發電機網絡和本地電力系統的製作方法

2023-07-05 20:54:41

專利名稱：發電機網絡和本地電力系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發電機網絡和一種本地電力系統。
背景技術：
檢測市電損耗供電(loss-of-mains electrical supply)的現有方法被分為兩 類，無源方法和有源方法。檢測市電損耗供電的無源方法基於的是「R0C0F」 (頻率改變速率)、檢測繼電器或 「矢量移位」繼電器。這兩種方法按大致相同的原理而操作。當發生市電損耗事件時，電力 系統的一部分與該電力系統的剩餘部分隔離，從而形成功率孤島(power island)，其包含 一個或多個本地發電機以及負載(其被稱為「俘獲負載(trapped load)」)。電力系統的剩 餘部分包含多個發電機和負載。在功率孤島內，在本地發電機與俘獲負載之間通常存在有 限失衡。所有發電機和功率孤島內俘獲的負載被認為處於這種平衡中。只要失衡大得足以 產生頻率改變ROCOF-頻率改變速率(其上升到ROCOF的閾值之上)、矢量移位繼電器或相 似檢測繼電器，實際(real)功率或無功功率中的失衡就使得能夠檢測市電損耗。如果實際 功率和無功功率二者在功率孤島內、在功率孤島發電容量的近似2. 5%內都具有良好平衡， 則存在的風險在於，對於正常ROCOF繼電器設置，功率孤島的檢測可能不會發生長達多於2 秒。理論上，如果有功功率和無功功率生成(generation)和需求二者皆在功率孤島 內平衡，則可能無法在平衡盛行的同時檢測市電損耗，有可能達到若干分鐘時段。這對電力 系統的操作造成危害，並且不具有檢測市電損耗的潛在能力成為對於部署分布式發電機的 障礙。然而，負載和發電(generation)中自然發生的改變意味著發電和負載之間的良好平 衡不太可能持續。此外，如果電力系統偶爾變得孤立(island)，則AVR(自動電壓調節器) 和發電機管控器(governor)的標準下降控制環在併網(grid-connected)模式下通常變得 不穩定或被使得不穩定。因此，如果電力系統初始非常良好地平衡，則在實驗室中已經示出 實際檢測時間高達12秒，具有標準併網控制算法和最小負載/發電波動。檢測對於逆變器(inverter)連接的發電機特定的市電損耗供電的有源方法基於 的是具有諧波內容的電流以穩定狀態方式或突發(burst)方式注入電力系統。發電機的很 多操作者反對刻意注入諧波電流，因為這可能危及電功率的質量。檢測對於包括同步發電機的所有類型的發電機可應用的市電損耗供電的有源方 法基於的是刻意變化發電機的無功功率輸出、無功功率抖動，並且測量主電壓和頻率中的 相應改變。在市電損耗後主電壓和頻率的改變較大，並且這是用於檢測市電損耗的基礎。然 而，已知的是，這種技術並未實際應用。對於同步發電機，場電流將需要以合適的頻率進行 調製。該頻率必須足夠高以將檢測時間保持為低於2秒，但足夠慢以讓場驅動器跟蹤。當 非有意孤立時，調製並不產生與電力系統的剩餘部分(其不再與之連接)的改變的無功功 率交換，而是在本地電力系統中產生調製的AC RMS電壓電平。如果檢測到與場電流調製頻 率對應的這種AC RMS電壓量級的擾動，則生成市電損耗跳閘信號。
檢測市電損耗供電的另一可能的所提出的方法是使用無功功率抖動來改進矢量 移位繼電器保護或ROCOF的區別能力。然而，已知的是，這種技術並未實際應用。在檢測頻 率改變速率之後，發電機的激勵改變，以在市電損耗和與市電損耗無關的電力系統寬頻率 幹擾之間進行區別。這避免妨礙對電力系統的連續刻意幹擾。檢測市電損耗供電的無源方法依賴於在對跳閘保護繼電器的發電與負載之間存 在足夠的失配。這依賴於機會，並且這是不可接受的。檢測市電損耗供電的有源方法依賴於無功功率抖動，以在電力系統內引入變化的 無功功率流。無功功率流的這些變化必須在大約2Hz或稍微之上的頻率處，以便使得能夠 在2秒內進行檢測。這種周期無功功率變化使得由於電力系統的設備的阻抗而在本地產生 小電壓改變。這種周期電壓改變可以抵抗白熾燈的閃爍。如果電力系統自身是小的(例如， 在船上)，則在這些頻率處的周期無功功率變化流可以激勵電力系統中的振蕩。還存在在公開的歐洲專利申請EP1574672A2中所描述的用於電功率設施的有源 反孤島系統、以及在公開的美國專利申請US20060082936A1中描述的用於基於同步機器的 分布式發電機的反孤島保護系統。

發明內容
因此，本發明尋求提供一種新型電力系統，其減少(優選地克服)上述問題。根據本發明，提供一種發電機網絡，其包括多個發電機和多個本地電力系統，每一 本地電力系統具有發電機，所述本地電力系統中的至少一個具有控制器以避免市電損耗繼 電器的非檢測區域，所述控制器被布置為監控從所述發電機網絡到所述本地電力系統中的 至少一個的實際功率流，所述控制器被布置為確定從所述發電機網絡到所述本地電力系統 中的至少一個的實際功率流的絕對值是否低於第一預定值，以確定所述本地電力系統中的 至少一個與相應發電機的功率需求之間是否存在接近匹配，如果所述控制器確定從所述發 電機網絡到所述本地電力系統中的至少一個的實際功率流的絕對值低於所述第一預定值， 則所述控制器被布置為監控從所述發電機網絡到所述本地電力系統中的至少一個的無功 功率流，所述控制器被布置為確定從所述發電機網絡到所述本地電力系統中的至少一個的 無功功率流的絕對值是否低於第二預定值，以確定在所述本地電力系統的實際和無功功率 需求與由所述相應發電機所產生的實際和無功功率之間是否存在接近匹配，如果所述控制 器確定從所述發電機網絡到所述本地電力系統中的至少一個的無功功率流的絕對值低於 所述第二預定值，則所述控制器被布置為調整來自所述本地電力系統中的至少一個的發電 機的目標無功功率輸出，以使得從所述發電機網絡到所述本地電力系統中的至少一個的無 功功率流具有加上或減去所述第二預定值的絕對值。優選地，所述控制器被布置為將所述本地電力系統中的至少一個的本地實際功率 需求與所述相應發電機的實際功率生成目標進行匹配。優選地，多個所述本地電力系統具有控制器，用於避免市電損耗繼電器的非檢測 區域。更優選地，所有所述本地電力系統都具有控制器以避免市電損耗繼電器的非檢測 區域。優選地，所述本地電力系統中的至少一個具有傳感器以測量從所述發電機網絡到所述本地電力系統中的至少一個的實際功率流，並且所述傳感器被布置為將所述測量發送 到所述控制器。優選地，所述本地電力系統中的至少一個具有傳感器以測量本地負載無功功率需 求，所述傳感器被布置為將所述測量發送到所述控制器，所述控制器通過從測量的本地負 載無功功率需求減去正常發電機輸出目標來計算從所述發電機網絡到所述本地電力系統 中的至少一個的無功功率流。優選地，所述發電機網絡具有在任何時間在服務中的至少10GVA的電流生成，所 述市電損耗檢測繼電器設置有大約0. 2Hz/s的觸發閾值，所述第一預定值Pt和所述第二預 定值隊設置為0. 05pu，所述本地發電機頻率下降對於實際功率是5%，並且所述本地發電 機電壓下降對於無功功率是10%。可替換地，所述發電機網絡具有在任何時間在服務中的至少IMVA的電流生成，所 述市電損耗檢測繼電器設置有大約0. 5Hz/s的觸發閾值，所述第一預定值Pt和所述第二預 定值隊設置為0. lpu，所述本地發電機頻率下降對於實際功率是5 %，並且所述本地發電機 電壓下降對於無功功率是10%。本發明還提供一種具有發電機的本地電力系統，所述本地電力系統被連接到發電 機網絡，所述本地電力系統具有控制器以避免市電損耗繼電器的非檢測區域，所述控制器 被布置為監控從所述發電機網絡到所述本地電力系統的實際功率流，所述控制器被布置為 確定從所述發電機網絡到所述本地電力系統的實際功率流的絕對值是否低於第一預定值， 以確定在所述本地電力系統與所述發電機的功率需求之間是否存在接近匹配，如果所述控 制器確定從所述發電機網絡到所述本地電力系統的實際功率流的絕對值低於所述第一預 定值，則所述控制器被布置為監控從所述發電機網絡到所述本地電力系統的無功功率流， 所述控制器被布置為確定從所述發電機網絡到所述本地電力系統的無功功率流的絕對值 是否低於第二預定值，以確定在所述本地電力系統的實際和無功功率需求與由所述發電機 所產生的實際和無功功率之間是否存在接近匹配，如果所述控制器確定從所述發電機網絡 到所述本地電力系統的無功功率流的絕對值低於所述第二預定值，則所述控制器被布置為 調整來自所述本地電力系統的發電機的目標無功功率輸出，以使得從所述發電機網絡到所 述本地電力系統的無功功率流具有加上或減去所述第二預定值的絕對值。優選地，所述控制器被布置為將所述本地電力系統的本地實際功率需求與所述相 應發電機的實際功率生成目標進行匹配。優選地，所述本地電力系統具有傳感器以測量從所述發電機網絡到所述本地電力 系統的實際功率流，並且所述傳感器被布置為將所述測量發送到所述控制器。優選地，所述本地電力系統具有傳感器以測量本地負載無功功率需求，所述傳感 器被布置為將所述測量發送到所述控制器，所述控制器通過從測量的本地負載無功功率需 求減去正常發電機輸出目標來計算從所述發電機網絡到所述本地電力系統的無功功率流。優選地，所述發電機網絡具有在任何時間在服務中的至少10GVA的電流生成，所 述市電損耗檢測繼電器設置有大約0. 2Hz/s的觸發閾值，所述第一預定值Pt和所述第二預 定值Qt設置為0. 05pu，所述本地發電機頻率下降對於實際功率是5%，所述本地發電機電 壓下降對於無功功率是10%。可替換地，所述發電機網絡具有在任何時間在服務中的至少IMVA的電流生成，所述市電損耗檢測繼電器設置有大約0. 5Hz/s的觸發閾值，所述第一預定值Pt和所述第二預 定值Qt設置為0. lpu，所述本地發電機頻率下降對於實際功率是5%，所述本地發電機電壓 下降對於無功功率是10%。


將參照附圖通過示例的方式更全面地描述本發明，其中圖1示出根據本發明的發電機網絡的示意圖。圖2是根據本發明的用於發電機網絡中的發電機的控制器的流程圖。
具體實施例方式如圖1所示，發電機網絡10包括多個本地電力系統12，圖中僅示出一個。每個本 地電力系統12包括發電機14以及一個或多個本地電負載16。本地電力系統12的邊界由 虛線18表示。發電機14通過電力線20電連接到本地電負載16，並且本地電力系統12通 過電力線22電連接到發電機網絡10的剩餘部分。本地電力系統12具有在電力線22中提供的接觸器(contactor)或開關24。接觸 器M —般是閉合的(close)，以將本地電力系統12連接到發電機網絡10，但接觸器M可 以斷開的(open)，以刻意將本地電力系統12與發電機網絡10隔離，以形成功率孤島。電力線22還提供有開關沈，用於在緊急情況下將本地電力系統12與發電機網絡 10隔離，並且這產生市電損耗事件或本地電力系統12的孤立。發電機14包括控制單元28。控制單元28包括無功功率控制機構30，並且該無功 功率控制機構30在當其連接到發電機網絡10時的模式下，包括下降控制器，其利用標稱無 功功率Q設置點提供對於電壓的下降控制。無功功率Q設置點是固定VAR值、伏安無功值、 或由目標功率、因子(factor)、超前或滯後、以及現行(actual)發電機14實際功率輸出所 確定的值。當發電機12連接到發電機網絡10時，無功功率控制機構30是穩定的，但如果本 地電力系統12由於通過斷開開關沈產生的市電損耗事件而被非有意地孤立，則該無功功 率控制機構30通常，或者可以被布置為不穩定的。無功功率控制機構30中的不穩定性源 自下降控制器內的相位滯後以及與該下降控制器的增益(其一般明顯多於單位1 (unity)) 組合的發電機14的響應。控制單元28還包括實際功率控制機構32。該實際功率控制機構32在當其連接到 發電機網絡10時的模式下包括下降控制器，該下降控制器利用標稱實際功率P設置點提供 對於電壓的下降控制。當發電機12連接到發電機網絡10時，該實際功率控制機構32是穩 定的，但如果本地電力系統12由於通過斷開開關沈產生的市電損耗事件而被非有意地孤 立時，則該實際功率控制機構32通常，或者可以被布置為不穩定的。該實際功率控制機構 32中的不穩定性源自下降控制器內的相位滯後以及與該下降控制器的增益(其一般明顯 多於單位1)組合的發電機14的響應。此外，實際功率控制機構32與無功功率控制機構30 之間的交叉連結傾向於使得無功功率控制機構30和實際功率控制機構32 二者作為整體而 言不穩定。實際功率控制機構32和無功功率控制機構30經由發電機14和本地電負載16 二者內的頻率和電壓的耦合動態而相互依賴。例如，無功功率的改變影響了電壓，這進而改 變阻性電負載所採用的有功需求，並且這影響了頻率。頻率的任何改變使得無功電負載的電抗發生改變，這影響了無功需求。對於實際功率控制機構32中的下降控制器的替換是本地發電機14對於本地電負 載16的本地實際功率負載需求的實際功率輸出的有功且刻意平衡。圖2示出該情況，稍後 待討論。如果本地電力系統12由於通過斷開開關沈產生的市電損耗事件而被非有意地孤 立，則這種控制機構並非典型地不穩定。控制環增益實際上為零，其因此對頻率沒有可恢復 的控制效果，從而在孤立時來自系統初始頻率的對該系統的任何擾動將傾向於導致增加本 地電力系統12頻率與標稱的偏差。這種效果通過實際功率控制機構32經由本地發電機14 和本地電負載16內的頻率和電壓的動態對在隔離中不穩定的無功功率控制機構30的交叉 耦合而進一步增強。整體效果在於，當非有意孤立事件發生時，本地電力系統12的本地發電機14的控 制機構30和30在以併網模式操作時是固有不穩定的。本發明提供另一控制機構34，用於確保本地電力系統12與發電機網絡10之間的 實際功率流PNrt或無功功率流QNrt高於某些閾值。這些閾值就每個單位(per-unit)而言較 小。然而，這些閾值足夠大，以使得在非有意孤立時，本地電力系統12控制總是被擾動，從 而不穩定的無功功率控制機構30和實際功率控制機構32在小於預定時間段(例如2秒) 內產生振蕩和可檢測的市電損耗條件。一旦已經檢測到市電損耗條件，就可以在孤立的本 地電力系統12發生崩潰(collapse)之前採取適當的動作。市電損耗條件的檢測可以導致 本地發電機14的跳閘。然而，更期望的動作是保持本地發電機12處於服務中，以及通過 快速切換到用於在孤立模式下穩定的本地發電機14的控制模式(例如頻率和電壓控制) 而越過(ride-through)市電損耗事件，以及在非有意孤立模式下操作孤立的本地電力系 統12。本地電力系統12的操作的這種有意孤立模式被適當地管理，以確保維護人員的安 全，並且避免發電機網絡10的失相重合(re-closure)。圖2中的流程圖更完整地說明了另一控制機構34的操作。該另一控制機構34包 括算法。第一，在步驟40中可選擇地或者有意地，另一控制機構34將本地實際功率生成目 標Peen—(瓦特)與本地實際功率需求I\。ad(瓦特)進行匹配。該可選步驟可以是針對刻 意孤立操作的重要前行(precursor)，因為當從併網模式到孤立操作模式的改變發生時其 最小化頻率和原動機(prime mover)瞬態。第二，在步驟42中，另一控制機構34監控從發電機網絡10到本地電力系統12的 實際功率流I\et，具體地說，另一控制機構34測量從發電機網絡10到處於孤立風險的本地 電力系統12的實際功率交換。注意，如果步驟40得以實施，則很可能的是很小。傳感 器36被布置為測量實際功率流PNet和無功功率流QNet，並且將所述測量提供給另一控制機 構34。第三，在步驟44中，另一控制機構34確定從發電機網絡10到本地電力系統12的 實際功率流PNrt的絕對值是否低於第一預定值pt，以確定在本地電力系統12與相應發電機 14的實際功率需求之間是否存在接近匹配。該步驟排除俘獲的負載。標記PMat。h被設置為 真Y，否則PMat。h被設置為假N。如果PMat。h是假N，則另一控制機構34被完成，並且在下一執 行時間幀(frame)中在步驟40處再次開始。如果PMat。h是真Y，則另一控制機構34繼續到 下一步驟46。
第四，在步驟46中，另一控制機構34監控從發電機網絡10到本地電力系統12的 無功功率流0^。實際上，由於以下控制算法內的滯後考慮，(^t並非被直接測量，而是通過 在設置點Q目標和下降控制已經得以應用之後從測量的本地負載無功功率需求Qkjad減去正 常發電機VAR輸出目標QGen—Target而推導為％_。線路20上的傳感器38可以被布置為測量 本地負載無功功率需求Q_d，並且將測量提供給另一控制機構34。可替換地，可以通過使用 線路20上的傳感器39來測量現行本地發電機14實際功率流Peen和無功功率流Qeen,並且 設置P^d = PGen+PNet和來推導P—和tad。這樣除去了對於傳感器38的需 要。第五，在步驟48中，另一控制機構34確定從發電機網絡10到本地電力系統12的 無功功率流QNrt的絕對值是否低於第二預定值Qt，以確定在本地電力系統12的實際和無功 功率需求與由相應發電機14所產生的實際和無功功率之間是否存在接近匹配。該步驟也 排除俘獲的負載。標記QAdjust被設置為真Y，否則Adjust被設置為假N。如果Adjust是假N， 則另一控制機構34被完成，並且在下一執行時間幀中在步驟40處再次開始。如果Q_st是 真Y，則另一控制機構34繼續進行到下一步驟50。第六，在步驟50中，另一控制機構調整來自本地電力系統14的發電機14的目標 無功功率輸出Tawt，以使得從發電機網絡10到本地電力系統12的無功功率流具有加上 或減去第二預定值隊的絕對值。所述第二預定值是(^t的絕對值不應落入其以下的閾值。 最後，向上增加或者向下減少而調整目標無功功率輸出Tmgrt，以便利用對於在步驟52 或M中原始目標無功功率輸出的最小調整來實現(^t的絕對值> Qt。可以使用
標記 QAdjust_up = (Qcen_ Target ^Load
> 0)來進行對於向上調整的判定。這意味著，如果QCen—Target > QLoad'則QAdjUSt—UP為真Y或假N。此處的想法在於，如果QGen—Target > QLoad,則無功功率已經 從本地電力系統12流回到發電機網絡10，但無功功率流的量級低於已經確定的Qt。因此， 在此情況下，將來自本地發電機14的無功功率輸出增加小於Qt將產生QNrt的絕對值> Qt，
這是期望的結果。如果本地發電機14輸出減少，則其將減少多於隊，以實現(^t的絕對值 >Qt。如果QAdjust up為真，則現在根據Qeen
.Target—New ^Load^^t
計算修改的本地發電機14無
功功率輸出目標，或者如果(iA(Uust—up為假，則根據= Qy-Qt來計算。最終檢查 是Qe —Tawt—是否在本地發電機14的可接受控制範圍內。如果不在，則Adjust up的設置被 逆變(invert)，並且重新計算T get—New的值。實際上，除了前述步驟之外，包括時間和/或判定閾值的適當滯後可以在設置 p atch>QAdJust>QAdJust_up的布爾值的做出判定過程期間得以應用。這種滯後避免了當有功和無 功功率流逗留(hover)在判定閾值、第一預定值以及第二預定值周圍時控制從0到1的規 則改變，並且反之亦然。有可能將具有值0或1的布爾值Atuust up分別轉換為具有-1或+1 的值的浮點值(iA(Uust—Dire。ti。n。其可以通過具有適當迴轉(slew)速率限制的迴轉速率濾波 器，以給出 v*Adjust_Direction_Rate_Limited° 該迴轉速率限制僅消除對於可能以其它方式發生的本地 發電機無功功率目標的任何步進(St印)改變。於是可以根據％ —Ta_—NOT = Q^d+Qt*QAdjust—
Direction-Rate_Limited 計算^n Target_New°可以存在本地電力系統12的邊界之外的俘獲負載，如圖1所示。如果發生市電損 耗事件，則其可以產生另外的電負載或變為非有意功率孤島的一部分的另外的發電機。
最壞的情況將是如果本地生成的有功/實際功率Pto不刻意地匹配於P-d，並 且實際上幾乎偶爾匹配於(P-d+PTMPPJ，並且此外，如果接近無功功率匹配偶爾存在於Qfen 與(tad+QftaPPJ之間。這是不大可能的但潛在的事件。注意，這種情況可以通過如在前述 可選步驟40中那樣將Pfen刻意匹配於I\。ad而得以避免。這意味著，如果Pftapped明顯(即 Pftapped的絕對值> Pt)，貝丨J PGen將絕不近似等於(PL。ad+PTrapped)，因為PGen 1 Load °
如果 PTrapped
十分接近於零(即Pftapped的絕對值=Qt。如果Pftapped的絕對值<=Pt，則這是 不大可能的，除非俘獲的負載或俘獲的發電機具有極度差的功率因子。因此，可見，與直覺 相反地，當附加俘獲的負載的可能性存在時，利用本地實際功率生成對本地功率需求的刻 意匹配而操作本地電力系統12可以用作用於避免市電損耗的非檢測區域的工具。這是因 為，本地發電機被迫使在孤立後提供俘獲的負載，並因此幹擾有功和無功功率的謹慎平衡。在2至IOkVA標度的實驗室中的試驗表明，當Peen刻意匹配於I\。ad時，以下閾值近 似足以保證在具有幹擾生成的微網功率系統內市電損耗的檢測。對於連接到在任何時間在 服務中的具有至少10GVA的電流生成的大型發電機網絡的微網(例如大工業國家中的國家 電網(national grid))，市電損耗檢測繼電器設置有大約0. 2Hz/s的觸發/跳閘閾值，Pt和 Qt設置為0.05pu。本地發電機頻率下降對於實際功率是5%。本地發電機電壓下降對於無 功功率是10%。市電損耗檢測將在2秒內發生。對於連接到在任何時間在服務中的具有 至少IMVA的電流生成的較小發電機網絡的微網，市電損耗檢測繼電器設置有大約0. 5Hz/s 的觸發/跳閘閾值，Pt和Qt設置為0. Ipu0本地發電機頻率下降對於實際功率是5%。本 地發電機電壓下降對於無功功率是10%。市電損耗檢測將在2秒內發生。將頻率改變速率 (ROCOF)閾值進一步擴寬高於0. 5Hz/s要求Pt和隊的對應增加，以保證在2秒內檢測到市 電損耗。本發明的優點在於，甚至當在非有意孤立本地電力系統內有功功率生成完全匹配 於負載需求時，其允許在預定時間段(例如2秒)內孤立或市電損耗的檢測。本發明可應 用於允許對無功功率輸出進行控制的所有發電機類型。本發明減少了在預定時間段(例如 2秒)內不檢測本地電力系統的非有意孤立的風險。這進而通過兩個失相電力系統(例如 本地電力系統和發電機網絡)之間的後續重合而使得對設備的損壞最小化，並且使得人員 觸電的風險最小化。本發明可應用於基於陸地的分布式發電機網絡、海上AC發電機網絡、 以及可能地航空AC發電機網絡。
權利要求
1.一種發電機網絡(10)，包括多個發電機(14)和多個本地電力系統(12)，每個本地電 力系統(10)具有發電機(14)，所述本地電力系統(12)中的至少一個具有控制器(34)以避 免市電損耗繼電器的非檢測區域，所述控制器(34)被布置為監控從所述發電機網絡(10) 到所述本地電力系統(12)中的至少一個的實際功率流(Pnet)，所述控制器(34)被布置為確 定從所述發電機網絡(10)到所述本地電力系統(12)中的至少一個的實際功率流(Pnet)的 絕對值是否低於第一預定值(Pt)，以確定所述本地電力系統(12)中的至少一個與所述相應 發電機(14)的功率需求之間是否存在接近匹配，如果所述控制器(34)確定從所述發電機 網絡(10)到所述本地電力系統(12)中的至少一個的所述實際功率流(Pnet)的絕對值低於 所述第一預定值(Pt)，則所述控制器(34)被布置為監控從所述發電機網絡(10)到所述本 地電力系統(12)中的至少一個的無功功率流(QNET)，所述控制器(34)被布置為確定從所述 發電機網絡(10)到所述本地電力系統(12)中的至少一個的無功功率流(Qnet)的絕對值是 否低於第二預定值OU，以確定所述本地電力系統(12)的實際和無功功率需求與由所述相 應發電機(14)所產生的實際和無功功率之間是否存在接近匹配，如果所述控制器(34)確 定從所述發電機網絡(10)到所述本地電力系統(12)中的至少一個的無功功率流(Qnet)的 絕對值低於所述第二預定值《U，則所述控制器(34)被布置為調整來自所述本地電力系統 (12)中的至少一個的所述發電機(14)的目標無功功率輸出(Qeffl-TARGET)，以使得從所述 發電機網絡(10)到所述本地電力系統(12)中的至少一個的無功功率流具有加上或減去所 述第二預定值ου的絕對值。
2.如權利要求1所述的發電機網絡，其中，所述控制器(34)被布置為將所述本地電力 系統(12)中的至少一個的本地實際功率需求與所述相應發電機(14)的實際功率生成目標 進行匹配。
3.如權利要求1或2所述的發電機網絡，其中，多個本地電力系統(12)具有控制器 (34)以避免市電損耗繼電器的非檢測區域。
4.如權利要求3所述的發電機網絡，其中，所有本地電力系統(12)都具有控制器(34) 以避免市電損耗繼電器的非檢測區域。
5.如權利要求1至4中任一項所述的發電機網絡，其中，所述本地電力系統(12)中的 至少一個具有傳感器(36)以測量從所述發電機網絡(10)到所述本地電力系統(1 中的 至少一個的實際功率流(Pnet)，並且所述傳感器(36)被布置為將所述測量發送到所述控制 器(34)。
6.如權利要求1至5中任一項所述的發電機網絡，其中，所述本地電力系統(12)中的 至少一個具有傳感器(38)以測量所述本地負載無功功率需求O^ad)，所述傳感器(38)被 布置為將所述測量發送到所述控制器(34)，並且所述控制器(34)通過從測量的本地負載 無功功率需求(Qum)減去正常發電機輸出目標(QeEN—TAK皿)來計算從所述發電機網絡(10) 到所述本地電力系統(12)中的至少一個的無功功率流(Qnet)。
7.如權利要求1至6中任一項所述的發電機網絡，其中，所述發電機網絡(10)具有在 任何時間在服務中的至少10GVA的電流生成，所述市電損耗檢測繼電器設置有大約0. 2Hz/ s的觸發閾值，所述第一預定值(Pt)和所述第二預定值設置為0. 05pu，所述本地發電 機(14)頻率下降對於實際功率是5%，並且所述本地發電機(14)電壓下降對於無功功率是 10%。
8.如權利要求1至6中任一項所述的發電機網絡，其中，所述發電機網絡(10)具有在 任何時間在服務中的至少IMVA的電流生成，所述市電損耗檢測繼電器設置有大約0. 5Hz/s 的觸發閾值，所述第一預定值(Pt)和所述第二預定值OU設置為0. lpu，所述本地發電機 (14)頻率下降對於實際功率是5%，並且所述本地發電機(14)電壓下降對於無功功率是 10%。
9.一種具有發電機(14)的本地電力系統(12)，所述本地電力系統(12)連接到發電機 網絡(10)，所述本地電力系統(1 具有控制器(34)以避免市電損耗繼電器的非檢測區域， 所述控制器(34)被布置為監控從所述發電機網絡(10)到所述本地電力系統(1 的實際 功率流(PNrt)，所述控制器(34)被布置為確定從所述發電機網絡(10)到所述本地電力系 統(12)的實際功率流(PnJ的絕對值是否低於第一預定值(Pt)，以確定在所述本地電力系 統(12)與所述發電機(14)的功率需求之間是否存在接近匹配，如果所述控制器(34)確定 從所述發電機網絡(10)到所述本地電力系統(12)的實際功率流的絕對值低於所述 第一預定值(Pt)，則所述控制器(34)被布置為監控從所述發電機網絡(10)到所述本地電 力系統(12)的無功功率流(QNrt)，所述控制器(34)被布置為確定從所述發電機網絡(10) 到所述本地電力系統(12)的無功功率流(QnJ的絕對值是否低於第二預定值ου，以確定 在所述本地電力系統(12)的實際和無功功率需求與所述發電機(14)產生的所述實際和無 功功率之間是否存在接近匹配，如果所述控制器(34)確定從所述發電機網絡(10)到所述 本地電力系統(12)的無功功率流(QnJ的絕對值低於所述第二預定值ου，則所述控制器 (34)被布置為調整來自所述本地電力系統(12)的所述發電機(14)的目標無功功率輸出TmgJ，以使得從所述發電機網絡(10)到所述本地電力系統(12)的無功功率流具有加 上或減去所述第二預定值ου的絕對值。發電機(14)。
10.如權利要求9所述的本地電力系統，其中，所述控制器(34)被布置為將所述本地電 力系統(12)的本地實際功率需求與所述相應發電機(14)的實際功率生成目標進行匹配。
11.如權利要求9或10所述的本地電力系統，其中，所述本地電力系統(12)具有傳感 器(36)以測量從所述發電機網絡(10)到所述本地電力系統(12)的實際功率流(PnJ，並 且所述傳感器(36)被布置為將所述測量發送到所述控制器(34)。
12.如權利要求9至11中任一項所述的本地電力系統，其中，所述本地電力系統(12) 具有傳感器(38)以測量所述本地負載無功功率需求O^ad)，所述傳感器(38)被布置為將 所述測量發送到所述控制器(34)，並且所述控制器(34)通過從測量的本地負載無功功率 需求⑴·)減去正常發電機輸出目標(QeEN—TAffi;ET)來計算從所述發電機網絡(10)到所述本 地電力系統(12)的無功功率流(Qnet)。
13.如權利要求9至12中任一項所述的本地電力系統，其中，所述發電機網絡(10)具 有在任何時間在服務中的至少10GVA的電流生成，所述市電損耗檢測繼電器設置有大約 0. 2Hz/s的觸發閾值，所述第一預定值(Pt)和所述第二預定值設置為0. 05pu，所述本 地發電機(14)頻率下降對於實際功率是5%，並且所述本地發電機(14)電壓下降對於無功 功率是10%。
14.如權利要求9至12中任一項所述的本地電力系統，其中，所述發電機網絡(10) 具有在任何時間在服務中的至少IMVA的電流生成，所述市電損耗檢測繼電器設置有大約·0. 5Hz/s的觸發閾值，所述第一預定值(Pt)和所述第二預定值OU設置為0. lpu，所述本地 發電機(14)頻率下降對於實際功率是5%，並且所述本地發電機(14)電壓下降對於無功功 率是10%。
15.一種在發電機網絡(10)中避免市電損耗繼電器的非檢測區域的方法，所述發電機 網絡(10)包括多個發電機(14)以及多個本地電力系統(12)，每個本地電力系統(10)具有 發電機(14)，所述方法包括監控從所述發電機網絡(10)到所述本地電力系統(1 中的 至少一個的實際功率流(Pnet)，確定從所述發電機網絡(10)到所述本地電力系統(12)中的 至少一個的實際功率流(Pnet)的絕對值是否低於第一預定值(Pt)以確定在所述本地電力系 統(12)的至少一個與所述相應發電機(14)的功率需求之間是否存在接近匹配，如果確定 從所述發電機網絡(10)到所述本地電力系統(12)中的至少一個的實際功率流(Pnet)的絕 對值低於所述第一預定值(Pt)，則所述方法包括監控從所述發電機網絡(10)到所述本地 電力系統(12)中的至少一個的無功功率流(QNET)，確定從所述發電機網絡(10)到所述本地 電力系統(12)中的至少一個的無功功率流(Qnet)的絕對值是否低於第二預定值ου以確 定在所述本地電力系統(12)的實際和無功功率需求與由所述相應發電機(14)產生的實際 和無功功率之間是否存在接近匹配，如果確定從所述發電機網絡(10)到所述本地電力系 統(12)中的至少一個的無功功率流(Qnet)的絕對值低於所述第二預定值OU，則所述方法 包括調整來自所述本地電力系統(12)中的至少一個的所述發電機(14)的目標無功功率 輸出(Qcen-TARGET),以使得從所述發電機網絡(10)到所述本地電力系統(12)中的至少一 個的無功功率流(Qnet)具有加上或減去所述第二預定值ου的絕對值。
16.一種在本地電力系統(1 中避免市電損耗繼電器的非檢測區域的方法，所述本地 電力系統(12)具有發電機(14)，所述本地電力系統(12)連接到發電機網絡(10)，所述方 法包括監控從所述發電機網絡(10)到所述本地電力系統(12)的實際功率流(PNrt)，確定 從所述發電機網絡(10)到所述本地電力系統(12)的實際功率流的絕對值是否低於 第一預定值(Pt)以確定在所述本地電力系統(12)與所述發電機(14)的功率需求之間是否 存在接近匹配，如果確定從所述發電機網絡(10)到所述本地電力系統(12)的實際功率流 (PNrt)的絕對值低於所述第一預定值(Pt)，則所述方法包括監控從所述發電機網絡(10) 到所述本地電力系統(1 的無功功率流(QNrt)，確定從所述發電機網絡(10)到所述本地 電力系統(12)的無功功率流(QnJ的絕對值是否低於第二預定值ου以確定在所述本地 電力系統(12)的實際和無功功率需求與由所述發電機(14)產生的實際和無功功率之間是 否存在接近匹配，如果確定從所述發電機網絡(10)到所述本地電力系統(12)的無功功率 流(QnJ的絕對值低於所述第二預定值ου，則所述方法包括調整來自所述本地電力系統 (12)的所述發電機(14)的目標無功功率輸出(Qfen—T grt)，以使得從所述發電機網絡(10)到 所述本地電力系統(12)的無功功率流具有加上或減去所述第二預定值ου的絕對值。
全文摘要
具有發電機的本地電力系統連接到發電機網絡。所述本地電力系統具有控制器以避免市電損耗繼電器的非檢測區域。所述控制器被布置為監控從所述發電機網絡到所述本地電力系統的實際功率流，並且確定所述實際功率流的絕對值是否低於第一預定值以確定在所述本地電力系統與所述發電機的功率需求之間是否存在接近匹配。如果存在接近匹配，則所述控制器被布置為以相同方式監控所述無功功率流。如果也存在與所述無功功率的接近匹配，則所述控制器被布置為調整來自所述本地電力系統的發電機的目標無功功率輸出。
文檔編號H02J3/38GK102084572SQ200980121860
公開日2011年6月1日 申請日期2009年5月13日 優先權日2008年6月10日
發明者A·J·羅斯克 申請人:勞斯萊斯有限公司