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      電功率網(wǎng)絡(luò)的制作方法

      文檔序號(hào):7292146閱讀:319來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:電功率網(wǎng)絡(luò)的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種電功率網(wǎng)絡(luò)。這樣的網(wǎng)絡(luò)可包括ac和dc網(wǎng)的任何組合。更精確而言,本發(fā)明涉及一種用于電功率的高功率傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)。特別地,該網(wǎng)絡(luò)包括電功率的功率生成和利用。該網(wǎng)絡(luò)包括傳輸網(wǎng)和該網(wǎng)的網(wǎng)格點(diǎn)(gridpoint)中所連接的多個(gè)設(shè)備。這些設(shè)備包括用于產(chǎn)生電能、用于消耗電能以及用于控制網(wǎng)絡(luò)的裝置。這樣的設(shè)備還可包括這樣的裝置的組合。具體而言,本發(fā)明涉及一種用于控制這樣的網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的裝置和方法。應(yīng)理解該上下文中的控制影響設(shè)備的性能。本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行該方法的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
      所述設(shè)備中所包含的裝置中有旋轉(zhuǎn)電機(jī)。這樣的電旋轉(zhuǎn)機(jī)包括轉(zhuǎn)子和定子,所述轉(zhuǎn)子和定子可關(guān)于彼此旋轉(zhuǎn),以完成可移動(dòng)的磁場(chǎng)。該電旋轉(zhuǎn)機(jī)由此被視為變換器(transformer),其將機(jī)械能變換成電能,而反之亦然。第一實(shí)施例是發(fā)電機(jī),而第二實(shí)施例是馬達(dá)。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還包括變壓器,用于在網(wǎng)絡(luò)的部分或其它網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行電功率變換。特別地,所述設(shè)備包括包含用于控制網(wǎng)絡(luò)的功率電子設(shè)備的裝置。這樣的裝置包括靜態(tài)VAR補(bǔ)償器、靜態(tài)轉(zhuǎn)換器、電容器組、電抗器(reactor)等。
      背景技術(shù)
      一種功率網(wǎng)絡(luò),包括電功率的多個(gè)互連的產(chǎn)生器(producer)和消耗器(consumer)。產(chǎn)生器包括電功率生成裝置,如發(fā)電機(jī);而消耗器包括功率消耗裝置,如馬達(dá)或熔爐。網(wǎng)絡(luò)還包括傳輸網(wǎng),該傳輸網(wǎng)是在其中將電功率從產(chǎn)生器輸送到消耗器的介質(zhì)。這種網(wǎng)絡(luò)中的故障狀況將導(dǎo)致傳輸網(wǎng)中的電壓下降,該故障狀況可由突然的電流驟增(rush)引起。連接到該網(wǎng)的設(shè)備都具有安全裝置,所述安全設(shè)備感測(cè)網(wǎng)格點(diǎn)中的電壓,并在感測(cè)到電壓下降時(shí)迅速將設(shè)備從傳輸網(wǎng)斷連。
      對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)而言,電流的突然驟增將瞬時(shí)地增大電路中熱的生成。這種熱的增加將在小于一秒的部分的時(shí)間內(nèi)損害該機(jī)器。因此,通過(guò)如開(kāi)關(guān)裝置(switchgear)的控制裝置來(lái)保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)免于突然的電流驟增,該開(kāi)關(guān)裝置立即將該機(jī)器從與網(wǎng)格點(diǎn)的連接中斷連。由此電路將斷開(kāi),使得沒(méi)有電流可流動(dòng)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)通常被連接或集成到機(jī)械機(jī)(mechanical machine)。由此通過(guò)將機(jī)械力—諸如水動(dòng)力、風(fēng)動(dòng)力或來(lái)自內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力—供給該機(jī)械機(jī),該電機(jī)被旋轉(zhuǎn)并因此產(chǎn)生功率。在此實(shí)施例中,旋轉(zhuǎn)電機(jī)是發(fā)電機(jī)。
      一種與機(jī)械機(jī)集成的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的系統(tǒng)可視為彼此相互作用的機(jī)械線路、磁線路和電路。由此,通過(guò)使這些線路中的一個(gè)斷連,其它兩個(gè)也必須被斷連。盡管電功率可在數(shù)秒內(nèi)斷連,但機(jī)械功率不能這么快地?cái)噙B。在機(jī)械機(jī)中通常合并有大的慣性矩,這必然影響該機(jī)器的停止。由此必須有像閘的裝置存在,使得有可能停止旋轉(zhuǎn)電機(jī)。磁線路也涉及慣性矩、以及靜子或定子或如果存在的永磁體的鐵芯的飽和。在這種情形中,仍然在轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)將產(chǎn)生電能,該電能可產(chǎn)生部分放電,損害旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電繞組的絕緣。還有機(jī)械功率供給,像風(fēng)流和水流,其根本不能或不能那么快地轉(zhuǎn)向或停止。
      無(wú)論旋轉(zhuǎn)電機(jī)是發(fā)電機(jī)—由此產(chǎn)生電功率,還是馬達(dá)—由此產(chǎn)生機(jī)械功率,電路的斷連以這樣的方式來(lái)影響其它兩個(gè)線路使得在兩種情形中都必須存在多個(gè)安全裝置。
      變壓器可視為互連的第一電路、磁線路和第二電路。在此情形中電流的突然驟增也將導(dǎo)致在電路中熱的瞬時(shí)增大,且因此是有害的。兩個(gè)電路可從其連接的每個(gè)瞬時(shí)斷連。依賴于在數(shù)秒中何時(shí)發(fā)生這種斷連,可能有以磁的方式存儲(chǔ)的能量隱藏在變壓器的芯中。這意味著變壓器也必須具有多個(gè)安全裝置,以便于保護(hù)變壓器的繞組。
      用于控制網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備,諸如功率電子設(shè)備、電抗器和電容器組,具有固有存儲(chǔ)的能量,其在過(guò)流和斷連的情形中必須注意。同樣在這些情形中,存在用于將設(shè)備從網(wǎng)中斷連和對(duì)所存儲(chǔ)能量保護(hù)的安全裝置。高壓電容器組通常使其電容器單元單獨(dú)地熔斷。電容器組饋線(feeder)通常通過(guò)熔斷式接觸器或開(kāi)關(guān)來(lái)保護(hù)。在斷路器的情形中,提供了相故障和接地故障的保護(hù)。
      如制造或生產(chǎn)工藝所需的,恒速異步感應(yīng)馬達(dá)的啟動(dòng)和停止,在任何工業(yè)中都是最常用的控制功能。為此,在世界的某些部分,與接觸器以及某些小的保護(hù)和輔助繼電器所組合的熔斷式開(kāi)關(guān)被稱作“馬達(dá)控制器”。類似地,這種單元的組件也類似地稱作“馬達(dá)控制中心”或MCC。啟動(dòng)和停止可只需要手動(dòng)操作,然而,MCC通常在計(jì)算機(jī)的管理之下,計(jì)算機(jī)可執(zhí)行啟動(dòng)和停止動(dòng)作,而沒(méi)有操作者的干涉。假設(shè)這樣對(duì)工藝而言是安全的,有時(shí)工藝操作者可希望支配計(jì)算機(jī)并且手動(dòng)地啟動(dòng)或停止馬達(dá)。
      馬達(dá)控制可更為復(fù)雜,并包括速度的變化,這傳統(tǒng)地由DC馬達(dá)來(lái)完成。越來(lái)越普遍的是,控制通過(guò)將頻率調(diào)整為任一籠型感應(yīng)馬達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)較大單元而言,控制通過(guò)對(duì)于大壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)(compressor drive)總是高達(dá)40MW的同步馬達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于這種大ASD(可調(diào)速驅(qū)動(dòng))而言,基本的是認(rèn)識(shí)到速度控制器(或頻率轉(zhuǎn)換器)在馬達(dá)封裝(package)的整體部分中,其中所有部件被精細(xì)地相互調(diào)諧。具有工藝控制的接口基本上只將用于輸入信號(hào)的協(xié)議提供到頻率轉(zhuǎn)換器,以便于增加或減少速度。
      發(fā)電機(jī)類似于同步馬達(dá),且因此,某些發(fā)電機(jī)保護(hù)方案也可用于同步馬達(dá)。
      無(wú)論處于低或中等電壓,馬達(dá)線路經(jīng)由斷路器或熔斷式接觸器而被供給。在一系列的過(guò)流設(shè)計(jì)中,這是“最后”的過(guò)流決定(decide)。有兩種類型的保護(hù)為馬達(dá)線路所需。首先,馬達(dá)和饋電線纜(feeder cable)通過(guò)斷路器或熔斷器而被保護(hù)免于短路。第二,需要保護(hù),以防止負(fù)載的增加,引起馬達(dá)、線纜和關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)裝置控制裝置中過(guò)量的電流和熱。
      首先提供了變壓器保護(hù)繼電器,來(lái)限制故障和失效(fault and failures)—如變壓器內(nèi)和連接引線中的短路—的后果。這種故障非常少,但如果這種故障出現(xiàn),其發(fā)展非???,使得保護(hù)不能挽救變壓器免于永久的損害。然而,快速斷連將限制后果,防止破壞性的火災(zāi)或爆炸。大變壓器具有在阻抗和差動(dòng)保護(hù)下的進(jìn)一步的保護(hù)裝置,如冗余或復(fù)制的短路的保護(hù)。延遲的過(guò)壓保護(hù)被提供給變壓器,其中具有提高電壓的危險(xiǎn),如果允許持續(xù),這可引起芯的磁飽和過(guò)熱的損害。
      高壓電容器組通常使它們的電容器單元單獨(dú)地熔斷。電容器組饋線通常通過(guò)熔斷式接觸器或開(kāi)關(guān)來(lái)保護(hù)。在斷路器的情形中,提供了相故障和接地故障的保護(hù)。
      從US 6 411 067(Bjrkman)已知電壓源轉(zhuǎn)換器作為背對(duì)背的站(back toback station)來(lái)工作,或作為并行的靜態(tài)無(wú)功伏安(var)補(bǔ)償器來(lái)工作。轉(zhuǎn)換器裝置的目的在于提供一種裝置,用于對(duì)攜載交流電的傳輸線中的電功率的流進(jìn)行控制。
      從該文件進(jìn)一步得知,在電傳輸系統(tǒng)中,能快速和準(zhǔn)確地控制電功率的流以使功率流適合于變化的負(fù)載狀況并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和可預(yù)測(cè)的功率流而與各種干擾無(wú)關(guān),具有很高的重要性和價(jià)值。不同類型的裝置已被提出并投入工作中,以便實(shí)現(xiàn)這種對(duì)功率流的控制。為此目的通常所使用的裝置是所謂的統(tǒng)一功率流控制器(UPFC)。UPFC由兩個(gè)AC/DC電壓源轉(zhuǎn)換器組成,它們分別被命名為激勵(lì)器(exciter)和升壓器(booster)。兩個(gè)轉(zhuǎn)換器的DC側(cè)連接到公共電容器,該公共電容器提供用于轉(zhuǎn)換器工作的DC電壓支持并作為能量存儲(chǔ)裝置工作。
      經(jīng)由串聯(lián)變壓器,升壓器的AC側(cè)插入與傳輸線串聯(lián)的可控量值和相角的同步AC電壓。激勵(lì)器的AC側(cè)經(jīng)由變壓器并聯(lián)連接到傳輸線,其中可控量值和功率因子角的電流注入到傳輸線或從傳輸線吸收。借助于UPFC,流過(guò)傳輸線的有功和無(wú)功功率可彼此獨(dú)立地得到控制。激勵(lì)器的主要任務(wù)是通過(guò)與傳輸線交換規(guī)定量的有功功率、來(lái)控制DC鏈路電壓并將其保持在參考值上。激勵(lì)器的次要任務(wù)是作為無(wú)功伏安補(bǔ)償器來(lái)補(bǔ)償無(wú)功功率,以便于將線電壓保持在恒定水平上。
      由此已公知的是,為了提供一種用于對(duì)攜載交流電的傳輸線中的電功率流進(jìn)行高度有效控制的裝置,該裝置可以相對(duì)低的成本來(lái)制造。這種裝置包括第一VSC(VSC=電壓源轉(zhuǎn)換器),在第一點(diǎn)連接到傳輸線;以及第二VSC,在第二點(diǎn)連接到傳輸線,所述第一和第二VSC使其DC側(cè)連接到一公共電容器單元,其中該裝置進(jìn)一步包括旁路開(kāi)關(guān),該開(kāi)關(guān)連接到所述第一點(diǎn)和所述第二點(diǎn)之間的傳輸線,與第一和第二VSC并聯(lián),使得當(dāng)旁路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),第一和第二VSC將作為背對(duì)背的站來(lái)工作,而當(dāng)旁路開(kāi)關(guān)閉合時(shí),作為兩個(gè)并聯(lián)的靜態(tài)無(wú)功伏安補(bǔ)償器。
      當(dāng)裝置的旁路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)而VSC作為背對(duì)背的站來(lái)工作時(shí),可實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸線中的電功率流的有力控制。在該第一工作模式期間,傳輸線中的交流電源的相、頻率以及量值可通過(guò)該裝置來(lái)控制,并且有功和無(wú)功功率可被彼此獨(dú)立地得以控制。當(dāng)裝置的旁路開(kāi)關(guān)閉合時(shí),VSC作為兩個(gè)并聯(lián)的靜態(tài)無(wú)功伏安補(bǔ)償器來(lái)工作。在該第二工作模式期間,裝置通過(guò)為傳輸系統(tǒng)生成無(wú)功功率或者從傳輸系統(tǒng)吸收無(wú)功功率而間接地控制傳輸線電壓以及由此所傳輸?shù)碾姽β?。在傳輸線中的電功率流必須在很大程度上得到控制的時(shí)間段中,裝置優(yōu)選地工作在所述第一模式中,而在只需要少量的調(diào)節(jié)或根本不需調(diào)節(jié)的時(shí)間段中,裝置優(yōu)選地切換到所述第二模式。當(dāng)裝置在所述第二模式中工作時(shí),功率損失低于在所述第一模式中工作時(shí)的損失。
      從US 6 512 966(Lf等人)已公知了一種用于提高由可再生(renewable)功率產(chǎn)生設(shè)施所產(chǎn)生的電功率單元的商業(yè)價(jià)值。此方法的目的提高從可再生能量功率產(chǎn)生設(shè)施中所產(chǎn)生的電功率的商業(yè)價(jià)值。
      該文件進(jìn)一步敘述了風(fēng)動(dòng)力是一種“自然的”功率產(chǎn)生源,其本質(zhì)上應(yīng)視為用于產(chǎn)生電功率的最佳能源。風(fēng)動(dòng)力不需要燃燒礦物燃料,不會(huì)產(chǎn)生核廢料副產(chǎn)品,不需要引導(dǎo)水源,且另外不會(huì)擾亂環(huán)境。另一方面,風(fēng)動(dòng)力是可變的(隨機(jī)的)功率產(chǎn)生源,由此不為功率產(chǎn)生設(shè)備提供功率產(chǎn)生和網(wǎng)格設(shè)施在產(chǎn)生商業(yè)上可靠的功率時(shí)應(yīng)具有的的控制類型。為處理這種可變性的問(wèn)題,風(fēng)動(dòng)力的早期倡導(dǎo)者也試圖確定在風(fēng)力過(guò)度時(shí)“存儲(chǔ)”風(fēng)所生成的電功率的方法,以便以后在風(fēng)暫停的時(shí)候進(jìn)行補(bǔ)償。
      早期,風(fēng)能設(shè)備(plant)通常相互隔離,并被提供有小規(guī)模的發(fā)電設(shè)施。通過(guò)各種實(shí)驗(yàn),風(fēng)能設(shè)備總的來(lái)說(shuō)已經(jīng)在發(fā)展,而現(xiàn)在的一種常用方案是將若干風(fēng)渦輪分組在一起,以便形成發(fā)電場(chǎng)(farm),其可通過(guò)每個(gè)只產(chǎn)生略高于一兆瓦特的較小設(shè)備的聚集,來(lái)生成高達(dá)數(shù)十兆瓦特的功率。
      由此,該方法包括確定在預(yù)定的未來(lái)時(shí)間從可再生功率產(chǎn)生設(shè)施所產(chǎn)生的預(yù)定功率量;以及將來(lái)自可再生功率產(chǎn)生設(shè)施的預(yù)定功率轉(zhuǎn)換成首選功率(premier power)的單位,用于以標(biāo)準(zhǔn)頻率應(yīng)用于電力網(wǎng)(power grid)。
      從US 6 577 108(Hubert等人)已知一種對(duì)公用電力(utility power)網(wǎng)絡(luò)的電壓調(diào)節(jié),該網(wǎng)絡(luò)包括發(fā)電系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)以及服務(wù)于負(fù)載的分配系統(tǒng)。特別地,調(diào)節(jié)涉及一種系統(tǒng),該系統(tǒng)用于控制能量傳遞到公用電力網(wǎng)絡(luò)和將能量從公用電力網(wǎng)絡(luò)傳遞出。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的是補(bǔ)償功率短缺或網(wǎng)絡(luò)上的電壓不穩(wěn)的問(wèn)題。
      因此,該系統(tǒng)包括一控制器,其控制無(wú)功功率補(bǔ)償裝置在第一時(shí)間段中將無(wú)功功率遞送到公用網(wǎng)絡(luò)。在第一時(shí)間段后,在第二時(shí)間段中,該控制器控制無(wú)功功率補(bǔ)償裝置來(lái)將無(wú)功功率以預(yù)定水平提供到網(wǎng)絡(luò)。功率補(bǔ)償裝置具有穩(wěn)態(tài)的功率遞送特征。
      通過(guò)將所注入的功率增加到大于補(bǔ)償裝置的最大穩(wěn)態(tài)的功率遞送特征的N(N>1)倍的水平、而已經(jīng)檢測(cè)到公用電力網(wǎng)絡(luò)上的標(biāo)稱電壓的預(yù)定量值的變化并對(duì)其做出反應(yīng),補(bǔ)償裝置的功率注入可有目的且逐漸地減少到最大穩(wěn)態(tài)值,使得不包括通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的瞬時(shí)響應(yīng),該響應(yīng)可導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定和/或其它不期望的事件。
      電壓調(diào)節(jié)提供了一種方法,用于在最大的時(shí)間段中以過(guò)載模式來(lái)操作無(wú)功功率補(bǔ)償裝置,而不在補(bǔ)償裝置的過(guò)載能力已被耗費(fèi)時(shí),引起逆變器電流中的突然的、臺(tái)階狀的變化,由此使得補(bǔ)償裝置的電流處于規(guī)定水平或以下。由此,如上所述,該發(fā)明減少了在公用電力網(wǎng)絡(luò)中的不理想的瞬時(shí)現(xiàn)象(即,減幅振蕩(ringing oscillation))的可能性。此外,基于網(wǎng)絡(luò)的特征阻抗可確定基本上最優(yōu)的斜降(ramp down)輪廓。
      在第一時(shí)間段中,補(bǔ)償裝置將實(shí)際功率和無(wú)功功率供給公用電力網(wǎng)絡(luò)。在第二時(shí)間段后,來(lái)自補(bǔ)償裝置的無(wú)功功率不間斷地減少到穩(wěn)態(tài)功率遞送特征。因子N通?;谘a(bǔ)償裝置的瞬時(shí)熱容量特征(例如,1%的額定值)來(lái)確定。第二時(shí)間段基于補(bǔ)償裝置吸收熱能的能力來(lái)確定。斜降輪廓可基于網(wǎng)絡(luò)的特征阻抗來(lái)確定。網(wǎng)絡(luò)的特征阻抗可使用公知的網(wǎng)絡(luò)特征來(lái)確定。可替換地,無(wú)功功率補(bǔ)償裝置可將一刺激(stimulus)施加到網(wǎng)絡(luò)并施加所測(cè)量的響應(yīng)。
      如上所述,已公知了用于保護(hù)連接至網(wǎng)的裝置的系統(tǒng)和裝置、用于控制電流的轉(zhuǎn)換器、為了控制網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)方面以及用于功率不足或電壓不穩(wěn)定的補(bǔ)償?shù)碾妷赫{(diào)節(jié)裝置。對(duì)功率網(wǎng)絡(luò)本身的功能而言,有保持功率產(chǎn)生有效(alive)以及功率傳輸及功率消耗得以維持的需要。然而,在網(wǎng)中故障狀況的情形中,所有設(shè)備具有將其自身從網(wǎng)中斷連的趨勢(shì),由此使網(wǎng)沒(méi)有傳輸且沒(méi)有控制。因此,長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)需要提供一種在故障狀況中仍然有效和可控的網(wǎng)絡(luò)。
      存在國(guó)家級(jí)上的調(diào)節(jié),其需要風(fēng)電場(chǎng)在故障期間以至少一些無(wú)功和有效功率的輸入保持連接到電網(wǎng),并在故障清除時(shí)繼續(xù)功率的產(chǎn)生。進(jìn)一步,有對(duì)連接至傳輸網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)電場(chǎng)的國(guó)際規(guī)范。這些規(guī)范規(guī)定海上風(fēng)電場(chǎng)—像其它主要的發(fā)電設(shè)備一樣—不應(yīng)失去穩(wěn)定性或在通過(guò)主網(wǎng)絡(luò)保護(hù)而斷連的網(wǎng)絡(luò)中短路處跳閘(trip)。以一種流行的方式來(lái)說(shuō),渦輪必須能夠經(jīng)受一短暫的死時(shí)間(~100毫秒),并在故障已被斷連且電壓開(kāi)始回復(fù)時(shí)繼續(xù)發(fā)電。
      用于從風(fēng)中產(chǎn)生電功率的風(fēng)渦輪,在這種情形中甚至比其它電功率產(chǎn)生器更脆弱。風(fēng)是不能切斷的,而且在那里用于在每一瞬間產(chǎn)生電功率,只要風(fēng)存在。由此如果風(fēng)車從網(wǎng)中斷連,將丟失可能的能量產(chǎn)生。風(fēng)將只通過(guò)風(fēng)渦輪,無(wú)論其是否在推動(dòng)。由此,即使在惡劣的狀況中也保持風(fēng)功率產(chǎn)生具有巨大的經(jīng)濟(jì)利益。由此,存在這樣的需要,也就是,即使在網(wǎng)上故障狀況中也使風(fēng)渦輪工作。因?yàn)轱L(fēng)不是每秒計(jì)數(shù)、可存儲(chǔ)的能量。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的一個(gè)主要目的是提供一種方法和裝置,用于在故障狀況時(shí)控制功率網(wǎng)絡(luò)中的功率傳輸。本發(fā)明的第二目的是當(dāng)檢測(cè)到故障狀況時(shí)提供時(shí)間延遲(temporary delay),以便有可能進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)查故障狀況的性質(zhì),并由此提供一暫緩(respite),用于在網(wǎng)絡(luò)仍然處于工作狀況的同時(shí)來(lái)決定所應(yīng)采取的正確動(dòng)作。
      根據(jù)本發(fā)明,該目的通過(guò)下列得以實(shí)現(xiàn)根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1的特征部分中的特征的裝置、從屬權(quán)利要求6中所述的網(wǎng)絡(luò)、獨(dú)立權(quán)利要求8中所述的方法并根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求10中所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行描述。
      在本發(fā)明的第一方面,所述目的通過(guò)在故障狀況在設(shè)備和其到功率網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)格點(diǎn)的連接之間引入電壓提升裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。作為對(duì)所感測(cè)的網(wǎng)格點(diǎn)中電壓下降的響應(yīng),這種電壓提升裝置或瞬時(shí)升壓器將防止常規(guī)的保護(hù)裝置觸發(fā)(trig)(跳閘),并且將有一短時(shí)間段,在該時(shí)間段中估算應(yīng)采取的正確動(dòng)作。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中,電壓提升裝置包括與電阻器元件并聯(lián)的開(kāi)關(guān)。在正常狀況下,該開(kāi)關(guān)閉合,而電流在沒(méi)有電阻的情況下通過(guò)。在故障狀況中,該開(kāi)關(guān)斷開(kāi),而電流轉(zhuǎn)而通過(guò)所述電阻器元件。這種電阻器元件將立即減緩電流的流動(dòng),并由此維持向著所連接的設(shè)備的提升的電壓。結(jié)果,設(shè)備仍將連接到網(wǎng),用于以減少的速率來(lái)產(chǎn)生或消耗功率。
      根據(jù)本發(fā)明的電壓提升裝置被激活的時(shí)間事件(time incidence)是關(guān)鍵的。電壓提升裝置必須在設(shè)備的跳閘裝置(tripping device)被激活很早之前被激活。本上下文中,很早之前指的是在十分之一秒的范圍中。因此,電壓提升裝置包括用于從靠近故障位置的傳感器接收信號(hào)的裝置,并可包括用于從網(wǎng)絡(luò)的其它控制裝置接收信息的裝置。
      電阻器元件形式的電壓提升元件溫度將迅速地升高,但仍然引入一時(shí)間延遲,即一短的時(shí)間段,在該時(shí)間段期間將估算用于待采取的進(jìn)一步動(dòng)作的決定。待采取的進(jìn)一步的動(dòng)作可以是在從引入第二電壓提升裝置或重新設(shè)置Y-Δ連接到設(shè)備的完全斷連的范圍中的可能的多個(gè)動(dòng)作之一。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中,電壓提升裝置包括與自動(dòng)變壓器并聯(lián)的斷連開(kāi)關(guān),其可包括電阻器元件。電壓提升裝置還可涉及發(fā)電、電動(dòng)和相補(bǔ)償?shù)哪芰ΑT诒景l(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中,電壓提升裝置包括電流轉(zhuǎn)向裝置(current diversion means),該電流轉(zhuǎn)向裝置包括功率電子設(shè)備。
      如馬達(dá)或發(fā)電機(jī)的大多數(shù)設(shè)備經(jīng)由斷路器連接到傳輸網(wǎng)的網(wǎng)格點(diǎn)。在功率網(wǎng)絡(luò)中由故障狀況所引起的網(wǎng)格點(diǎn)的電壓的突然下降,將引起對(duì)網(wǎng)格點(diǎn)的即時(shí)的電流驟增。這種電流驟增將引起所有保護(hù)裝置和跳閘裝置迅速將所連接的設(shè)備斷連。只有數(shù)毫秒,多個(gè)保護(hù)裝置將首先起作用。所有的這些保護(hù)裝置具有保護(hù)設(shè)備而非功率網(wǎng)絡(luò)的功能。如所討論的,由于固有的慣性矩,設(shè)備的突然斷連可損害設(shè)備本身。這種慣性矩通常與推力(thrust)和負(fù)載處于平衡。如果推力或負(fù)載斷連,由此在設(shè)備中的固有力不平衡,這將損害該設(shè)備。因此,本發(fā)明的一個(gè)重要部分是實(shí)現(xiàn)電流轉(zhuǎn)向不僅保護(hù)設(shè)備還貢獻(xiàn)于對(duì)網(wǎng)絡(luò)中功率傳遞的支持,該電流轉(zhuǎn)向?qū)е掠稍O(shè)備所感測(cè)的電壓的提升。
      本發(fā)明尤其適用于具有多相并經(jīng)歷不對(duì)稱的故障狀況的網(wǎng)絡(luò)。由此,當(dāng)三相中只有一相經(jīng)歷故障狀況時(shí),連接可容易地重新設(shè)置,使得功率傳輸仍在進(jìn)行,但處于降低的狀態(tài)中。
      如前所示,設(shè)備可包括連接到網(wǎng)格點(diǎn)的設(shè)備組合或多個(gè)設(shè)備。在這些情形中,本發(fā)明的電壓提升裝置可針對(duì)所有設(shè)備一次引入或針對(duì)單個(gè)或設(shè)備的組合來(lái)組合。尤其地,當(dāng)涉及功率電子設(shè)備時(shí),電壓提升裝置必須被引入在功率電子設(shè)備的下游。
      在本發(fā)明的第二方面中,所述目的通過(guò)一種方法來(lái)實(shí)現(xiàn),該方法用于提升在功率產(chǎn)生器和至經(jīng)歷故障狀況的傳輸網(wǎng)的連接網(wǎng)格點(diǎn)之間的電壓,以便于引入用于對(duì)將采取的進(jìn)一步動(dòng)作的決定的暫緩。然而在此暫緩期間,在設(shè)備和網(wǎng)格點(diǎn)之間的功率傳輸仍將保持在降低的速率。
      感測(cè)到網(wǎng)絡(luò)中的故障狀況時(shí),電流立即從正常電流轉(zhuǎn)向,以在第一時(shí)間段中影響電壓提升裝置。在該第一時(shí)間段中,有對(duì)于待采取的下一動(dòng)作的估算。與設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)狀況相關(guān)的多個(gè)信息被連續(xù)地收集和估算。在此第一時(shí)間段中,估計(jì)了故障狀況的性質(zhì),并決定了用于下一時(shí)間段的動(dòng)作。在第一時(shí)間段結(jié)束時(shí),實(shí)行第二動(dòng)作。此第二動(dòng)作可以是用于將功率流保持在降低的速率的多個(gè)重新設(shè)置之一。這種動(dòng)作包括第二電阻器元件的連接、自動(dòng)變壓器的連接、或者旋轉(zhuǎn)機(jī)或變壓器的Y-·重新設(shè)置。第二動(dòng)作是第二時(shí)間段的開(kāi)始,在第二時(shí)間段中估算待采取的進(jìn)一步動(dòng)作。本方法由此包括將電流從非抵抗(non resisting)連接轉(zhuǎn)向到一并聯(lián)支路,該支路包含電壓提升裝置;感測(cè)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)參數(shù);以及對(duì)待采取的進(jìn)一步動(dòng)作進(jìn)行估算。
      在本發(fā)明的第三方面中,通過(guò)用于根據(jù)所述方法來(lái)控制電壓提升裝置的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)了這些目的。電壓提升裝置由此包含計(jì)算機(jī)裝置和用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的存儲(chǔ)器裝置。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括用于計(jì)算機(jī)的指令,來(lái)評(píng)估上述方法。計(jì)算機(jī)裝置包括用于從感測(cè)裝置和從網(wǎng)絡(luò)中的其它信息裝置接收信號(hào)的部件(organ)。因此計(jì)算機(jī)程序涉及用于計(jì)算機(jī)的指令,以便評(píng)估信息源并計(jì)算至少一個(gè)用于待采取的動(dòng)作的建議。
      通過(guò)在短時(shí)間段即一瞬間中升高電壓,將有一暫緩,用于做出對(duì)于待采取的正確動(dòng)作的更合適的決定。通過(guò)引入根據(jù)本發(fā)明的這種瞬時(shí)升壓器,有可能充分利用分散連接到傳輸、分配和收集線的馬達(dá)、發(fā)電機(jī)及功率電子設(shè)備中可用的故障電壓水平和可允許的電流水平。特別是,在用于大規(guī)模分布式功率產(chǎn)生的干線(mains)所互連的場(chǎng)地(park)中的可調(diào)速的風(fēng)渦輪中,對(duì)用于高效和可代替的電功率產(chǎn)生的故障處理而言,瞬時(shí)升壓器特別有用。
      描述了用于電子功率設(shè)備—像旋轉(zhuǎn)機(jī)、功率補(bǔ)償器以及功率電子設(shè)備轉(zhuǎn)換器—的瞬時(shí)升壓器,用于引入暫緩,以便減少在故障期間從降低的電壓和傳輸能力而導(dǎo)致的后果。
      瞬時(shí)升壓器改善了一些方面與用作發(fā)電機(jī)或馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)機(jī)中角速度和電壓量關(guān)聯(lián)的方面電磁力、相量(phasor)等;以及與補(bǔ)償器和互連線電壓關(guān)聯(lián)的方面。它們充分利用了在如電功率的生成、傳輸和利用的寬應(yīng)用領(lǐng)域中的、發(fā)電機(jī)和功率電子設(shè)備中的可用故障電壓水平和可允許的電流水平。
      瞬時(shí)升壓器提供了處理大量功率的低成本風(fēng)渦輪場(chǎng)地及其互連的解決方案,具有高可用性和成本有效性,在正常操作期間不生成過(guò)量的熱,但易于被改進(jìn)成有成本有效的設(shè)計(jì),其利用了時(shí)間額定(temporarily rated)的元件以增加功率引擎設(shè)備—如旋轉(zhuǎn)機(jī)、功率補(bǔ)償器和功率電子轉(zhuǎn)換器—附近的電壓。
      分布式功率生成的互連的傳輸穩(wěn)定性暫時(shí)得以改善,并將通過(guò)以下步驟來(lái)得到一暫緩即立即引入((電阻性,)時(shí)間額定)電壓上升元件,以增加發(fā)電機(jī)附近的電壓,由此引起可理解的(appreciated)的電功率的衰減或耗散,否則加速渦輪并著重于互連和機(jī)械的穩(wěn)定性。
      暫緩首先被解釋為從某種困難或不快中休息或釋放的一短時(shí)段,而其次解釋為當(dāng)發(fā)生某種不好的停止時(shí)的一短時(shí)間,使得情況暫時(shí)變好。
      對(duì)于本專利申請(qǐng),在功率生成、傳輸和利用中使用暫緩一詞的背景是,已進(jìn)行了相當(dāng)?shù)呐?lái)利用新能源,像所謂的“新的可再生的”,特別是風(fēng)動(dòng)力和太陽(yáng)能,用于電功率生成。這些源在人類沒(méi)有定居的地方可大量的獲得。另外,它們不是可簡(jiǎn)單互換的源,沒(méi)有能量不足的風(fēng)險(xiǎn)。這意味著需要其它能源來(lái)填充缺乏的功率。所有這些一起意味著將著重于發(fā)電機(jī)和負(fù)載之間的互連。
      在故障狀況,將需要暫緩以在數(shù)秒的部分內(nèi)基于自動(dòng)通信來(lái)調(diào)查該形勢(shì)?,F(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)特征在于事物處理時(shí)間段總計(jì)為數(shù)秒的部分或一秒?,F(xiàn)代廣泛使用的電功率傳輸和分配以及可再生功率收集系統(tǒng)特征在于從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)過(guò)渡或在較差情形中在數(shù)秒的范圍中崩潰。
      迅速?gòu)氖掠陔姽β示W(wǎng)絡(luò)中的擾亂的成本有效的硬件,有益于在故障發(fā)生時(shí)在正確方向做出第一補(bǔ)救(remedy),并且給出暫緩來(lái)通信和調(diào)查該形勢(shì)。本發(fā)明引入了設(shè)備,所述設(shè)備暫時(shí)接合為與發(fā)電機(jī)串聯(lián)的元件,優(yōu)選地以高達(dá)1kV的電壓,以成本有效。本發(fā)明通常將應(yīng)用在HV作為串聯(lián)鏈路,或應(yīng)用在互連的HV傳輸線中,但更成本有效的是在LV設(shè)置串聯(lián)元件。
      本發(fā)明引入了暫緩,以在短路故障期間測(cè)量基本參數(shù),如角度、速度和電壓量,并傳送它們,在需要時(shí)用于自動(dòng)的、基于計(jì)算機(jī)的形勢(shì)調(diào)查。本發(fā)明針對(duì)風(fēng)渦輪將焦點(diǎn)從公用電網(wǎng)的最差情形的限定改變,并處理略好于最差情形的風(fēng)渦輪。其利用來(lái)自處在合理電壓的源的無(wú)功功率的支持,并給予電功率網(wǎng)絡(luò)一暫緩,以響應(yīng)和恢復(fù)。
      近來(lái),作為環(huán)境安全且相對(duì)不昂貴的能源,風(fēng)渦輪愈加受到重視。隨著這種興趣的增加,已進(jìn)行了相當(dāng)?shù)呐?lái)開(kāi)發(fā)可靠和有效的風(fēng)渦輪,由此,故障后風(fēng)動(dòng)力場(chǎng)地的可用性成為系統(tǒng)互連操作—如形成可代替的電功率網(wǎng)絡(luò)的傳輸、分配和收集線—中地區(qū)級(jí)上的基本問(wèn)題。
      一般而言,渦輪連接到旋轉(zhuǎn)電機(jī),所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)在來(lái)自各種源的不同形式的機(jī)械功率之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這些源中的某些—例如,來(lái)自礦物或核燃料的蒸氣(steam)、來(lái)自壩的水動(dòng)力等—可較好的控制和存儲(chǔ),而其它形式的例如來(lái)自風(fēng)的能量較難以控制且不可存儲(chǔ),并且在災(zāi)難性故障后在地區(qū)級(jí)上在系統(tǒng)互連操作中以潛在的多米諾效應(yīng)使風(fēng)動(dòng)力場(chǎng)地?cái)噙B后甚至被完全浪費(fèi)。除了以可調(diào)節(jié)的速度推動(dòng)發(fā)電機(jī)的渦輪以外,所有渦輪在控制它們本身時(shí)都是緩慢的,功率電子轉(zhuǎn)換器提供了優(yōu)于傳統(tǒng)恒速功率設(shè)備的電功率生成控制。
      互連用于將電功率從發(fā)電機(jī)傳輸?shù)截?fù)載—即,馬達(dá)等—但被暴露于短路故障,由此電壓水平例如通過(guò)過(guò)量的無(wú)功電流來(lái)降低,并且,從該低電壓水平而導(dǎo)致了降低的傳輸能力,結(jié)果渦輪設(shè)備中功率過(guò)剩而馬達(dá)負(fù)載功率不足。


      通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述,對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言,本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)將變得更為明顯,在附圖中圖1是經(jīng)歷故障狀態(tài)的根據(jù)本發(fā)明的功率網(wǎng)絡(luò)的一部分的簡(jiǎn)要概圖,圖2是在網(wǎng)格位置中相對(duì)于時(shí)間的電壓的圖,圖3是在設(shè)備和根據(jù)本發(fā)明的電壓提升裝置之間相對(duì)于時(shí)間的電壓的圖,
      圖4是電壓提升裝置的一個(gè)實(shí)施例,圖5是電壓提升裝置的多個(gè)實(shí)施例,圖6旋轉(zhuǎn)機(jī)、無(wú)功源和匯、以及功率電子轉(zhuǎn)換器的概要圖,圖7是概括旋轉(zhuǎn)機(jī)和功率電子轉(zhuǎn)換器傳動(dòng)(drive-train)的表,用于互連網(wǎng)格中的故障期間的改善-速度/相量-處理,圖8是概括旋轉(zhuǎn)機(jī)、電機(jī)械設(shè)備和功率電子設(shè)備的表,用于互連網(wǎng)格中的故障期間的改善-速度/相量-處理,圖9是風(fēng)渦輪場(chǎng)地以及用于功率收集和傳輸?shù)幕ミB概要圖,示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置以及與網(wǎng)絡(luò)中的傳感器和激勵(lì)器的通信,以及圖10是用于處理感測(cè)的數(shù)據(jù)、用于估算待采取的以及用于實(shí)現(xiàn)電流轉(zhuǎn)向裝置的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的原理布局。
      具體實(shí)施例方式
      圖1中所示功率網(wǎng)絡(luò)的部分1包括用于將電能產(chǎn)生到網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)消耗電能的設(shè)備2,設(shè)備2通過(guò)連接線5在網(wǎng)格點(diǎn)4連接到傳輸網(wǎng)3。根據(jù)本發(fā)明的控制裝置6設(shè)置在連接線中。控制裝置包括電壓提升裝置7、計(jì)算機(jī)裝置8和用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器裝置9、以及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。多個(gè)切換裝置包括在網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)記有x的位置。在圖中所概述的功率網(wǎng)絡(luò)可以是單相網(wǎng)絡(luò)以及具有多相的網(wǎng)絡(luò)。最常見(jiàn)的是三相功率網(wǎng)絡(luò)。
      在根據(jù)圖2的曲線圖中,針對(duì)代表網(wǎng)格點(diǎn)4的點(diǎn),示出了故障狀態(tài)的時(shí)間事件。當(dāng)在t0出現(xiàn)故障狀態(tài)時(shí),電壓從1pu的標(biāo)稱電壓下降到圖中所示的0.8pu的水平。由于第一開(kāi)關(guān)裝置的動(dòng)作時(shí)間t2-t1,連接線在t2斷開(kāi)。圖2中所示的實(shí)例只是在功率網(wǎng)絡(luò)中一種可能的情況的一個(gè)實(shí)例。
      在根據(jù)圖3的圖中,故障狀態(tài)t0的時(shí)間事件相同,但圖表示在電壓提升裝置6和設(shè)備2之間的連接線5a中的電壓。恰在故障事件t0后的時(shí)間t3,電壓提升裝置6被激活,且電壓將幾乎提升到標(biāo)稱。設(shè)備的保護(hù)裝置沒(méi)有感測(cè)到電壓下降,且由此它們將不會(huì)觸發(fā)。在錯(cuò)誤狀況的第一部分期間,設(shè)備仍連接,這導(dǎo)致了暫緩,用于進(jìn)一步做出決定。電流將快速通過(guò)電壓提升裝置,由此造成了熱產(chǎn)生的增加。依賴于故障狀況的程度,暫緩將持續(xù)或長(zhǎng)或短。由此通過(guò)本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的效果如圖中的箭頭所示。
      電壓提升裝置7的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例如圖4中所示。第一電路徑10包括功率開(kāi)關(guān)12。開(kāi)關(guān)通常閉合,提供電流以在沒(méi)有電阻的情況下流過(guò)第一路徑。第二電路徑11包括抵抗裝置(resisting means)13。在圖中所示的實(shí)施例中,抵抗裝置包括電阻器元件14。然而,應(yīng)理解,抵抗裝置應(yīng)包含對(duì)電流產(chǎn)生電阻的任何元件。在網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)故障狀態(tài)時(shí),功率開(kāi)關(guān)將斷開(kāi),由此將電流轉(zhuǎn)向通過(guò)第二路徑,從而電流將經(jīng)歷電阻,由此提升了電壓。
      通過(guò)圖形符號(hào),根據(jù)圖5,電壓提升裝置的不同實(shí)施例將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)。第一實(shí)施例A是電阻器,而第二實(shí)施例B是自動(dòng)變壓器。C是具有嵌入的電阻器的自動(dòng)變壓器,D是設(shè)備的Y-Δ耦合,E是變壓器,F(xiàn)是串聯(lián)的功率電子設(shè)備,而G是并聯(lián)連接的功率電子設(shè)備。圖5中所示的實(shí)施例只是用于理解本發(fā)明的實(shí)施例的一些實(shí)例。
      通常被旁路的電抗器/自動(dòng)變壓器可以是一個(gè)物理實(shí)現(xiàn),以為馬達(dá)提供暫緩,并使馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的瞬時(shí)電壓穩(wěn)定性更好,即只有圖7中的表的左側(cè)區(qū)域。這種關(guān)鍵的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)在基于來(lái)自礦物或核燃料的蒸氣的功率生成設(shè)備中例如被用作泵馬達(dá)。其它的這種關(guān)鍵的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)是金屬工藝的扇馬達(dá)(fanmotor)。一個(gè)創(chuàng)新性的步驟是使用升壓器來(lái)穩(wěn)定馬達(dá)。
      更昂貴的物理實(shí)現(xiàn)是通過(guò)暫時(shí)影響變壓器在其繞組中的匝數(shù)之間的匝比率來(lái)實(shí)施更昂貴的“升高(step-up)”功率變壓器(其幾乎總是用作固定比率的變壓器,以使發(fā)電機(jī)端子電壓適于互連端子電壓)。傳統(tǒng)的近義術(shù)語(yǔ)是“具有負(fù)載上抽頭改變器的功率變壓器、具有OLTC的PT”。具有更昂貴的功率變壓器的實(shí)施例包括匝比率的較大變化(比具有傳統(tǒng)OLTC的PT升高在±5或10%內(nèi)),以產(chǎn)生從故障電壓水平的電壓增加,但是以小于1個(gè)百分點(diǎn)來(lái)增加風(fēng)渦輪成本,這將通過(guò)更好的性能來(lái)得到回報(bào)。對(duì)于發(fā)電機(jī)并對(duì)于功率電子轉(zhuǎn)換器,風(fēng)渦輪擁有通常已經(jīng)分離的PT抽頭,因此,利用發(fā)明的“升高”功率變壓器,只增加少量的成本和復(fù)雜性。
      另一用于發(fā)電機(jī)和馬達(dá)的實(shí)現(xiàn)是經(jīng)由所謂的Y-Δ連接來(lái)實(shí)施本發(fā)明。
      旋轉(zhuǎn)機(jī)領(lǐng)域的技術(shù)人員已熟知,將沒(méi)有供給的中斷,以使瞬時(shí)應(yīng)力保持為低。所以,Y-Δ連接,抽頭變化、電抗器/自動(dòng)變壓器、電阻器...實(shí)現(xiàn)應(yīng)以不可間斷的或無(wú)電流的接觸來(lái)實(shí)施,由此,用于Y-Δ連接的不可間斷的接觸是最少公知的。
      作為分路(shunt)元件而連接的功率電子控制器受益于所述的物理實(shí)現(xiàn)。它們優(yōu)選地在風(fēng)渦輪中連接到發(fā)電機(jī)端子,以實(shí)現(xiàn)電壓升高。當(dāng)在互連網(wǎng)格的故障期間、用于改善的無(wú)功功率—源和匯(sink)—時(shí),它們只能通過(guò)通常被旁路的電抗器/自動(dòng)變壓器或只通過(guò)自動(dòng)變壓器來(lái)升壓,如圖7。
      在只有無(wú)功功率—源和匯—的情形中,有源損失必須保持得相當(dāng)?shù)?,單詞“相當(dāng)”用于指出單純的阻性電阻器不能用來(lái)暫時(shí)增加來(lái)自無(wú)功功率源和匯的輸出。
      嵌入在描繪為風(fēng)渦輪場(chǎng)地的分布式功率產(chǎn)生DPG系統(tǒng)中的瞬時(shí)升壓器如圖8中左側(cè)所示。這些瞬時(shí)升壓器可嵌入在發(fā)電機(jī)和升高功率變壓器之間,優(yōu)選地以標(biāo)稱為低于但不限于1kV的電壓水平。瞬時(shí)升壓器還可在收集電壓水平嵌入在增高變壓器外部。其組合也可如圖8中所示來(lái)使用。
      增加的相數(shù)概述為圖9中的N*3Φ。增加相數(shù)是有益的,因?yàn)槌杀居行У牡蛪嚎刂坪烷_(kāi)關(guān)裝置設(shè)備以及經(jīng)歷<1kV的標(biāo)稱電壓的設(shè)備(staff)可用于3至4MW以上的DPG系統(tǒng)。兩個(gè)3Φ系統(tǒng)在正常工作期間共享負(fù)載,同時(shí)它們?cè)诜菍?duì)稱故障期間相互支持,當(dāng)在像發(fā)電機(jī)和馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)中以ΔΦ=30°的相差相互連接時(shí)。N*3Φ系統(tǒng)的范圍可任意地只選擇發(fā)電機(jī)&amp;升高變壓器,或者也延伸到選擇網(wǎng)格。這允許DPG系統(tǒng)設(shè)計(jì)者減少不對(duì)稱故障的逆序成分(component)沖擊,特別是在機(jī)械傳動(dòng)元件上,同時(shí)也在電功率系統(tǒng)元件上,并可由此被視為創(chuàng)新性構(gòu)思的瞬時(shí)升壓器的一部分。
      瞬時(shí)升壓器提供了處理大量功率的低成本風(fēng)渦輪場(chǎng)地及其互連的解決方案,具有高可用性和成本有效性,在正常操作期間不生成過(guò)量的熱,但易于被改進(jìn)成有成本有效的設(shè)計(jì),其利用了時(shí)間額定的元件以增加具有功率引擎設(shè)備—如旋轉(zhuǎn)機(jī)、功率補(bǔ)償器和功率電子轉(zhuǎn)換器—的風(fēng)渦輪場(chǎng)地附近的電壓。
      概括而言,所有的旋轉(zhuǎn)機(jī)和功率電子轉(zhuǎn)換器可通過(guò)電壓升壓器元件來(lái)暫時(shí)適應(yīng),該電壓升壓器元件在相鄰的互連中的故障期間增加它們附近的電壓。電壓升壓器可以是對(duì)稱或不對(duì)稱的。
      與現(xiàn)有技術(shù)相反并根據(jù)公用電力的需要,由于降低了電流而增加了系統(tǒng)電壓,本發(fā)明提高了將網(wǎng)絡(luò)保持為一實(shí)體的可能性。
      盡管對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言,在閱讀了前面的描述后,毫無(wú)疑問(wèn)本發(fā)明的許多替換和修改將變得顯而易見(jiàn),但是應(yīng)理解,以示意的方式示出和描述的具體實(shí)施例不應(yīng)視為限制。因此,對(duì)不同實(shí)施例的細(xì)節(jié)的參考并非意圖限制權(quán)利要求的范圍,權(quán)利要求本身只陳述了視作本發(fā)明本質(zhì)的那些特征。
      當(dāng)電壓水平下降到其規(guī)范之外時(shí),操作的主要模式將盡快與瞬時(shí)升壓器反應(yīng)。針對(duì)暫緩,盡快增加(端子)電壓的所有補(bǔ)救是可能的。和現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)渦輪不同,有源損失得以成本有效地利用,以提高系統(tǒng)性能,一種不為那些視發(fā)電機(jī)如馬達(dá)的人應(yīng)用而在功率等式中只有負(fù)號(hào)的方式。和現(xiàn)有技術(shù)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)不同,無(wú)功功率源和匯以及發(fā)電機(jī)、時(shí)間額定的電磁線路是成本有效的,以克服特別在功率電子轉(zhuǎn)換器中的低系統(tǒng)電壓的影響。
      本發(fā)明還涉及一種用于在其中執(zhí)行如通信、保護(hù)、感測(cè)和控制的操作的設(shè)備。該設(shè)備可以是模擬或數(shù)字或二者,并特別地為所需目的而構(gòu)造,或其可包括通過(guò)計(jì)算機(jī)中所存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序而選擇性激活的或重新配置的一般目的的計(jì)算機(jī)。這種計(jì)算機(jī)程序可存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中,即適合于存儲(chǔ)電子指令的任何類型的介質(zhì),并且每個(gè)都被耦合到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線。這里所提出的原理和布局并不固有地與任何具體的計(jì)算機(jī)或其它設(shè)備有關(guān)。各種一般目的的機(jī)器可根據(jù)這里的示教利用程序來(lái)使用,或者可證明構(gòu)造更為專門的設(shè)備來(lái)執(zhí)行所需的方法步驟是便利的。這些用于通信、保護(hù)、感測(cè)和控制等的各種機(jī)器所需的結(jié)構(gòu)不是本發(fā)明的一部分。另外,本發(fā)明并不參考任何具體的編程語(yǔ)言來(lái)描述。
      在圖10中,示出了計(jì)算機(jī)程序的塊圖。計(jì)算機(jī)程序?qū)⑼ㄟ^(guò)執(zhí)行包含存儲(chǔ)器裝置的計(jì)算機(jī)裝置上的程序來(lái)執(zhí)行所述的方法。當(dāng)從網(wǎng)絡(luò)中的遠(yuǎn)程傳感器感測(cè)到故障狀態(tài)時(shí),計(jì)算機(jī)程序立即將設(shè)備和網(wǎng)格點(diǎn)之間的連接中的電流轉(zhuǎn)向,以影響連接中的電壓提升。在一個(gè)實(shí)施例中,這通過(guò)在電流中引入抵抗裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。電流轉(zhuǎn)向?qū)?dǎo)致設(shè)備仍處于操作中,但是以降低的速率。這將產(chǎn)生一暫緩,用于故障形勢(shì)的估算,并用于決定待執(zhí)行的下一動(dòng)作。由此,產(chǎn)生第一時(shí)間段用于該估算。在第一時(shí)間段結(jié)束時(shí),動(dòng)作被實(shí)現(xiàn),并在第一時(shí)間段隨后,開(kāi)始第二時(shí)間段,用于第二估算和決定暫緩。在每個(gè)暫緩期間,可出現(xiàn)故障狀況消失。在此情形中,電流轉(zhuǎn)向回到正常狀態(tài)。在其它情形中,故障狀況嚴(yán)重,這指示安全措施的形勢(shì)。在這種情形中,主開(kāi)關(guān)裝置將斷開(kāi)電路,以使設(shè)備斷連。在第三種情形中,故障狀況可以是暫時(shí)的但不嚴(yán)重。在此情形中,第二暫緩可導(dǎo)致電路的重新設(shè)置。例如,有重新設(shè)置Y-Δ連接的可能性。
      應(yīng)理解,各種編程語(yǔ)言可用來(lái)實(shí)施這里所描述的本發(fā)明的示教。
      權(quán)利要求
      1.裝置(6),用于在故障狀況下控制電功率網(wǎng)絡(luò)(1)中傳輸網(wǎng)(3)的網(wǎng)格點(diǎn)(4)通過(guò)連接線(5)所連接的設(shè)備(2),特征在于所述裝置(6)包括電壓提升裝置(7),所述電壓提升裝置包括連接到包含切換裝置(12)的網(wǎng)格點(diǎn)的第一支路(10),和包含電流抵抗裝置(13)的第二支路(11),且所述電壓提升裝置包括計(jì)算機(jī)裝置(8)用于所感測(cè)的網(wǎng)絡(luò)上的故障狀況的信號(hào)處理;并用于影響所述切換裝置的操作,使得在故障狀況時(shí)電流的至少部分通過(guò)所述電壓提升裝置被轉(zhuǎn)向;并用于對(duì)進(jìn)一步動(dòng)作的估算。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置,其中所述切換裝置(12)包括功率開(kāi)關(guān),用于將所述電流轉(zhuǎn)向到所述第二路徑。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置,其中所述電流抵抗裝置(13)包括電阻器單元(14)。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置,其中所述電流抵抗裝置(13)包括自動(dòng)變壓器。
      5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的裝置,其中所述計(jì)算機(jī)裝置包括存儲(chǔ)裝置(9)。
      6.電功率網(wǎng)絡(luò)(1),包括第一設(shè)備(2)、傳輸網(wǎng)(3)和第二設(shè)備,兩個(gè)設(shè)備通過(guò)連接線(5)連接到所述傳輸網(wǎng)的網(wǎng)格點(diǎn)(4),特征在于,所述連接線包括包含電壓提升裝置(7)的控制裝置(6),所述電壓提升裝置包括包含切換裝置(12)的第一支路(10),且所述電壓提升裝置包括含有電壓提升裝置(13)的第二支路(11),由此所述切換裝置在斷開(kāi)位置將所述電流轉(zhuǎn)向到所述第二支路中。
      7.根據(jù)權(quán)利要求6的電功率網(wǎng)絡(luò),其中所述控制裝置(6)包括計(jì)算機(jī)裝置(8)。
      8.根據(jù)權(quán)利要求6或7電功率網(wǎng)絡(luò),其中所述網(wǎng)絡(luò)包括用于感測(cè)所述網(wǎng)上的故障狀況的感測(cè)裝置。
      9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項(xiàng)的電功率網(wǎng)絡(luò),其中所述網(wǎng)絡(luò)包括用于在所述控制裝置、傳感器和激勵(lì)器之間交換信號(hào)的通信裝置。
      10.用于在故障狀況下控制通過(guò)連接線(5)連接至電功率網(wǎng)絡(luò)(1)中傳輸網(wǎng)(3)網(wǎng)格點(diǎn)(4)的設(shè)備(2)的方法,特征在于-感測(cè)所述故障狀況,-在第一時(shí)間段下為所述設(shè)備引入第一工作狀況,-在所述第一時(shí)間段期間,估算待引入的第二工作狀況,以及-引入所述第二工作狀況,開(kāi)始第二時(shí)間段,用于待引入的狀況的進(jìn)一步估算。
      11.根據(jù)權(quán)利要求8的方法,其中所述第一工作狀況包括電流轉(zhuǎn)向以通過(guò)電壓提升裝置。
      12.計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,包括用于處理器的指令,以便估算根據(jù)權(quán)利要求8-9的方法。
      13.根據(jù)權(quán)利要求10的計(jì)算機(jī)產(chǎn)品,至少部分地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)提供,如因特網(wǎng)。
      14.計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì),特征在于其包含根據(jù)權(quán)利要求8-9的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
      全文摘要
      一種裝置,用于在故障狀況下控制在電功率網(wǎng)絡(luò)(1)中的傳輸網(wǎng)(3)網(wǎng)格點(diǎn)(4)通過(guò)連接線(5)所連接的設(shè)備(2)。
      文檔編號(hào)H02H7/08GK1898844SQ200480038773
      公開(kāi)日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
      發(fā)明者漢斯·克里斯蒂安·克里斯藤森, 拉爾斯·格特曼, 斯圖雷·林達(dá)爾, 尤哈尼·曼特雷, 埃里克·科爾德比·尼爾森, 萊夫-埃里克·拉厄 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司
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