Ветряная электростанция и способ управления ветряной электростанцией

Авторы патента:

БУСКЕР, Кай (DE)

БЕЕКМАНН, Альфред (DE)

F03D7/04 - автоматическое регулирование

F03D7/02 - когда ось вращения ротора совпадает с направлением ветра

Владельцы патента RU 2626901:

ВОББЕН ПРОПЕРТИЗ ГМБХ (DE)

Изобретение относится к ветряной электростанции и способу управления ветряной электростанцией. Ветряная электростанция имеет центральный блок (200) управления ветряной электростанцией, множество ветроэнергетических установок (100) и шину (210, 220) данных для соединения центрального блока (200) управления ветряной электростанцией с множеством ветроэнергетических установок (100). Каждая из ветроэнергетических установок (100) имеет блок (120) управления, который выполнен с возможностью управления работой ветроэнергетической установки (100) независимо от центрального блока (200) управления ветряной электростанцией при возникновении неисправности в центральном блоке (200) управления ветряной электростанцией и/или возникновении неисправности в шине (210, 220) данных. Блок (120) управления выполнен с возможностью последовательного выключения соответствующих ветроэнергетических установок (100). Изобретение направлено на повышение степени реагирования на неисправности внутри ветряной электростанции. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Настоящее изобретение относится к ветряной электростанции и способу управления ветряной электростанцией.

Ветряная электростанция состоит из множества ветроэнергетических установок, которые могут управляться с помощью центрального блока управления (блока управления электростанцией (БУЭ)).

В заявке на патент Германии, по которой испрашивается приоритет, Бюро патентов и торговых марок Германии исследовало следующие документы: DE 10 2009 042 368 A1; GB 2 475 609 A; US 6,853,292 B1 и US 2007/0124025 A1.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение ветряной электростанции, имеющей множество ветроэнергетических установок и центральный блок управления, который может реагировать улучшенным образом на неисправности внутри ветряной электростанции.

Эта задача достигается посредством ветряной электростанции согласно пункту 1 формулы изобретения и посредством способа согласно пункту 3 формулы изобретения.

В связи с этим обеспечена ветряная электростанция, имеющая центральный блок управления ветряной электростанцией, множество ветроэнергетических установок и шину данных для соединения центрального блока управления ветряной электростанцией с множеством ветроэнергетических установок. Каждая из ветроэнергетических установок имеет блок управления, который выполнен с возможностью управления работой ветроэнергетической установки независимо от центрального блока управления ветряной электростанцией в случае возникновения неисправности в центральном блоке управления ветряной электростанцией и/или возникновения неисправности в шине данных. Блок управления выполнен с возможностью последовательного выключения соответствующих ветроэнергетических установок.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения блок управления выполнен с возможностью выключения соответствующей ветроэнергетической установки через некоторое время, заранее определенное для этих ветроэнергетических установок, после возникновения неисправности при возникновении неисправности в шине данных или в центральном контроллере ветряной электростанции.

Изобретение относится к способу управления ветряной электростанцией, которая имеет центральный блок управления ветряной электростанцией, множество ветроэнергетических установок и шину данных для соединения центрального блока управления ветряной электростанцией с множеством ветроэнергетических установок. Работой ветроэнергетической установки управляют посредством блока управления ветроэнергетической установки независимо от центрального блока управления ветряной электростанцией при возникновении неисправности в центральном блоке управления ветряной электростанцией и/или возникновении неисправности в шине данных. Соответствующие ветроэнергетические установки последовательно выключают посредством блока управления.

Изобретение относится к ветряной электростанции, которая имеет множество ветроэнергетических установок и центральный контроллер ветряной электростанции. Центральный контроллер ветряной электростанции соединен с соответствующими ветроэнергетическими установками с помощью шины данных и может управлять соответствующими ветроэнергетическими установками или влиять на управление ветроэнергетическими установками. При возникновении неисправности в центральном блоке управления ветряной электростанцией и/или возникновении неисправности в шине данных каждая ветроэнергетическая установка переходит в стандартный режим работы, в котором хранится процедура отключения питания ветроэнергетических установок. Согласно изобретению соответствующие ветроэнергетические установки не отключаются от питания все одновременно в случае неисправности внутри ветровой электростанции. Вместо этого происходит каскадное отключение питания или выключение ветроэнергетических установок. В результате между выключением смежных ветроэнергетических установок имеется определенный интервал времени. Это является предпочтительным, поскольку таким образом одна ветроэнергетическая установка может выключаться после другой, и вся ветряная электростанция сразу не отсоединяется от сети энергоснабжения.

При наличии неисправности в центральном контроллере ветряной электростанции и/или в шине данных ветроэнергетические установки соответственно переходят в стандартный режим работы. Логика для стандартного режима работы может храниться в каждой из ветроэнергетических установок. В стандартном режиме работы возможно отсутствует активное управление ветроэнергетическими установками для того, чтобы генерировать электрическую мощность. Вместо этого, согласно изобретению, происходит каскадное выключение ветроэнергетических установок в ветряной электростанции.

Дополнительные усовершенствования изобретения являются объектом зависимых пунктов формулы изобретения.

Преимущества и примерные варианты осуществления изобретения объяснены более подробно ниже со ссылкой на чертежи, на которых:

Фигура 1 показывает схематическую иллюстрацию ветроэнергетической установки согласно изобретению, и

Фигура 2 показывает схематическую блок-схему ветряной электростанции согласно первому примерному варианту осуществления.

Фигура 1 показывает схематическую иллюстрацию ветроэнергетической установки согласно изобретению. Ветроэнергетическая установка 100 имеет башню 102 и гондолу 104. Ротор 106 с тремя лопастями 108 ротора и обтекатель 110 обеспечены на гондоле 104. Ротор 106 приводится во вращение ветром во время работы и в результате имеет электрогенератор в гондоле 104. Шаг лопастей 108 ротора может изменяться шаговыми двигателями на основаниях лопастей ротора соответствующих лопастей 108 ротора.

Ветроэнергетическая установка также может иметь блок 120 управления для управления работой ветроэнергетической установки. В нормальном режиме работы ветроэнергетическая установка управляется посредством блока 120 управления в зависимости от преобладающего ветра для того, чтобы генерировать электроэнергию. Когда скорость ветра повышается, скорость вращения ротора 106 ветроэнергетической установки также увеличивается и в связи с этим также и электроэнергия, которая генерируется генератором. С момента, когда номинальная скорость ветра достигнута и когда скорость ветра увеличивается, угол наклона или шаг лопастей 108 ротора регулируется так, что ветроэнергетическая установка 100 не вырабатывает больше, чем номинальная мощность, для сети снабжения.

Фигура 2 показывает схематическую иллюстрацию ветряной электростанции согласно первому примерному варианту осуществления. Ветряная электростанция имеет центральный блок 200 управления ветряной электростанцией (блок управления электростанцией БЭУ), а также множество ветроэнергетических установок 100. Центральный блок 200 управления ветряной электростанцией может быть соединен с системой 300 контроля и обработки информации для того, чтобы обмениваться данными. Центральный блок 200 управления ветряной электростанцией соединен с ветроэнергетическими установками 100 с помощью шины 210, 220 данных. Каждая из ветроэнергетических установок 100 соединена по отдельности или с помощью центральной точки питания (точки общего присоединения ЦУМ) с сетью 400 снабжения, и каждая подает активную мощность P и/или реактивную мощность Q в сеть 400 снабжения.

Центральный блок 200 управления ветряной электростанцией принимает данные, относящиеся к напряжению сети, частоте сети и/или другим параметрам сети и при необходимости дополнительным параметрам сети 400 снабжения, и соответственно управляет ветроэнергетическими установками 100.

При возникновении неисправности в центральном блоке 200 управления ветряной электростанцией и/или в шине 210, 220 данных ветроэнергетические установки 100 выполнены с возможностью выхода из нормального режима работы и переключения на стандартный режим работы или режим работы при неисправности. Управление ветроэнергетическими установками 100 в стандартном режиме работы или режиме работы при неисправности может быть обеспечено, например, в блоке 120 управления ветроэнергетических установок. При возникновении неисправности в центральном блоке 200 управления ветряной электростанцией и/или в шине 210, 220 данных все ветроэнергетические установки 100 ветряной электростанции должны быть деактивированы или выключены.

Согласно первому примерному варианту осуществления это выключение, однако, будет происходить не одновременно, а, точнее, со ступенчатой выдержкой времени так, что вся ветряная электростанция сразу не отсоединяется от сети, что могло бы приводить к колебаниям напряжения сети и частоты сети.

В стандартном режиме работы или режиме работы при неисправности ветроэнергетические установки отсоединяются от сети (с этой целью лопасти ротора могут регулироваться таким образом, чтобы ротор тормозился и наконец останавливался), и возможно может отсутствовать активное управление ветроэнергетическими установками (согласно нормальному режиму работы). Параметр для стандартного режима работы представляет время, когда каждая из ветроэнергетических установок 100 требует выключения. В этом случае каждая из ветроэнергетических установок 100 в ветряной электростанции может иметь номер. Например, номер ветроэнергетической установки может умножаться на время задержки для того, чтобы определять соответствующее время выключения. Если время задержки составляет, например, 30 секунд, первая ветроэнергетическая установка будет выключена через 30 секунд, а вторая ветроэнергетическая установка через 60 секунд и т.д. В результате может быть обеспечена возможность каскадного выключения ветроэнергетических установок, и вся ветряная электростанция в связи с этим сразу не выключается, а вместо этого соответствующие ветроэнергетические установки выключаются последовательно.

При обнаружении неисправности или внутренней неисправности в центральном блоке 200 управления ветряной электростанцией соответствующий сигнал может быть передан соответствующим ветроэнергетическим установкам 100 с помощью шины 110, 120 данных. Как только ветроэнергетическая установка 100 принимает соответствующий сигнал, блок 120 управления ветроэнергетической установки активирует стандартный режим работы или режим работы при неисправности. Этот стандартный режим работы или режим работы с предварительной установкой обеспечен так, что в случае неисправности ветроэнергетическая установка может безопасно отключаться от питания и останавливаться. В этом стандартном режиме работы ветроэнергетическая установка 100 управляется блоком 120 управления. Центральный блок управления ветряной электростанцией в этом случае больше не имеет никакого влияния на управление соответствующими ветроэнергетическими установками 100.

Ветроэнергетическая установка 100 может обнаруживать неисправность в шине 210, 220 данных, и блок 120 управления ветроэнергетических установок 100 далее активирует стандартный режим работы, и ветроэнергетическая установка выключается или отключается от питания независимо от центрального блока 200 управления ветряной электростанцией.

С момента обнаружения неисправности в центральном блоке 200 управления ветряной электростанцией и/или обнаружения неисправности в шине 210, 220 данных счетчик возможно может начинать считать в каждой из ветроэнергетических установок 100. По истечении времени выключения, определенного для каждой ветроэнергетической установки, каждая из ветроэнергетических установок 100 выключается или отключается от питания блоком 120 управления.

1. Ветряная электростанция, содержащая: центральный блок (200) управления ветряной электростанцией, множество ветроэнергетических установок (100), причем центральный блок (200) управления ветряной электростанцией соединен с множеством ветроэнергетических установок (100) с помощью шины (210, 220) данных, причем каждая из ветроэнергетических установок (100) имеет блок (120) управления, который выполнен с возможностью управления работой ветроэнергетической установки (100) независимо от центрального блока (200) управления ветряной электростанцией в режиме работы при неисправности при возникновении неисправности в центральном блоке (200) управления ветряной электростанцией и/или возникновении неисправности в шине (210, 220) данных, причем блоки (120) управления выполнены с возможностью, в режиме работы при неисправности, последовательно выключать соответствующие ветроэнергетические установки (100) из множества ветроэнергетических установок (100) при возникновении неисправности в центральном блоке (200) управления ветряной электростанцией и/или возникновении неисправности в шине (210, 220) данных.

2. Ветряная электростанция по п. 1, в которой блок (120) управления выполнен с возможностью выключения соответствующей ветроэнергетической установки (100) через некоторое время, заранее определенное для каждой из ветроэнергетических установок (100), после возникновения неисправности.

3. Способ управления ветряной электростанцией, которая содержит центральный блок (200) управления ветряной электростанцией и множество ветроэнергетических установок (100), причем центральный блок (200) управления ветряной электростанцией соединен с множеством ветроэнергетических установок (100) с помощью шины (210, 220) данных, содержащий этапы, на которых: управляют ветроэнергетическими установками независимо от центрального блока (200) управления ветряной электростанцией в режиме работы при неисправности при возникновении неисправности в центральном блоке (200) управления ветряной электростанцией и/или возникновении неисправности в шине (210, 220) данных и последовательно выключают соответствующие ветроэнергетические установки (100) посредством блока (120) управления при возникновении неисправности в центральном блоке (200) управления ветряной электростанцией и/или возникновении неисправности в шине (210, 220) данных.

Изобретение относится к способу эксплуатации по меньшей мере одной ветроэнергетической установки (31). Способ эксплуатации по меньшей мере одной ветроэнергетической установки (31) содержит следующие этапы: регистрация колебания башни, введение меры по уменьшению колебаний, если зарегистрированное колебание башни является продольным колебанием (40) или содержит его, и амплитуда продольного колебания (40) превышает заранее определенную предельную величину.

Способ для управления парком ветроустановок // 2608955

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение стабильной работы при максимально возможно низком отношении короткого замыкания.

Способ и устройство для ввода электрической энергии в электрическую сеть электроснабжения // 2605085

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления генератором электрической энергии, подключенным в точке сетевого подключения к электрической сети.

Способ управления ветроэнергетической установкой // 2600846

Изобретение относится к способу управления ветроэнергетической установкой, включающему в себя этапы, на которых: обнаруживают внутренний, выдаваемый установкой аварийный сигнал, указывающий на ее неполадку, принимают по меньшей мере один внешний, выданный вне установки аварийный сигнал, указывающий на неполадку другой установки, оценивают внутренний аварийный сигнал в зависимости от по меньшей мере одного внешнего аварийного сигнала.

Электрическая машина с мультипликатором // 2600574

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам с волновой передачей. Электрическая машина с мультипликатором содержит корпус 10, статор 3, ротор 4 и волновую передачу в режиме мультипликатора с телами качения 7, причем мультипликатор размещен коаксиально внутри ротора электрической машины.

Способ работы ветроэнергетической установки или, соответственно, ветрового парка // 2596904

Изобретение относится к способу работы ветроэнергетической установки или ветрового парка. Предложен способ работы ветроэнергетической установки или ветрового парка и электрически соединенного с ними блока преобразования мощности в газ, при котором ветроэнергетическая установка или ветровой парк генерирует электрическую мощность и подает ее в подключенную к ветроэнергетической установке или к ветровому парку электрическую сеть.

Циклоидный ветродвигатель со складными лопастями // 2596295

Изобретение относится к возобновляемой энергетике, в частности к ветродвигателям со складными лопастями. Циклоидный ветродвигатель со складными лопастями содержит полый вертикальный вал с установленной внутри центральной заторможенной осью, кинематически связанной с планетарным редуктором, корпус которого посредством размещенных вокруг него горизонтальных кронштейнов и расположенных в них сателлитных валов соединен с осями лопастей, противобуревый флажковый узел и флюгерный узел самоориентации лопастей на ветер с реверсивным приводом.

Регулятор момента и частоты вращения вала ветротурбины // 2592699

Изобретение относится к ветроэнергетике. Регулятор момента и частоты вращения вала ветротурбины с лопастями, установленными с возможностью поворота на осях, размещенных на валу ветротурбины, установленном горизонтально в головке ветроагрегата.

Способ управления заградительными огнями или, соответственно, ветровой парк для выполнения такого способа // 2592151

Изобретение относится к способу управления заградительными огнями ветрового парка с помощью акустического контролирования или к ветровому парку, состоящему из одной или нескольких ветроэнергетических установок.

Способ преобразования кинетической энергии потока во вращательное движение крыла и установка для осуществления этого способа // 2589569

Изобретение относится к области нетрадиционной энергетики и может быть использовано как источник электрической и механической энергии в гидро- и ветроустановках.

Способ измерения угла установки лопасти ротора // 2625414

Изобретение относится к способу фиксации угла (α) установки лопасти для лопасти (16) ротора для ротора (10). Способ фиксации угла (α) установки лопасти для лопасти (16) ротора для ротора (10) ветровой турбины (1), содержит этапы, на которых располагают и выравнивают бесконтактное измерительное устройство (2) напротив ветровой турбины (1), выравнивают азимутальное положение ветровой турбины (1) относительно измерительного устройства (2), выполняют вращение ротора (10) ветровой турбины (1), берут замеры и фиксируют профиль (26) лопасти (16) ротора, или его части, на предварительно определенной высоте посредством бесконтактного измерительного устройства (2) и определяют угол (α) установки лопасти для лопасти (16) ротора из данных, записанных во время взятия замеров (26) профиля.

Ветроэнергетическая установка и способ эксплуатации ветроэнергетической установки // 2617529

Изобретение относится к ветроэнергетической установке и способу эксплуатации ветроэнергетической установки. Способ эксплуатации ветроэнергетической установки (1) с ротором (6) с роторными лопастями (8) с по существу горизонтальной осью вращения для генерирования электрической энергии из энергии ветра, ветроэнергетическую установку (1) ориентируют так, что азимутальное положение ветроэнергетической установки (1) отклоняется от ориентации по ветру (16) на угол регулировки азимута, и/или угол установки роторных лопастей (8) относительно цикла вращения регулируют так, что переменные нагрузки, вызванные профилем ветра (16) по высоте, уменьшаются.

Способ эксплуатации ветроэнергетической установки // 2617312

Ветроэнергетическая установка // 2611123

Изобретение относится к ветроэнергетической установке, стволовой секции ветроэнергетической установки и способу выполнения ветроэнергетической установки. Ветроэнергетическая установка (100) с гондолой (4), генератором (12), расположенным в гондоле (4), башней (2) и подшипником (24) рыскания для регулирования ориентации гондолы (4) по ветру таким образом, что подшипник рыскания размещен ниже гондолы (4) в вертикальном смещении (26) рыскания, и гондола (4) поддерживается на подшипнике (24) рыскания над вертикальной стволовой секцией (20) такой же длины, что и смещение (26) рыскания.

Ветродвигатель // 2607449

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветродвигатель содержит горизонтальный вал, закрепленные на нем два одинаковые по конструкции и размерам многолопастные ветроколеса: неподвижное и подвижное, лопасти подвижного ветроколеса первоначально установлены по середине лопастей неподвижного ветроколеса, повышая количество лопастей первого уровня в два раза, ступицы обоих ветроколес имеют взаимные полумуфты сцепления кулачкового типа, обеспечивая поворот подвижного ветроколеса при высоких скоростях ветра на расчетный угол для экранирования лопастей неподвижного ветроколеса, дополнительно содержит пружины растяжения и пневматические амортизаторы для снижения вибрации подвижного ветроколеса при переходе в зону экранирования лопастей неподвижного ветроколеса и уменьшения ветровой нагрузки на ветродвигатель.

Гидравлическая система регулирования угла установки лопастей ветротурбины // 2605490

Изобретение относится к гидравлической системе регулирования угла установки лопастей ветротурбины. Гидравлическая система регулирования угла установки лопастей ветротурбины с установленным горизонтально в головке ветроагрегата валом содержит пропущенную через вал штангу, одним концом системой тяг связанную с закрепленными на валу с возможностью поворота вокруг осей, перпендикулярных валу, лопастями, устройство управления.

Способ управления ветроэнергетической установкой при отсутствии подключения к сети // 2603712

Изобретение относится к способу управления ветроэнергетической установкой (1), содержащей генератор, предусмотренной для подачи электрической мощности в сеть (6) электроснабжения, но еще не подключенной к сети (6) электроснабжения, содержащему этапы: генерирования электрической мощности с помощью генератора и снабжения электрических элементов ветроэнергетической установки (1), генерируемой электрической мощностью, а также к ветроэнергетической установке (1) для генерирования электрической энергии из ветра и для подачи генерируемой электрической мощности в сеть (6) электроснабжения, в которой выполняется указанный способ.

Способ управления ветроэнергетической установкой // 2600846

Ветряная турбина с горизонтальной осью и вторичным ветряным ротором // 2599223

Изобретение относится к ветряным турбинам. Ветряная турбина (1) для преобразования энергии ветра в электроэнергию содержит гондолу (2), имеющую головную часть (11) и хвостовую часть (12), первичный ветровой ротор (3), установленный с возможностью вращения относительно гондолы (2) вокруг первичной оси вращения (А1) и содержащий первичную группу лопастей (4), ступицу (5) для крепления вышеупомянутых лопастей (4), выступающую из головной части (11) гондолы (2), а также вал, предназначенный для его вращения с помощью первичного ветрового ротора (3), по меньшей мере один первичный электрогенератор, содержащий по меньшей мере первичный электрический статор, неподвижно закрепленный в вышеупомянутой гондоле (2), и первичный электрический ротор, неподвижно закрепленный на вышеупомянутому валу или установленный с возможностью соединения с вышеупомянутым валом, причем первичный электрогенератор предназначен для преобразования энергии ветра, получаемой вышеупомянутой первичной группой лопастей (4), в электроэнергию.

Ветроэнергетическая установка и способ управления ветроэнергетической установкой или ветровой электростанцией // 2591366

Изобретение относится к ветроэнергетической установке (100), содержащей гондолу (104) и ротор (106), первый и/или второй микроволновый и/или радиолокационный измерительный блок (1100, 1200) для излучения микроволновых и/или радиолокационных сигналов и для регистрации отражений микроволновых и/или радиолокационных сигналов для получения данных о ветре и/или метеорологических данных или информации относительно поля ветра спереди и/или сзади ветроэнергетической установки (100), и систему управления ветроэнергетической установкой, которая управляет работой ветроэнергетической установки (100) в зависимости от данных, регистрируемых с помощью первого и/или второго измерительного блока (1100, 1200).

Способ и устройство регулировки для ветроэнергетической установки, цифровой носитель данных и ветроэнергетическая установка // 2633306

Изобретение относится к способу и устройству регулировки для ветроэнергетической установки, цифровой носитель данных и ветроэнергетической установке. Способ для эксплуатации ветроэнергетической установки (1000), содержащей гондолу, в которой приводимый в движение ветром ротор соединен с передачей движения с генератором при помощи втулки ротора, причем - для случая остановки ветроэнергетической установки, обусловленной эксплуатационными требованиями - ротор (3) останавливают и фиксируют, причем способ включает в себя этапы: торможения ротора (3), позиционирования ротора (3) в положение останова, фиксации ротора (3) в положении (P1, Р2) останова, задают (S2) конечное положение, тормозят (S-I) ротор (3) регулируемым образом по положению останова, согласованному с конечным положением, и для позиционирования (S-II) для заданного конечного положения ротор автоматически тормозят до останова в положении останова, и для фиксации (S-III) в положении останова механическое устройство фиксации блокируют для автоматической фиксации ротора в положении останова, положение останова устанавливают (S6) с использованием момента фиксации генератора в качестве фиксатора для фиксации и стопорения ротора, причем конечное положение ротора задают за счет задания углового положения ротора и согласования углового положения с положением фиксации генератора. Изобретение направлено на надежное позиционирование ротора ветроэнергетической установки в процессе ее останова. 4 н. и 25 з.п. ф-лы, 7 ил.