Sistemas y procedimientos para protección de apagones.

Sistemas y procedimientos para protección de apagones.

Se describe un sistema para la gestión de un sistema de suministro de energía eléctrica que incluye un conjunto de dispositivos electrónicos inteligentes

(IEDs) remotos y un IED central.

Los IEDs remotos se pueden configurar para obtener información relacionada con los ángulos de rotor, frecuencias de funcionamiento, tasa de cambio de frecuencia, inercia de rotación, y niveles de consumo de energía de cargas y generadores incluidos en el sistema de suministro de energía eléctrica. El IED central puede comunicarse con los IEDs remotos para determinar qué cargas y generadores están asociados con una subred del sistema de suministro de energía eléctrica y si se desconectan ciertas cargas o generadores. En base a esta determinación, el IED central pueden dirigir los IEDs remotos para desconectar cargas o generadores del sistema de suministro de energía eléctrica, o para aumentar o disminuir rápidamente la salida del generador según sea apropiado.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2012/068962.

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: MANSON,Scott M.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • 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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Sistemas y procedimientos para protección de apagones.

Fragmento de la descripción:

Sistemas y procedimientos para protección de apagones

Campo técnico

Esta divulgación se refiere a sistemas y a procedimientos para el control y la protección de un sistema de suministro de energía eléctrica y, más particularmente, a sistemas y a procedimientos para la protección de apagones de baja frecuencia de área amplia en un sistema de suministro de energía eléctrica.

Breve descripción de los dibujos

Se describen realizaciones no limitativas y no exhaustivas de la divulgación, incluyendo diversas realizaciones de la divulgación, con referencia a las figuras, en las que:

La figura 1 ilustra un diagrama simplificado de una realización de un sistema de suministro de energía eléctrica que incluye dispositivos electrónicos inteligentes.

La figura 2 ilustra un diagrama de bloques de una realización de un dispositivo electrónico inteligente para protección y control de un sistema de suministro de energía eléctrica La figura 3 ilustra otro diagrama de bloques de una realización de un dispositivo electrónico inteligente para protección y control de un sistema de suministro de energía eléctrica.

La figura 4 ilustra una realización de un procedimiento de protección y control de un sistema de suministro de energía eléctrica.

La figura 5 ilustra otra realización de un procedimiento de protección y control de un sistema de suministro de energía eléctrica que utiliza la información de inercia de rotación del sistema.

Descripción detallada

Las realizaciones de la divulgación se entenderán mejor por referencia a los dibujos. Se entenderá fácilmente que los componentes de las realizaciones divulgados, como generalmente se describen e ilustran en las figuras en el presente documento, podría estar dispuestos y diseñados en una amplia variedad de diferentes configuraciones. Por lo tanto, la siguiente descripción detallada de las realizaciones de los sistemas y procedimientos de la descripción no pretende limitar el alcance de la descripción, 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 secuencialmente, ni las etapas necesitan ser ejecutadas una sola vez, a menos que se especifique lo contrario.

En algunos casos, características, estructuras, u operaciones bien conocidas no se muestran o describen en detalle. Además, las características descritas, estructuras, o las operaciones se pueden combinar de cualquier manera adecuada en una o más realizaciones. También será entenderá fácilmente que los componentes de las realizaciones, como se describe en general, y se ilustran en las figuras de este documento, podrían estar dispuestos y diseñados en una amplia variedad de configuraciones diferentes. Por ejemplo, a lo largo de esta memoria, cualquier referencia a "una realización" o "la realización" significa que una característica particular, la estructura, o característica descrita en relación con esa realización está incluida 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 especificación no necesariamente se refieren todas a la misma realización.

Varios aspectos de las realizaciones descritas se ilustran como módulos o componentes de software. Como se usa aquí, un módulo de software o componente puede incluir cualquier tipo de instrucción de ordenador o código ejecutable por ordenador situado dentro de un dispositivo de memoria que se puede operar en conjunto con el hardware adecuado para poner en práctica las instrucciones programadas. Un módulo de software o componente pueden, por ejemplo, comprender uno o más bloques físicos o lógicos de instrucciones de ordenador, que pueden ser organizados como una rutina, programa, objeto, elemento, estructura de datos, etc., que realizan una o más tareas o implementan tipos de datos abstractos.

En ciertas realizaciones, un módulo de software o componente particular pueden 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 puede comprender una sola instrucción, o muchas instrucciones, y pueden estar distribuidos sobre varios segmentos de código diferentes, entre diferentes programas, y la mayoría de los dispositivos de memoria. Algunas realizaciones pueden ponerse en práctica en un entorno informático distribuido donde las tareas son realizadas por 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 situados en la memoria local y/o remota de los dispositivos de almacenamiento. Además, estando los datos ligados o fundidos juntos en un registro de base de datos pueden residir en el mismo dispositivo de memoria, o en mayoría de los dispositivos de memoria, y pueden ser unidos entre sí en los campos de un registro en una base de datos en una red.

Las realizaciones se puede proporcionar como un producto de programa de ordenador que incluye un soporte legible por máquina no transitorio que tiene almacenado en el mismo instrucciones que se pueden utilizar para programar un ordenador u otro dispositivo electrónico para llevar a cabo los procedimientos descritos en el presente documento. El medio legible por máquina no transitorio puede incluir, pero no está limitado a, los discos duros, disquetes, discos ópticos, CD-ROMs, DVD-ROMs, ROMs, RAMs, EPROMs, EEPROMs, tarjetas magnéticas u ópticas, dispositivos de memoria de estado sólido, u otros tipos de medios/medios legibles por máquina adecuados para almacenar instrucciones electrónicas. En algunas realizaciones, el ordenador u otro dispositivo electrónico puede incluir un dispositivo de procesamiento tal como un microprocesador, microcontrolador, circuitería lógica, o similar. El dispositivo de procesamiento puede incluir además uno o más dispositivos especiales de procesamiento de uso, tales como un circuito de interfaz de aplicación específica (ASIC) , PAL, PLA, PLD, campo de matriz de puertas programables (FPGA) , o cualquier otro dispositivo adaptable o programable.

Los sistemas de generación y de suministro de energía eléctrica están diseñados para generar, transmitir y distribuir energía eléctrica a cargas. Sistemas de generación y de suministro de energía eléctrica pueden incluir equipos, tales como generadores eléctricos, motores eléctricos, transformadores, líneas de transmisión y distribución, disyuntores, interruptores, buses, líneas de transmisión, reguladores de tensión, baterías de condensadores, y similares. Dicho equipo puede ser monitorizado, controlado automatizado, y/o protegido mediante dispositivos electrónicos inteligentes (IEDs) que reciben la información del sistema de energía eléctrica de los equipos, toman decisiones basadas en la información, y proporcionan monitorización, control, protección y/o automatización de salidas para el equipo.

En algunas realizaciones, un IED pueden incluir, por ejemplo, las unidades terminales remotas, relés diferenciales, relés de distancia, relés direccionales, relés de alimentación, relés de sobrecorriente, controles reguladores de tensión, relés de tensión, relés de fallo de interruptor, relés de generador, relés de motor, controladores de automatización, controladores de bahía, medidores, controles de reconectadores, procesadores de comunicación, plataformas informáticas, controladores lógicos programables (PLCs) , controladores de automatización programables, módulos de entrada y salida, gobernadores,...

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema para la gestión de un sistema de suministro de energía eléctrica que comprende:

una primera pluralidad de dispositivos electrónicos inteligentes (IEDs) , estando cada IED de la primera pluralidad de IED acoplado en comunicación con una carga, en el que cada IED de la primera pluralidad de IEDs está configurado para obtener información de carga de las cargas, y en el que cada IED de la primera pluralidad de IEDs está configurado para desconectar selectivamente una carga desde el sistema de suministro de energía eléctrica;

una segunda pluralidad de IEDs, estando cada IED de la segunda pluralidad de IED acoplado en comunicación con un generador respectivo, en el que cada IED de la segunda pluralidad de IEDs está configurado para obtener información de generador desde el generador correspondiente, y en el que cada IED de la segunda pluralidad de IEDs está configurado para modificar selectivamente la carga o generación en el sistema de suministro de energía eléctrica; y un IED central acoplado en comunicación con la primera y segunda pluralidad de IEDs, estando el IED central configurado para:

recibir la información de carga y generador;

en base a la información de carga y generador, determinar una cantidad de generación o carga a ser modificada; y, señalar los IEDs apropiados de la primera y segunda pluralidad de IEDs para modificar la generación o carga asociadas;

en el que la información de carga comprende información relativa a una inercia de rotación de las una o más cargas y la información de generador comprende inercia de rotación de los uno o más generadores.

2. El sistema de la reivindicación 1, en el que la segunda pluralidad de IEDs está configurada para desconectar selectivamente el generador correspondiente del sistema de

suministro de energía eléctrica.

3. El sistema de la reivindicación 1, en el que la segunda pluralidad de IEDs está configurada para retroceder selectivamente el generador correspondiente.

4. El sistema de la reivindicación 1, en el que la segunda pluralidad de IEDs está configurada para acelerar selectivamente el generador correspondiente.

El sistema de la reivindicación 1, en el que la información de carga comprende además uno o más seleccionados del grupo que consiste en: ángulo del rotor; frecuencia de funcionamiento; tasa de cambio de frecuencia de funcionamiento; y consumo de energía.

6. El sistema de la reivindicación 1, en el que la información del generador comprende además uno o más seleccionados del grupo que consiste en: ángulo del rotor; frecuencia de funcionamiento; tasa de cambio de frecuencia de funcionamiento; y consumo de energía.

7. El sistema de la reivindicación 1, en el que el IED central está configurado además para determinar un sistema de inercia de rotación sobre la base de la carga recibida y la información del generador.

8. El sistema de la reivindicación 7, en el que el IED central está configurado además para determinar una frecuencia de operación en base a la información de carga y generador.

9. El sistema de la reivindicación 8, en el que el IED central está configurado además para determinar una cantidad de contribución de energía adicional requerida de los generadores en base a una comparación entre la frecuencia de funcionamiento y uno o más umbrales predeterminados y para señalar los IED apropiados de la primera y la segunda pluralidad de IEDs para restringir una cantidad adecuada de carga sobre la base de los mismos.

10. El sistema de la reivindicación 8, donde el IED central está configurado además para determinar una cantidad de reducción de energía de los generadores en base a una comparación entre la frecuencia de funcionamiento y uno o más umbrales predeterminados y para señalar los IED apropiados de la primera y segunda pluralidad de IEDs para restringir una cantidad adecuada de generación sobre la base de los mismos.

11. El sistema de la reivindicación 1, en el que la información de carga y generador

comprenden información de fasor sincronizado.

12. El sistema de la reivindicación 1, en el que la información de carga y generador comprenden información binaria.

13. El sistema de la reivindicación 1, en el que el IED central está configurado además para recibir información de composición de carga de la primera pluralidad de IEDs y para determinar una cantidad apropiada de carga a restringir sobre la base de los mismos.

14. El sistema de la reivindicación 1, en el que el IED central detecta la formación de isletas por correlación del tiempo de la información de carga y generación recibida.

15. Un procedimiento para la gestión de un sistema de suministro de energía eléctrica usando un dispositivo electrónico inteligente central (IED) que comprende:

recibir, en el IED central a partir de una primera pluralidad de IEDs, estando cada una de la primera pluralidad de IEDs acoplada en comunicación con una carga, comprendiendo la información de carga la información de inercia de rotación de las cargas;

recibir, en el IED central de una segunda pluralidad de IEDs, estando cada una de la segunda pluralidad de IEDs acoplada en comunicación con un generador respectivo, comprendiendo la información de generador la información de inercia de rotación de los generadores;

determinar, mediante el IED central, una cantidad de generación o de carga para modificar en base a la información de carga y generador; y señalizar, mediante el IED central, los IED apropiados de la primera y segunda pluralidad de IEDs para modificar la generación asociada o la carga en base a la cantidad determinada de generación o de carga a modificar.

16. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que la cantidad de generación o de carga a modificar comprende una cantidad de generación a restringir, y la señalización comprende la señalización de IEDs apropiados para desconectar la generación asociada en base a la cantidad determinada de generación a desconectar.

17. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que la cantidad de generación o de carga a modificar comprende una cantidad de generación para retroceder, y la señalización comprende la señalización de los IEDs adecuados para restringir la generación asociada en base a la cantidad determinada de generación a restringir.

18. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que la cantidad de generación o de carga a modificar comprende una cantidad de generación a acelerar, y la señalización comprende la señalización de los IEDs apropiados para acelerar la generación asociada en base a la cantidad determinada de generación a acelerar.

19. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que la información de carga comprende además uno o más seleccionados del grupo que consiste en: ángulo del rotor; frecuencia de funcionamiento; tasa del cambio de frecuencia de funcionamiento; y el consumo de energía.

20. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que la información de generador comprende además uno o más seleccionados del grupo que consiste en: ángulo del rotor; frecuencia de funcionamiento; tasa de cambio de frecuencia de funcionamiento; y el consumo de energía.

21. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que el procedimiento comprende además: determinar, mediante el IED central, una inercia de rotación del sistema en base a la carga recibida y la información del generador.

22. El procedimiento de la reivindicación 21, en el que el procedimiento comprende además: determinar, mediante el IED central, una frecuencia de funcionamiento en base a la carga recibida y la información del generador.

23. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que el procedimiento comprende además: determinar, mediante el IED central, una cantidad de contribución de energía adicional requerida de los generadores en base a una comparación entre la frecuencia de funcionamiento y uno o más umbrales predeterminados; y

24. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que el procedimiento comprende además:

señalizar, mediante el IED central, los IEDs apropiados de la primera y segunda pluralidad de IEDs para restringir una cantidad adecuada de carga basado en los mismos.

determinar, mediante el IED central, una cantidad de reducción de energía de los generadores en base a una comparación entre la frecuencia de funcionamiento y uno o más umbrales predeterminados; y señalizar, mediante el IED central, para señalar los IEDs apropidos de la primera y segunda pluralidad de IEDs para restringir una cantidad apropiada de generación a base de los mismos.

25. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que la información de carga y generador comprenden información de fasor sincronizado.

26. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que la información de carga y generador comprenden información binaria.

27. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que el procedimiento comprende además: recibir, mediante el IED central desde la primera pluralidad de IEDs, información de composición de carga; y

determinar, mediante el IED central, una cantidad apropiada de carga a restringir en base a la información de compensación de carga.

28. El procedimiento de la reivindicación 15, que comprende además la detección de la formación de isletas por el tiempo de correlación de la carga recibida y la información de generación.

29. Un dispositivo electrónico inteligente (IED) asociado con un sistema de suministro de energía eléctrica que comprende:

una interfaz configurada para recibir:

información de carga de una primera pluralidad de IEDs, estando cada uno de la primera pluralidad de IED acoplada comunicativamente con una carga y configurada para desconectar selectivamente una carga desde el sistema de suministro de energía eléctrica, comprendiendo la información de carga la información de inercia de rotación de las cargas, e información de generador de una segunda pluralidad de IEDs, estando cada una de la segunda pluralidad de IEDs acoplada en comunicación con un generador respectivo y configurado para desconectar selectivamente el generador respectivo del sistema de suministro de energía eléctrica, comprendiendo la información de generador la información de inercia de rotación de los generadores;

un procesador acoplado en comunicación a la interfaz; y un medio de almacenamiento legible por ordenador no transitorio acoplado en comunicación con el procesador, almacenando el medio de almacenamiento legible por ordenador las instrucciones que cuando son ejecutadas por el procesador, hacen que el procesador determine una cantidad de generación a restringir, retroceder o acelerar, o la carga a ser restringida en base a la información de carga y generador y a señalizar los IEDs apropiados de la primera y segunda pluralidad de IEDs a restringir, retroceder o acelerar la generación asociada o restringir la carga asociada en base a la cantidad determinada de generación a restringir, retroceder, o acelerar, o de carga a ser restringida.