专利名称：风力涡轮机和用于操作风力涡轮机的方法
风力涡轮机和用于操作风力涡轮机的方法本发明涉及一种风力涡轮机和用于操作风力涡轮机的方法。风力涡轮机包括变压器。在该方法中，借助发电机产生电能并以多相将其馈送至电网系统。电能在低压下馈送至变压器的次级侧。在变压器的初级侧，电能以较高电压输出。与地电势有关的变压器的初级侧上的电势是不明确的。风力涡轮机中的发电机例如以690伏特的低压产生电能。借助与风力涡轮机关联的变压器，电能被提升至例如10kV、20kv或30kV的中压，并被传输至中压系统。经由中压系统，电能传递至系统操作员所处的变电站，为了进一步传输的目的，电能被提升至甚至更高的电压，例如400kV (或者110kV、132kV、220kV或380kV)。有关的风电场的规模越大，且其所构建的地点越远(例如在离岸风电场的情况下)，则中压系统中电能的传输的关联跨度越长。在变压器的初级侧，与地有关的电势是不明确的。因此，初级侧本身是未接地的或在任何情况下仅是弱接地的或以高阻接地的，并且中压系统中任何接地点都如此遥远，以致于因为线路上的电容、电感和电阻，变压器的初级侧的电势会偏离接地点处的电势。因此，在中压系统中发生故障的情况下(例如由接地故障导致的)，所涉及的故障信息不会立即到达风力涡轮机。因此，风力涡轮机会持续电能馈送直至其满载，即使在中压系统可能不再具有任何容量的情况下，无论是否在另一端再次输出电能。在这种情况下，中压系统中的电缆将在非常短的时间间隔内损坏。维修中压系统中的电缆既费事又昂贵。考虑到这种现有技术中，本发明的目的是一种风力涡轮机以及操作风力涡轮机的方法，由此减小中压系统损坏的风险。通过独立权利要求中描述的特征实现该目的。在从属权利要求中描述了实施例的有利形式。在根据本发明的方法中，记录变压器的初级侧和地电势之间的电压测量值。将该测量值与预定义的极限值进行比较。如果测量值超过极限值，则调整发电机产生的电能。与地电势有关的电压测量可提供仅借助相之间的电压测量不能检索到的信息。首先将解释多个概念。变压器的初级侧上的电势被描述为不明确的，其中在该点连接的系统根本不接地(即，例如没有星点)，或接地点太远以致变压器的初级侧上的电势可能不同于接地点处的电势。特别是离岸风电场，在接地点通常位于变压器平台上的情况下，它们不能物理地位于风力涡轮机中。而且，在离岸风电场中，连接至变压器平台的电连接线缆又非常长，由此导致变压器的初级侧上的电势不明确。在正常情况下，中压系统上的零相序电压是零，使得不明确的电势的概念可特别应用在接地点的电连接的电阻非常高时，在中压系统产生故障的情况下，具体而言是电压突降的情况下，在变压器的初级侧上可能发生不是零的零相序电压。将参考实例解释本发明，该实例中的中压系统连接在变压器的初级侧上。在变压器的次级侧上，相对于初级侧以低压连接风力涡轮机。中压系统的概念用于说明性目的。本发明没有特别限定由此推定的具体电压范围。本发明的核心原理是相对于地电势并从电势移位来测量变压器的初级侧上的电压，以推断所得到的风力涡轮机的进一步操作的结果。本发明基于以下认知，在电压系统中，发生通过相之间的电压变化不能主要显现的故障，而是通过与第三点有关的相电势中的移位主要显现的故障。仅通过相之间的电压测量不能检测、或不能尽早检测到这种类型的故障。本发明提出相对于第三点(即地电势)在变压器的初级侧上测量电压。因此，可更快速地检测到有关故障，并且可即时地调整从风力涡轮机馈送的电能。通过迅速响应，可避免任何过载和随之发生的中压系统中由于电能的过度馈送而导致的电缆损坏。风力涡轮机中采用的用于功率输出的调整的具体测量(如下详细所述)可根据相关情况改变。与常规方法相比，通过将中性接地变压器简单的提供在变压器的初级侧以便产生相对于接地端的定义的电势，实质上可降低成本。对本发明的目的来说，在变压器的初级侧上仅需要一附加的电压测量，加之风力涡轮机控制系统的配合使得后者在超过规定极限值时以特定方式做出响应。相反，实际上在某种程度上，尤其在离岸风力涡轮机的情况下，隔离接地点所需的中压组件在风力涡轮机中占据额外的结构空间的需要不能被满足。由风力涡轮机生成的电能通常以三相a.c.系统的方式馈送。这种类型的
a.c.系统的一种表示形式包括正相序系统、负相序系统和零相序系统之间的常见差异，参见例如P. Kundur的“Power SystemStability and Control (电力系统稳定性和控制)”(McGraw-Hill, 1994，13. 4章)。其中在这种情况下，a. c.系统中的相保持120度的相角并承载等压负载，零相序系统上的电压将为零。然而，在非对称负载条件的情况下，例如由一相上的接地故障造成的，则零相序系统上的电压将偏离零。为根据本发明的方法的目的设定的极限值优选是对零相序系统上的电压进行设定的极限值。如果零相序系统上的电压超过预定义的极限值，则相应地调整风力涡轮机的功率输出。零相序系统或零相序电压被理解为所有三相电压的当前电势相对于地电势的值，即偏离其零轴的一个或多个相的振荡的d.c.分量。应用于零相序电压的确定的数学方法并不重要。可通过对独立的相电压附加瞬时值来确定零相序电压，或如文献中所述，通过应用复数变换矩阵，通过相电压的相向量转换成零相序相向量来确定零相序电压。根据相关表示形式，不同的极限值可构成用于零相序电压的极限值。极限值可与复杂零相序相向量的幅度或长度相关。替代地，这可以指的是相对于地电势的瞬时相电压的总和的极限值。作为另一种可能性，极限值可与相对于一个a. c.循环中一相上的最大电压幅度的单向非对称过电压相关。在这种情况下，通过应用极限值相对于标准电压值的相对定义来解释本发明。任何转换成相应的其他表示方式的转换都可从相关文献中获取。对于零相序系统来说，在描述了极限值的情况下，这应当理解为包括所有表示方式。优选地以可以从该测量值确定零相序系统上的电压这样的方式来记录变压器的初级侧上的测量值。如果没有接地的星点设置在a. c.系统的相之间的变压器的初级侧上，则零相序系统上的电压将对应于星点和地电势之间的电压。在这种情况下，可因此直接测量零相序系统上的电压。因此，可提供一种布置，其中高额定电阻器用于在相之间产生人工星点，并且通过测量人工星点和地电势之间的电压来确定零相序系统上的电压。替代地，与地电势有关的电压也可在a. c.系统的所有相上进行测量。通过将所有三相电压的瞬时值相加并且然后除以相数来确定零相序系统上的电压。用于零相序系统上的电压的第一极限值可被定义成使得在超过该极限值的情况下暂停风力涡轮机的正常操作。用于零相序系统上的电压的该极限值的范围例如是额定电压的1%至5%。如果从相和地电势之间的电压来确定极限值，则第一极限值例如可被定义成使得第一相上的电压为额定电压的105%，而不超过第二相上的额定电压。如果电压超过该第一极限值，则虽然将暂停正常操作，但仍可以使风力涡轮机维持服务有限的时间。在中压系统上，在a. c.系统的一相上出现故障且零相序系统上的电压随之存在的情况下，两个剩余相上的电压将因此响应于a. c.系统上的频率而升高和降低。因此，作为结果将定期超过两个另外相的容许负载。在这些操作条件下，中压系统上的电缆即使在短时服务之后也将遭到损坏。零相序系统上的电压不能直接由对风力涡轮机发电机采用的测量影响。然而，可以降低电压的整体幅度。在中压系统上，利用电缆负载的后续降低，这允许消除电压峰值。因此，在根据本发明的方法的一种形式的实施例中，可实现对由发电机产生的电能的调整，因为一旦超过第一极限值，则降低电压的幅度。为此，优选以适当方式调整无功功率的馈送，并且特别是对馈送的较高比例的电感无功电流的调整。也可减少无功电流的馈送，以便实现电缆负载的进一步降低。相对于正相序系统或负相序系统，可对发电机产生的电能进行调整。其中a. c.系统上的所有相的负载都以对称方式降低，电感无功电流可馈送至正相序系统，从而作为降低电压的手段。如果另外或替代地，如果需要校正相角的偏差，则可对负相序系统采用用于此目的的适当测量。具体而言，电感无功电流可馈送至负相序系统。所要实现的具体测量可与系统操作员保持一致。代替用于零相序系统上的电压的极限值，还可对相电压设定极限值，作为从正相序电压、负相序电压和零相序电压计算的值。作为用于正常操作的第一极限值，超过其的情况下调整发电机产生的电能，例如设定额定电压的105%的值。在根据本发明的方法中，作为替代或除第一极限值之外，可定义第二极限值，由此，一旦超过该第二极限值，即使短时超过，风力涡轮机的操作也不再可能。在第二极限值与零相序系统上的电压相关的情况下，例如可采用额定电压的10%至20%的范围内的值。在第二极限值与相和地电势之间的电压相关的情况下，该第二极限值例如可设定为第一相上的额定电压的110%、120%或130%，但是不超过另一相上的额定电压。风力涡轮机的正常停机花费一些时间。在某些情况下，在停机期间从风力涡轮机连续馈送电能可能足以导致中压系统上的电缆受损。因此，一旦超过第二极限值就应迅速停机。在快速停机的第一阶段中，用于有功电流和无功电流的设定点值可以设为零。在第二阶段中，断路器断开以便将风力涡轮机与电网系统隔离。通过执行这些措施，能够在小于60ms的时间内并且优选地在小于30ms的时间内迅速停机，以将功率输出降至零。因此，功率输出降至零明显比仅断开断路器(其需要约100ms)更迅速。这就能通过利用转换器技术作为中断功率输出的手段。然而，相反，必须接受转子会存在某种加速。在本实施例的另一形式中，一旦超过第二极限值，则可主动降低系统电压。这可以包括借助转换器(或另外地，在双馈异步机械的情况下通过发电机)吸收功率而通过风力涡轮机从电网系统中吸收功率。功率例如通过在中间电路上连接电阻和/或通过向转子短期传递电力而被消耗。当超过第一极限值时，将暂停风力涡轮机的正常操作。在不导致电网系统基础设施受损的情况下，风力涡轮机仅在这些操作条件下保持服务有限的时间。如果风力涡轮机长于该有限的时间保持非正常服务，则可认为已经超过了第二极限值。如果超过了由此定义的第二极限值，则可开始对风力涡轮机停机。除独立的第二极限值之外，也可记录特性曲线，其中定义了各种状态(例如零相序系统上的电压)的允许持续时间。对于超出该特性曲线的值来说，可按照相对于第二极限值的超出值进行处理。在发生故障的情况下，风力涡轮机响应于根据本发明的方法，变电站的断路器将在较短时间间隔后如期断开，并且中压系统将与电网系统的剩余部分隔离。根据本发明，具体在高比例的电感无功电流从风力涡轮机馈送的情况下，由突变的电压变化来表征断路器的断开。因此，这种类型的突变电压变化的出现可用作风力涡轮机停机的准则。相反，如果在故障发生之后的给定时间内没有发生突变电压变化，则这将表示断路器没有断开，并且因此需要风力涡轮机持续馈送功率。因此，没有发生突变电压变化可当做用于抑制风力涡轮机停机的准则。因此，根据突变电压变化出现与否确定风力涡轮机是否进行连续操作。如果风力涡轮机保持服务，则优选假设维持连续工作的状态将是可能的，尽管故障可能持续。这种状态可以例如暗示满载电能输出在可能的限度内传递至未受干扰的相，并且无功功率的调整馈送至定义为连续工作的极限值。记录在变压器的初级侧的用于相对于地电势的电压的测量值可在转换器中直接处理。这就提供了短响应时间的优点。替代地，也可在风力涡轮机的控制系统中首先处理测量值，然后将信号传送至转换器。这种布置需要略长的响应时间，但允许传递更为复杂的响应。可连续记录或以适当频率采样变压器的初级侧上的测量值。为了排除较高频率的任何干扰，利用例如20Hz的极限频率对所计算的零相序电压进行低通滤波。在根据本发明的方法的替代形式的实施例中，不仅单一风力涡轮机，而且多个风力涡轮机都应用记录在变压器初级侧上的测量值，用以调整由发电机产生的电能的目的。为此，假设一旦风力涡轮机在变压器的初级侧上记录的测量值超过极限值，就将信号传送至其他风力涡轮机。在实施例的有利形式中，该风力涡轮机位于远离接地点的位置，中压系统在该接地点接地，并且因此该风力涡轮机相对于地电势具有规定的电势。风力涡轮机离接地点的距离越远，则零相序系统上存在电压的可能性越大。除了在风力涡轮机之间直接传输之外，测量值可传送至风电场的中央控制系统(电场主机)以进行处理。电场主机然后对独立的风力涡轮机发出指令，所述指令与在检测到故障之后对它们的功率输出做出调整的形式有关。本发明还涉及一种风力涡轮机，该风力涡轮机被设计用于执行根据本发明的方法。风力涡轮机包括用于产生电能的发电机；以及变压器。变压器在次级侧从发电机接收电能，并在较高电压下在初级侧上传递该电能，由此使变压器的初级侧上的电势不明确。传感器用于记录用于变压器的初级侧和地电势之间的电压的测量值。逻辑模块将测量值和预定义的极限值相比较。如果测量值超过极限值，则借助控制系统调整由发电机产生的电能。根据本发明的风力涡轮机可与其他特征组合，在上文参考根据本发明的方法中描述了这些特征。在实施例的有利形式的帮助下，通过以下示例，参考附图描述了本发明。在这些附图中
图1示出风电场的示意表示；图2示出中压系统的示意表示；
图3示出从与图2相同视角考虑的本发明实施例的另一形式；图4示出被设计用于执行根据本发明的方法的风力涡轮机的示意表示；图5和6示出关于a. c.系统的三相的电压特性；图7示出离岸风电场的示意表示；以及图8示出从与图2相同视角考虑的本发明的实施例的另一形式。如图1中所示的风电场包括三个风力涡轮机10，它们借助发电机11产生电能，然后将电能馈送至电网系统。发电机11例如在690V的电压下以三相电流的形式传递电能。风力涡轮机10包括变压器12，变压器12将发电机11传送的电能升压至例如IOkV中压的较高电压。变压器12在次级侧13接收来自风力涡轮机10的电能，并将初级侧14上的该电能传递至风电场的中压系统15。风电场还包括变电站16，其中在传输至公共电能分配系统17之前，电能被升压至更高的电压,例如400kV的e. h. v.。如图2中所示，风力涡轮机10的变压器12是具有星形三角连接的变压器，其中次级侧13上的中性点接地，而初级侧14相对于接地端没有规定电势。接地的中性点17仅提供在中压系统15的另一端，即在变电站16中。接地可以是补偿型，其中星点经由可调节流控制接地。借助补偿接地，故障发生点处的电流应当降至零，由此在不考虑故障发生的情况下可允许继续操作。也可采用低阻或电流限制接地，其中节流额定值例如是20-30ohms。最后，还可采用稳固接地，其中电阻小于lohm。中压系统15的规模可以较大，特别是在大风电场的情况下。因此，中压系统15中的电缆的电容、电感和电阻，变压器12的初级侧上的电势不一定与中压系统15的另一端的中性点18的电势一致。因此，根据本发明的变压器12的初级侧14上的电势是不明确的。在中压系统15中发生故障的情况下，例如发生单相接地故障的情况下，变压器12的初级侧14上相对于接地的电势可能改变，虽然这不会从相之间的电压测量结果中立即体现出来。图5示出中压系统15的三相L1、L2、L3中的变压器12的初级侧14上的电压特性相对于地电势的示例性和示意表示。在0秒和I秒之间的时间中，中压系统15处于其正常状态。所有三相L1、L2、L3都负载a.c.电压，其中电压特性在各种情况下都相对于彼此位移120度角。在任何时间点，瞬时电压之和都为零，使得在零相序系统上没有电压。电压U的幅度正好为电压U_al的100%，在正常操作下，不会超过U_al。I秒之后，在相L2上发生故障，因此相L2上的电压降至电压Unmial的80% (相对于地电势)。响应于接地故障，瞬时电压值的总和不再等于零，并且因此零相序系统上存在电压。在相LI和L3上，相对于地电势的电压在故障发生后快速升高。如果仅测量相之间的电压，则电压的迅猛上升不能立即显而易见的。即使考虑变压器12的次级侧13上的电压值，也将不能直接察觉故障。这也会适用于变压器12的次级侧13上提供的接地星点处，因为零相序系统不通过变压器12走线。在不采用根据本发明的方法的情况下，如通过图5中的虚线表示的两个剩余相LI和L3上的电压幅度将例如升至125%的值(相对于地电势)。如果故障可在时间t=5s时被排除，则相L2上的电压将恢复到100%的原始值，并且在较短的过渡恢复期之后，相LI和L3上的电压也将被再调整至正常范围内。由于相LI和L3上存在高电压，因此额定用于正常电压的电缆将有受到损坏的风险。通过根据本发明的方法，降低相LI和L3中的电缆的负载。如果相LI和L3上的相对于地电势的电压U超过电压UnmiaI的110%，则这将被认为是超过第一极限值，并且因此将调整功率输出。风力涡轮机将电感无功电流馈送至相LI和L3，并且相上的电压降至约105%，如图5中的用点标记的线所示出的。因此，电压处于电缆可承受的范围内。对于进一步降低电缆负载，也可降低馈送的有功电流。在t=5s处清除故障时，恢复正常功率输出，使得最终所有相都恢复到正常电压。在图6中所示的第二示意性说明示例中，在0. 5秒之后在风力涡轮机10和变电站16之间的中压系统15的相L2上发生接地故障。在接地故障的位置(其靠近变电站16)处，相L2和地电势之间的电阻接近零，使得在该点的相L2上的电压也降至接近零的值。然而，由于与接地故障点的距离，变压器12的初级侧14上的电压将不完全下降，而是采取例如为正常电压的50%的值。相LI和L3上的电压因此上升。通过根据本发明的方法，将在较短时间间隔内检测到相LI和L3上的电压超过110%的第一极限值，并将进行尝试通过馈送电感无功电流来限制电压。还能够在初始时限制电压上升，如图6中用点标记的线所示出的。然而，在故障发生的几秒内，将在变电站16中体现出严重的相关故障。因此，将致动变电站16中的断路器用以使中压系统15与变电站16分离。然而，因为现在可能在相LI和L3上没有进一步将功率注入电网系统，并且功率馈送被限制为短路连接，因此相LI和L3上的电压持续升高，尽管采取了根据本发明的对策。在时间t=0. 8s时，相LI和L3上的电压超过130%的第二极限值。一旦超过第二极限值，就会发生风力涡轮机的快速停机，使得功率输出在60ms内降回零。在发生故障之后，在不采用根据本发明的方法的情况下，相LI和L3上的电压将迅速升至例如140%的值。仅在接收到外部指令时,在这种情况下在时间t=2s接收,才降低风力涡轮机的功率输出。到那时，电缆可能已经遭到损坏。变电站中断路器的断开通常与未被干扰的相LI和L3上的突变电压变化相关联。这种类型的突变电压变化可被视为用于使风力涡轮机即时停机的另一准则。通过根据本发明的方法，还能够在电网系统上的非对称干扰的情况下使风力涡轮机继续操作较长时段。这对于在不能在短期内清除中压系统上的故障的情况来说是特别有益的，例如在离岸风电场中可能偶尔在某一位置发生的故障。在最简单的情况下，远程控制线可用于传送用于风力涡轮机的连续操作的信号，使得假设风力涡轮机将连续工作，并且适当考虑第一极限值和第二极限值和/或为连续工作而特别定义的其他极限值。在这种情况下，功率主要或专门馈送至未受干扰的相，并且风力涡轮机容许零相序电压。如所指示的，断路器的断开与未受干扰的相上的突变电压变化相关联。相反，没有任何这种突变电压变化指示中压系统仍连接至变电站。因此，如下文所述，不存在突变电压变化可以被认为是风力涡轮机继续操作的准则。通过根据本发明的方法，如参考图5和6所述，在存在零相序电压的情况下，风力涡轮机对所述零相序电压的降低做出响应。取决于电压下降的程度，现在希望在某一预定时间之后断开断路器，以便使故障与电网系统隔离。在馈送电感无功电流期间，风力涡轮机将根据未受干扰的相上的突然电压改变(例如以突变电压降的形式)的发生来检测这种隔离。在可预定义的时间间隔内没有任何这种电压改变的情况下，显然不需要对与中压系统隔离，并且将假设风力涡轮机在非对称系统中连续工作。为此，风力涡轮机进行与用于连续工作的极限值相适应的必要调整。例如，可再次提高有功电流的降低的馈送，并且将馈送的无功电流调整到用于连续工作的极限值。
对于执行根据本发明的方法来说，每一个风力涡轮机10都设置有传感器19，传感器19用于变压器12的初级侧14上的电压。传感器19的电阻足够高，以防止干扰初级侧14上的电势。传感器19捕获变压器12附近的所有三相L1、L2、L3上相对于地电势的电压。如图4中所示，传感器19的测量值被路由到风力涡轮机10的控制系统20。在计算模块21中，根据相L1、L2、L3上的瞬时电压值来连续计算零相序系统上的电压U。。如图5中所示，只要在故障出现之前，电压幅度相等并保持120度的相角，则零相序系统上没有电压。在发生故障之后，电压总体上不能相互抵消，并且零相序系统上的电压采取不为零的值。控制系统20中的逻辑模块22负责将由计算模块21传递的零相序系统上的电压U0与第一预定义的极限值进行连续比较，并且由此执行变压器12的初级侧14上记录的测量值和极限值之间的比较。在零相序系统上的电压大于额定电压的5%的情况下超过该第一极限值。只要零相序系统上的电压小于额定电压的5%，则因此将假设中压系统处于正常操作状态。如果超过第一极限值，则控制系统20对风力涡轮机的转换器23生成用以调整电能输出的命令，使得中压系统15的负载降低。具体而言，所述命令可以例如包括电感无功电流的馈送增加。特别在非对称故障的情况下，可生成用于在负相序系统中馈送电感无功电流的命令。可适用的特定响应可以与电网操作员保持一致。通过馈送无功电流，调整由发电机11产生的电能。电感无功电流导致电压电平总体下降，使得如图5中的示例所示，相LI和L3上的电压采取例如为正常电压Unmial的105%的值，而不是125%的值。105%的电压值可由相LI和L3的电缆接受(accommodated),而不会对电缆造成损坏。图5表示相L2上的故障可在时间t=5s处被清除的情况。如果通过采用根据本发明的方法，则中压系统上的电压能成功地维持在特定限度内，可在不产生任何损伤的情况下在清除故障后继续操作。在其他情况下(图6)，可能不能实现故障的迅速清除，而是断开变电站16上的断路器，由此使中压系统15与电网系统的剩余部分隔离。如果风力涡轮机10继续传递其满载功率馈送，即使维持较短时间，则尽管已经将其与电网系统隔离，但中压系统15的电缆仍可能遭受损坏。如果仅测量相L1、L2、L3之间的电压，则在变压器12的初级侧14上不能直接检测到与中压系统15已经在变电站16被隔离有关的信息。也在这个方面，零相序系统上的电压是一个更有意义的变量。在中压系统15在变电站16处隔离且风力涡轮机10继续传递其满载功率馈送的情况下，零相序系统上的电压迅速升高。可通过在正相序系统上馈送电感无功电流而在最初尝试实现电压电平的大体降低，希望变电站16上的断路器将自动再接通。然而，如果中压系统15仍然与变电站16隔离，则零相序系统上的电压在已经超过第一极限值之后将在较短时间间隔内也超过第二极限值。一旦超过第二极限值，进一步操作将不再可能，即使短时操作也不可能。例如50%的额定电压的值可被认为是用于零相序电压的第二极限值。在控制系统20的逻辑模块22确认已经超过第二极限值时，控制系统20将向风力涡轮机提交停机命令。响应于该停机命令，风力涡轮机10执行快速停机。为此，首先将用于有功电流和无功电流的设定点值设置为零。然后仅断开断路器以使风力涡轮机10与电网系统隔离。因此，能够在接收停机命令之后在20-60mS内将功率输出降至零。这比预先仅通过断开断路器实现的停机时间迅速很多。如果必要，则可在迅速停机期间从电网系统抽取功率，以便另外降低电网系统的负载。可经由例如连接在转换器的中间电路上的电阻消耗功率。向转子进行短时功率输出也是可以的。即使在偏离正常操作后零相序系统上的电压不升至使风力涡轮机10立即停机的程度，操作也不能无限期保持下去。零相序系统上的电压越接近第二极限值，操作维持的时间越短。可在风力涡轮机10的控制系统20中记录特性曲线，下表再现了从特性曲线中提取的内容。在零相序系统上的电压U。超过在第一列中指示的额定电压UnOTai的百分比的情况下，操作能维持在第二列中指示的时间T。如果零相序系统上的电压U0未能在时间T内回落至小于该值，则风力涡轮机10必须停机。因此，一旦超出特性曲线，则超过了第二极限值。
权利要求
1.一种用于操作包括变压器(12)的风力涡轮机(10)的方法，其中借助发电机(11)产生电能并将所述电能以多相(LI，L2，L3)馈送至电网系统(15，17)，由此在低压下将所述电能馈送至变压器(12)的次级侧(13)，并且在较高电压下在所述变压器(12)的初级侧(13)上传递所述电能，由此所述变压器(12)的所述初级侧(14)上的电势相对于地电势是不明确的，所述方法具有以下阶段 a.记录所述变压器(12)的所述初级侧(14)上的相(LI，L2，L3)和所述地电势之间的电压的测量值； b.将所述测量值与预定义的极限值进行比较； c.如果所述测量值超过所述极限值，则调整由所述发电机(11)产生的所述电能。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述极限值与零相序电压(U。)相关。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述极限值与所述相(LI，L2，L3)和所述地电势之间的电压相关。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于第一极限值是预定义的，由此一旦超过所述第一极限值，则所述风力涡轮机(10)能够维持服务有限的时间(T)，并且其特征在于第二极限值是预定义的，由此一旦超过所述第二极限值，则使所述风力涡轮机(10)停机。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于额定电压(Urated)的1%至5%之间的值被预定义为用于零相序电压(Utl)的所述第一极限值。
6.根据权利要求4或5中所述的方法，其特征在于一旦超过所述第一极限值，则降低由所述发电机(11)传递的所述电能的电压。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，一旦超过所述第一极限值，则将电感无功电流馈送至正相序系统和/或负相序系统。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，一旦超过所述第二极限值，则发生对所述风力涡轮机(11)的快速停机。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的方法，其特征在于，一旦超过所述第二极限值，则所述风力涡轮机(10)从所述电网系统(15)抽取电能。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，在阶段c之后，取决于突变电压变化的发生而进行所述风力涡轮机(10)的继续操作。
11.一种用于操作多个风力涡轮机(10)的方法，其中借助发电机(11)产生电能并将所述电能以多相(LI，L2，L3)馈送至电网系统(15，17)，由此在低压下将所述电能馈送至变压器(12)的次级侧(13)，并且在较高电压下在所述变压器(12)的初级侧(14)上传递所述电能，由此所述变压器(12)的所述初级侧(14)上的电势相对于地电势是不明确的，所述方法具有以下阶段 a.记录所述变压器(12)的所述初级侧(14)上的相和所述地电势之间的电压的测量值； b.将所述测量值与预定义的极限值进行比较； c.如果所述测量值超过所述极限值，则将信号传送至多个风力涡轮机(10)； d.调整所述多个风力涡轮机(11)的功率输出。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将所述测量值传送至管理所述多个风力涡轮机(10)的电场主机(28)，并且其特征在于，当超过所述极限值时，所述电场主机(28 )将信号传送至所述多个风力涡轮机(10 )。
13.一种风力涡轮机，所述风力涡轮机具有发电机(11)，所述发电机(11)用于产生电能；变压器(12)，所述变压器(12)在次级侧(13)上从所述发电机(11)接收电能，并在初级侧(14)上以多相(LI，L2，L3)在较高电压下再次传递所述电能，由此所述变压器(12)的所述初级侧(14)上的电势相对于地电势是不明确的；传感器(19)，所述传感器(19)用于记录所述变压器(12)的所述初级侧(14)上的所述相(L1，L2，L3)和所述地电势之间的电压的测量值；逻辑模块(22)，所述逻辑模块(22)用于将所述测量值与预定义的极限值进行比较；以及控制系统(20)，如果所述测量值超过所述极限值，则所述控制系统(20)调整由所述发电机(11)产生的电能。
全文摘要
本发明涉及一种用于操作风力涡轮机(10)的方法，其中借助发电机(11)产生电能并将其馈送至电力网络(15，17)。在低压下将电能馈送至变压器(12)的次级侧(13)，并且在较高电压下在变压器(12)的初级侧(13)上输出所述电能。变压器(12)的初级侧(14)上的电势是不明确的。在该方法中，首先记录变压器(12)的初级侧(14)和地电势之间的电压的测量值。将测量值与预定义的极限值进行比较。如果测量值超过极限值，则改变由发电机(11)产生的电能。本发明进一步涉及一种被设计用于执行该方法的风力涡轮机(10)。借助根据本发明的方法，可在不需要变压器(12)的初级侧(14)上的附加星点的情况下对中压网络(15)中的故障做出反应。
文档编号H02J3/38GK103069680SQ201180028568
公开日2013年4月24日 申请日期2011年6月3日 优先权日2010年6月8日
发明者延斯·福特曼 申请人:再生动力系统欧洲股份公司