Procedimiento para controlar una tensión de red.

Un procedimiento para controlar un nivel de tensión de una red de alimentación de energía funcional conectadacon una fuente de energía eléctrica

(2, 4), comprendiendo el procedimiento las etapas de:

• determinar una primera impedancia de cortocircuito de la red de suministro de energía en un punto de acoplamientocomún (5),

• calcular, utilizando la primera impedancia de cortocircuito determinada, un primer valor de ganancia de la red desuministro de energía,

• controlar el nivel de tensión de red de acuerdo con el primer valor de ganancia calculado aplicando dicho primer valorde ganancia como un valor de ganancia en un controlador de tensión de modo que el parámetro de ganancia delcontrolador de tensión se corresponda con la primera impedancia de cortocircuito,

• determinar una segunda impedancia de cortocircuito de la red de suministro de energía en el punto de acoplamientocomún (5),

• calcular, utilizando la segunda impedancia de cortocircuito determinada, un segundo valor de ganancia de la red desuministro de energía, y

• controlar el nivel de tensión de red de acuerdo con el segundo valor de ganancia calculada de un modo adaptativosustituyendo el primer valor de ganancia con el segundo valor de ganancia como el parámetro de ganancia en elcontrolador de tensión.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/067697.

Solicitante: VESTAS WIND SYSTEMS A/S.

Nacionalidad solicitante: Dinamarca.

Dirección: Hedeager 44 8200 Aarhus DINAMARCA.

Inventor/es: NIELSEN, PETER, KJÆR,PHILIP CARNE, BECH,JOHN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION... > Circuitos para redes principales o de distribución,... > H02J3/18 (Disposiciones para ajustar, eliminar o compensar la potencia reactiva en las redes (para ajuste de tensión H02J 3/12; utilización de bobinas Petersen H02H 9/08))

PDF original: ES-2449386_T3.pdf

 

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Procedimiento para controlar una tensión de red.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento para controlar una tensión de red

Campo de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento de control de una tensión de red para centrales de energía eólica. En concreto, la presente invención se refiere a procedimientos de control en los que un cambio en una cantidad de energía eléctrica inyectada en una red de suministro de energía cambia el nivel de tensión de red. Dependiendo de las características de la red la energía eléctrica inyectada puede ser una potencia activa o reactiva.

Antecedentes de la invención Las demandas de código de red para redes de suministro de energía se hacen más y más estrictas. Estas demandas de código de red mayores requieren rendimientos mayores de las centrales de energía eólica conectadas eléctricamente a tales redes de suministro de energía. El documento EP1841037 divulga un procedimiento para controlar la tensión de una red de suministro de energía conectada a un parque eólico, en el que la impedancia de cortocircuito se determina en el punto de acoplamiento común. El documento US 4.916.377 divulga un procedimiento de control de tensión en el que la tensión se controla en base a la impedancia de cortocircuito en el extremo de carga.

Se puede ver como un objeto de modos de realización de la presente invención proporcionar un procedimiento para el control adaptativo de la tensión de red con el fin de satisfacer demandas de código de red estrictas.

Descripción de la invención El objeto anteriormente mencionado se satisface con el procedimiento para controlar un nivel de tensión de una red de suministro y el procedimiento para determinar una ganancia de proceso del controlador de tensión de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 11 respectivamente.

Así pues, de acuerdo con primer aspecto de la presente invención, una tensión de red de una red de suministro de energía puede controlarse variando una cantidad de potencia eléctrica, activa o reactiva, inyectada en tal red de suministro de energía. El control de la tensión de red utilizando potencia activa puede ser de particular relevancia en conexión con redes de energía débiles o aisladas.

Diversas ventajas se asocian con la presente invención. En primer lugar, se pueden satisfacer demandas de código de red muy estrictas. Además, las centrales de energía eólica pueden ser operadas en redes de suministro de energía más débiles si se aplica el principio de la presente invención. Una central de energía eólica se define como un grupo de al menos dos turbinas eólicas que tienen una salida eléctrica común a través de la que se puede inyectar potencia activa o reactiva en una red de suministro de energía asociada.

Además, con la presente invención se asocian ventajas tales como ! respuesta dinámica rápida independiente de la configuración real de red,

! mínimo exceso de tensión,

! rendimiento de control aperiódico de la totalidad de las centrales de energía eólica, y

! controladores adaptativos para asegurar un rendimiento similar independientemente de las condiciones de red.

De acuerdo con el procedimiento del primer aspecto de la presente invención la etapa de controlar el nivel de tensión de red puede comprender la etapa de calcular una cantidad de energía eléctrica que va a ser inyectada en la red de suministro de energía desde la fuente de energía eléctrica de acuerdo con el primer valor de ganancia calculado de la red de suministro de energía. Tras esto, se puede proporcionar una etapa de inyectar la cantidad de energía eléctrica calculada, procedente de la fuente de energía eléctrica, en la red de suministro de energía con el fin de controlar consecuentemente el nivel de tensión de red.

Además, el procedimiento comprende también las etapas de:

! determinar una segunda impedancia de cortocircuito de la red de suministro de energía en el punto de acoplamiento común,

! calcular, utilizando la segunda impedancia de cortocircuito determinada, un segundo valor de ganancia de la red de suministro de energía y

! controlar el nivel de tensión de red de acuerdo con el segundo valor de ganancia calculado sustituyendo el primer valor de ganancia con el segundo valor de ganancia como el parámetro de ganancia en el controlador de tensión.

De nuevo, la etapa de controlar el nivel de tensión de red puede comprender la etapa de calcular una cantidad de energía eléctrica que va a ser inyectada en la red de suministro de energía desde la fuente de energía eléctrica de acuerdo con el segundo valor de ganancia calculado de la red de suministro de energía e inyectar, desde la fuente de energía eléctrica, la cantidad de energía eléctrica calculada en la red de suministro de energía con el fin de controlar consecuentemente el nivel de tensión de red.

Así pues, el parámetro de ganancia del controlador de tensión puede ser actualizado o ajustado a intervalos regulares determinando la impedancia de cortocircuito de la red de alimentación de energía a intervalos regulares similares. De este modo el parámetro de ganancia del controlador de tensión se ajusta de un modo adaptativo asegurando así que dicho parámetro de ganancia se corresponde con las características eléctricas de la red de suministro de energía.

Una ganancia de la red de suministro de energía se define típicamente como un cambio de tensión, ∀V, por unidad de potencia eléctrica, MW o MVAr, inyectada en la red de suministro de energía.

El punto de acoplamiento común puede estar situado lo largo de una línea de transmisión que conecta la fuente de energía eléctrica y la red de suministro de energía. Típicamente, el punto de acoplamiento común se define como el punto en el que la fuente de energía eléctrica está conectada eléctricamente con la red de suministro de energía. El punto de acoplamiento común puede estar situado relativamente cerca de la central de energía eólica o puede estar situado en una posición alejada en relación a la central de energía eólica.

La etapa de determinar la impedancia de cortocircuito puede implicar mediciones de un nivel de tensión y de un nivel de corriente en el punto de acoplamiento común, en el que los niveles de tensión y corriente medidos son niveles de tensión y corriente asociados.

La fuente de energía eléctrica puede comprender una o más turbinas eólicas capaces de generar la energía eléctrica requerida. Alternativamente o además, la fuente de energía eléctrica puede comprender un STATCOM, condensadores conmutados, una instalación SVC o una combinación de los mismos.

Como se mencionó anteriormente la fuente de energía eléctrica puede comprender una fuente de energía activa de modo que la energía eléctrica inyectada en la red de suministro de energía con el fin de controlar el nivel de tensión de red comprende una potencia activa. El control de la tensión de red utilizando potencia activa es de particular relevancia en conexión con redes de suministro de energía débiles.

Alternativamente, u opcionalmente además, la fuente de energía eléctrica puede comprender una fuente de potencia reactiva de modo que la energía eléctrica inyectada en la red de suministro de energía con el fin de controlar el nivel de tensión de red comprende potencia reactiva.

De acuerdo con la presente invención la ganancia de la red de suministro de energía determinada en el punto de acoplamiento común se incorpora en el controlador de tensión. Se puede proporcionar opcionalmente un integrador para mejorar el rendimiento del estado estacionario. Utilizando conocimiento previo de la cantidad disponible de energía eléctrica, opcionalmente de un número de turbinas eólicas o de uno o más STATCOMs,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para controlar un nivel de tensión de una red de alimentación de energía funcional conectada con una fuente de energía eléctrica (2, 4) , comprendiendo el procedimiento las etapas de:

! determinar una primera impedancia de cortocircuito de la red de suministro de energía en un punto de acoplamiento común (5) ,

! calcular, utilizando la primera impedancia de cortocircuito determinada, un primer valor de ganancia de la red de suministro de energía,

! controlar el nivel de tensión de red de acuerdo con el primer valor de ganancia calculado aplicando dicho primer valor de ganancia como un valor de ganancia en un controlador de tensión de modo que el parámetro de ganancia del controlador de tensión se corresponda con la primera impedancia de cortocircuito,

! determinar una segunda impedancia de cortocircuito de la red de suministro de energía en el punto de acoplamiento común (5) ,

! calcular, utilizando la segunda impedancia de cortocircuito determinada, un segundo valor de ganancia de la red de suministro de energía, y

! controlar el nivel de tensión de red de acuerdo con el segundo valor de ganancia calculada de un modo adaptativo sustituyendo el primer valor de ganancia con el segundo valor de ganancia como el parámetro de ganancia en el controlador de tensión.

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa de controlar el nivel de tensión de red comprende la etapa de calcular una cantidad de energía eléctrica que va a ser inyectada en la red de suministro de energía desde la fuente de energía eléctrica de acuerdo con un valor de ganancia calculado de la red de suministro de energía e inyectar, desde la fuente de energía eléctrica, la cantidad de energía eléctrica calculada en la red de suministro de energía con el fin de controlar consecuentemente el nivel de tensión de red.

3. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una ganancia de la red de suministro de energía se define como un cambio de tensión, ∀V, por unidad de energía eléctrica, MW o MVAr, inyectada en la red de suministro de energía.

4. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el punto de acoplamiento común se sitúa a lo largo de una línea de transmisión que conecta la fuente de energía eléctrica y la red de suministro de energía.

5. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de determinar la impedancia de cortocircuito implica mediciones de un nivel de tensión y de un nivel de corriente en el punto de acoplamiento común.

6. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, en el que los niveles de tensión y corriente medidos son niveles de tensión y corriente asociados.

7. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuente de energía eléctrica comprende una o más turbinas eólicas capaces de generar energía eléctrica.

8. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuente de energía eléctrica comprende un STATCOM.

9. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuente de energía eléctrica comprende una fuente de potencia activa, y en el que la energía eléctrica inyectada en la red de suministro de energía con el fin de controlar el nivel de tensión de red comprende potencia activa.

10. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que la fuente de energía eléctrica comprende una fuente de potencia reactiva, y en el que la energía eléctrica inyectada en la red de suministro de energía con el fin de controlar el nivel de tensión de red comprende potencia reactiva.

11. Un procedimiento para determinar una ganancia de proceso de un controlador de tensión para controlar un nivel de tensión de una red de suministro de energía funcional conectada con una fuente de energía eléctrica (2, 4) , comprendiendo el procedimiento las etapas de

! determinar impedancias de cortocircuito de la red de suministro de energía a intervalos regulares en un punto de acoplamiento común (5) ,

! calcular, utilizando las impedancias de cortocircuito determinadas, valores de ganancia de la red de suministro de energía, y aplicar dichos valores de ganancia como la ganancia de proceso del controlador de tensión de modo que el valor de ganancia del controlador de tensión se corresponda con la impedancia de cortocircuito de un modo adaptativo.

12. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el punto de acoplamiento común se sitúa a lo largo de una línea de transmisión que conecta la fuente de energía eléctrica y la red de suministro de energía.

13. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11 o 12, en el que la fuente de energía eléctrica comprende una fuente de potencia activa.

14. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11 o 12, en el que la fuente de energía eléctrica comprende 10 una fuente de potencia reactiva.

15. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11-14, en el que la etapa de determinar una impedancia de cortocircuito implica mediciones de un nivel de tensión y un nivel de corriente en el punto de acoplamiento común.

16. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 15, en el que los niveles de tensión y corriente medidos son 15 niveles de tensión y corriente asociados.

Figura 1 Figura 2

Tiempo [s]

Figura 3