Control distribuido coordinado de área amplia para sistemas de suministro de energía eléctrica.

Control distribuido coordinado de área amplia para sistemas de suministro de energía eléctrica.

Los controladores distribuidos en un sistema de suministro de energía eléctrica obtienen las medidas y el estado del equipo

, calculan valores derivados, y determinan el estado del IED y lo comparten con otros controladores distribuidos y controladores de coordinación. Los controladores distribuidos y los controladores de coordinación perfeccionan las medidas, el estado de los equipos, los valores derivados, y del estado del IED. El control del sistema de suministro de energía eléctrica está coordinado entre los controladores distribuidos y los controladores de coordinación.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2013/062650.

Solicitante: SCHWEITZER ENGINEERING LABORATORIES, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 2350 NE Hopkins Court 99163 Pullmann WA Washington ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: SCHWEITZER,Edmund O. Iii, WHITEHEAD,David E, ZWEIGLE,Gregary C.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > CONTROL; REGULACION > SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION DE VARIABLES... > G05D5/00 (Control para obtener las dimensiones determinadas de un material)
  • SECCION G — FISICA > CONTROL; REGULACION > SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION DE VARIABLES... > G05D9/00 (Control del nivel, p. ej. controlando la cantidad del material almacenado en un recipiente)
  • SECCION G — FISICA > CONTROL; REGULACION > SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION DE VARIABLES... > Control de la posición o de la dirección (G05D... > G05D3/12 (utilizando realimentación)
  • SECCION G — FISICA > CONTROL; REGULACION > SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION DE VARIABLES... > G05D11/00 (Control de contenidos (control de variables químicas o físico-químicas, p. ej. del valor del pH, G05D 21/00; control de la humedad G05D 22/00; control de la viscosidad G05D 24/00))
  • SECCION G — FISICA > CONTROL; REGULACION > SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION DE VARIABLES... > G05D17/00 (Control de un par; Control de la potencia mecánica)
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Control distribuido coordinado de área amplia para sistemas de suministro de energía eléctrica.

Fragmento de la descripción:

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Control distribuido coordinado de área amplia para sistemas de suministro de energía eléctrica

Campo técnico

La presente divulgación se refiere al control de área amplia distribuido coordinado de sistemas de suministro de energía eléctrica. Más particularmente, la presente divulgación se refiere a intercambio de medidas, estados de equipo, valores derivados, y estados de IED entre los controladores. La divulgación se refiere además al perfeccionamiento de las medidas, los estados de equipo, los valores derivados, y el estado de IED entre los controladores.

Breve descripción de los dibujos Se describen realizaciones no limitativas y no exhaustivas de la divulgación, incluyendo varias realizaciones de la divulgación con referencia a las figuras, en las que:

La figura 1 es un diagrama unifilar simplificado de un sistema de suministro de energía eléctrica.

La figura 2 es un diagrama unifilar simplificado de un sistema de suministro de energía eléctrica con control de área amplia distribuido coordinado.

La figura 3 es una ilustración de un sistema de comunicación para control de área amplia distribuido coordinado.

La figura 4 es un diagrama de bloques funcional de un controlador distribuido.

La figura 5 es un diagrama de bloques funcional de un controlador de coordinación.

La figura 6 es un diagrama de un paquete de comunicación.

La figura 7 es un diagrama unifilar simplificado de un sistema para comunicar condiciones de controlador distribuidas usando un proxy.

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La figura 8 es un diagrama de bloques funcional de un proxy de controlador distribuido.

La figura 9 ilustra un procedimiento de un controlador distribuido que proporciona un control 5 distribuido coordinado de área amplia de acuerdo con una realización.

La figura 10 ilustra un procedimiento de un controlador de coordinación que proporciona un control de área amplia coordinado distribuido de acuerdo con una realización.

Descripción detallada Las realizaciones de la divulgación se entenderán mejor con referencia a los dibujos. Se entenderá fácilmente que los componentes de las realizaciones divulgadas, como generalmente se describen e ilustran en las figuras del presente documento, podrían estar 15 dispuestos y diseñados en una amplia variedad de configuraciones diferentes. Por lo tanto, la siguiente descripción detallada de las realizaciones de los sistemas y procedimientos de la divulgación no pretende limitar el ámbito de la divulgación, tal como se reivindica, sino que es meramente representativa de las posibles realizaciones de la descripción. Además, las etapas de un procedimiento no necesariamente tienen que ser ejecutadas en un orden específico, o incluso de forma secuencial, ni las etapas deben ser ejecutadas sólo una vez, a menos que se especifique lo contrario.

En algunos casos, características, estructuras o funciones bien conocidas no se muestran o describen en detalle. Además, las características, estructuras, u operaciones descritas se 25 pueden combinar de cualquier manera adecuada en una o más realizaciones. Por ejemplo, en toda esta memoria, cualquier referencia a "una realización" o a "la realización" significa que un rasgo, estructura o característica particular descrita en conexión con la realización se incluye en al menos una realización. Por lo tanto, las frases citadas, o variaciones de las mismas, como se ha indicado a lo largo de esta memoria, no necesariamente se refieren siempre a la misma realización.

Varios aspectos de las realizaciones divulgadas en este documento pueden implementarse como módulos o componentes de software. Como se usa en el presente documento, un módulo o componente de software pueden incluir cualquier tipo de instrucción de ordenador 35 o de código ejecutable por ordenador situado dentro de un dispositivo de memoria que es operable en conjunción con hardware apropiado para implementar las instrucciones

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programadas. Un módulo o componente de software pueden comprender, por ejemplo, uno o más bloques físicos o lógicos de instrucciones de ordenador, que pueden estar organizados como una rutina, programa, objeto, elemento, estructura de datos, etc., que realiza una o más tareas o implementa tipos de datos abstractos particulares.

En ciertas realizaciones, un módulo o componente de software particular puede comprender instrucciones dispares almacenadas en diferentes ubicaciones de un dispositivo de memoria, que en conjunto implementan la funcionalidad descrita del módulo. De hecho, un módulo o componente pueden comprender una sola instrucción o muchas instrucciones, y pueden estar distribuidas en varios segmentos de código diferentes, entre los diferentes programas, y a través de varios dispositivos de memoria. Algunas realizaciones pueden ponerse en práctica en un entorno informático distribuido, donde las tareas son realizadas mediante un dispositivo de procesamiento remoto conectado a través de una red de comunicaciones. En un entorno informático distribuido, los módulos o componentes de software pueden estar ubicados en dispositivos de almacenamiento de memoria locales y/o remotos. Además, los datos están ligados o quedan juntos en un registro de base de datos pueden ser residentes en el mismo dispositivo de memoria, o a través de varios dispositivos de memoria, y pueden unirse en campos de un registro en una base de datos a través de una red.

Las realizaciones pueden proporcionarse como un producto de programa de ordenador que incluye un medio legible por máquina no transitorio que tiene almacenado en el mismo instrucciones que pueden utilizarse para programar un ordenador u otro dispositivo electrónico para realizar los procesos descritos en este documento. El medio legible por máquina no transitorio puede incluir, pero no está imitado a, discos duros, disquetes, discos ópticos, CD-ROM, DVD-ROM, ROM, RAM, EPROM, EEPROM, tarjetas magnéticas u ópticas, dispositivos de memoria de estado sólido, u otros tipos de medios legibles por máquina adecuados para almacenar instrucciones electrónicas. En algunas realizaciones, el ordenador u otro dispositivo electrónico pueden incluir un dispositivo de procesamiento tal como un microprocesador, microcontrolador, circuitería lógica, o similares. El dispositivo de procesamiento puede incluir además uno o más dispositivos de procesamiento de propósito especial, tales como un circuito de interfaz de aplicación específica (ASIC) , PAL, PLA, PLD, campo de matriz de puerta programable (FPGA) , o cualquier otro dispositivo adaptable o programable.

Los sistemas de generación y de suministro de energía eléctrica están diseñados para

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generar, transmitir y distribuir energía eléctrica a cargas. Los sistemas de generación y de suministro de energía eléctrica pueden incluir equipos tales como: máquinas (generadores eléctricos, motores eléctricos, y similares) ; transformadores de potencia, líneas de transmisión de energía y de distribución, disyuntores, disyuntores, buses, reguladores de tensión, baterías de condensadores, y similares. Dicho equipo puede ser monitorizado, controlado, automatizado y/o protegido mediante dispositivos electrónicos inteligentes (IED) que reciben información del sistema de suministro de energía eléctrica desde el equipo, toma decisiones basadas en la información, y proporciona salidas de monitorización, control, protección y/o automatización al equipamiento. En la presente memoria, monitorización, control, protección y/o automatización pueden llamarse en general como "control" a menos que se indique otra cosa específicamente.

En algunas realizaciones, un IED puede incluir, por ejemplo,...

 


Reivindicaciones:

1. Un controlador configurado para implementar acciones de control coordinadas en un sistema de suministro de energía eléctrica, comprendiendo el controlador: una interfaz de comunicaciones; un procesador acoplado en comunicación a la interfaz de comunicaciones; y un medio de almacenamiento legible por ordenador no transitorio que comprende instrucciones que, cuando se ejecutan mediante el procesador, permiten al controlador: derivar un primer estado de al menos una porción del sistema de suministro de energía eléctrica en base a una indicación recibida a través de la interfaz de comunicaciones; calcular una primera condición de controlador; determinar una acción de control basada en el primer estado y la primera condición del controlador; y comunicar el primer estado, la primera condición del controlador, y la acción de control a un controlador de suscripción a través de la red.

2. El controlador de la reivindicación 1, en el que las instrucciones permiten también al controlador: generar un modelo de componentes basado en el primer estado; y modelar una respuesta de un componente del sistema de suministro de energía eléctrica basada en el modelo de componentes; y en el que la acción de control se basa, al menos en parte, en la respuesta modelada del componente.

3. El controlador de la reivindicación 2, en el que el componente modelado por el modelo de componente comprende uno del controlador, un controlador de suscripción, un dispositivo electrónico inteligente, y una carga.

4. El controlador de la reivindicación 2, en el que las instrucciones permiten además que el controlador compare el primer estado en una condición de estabilidad del modelo de componente, y en el que la acción de control está configurada para provocar una transición desde el primer estado a un segundo estado que mantiene la condición de estabilidad.

5. El controlador de la reivindicación 2, en el que el modelo de componente está configurado para modelar una respuesta de un elemento de sobrecorriente instantánea; un elemento de sobrecorriente de tiempo inverso; un elemento térmico; un elemento de control de potencia

reactiva; un elemento de distancia; un elemento diferencial de corriente; un elemento de delimitación de carga; un elemento de control de impedancia característica; un elemento de baja tensión; un elemento direccional; una elemento de corriente de secuencia negativa; una pérdida del elemento de excitación; un elemento de tensión de secuencia negativa; un elemento de sobretensión; un elemento de fallo de tierra; un elemento de fallo de alta impedancia; un elemento de baja frecuencia; y un elemento de sobrefrecuencia.

6. El controlador de la reivindicación 2, en el que el modelo de componente está configurado para modelar una respuesta de un controlador de potencia reactivo, un controlador de batería de condensadores, un controlador de regulación del transformador, un controlador de límite de generador de sobreexcitación, un controlador de gobernador, un controlador del sistema estabilizador de potencia, un controlador de derivación del reactor, un controlador de línea de CC, y un controlador de inversor.

7. El controlador de la reivindicación 2, en el que las instrucciones permiten además que el controlador transmita el modelo de componente al controlador de suscripción a través de la red.

8. El controlador de la reivindicación 1, en el que las instrucciones permiten también que el 20 controlador establezca un tiempo en el que la acción de control debe ser tomada.

9. El controlador de la reivindicación 8, en el que la acción de control está configurada para modificar una topología de la al menos una porción del sistema de suministro de energía eléctrica.

10. El controlador de la reivindicación 1, en el que las instrucciones permiten además que el controlador calcule un segundo estado sobre la base de uno de: una entrada recibida a través de la interfaz de comunicaciones, y una topología de la al menos una porción del sistema de suministro de energía eléctrica.

11. El controlador de la reivindicación 9, en el que las instrucciones permiten además que el controlador comunique el segundo estado al controlador de suscripción.

12. El controlador de la reivindicación 1, en el que las instrucciones permiten además que el

controlador calcule una segunda condición del controlador basado en la información recibida desde el controlador de suscripción y determine una segunda acción de control en base a la

segunda condición del controlador.

13. El controlador de la reivindicación 1, en el que la interfaz de comunicaciones comprende una de una interfaz de comunicaciones de red y una interfaz de equipo monitorizado. 5

14. El controlador de la reivindicación 1, en el que el controlador comprende uno de un controlador distribuido y un controlador de coordinación.

15. El controlador de la reivindicación 1, en el que el controlador de suscripción comprende 10 un controlador de coordinación.

16. El controlador de la reivindicación 1, en el que la acción de control está configurada para modificar temporalmente un punto de ajuste del IED para acomodar un aumento temporal en un flujo de corriente.

17. Un procedimiento para proporcionar un control distribuido coordinado a un sistema de suministro de energía eléctrica, que comprende: derivar un primer estado de al menos una porción del sistema de suministro de energía eléctrica en base a una indicación recibida a través de una interfaz de comunicaciones;

calcular una primera condición del controlador; determinar una acción de control en base al primer estado y a la primera condición del controlador; comunicar el primer estado, la primera condición del controlador, y la acción de control a un controlador de suscripción; e implementar la acción de control en base al primer estado y a la primera condición del controlador.

18. El procedimiento de la reivindicación 17, que comprende además: generar un modelo de componentes basado en el primer estado; y modelar una respuesta de un componente del sistema de suministro de energía eléctrica en base al modelo de componentes; y en el que la determinación de la acción de control se basa, al menos en parte, en la respuesta modelada del componente.

19. El procedimiento de la reivindicación 17, que comprende además: determinar un retardo de tiempo asociado con la acción de control; y

retrasar la implementación de la acción de control mediante el retardo de tiempo.

20. El procedimiento de la reivindicación 17, en el que la acción de control está configurada para modificar una topología de la al menos una porción del sistema de suministro de energía eléctrica.

21. El procedimiento de la reivindicación 17, que comprende además: calcular un segundo estado sobre la base de uno de: una entrada recibida a través de la interfaz de comunicaciones, y una topología de la al menos una porción del sistema de suministro de energía eléctrica.

22. El procedimiento de la reivindicación 21, que comprende además: comunicar el segundo estado al controlador de suscripción.

23. El procedimiento de la reivindicación 17, que comprende además: calcular una segunda condición del controlador basada en la información recibida desde el controlador de suscripción; y determinar una segunda acción de control en base a la segunda condición del controlador.

24. Un controlador configurado para implementar acciones de control coordinadas en un sistema de suministro de energía eléctrica, que comprende: una interfaz de comunicaciones configurada para permitir las comunicaciones con una red; un procesador; una medio de almacenamiento legible por ordenador no transitorio que comprende: un módulo de estado configurado para derivar un primer estado de al menos una porción del sistema de suministro de energía eléctrica en base a una indicación recibida a través de la interfaz de comunicaciones; un módulo de topología configurado para determinar una topología de la al menos una porción del sistema de suministro de energía eléctrica en base al menos en parte en el primer estado y la indicación; un módulo de evaluación configurado para determinar una evaluación de estabilidad del primer estado respecto a una condición de estabilidad; un módulo de modelo de componentes configurado para generar un modelo de componentes de al menos un componente del sistema de suministro de energía eléctrica basado, al menos en parte, en el primer estado; y un módulo de control configurado para determinar una acción de control basado al menos

en parte sobre la base de cada uno del primer estado, la topología de la al menos una porción del sistema de suministro de energía eléctrica, la evaluación de la estabilidad, y una respuesta del al menos un componente basado en el modelo de componentes.

25. El controlador de la reivindicación 24, en el que la acción de control está configurada para provocar una transición desde el primer estado a un segundo estado que mantiene la condición de estabilidad.

26. El controlador de la reivindicación 24, en el que módulo de evaluación está configurado para determinar la evaluación de la estabilidad mediante la comparación del primer estado en un intervalo esperado.

27. El controlador de la reivindicación 24, en el que el módulo de evaluación está configurado para determinar la evaluación de la estabilidad mediante la comparación del 15 primer estado frente a un estado anterior.

28. El controlador de la reivindicación 24, en el que el módulo de topología está configurado para determinar la topología mediante la comparación de un estado anterior que tiene una topología conocida con el primer estado.

29. El controlador de la reivindicación 24, en el que la respuesta del al menos un componente basado en el modelo de componentes se determina utilizando una posible acción de control, y la posible acción de control se adopta selectivamente en base a la respuesta del al menos un componente a la posible acción de control.