[發(fā)明專利]用于將饋送電壓與電網(wǎng)電壓同步的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380010230.X
• 申請(qǐng)日: 2013-01-31
• 公開（公告）號(hào): CN104137377B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 諾貝特·貝尼希;盧茨·納米斯洛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號(hào): H02J3/40
• 分類號(hào): H02J3/40
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;李慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種維持電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的電網(wǎng)電壓的方法、一種執(zhí)行該方法的控制裝置、一種用于維持電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的電網(wǎng)電壓的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者和一種具有該網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者的電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。

背景技術(shù)

具有用于維持電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的電網(wǎng)電壓的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者的電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)例如由DE?102?10?099?A1已知。每個(gè)電壓的特征在于一種形式，其例如可以包括有效值、頻率和相位。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，對(duì)電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的電網(wǎng)電壓的維持進(jìn)行改進(jìn)。

上述目的通過獨(dú)立的權(quán)利要求中的特性來實(shí)現(xiàn)。附屬的權(quán)利要求則包括了本發(fā)明優(yōu)選的改進(jìn)方案。

本發(fā)明以下述思想為基礎(chǔ)，即電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中被稱為Blackstarts或黑啟動(dòng)的重啟在被稱為獨(dú)立小網(wǎng)絡(luò)(Inselnetze)的非中心電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中是一種特殊的挑戰(zhàn)。以下將黑啟動(dòng)被理解為獨(dú)立小網(wǎng)絡(luò)的、從關(guān)斷狀態(tài)開始建立并維持共用電網(wǎng)電壓的能力。同時(shí)在黑啟動(dòng)時(shí)必須找到所有連接在獨(dú)立小網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者的、用于建立穩(wěn)定電網(wǎng)電壓的共同工作點(diǎn)。

此外本發(fā)明以下述思想為基礎(chǔ)，即在電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者和網(wǎng)絡(luò)輔助器之間進(jìn)行區(qū)分。網(wǎng)絡(luò)輔助器，在第一近似中不依賴于網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)地將可提高的功率供給到電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中并起到電流源的作用。而與此相對(duì)地，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者參與調(diào)控電網(wǎng)電壓并因此起到電壓源的作用。在此，當(dāng)前所輸出的功率與該時(shí)刻時(shí)由電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)用的電功率有關(guān)。在電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中至少要有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者。可以優(yōu)選地借助于所謂靜態(tài)特征線實(shí)現(xiàn)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者在電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的穩(wěn)定運(yùn)行，該靜態(tài)特征線將由電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)用的電功率與電網(wǎng)電壓進(jìn)行比較。借助于該靜態(tài)特征線，獨(dú)立小網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者測(cè)定了其當(dāng)前要提供的電壓。當(dāng)所有的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者輸出了相同的要提供的電壓時(shí)，則達(dá)到了多個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者在電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中相互協(xié)調(diào)的工作點(diǎn)。

除此之外本發(fā)明以下述思想為基礎(chǔ)，最經(jīng)濟(jì)的方法是，首先由一個(gè)唯一的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者預(yù)定電網(wǎng)電壓，并且然后其余的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者為此連接至電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。然而獨(dú)立小網(wǎng)絡(luò)的特征在于低等級(jí)。在這里，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者只能同時(shí)與耗電器負(fù)載連接。雖然因此可能是單個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者在此首先預(yù)定電網(wǎng)電壓，由于連接了耗電器，在黑啟動(dòng)時(shí)存在的耗電器負(fù)載對(duì)于單個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者來說會(huì)過大，以便產(chǎn)生電網(wǎng)電壓。這只有通過如下方式來解決，即黑啟動(dòng)至少利用兩個(gè)協(xié)作的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者實(shí)現(xiàn)。這種協(xié)作可以是異步的，其中每個(gè)需要協(xié)作的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者根據(jù)其各自當(dāng)前提供給電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的功率通過靜態(tài)特征線來計(jì)算要向網(wǎng)絡(luò)提供的電壓。

本發(fā)明以下述知識(shí)為基礎(chǔ)，即在異步過程中，當(dāng)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者中的一個(gè)在其靜態(tài)特征線上無法足夠迅速地跟上其它網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者時(shí)，便無法設(shè)定共用電網(wǎng)電壓。這應(yīng)以網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者為實(shí)例解釋，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者具有不允許超過的電流極限。由于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者如上述提到的那樣作為電壓源工作，它們必須能夠輸出無限高的電流，而在實(shí)際情況卻不是這樣的。在靜態(tài)特征線上電壓極低的點(diǎn)處，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者必須通過相應(yīng)的高電流來平衡電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的高功率流。如果它不能提供相應(yīng)的高電流，則其自身當(dāng)前供應(yīng)給電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的功率并且進(jìn)而其供應(yīng)給電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的電壓保持不變，因此它保持在靜態(tài)特征線上的某點(diǎn)上并且不再繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。結(jié)果是協(xié)作的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者無法建立共用電網(wǎng)電壓。

這個(gè)問題可能在同步過程中解決，其中共同的主機(jī)強(qiáng)制預(yù)定用于電網(wǎng)電壓的額定值。這樣可以避免，由于過小的瞬態(tài)電網(wǎng)電壓而在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者上施加過大的電流。然而每個(gè)單個(gè)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者都必須與該主機(jī)相連接，而這恰好對(duì)于空間分布在數(shù)千米上的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者來說會(huì)導(dǎo)致極高的成本、高故障發(fā)生率并且進(jìn)而不可行性。

與此相反地，本發(fā)明的思想是，使在其靜態(tài)特征線上停滯的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者運(yùn)動(dòng)并且類似地給出推動(dòng)力，使之可以繼續(xù)在其靜態(tài)特征線上運(yùn)動(dòng)。這可以由下述方法實(shí)現(xiàn)，即當(dāng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者在其靜態(tài)特征線上保持停止時(shí)，將其推移至其靜態(tài)特征線上的一個(gè)新的點(diǎn)上，在這點(diǎn)上對(duì)于需要輸出的功率來說必須輸?shù)陀谄潆娏鳂O限的電流。由此通過現(xiàn)在再次可變的輸出電流可以提高其輸出給電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的功率，并且在靜態(tài)特征線上自由運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明給出了一種用于將饋送電壓與電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)電壓同步的方法，其中可以基于靜態(tài)特征線來確定饋送電壓的特征，其中靜態(tài)特征線將饋送電壓的特征與饋送功率進(jìn)行比較，其中饋送功率被電能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)在施加饋送電壓時(shí)接收，并且當(dāng)饋送功率達(dá)到極限時(shí)，饋送電壓的特性與一個(gè)特定值匹配。所述饋送電壓或電網(wǎng)電壓的特征例如是開頭提到的相應(yīng)電壓的頻率、相位和/或有效值。