單個(gè)渦輪機(jī)2停機(jī)，則與該渦輪機(jī)2相關(guān)聯(lián)的輔助部件電路44仍然會接收到功率。顯然，用于該輔助電路44的功率不是由停機(jī)的渦輪機(jī)產(chǎn)生的而是由風(fēng)電場50中的每一個(gè)剩余渦輪機(jī)產(chǎn)生的。如果圖4中的剩余渦輪機(jī)電連接到輔助變壓器60，則圖4中的剩余渦輪機(jī)也會從該輔助變壓器60接收功率。然而， 如果那些渦輪機(jī)與變壓器60電隔離，則它們將需要其自己的輔助變壓器(未示出)以便于從本發(fā)明中受益。因此，對于本發(fā)明，可以將術(shù)語“風(fēng)電場”認(rèn)為是連接到相同輔助變壓器 60的渦輪機(jī)集合中的所有渦輪機(jī)。
因而，在渦輪機(jī)發(fā)電場50的建造期間，可以從已經(jīng)架設(shè)的第一渦輪機(jī)獲得功率并且將其饋送到每一個(gè)隨后要架設(shè)的渦輪機(jī)的輔助部件電路44。而且，由于子站變壓器12和輔助變壓器60 二者都僅需要兩組繞組，因此與具有三組繞組的變壓器相比，這明顯降低了成本。而且，在風(fēng)電場50中的任意渦輪機(jī)發(fā)生故障期間，可以將功率路由到出現(xiàn)問題的渦輪機(jī)，而不必等待柴油發(fā)電機(jī)或者其它備用電源連接到該出現(xiàn)問題的渦輪機(jī)，后者將不得不將功率運(yùn)輸?shù)斤L(fēng)電場50。因此，利用在根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)電場50中公開的輔助功率電路， 極大增強(qiáng)了故障診斷和校正。
然而，如果到電網(wǎng)34的鏈路出現(xiàn)問題而切斷了子站變壓器12的輸出，則可以配置柴油發(fā)電機(jī)66來向發(fā)電場50中的每一個(gè)渦輪機(jī)2內(nèi)的輔助電路44提供功率源。由于這是應(yīng)急布置，因此也可以將柴油發(fā)電機(jī)66配置為在傳感器(未示出)感測到功率沒有通過子站變壓器12來傳輸時(shí)，激活柴油發(fā)電機(jī)66。如圖4中舉例說明的那樣，可以將這樣的柴油發(fā)電機(jī)66容易地連接到輔助變壓器60的第一繞組62。
圖5是舉例說明了如上面參照圖4描述的風(fēng)電場50內(nèi)的每一個(gè)渦輪機(jī)2的操作方法的流程圖，具體而言，圖5舉例說明了對輔助部件電路44內(nèi)的每一個(gè)部件的操作進(jìn)行智能控制的方法?？刂破?6或者主控制器68管理每一個(gè)輔助部件電路44和其中的具體部件的操作，主控制器68與每一個(gè)渦輪機(jī)2的每一個(gè)單個(gè)機(jī)艙8內(nèi)的每一個(gè)控制器16通
fn ° 首先，對于每一個(gè)渦輪機(jī)2，從輔助渦輪機(jī)60獲得用于操作輔助電路44的功率。 監(jiān)視輔助電路內(nèi)的功耗(框120)?？刂破?6自動(dòng)地或者機(jī)艙8內(nèi)的工程師人工地監(jiān)視對激活的請求(框140)。如果接收了這樣的請求，則做出關(guān)于對部件激活所要求的附加功率是否將超出預(yù)定最小功率以及持續(xù)多長時(shí)間的判斷(框160)。功率超出界限的時(shí)間長度可以只是使用新部件的持續(xù)時(shí)間，或者存在控制器16知道的附加部件，該附加部件將在已知的將來時(shí)間被去激活，該已知的將來時(shí)間比該新部件的預(yù)期去激活時(shí)間要早。
如果回答為“否”，則將不會超出最大功率，或者超出了該最大功率但是在可接受
8的短時(shí)間段內(nèi)處于安全參數(shù)內(nèi)，則激活新的部件(框180)并且如果請求來自用戶，則向用戶通知成功激活(框200)。
然而，如果新部件的激活將超出最大功率，并且預(yù)期該新部件的激活在不可接受的時(shí)間段內(nèi)都將超出最大功率，則做出關(guān)于從安全角度來看新部件的激活是否是必要的判斷(框220)。如果不認(rèn)為激活是必要的，則不激活新部件(框M0)。而且，如果請求來自用戶，則向用戶通知沒有成功激活新部件(框沈0)。
盡管如此，如果新部件的激活被認(rèn)為是必要的，則激活該新部件，但是僅在對請求時(shí)處于活動(dòng)狀態(tài)的非必要部件進(jìn)行快速去激活之后，再激活該新部件(框觀0)，以使得結(jié)果是新部件激活，但是采用這樣一種方式，即功耗超出預(yù)定最大值的時(shí)間不會比被認(rèn)為是安全的時(shí)間長。再次，如果用戶發(fā)起該請求，則向用戶通知該結(jié)果(框300)。
向用戶通知可以僅僅涉及在控制器16上激活諸如綠燈之類的燈?？蛇x擇地，如果請求來自于遠(yuǎn)離機(jī)艙8的源，則可以向發(fā)起該請求的用戶發(fā)送電信消息。
安全要求意味著例如，由于風(fēng)力狀況的突然改變，激活偏航電機(jī)22以使機(jī)艙8偏航以及去激活非必要的部件以允許上述情況發(fā)生。
其它要求意味著例如，液壓變槳(hydraulic pitch)需要在蓄壓器中具有足夠的備用功率或者采用一些其它方式，以便創(chuàng)建一種安全方式，從而在出現(xiàn)陣風(fēng)的情況下，對葉片進(jìn)行變槳以脫離風(fēng)。典型地，在不需要運(yùn)行變槳泵的情況下，變槳系統(tǒng)能夠?qū)⒐β实陌踩Ａ艟S持2到3分鐘。在這些關(guān)掉時(shí)間段中，可以為輔助系統(tǒng)的剩余部分供電。
渦輪機(jī)中的功率的最主要用戶是偏航系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)必須能夠以沒有大的延遲來運(yùn)行，而幾乎所有其它系統(tǒng)都能夠在需要運(yùn)行之前等待長達(dá)10分鐘。
可以出于除了安全之外的原因做出關(guān)于對輔助部件電路44內(nèi)的具體部件進(jìn)行激活的判斷。例如，簡單的維護(hù)要求意味著要求周期性地激活某些部件。然而，系統(tǒng)可以僅僅確保只同時(shí)激活這些部件中的最小量。
在其最簡單的形式中，輔助部件電路44的智能激活可以簡單地意味著在一個(gè)時(shí)間不激活電路44的所有部件或者電路44的所有部件的激活時(shí)間不超過預(yù)定的時(shí)間段。
可以采用多種方式來做出關(guān)于激活哪些部件優(yōu)先于其它部件的判斷。例如，可以將輔助部件電路44的每一個(gè)部件按照它對安全的影響或者它的重要性的順序排列在保存于控制器16中的查找表中。例如，可以認(rèn)為照明沈比溫度控制機(jī)構(gòu)M重要，但是沒有偏航控制22重要。
為了提供渦輪機(jī)的安全操作，必須采用優(yōu)先順序?qū)捎霉β实南倪M(jìn)行排列以使得運(yùn)行時(shí)間、使用的重要性以及典型使用是已知的。在正常操作期間，偏航運(yùn)行花費(fèi)少于10 秒鐘，對葉片變槳花費(fèi)大約10秒鐘并且要求大約每兩分鐘對葉片變槳一次。另外，潤滑花費(fèi)十分鐘并且要求每二十四小時(shí)進(jìn)行一次潤滑。冷卻和加熱取決于環(huán)境條件，但是在不引起渦輪機(jī)運(yùn)行的任何問題的情況下，可以容易地使冷卻和加熱中斷多個(gè)時(shí)間段。
取決于所生成的功率，基于三種模式來設(shè)置渦輪機(jī)的智能控制，即不生產(chǎn)；低生產(chǎn)；以及全能力生產(chǎn)。對于不同的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，所操作的系統(tǒng)以及操作的順序是不同的，如在下面的表中詳細(xì)描述的那樣。

權(quán)利要求
1.一種渦輪機(jī)發(fā)電場(50)，包括:多個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)O)，所述多個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)( 中的每一個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)( 包括輔助部件電路(44)；耦合在所述多個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)( 與電網(wǎng)(34)之間的渦輪機(jī)發(fā)電場主電路；以及耦合在所述渦輪機(jī)發(fā)電場主電路與所述多個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)O)的所述輔助部件電路 (44)之間的輔助變壓器(60)，其中所述輔助變壓器被配置為將來自所述多個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)的功率傳輸回到每一個(gè)輔助部件電路G4)。
2.如權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)發(fā)電場，其中所述主電路包括子站變壓器(12)。
3.如權(quán)利要求2所述的渦輪機(jī)發(fā)電場，其中所述子站變壓器(12)和所述輔助變壓器 (60) 二者都僅具有兩組繞組(40&42 ；62&64)。
4.如權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)發(fā)電場，其中每一個(gè)渦輪機(jī)O)中的所述輔助部件電路 (44)包括光源(M)、偏航電機(jī)(22)、液壓泵、潤滑系統(tǒng)以及功率和溫度控制機(jī)構(gòu)(54)中的一個(gè)或者多個(gè)。
5.如權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)發(fā)電場，進(jìn)一步包括備用電源，所述備用電源被配置為耦合到所述輔助變壓器(60)。
6.如權(quán)利要求5所述的渦輪機(jī)發(fā)電場，其中所述備用電源是柴油發(fā)電機(jī)(66)，如果功率停止通過所述子站變壓器傳輸，則所述柴油發(fā)電機(jī)(66)自動(dòng)激活。
7.如權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)發(fā)電場，進(jìn)一步包括控制處理器(16)，所述控制處理器 (16)被配置為通過在任意一個(gè)時(shí)間僅利用輔助部件電路G4)的部件的子集來對所述輔助部件電路G4)的所述部件的操作進(jìn)行智能控制以便使功耗最小化。
8.如權(quán)利要求6所述的渦輪機(jī)發(fā)電場，進(jìn)一步包括主控制器(68)，所述主控制器(68) 對位于所述渦輪機(jī)發(fā)電場(50)內(nèi)的所有的所述輔助部件電路G4)的操作進(jìn)行集中控制。
9.如權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)發(fā)電場，其中每一個(gè)渦輪機(jī)( 是風(fēng)力渦輪機(jī)。
10.一種操作渦輪機(jī)發(fā)電場的方法，所述渦輪機(jī)發(fā)電場包括多個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)O)，所述多個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)( 中的每一個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)( 包括輔助部件電路G4)；耦合在所述多個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)( 與電網(wǎng)(34)之間的渦輪機(jī)發(fā)電場主電路；以及耦合在所述渦輪機(jī)發(fā)電場主電路與所述多個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)( 中的所述輔助部件電路G4)之間的輔助變壓器(60)，所述方法包括在所述主電路處接收功率，并且經(jīng)由所述輔助變壓器(60)將電流引導(dǎo)回到每一個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)，以便為每一個(gè)渦輪機(jī)的輔助部件電路G4)供電。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括通過在任意一個(gè)時(shí)間僅利用所述輔助部件電路的部件的子集來對所述輔助部件電路的所述部件的操作進(jìn)行智能控制以便使功耗最小化。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中監(jiān)視所述輔助部件電路的所述功耗，并且僅在激活不會使所述功耗超出預(yù)定界限時(shí)，或者僅在激活不會使所述功耗在超過預(yù)定時(shí)間量的時(shí)間內(nèi)超出預(yù)定界限時(shí)，才激活附加部件。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中在整個(gè)渦輪機(jī)發(fā)電場中，對位于所述輔助部件電路內(nèi)的所述部件的控制進(jìn)行集中控制。
14.一種或多種具有用于操作渦輪機(jī)發(fā)電場的設(shè)備可執(zhí)行指令的有形設(shè)備可讀介質(zhì)， 所述渦輪機(jī)發(fā)電場包括多個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)，所述多個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)中的每一個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)包括輔助部件電路；主電路，所述主電路被配置為耦合在所述多個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)中的每一個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)與電網(wǎng)之間；以及輔助變壓器，所述輔助變壓器耦合在所述主電路與每一個(gè)所述單個(gè)渦輪機(jī)中的所述輔助部件電路之間，所述指令包括經(jīng)由所述輔助變壓器將電流從每一個(gè)渦輪機(jī)引導(dǎo)回到每一個(gè)渦輪機(jī)中的每一個(gè)輔助部件電路以便為每一個(gè)渦輪機(jī)中的所述輔助部件電路供電。
15.如權(quán)利要求14所述的有形設(shè)備，其中所述指令包括通過在任意一個(gè)時(shí)間僅利用所述輔助部件電路的部件的子集來對所述輔助部件電路的所述部件的操作進(jìn)行智能控制以便使功耗最小化。
16.如權(quán)利要求17所述的有形設(shè)備，其中監(jiān)視所述輔助部件電路的所述功耗，并且僅在激活不會使所述功耗超出預(yù)定界限時(shí)，才激活附加部件。
17.如權(quán)利要求17所述的有形設(shè)備，僅在激活不會使所述功耗在超過預(yù)定時(shí)間量的時(shí)間內(nèi)超出預(yù)定界限時(shí)，才激活所述附加部件。
18.如權(quán)利要求14所述的有形設(shè)備，其中在整個(gè)渦輪機(jī)發(fā)電場中，對位于所述輔助部件電路內(nèi)的所述部件的控制進(jìn)行集中控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種渦輪機(jī)發(fā)電場，所述渦輪機(jī)發(fā)電場包括多個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)，每一個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)具有輔助部件電路。所述發(fā)電場進(jìn)一步包括主變壓器，所述主變壓器被配置為耦合在所述多個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)中的每一個(gè)單個(gè)渦輪機(jī)與電網(wǎng)之間；以及輔助變壓器，所述輔助變壓器耦合在子站變壓器與每一個(gè)所述單個(gè)渦輪機(jī)中的所述輔助部件電路之間。在使用時(shí)，將功率從所述子站變壓器傳輸回到每一個(gè)輔助部件電路。
文檔編號F03D7/04GK102187094SQ200980140792
公開日2011年9月14日 申請日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者P·羅森瓦爾德 申請人:維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)集團(tuán)公司