Un método para inicializar una deducción, a partir de parámetros del modelo estimados (a1,

a2, ...) de un modelo paramétrico de un sistema de potencia eléctrica (1), de la frecuencia y factor de amortiguación (f, ?) de un modo de oscilación electromecánico del sistema de potencia (1), en el que la estimación de los parámetros del modelo (a1, a2, ...) se basa en una serie de valores medidos (y21, y22, ...) de una segunda magnitud del sistema (y2) del sistema de potencia (1) y en el que dichos parámetros del modelo (a1, a2, ...) se estiman de forma adaptativa cada vez que se mide un nuevo valor (y2k) de la segunda magnitud del sistema (y2), en el que el método de inicialización comprende

- sintonizar un conjunto de parámetros de sintonización (tp2) para la estimación posterior de los parámetros del modelo (a1, a2, ...),

caracterizado por que el método comprende además

- sintonizar el conjunto de parámetros de sintonización (tp2) copiando los parámetros de sintonización (tp1) sintonizados anteriormente para estimar los parámetros del modelo (a1, a2, ...) en base a una primera magnitud del sistema (y1) del sistema de potencia eléctrica (1), y

- determinar una ganancia de acondicionamiento (G2) para escalar los valores medidos (y12, y22, ...) de la segunda magnitud del sistema (y2) antes de cada una de las estimaciones adaptativas de los parámetros del modelo (a1, a2, ...)

Inicialización de una estimación de parámetros de un modelo dinámico.

Campo de la invención

La invención se refiere al campo de monitorización de oscilaciones electromagnéticas en sistemas de potencia eléctrica que comprenden una pluralidad de generadores y consumidores. Procede de un método de inicialización de una estimación de parámetros del modelo, de un modelo paramétrico del sistema de potencia, como se describe en el preámbulo de la reivindicación 1.

Antecedentes de la invención

Como consecuencia de las desregulaciones en marcha de los mercados de potencia eléctricos, la transmisión de cargas y la conducción de potencia desde los generadores distantes a los consumidores locales se ha convertido en una práctica común. Como consecuencia de la competencia entre las compañías de servicios y la necesidad emergente de optimizar los recursos, se transmiten cantidades de potencia eléctrica en aumento a través de las redes existentes, lo cual causa invariablemente congestión, cuellos de botella de la transmisión y/o oscilaciones de partes de los sistemas de transmisión de potencia. Respecto a esto, las redes de transmisión eléctricas son altamente dinámicas. En general, las oscilaciones electromagnéticas en los sistemas de potencia eléctrica que comprenden varios generadores de corriente alterna tienen una frecuencia de menos de unos pocos Hz y se considera aceptable siempre que decaen. Estas se inician por pequeños cambios normales en la carga del sistema, y son una característica de cualquier sistema de potencia. Sin embargo, pueden ocurrir oscilaciones insuficientemente amortiguadas cuando se cambia el punto de operación del sistema de potencia debido, por ejemplo a una nueva distribución de los flujos de potencia que siguen a una conexión o desconexión de generadores, cargas y/o líneas de trasmisión. Asimismo, la interconexión de varias rejillas de potencia existentes, incluso si las últimas no presentan individualmente ningunas oscilaciones malamente amortiguadas antes de su interconexión, pueden dar lugar a oscilaciones insuficientemente amortiguadas. En estos casos, un aumento en la potencia transmitida de unos pocos MW puede hacer la diferencia entre oscilaciones estables y oscilaciones inestables que tiene el potencial de causar un colapso del sistema o dar como resultado una pérdida de sincronismo, una pérdida de interconexiones y finalmente la incapacidad de suministrar potencia eléctrica al consumidor. La monitorización apropiada del sistema de potencia puede ayudar al operador de la red a evaluar con precisión los estados del sistema de potencia y evitar una desconexión total tomando las acciones apropiadas tales como la conexión de un equipo de amortiguación de oscilaciones especialmente diseñado.

En la Solicitud de Patente EP-A 1 489 714, una detección adaptativa de oscilaciones electromagnéticas en los sistemas de potencia eléctrica se basa en un modelo de variación lineal con el tiempo. Se muestrea una magnitud o señal del sistema tal como por ejemplo la amplitud o el ángulo del voltaje o de la corriente en un nodo seleccionado de la red y se estiman los parámetros del modelo lineal que representa el comportamiento del sistema de potencia por medio de técnicas de filtrado de Kalman. Este proceso se realiza de forma recursiva, es decir cada vez que se mide un nuevo valor de la magnitud del sistema se actualizan los parámetros del modelo. Finalmente, a partir de los parámetros estimados del modelo, se deducen los parámetros de los modos de oscilación, tales como la frecuencia y el factor de amortiguación y se presentan a un operador. Este proceso de identificación adaptativo posibilita un análisis en tiempo real del estado presente del sistema de potencia, comprendiendo en particular el factor de amortiguación ? y la frecuencia f del modo de oscilación de potencia dominante, es decir, el modo con la proporción del factor de amortiguación relativa más baja.

Para que tal estimación de los parámetros del modelo dinámico funcione adecuadamente, la estimación tiene que inicializarse por un conjunto de parámetros de sintonización elegidos adecuadamente, tales como el orden del modelo dinámico, el proceso y el ruido de medición, las frecuencias de corte para los pre-filtros de señal, etc. En general los valores de los parámetros de sintonización dependen del sistema de potencia particular que se esté monitorizando y de la señal particular que se esté seleccionando como la entrada al algoritmo de monitorización. Estos valores se ajustan a continuación o se sintonizan por el ingeniero encargado que analiza la señal de entrada respectiva y se asegura de que la salida del proceso de estimación posterior, es decir la frecuencia dominante y el factor de amortiguación estimados, responden de forma suficientemente rápida y no sean demasiado sensibles con respecto al ruido de la medición. En particular, el ingeniero encargado tiene que ajustar los valores de los parámetros de sintonización de tal modo que el error de estimación dado por la diferencia entre la señal medida y la señal predicha por ejemplo por el modelo de variación lineal con el tiempo mencionado anteriormente sea mínima, y los modos de oscilación capturados de interés se estimen con la precisión suficiente usando un orden posiblemente pequeño del modelo dinámico. Ha resultado que este procedimiento de sintonización puede ser intensivo en el tiempo y requiere un cierto nivel de conocimiento y experiencia del ingeniero encargado.

Para identificar oscilaciones en un sistema de potencia eléctrica, pueden usarse diferentes magnitudes del sistema tales como las amplitudes o los ángulos de fase de voltajes, corrientes y flujos de potencia como entradas al procedimiento de identificación propuesto. Sin embargo, estas señales difieren con respecto a sus propiedades estadísticas tales como las magnitudes y la varianza de las señales. Para simplificar el procedimiento de sintonización, es decir para encontrar los mejores valores iniciales de los parámetros de sintonización requeridos para arrancar el algoritmo de sintonización, la Solicitud de Patente Europea mencionada anteriormente propone introducir un acondicionamiento de la señal para todas las mediciones admisibles obtenidas a partir del sistema de potencia que se está monitorizando.

Descripción de la invención

Es un objetivo de la invención aumentar la flexibilidad en la detección y monitorización de las oscilaciones electromecánicas de potencia en un sistema de potencia eléctrica sin aumentar la complejidad de la ingeniería o la carga de trabajo en el servicio. Estos objetivos se consiguen por un método de inicializar una estimación de los parámetros del modelo de un modelo paramétrico de un sistema de potencia eléctrica y un sistema para monitorizar un sistema de potencia eléctrica de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 5. Además las realizaciones preferidas son evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes de la patente.

De acuerdo con la invención, se saca ventaja del hecho de que estén disponibles para uno y para el mismo sistema de potencia eléctrica, una multitud de magnitudes diferentes del sistema, es decir diferentes señales medidas en distintas localizaciones. En estas distintas señales de entrada sin embargo, son observables los mismos fenómenos dinámicos, por ejemplo las oscilaciones electromecánicas. Por lo tanto, se puede intercambiar una señal por otra, por ejemplo para seguir geográficamente o temporalmente un cierto modo de oscilación, tal como un modo inter-área que puede ser observable en un voltaje medido desde una primera localización y en una señal actual desde otra localización del sistema de potencia, o que puede desplazarse siguiendo por ejemplo una conexión o desconexión de una línea de transmisión o de un generador.

Para evitar esfuerzos de sintonización independientes para cada una de las magnitudes del sistema cuando se usa por ejemplo un método de detección de oscilaciones electromecánicas como se ha mencionado inicialmente, sólo se determinan los parámetros de sintonización para una primera magnitud o referencia del sistema independientemente. El procedimiento de inicialización para cualquier segunda o magnitud adicional del sistema, que puede por ejemplo ofrecer una mejor observación de un cierto modo de oscilación, se abrevia entonces copiando o reutilizando todos o una fracción de los parámetros de sintonización mencionados anteriormente y determinando un factor de re-escalamiento adecuado como una ganancia de acondicionamiento de la señal. Esto último se determina comparando la primera y la segunda magnitudes del sistema, presta...

1. Un método para inicializar una deducción, a partir de parámetros del modelo estimados (a₁, a₂, ...) de un modelo paramétrico de un sistema de potencia eléctrica (1), de la frecuencia y factor de amortiguación (f, ?) de un modo de oscilación electromecánico del sistema de potencia (1), en el que la estimación de los parámetros del modelo (a₁, a₂, ...) se basa en una serie de valores medidos (y₂¹, y₂², ...) de una segunda magnitud del sistema (y₂) del sistema de potencia (1) y en el que dichos parámetros del modelo (a₁, a₂, ...) se estiman de forma adaptativa cada vez que se mide un nuevo valor (y₂^k) de la segunda magnitud del sistema (y₂), en el que el método de inicialización comprende

- sintonizar un conjunto de parámetros de sintonización (tp₂) para la estimación posterior de los parámetros del modelo (a₁, a₂, ...),

caracterizado por que el método comprende además

- sintonizar el conjunto de parámetros de sintonización (tp₂) copiando los parámetros de sintonización (tp₁) sintonizados anteriormente para estimar los parámetros del modelo (a₁, a₂, ...) en base a una primera magnitud del sistema (y₁) del sistema de potencia eléctrica (1), y

- determinar una ganancia de acondicionamiento (G₂) para escalar los valores medidos (y₁², y₂², ...) de la segunda magnitud del sistema (y₂) antes de cada una de las estimaciones adaptativas de los parámetros del modelo (a₁, a₂, ...).

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la determinación de la ganancia de acondicionamiento G₂ comprende comparar una medición estadística (S_r1, S_r2) acerca de la primera y la segunda magnitudes del sistema (y₁, y₂).

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende proporcionar un filtro paso banda (f₁, f₂) para filtrar la serie de valores medidos (y₂¹, y₂², ...) de la segunda magnitud del sistema (y₂) del sistema de potencia (1) antes del escalamiento por medio de la ganancia de acondicionamiento (G₂).

4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que comprende eliminar, por el filtro de paso de banda (f₁, f₂) las frecuencias no típicas de las oscilaciones electromecánicas del sistema de potencia.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que comprende proporcionar un umbral para ignorar el último valor filtrado y escalado (y₂^k) si está por debajo de dicho umbral.

6. Un sistema para deducir a partir de los parámetros estimados del modelo (a₁, a₂, ...) de un modelo paramétrico de un sistema de potencia eléctrica (1), la frecuencia y el factor de amortiguación (f, ?) de un modo de oscilación electromecánica de un sistema de potencia (1), que comprende dos unidades de medición (20) para medir las magnitudes primera y segunda del sistema (y₁, y₂), y un centro de monitorización (21) para estimar los parámetros del modelo (a₁, a₂, ...) en base a una serie de valores medidos (y₂¹, y₂², ...) de la segunda magnitud del sistema (y₂) del sistema de potencia (1), en el que dichos parámetros del modelo (a₁, a₂, ...) se estiman de forma adaptativa cada vez que se mide un nuevo valor (y₂^k) de la segunda magnitud del sistema (y₂), y en el que se sintonizan un conjunto de parámetros de sintonización (tp₂) para inicializar la posterior estimación de parámetros del modelo (a₁, a₂, ...), caracterizado por que el sistema comprende

- un medio para sintonizar el conjunto de parámetros de sintonización (tp₂) copiando los parámetros de sintonización (tp₁) sintonizados anteriormente para estimar los parámetros del modelo (a₁, a₂, ...) en base a la primera magnitud del sistema (y₁) del sistema de potencia eléctrica (1), y

- un medio para determinar una ganancia de acondicionamiento (G₂) para escalar los valores medidos (y₂¹, y₂², ... ) de la segunda magnitud del sistema (y₂) antes de cada estimación adaptativa de los parámetros del modelo (a₁, a₂, ...).

7. Una utilización del método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4 para deducir la frecuencia y factor de amortiguación (f, ?) de las oscilaciones electromecánicas en el sistema de potencia eléctrica (1) a partir de los parámetros del modelo (a₁, a₂, ...), estimados por las técnicas de filtrado de Kalman.

8. El uso de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que el parámetro de escala G se adapta en línea.

9. Un programa de ordenador para controlar el flujo de potencia y el factor de amortiguación de las oscilaciones electromagnéticas en un sistema de potencia (2), cuyo programa de ordenador se puede cargar dentro de la memoria interna de un ordenador digital y comprende un medio de código de programa de ordenador para hacer, cuando dicho programa está cargado en dicha memoria interna, que el ordenador ejecute las funciones del controlador (1) de acuerdo con la reivindicación 8.