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Title:
METHOD FOR DETECTING FORMATION OF A SEPARATE SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/197468
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for controlling a generating unit (300) feeding into an electrical supply system (330), wherein the generating unit (300) feeds into the electrical supply system (330) by means of one or more converters or inverters (302), and the method is provided for the purpose of detecting a system separation or formation of a separate system, and the method comprises the steps of controlling the feed by means of a feed controller (334) operating with at least one current controller, detecting at least one current control error, testing the detected current control error for a disparity from a predetermined reference range and identifying a system separation involving a separate system, disconnected from the electrical supply system, arising, to which the generating unit (300) is connected if a disparity from the predetermined reference range has been detected.

Inventors:
DIEDRICHS VOLKER (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/060441
Publication Date:
November 01, 2018
Filing Date:
April 24, 2018
Export Citation:
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Assignee:
WOBBEN PROPERTIES GMBH (DE)
International Classes:
H02J3/38
Domestic Patent References:
WO2017009608A12017-01-19
Foreign References:
DE102004059100A12006-06-14
DE102010032822A12011-10-27
EP0576271A21993-12-29
EP0444666A21991-09-04
US20130076134A12013-03-28
DE19503180A11995-08-10
DE102008017715A12009-10-15
DE102014104287A12014-10-02
DE69115081T21996-09-05
US20130076134A12013-03-28
US5493485A1996-02-20
Attorney, Agent or Firm:
EISENFÜHR SPEISER PATENTANWÄLTE RECHTSANWÄLTE PARTGMBB et al. (DE)
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Claims:
Ansprüche

Verfahren zum Steuern einer in ein elektrisches Versorgungsnetz (330) einspeisenden Erzeugungseinheit (300), wobei die Erzeugungseinheit (300) mittels eines oder mehrerer Umrichter oder Wechselrichter (302) in das elektrische Versorgungsnetz (330) einspeist, und

das Verfahren ist zum Erfassen einer Netztrennung oder Inselnetzbildung vorgesehen, und das Verfahren umfasst die Schritte

Steuern des Einspeisens mittels einer Einspeisesteuerung (334), die mit mindestens einer Stromregelung arbeitet,

Erfassen wenigstens einer Stromregelabweichung,

Prüfen der erfassten Stromregelabweichung auf eine Abweichung von einem vorbestimmten Referenzbereich und

Erkennen auf eine Netztrennung, bei der ein von dem elektrischen Versorgungsnetzt abgetrenntes Inselnetz entsteht, an das die Erzeugungseinheit (300) angeschlossen ist, wenn eine Abweichung von dem vorbestimmten Referenzbereich erfasst wurde.

Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Inselnetz ein Netz bezeichnet, mit dem nur die Erzeugungseinheit (300) und eine oder mehrere weitere Erzeugungseinheiten (100) verbunden sind, insbesondere, dass keine Erzeugungseinheiten mit direktgekoppeltem Synchrongenerator an das Inselnetz angeschlossen sind.

Verfahren zum Steuern einer in ein elektrisches Versorgungsnetz einspeisenden Erzeugungseinheit (300), wobei die Erzeugungseinheit (300) mittels eines oder mehrerer Umrichter oder Wechselrichter (302) in das elektrische Versorgungsnetz (330) einspeist, und wobei

das Verfahren zum Erkennen auf eine Netztrennung, vorbereitet ist, bei der ein von dem elektrischen Versorgungsnetzt (330) abgetrenntes Inselnetz entsteht, an das die Erzeugungseinheit (300) angeschlossen ist, wobei das Verfahren zwischen einem Inselnetzfehler ersten Grades und dem Vorliegen eines Inselnetzfehlers zweiten Grades unterscheidet und

zunächst auf ein Erkennen eines Inselnetzfehlers ersten Grades geprüft wird und

nach Erkennen eines Inselnetzfehlers ersten Grades das Vorliegen eines Inselnetzfehlers zweiten Grades geprüft wird. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass

das Erkennen des Inselnetzfehlers ersten Grades gemäß Anspruch 1 oder 2 erfolgt, und

bei Erkennen des Inselnetzfehlers ersten Grades ein Stromsollwert, zu dem die Stromregelabweichung erfasst wird, auf null gesetzt wird und

dann bei Erkennen eines Inselnetzfehlers zweiten Grades ein Leistungsschalter (344) geöffnet wird, der einen Strom unterbricht, der der Stromregelabweichung zu Grunde liegt.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Prüfen der erfassten Stromregelabweichung auf eine Abweichung von einem vorbestimmten Referenzbereich

aus der Stromregelabweichung eine Prüfgröße oder Prüffunktion bestimmt wird und

mit wenigstens einer Referenzgröße oder Referenzfunktion verglichen wird.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Referenzbereich in Abhängigkeit eines Betriebsmodus oder Betriebszustandes der Erzeugungseinheit (300), insbesondere der Einspeisesteuerung (344), vorgegeben oder verändert wird.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Stromregelabweichung eine Differenz zwischen einem Soll- und Ist-Strom oder einer Soll- und Ist-Strom komponente eines einzuspeisenden Stroms verwendet wird.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichung vorliegt, wenn

die Stromregelabweichung, Prüfgröße oder Prüffunktion einen vorgegebenen Grenzwert dem Betrage nach überschreitet,

die Stromregelabweichung, Prüfgröße oder Prüffunktion ein vorgegebenes Normalband verlässt oder

die Stromregelabweichung, Prüfgröße oder Prüffunktion sich mit einem zeitlichen Gradienten ändert, der dem Betrage nach einen vorgegebenen Grenzgradienten überschreitet. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

mittels eines dreiphasigen Einspeisestroms in das elektrische Versorgungsnetz (330) eingespeist wird, der sich aus drei Phasenströme zusammensetzt, wobei für jeden Phasenstrom ein Stromsollwert vorgegeben wird und die Stromregelabweichung eine Abweichung jedes Phasenstroms von seinem Sollwert berücksichtigt, insbesondere dass

die Stromregelabweichung nach einer Vektormetrik aus Beträgen der Abweichungen jedes Phasenstroms von seinem Stromsollwert z.B. aus deren Summe gebildet wird und

eine Netztrennung bzw. Inselnetzbildung erkannt wird, wenn die so erfasste Stromregelabweichung einen Abweichungsgrenzwert überschreitet.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

ein Betrag der Stromregelabweichung, Prüfgröße oder Prüffunktion in ein Verhältnis zu einer Toleranzbandbreite, insbesondere zu einer mittleren Toleranzbandbreite gesetzt wird. 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass

ein dreiphasiger Einspeisestrom, insbesondere durch Vorgabe von Strom- komponenten mittels einer Vektorregelung, in das elektrische Versorgungsnetz eingespeist wird, wobei

zur Steuerung des Einspeisens der dreiphasige Einspeisestrom mittels einer d-q-Transformation in eine d-Komponente und eine q-Komponente zerlegt wird und

- als Stromregelabweichung eine Differenz zwischen einem Soll- und einem

Ist-Wert der d-Komponente und/oder der q-Komponente verwendet wird.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

das Erkennen auf eine Netztrennung bzw. Inselnetzbildung, dadurch, dass eine Abweichung von dem vorbestimmten Referenzbereich erfasst wurde, als Erkennen eines Inselnetzfehlers ersten Grades ausgelegt wird und nach Erkennen dieses Inselnetzfehlers ersten Grades die Erzeugungseinheit weiterbetrieben wird. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass

nach Erkennen eines Inselnetzfehlers ersten Grades

die Erzeugungseinheit mit einem Stromsollwert mit dem Wert null weiterbetrieben wird,

das Vorliegen eines Insel netzfehlers zweiten Grades geprüft wird und dann vom Vorliegen eines Inselnetzfehlers zweiten Grades ausgegangen wird, wenn weiterhin eine Stromregelabweichung erkannt wird, obwohl ein Stromsollwert mit dem Wert null in der Einspeisesteuerung vorliegt.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

nach Erkennen eines Inselnetzfehlers ersten Grades die Erzeugungseinheit mit dem elektrischen Versorgungsnetz bzw. dem Inselnetz verbunden bleibt und

nach Erkennen eines Inselnetzfehlers zweiten Grades die Erzeugungseinheit vom elektrischen Versorgungsnetz bzw. dem Inselnetz getrennt wird, insbesondere galvanisch getrennt wird.

Erzeugungseinheit (300), insbesondere Windenergieanlage (100), umfassend einen oder mehrerer Umrichter oder Wechselrichter (302) zum Einspeisen elektrischer Leistung in das elektrische Versorgungsnetz (330),

eine Anlagensteuerung (304), die vorbereitet ist zum Erfassen einer Netztrennung oder Inselnetzbildung,

eine Einspeisesteuerung (334), die vorbereitet ist zum Steuern des Einspeisens mittels wenigstens einer Stromregelung,

ein Erfassungsmittel (338) zum Erfassen wenigstens einer Stromregelabweichung,

ein Prüfmittel (336) zum Prüfen der erfassten Stromregelabweichung auf eine Abweichung von einem vorbestimmten Referenzbereich und wobei die Anlagensteuerung (304) vorbereitet ist zum Erkennen auf eine Netztrennung, bei der ein von dem elektrischen Versorgungsnetz (330) abgetrenntes Inselnetz entsteht, an das die Erzeugungseinheit (300) angeschlossen ist, wenn eine Abweichung von dem vorbestimmten Referenzbereich erfasst wurde. Erzeugungseinheit (300), insbesondere Windenergieanlage (100), nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu vorbereitet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 durchzuführen.

Windpark (1 12) mit mehreren Windenergieanlagen (100), wobei wenigstens eine der Windenergieanlagen (100) als Erzeugungseinheit (300) bzw. Windenergieanlage (100) gemäß Anspruch 15 oder 16 ausgebildet ist.

Description:
Verfahren zum Erfassen einer Inselnetzbildung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer in ein elektrisches Versorgungsnetz einspeisenden Erzeugungseinheit, insbesondere ein Verfahren zum Steuern einer solchen Windenergieanlage. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine solche Erzeugungseinheit, insbesondere eine solche Windenergieanlage. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung einen Windpark mit wenigstens einer solchen Windenergieanlage.

Windenergieanlagen sind bekannt und sie werden heutzutage häufig in einem Windpark zusammengefasst, so dass viele Windenergieanlagen, beispielsweise 50 oder 100 an einem Netzanschlusspunkt in ein elektrisches Versorgungsnetz einspeisen. Häufig ist es sogar so, dass abgelegene Windparks zusätzlich über eine vergleichsweise lange Stichleitung mit dem elektrischen Versorgungsnetz verbunden sind.

Solche Windparks und die entsprechenden Versorgungsnetze sind mit verschiedenen Schutzeinrichtungen versehen. Besonders im elektrischen Versorgungsnetz, das beispielsweise das Europäische Verbundnetz sein kann, können Trennschalter vorgesehen sein, um Teile oder Abschnitte des elektrischen Versorgungsnetzes elektrisch abzutrennen. Auch eine Trennung eines genannten Windparks kommt hierbei in Betracht. Dabei kann eine solche Trennung an sehr unterschiedlichen Stellen erfolgen. Im Hinblick auf den Windpark kann eine Trennung im Bereich des Netzanschlusspunktes erfolgen und das kann, wenn eine beschriebene lange Stichleitung vorliegt, beispielsweise auch am Ende oder Anfang dieser Stichleitung erfolgen. Es kommt auch in Betracht, dass eine Trennung erfolgt, bei der mehrere Windparks, oder außerdem auch noch andere dezentrale Einspeiser wie beispielsweise Solaranlagen, betroffen sind. Es kommt also beispielsweise in Betracht, dass eine Trennung erfolgt, nach der ein Abschnitt vom übrigen elektrischen Versorgungsnetz abgetrennt wird und dieser abgetrennte Abschnitt weiterhin miteinander verbundene Erzeugungseinheiten enthält. Dieser Abschnitt kann beispielsweise mehrere elektrisch miteinander verbundene Windparks und Solaranlagen umfassen. Es kommt aber auch in Betracht, dass nur ein einzelner Windpark von einem Teil des elektrischen Versorgungsnetzes getrennt wird. In jedem Fall können die durch die Trennung abgetrennten Bereiche als Inselnetze bezeichnet werden. Das Trennen mit dem Ergebnis der Abtrennung wird als Inselnetzbildung bezeichnet.

Dabei gibt es verschiedene Arten der Inselnetzbildung. Eine Art der Inselnetzbildung ist eine, bei der das abgetrennte Inselnetz nur Erzeugungseinheiten beinhaltet, die keine direkt gekoppelten Synchrongeneratoren aufweisen, die also keine herkömmlichen Großkraftwerke aufweisen. Eine solche Inselnetzbildung bzw. das betreffende Inselnetz wird hier als Inselnetz Typ A bezeichnet. Diese Art der Inselnetzbildung bzw. dieses Inselnetz zeichnet sich außerdem dadurch aus, dass keine zusätzlichen signifikanten Verbraucher in diesem abgetrennten Teil vorhanden sind bzw. betrieben werden. Natürlich beinhaltet auch jede Windenergieanlage Verbraucher, wie beispielsweise zum Betreiben eines Prozessrechners. Bei dieser beschriebenen Inselnetzbildung zu einem Inselnetz Typ A sind aber keine Verbraucher in dem abgetrennten Teil vorhanden, die nicht Teil der Erzeugungseinheiten sind. Auch die oben beschriebenen Beispiele betreffen eine solche Inselnetzbildung eines Inselnetzes Typ A.

Weitere mögliche Inselnetzbildungen sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung, bei denen beispielsweise signifikante Verbraucher in dem abgetrennten Teil vorhanden sind und als Inselnetz Typ B bezeichnet werden können, oder bei denen zusätzlich auch wenigstens ein Großkraftwerk vorhanden ist und im Übrigen der abgetrennte Teil derart groß ist und unterschiedliche Teilnehmer beinhaltet, dass er eigenständig weiter betrieben werden könnte und als Fragmentierung bezeichnet werden kann.

Tritt eine solche Inselnetzbildung des Inselnetzes Typ A auf, ist es für die Windenergieanlagen und anderen Erzeuger in diesem Inselnetz sinnvoll, ihre Leistung zu reduzieren, insbesondere auf null zu reduzieren, weil diese nicht mehr in das übrige Versorgungsnetz eingespeist werden kann und auch keine Verbraucher zum Abnehmen der Leistung vorhanden sind. Problematisch dabei ist allerdings, dass eine solche Trennung nicht ohne weiteres erkannt werden kann. Besonders eine Trennung durch einen Netzschutzschalter oder anderen Schutzschalter kann regelmäßig ohne irgendeine Vorankündigung oder ohne irgendein Warnsignal oder anderes Anzeichen erfolgen. Dabei kommt es auch regelmäßig vor, dass besonders ein Windpark oder gar eine Windenergieanlage den entsprechenden Trennschalter weder unter Kontrolle noch unter Überwachung hat. Selbst wenn ein zentraler Windparkregler einen solchen Trennschalter unter Überwachung hätte, gäbe es dann auch noch das Problem, eine solche Kenntnis an die Windenergieanlagen des Parks schnell weiter zu geben. Auch das Installieren eines Sensors zum Erkennen, ob ein Trennschalter trennt oder nicht, dürfte schon deswegen problematisch sein, weil verschiedene Trennschalter an verschiedenen Orten vorhanden sind und nicht vorhergesehen werden kann, welcher Trennschalter eine Trennung durchführen wird. Zudem wäre auch ein solcher Aufwand sehr hoch.

Das Deutsche Patent- und Markenamt hat in der Prioritätsanmeldung zur vorliegenden Anmeldung folgenden Stand der Technik recherchiert: DE 195 03 180 A1 , DE 10 2008 017 715 A1 , DE 10 2014 104 287 A1 , DE 691 15 081 T2, US 2013/0076134 A1 , US 5,493,485 A und WO 2017/009608 A1. Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, zumindest eines der oben genannten Probleme zu adressieren. Insbesondere soll eine Lösung geschaffen werden, eine Inselnetzbildung möglichst schnell und möglichst zuverlässig zu erkennen. Zumindest soll zu bisher bekannten Lösungen eine alternative Lösung vorgeschlagen werden.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Demnach wird wenigstens eine in ein elektrisches Versorgungsnetz einspeisende Erzeugungseinheit gesteuert. Insbesondere ist eine solche Erzeugungseinheit eine Windenergieanlage. Diese Erzeugungseinheit speist dabei mittels eines oder mehrerer Umrichter oder Wechselrichter in das elektrische Versorgungsnetz ein. Dabei ist ein Umrichter ein Gerät, das aus einem Wechselstrom bzw. einer Wechselspannung einer Frequenz einen Wechsel- ström bzw. eine Wechselspannung einer anderen Frequenz erzeugt. Ein Wechselrichter erzeugt aus einem Gleichstrom bzw. einer Gleichspannung einen Wechselstrom bzw. eine Wechselspannung mit gewünschter Frequenz. Ein Wechselrichter kann Teil eines Umrichters sein. Entscheidend ist, dass ein Wechselstrom bzw. eine Wechselspannung mit vorgebbarer Frequenz erzeugt wird und insoweit gelten alle nachfolgenden Erläute- rungen zu einem Umrichter sinngemäß auch für einen Wechselrichter und umgekehrt.

Besonders kommt es darauf an, dass die Erzeugungseinheit nicht durch einen direkt mit dem Versorgungsnetz gekoppelten Synchrongenerator einspeist, sondern mittels des Umrichters oder Wechselrichters.

Das Verfahren ist somit zum Erfassen einer Netztrennung oder Inselnetzbildung vorge- sehen. Besonders ist die Inselnetzbildung das Ergebnis der Netztrennung, weil sich durch die Netztrennung ein Inselnetz bildet. Das vorgeschlagene Verfahren umfasst wenigstens die folgenden Schritte. Zunächst wird das Einspeisen mittels einer Einspeisesteuerung gesteuert. Die Einspeisesteuerung arbeitet mit mindestens einer Stromregelung. Es wird also der Strom erfasst und zum Steuern des Einspeisens und damit zum Einstellen des Stromes zurückgeführt. Es wird also eine Stromregelung im regelungstechnischen Sinne eingesetzt, die wenigs- tens eine Regelungsschleife beinhaltet.

Es wird dann weiter vorgeschlagen, dass wenigstens eine Stromregelabweichung der Steuerungseinrichtung erfasst wird. Die genannte Stromregelung beinhaltet somit, dass eine Stromregelabweichung vorliegt, nämlich besonders eine Abweichung zwischen einem Stromsollwert und einem erfassten Stromistwert. Diese Stromregelabweichung ist somit Teil der Stromregelung, wird hier aber zusätzlich zum Erfassen einer Netztrennung bzw. Inselnetzbildung erfasst bzw. dazu weiter verarbeitet und ausgewertet.

Weiterhin wird geprüft, ob die erfasst Stromregelabweichung eine Abweichung von einem vorbestimmten Referenzbereich aufweist. Ein solcher Referenzbereich kann somit vorbestimmt bzw. vorgegeben werden und er beschreibt einen Bereich, in dem die Stromregel- abweichungen liegen dürfen. Besonders beschreibt dieser Bereich einen Bereich, in dem die Stromregelabweichungen liegen, wenn sie in einem typischen Nichtinselnetzverhalten betrieben werden.

Stromregelabweichungen kommen natürlich vor und sind essentieller Bestandteil der Stromregelung. Die Stromregelung versucht, wie es für eine Regelung üblich ist, die Stromregelabweichungen auszuregeln.

Es wurde aber erkannt, dass die Stromregelabweichungen zusätzlich Aufschluss über einen Betriebspunkt oder Arbeitsbereich der Einspeisesteuerung und damit der Erzeugungseinheit, besonders der Windenergieanlage, geben können. Dabei ist das grundsätzliche Verhalten der Erzeugungseinheit und auch der Einspeisesteuerung und insbe- sondere ihrer Stromregelung bekannt. Besonders ist bekannt, in welchem Bereich die Stromregelabweichung üblicherweise liegt, also in welchem Bereich sie liegt, wenn keine Netztrennung oder Inselnetzbildung vorliegt. Entsprechend kann dieser bekannte Bereich als Referenzbereich vorgegeben oder vorbestimmt werden.

Dazu wird nun überprüft, ob die erfassten Stromregelabweichungen diesen Referenzbe- reich verlassen, ob also die Stromregelabweichung von einem vorbestimmten Referenzbereich abweicht, also außerhalb eines solchen Referenzbereichs liegt. Es wird dann auf eine Netztrennung, bei der ein von dem elektrischen Versorgungsnetz abgetrenntes Inselnetz entsteht, erkannt, wenn eine Abweichung von dem vorbestimmten Referenzbereich erfasst wurde. Dabei wird natürlich nur eine Inselnetzbildung bzw. Netztrennung erkannt, wenn die entsprechende Erzeugungseinheit auch an dieses Inselnetz angeschlossen ist, das durch die erkannte Netztrennung bzw. Inselnetzbildung entstanden ist.

Besonders bevorzugt ist das Inselnetz ein Netz, mit dem nur die Erzeugungseinheit und eine oder mehrere weitere Erzeugungseinheiten verbunden sind und an das insbesondere keine weiteren Erzeugungseinheiten mit direkt gekoppeltem Synchrongenerator ange- schlössen sind. An das betrachtete Inselnetz sind also auch keine konventionellen Großkraftwerke angeschlossen.

Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zum Steuern einer in ein elektrisches Versorgungsnetz einspeisenden Erzeugungseinheit vorgeschlagen, wobei die Erzeugungseinheit mittels eines oder mehrerer Umrichter oder Wechselrichter in das elektrische Versor- gungsnetz einspeist und wobei das Verfahren zum Erkennen auf eine Netztrennung, vorbereitet ist, bei der ein von dem elektrischen Versorgungsnetz! abgetrenntes Inselnetz entsteht, an das die Erzeugungseinheit angeschlossen ist, wobei das Verfahren zwischen einem Inselnetzfehler ersten Grades und dem Vor- liegen eines Insel netzfehlers zweiten Grades unterscheidet und zunächst auf ein Erkennen eines Inselnetzfehlers ersten Grades geprüft wird und nach Erkennen eines Inselnetzfehlers ersten Grades das Vorliegen eines Inselnetzfehlers zweiten Grades geprüft wird. Das Verfahren kann somit eine Netztrennung bzw. Inselnetzbildung erkennen und das kann beispielsweise so erfolgen, wie gemäß wenigstens einer vorstehend beschriebenen Ausführungsform bereits erläutert wurde. Auch hier wird als Erzeugungseinheit eine verwendet, die einen oder mehrere Umrichter oder Wechselrichter zum Einspeisen verwendet. Insbesondere wird auch hier die Verwendung einer Windenergieanlage als Erzeugungseinheit vorgeschlagen. Dieses Verfahren unterscheidet zwischen einem Inselnetzfehler ersten Grades und einem Inselnetzfehler zweiten Grades. Entsprechend ist ein Inselnetzfehler zweiten Grades ein schwerwiegenderer Fehler. Der Inselnetzfehler zweiten Grades ist besonders insoweit schwerwiegender als ein Inselnetzfehler ersten Grades, als dass er eine Gefähr- dung für die Erzeugungseinheit, insbesondere ihrer Umrichter oder Wechselrichter darstellt. Der Inselnetzfehler zweiten Grades kann insoweit auch eine Gefährdung anderer Teile des abgetrennten Inselnetzes hervorrufen.

Hierzu wird somit vorgeschlagen, zunächst auf ein Erkennen eines Inselnetzfehlers ersten Grades zu prüfen. Besonders wird dazu auch vorgeschlagen, auf einen solchen erkannten Inselnetzfehler ersten Grades steuerungstechnisch zu reagieren, was nachfolgend noch gemäß weiteren Ausführungsformen erläutert wird.

Ist nun ein Inselnetzfehler ersten Grades erkannt worden, wird als weiterer Schritt vorgeschlagen, das Vorliegen eines Inselnetzfehlers zweiten Grades zu prüfen. Insoweit wird hier eine zweistufige Prüfung vorgeschlagen, nämlich zunächst auf den Inselnetzfehler ersten Grades. Liegt ein solcher nicht vor, braucht auch nicht auf einen Inselnetzfehler zweiten Grades geprüft zu werden.

Bevorzugt wird ein Inselnetzfehler ersten Grades mit einem Verfahren durchgeführt, wie gemäß wenigstens einer vorstehenden Ausführungsform dazu beschrieben wurde.

Weiterhin wird gemäß einer Ausführungsform vorgeschlagen, dass bei Erkennen des Inselnetzfehlers ersten Grades ein Stromwert, zu dem die Stromregelabweichung erfasst wird, auf null gesetzt wird. Es wird hier also gezielt und insbesondere sofort, also so schnell wie möglich, auf diesen Inselnetzfehler ersten Grades reagiert. Die Reaktion sieht zumindest auch so aus, dass die Stromabgabe der betreffenden Erzeugungseinheit auf null geregelt werden soll. Die Erzeugungseinheit bleibt also elektrisch verbunden, bleibt beispielsweise mit einem Windparknetz elektrisch verbunden, erhält dabei aber als Stromsollwert den Wert null. Es ist somit vorgesehen, den betreffenden Strom, also besonders den Abgabestrom der Erzeugungseinheit, auf den Wert null zu regeln.

Somit wurde zumindest als Sofortmaßnahme auf diese Ausnahmesituation der Netztrennung bzw. Inselnetzbildung zunächst schnell und angemessen reagiert. Hierbei liegt zunächst ein Inselnetzfehler ersten Grades vor. Es wurde aber erkannt, dass trotz dieser Reaktion auf die Inselnetzbildung ein noch größerer Ausnahmefall vorliegen kann, nämlich ein Inselnetzfehler zweiten Grades. Ein Inselnetzfehler zweiten Grades ist insoweit noch seltener und dabei noch kritischer als der Inselnetzfehler ersten Grades. Besonders kann sich ein Inselnetzfehler zweiten Grades dadurch auszeichnen, dass ein unerwünschter Strom in dem Inselnetz auftritt, besonders auch am Ausgang der betreffenden Erzeugungseinheit auftritt, also insbesondere am Ausgang einer Windenergieanlage bzw. ihrer Umrichter oder Wechselrichter auftritt. Es tritt hier also ein solcher Strom auf, obwohl der Sollwert des Ausgabestroms auf null gesetzt wurde und insoweit bei funktionierender Regelung auch von einem Iststrom des Wertes null auszugehen ist. Eine Ursache für einen solchen Strom kann darin liegen, dass weitere Erzeuger in dem entstandenen Inselnetz weiter Strom einspeisen. Es wird nun vorgeschlagen, dass dann, wenn ein solcher Inselnetzfehler zweiten Grades nach einem Inselnetzfehler ersten Grades erkannt wurde, ein Leistungsschalter geöffnet wird, der einen Strom unterbricht, der der Stromregelabweichung zugrunde liegt. Es geht hier besonders um den Ausgangsstrom und wenn ein solcher Inselnetzfehler zweiten Grades erkannt wurde, wird vorgeschlagen, den Ausgangsstrom durch einen entspre- chenden Leistungsschalter zu unterbrechen.

Besonders wurde hier erkannt, dass zunächst bei Vorliegen einer Inselnetzbildung, wenn noch von einem Inselnetzfehler ersten Grades ausgegangen werden kann, die betreffende Erzeugungseinheit zunächst verbunden bleibt und lediglich auf den Stromwert null regelt. Damit kann gewährleistet werden, dass die Erzeugungseinheit auch besonders bei Beendigung der aufgetretenen Inselnetzbildung sofort wieder einspeisebereit sein kann. Das kann besonders wichtig sein, um das Netz zu stützen, das möglicherweise auch aufgrund eines Netzproblems zu der Inselnetzbildung geführt hat. Erst wenn dieser Versuch fehlschlägt und ein Inselnetzfehler zweiten Grades erkannt wurde, wird eine tatsächliche Trennung der Erzeugungseinheit durchgeführt. Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass zum Prüfen der erfassten Stromregelabweichung auf eine Abweichung von einem vorbestimmten Referenzbereich aus der Stromregelabweichung eine Prüfgröße oder Prüffunktion bestimmt wird. Beispielsweise kann der Betrag der Stromabweichung als Prüfgröße verwendet werden, um ein sehr einfaches Beispiel zu nennen. Es kommt aber auch die Betrachtung der Dyna- mik in Betracht, so dass beispielsweise ein Anstieg der Regelabweichung pro Zeiteinheit als Prüfgröße verwendet wird. Außerdem oder Alternativ können mehrere Werte, besonders in zeitlicher Folge, aufgenommen und als Prüffunktion zugrundegelegt werden. Es kommt aber auch in Betracht, eine Transformation der Regelabweichung oder eine Regelabweichung eines transformierten Stromes als Prüfgröße oder Prüffunktion zu betrachten.

Darauf abgestimmt wird eine Referenzgröße oder Referenzfunktion gebildet und mit der Prüfgröße bzw. Prüffunktion verglichen. Im einfachsten Fall kann eine Obergrenze für eine Regelabweichung dem Betrage nach festgelegt werden. Diese Obergrenze ist dann die Referenzgröße und der Betrag der erfassten Regelabweichung die Prüfgröße. Übersteigt dieser Betrag den Grenzwert, wird dann davon ausgegangen, dass eine Abweichung von dem vorbestimmten Referenzbereich vorliegt.

Ebenso können hier aber auch Verläufe als Referenzfunktion zugrunde gelegt werden. Beispielsweise können Situationen auftreten, in denen sehr kurzzeitig, beispielsweise nur für einen Abtastschritt, eine sehr hohe Stromregelabweichung vorliegt, die dann aber wieder auf einen wesentlich niedrigeren Wert abfällt. Ein solches Verhalten kann ein Verhalten sein, das nicht auf eine Netztrennung oder Inselnetzbildung hindeutet und insoweit ein Verhalten darstellt, das keine Abweichung der Stromregelabweichung von dem vorbestimmten Referenzbereich darstellt. Mit anderen Worten kann dieser beispielhaft erläuterte Stromverlauf mit einem kurzen hohen Stromwert in dem Referenzbereich liegen.

Auf diese Art und Weise können auch weitere Verläufe von Stromregelabweichungen einen Verlauf bilden, der nicht auf eine Netztrennung oder Inselnetzbildung hindeutet. Damit können viele verschiedene Stromverläufe in dem Referenzbereich liegen bzw. dadurch in ihrer Gesamtheit den Referenzbereich bilden.

Zum Prüfen auf eine Abweichung von dem Referenzbereich kommt somit auch in Betracht, dass eine erfasste Stromregelabweichung und dazu beispielsweise ein zeitlicher normierter Verlauf die Prüffunktion bildet. Diese Prüffunktion kann dann mit mehreren Referenzfunktionen verglichen werden. Überschreitet diese Prüffunktion, wobei je nach Betrachtung auch ein Unterschreiten in Betracht kommt, eine Referenzfunktion, bedeutet das nur, dass die aufgenommene Prüffunktion nicht zu der untersuchten Referenzfunktion passt. Findet sich aber eine andere Funktion, unter die diese Prüffunktion fällt, so liegt die Referenzfunktion und damit im Ergebnis die Stromregelabweichung in dem vorbe- stimmten Referenzbereich.

Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der vorbestimmte Referenzbereich in Abhängigkeit eines Betriebsmodus oder Betriebszustandes der Erzeugungsein- heit, insbesondere der Einspeisesteuerung, vorgegeben oder verändert wird. Befindet sich die Windenergieanlage also in einem normalen Betriebsmodus, in dem eine Einspei- sung ohne Besonderheiten vorliegt, so kann eine entsprechende Referenzfunktion vorgegeben werden, die einen entsprechend normal gestalteten Referenzbereich wiedergibt. Wechselt die Windenergieanlage dann in einen Stützmodus, indem beispielsweise kurzfristig eine Momentanreserveleistung bereitgestellt wird, indem kurzfristig mehr Leistung in das elektrische Versorgungsnetz eingespeist wird, als aufgrund des in dem Moment vorherrschenden Windes möglich ist, oder mehr als die Nennleistung, kann beispielsweise auch eine höhere Stromregelabweichung erwartet werden. Das liegt besonders auch an der hohen Dynamik einer solchen Netzstützung durch Bereitstellung einer Momentanreserveleistung. Entsprechend kann dann der Referenzbereich bzw. dafür die Referenzgröße oder Referenzfunktion angepasst werden. Mit anderen Worten kann abhängig des Betriebsmodus der Windenergieanlage eine unterschiedlich starke Regelstromabweichung zu der Bewertung führen, dass eine Netztrennung bzw. Inselnetzbildung vorliegt. Bei dieser Ausführungsform würde somit je nach Betriebsmodus der betreffende Referenzbereich ausgewählt bzw. angepasst werden bzw. eine entsprechende Referenzgröße oder Referenzfunktion ausgewählt oder angepasst werden. Eine andere Variante wäre, für unterschiedliche Betriebsmodi entsprechende Referenzbereiche bzw. Referenzgrößen oder Referenzfunktionen aufzustellen und dann die Prüfgröße bzw. Prüffunktion für jeden dieser Referenzbereiche zu prüfen.

Vorzugsweise wird als Stromregelabweichung eine Differenz zwischen einem Soll- und einem Istwert oder einer Soll- und einer Iststromkomponente eines einzuspeisenden Stroms verwendet. Somit wird hier besonders der einzuspeisende Strom und seine Regelabweichung betrachtet. Üblicherweise wird ein dreiphasiger Strom erzeugt und zudem wird für jede Phase ein SolMstwertvergleich vorgenommen und damit für jede Phase eine Stromregelabweichung betrachtet. Eine Phase kann insoweit eine Stromkomponente des einzuspeisenden Stroms sein. Dabei kann beispielsweise nur die Stromregelabweichung einer Phase betrachtet werden, oder es kann für jede Phase eine Stromregelabweichung betrachtet werden. Es kommt auch in Betracht, die Stromregel- abweichung zusammenzufassen. Es kommt auch in Betracht, SolMstwertvergleiche für transformierte Größen zu verwenden. Besonders eine Transformation in ein Mit- und ein Gegensystem kommt in Betracht, wobei dann vorzugsweise ein SolMstwertvergleich für die Mitsystem komponente vorgeschlagen wird. Es kommt auch eine Transformation in d- q-Komponenten in Betracht und dafür wird vorgeschlagen, einen SolMstwertvergleich für beide Komponenten, nämlich jeweils einzeln, durchzuführen. Im Übrigen können auch diese transformierten Größen als Prüfgrößen oder Prüffunktionen verstanden werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass eine Abweichung der Stromregelabweichung von dem Referenzbereich dann vorliegt, wenn - die Stromregelabweichung, Prüfgröße oder Prüffunktion einen vorgegebenen Grenzwert dem Betrage nach überschreitet, die Stromregelabweichung, Prüfgröße oder Prüffunktion ein vorgegebenes Normalband verlässt oder die Stromregelabweichung, Prüfgröße oder Prüffunktion sich mit einem zeitlichen Gradienten ändert, der dem Betrage nach einen vorgegebenen Grenzgradienten überschreitet.

In einem einfachen Fall wird somit vorgeschlagen, lediglich den Betrag zu betrachten und mit einem vorgegebenen Grenzwert zu vergleichen. Somit wird eine Überprüfung der absoluten Größe der Stromregelabweichung vorgeschlagen. Statt der Verwendung eines Betrages kann auch ein Band vorgegeben werden und eine Abweichung liegt dann vor, wenn dieses Band nach oben oder nach unten, oder, im Falle einer Funktion, nach oben und nach unten, verlassen wird. Dadurch ist es auch möglich, eine obere und untere Grenze mit unterschiedlichen Werten vorzugeben.

Bei der Betrachtung eines zeitlichen Gradienten wird besonders ein dynamisches Verhal- ten betrachtet. Dadurch kann gegebenenfalls besonders schnell erfasst werden, wenn die Stromregelabweichung den Referenzbereich verlässt. Es kommt aber auch in Betracht, diese Prüfkriterien zu kombinieren. Eine Kombinationsmöglichkeit besteht darin, dass von einer Abweichung der Stromregelabweichung von dem Referenzbereich ausgegangen wird, wenn eines von mehreren Kriterien eine Abweichung erkennt. Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass mittels eines dreiphasigen Einspeisestroms in das elektrische Versorgungsnetz eingespeist wird und dieser sich aus drei Phasenströmen zusammensetzt. Dabei wird für jeden Phasenstrom ein Stromsollwert vorgegeben. Hierfür wird vorgeschlagen, dass die Stromregelabweichung eine Abweichung jedes Phasenstroms von seinem Sollwert berücksichtigt. Somit ergeben sich immer drei Stromregelabweichungen. Besonders werden hier die Abweichungen der Momentanwerte betrachtet.

Dafür wird besonders vorgeschlagen, dass die Stromregelabweichung, die nämlich zur Prüfung verwendet wird, ob eine Netztrennung oder Inselnetzbildung vorliegt, nach einer Vektormetrik aus Beträgen der Abweichungen jedes Phasenstroms von seinem Stromsollwert gebildet wird. Jeder Phasenstrom, Stromsollwert und auch die jeweilige Abweichung dazwischen kann jeweils als Vektor beschrieben werden, ggf. zeitvariant. Eine solche Betrachtung kann besonders als Vektormetrik bezeichnet werden. Es wird hier vorgeschlagen, darauf basierend Abweichungen jedes Phasenstroms von seinem Strom- sollwert zu betrachten. Besonders können hiermit die Abweichungen als Vektoren beschrieben werden und davon die Beträge betrachtet werden.

Vorzugsweise wird die Summe solcher Beträge als Stromregelabweichung betrachtet. Dazu wird vorgeschlagen, dass eine Netztrennung bzw. Inselnetzbildung erkannt wird, wenn die so erfasste Stromregelabweichung, also besonders die Summe der Beträge, einen Abweichungsgrenzwert überschreitet. Dadurch können auf einfache Art und Weise alle drei Phasen des Einspeisestroms berücksichtigt werden.

Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass ein Betrag der Stromregelabweichung, Prüfgröße oder Prüffunktion in ein Verhältnis zu einer Toleranzbandbreite, insbesondere zu einer mittleren Toleranzbandbreite gesetzt wird. Dafür wird besonders vorgeschlagen, dass eine Netztrennung erkannt wird, wenn das Verhältnis des Betrags der Abweichung bzw. der Abweichungssumme zur Toleranzbandbreite den Abweichungsgrenzwert überschreitet.

Es wird besonders von einer Netztrennung ausgegangen, wenn der Betrag der Abweichung um ein Vielfaches größer ist als die Toleranzbandbreite. Dann ist von einer Netztrennung auszugehen, weil das zugrundeliegende Toleranzbandverfahren nicht ansatzweise die Regelabweichung ausregeln konnte und besonders dadurch diese sehr hohe Regelabweichung um ein Vielfaches der Toleranzbandbreite überschritten wurde. Im Falle eines Toleranzbandverfahrens kann dabei als Regelabweichung eine Abweichung des Sollstroms von der oberen Bandgrenze ausgegangen werden, wenn diese überschritten wird, bzw. von der unteren Bandgrenze, wenn diese unterschritten wird. Alternativ kommt in Betracht, für die Bewertung der Stromregelabweichung eine solche in Bezug auf einen Sollwertverlauf innerhalb des Toleranzbandes zugrunde zu legen. Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass ein dreiphasiger Einspeisestrom, insbesondere durch Vorgabe von Stromkomponenten mittels einer Vektorregelung, in das elektrische Versorgungsnetz eingespeist wird, wobei zur Steuerung des Einspeisens der dreiphasige Einspeisestrom mittels einer d-q-Transformation in eine d-Komponente und eine q-Komponente zerlegt wird. Dazu wird vorgeschlagen, als Stromregelabweichung eine Differenz zwischen einem Soll- und einem Istwert der d- Komponente und/oder q-Komponente zu verwenden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das Erkennen auf eine Netztrennung bzw. Inselnetzbildung dadurch, dass eine Abweichung von dem vorbe- stimmten Referenzbereich erfasst wurde, als Erkennen eines Inselnetzfehlers ersten Grades ausgelegt wird. Dazu wird dann vorgeschlagen, dass nach Erkennen eines Inselnetzfehlers ersten Grades die Erzeugungseinheit weiter betrieben wird. Insbesondere wird sie mit einem Stromsollwert von null weiter betrieben.

Dazu wird vorzugsweise weiterhin vorgeschlagen, dass anschließend das Vorliegen eines Inselnetzfehlers zweiten Grades geprüft wird und dass dann vom Vorliegen eines Inselnetzfehlers zweiten Grades ausgegangen wird, wenn weiterhin eine Stromregelabweichung erkannt wird, obwohl ein Stromsollwert mit dem Wert null in der Einspeisesteuerung vorliegt. Es wurde also somit erkannt, dass dann ein Inselnetzfehler zweiten Grades vorliegt, wenn die Erzeugungseinheit es nicht schafft, den Stromsollwert mit dem Wert null auch tatsächlich einzuhalten. Entsprechend liegt ein großer Ausnahmefehler vor, nämlich ein Inselnetzfehler zweiten Grades, bei dem das entstandene Inselnetz der Erzeugungseinheit im Grunde einen Strom aufzwingt, sei er nun positiv oder negativ. Genau diese Situation wird hier vorzugsweise überprüft.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass nach Erkennen eines Inselnetzfehlers ersten Grades die Erzeugungseinheit mit dem elektrischen Versorgungsnetz bzw. dem Inselnetz verbunden bleibt und nach Erkennen eines Inselnetzfehlers zweiten Grades die Erzeugungseinheit vom elektrischen Versorgungsnetz bzw. dem Inselnetz oder Parknetz getrennt wird. Insbesondere wird hier eine galvanische Trennung vorgeschlagen. Die Trennung kann aber auch mittels entsprechender Leistungshalbleiter erfolgen. Es wird somit nicht nur in vorteilhafter Weise in einem zweiten Schritt auf einen Inselnetzfehler zweiten Grades geprüft, sondern es wird dann auch, sollte ein solcher Inselnetzfehler zweiten Grades erkannt werden, eine weitere Sicherheitsmaßnahme vorgeschlagen. Insbesondere ist das Verfahren in der Erzeugungseinheit so implementiert, dass es die vorgeschlagenen Schritte schnell hintereinander durchführt und somit sehr schnell auch, sollte das notwendig sein, diese Trennung im Falle des Inselnetzfehlers zweiten Grades durchführt.

Erfindungsgemäß wird auch eine Erzeugungseinheit, insbesondere eine Windenergieanlage vorgeschlagen. Diese umfasst zumindest einen oder mehrere Umrichter oder Wech- selrichter zum Einspeisen elektrischer Leistung in das elektrische Versorgungsnetz. Ob ein Umrichter oder Wechselrichter verwendet wird, kommt auf die konkrete Ausgestaltung der Erzeugungseinheit, besonders der Windenergieanlage an. Wichtig ist, dass die Erzeugungseinheit nicht so aufgebaut ist, dass sie über einen direkt mit dem Netz gekoppelten Synchrongenerator einspeist, sondern über einen Umrichter oder eine Wechsel- richtereinheit.

Weiterhin ist eine Einspeisesteuerung vorgesehen, die dazu vorbereitet ist, das Einspeisen mittels wenigstens einer Stromregelung zu steuern. Somit ist besonders eine solche Stromregelung in der Einspeisesteuerung implementiert. Auch sind entsprechende Messmittel vorhanden, die zur Stromregelung die entsprechende Strommessung durch- führen.

Außerdem ist ein Erfassungsmittel vorgesehen zum Erfassen wenigstens einer Stromregelabweichung der Steuerungseinrichtung. Die Stromregelabweichung wird somit nicht nur für die Stromregelung der Einspeisesteuerung verwendet, sondern außerdem zur weiteren Prüfung verwendet. Das Erfassungsmittel kann insoweit auch dadurch gebildet werden, dass es die Stromregelabweichung als Signal von der Einspeisesteuerung erhält. Insbesondere kann das Erfassungsmittel auch als Softwarelösung vorgesehen sein. Auch eine weitere Auswertung der Stromregelabweichung in der Einspeisesteuerung kommt in Betracht. In diesem Fall wäre das Erfassungsmittel ein entsprechender Auswerteblock in der Software. Weiterhin ist ein Prüfmittel vorgesehen zum Prüfen der erfassten Stromregelabweichung auf eine Abweichung von einem vorbestimmten Referenzbereich. Auch dieses Prüfmittel kann in einer Software als Prüfblock ausgebildet sein. Es kann auch innerhalb der Einspeisesteuerung implementiert sein.

Die Anlagensteuerung ist dabei dazu vorbereitet, eine Netztrennung zu erkennen, wenn eine Abweichung von dem vorbestimmten Referenzbereich erfasst wurde. Die Netztrennung ist dabei eine solche, bei der ein von dem elektrischen Versorgungsnetz abgetrenntes Inselnetz entsteht, nämlich das, an das die Erzeugungseinheit angeschlossen ist. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Erzeugungseinheit, insbesondere eine Windenergieanlage, dadurch gekennzeichnet ist, dass sie dazu vorbereitet ist, ein Verfahren gemäß wenigstens einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen.

Erfindungsgemäß wird auch ein Windpark mit mehreren Windenergieanlagen vorgeschlagen. Wenigstens eine der Windenergieanlagen, vorzugsweise alle diese Windenergieanlagen, ist bzw. sind jeweils eine Erzeugungseinheit bzw. Windenergieanlage gemäß einer vorstehend beschriebenen Ausführungsform. Besonders vorteilhaft an einem solchen Windpark ist, dass dieser im Falle einer Netztrennung das Inselnetz bilden kann oder einen signifikanten Teil eines solchen Inselnetzes bilden kann. Die Erfassung einer solchen Netztrennung und das vorgeschlagene Ergreifen von Maßnahmen können somit zu einem Schutz der Windenergieanlagen aber dadurch auch zu einem Schutz des Windparks insgesamt führen. Daher ist es vorteilhaft, einen Windpark mit solchen Windenergieanlagen auszustatten, die eine solche Trennung bzw. Inselnetzbildung erfassen können.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine Windenergieanlage in einer perspektivischen Darstellung.

Figur 2 zeigt einen Windpark in einer schematischen Darstellung.

Figur 3 zeigt schematisch einen Teil einer Erzeugungseinheit mit Elementen zum Veranschaulichen des Verhaltens im Falle einer Inselnetzbildung gemäß einer Ausführungsform.

Figur 4 zeigt schematisch einen Teil einer Erzeugungseinheit nebst Elementen zum Veranschaulichen des Verhaltens im Falle einer Inselnetzbildung gemäß einer zweiten Ausführungsform.

Figur 1 zeigt eine Windenergieanlage 100 mit einem Turm 102 und einer Gondel 104. An der Gondel 104 ist ein Rotor 106 mit drei Rotorblättern 108 und einem Spinner 1 10 angeordnet. Der Rotor 106 wird im Betrieb durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und treibt dadurch einen Generator in der Gondel 104 an. Figur 2 zeigt einen Windpark 1 12 mit beispielhaft drei Windenergieanlagen 100, die gleich oder verschieden sein können. Die drei Windenergieanlagen 100 stehen somit repräsentativ für im Grunde eine beliebige Anzahl von Windenergieanlagen eines Windparks 1 12. Die Windenergieanlagen 100 stellen ihre Leistung, nämlich insbesondere den 5 erzeugten Strom über ein elektrisches Parknetz 1 14 bereit. Dabei werden die jeweils erzeugten Ströme bzw. Leistungen der einzelnen Windenergieanlagen 100 aufaddiert und meist ist ein Transformator 1 16 vorgesehen, der die Spannung im Park hochtransformiert, um dann an dem Einspeisepunkt 1 18, der auch allgemein als PCC bezeichnet wird, in das Versorgungsnetz 120 einzuspeisen. Fig. 2 ist nur eine vereinfachte Darstellt) lung eines Windparks 1 12, die beispielsweise keine Steuerung zeigt, obwohl natürlich eine Steuerung vorhanden ist. Auch kann beispielsweise das Parknetz 1 14 anders gestaltet sein, in dem beispielsweise auch ein Transformator am Ausgang jeder Windenergieanlage 100 vorhanden ist, um nur ein anderes Ausführungsbeispiel zu nennen.

Figur 3 zeigt einen Teil einer Erzeugungseinheit 300, nämlich insbesondere einen Wech- 15 selrichter 302, mit einer Anlagensteuerung 304, die Elemente zum Messen, Auswerten und Ansteuern des Wechselrichters 302 beinhaltet.

Der Wechselrichter 302 weist einen Gleichspannungszwischenkreis 306 auf, der Leistung bzw. Energie von einem Generatorteil 308 der Erzeugungseinheit 300 erhält. Der Generatorteil 308 ist hier nur schematisch angedeutet und kann beispielsweise für einen

20 Generator einer Windenergieanlage mit nachgeschaltetem Gleichrichter stehen. Der Gleichspannungszwischenkreis 306 erhält somit seine Leistung bzw. Energie von dem Generatorteil 308 und darauf aufbauend kann der Wechselrichter 302 einen dreiphasigen Ausgangsstrom am Wechselrichterausgang 310 erzeugen. Dieser Ausgangsstrom wird über die Netzdrosseln bzw. dreiphasige Netzdrossel 312 ausgegeben und kann dort auch

25 im Bereich der dreiphasigen Netzdrossel 312 mit einem Strommessmittel 314 als Ausgangsstrom i(t) erfasst werden. Dieser Ausgangsstrom i(t) steht insoweit repräsentativ für den gesamten dreiphasigen Strom bzw. repräsentativ für eine Messung eines Phasenstroms jeder der Phasen.

Für jeden dieser Phasenströme i(t) wird an dem Strom komparator 316 ein Soll- 30 /Istwertvergleich jeweils zwischen dem erfassten Iststrom, der mit dem Strommessmittel 314 erfasst wurde, und einem Sollstrom durchgeführt. Zur besseren Erläuterung sind dort als Istströme der einzelnen Phasen die Ströme hi, und isi als Istwerte eingezeichnet, die von dem jeweiligen Sollstrom h s , i2s bzw. i3s abgezogen werden. Die Sollströme h s , 12s bzw. i3s werden in dem Transformationsblock 318 für jede Phase vorgegeben. Das soll auch mit den angedeuteten Sinuswellen sin, die in unterschiedlichen Phasenlagen dargestellt sind, veranschaulicht werden.

Vor dem Stromkomparator 316 ist eine Multiplikatorenanordnung 320 angeordnet, die zur Berücksichtigung des Falles einer Inselnetzbildung vorgesehen ist und erst dann relevant wird. Solange keine Inselnetzbildung erfasst wurde und insbesondere somit auch kein Inselnetzfehler vorliegt, erhalten die Multiplikatoren jeweils als Fehlersignal EF den Wert 1 , so dass die Stromsollwerte, die der Transformationsblock 318 ausgibt, unverändert den jeweiligen Komparator 316 erreichen. Der Transformationsblock 318 erhält als Eingangsgrößen Stromsollwerte in d-q- Koordinaten, nämlich den Sollwert ids und den Sollwert i qs . Die Sollstromkomponente i qs wird dabei im Wesentlichen unmittelbar vorgegeben. Die Sollstromkomponente ids berücksichtigt zudem einen Soll-/lstwertvergleich des Spannungsvergleichers 322, der eine Sol stwertdifferenz zwischen der am Gleichspannungszwischenkreis 306 erfassten Spannung Vdc und einer vorgegebenen Spannung Vdcs bildet.

Der Transformationsblock 318 berücksichtigt zudem einen Transformationswinkel γ, der durch eine PLL-Steuerung 324 aus einer gemessenen Ausgangsspannung v(t) bestimmt wird. Die Ausgangsspannung v(t) wird mittels eines Spannungsmessmittels 326 beispielsweise im Bereich zwischen der dreiphasigen Netzdrossel 312 und einem Netztrans- formator 328 erfasst. Im Übrigen wird dann in der veranschaulichten Darstellung der Figur 3 der Netztransformator 328 an das angedeutete Netz 330 angeschlossen. Das Netz 330 kann das elektrische Versorgungsnetz sein und zwischen dem Netztransformator 328 und dem angedeuteten Netz 330 kann der Netzanschlusspunkt 332 liegen.

Zum Steuern des Einspeisens werden die Stromregelabweichungen Δη, Δ,2 und Δ,3, also die Ausgänge jedes Komparators 316 den Ansteuerblöcken 334 zugeführt. Die Ansteuerblöcke 334 steuern jeweils entsprechende Halbleiterschalter in dem Wechselrichter 302 an, um aus der Gleichspannung im Gleichspannungszwischenkreis 306 die Ausgangsströme iii, 2\ und i3i zu erzeugen. Im Übrigen bilden die Ansteuerblöcke 334 zusammen eine Einspeisesteuerung. Dabei können die Komparatoren 316 und ggf. eine Sollwertvor- gäbe, besonders der Transformationsblock 318 zur Einspeisesteuerung hinzu gezählt werden. Die Stromregelabweichungen Δπ , Δ,2 und Δ,3 werden außerdem in den Prüfblock 336 eingegeben, der somit das Prüfmittel bildet. Dieses Prüfmittel bzw. der Prüfblock 336 prüft, ob die Stromregelabweichung von einem vorbestimmten Referenzbereich abweicht. Die symbolische Datenzuführung 338 kann insoweit auch als Erfassungsmittel zum Erfassen der Stromregelabweichungen angesehen werden. Die Stromregelabweichungen werden in den Stromkomparatoren 316 zum Steuern der Einspeisung gebildet, wobei aber ihre Weiterleitung zum Prüfblock 336 insoweit eine weitere Erfassung ist.

In dem Prüfblock 336 wird somit nun geprüft, ob diese Stromregelabweichung bzw. Stromregelabweichungen Δπ , Δ,2 und Δ13 von einem vorbestimmten Referenzbereich abweichen. Im einfachsten Fall kommt hier eine Überprüfung der Absolutwerte dieser drei Differenzströme Δπ , Δ,2 und Δ13 mit einem Grenzwert in Betracht. Dazu kann beispielsweise ein Mittelwert ihrer Beträge gebildet werden und mit einem entsprechenden Grenzwert verglichen werden, oder ihre Beträge werden aufaddiert und diese Summe wird mit einem absoluten Grenzwert verglichen. Stellt sich dabei heraus, dass eine Netztrennung und damit eine Inselnetzbildung vorliegt, so wird das Fehlersignal EF ausgegeben. Dieses Fehlersignal EF kann zu einem weiteren Auswerte- oder Steuerblock 340 gegeben werden. Dieser Auswerte- und Steuerblock kann beispielsweise beinhalten, auch den Netzbetreiber oder den Anlagenbetreiber oder einen Parkbetreiber von dem erkannten Fehler zu informieren. Außerdem ist vorgesehen, das Fehlersignal EF an die Multiplikatorenanordnung 320 zu geben, um dort mit den Sollströmen h s o, i2so und. i3so multipliziert zu werden. Dafür kann dieses Fehlersignal so konzipiert sein, dass es im Fehlerfall den Wert null annimmt. Damit würden dann die drei Sollströme h s , 12s und. i3s den Wert null aufweisen. Diese Verwendung der Multiplikatorenanordnung 320 ist aber insbesondere symbolisch zu verstehen und es kommen diverse andere Umsetzungen in Betracht, wie beispielsweise das Fehlersignal bereits im Transformationsblock 318 zu berücksichtigen.

Ebenfalls veranschaulichend ist eine Fehlerweiterleitung 342 gezeigt, die andeuten soll, dass das Fehlersignal auch unmittelbar auf die Steuerwerte einwirken kann, die von den Ansteuerblöcken 334 ausgegeben werden. Besonders soll hier veranschaulicht werden, dass eine möglichst schnelle und unmittelbare Reaktion bzw. Maßnahme vorgeschlagen wird.

Das Ergebnis ist somit, dass ein Stromsollwert von null bzw. dreimal ein Stromsollwert von null für jede Phase vorgegeben wird. Wird dann mit dem Strommessmittel 314 tat- sächlich auch im Wesentlichen ein Strom mit dem Wert null erfasst, kann auch die Erzeugungseinheit 300 weiterhin angeschlossen bleiben, also insbesondere auch über den Netztransformator 328 und den Netzanschlusspunkt 332 mit dem Netz 330 verbunden sein. Wird aber erfasst, dass der Ausgangsstrom i(t) bzw. die drei Phasenströme hi, und Ϊ3ί nicht null sind, besonders wenn erfasst wird, dass diese einen sehr hohen Wert aufweisen, so kann dies ebenfalls in dem Prüfblock 336 erkannt werden. Insbesondere ist in dem Prüfblock 336 implementiert, dass eine solche Überwachung durchgeführt wird. Es wird also besonders nach Auftreten einer Inselnetzbildung ein solches Stromverhalten in dem Prüfblock 336 überwacht. Insoweit ist auch das bisher zur Figur 3 beschriebene Erfassen einer Inselnetzbildung das Erfassen eines Inselnetzfehlers ersten Grades.

Wird nun, nachdem dieser Inselnetzfehler ersten Grades erfasst wurde und der Stromsollwert bzw. die Stromsollwerte auf null gesetzt wurden, weiterhin ein Strom erfasst, insbesondere ein hoher Ausgangsstrom erfasst, möglicherweise auch mit negativen Vorzeichen, so kann dies in dem Prüfblock 336 als Inselnetzfehler zweiten Grades erfasst werden. Dazu wird das besondere Fehlersignal EEF ausgegeben. Dieses besondere Fehlersignal EEF kann auch dem Auswerte- und Steuerblock 340 zugeführt werden, um dies beispielsweise einem Anlagen-, Park- oder Netzbetreiber mitzuteilen. Außerdem wird dabei vorgeschlagen, dass bei Erkennen dieses Inselnetzfehlers zweiten Grades der vorgesehen Trennschalter 344 von dem Prüfblock 336 sofort angesteuert wird, nämlich so, dass er öffnet. Die Erzeugungseinheit 300 und damit ihr Wechselrichter 302 wird damit vom übrigen Netz getrennt. Die Netztrennung erfolgt dabei möglichst nahe an der Erzeugungseinheit 300 bzw. dem Wechselrichter 302, hier nämlich unmittelbar hinter der Netzdrossel 312. Das kann beispielsweise eine Trennung von einem Windparknetz 346 bedeuten, das hier nur angedeutet ist und insoweit auch davon ausgeht, dass die Erzeugungseinheit 300 eine Windenergieanlage ist.

Es kann nun also auf einfache Art und Weise eine Netztrennung bzw. Inselnetzbildung dadurch erfasst werden, dass die Stromregelabweichung, nämlich besonders die Differenzströme Δπ , Δί2 und Δί3, überwacht werden. Besonders vorteilhaft hierbei ist, dass eine unmittelbare Auswertung besonders der Spannung im Windpark 346 nicht erforderlich ist. Das trägt besonders auch der Erkenntnis Rechnung, dass die im Windpark 346 erfasste Spannung besonders mittels des Spannungsmessmittels 326 ein sehr ungenaues Kriterium sein kann. Es können grundsätzlich Spannungspeaks, Spannungsüberhöhungen oder auch Frequenzveränderungen von einem Normalzustand auftreten. Mitunter können solche Abweichungen auch große Werte annehmen, ohne dass dies aber bedeutet, dass eine Netztrennung bzw. Inselnetzbildung vorliegt. Durch die Überwachung bzw. Auswertung der Stromregelabweichung kann eine solche Netztrennung bzw. Inselnetzbildung aber verlässlich erkannt werden, weil das Anlagenverhalten, nämlich das Verhalten dieser Stromregelabweichung grundsätzlich bekannt ist. Tritt nun eine Strom reg elabwei- chung auf, die den vorbestimmten Referenzbereich verlässt, ist dies ein sicheres Zeichen für eine Netztrennung bzw. Inselnetzbildung, jedenfalls dann, wenn der Referenzbereich alle Verhalten beinhaltet, die nicht einer Netztrennung oder Inselnetzbildung zuzuordnen sind. Dabei wurde auch erkannt, dass die Stromregelung bereits das gesamte Verhalten des Netzes, also einschließlich Spannungs- und Frequenzänderungen als auch notwendige Stützreaktionen durch die Erzeugungseinheit berücksichtigt.

Ebenfalls kann durch die vorgeschlagene Lösung auf einfache Art und Weise sofort auf eine solche Netzbildung reagiert werden und auch durch die vorgeschlagene Einstellung des Stromsollwertes auf den Wert null wird die Inselnetzbildung berücksichtigt und kein weiterer Strom eingespeist, gleichwohl die Erzeugungseinheit in einen Bereitschaftszustand versetzt, aus dem heraus sie sich schnellstmöglich wieder an einer Netzstützung beteiligen könnte.

Figur 4 zeigt ganz ähnlich zu der Ausführungsform der Figur 3 eine Erzeugungseinheit 400 bzw. einen Teil davon, die einen Wechselrichter 402 und eine Anlagensteuerung 404 aufweist. Es ist auch ein Gleichspannungszwischenkreis 406 vorgesehen, der von einem Generatorteil 408 versorgt wird und Leistung für den Wechselrichter 402 zur Verfügung stellt, damit dieser an den Wechselrichterausgang 410 einen Ausgangsstrom i(t) bzw. die drei Phasenströme i-n, 2\, bereitzustellen, wobei auch eine dreiphasige Netzdrossel 412 vorhanden ist. Zudem ist hier ein Netzfilter 413 angedeutet.

Die Ausführungsform der Figur 4 zeigt auch ein Parknetz 446, einen Netztransformator 428, ein Netz 430 und davor einen Netzanschlusspunkt 432.

Zum Steuern des Einspeisens ist ebenfalls eine Anordnung mehrerer Ansteuerblöcke 434 vorgesehen. Diese Ansteuerblöcke können zumindest teilweise die Einspeisesteuerung bilden. Anders als in der Ausführungsform der Figur 3 ist hier allerdings eine Spannungssteuerung bzw. eine Vektorsteuerung vorgesehen. Besonders wird hier eine Dreiecksmodulation vorgeschlagen. Dafür wird der dreiphasige Ausgangsstrom i(t) mit dem Strommessmittel 414 erfasst, und in einem Stromtransformationsblock 450 in eine q- Komponente i q und eine d-Komponente id transformiert. Der dafür benötigte Transformationswinkel γ wird auch hier mittels einer PLL-Steuerung 424 bestimmt, die als Eingangsgröße eine erfasste Spannung v(t) des Spannungsmessmittels 426 verwendet. Die im Stromtransformationsblock 450 transformierten Komponenten i q und id werden dann in einer Stromkomparatoranordnung 416 jeweils mit einer Sollstromkomponente ids bzw. i qs verglichen. Die Berechnung erfolgt ganz ähnlich wie bei der Ausführungsform der Figur 3 und insbesondere wird auch die Strom komponente ids mittels eines Spannungs- vergleichers 422 aus den Spannungen Vdc(t) und Vdcs verglichen. Als Ergebnis im Vergleich der Strom komparatoren 416 ergeben sich die beiden Differenzstromkomponenten Aid und Aiq. Diese beiden Differenzstromkomponenten Aid und Ai q bilden somit die Regelstromabweichung und diese wird über die Datenzuführung 438 dem Prüfblock 436 zugeführt.

Diese beiden Differenzstromkomponenten Aid und Aiq werden außerdem in einer Span- nungsvorgabeanordnung 452 in die beiden Sollspannungskomponenten Vd und Vq gewandelt, die wiederum in dem Transformationsblock 418 in drei Spannungsverläufe gewandelt werden, nämlich jeweils ein Spannungsverlauf pro Phase. Diese drei vorgegebenen Spannungsverläufe Vis, V2s und V3s werden dann letztlich in den Ansteuerblöcken 434 in Ansteuersignale für den Wechselrichter 402 umgesetzt. Somit liegt auch hier ein Einspeisen mittels einer Stromregelung vor. Diese Stromregelung nimmt nämlich einen Soll-/lstwertvergleich zwischen Sollströmen und Istströmen vor. Die Variante der Figur 4 verwendet dabei allerdings die transformierten Stromkomponenten id und i q bzw. ids und i qs . Es ergibt sich eine Stromregelabweichung , nämlich die Differenzstromkomponenten Aid und Aiq. Diese werden für die Einspeisung benötigt, aber auch für das Erfassen einer Netztrennung bzw. Inselnetzbildung erfasst. Die Datenzuführung 438 kann somit hier auch als Erfassungsmittel verstanden werden, das diese Stromregelabweichung aus der Einspeiseregelung erfasst und dem Prüfblock 436 zuführt.

Der Prüfblock 436, der somit ein Prüfmittel darstellt, prüft dann zunächst auf eine Netztrennung bzw. Inselnetzbildung und damit auf einen Inselnetzfehler ersten Grades. Wird ein solcher Inselnetzfehler ersten Grades erkannt, wird auch hier das Fehlersignal EF ausgegeben. Dieses Fehlersignal EF ist der Einfachheit halber genauso bezeichnet wie zu der Ausführungsform der Figur 3, kann sich aber in seinen Werten unterscheiden. Vorzugsweise unterscheidet es sich aber nicht und weist den Wert null oder eins auf. Weist es den Wert eins auf, so bedeutet das, dass kein Fehler vorliegt, also keine Netztrennung oder Inselnetzbildung erfasst wurde. Dies führt dann auch dazu, dass dieser Wert eins in der Multiplikatorenanordnung 420 keine Wirkung entfaltet, also die dort eingehenden Sollstromkomponenten ids bzw. i qs wegen der Multiplikation mit 1 nicht verändert. Wird aber ein Netzfehler ersten Grades erkannt, kann dieses Fehlersignal EF den Wert null annehmen. Das führt dazu, dass die Sollstromkomponenten auf den Wert null gesetzt werden. Auch hier ist, wie in der Ausführungsform der Figur 3, über die symbolisch dargestellte Fehlerweiterleitung 442 eine unmittelbare und sofortige Auswir- kung auf Steuersignale der Ansteuerblöcke 434 zum Ansteuern des Wechselrichters 402 angedeutet.

Dieses Erkennen eines Inselnetzfehlers ersten Grades führt somit auch zu der Reaktion, dass die Sollströme auf den Wert null gesetzt werden. Gleichzeitig kann das Fehlersignal EF dem Auswerte- und Steuerblock 440 zugeführt werden, um dadurch beispielsweise diese Information auch weiter zu kommunizieren und nicht nur für die Regelung zu verwenden.

Wurde nun ein solcher Inselnetzfehler ersten Grades erkannt, setzt der Prüfblock 436 die Prüfung fort und prüft, ob auch ein Inselnetzfehler zweiten Grades auftritt. Auch dies erfolgt basierend auf der erfassten Stromregelabweichung, die dem Prüfblock 436 durch die Datenzuführung 438 weiterhin zugeführt wird. Wird hierbei ein Inselnetzfehler zweiten Grades erkannt, wird der Trennschalter 444 betätigt, nämlich geöffnet und der Wechselrichter 402 ist damit vom Parknetz 446 getrennt. Außerdem wird dieser besondere Fehler EEF dem Auswerte- und Steuerblock 440 zugeführt.

Wird also ein Inselnetzfehler ersten Grades erkannt, wird der Wechselrichter 402 weiter betrieben und nicht getrennt, er speist aber auch keinen Strom ein. Wird dennoch ein Strom erkannt, besonders einer, der einen hohen Wert aufweist und durch die Steuerung des Wechselrichters 402 nicht erklärt werden kann, wird von einem Inselnetzfehler zweiten Grades ausgegangen und der Trennschalter 444 geöffnet.

Ist nun der Fehler behoben, ist insbesondere die Inselnetzbildung beendet oder kann sie in Kürze beendet werden, so kann der Auswerte- und Steuerblock 440 auch dazu verwendet werden, ein Reset-Signal an den Prüfblock 436 zu geben. Dadurch kann dann ggf. der Trennschalter 444 wieder geschlossen werden und es kann auch das Fehlersignal EF wieder den Wert eins annehmen, und dadurch kann der Sollstrom wieder den Wert null verlassen. Es kommt auch in Betracht, dass nur ein Inselnetzfehler ersten Grades erkannt wurde und der Trennschalter 444 nicht geöffnet wurde. Aber auch dann kann der Auswerte- und Steuerblock 440 ein Reset-Signal an den Prüfblock 436 geben, um zumindest das Fehlersignal EF wieder auf einen Wert zu setzen, der zeigt, dass kein Fehler vorliegt, insbesondere nämlich auf den Wert eins.

Im Übrigen gilt diese Funktionalität, ein Reset-Signal von dem Auswerte- und Steuerblock 440 an den Prüfblock 436 zu geben in der gleichen beschriebenen Art und Weise auch für die Ausführungsform der Figur 3, demnach dort der Auswerte- und Steuerblock 340 ein Reset-Signal an den Prüfblock 336 geben kann.