Sistemas y procedimientos para el control sincronizado de perfiles de voltaje de sistemas de energía eléctrica.

En el presente documento se divulgan varias realizaciones de sistemas y procedimientos para control de un perfil del voltaje suministrado a una carga en un sistema de energía eléctrica. De acuerdo con varias realizaciones

, un sistema de energía eléctrica puede incluir una línea de energía eléctrica, un transformador de toma variable y una batería de condensadores. El transformador de toma variable puede incluir una pluralidad de posiciones de toma. Un controlador de cambio de toma puede ser acoplado con el transformador de toma variable y puede controlar las posiciones de toma del transformador de toma variable. Un controlador de la batería de condensadores puede ser acoplado con la batería de condensadores y puede ser acoplado selectivamente a la línea de energía eléctrica. El controlador de cambio de toma y el controlador de la batería de condensadores pueden compartir información del sistema relativa al perfil del voltaje a lo largo de la línea de energía eléctrica y al cambio de perfil del voltaje a lo largo de la línea usando el transformador de toma variable y la batería de condensadores dependiendo de la información del sistema.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2010/052449.

Solicitante: SCHWEITZER ENGINEERING LABORATORIES, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 2350 NE Hopkins Court 99163 - Pullman WASHINGTON ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: LABUSCHAGNE,Casper A, MOXLEY,Roy E, POPE,Jeffrey G.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > COMPUTO; CALCULO; CONTEO > TRATAMIENTO DE DATOS DIGITALES ELECTRICOS (computadores... > G06F19/00 (Métodos o equipos para computación digital o procesamiento de datos, especialmente adaptados para aplicaciones específicas (G06F 17/00  tiene preferencia; sistema o métodos de procesamiento de datos especialmente adaptados para propósitos administrativos, comerciales, financieros, de gestión, supervisión o predicción G06Q))
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Sistemas y procedimientos para el control sincronizado de perfiles de voltaje de sistemas de energía eléctrica.

Fragmento de la descripción:

Sistemas y procedimientos para el control sincronizado de perfiles de voltaje de sistemas de energía eléctrica

Campo técnico Esta divulgación se refiere a sistemas y procedimientos para control de perfiles del voltaje de sistemas de energía eléctrica y, más concretamente, a sistemas y procedimientos para control de perfiles del voltaje de sistemas de energía eléctrica usando baterías de condensadores y conmutadores de tomas en carga.

Breve descripción de los dibujos Con referencia a las figuras, se describen realizaciones de la divulgación no limitativas ni exhaustivas, que incluyen varias realizaciones de la divulgación, en las que:

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

La figura 2 ilustra un diagrama de bloques de un sistema de suministro de energía eléctrica que incluye un conmutador de tomas en carga y un sistema de baterías de condensadores en paralelo.

La figura 3 ilustra un diagrama de un perfil del voltaje para controlador de de cambio de tomas en carga.

La figura 4 ilustra un diagrama de flujos de un procedimiento para control de perfiles del voltaje de un sistema de suministro eléctrico.

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 se describen y se ilustran generalmente en las figuras de la presente divulgación, podrían disponerse y diseñarse en una amplia variedad de diferentes configuraciones. Por lo tanto, la siguiente descripción detallada de las realizaciones de los sistemas y procedimientos de la divulgación no está pensada para limitar el ámbito de la divulgación. Además, las etapas de un procedimiento no tienen que ser ejecutadas necesariamente en orden alguno específico, ni tiene que ser ejecutadas la etapas necesariamente en cualquier orden específico ni incluso sucesivamente, ni tienen que ser ejecutadas las etapas una vez solamente, salvo que se indique otra cosa.

En algunos casos, aspectos, estructuras u operaciones muy conocidos no se muestran o no se describen en detalle. Además, los aspectos, estructuras u operaciones descritos pueden combinarse de cualquier manera adecuada en una o más realizaciones. También se entenderá fácilmente que los components de las realizaciones, como se describen e ilustran generalmente en las figuras de la presente divulgación, podrían disponerse y diseñarse en una amplia variedad de diferentes configuraciones.

Varios aspectos de las realizaciones descritas son ilustrados como módulos o componentes software. Según su uso en la presente divulgación, un modulo o componente de software puede incluir cualquier tipo de instrucción de ordenador o código ejecutable por ordenador situado dentro de un dispositivo de memoria que es operable en conjunción con hardware adecuado para implementar las instrucciones programadas. Un módulo o componente de software puede comprender, por ejemplo, uno o más bloques físicos o lógicos de instrucciones de ordenador, que pueden estar organizados como una rutina, programa, objeto, componente, estructura de datos, etc., que realiza una o más tareas o implementa tipos de datos abstractos concretos.

En ciertas realizaciones, un determinado modulo o componente de software puede comprender instrucciones diferentes almacenadas en diferentes ubicaciones de un dispositivo de memoria, que implementan conjuntamente la funcionalidad descrita del módulo. Por supuesto, un modulo o componente puede comprender una sola instrucción o muchas instrucciones, y pueden ser distribuidas sobre varios segmentos de código diferentes, y a través de varios dispositivos de memoria. Algunas realizaciones pueden ser practicadas en un entorno de computación distribuido donde pueden realizarse tareas mediante un dispositivo de proceso remoto conectado a través de una red de comunicaciones. En un entorno de computación distribuido, módulos o componentes de software pueden estar situados en dispositivos de memoria locales y/o remotos. Además, datos que están ligados entre sí 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 estar conectados entre sí en campos de un registro de una base de datos a través de una red.

Unas realizaciones pueden ser suministradas como programa de ordenador producto que incluye un medio legible por máquina no transitorio que tiene instrucciones almacenadas en la misma que se pueden usar para programar un ordenador (u otro dispositivo electrónico) para realizar procesos descritos en la presente divulgación. El medio legible por máquina no transitorio puede incluir, pero no se limita a, unidades de disco duro, disquetes, discos ópticos disks, CD-ROMs, DVD-ROMs, ROMs, RAMs, EPROMs, EEPROMs, tarjetas magnéticas u ópticas, dispositivos de memoria de estado sólido, u otros tipos de medios/medio legible por máquina adecuado para almacenar instrucciones electrónicas.

Los sistemas de generación y suministro de energía eléctrica se diseñan para generar, transmitir y distribuir energía eléctrica a cargas. Los sistemas de generación y suministro de energía eléctrica pueden incluir equipos tales como generadores eléctricos, motores eléctricos, transformadores eléctricos, líneas de transmisión y distribución, ruptores de circuito, conmutadores, colectores, líneas de transmisión, reguladores de voltaje, baterías de condensadores, y similares. Dichos equipos pueden ser monitorizados, controlados, automatizados y/o protegidos usando dispositivos eléctricos inteligentes (IEDs) que reciben información del sistema de energía eléctrica de los equipos, adoptan decisiones basadas en la información, y proporcionan información de monitorización, control, protección y/o automatización a los equipos.

Coherentemente con las realizaciones divulgadas en la presente divulgación, los equipos del sistema de generación y suministro de energía eléctrica pueden ser monitorizados y protegidos de varios defectos y/o condiciones de funcionamiento usando uno o más IEDs. Por ejemplo, un IED puede estar configurado para proteger los equipos del sistema de energía eléctrica de condiciones anormales tales como cortocircuitos, sobrecargas de voltaje, salidas de frecuencia, funciones del voltaje, y similares. En algunas realizaciones, para proteger los equipos del sistema de energía eléctrica, un IED puede aislar los equipos del resto de un sistema tras la detección de una condición anormal (por ejemplo un fallo) en el equipo y/o en el sistema.

Para proteger diversos equipos del sistema de energía eléctrica, se puede incluir en el sistema una variedad de IEDs diseñados para proteger diferentes equipos. Dichos IEDs pueden incluir uno o más relés de protección, controladores de cambio de tomas, controladores de baterías de condensadores en paralelo, relés diferenciales, relés direccionales, relés de protección de colectores, relés de protección de transformadores, y similares. En algunas realizaciones, un sistema de generación y suministro de energía eléctrica puede incluir baterías de condensadores en paralelo (SCBs) configuradas para prestar soporte y compensación de energía capacitiva reactiva en situaciones de alto y/o bajo voltaje en el sistema de energía eléctrica. Por ejemplo la corriente o voltaje reactivo a lo largo de una línea de transmisión o distribución incluida en el sistema de energía eléctrica está por debajo de un umbral especificado, las baterías de condensadores en paralelo dentro del/los SCB pueden ser conectadas para mantener los niveles de corriente o voltaje reactivo y/o el rango de niveles a lo largo de la línea de transmisión a un cierto voltaje...

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema caracterizado porque comprende:

una línea de energía eléctrica;

un transformador de toma variable que incluye una pluralidad de posiciones de toma acoplables selectivamente con la línea;

un controlador de cambio de toma acoplado comunicativamente con el transformador de toma variable y configurado para controlar las posiciones de toma del transformador de toma variable;

una batería de condensadores acoplable selectivamente con la línea; y

un controlador de batería de condensadores acoplado comunicativamente con la batería de condensadores y configurado para acoplar selectivamente la batería de condensadores a la línea,

en el que el controlador de cambio de toma y el controlador de batería de condensadores están configurados para compartir la información del sistema relacionada con el perfil del voltaje a lo largo de la línea de energía eléctrica y para cambiar el perfil del voltaje a lo largo de la línea usando el transformador de toma variable y la batería de condensadores dependiendo de la información del sistema.

2. El sistema de la reivindicación 1, caracterizado porque la información del sistema comprende información de fasor sincronizado.

3. El sistema de la reivindicación 1, caracterizado porque la información del sistema comprende información de la corriente en la línea.

4. El sistema de la reivindicación 1, caracterizado porque la información del sistema comprende información del voltaje en la línea.

5. El sistema de la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema comprende además una referencia horaria común para el controlador de cambio de toma y para el controlador de la batería de condensadores usado para coordinar las operaciones del controlador de cambio de toma y del controlador de la batería de condensadores.

6. El sistema de la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema comprende además un ruptor acoplado comunicativamente a la batería de condensadores y el controlador de la batería de condensadores está configurado para acoplar selectivamente la batería de condensadores a la línea de energía eléctrica sobre la base de una señal de control recibida del controlador de la batería de condensadores.

7. El sistema de la reivindicación 1, en el que la batería de condensadores comprende una pluralidad de condensadores.

8. El sistema de la reivindicación 1, caracterizado porque el controlador de cambio de toma y el controlador de la batería de condensadores están configurados para optimizar el perfil del voltaje suministrado a una carga acoplada comunicativamente con la línea controlando el transformador de toma variable y la batería de condensadores sobre la base de la información del sistema compartida.

9. El sistema de la reivindicación 1, caracterizado porque el perfil del voltaje a lo largo de la línea es cambiado por el controlador de cambio de toma cambiando una posición de toma del transformador de toma variable.

10. El sistema de la reivindicación 6, caracterizado porque el perfil del voltaje a lo largo de la línea es cambiado por el controlador de la batería de condensadores emitiendo la señal de control al ruptor.

11. Un procedimiento para control de un perfil del voltaje suministrado a una carga en un sistema de energía eléctrica, caracterizado porque comprende el sistema:

recepción, por un controlador de cambio de toma acoplado comunicativamente con un transformador de toma variable a una línea de energía eléctrica, de primera información del sistema relativa al perfil del voltaje a lo largo de la línea;

recepción, por un controlador de la batería de condensadores acoplado comunicativamente con una batería de condensadores incluyendo al menos un condensador acoplado a la línea, de segunda información del sistema relativa al perfil del voltaje a lo largo de la línea;

recepción, por el controlador de cambio de toma desde el controlador de la batería de condensadores, de la segunda información del sistema;

recepción, por el controlador de la batería de condensadores desde el controlador de cambio de toma, de la primera información del sistema; y

control, por el controlador de cambio de toma o por el controlador de la batería de condensadores, del perfil del voltaje en la línea sobre la base de la primera y la segunda informaciones del sistema usando el transformador de toma variable o la batería de condensadores.

12. El procedimiento de la reivindicación 11, caracterizado porque la primera y la segunda informaciones del sistema comprenden información de fasor sincronizada.

13. El procedimiento de la reivindicación 11, caracterizado porque la primera y la segunda informaciones del sistema comprenden información de corriente en la línea.

14. El procedimiento de la reivindicación 11, caracterizado porque la primera y la segunda informaciones del sistema comprenden información del voltaje en la línea.

15. El procedimiento de la reivindicación 11, caracterizado porque el procedimiento comprende además recepción, por el controlador de cambio de toma y por el controlador de la batería de condensadores, de una señal de la referencia horaria usada para coordinar operaciones del controlador de cambio de toma y del controlador de la batería de condensadores.

16. El procedimiento de la reivindicación 11, caracterizado porque el procedimiento comprende además generación, por el controlador de la batería de condensadores, de una señal emitida a un ruptor acoplado comunicativamente a la batería de condensadores y a la línea configurada para hacer que el ruptor acople selectivamente la batería de condensadores a la línea de energía eléctrica.

17. El procedimiento de la reivindicación 11, caracterizado porque la batería de condensadores comprende una pluralidad de condensadores.

18. El procedimiento de la reivindicación 11, caracterizado porque el perfil del voltajes es controlado por el controlador de cambio de toma mediante el cambio de una posición de toma del transformador de toma variable.

19. El procedimiento de la reivindicación 16, caracterizado porque el perfil del voltaje suministrado a la carga es controlado por el controlador de la batería de condensadores mediante la emisión de la señal de control al ruptor.

20. Un dispositivo electrónico inteligente caracterizado porque comprende:

una interfaz configurada para recibir primera información del sistema relativa a un perfil del voltaje de un sistema de suministro de energía eléctrica que incluye un transformador de toma variable acoplado comunicativamente con la interfaz;

un procesador acoplado comunicativamente a la interfaz;

un medio de almacenamiento legible por ordenador acoplado comunicativamente al procesador, almacenando el medio de almacenamiento legible por ordenador instrucciones que cuando son ejecutadas por el procesador hacen que el procesador cambie el perfil del voltaje controlando una posición de toma del transformador de toma variable sobre la base de la primera información del sistema y de la segunda información del sistema recibidas de un dispositivo electrónico inteligente asociado con un sistema de baterías de condensadores en paralelo.

21. El dispositivo electrónico inteligente de la reivindicación 20, caracterizado porque la primera y la segunda informaciones del sistema comprenden información de fasor sincronizada.

22. El dispositivo electrónico inteligente de la reivindicación 20, caracterizado porque la primera y la segunda informaciones del sistema comprenden información de corriente.

23. El dispositivo electrónico inteligente de la reivindicación 20, caracterizado porque la primera y la segunda informaciones del sistema comprenden información de voltaje.

24. Un dispositivo electrónico inteligente que comprende:

una interfaz configurada para recibir primera información del sistema relativa a un perfil del voltaje a lo largo de una línea de energía eléctrica acoplada con un sistema de baterías de condensadores en paralelo acoplado comunicativamente con la interfaz;

un procesador acoplado comunicativamente a la interfaz;

un medio de almacenamiento legible por ordenador acoplado comunicativamente al procesador, almacenando el

medio de almacenamiento legible por ordenador instrucciones que cuando son ejecutadas por el procesador hacen que el procesador cambie el perfil del voltaje de la línea conectando selectivamente el sistema de baterías de condensadores a la línea sobre la base de la primera y de la segunda informaciones del sistema recibidas de un dispositivo electrónico inteligente asociado con un transformador de toma variable.

25. El dispositivo electrónico inteligente de la reivindicación 24, caracterizado porque la primera y la segunda informaciones del sistema comprenden información de fasor sincronizada.

26. El dispositivo electrónico inteligente de la reivindicación 24, caracterizado porque la primera y la segunda informaciones del sistema comprenden información de corriente en la línea. 15

27. El dispositivo electrónico inteligente de la reivindicación 24, caracterizado porque la primera y la segunda informaciones del sistema comprenden información del voltaje en la línea.