Sistema y procedimiento de control de una turbina eólica que utiliza parámetros estacionales.

Un sistema (200) de control de una operación de una primera turbina (235) eólica y de una segunda turbina

(245) eólica, comprendiendo el sistema:

una primera y una segunda turbina eólica;

un controlador (205) de turbina eólica configurado para controlar una operación de las turbinas (235, 245) eólicas; y

un controlador (215) de operación estacional que comprende:

un área (220) de memoria para almacenar una pluralidad de especificaciones operativas, estando cada especificación operativa de la pluralidad de especificaciones operativas asociada con una estación;

caracterizado por:

un procesador (225) diseñado y configurado para:

determinar una sesión actual en base tanto a un programa predeterminado de estaciones como a una temperatura media del aire mediante la determinación de una primera decisión de estación actual a partir de una programación predeterminado y una segunda decisión de sesión actual a partir de la temperatura media del aire, asignando una ponderación respectiva a la primera decisión y a la segunda decisión y combinando las decisiones ponderadas para crear una decisión de estación actual combinada; y

seleccionar, entre la pluralidad de especificaciones operativas existentes en el área de memoria, una especificación operativa asociada con la estación actual; y

una interfaz (230) de comunicación acoplada comunicativamente al controlador de turbina eólica y configurada para transmitir la especificación operativa seleccionada al controlador de turbina eólica,

en el que el controlador de turbina eólica está adaptado para controlar la operación de la turbina eólica, en base, al menos en parte, a la especificación operativa transmitida,

en el que el procesador (225) está también configurado para seleccionar la especificación operativa mediante la selección de un identificador de un conjunto de parámetros correspondiente a la sesión actual.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10188885.

Solicitante: GENERAL ELECTRIC COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

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

Inventor/es: COOK,MARK LEE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • 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-2464491_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema y procedimiento de control de una turbina eólica que utiliza parámetros estacionales La materia objeto descrita en la presente memoria se refiere, en general, a la operación de una turbina eólica y, más concretamente, a la aplicación de ajustes estacionales a parámetros operativos para una turbina eólica.

Un parque eólico incluye una o más turbinas eólicas, las cuales utilizan la energía del viento para generar y producir energía eólica. Las turbinas eólica conocidas incluyen un sistema de control para operar la turbina eólica de una manera segura y eficiente. Los parámetros operativos son utilizados para definir un comportamiento de la turbina eólica. Por ejemplo, un controlador de una turbina eólica puede reconocer una situación de fallo si una temperatura interna de la turbina eólica sobrepasa un calor de umbral y, en respuesta, desactivar la turbina eólica.

La desactivación de una turbina eólica elimina toda la producción de energía procedente de la unidad de turbina eólica hasta que de nuevo es activada. La operación eficiente de un parque eólico requiere la potenciación al máximo de la cantidad de tiempo en el que las turbinas eólicas operan en condiciones seguras, evitando al tiempo la operación de las turbinas eólicas en condiciones potencialmente perjudiciales. Debido a la variación climática estacionaria, puede resultar difícil distinguir las condiciones normales o seguras de operación dentro de las condiciones operativas peligrosas con un solo conjunto de parámetros operativos.

El documento EP 1 873 396 describe un sistema de energía eólica y un procedimiento operativo del mismo en los que unos valores utilizados de parámetros operativos son calculados en base a los datos históricos y de un parámetro de rendimientos medidos.

Diversos aspectos y formas de realización de la presente invención se definen en las reivindicaciones adjuntas.

Diversos aspectos y formas de realización, algunos de ellos ejemplares y que no forman parte de la presente invención, se describirán a continuación en conexión con los dibujos que se acompañan, en los cuales:

La Fig. 1 es una vista en perspectiva de una turbina eólica ejemplar.

La Fig. 2 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema ejemplar de operación de una o más turbinas eólicas que utiliza parámetros estacionales.

La Fig. 3 es un diagrama de bloques que ilustra un controlador de turbina eólica ejemplar.

La Fig. 4 es un diagrama de flujo de un procedimiento ejemplar de control de una turbina eólica.

Las formas de realización descritas en la presente memoria facilitan la operación de una o más turbinas eólicas que utilizan parámetros operativos ajustados de forma estacional con una especificación operativa específica de la estación. En una forma de realización, se definen una o más especificaciones operativas específicas de la estación. Un controlador selecciona una especificación operativa de la estación actual, y la turbina eólica es operada de acuerdo con los parámetros operativos asociados con la especificación operativa.

Algunas formas de realización descritas implican la determinación de una estación actual entre dos o más estaciones. Una estación es cualquier periodo de tiempo que muestre, o que se prevé que muestre, una o más condiciones metereológicas (por ejemplo, la temperatura del aire, la velocidad del viento, la dirección del viento, y /

o el régimen de precipitaciones) con relativa constancia. En algunas áreas geográficas, las estaciones pueden ser decididas fundamentalmente en base a la temperatura del aire. Por ejemplo, si se definen dos estaciones, una primera estación puede ser una estación fría, y una segunda estación puede ser una estación cálida. Pueden definirse tres estaciones mediante la adición de una estación transitoria; la cual puede producirse entre la estación fría y la estación cálida y / o entre la estación cálida y la estación fría. Las estaciones pueden, pero no es necesario, que coincidan con las estaciones tradicionales del calendario (esto es, invierno, primavera, verano y otoño) . En algunas áreas geográficas, las estaciones pueden de manera adicional, o como alternativa, ser definidas en base a una o más condiciones metereológicas distintas de la temperatura del aire, como por ejemplo el régimen de precipitaciones. Puede definirse un número indeterminado de estaciones apropiadas para la operación de una turbina eólica.

Formas de realización descritas en la presente memoria describen el uso de especificaciones operativas para controlar una turbina eólica. Una especificación operativa, como se utiliza en la presente memoria, se refiere a un indicador de la forma en que debe ser operada una turbina eólica. Una simple especificación operativa, por ejemplo, puede incluir solo un identificador de un conjunto de parámetros. Por ejemplo, un identificador de conjunto de parámetros puede ser un nombre de un conjunto de parámetros como por ejemplo “tiempo frío prefijado”. Un controlador de turbina eólica que recibe un identificador de un conjunto de parámetros puede ser programado para seleccionar un conjunto de parámetros que incorpore un identificador igual al identificador del conjunto de parámetros recibido y controlar la turbina eólica en base al conjunto de parámetros seleccionado.

Un conjunto de parámetros incluye una o más definiciones de parámetros operativos y puede estar asociado con un identificador de conjuntos de parámetros. Una definición de parámetros operativos incluye un conjunto de

parámetros operativos y un valor de parámetro. Un conjunto de parámetros operativos puede incluir, sin limitación, un umbral de alarma, un umbral de fallo, un umbral de accionamiento de los dispositivos, una señal de referencia de control y / o un identificador de algoritmos de cálculo. Un umbral de accionamiento de dispositivos se utiliza para accionar un dispositivo controlable, como por ejemplo un elemento calefactor, un sistema de ventilación y / o un mecanismo de deshielo de las palas activo. Un valor de parámetro se expresa en términos apropiados para el correspondiente tipo de parámetro operativo. Por ejemplo, un valor de parámetro para un umbral de fallo de sobrecalentamiento de una caja de engranajes puede ser expresado como una temperatura en grados Fahrenheit (ºC) o Celsius (ºC) .

La definición de los valores de parámetro para cada estación facilita la reducción de fallos “falsos” en una turbina eólica. Por ejemplo, un valor de umbral de fallo por sobrecalentamiento de 22º C para un componente interno puede ser deseable en invierno. Sin embargo, si la temperatura del aire ambiente llega hasta los 38º C durante el verano, el valor de umbral de fallo por sobrecalentamiento puede ser sobrepasado incluso en ausencia de un problema operativo. El ajuste del valor de umbral de un fallo por sobrecalentamiento permite un uso incrementado de la turbina eólica.

En otro ejemplo, un valor de umbral de la presión se define para un sensor de la presión del filtro de aceite. Si un valor de la presión transmitido por el sensor excede el valor de umbral de la presión, un controlador indica que se requiere la sustitución del filtro de aceite. En tiempo frío, la viscosidad del aceite aumenta, elevando el valor de la presión transmitido por el sensor. Durante una estación fría, por tanto se puede desear un valor de umbral de la presión más alto que el utilizado durante una estación cálida.

Así mismo, o en lugar de, un valor de umbral, un valor de parámetro puede incluir un identificador de algoritmo de cálculo. Por ejemplo, un controlador puede controlar una pluralidad de algoritmos de cálculo cada uno asociado con un identificador.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema (200) de control de una operación de una primera turbina (235) eólica y de una segunda turbina (245) eólica, comprendiendo el sistema:

una primera y una segunda turbina eólica;

un controlador (205) de turbina eólica configurado para controlar una operación de las turbinas (235, 245) eólicas; y

un controlador (215) de operación estacional que comprende:

un área (220) de memoria para almacenar una pluralidad de especificaciones operativas, estando cada especificación operativa de la pluralidad de especificaciones operativas asociada con una estación;

caracterizado por:

un procesador (225) diseñado y configurado para:

determinar una sesión actual en base tanto a un programa predeterminado de estaciones como a una temperatura media del aire mediante la determinación de una primera decisión de estación actual a partir de una programación predeterminado y una segunda decisión de sesión actual a partir de la temperatura media del aire, asignando una ponderación respectiva a la primera decisión y a la segunda decisión y combinando las decisiones ponderadas para crear una decisión de estación actual combinada; y

seleccionar, entre la pluralidad de especificaciones operativas existentes en el área de memoria, una especificación operativa asociada con la estación actual; y

una interfaz (230) de comunicación acoplada comunicativamente al controlador de turbina eólica y configurada para transmitir la especificación operativa seleccionada al controlador de turbina eólica,

en el que el controlador de turbina eólica está adaptado para controlar la operación de la turbina eólica, en base, al menos en parte, a la especificación operativa transmitida,

en el que el procesador (225) está también configurado para seleccionar la especificación operativa mediante la selección de un identificador de un conjunto de parámetros correspondiente a la sesión actual

2. Un sistema (200) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la primera turbina (235) eólica incluye un primer controlador (240) de turbina eólica, y la segunda turbina (245) eólica incluye un segundo controlador (250) de turbina eólica configurado para controlar una operación de la segunda turbina eólica, en el que el procesador (225, 310) está también configurado para transmitir la especificación operativa seleccionada al controlador de la segunda turbina eólica, y el segundo controlador de turbina eólica controla la operación de la segunda turbina eólica en base, al menos en parte, a la especificación operativa transmitida.

3. Un sistema (200) de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que:

el procesador (225, 310) está configurado para seleccionar la especificación operativa mediante la selección de un identificador de un conjunto de parámetros correspondiente a la estación actual;

estando el primer controlador (240) de turbina eólica configurado para controlar la operación de la primera turbina (235) eólica en base, al menos en parte, a una pluralidad de definiciones de parámetros operativos correspondientes al identificador del conjunto de parámetros; y

el segundo controlador (250) de turbina eólica está configurado para controlar la operación de una segunda turbina (245) eólica en base, al menos en parte, a la segunda pluralidad de definiciones de parámetros operativos correspondientes al identificador del conjunto de parámetros.

4. Un sistema (200) de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que:

el procesador (225, 310) está configurado también para seleccionar la especificación operativa mediante la selección de un primer conjunto de parámetros operativos correspondiente a la primera turbina (235) eólica y un segundo conjunto de parámetros operativos correspondiente a la segunda turbina (245) eólica;

la interfaz (255) de comunicación está configurada para transmitir la especificación operativa al primer controlador (250) de turbina eólica mediante la transmisión del primer conjunto de parámetros operativos; y la interfaz (330) de comunicación está configurada para transmitir la especificación operativa al segundo controlador de turbina eólica mediante la transmisión del segundo conjunto de parámetros operativos.

5. Un sistema (200) de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que la primera turbina (235) eólica está situada en un primer punto, la segunda turbina (245) eólica está situada en un segundo punto, y el controlador 5 (215) de operación estacional está situado en un tercer punto.

6. Un sistema (200) de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el procesador (225, 310) está configurado también para determinar la estación actual en base a una fecha actual y al programa predeterminado de estaciones.

7. Un procedimiento de control del sistema de la reivindicación 1 que tiene una primera turbina (235) eólica y una 10 segunda turbina (245) eólica, comprendiendo el procedimiento:

la definición, en un área (220) de memoria de un dispositivo informático, de una pluralidad de especificaciones operativas, estando cada especificación operativa de la pluralidad de especificaciones operativas asociada con una pluralidad de definiciones de especificaciones operativas y correspondiente a una estación; caracterizado por:

la determinación, mediante el dispositivo informático, de una segunda estación en base tanto a un programa predeterminado de estaciones como a una media de la temperatura del aire mediante la determinación de una primera decisión de estación actual a partir del programa predeterminado y una segunda decisión del programa actual a partir de la temperatura media del aire, asignando una ponderación respectiva a la primera decisión y a la segunda decisión y combinando las decisiones ponderadas para crear una decisión de estación actual combinada;

la selección, a partir del área (220) de memoria, de una especificación operativa de la pluralidad de especificaciones operativas correspondiente a la estación actual; y

el control de una operación de las primera y segunda turbinas (235, 245) eólicas en base, al menos en parte, a la pluralidad de definiciones de parámetros operativos asociada con la especificación operativa seleccionada.

8. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el control de una operación de la turbina (235, 245) eólica comprende el ajuste de un umbral de fallo en base a al menos una de la pluralidad de definiciones de parámetros operativos.

9. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 8, en el que el control de una operación de la turbina (235, 245) eólica comprende el control de una operación de la primera turbina (235) eólica y una operación de la segunda turbina (245) eólica, en base, al menos en parte, a la pluralidad de definiciones de parámetros operativos asociada con la especificación operativa seleccionada.