Sistema y procedimiento de gestión de turbinas eólicas y diagnostico mejorado.

Un procedimiento de gestión de una turbina (102) eólica en caso de desactivación, comprendiendo el procedimiento:

recibir información

(130) de operación de las características operativas de una turbina (102) eólica;

analizar la información (130) de operación en base a un conjunto de reglas (240) para determinar un fallo transitorio que ha provocado que la turbina se desactive, siendo el conjunto de reglas (240) configurable;

determinar si el fallo de la turbina (102) eólica se puede reiniciar; y

reiniciar la turbina (102) eólica si el fallo de la turbina (102) eólica se puede reiniciar; y adicionalmente, determinar si se requiere información (130) de operación adicional de la turbina (102) eólica en base al análisis de la información (130) de operación;

recibir la información (130) de operación adicional de la turbina (102) eólica, en el que la información (130) de operación adicional comprende un histórico de la información (130) de operación en el pasado reciente, comprendiendo la información (130) de operación adicional los datos del sensor de la turbina (102) eólica hasta y después de la desactivación;

analizar la información (130) de operación adicional en base al conjunto de reglas (240);

determinar, en base al análisis de la información adicional, si el fallo de la turbina (102) eólica se puede reiniciar;

y

reiniciar la turbina (102) eólica si el fallo de la turbina (102) eólica se puede reiniciar;

en el que un fallo reiniciable es uno que se identifica mediante la determinación, después de un intervalo de tiempo en que se ha desactivado la turbina eólica, si los parámetros operativos están dentro de un intervalo permisible de valores umbral.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10173284.

Solicitante: GENERAL ELECTRIC COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1 RIVER ROAD SCHENECTADY, NY 12345 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: JAMMU,VINAY BHASKAR, MADAM,NARAYANAN URUPUNIAKAVU, PERLA,RAMESH, NAITHANI,NIDHI, MORJARIA,MAHESH AMRITLAL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > F03D11/00 (Detalles, partes constitutivas o accesorios no cubiertos por, o con un interés distinto que, los otros grupos de esta subclase)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Control de los motores de viento (alimentación o... > F03D7/02 (teniendo los motores de viento el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor)
  • SECCION G — FISICA > CONTROL; REGULACION > SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION EN GENERAL; ELEMENTOS... > Ensayo o monitorización de sistemas de control o... > G05B23/02 (ensayo o monitorización eléctricos)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Control de los motores de viento (alimentación o... > F03D7/04 (Control automático; Regulación)

PDF original: ES-2535316_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Sistema y procedimiento de gestión de turbinas eólicas y diagnostico mejorado.
Ilustración 2 de Sistema y procedimiento de gestión de turbinas eólicas y diagnostico mejorado.
Ilustración 3 de Sistema y procedimiento de gestión de turbinas eólicas y diagnostico mejorado.
Ilustración 4 de Sistema y procedimiento de gestión de turbinas eólicas y diagnostico mejorado.
Ilustración 5 de Sistema y procedimiento de gestión de turbinas eólicas y diagnostico mejorado.
Sistema y procedimiento de gestión de turbinas eólicas y diagnostico mejorado.

Fragmento de la descripción:

Sistema y procedimiento de gestión de turbinas eólicas y diagnostico mejorado La invención se refiere en general a sistemas de turbinas eólicas y, más particularmente, a sistemas y procedimientos para la gestión de turbinas eólicas.

Las turbinas eólicas están ganando cada vez más importancia en el ámbito de las fuentes de generación de energía renovable. Una turbina eólica incluye generalmente un rotor eólico que tiene palas de turbina que transforman la energía eólica en movimiento de giro de un eje de accionamiento, que a su vez se utiliza para accionar un rotor de un generador eléctrico para producir potencia eléctrica. En los últimos tiempos, la tecnología de turbinas eólicas se ha aplicado en aplicaciones de generación de potencia a gran escala. Los sistemas de generación de energía eólica modernos toman, normalmente, la forma de un parque de turbinas eólicas (o parque eólicos) con múltiples de tales turbinas eólicas que son operables para suministrar potencia a un sistema de transmisión que proporciona potencia a un sistema de servicios públicos.

De los muchos desafíos que existen en el aprovechamiento de la energía eólica, uno es maximizar el rendimiento de la turbina eólica. Uno de los factores que afectan el rendimiento de la turbina eólica es el tiempo de inactividad debido a las turbinas eólicas desactivadas a causa de un fallo, o a condiciones operativas inadecuadas, tales como las condiciones ambientales, entre otros. Al detectar un fallo o condiciones inadecuadas, las turbinas eólicas se desactivan para evitar daños en las turbinas eólicas. Actualmente, se requiere la intervención humana para evaluar las causas de la desactivación de la turbina eólica y reiniciar la turbina eólica para que vuelva a operar de nuevo. En consecuencia, se experimentan largos tiempos de inactividad de la turbina eólica para que el personal capacitado evalúe, analice y restablezca o reinicie la turbina eólica desactivada.

Por lo general, los ingenieros de mantenimiento revisan los registros de fallos de la turbina desde una ubicación remota y reinicien la turbina. En ciertos casos, una inspección o revisión física de la turbina eólica puede ser necesaria para identificar la causa de un fallo, o para reiniciar la turbina eólica, en tales casos, los ingenieros de mantenimiento de campo diagnostican los fallos, corrigen la causa de fondo de un problema y, posteriormente, reinician la turbina. El proceso de revisión y reinicio para cada turbina eólica individual requiere, generalmente, un tiempo considerable de los ingenieros de mantenimiento. Además, en parques eólicos que tienen cientos o miles de turbinas eólicas, el proceso de revisión y reinicio de cada turbina eólica que está desactivada puede ser un desafío logístico, y en ciertos casos, pueden necesitar un tiempo de respuesta de los técnicos de mantenimiento, tiempo durante el que las turbinas eólicas estarán inoperativas. El tiempo de inoperación de las turbinas eólicas puede traducirse en una pérdida significativa de la productividad del parque eólico. El mantenimiento de una plantilla de varios ingenieros de mantenimiento para manejar una eventualidad de múltiples turbinas eólicas que necesitan servicio en los parques eólicos aumenta significativamente los costes de mantener al personal de servicio.

Los sistemas antes mencionados requieren que el análisis manual se realice sobre los datos de turbinas para detectar las causas fundamentales de los fallos en la turbina eólica y que las turbinas eólicas se reinicien mediante órdenes manuales del equipo de servicio, ya sea de forma remota o localmente en el sitio. Este proceso conduce a tiempos de inactividad sustantivos de las turbinas eólicas, causando pérdidas a causa de una menor productividad. Además, el mantenimiento de un personal de servicio para analizar los registros de fallos y los datos de la turbina; por consiguiente, realizar el mantenimiento de las turbinas eólicas conlleva además costes adicionales de mantenimiento. Por lo tanto, existe la necesidad de un sistema de gestión de turbina eólica mejorado que pueda abordar uno o más de los problemas expuestos anteriormente.

Un sistema y procedimiento de gestión de turbina eólica de acuerdo con la técnica anterior se conoce a partir del documento de US 2007/0101178.

De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un sistema de gestión de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 5.

De acuerdo con un aspecto, el conjunto de reglas son configurables, y se puede configurar en base a los parámetros o características operativas tales como datos históricos, datos heurísticos, datos de diseño para la turbina eólica, los factores ambientales, la configuración de la turbina eólica, entre varios otros. El sistema incluye además una red que acopla operativamente la turbina eólica y el módulo de gestión. Además, un módulo de configuración de reglas es accesible a través de la red.

De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento de gestión de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1. El procedimiento incluye la recepción de información de operación en las características operativas de una turbina eólica. La información de operación comprende datos de operación. La información de operación se analiza en base a un conjunto de reglas, y se realiza una determinación en cuanto a si se puede reiniciar un fallo de la turbina eólica.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento de gestión de turbina eólica. El procedimiento incluye recibir y analizar la información de operación en las características operativas de una turbina eólica. La información de operación se analiza en base a un conjunto de reglas, y se realiza una determinación en

cuanto a si se requiere información de operación avanzada. La información de operación avanzada se recibe y se analiza desde el conjunto de reglas, y se realiza una determinación en cuanto a si se puede reiniciar fallo de la turbina eólica.

Diversas características, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor cuando la siguiente descripción detallada se lea con referencia a los dibujos adjuntos, en los que los mismos caracteres representan partes similares en todos los dibujos, en los que:

La Figura 1 es una representación en diagrama de bloques de un parque de turbinas eólicas de acuerdo con una realización de la invención.

La Figura 2 es una representación en diagrama de bloques de un sistema para la gestión de turbinas eólicas de acuerdo con una realización de la invención.

La Figura 3 es un diagrama de flujo que representa las etapas implicadas en un procedimiento para la gestión de turbinas eólicas de acuerdo con una realización de la invención.

La Figura 4 es un diagrama de flujo que representa las etapas implicadas en un procedimiento para la gestión de turbinas eólicas de acuerdo con otra realización de la invención.

La Figura 5 es un diagrama de flujo que representa las etapas implicadas en un procedimiento para la configuración de las reglas, de acuerdo con otra realización de la invención.

Como se describe en detalle más adelante, diversas realizaciones de la presente invención proporcionan sistemas y procedimientos para la gestión de turbinas eólicas. Las turbinas eólicas se gestionan en base a un número de parámetros operativos de la turbina eólica y condiciones ambientales. Debido a ciertos fallos de operación, una turbina eólica se puede desactivar para salvaguardar la turbina eólica. Algunos ejemplos no limitativos de las condiciones que pueden causar la desactivación de una turbina eólica incluyen condiciones de ráfagas de viento,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento de gestión de una turbina (102) eólica en caso de desactivación, comprendiendo el procedimiento:

recibir información (130) de operación de las características operativas de una turbina (102) eólica;

analizar la información (130) de operación en base a un conjunto de reglas (240) para determinar un fallo transitorio que ha provocado que la turbina se desactive, siendo el conjunto de reglas (240) configurable;

determinar si el fallo de la turbina (102) eólica se puede reiniciar; y reiniciar la turbina (102) eólica si el fallo de la turbina (102) eólica se puede reiniciar; y adicionalmente, determinar si se requiere información (130) de operación adicional de la turbina (102) eólica en base al análisis de la información (130) de operación;

recibir la información (130) de operación adicional de la turbina (102) eólica, en el que la información (130) de operación adicional comprende un histórico de la información (130) de operación en el pasado reciente, comprendiendo la información (130) de operación adicional los datos del sensor de la turbina (102) eólica hasta y después de la desactivación;

analizar la información (130) de operación adicional en base al conjunto de reglas (240) ;

determinar, en base al análisis de la información adicional, si el fallo de la turbina (102) eólica se puede reiniciar; y reiniciar la turbina (102) eólica si el fallo de la turbina (102) eólica se puede reiniciar;

en el que un fallo reiniciable es uno que se identifica mediante la determinación, después de un intervalo de tiempo en que se ha desactivado la turbina eólica, si los parámetros operativos están dentro de un intervalo permisible de valores umbral.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la información (130) de operación comprende información sobre al menos uno de la velocidad del viento, el perfil de velocidad del viento, la temperatura de los componentes de la turbina (102) eólica, tensión, corriente, convertidor, generador, sensor de la velocidad del rotor, vibraciones en la torre, unidades de hardware de la turbina (102) eólica, y/o un evento en la red eléctrica, y en el que el análisis comprende además el procesamiento de la información (130) de operación.

3. El procedimiento de cualquier reivindicación anterior, en el que el análisis comprende hacer referencia al conjunto de reglas (240) con respecto a la información (130) de operación de la turbina (102) eólica, comprendiendo el conjunto de reglas (240) valores umbral para las características operativas de la turbina (102) eólica y derivados de las características operativas de la turbina (102) eólica, y en el que el conjunto de reglas (240) comprende valores umbral de al menos uno de la velocidad del viento, el perfil de velocidad del viento, temperatura de los componentes de la turbina (102) eólica, niveles de tensión, niveles de corriente, fallos en el convertidor, fallos en el generador, fallos en los sensores de velocidad del rotor, vibraciones de la torre, fallos en las unidades de hardware de la turbina

(102) eólica, y un evento en la red eléctrica.

4. El procedimiento de cualquier reivindicación anterior, en el que el conjunto de reglas (240) es configurado además en base a las características operativas de la turbina (102) eólica, y al análisis de fallos de la turbina (102) eólica.

5. Un sistema de gestión de turbina eólica que comprende:

una turbina (102) eólica operable para generar electricidad usando energía eólica, comprendiendo la turbina (102) eólica las características operativas relacionadas con la operación de la turbina (102) eólica; un servidor (220) de control que comprende un módulo (224) de gestión de la turbina (102) eólica configurado para implementar el procedimiento de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2; y una red (250) , en el que la turbina (102) eólica está acoplada en comunicación con el módulo de gestión (224) a través de la red (250) , y en el que un módulo de configuración de reglas es accesible a través de la red (250) .

6. El sistema de la reivindicación 5, en el que el servidor (220) de control comprende además un motor (226) de reglas para la configuración de las reglas (240) en base a las características operativas de la turbina (102) eólica y en base a un análisis de fallos de la turbina (102) eólica.

7. El sistema de la reivindicación 5 o la reivindicación 6, en el que la turbina (102) eólica comprende además

un controlador (104) configurado para recibir y procesar la información (130) de operación de la turbina (102) eólica, el controlador (104) configurado además para controlar la operación de la turbina (102) eólica, 12

un ordenador (106) de interfaz configurado para recibir la información (130) de operación de la turbina (102) eólica procedente del controlador (104) , y enviar la información (130) de operación de la turbina (102) eólica que se comunica a través de la red (250) , el equipo (106) de interfaz configurado para recibir instrucciones para la operación de la turbina (102) eólica, y enviar las instrucciones para la operación de la turbina (102) eólica al controlador (104) , y un servidor (120) del parque eólico operativamente acoplado al ordenador (106) de interfaz y a la red (250) , el servidor (120) del parque configurado para recibir y/o almacenar información (130) de operación de la turbina (102) eólica, el servidor (120) del parque está configurado para recibir instrucciones de operación de la turbina (102) eólica desde el servidor (220) de control a través de la red (250) , y además comunicar las instrucciones de 10 operación al equipo (106) de interfaz.