PROCEDIMIENTO PARA LA OPERACIÓN DE UNA INSTALACIÓN DE ENERGÍA EÓLICA EN CASO DE SOBRETENSIONES EN LA RED.

Procedimiento para la operación de una instalación de energía eólica (15-19) con un generador (30) accionado de forma eléctrica por un rotor (25-29) para emitir potencia eléctrica a una red eléctrica (31),

que prevé una tensión de red, en el cual, cuando reina una sobretensión en la red (31) se alimenta una potencia reactiva de la instalación de energía eólica (15-19) a la red (31) para reducir una tensión, caracterizado porque se vigila si dentro de un tiempo predefinible la tensión se ha reducido a un valor teórico predefinible y/o si se emite una corriente reactiva superior o igual a un valor teórico de corriente reactiva predefinible, estando prevista una primera función límite (42) de valores teóricos de tensión predefinidos, en función del tiempo (t), y/o una segunda función límite de valores teóricos de corriente reactiva inductiva predefinidos, en función del tiempo (t)

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/001337.

Solicitante: Repower Systems AG..

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: UBERSEERING 10 22297 HAMBURG ALEMANIA.

Inventor/es: LETAS,HEINZ-HERMANN,DR, FORTMANN,JENS.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 21 de Febrero de 2008.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F03D9/00C2
  • F03D9/00C2B
  • H02J3/18G

Clasificación PCT:

  • F03D7/02 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR.F03D MOTORES DE VIENTO.F03D 7/00 Control de los motores de viento (alimentación o distribución de energía eléctrica H02J, p.ej. disposiciones para ajustar, eliminar o compensar la potencia reactiva en las redes H02J 3/18; control de generadores eléctricos H02P, p.ej. disposiciones para el control de generadores eléctricos con el propósito de obtener las características deseadas en la salida H02P 9/00). › teniendo los motores de viento el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor.
  • F03D9/00 F03D […] › Adaptaciones de los motores de viento para usos especiales; Combinaciones de motores de viento con los aparatos que accionan (disposiciones relativas a conjuntos de propulsión de vehículos alimientados por energía eólica B60K 16/00; bombas caracterizadas por su combinación con motores de viento F04B 17/02).
  • H02J3/18 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02J CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA; SISTEMAS PARA LA ACUMULACION DE ENERGIA ELECTRICA (circuitos de alimentación de energía paralos aparatos de medida de rayos X, rayos gamma, radiaciones corpusculares o de las radiaciones cósmicas G01T 1/175; circuitos de alimentación de energía eléctrica especialmente adaptados para su uso en relojes electrónicos sin partes móviles G04G 19/00; para computadores digitales G06F 1/18; para los tubos de descargar H01J 37/248; circuitos o aparatos para la conversión de la potencia eléctrica, disposiciones para su control o regulación H02M; control de una combinación máquina motriz-generador, control interrelacionado de varios motores H02P; control de energía a alta frecuencia H03L; utilización complementaria de línea o red de energía para transmisión de información H04B). › H02J 3/00 Circuitos para redes principales o de distribución, de corriente alterna. › 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).
  • H02J3/38 H02J 3/00 […] › Disposiciones para la alimentación en paralelo de una sola red por dos o más generadores, convertidores o transformadores.
  • H02J9/06 H02J […] › H02J 9/00 Circuitos para alimentación de potencia de emergencia o de reserva, p. ej. para alumbrado de emergencia (con posibilidad de carga de una batería de reserva H02J 7/00). › con conmutación automática.
  • H02P9/00 H02 […] › H02P CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES ELECTRICOS O CONVERTIDORES DINAMOELECTRICOS; CONTROL DE TRANSFORMADORES, REACTANCIAS O BOBINAS DE CHOQUE.Disposiciones para el control de generadores eléctricos con el propósito de obtener las características deseadas en la salida.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia.


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la operación de una instalación de energía eólica en caso de sobretensiones en la red.

La invención se refiere a un procedimiento para la operación de una instalación de energía eólica con un generador accionado de forma eléctrica por un rotor para emitir potencia eléctrica a una red eléctrica, que prevé una tensión de red, en el que cuando reina una sobretensión en la red se alimenta una potencia reactiva de la instalación de energía eólica a la red para bajar la tensión.

Asimismo, la invención se refiere a una instalación de energía eólica con un generador accionado de forma eléctrica por un rotor para emitir potencia eléctrica a una red eléctrica, en la cual, cuando reina una sobretensión en la red, se puede alimentar una potencia reactiva de la instalación de energía eólica a la red para bajar la tensión.

Por el documento DE102004048339A1 se conoce una instalación de energía eólica con un rotor, con un generador accionado por éste con un convertidor para alimentar energía eléctrica, a través de un punto de enlace, a una red de alimentación eléctrica, y con un dispositivo de control, presentando el dispositivo de control un control de convertidor. Está previsto que el dispositivo de control presenta una conexión de entrada para un valor teórico de la tensión que se ha de emitir, estando previsto un regulador adicional, en cuya entrada está aplicada una tensión teórica y en cuya salida se emiten valores teóricos de potencia reactiva y se aplican en el control de convertidor, estando configurado el regulador adicional para calcular a partir de la señal para la tensión teórica valores teóricos de potencia reactiva, y para detectar con la ayuda de un sensor la tensión emitida realmente de la instalación de energía eólica, y para corregir los valores teóricos de potencia reactiva tras la comparación con la tensión teórica. Por lo tanto, el ajuste de un coeficiente de potencia deseado se vincula con un procedimiento de mantenimiento de tensión. Esto permite el aprovechamiento total del potencial de potencia reactiva de la instalación de energía eólica sin que se produzcan daños por una subida excesiva de la tensión. Esta regulación tiene además la ventaja de que, en caso de transientes de tensión impulsivos, permite un comportamiento robusto de la instalación de energía eólica.

Por el documento EP1386078B1 se conocen una instalación de energía eólica y un procedimiento para la operación de una instalación de energía eólica, en los que se alimenta potencia reactiva de la instalación de energía eólica a la red eléctrica y la potencia reactiva se predefine mediante un ángulo de fase phi que describe un ángulo entre la corriente y la tensión de la potencia eléctrica alimentada, determinando el ángulo de fase además la parte de potencia reactiva de la potencia emitida por la instalación de energía eólica, modificándose el ángulo de fase phi en función del importe de al menos una potencia detectada en la red, siendo el ángulo de fase inalterable mientras la tensión de red se sitúe entre un valor teórico inferior predefinido y un valor teórico superior predefinido, siendo el valor de tensión inferior menor que un valor de tensión teórico y siendo el valor de tensión superior predefinido mayor que un valor de tensión teórica predefinido, y aumentando el importe del ángulo de fase a medida que sigue aumentando o bajando la tensión en caso del rebase por exceso del valor de tensión superior predefinido o del rebase por defecto del valor de tensión inferior predefinido.

El documento US2007/0052244A1 da a conocer una instalación de energía eólica en una configuración eléctrica determinada. Se controla una máquina asíncrona con doble alimentación. Aquí, por ejemplo a través de una función de rampa, se emite una potencia reactiva en función de la tensión real en relación con la tensión teórica. La potencia reactiva se varía en caso de subtensión (voltaje SAG). En otro ejemplo de realización de dicho documento, que está representado en relación con la figura 13, se describe la manera en que se detecta una caída de tensión. Si la tensión de red es inferior a una tensión de comparación, se pone en marcha un contador que espera durante tres ciclos si todavía persiste la caída de tensión poniendo un bit de caída de tensión en caso de persistencia. Durante el siguiente transcurso, se espera si la tensión vuelve a ser superior a una tensión de comparación y, si la tensión es mayor, se pone en marcha un segundo contador que espera durante diez ciclos si la tensión permanece estable por encima de la tensión de comparación, antes de reponer el bit de caída de tensión finalizando la avería.

El documento EP1752660A1 describe una protección contra sobretensiones de una instalación de energía eólica y un procedimiento correspondiente para la operación de la instalación de energía eólica, estando prevista una primera línea de alimentación de una red de potencia, detectándose la tensión de la primera línea de potencia y conectándose una primera vía de corriente hacia esa primera línea, si la primera tensión sobrepasa un determinado primer valor límite de tensión.

La presente invención tiene el objetivo de proporcionar un procedimiento seguro para la operación de una instalación de energía eólica, que en caso de sobretensión en la red prevé, más tarde de lo habitual, una separación de la instalación de energía eólica de la red, quedando protegidos eficazmente los componentes electrotécnicos y eléctricos de la instalación de energía eólica.

Este objetivo se consigue mediante un procedimiento según la reivindicación 1 para la operación de una instalación de energía eólica con un generador eléctrico, accionado por un rotor, para emitir potencia eléctrica a una red eléctrica que prevé una tensión de red, en el cual, cuando reina una sobretensión en la red se alimenta una potencia reactiva de la instalación de energía eólica a la red para bajar una tensión, y en el cual se vigila si dentro de un tiempo predefinible la tensión se ha reducido a un valor teórico predefinible y/o si se emite una corriente reactiva superior o igual a un valor teórico de corriente reactiva predefinible, estando prevista una primera función límite de valores teóricos de tensión predefinidos, en función del tiempo, y/o una segunda función límite de valores teóricos de corriente reactiva inductiva predefinidos, en función del tiempo.

Por una de las tensiones se entiende una tensión existente entre un punto de enlace de la instalación de energía eólica o un parque de instalaciones de energía eólica hacia la red, y una instalación de energía eólica, por ejemplo el generador de una instalación de energía eólica en la góndola. Preferentemente, se refiere a una tensión en el lado de baja tensión de un transformador de una instalación de energía eólica o de un parque de instalaciones de energía eólica.

Preferentemente, sólo al sobrepasar un intervalo de sobretensión predefinible se alimenta potencia reactiva a la red. Los componentes o aparatos eléctricos de una instalación de energía eólica o de un parque de instalaciones de energía eólica, habitualmente, están concebidos de tal forma que puedan resistir sin sufrir daños, incluso durante un tiempo prolongado, un cierto grado de sobretensiones, por ejemplo el 10% de sobretensión, es decir una tensión de red del 110%. Por lo tanto, la vigilancia de si la tensión se ha reducido a un valor teórico predefinible o si se emite una corriente reactiva correspondiente, superior o igual a un valor teórico de corriente reactiva predefinible, puede hacerse en función de si se ha sobrepasado un intervalo de sobretensión correspondiente. Por ejemplo, puede existir un exceso crítico si existe durante más de 20 ms una sobretensión del 20%. Generalmente, la vigilancia puede comenzar por ejemplo cuando se ha alcanzado una sobretensión crítica, por ejemplo superior al 110% de la tensión nominal. El comienzo de la vigilancia puede hacerse también en función del tiempo.

Preferentemente, en caso de que el valor teórico de tensión predefinible y/o el valor teórico de corriente reactiva predefinible no se haya alcanzado, se dispara una señal para la separación de la instalación de energía eólica de la red y proteger de esta manera contra daños los componentes eléctricos de la instalación de energía eólica o del parque de instalaciones de energía eólica. Por lo tanto, la invención hace posible un procedimiento y una instalación de energía eólica con...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la operación de una instalación de energía eólica (15-19) con un generador (30) accionado de forma eléctrica por un rotor (25-29) para emitir potencia eléctrica a una red eléctrica (31), que prevé una tensión de red, en el cual, cuando reina una sobretensión en la red (31) se alimenta una potencia reactiva de la instalación de energía eólica (15-19) a la red (31) para reducir una tensión, caracterizado porque se vigila si dentro de un tiempo predefinible la tensión se ha reducido a un valor teórico predefinible y/o si se emite una corriente reactiva superior o igual a un valor teórico de corriente reactiva predefinible, estando prevista una primera función límite (42) de valores teóricos de tensión predefinidos, en función del tiempo (t), y/o una segunda función límite de valores teóricos de corriente reactiva inductiva predefinidos, en función del tiempo (t).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque sólo al sobrepasar un intervalo de sobretensión predefinible se alimenta una potencia reactiva a la red (31), disparándose una señal para la separación de la instalación de energía eólica (15-19) de la red (31) , especialmente en caso de que no se ha alcanzado el valor teórico de tensión predefinible y/o el valor teórico de corriente reactiva predefinible.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque no se dispara ninguna señal para la separación de la instalación de energía eólica (15-19) de la red (31) mientras la tensión se mantenga por debajo de la primera función límite (42) y/o mientras la corriente reactiva se mantenga por encima de la segunda función límite.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque está prevista una regulación de tensión y/o una regulación de corriente reactiva.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque el momento del disparo de la señal de la separación de la instalación de energía eólica (15-19) de la red (31) depende de un tiempo de reacción del seccionador (32, 33).

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la vigilancia continúa cuando se ha alcanzado el valor teórico de tensión predefinible y/o el valor teórico de corriente reactiva predefinible y especialmente cuando reina una tensión nominal en la red (31) , y especialmente se sigue alimentando potencia reactiva a la red (31) más allá del tiempo predefinible, hasta que la tensión alcanza otro valor predefinible, y especialmente, cuando se alcanza el otro valor predefinible de la tensión, la emisión de potencia reactiva se reduce de tal forma que no se sobrepase el otro valor predefinible de la tensión.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque al menos un componente eléctrico (34, 50, 51) de la instalación de energía eólica (15-19) y/o de un parque eólico (10) no realiza conmutaciones y/o suspende las conmutaciones en caso de una tensión sobrerreactiva predefinible de una sobretensión de la red (31), y especialmente al menos un componente eléctrico (34, 50, 51) de la instalación de energía eólica no puede exponerse a una tensión sobrerreactiva predefinible de la red (31) ni siquiera durante un tiempo corto, y/o al menos un componente eléctrico (34, 50, 51) que realiza una conmutación y que está no concebido para la sobretensión o tensión sobrerreactiva es alimentada por una alimentación eléctrica exenta de interrupciones (52), y el procedimiento se realiza especialmente durante un tiempo máximo predefinible.

8. Procedimiento para la operación de un parque de instalaciones de energía eólica con al menos dos instalaciones de energía eólica (15-19), realizándose un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, controlando especialmente una regulación de parque (50) una fuente de corriente reactiva (56) del parque.

9. Instalación de energía eólica (15-19) con un generador eléctrico (30) accionado por un rotor (25-29), para emitir potencia eléctrica a una red eléctrica (31), en la cual, cuando reina una sobretensión en la red, se alimenta una potencia reactiva de la instalación de energía eólica (15-19) a la red (31) para bajar una tensión, caracterizada porque está previsto un dispositivo de vigilancia (50, 51) configurado para vigilar si dentro de un tiempo predefinible la tensión se bajó a un valor teórico predefinido y/o si se emite una corriente reactiva superior o igual a un valor teórico de corriente reactiva predefinible, estando previstas una primera función límite (42) de valores teóricos de tensión predefinidos en función del tiempo (t) y/o una segunda función límite de valores teóricos de corriente reactiva inductiva, predefinidos, en función del tiempo (t).

10. Instalación de energía eólica (15-19) según la reivindicación 9, caracterizada porque el dispositivo de vigilancia (50, 51) está configurado de tal forma que sólo al excederse un intervalo de sobretensión predefinible se alimenta potencia reactiva a la red (31), disparando especialmente el dispositivo de vigilancia (50, 51) una señal para la separación de la instalación de energía eólica (15-19) de la red (31) , si no se ha alcanzado el valor teórico de tensión predefinible y/o el valor teórico de potencia reactiva predefinible, estando previsto especialmente un dispositivo de regulación (51) con el que es posible una regulación de tensión y/o una regulación de corriente reactiva.

11. Instalación de energía eólica (15-19) según la reivindicación 9 ó 10, caracterizada porque está previsto un convertidor (53) o un sistema de convertidor y generador (30, 53) que para reducir la tensión alimenta una corriente reactiva a la red (31), estando prevista especialmente una alimentación eléctrica exenta de interrupciones (52) que protege contra sobretensiones a al menos un aparato eléctrico (50, 51) sensible o un componente eléctrico (34) sensible, estando configurados especialmente el circuito de rotor (54) y/o el circuito de estator (55) con un seccionador de potencia (32) o disyuntor (33) configurado para sobretensiones, estando previstos especialmente conmutadores (32, 33, 34) separados para el circuito de rotor (54) y el circuito de estator (55).

12. Instalación de energía eólica (15-19) según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizada porque el generador (30) es un generador asíncrono con doble alimentación, siendo especialmente el convertidor (53) un convertidor de circuito intermedio, presentando especialmente el convertidor de circuito intermedio (53) al menos una resistencia conmutable en un circuito intermedio y/o en una conexión eléctrica con el generador (30), siendo activada la resistencia cuando la potencia, la tensión aplicada y/o la corriente que fluye por el convertidor (53), alcanza respectivamente un valor límite predefinible.

13. Parque de instalaciones de energía eólica (10) con al menos dos instalaciones de energía eólica (15-19) según una de las reivindicaciones 9 a 12.

14. Parque de instalaciones de energía eólica (10) según la reivindicación 13, caracterizado porque está prevista una fuente de corriente reactiva (56) del parque, situada a distancia de las instalaciones de energía eólica (15-19).


 

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