Aparato que comprende:

un convertidor (118) que tiene un lado de CA y un lado de CC,

un interruptor (112) adaptado para ser conectado a una línea de transmisión (104) en un primer lado y

estando dicho interruptor (112) adaptado para ser conectado a una carga (122) en un segundo lado, estando dicho segundo lado también conectado a dicho lado de CA de dicho convertidor (118),

un dispositivo de almacenamiento de energía (120), conectado a dicho lado de CC de dicho convertidor (118),

y un controlador (110),

en el que en un primer modo operativo, dicho interruptor (112) está cerrado, de tal manera que una corriente de almacenamiento de energía fluye hacia o desde dicho dispositivo de almacenamiento de energía (120) para cargar o descargar dicho dispositivo de almacenamiento de energía (120), respectivamente, utilizando dicho convertidor ( 118) para cualquier conversión necesaria entre CA y CC, y

en un segundo modo operativo, dicho interruptor (112) está abierto, impidiendo el flujo de la corriente desde dicha línea de transmisión (104) a dicho convertidor (118), y dicho dispositivo de almacenamiento de energía (120) suministra una corriente continua que se convierte en una alterna mediante dicho convertidor de corriente (118), en la carga (122)

caracterizado por que

dicho controlador (110) está configurado para controlar, en dicho primer modo operativo, una transferencia de energía en dicha línea de transmisión (104) que corresponde a una carga de impedancia característica de dicha línea de transmisión (104) afectando a dicha corriente de almacenamiento de energía mediante el control de la velocidad de carga o descarga del dispositivo de almacenamiento de energía (120), y dicho aparato está configurado para conmutar (112) desde dicho primer modo operativo a dicho segundo modo operativo cuando dicho dispositivo de almacenamiento de energía (120) se determina que está totalmente cargado.

Aparato y procedimiento para el control de una línea de transmisión

5 Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a transmisión de energía eléctrica, y más particularmente a mejorar la eficiencia de líneas de transmisión eléctrica.

Antecedentes

Las líneas de transmisión de energía se han utilizado durante más de un siglo para transmitir energía desde una fuente de generación a una fuente de consumo de energía eléctrica.

Con el tiempo, las líneas de transmisión se han adaptado para reducir la energía consumida por la propia línea de transmisión, particularmente en el caso de largas líneas eléctricas.

La patente americana US 7.265.521 B2 divulga un sistema y un procedimiento para minimizar la etapa de cambio de tensión tal como se ve por el cliente de utilidad, así como minimizar los transitorios impuestos a la forma de onda fundamental de una tensión normal llevado sobre una red de energía de utilidad cuando una fuente de energía reactiva (por ejemplo, batería de condensadores) se conecta instantáneamente a la red eléctrica. La fuente de energía reactiva está adaptada para transferir la energía reactiva de una primera polaridad (por ejemplo, la energía reactiva capacitiva) a la red de energía de utilidad. El sistema incluye un dispositivo de compensación de energía reactiva configurado para transferir una cantidad variable de energía reactiva de una segunda polaridad opuesta a la red de energía de utilidad, y un controlador que, en respuesta a la necesidad de conectar la fuente de derivación de energía reactiva a la red de energía de utilidad, activa el dispositivo de compensación de energía reactiva y, de forma sustancialmente simultánea, hace que la fuente de derivación de energía reactiva sea conectada a la red eléctrica.

Aunque el uso de las fuentes de energía reactiva descritas anteriormente mejora la eficiencia de una línea de transmisión, el rendimiento de las líneas de transmisión se beneficiaría de más mejoras, en particular para mejorar la transmisión a través de largas líneas de transmisión.

El documento US 6.563.234 describe un sistema de estabilización de sistema de energía que se proporciona entre el equipo de generación de energía significativamente fluctuante de entrada y un sistema de energía necesario para mantener una tensión predeterminada. En el sistema de estabilización del sistema de energía, un dispositivo de detección de tensión y un dispositivo de detección de corriente detectan la tensión y la corriente, respectivamente, del sistema de energía, y la tensión y la corriente así detectadas se utilizan para calcular un nivel de energía activa requerida y la energía reactiva requerida a las que refieren para proporcionar la carga y la descarga de una batería recargable al sistema de energía a través de un convertidor A-D.

El documento WO 2005/031940 describe un sistema de transmisión de CA de alta tensión por cable para la transmisión de energía entre dos puntos, cada uno conectado a una o más redes eléctricas, y un procedimiento para operar el sistema. Al menos un transformador está dispuesto en cada extremo del cable de transmisión de CA, 45 donde el transformador opera a una tensión mediante la cual se minimizan las pérdidas debidas al transporte de energía reactiva y las pérdidas dieléctricas. El cable de CA se extiende en una tensión variable regulada de tal manera que la tensión es una función de la carga para el cable de transmisión.

"A New Look at Shunt Compensation", de Edward W. Kimbark, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Volumen: PAS-102, Nº 1, enero de 1983, páginas 212 a 218, introduce el concepto de que el aumento de la impedancia de una línea de transmisión puede ser rápidamente controlada mediante compensación de derivación para hacer que la carga de aumento de la impedancia correspondiente siempre sea igual a la carga real.

Sumario de la invención

55 Un objeto de la presente invención es proporcionar un aparato y un procedimiento para mejorar el rendimiento de largas líneas de transmisión.

La invención se basa en la constatación de que usando un dispositivo de almacenamiento de energía que se conecta y desconecta, la línea de transmisión puede ser operada con la carga de aumento de la impedancia cuando se conecta.

De acuerdo con la invención, se proporciona un aparato que comprende:

65 un convertidor que tiene un lado de CA y un lado de CC, un interruptor adaptado para conectarse a una línea de transmisión en un primer lado y estando el interruptor adaptado para conectarse a una carga en un segundo lado, estando la segunda cara también conectada al lado de CA del convertidor, un dispositivo de almacenamiento de energía, conectado al lado de CC del convertidor, en el que en un primer modo operativo, el interruptor está cerrado, de tal manera que una corriente de almacenamiento de energía fluye hacia o desde el dispositivo de almacenamiento de energía para cargar o descargar el dispositivo de almacenamiento de energía, respectivamente, usando el convertidor para cualquier conversión necesaria entre CA y CC, y en un segundo modo operativo, el interruptor está abierto, impidiendo el flujo de corriente desde la línea de transmisión al convertidor, y el dispositivo de almacenamiento de energía suministra una corriente continua que se convierte en una corriente alterna mediante el convertidor, caracterizado por que en el primer modo operativo, el aparato está configurado de tal manera que una transferencia de energía en la línea de transmisión corresponde a una carga de impedancia característica de la línea de transmisión, afectando a la corriente de almacenamiento de energía.

Al cargar el dispositivo de almacenamiento de energía en el primer modo operativo, la corriente de carga y una corriente a la carga deben provenir de la fuente de energía a través de la línea de transmisión. En consecuencia, este incremento en la corriente a través de la línea de transmisión permite que la línea de transmisión opere para cargar la impedancia característica. Al operar la línea de transmisión en la carga de impedancia característica, la energía reactiva de la línea de transmisión se equilibra, lo que permite distancias de transmisión de línea considerablemente más largas. El funcionamiento de la línea en la carga de impedancia característica también reduce la necesidad de compensación reactiva de colector aplicada comúnmente a lo largo de la línea para la gestión de las variaciones de tensión causadas por los cambios en la transferencia de carga.

La invención es principalmente aplicable para transferencias de energía superiores a 1 kV y 1 MW con un almacenamiento de energía mayor de 1 kWh.

El aparato puede ser configurado de tal manera que una transferencia de energía en la línea de transmisión corresponde a una carga de impedancia característica de la línea de transmisión sólo en el primer modo operativo.

En el primer modo operativo, el aparato puede estar en un estado tal que la corriente del almacenamiento de energía sólo carga el dispositivo de almacenamiento de energía.

El aparato también puede comprender un controlador.

El controlador puede estar configurado para, en el primer modo operativo, controlar la transferencia de energía en la línea de transmisión para corresponder a la carga de impedancia característica.

En el segundo modo operativo, el controlador puede estar configurado para controlar la frecuencia y la tensión de la corriente alterna suministrada a la carga. El aparato también puede comprender un voltímetro y un amperímetro, ambos contadores adaptados para proporcionar mediciones al controlador.

El convertidor puede comprender circuitos de alta tensión conectados en serie con un modo de fallo de cortocircuito integrado controlado con un circuito de modulación de la anchura de pulsos. 45 El conmutador puede ser un conmutador libre de transitorios.

El aparato puede estar configurado para conmutar del primer modo operativo al segundo modo operativo cuando el dispositivo de almacenamiento de energía se determina que está completo.

El aparato puede estar configurado para conmutar desde el segundo modo operativo al primer modo operativo cuando el dispositivo de almacenamiento de energía se determina que está por debajo de un nivel de carga umbral.

El controlador puede estar configurado... [Seguir leyendo]

1. Aparato que comprende:

un convertidor (118) que tiene un lado de CA y un lado de CC, un interruptor (112) adaptado para ser conectado a una línea de transmisión (104) en un primer lado y estando dicho interruptor (112) adaptado para ser conectado a una carga (122) en un segundo lado, estando dicho segundo lado también conectado a dicho lado de CA de dicho convertidor (118) , un dispositivo de almacenamiento de energía (120) , conectado a dicho lado de CC de dicho convertidor (118) , y un controlador (110) , en el que en un primer modo operativo, dicho interruptor (112) está cerrado, de tal manera que una corriente de almacenamiento de energía fluye hacia o desde dicho dispositivo de almacenamiento de energía (120) para cargar o descargar dicho dispositivo de almacenamiento de energía (120) , respectivamente, utilizando dicho convertidor ( 118) para cualquier conversión necesaria entre CA y CC, y en un segundo modo operativo, dicho interruptor (112) está abierto, impidiendo el flujo de la corriente desde dicha línea de transmisión (104) a dicho convertidor (118) , y dicho dispositivo de almacenamiento de energía (120) suministra una corriente continua que se convierte en una alterna mediante dicho convertidor de corriente (118) , en la carga (122)

caracterizado por que dicho controlador (110) está configurado para controlar, en dicho primer modo operativo, una transferencia de energía en dicha línea de transmisión (104) que corresponde a una carga de impedancia característica de dicha línea de transmisión (104) afectando a dicha corriente de almacenamiento de energía mediante el control de la velocidad de carga o descarga del dispositivo de almacenamiento de energía (120) , y dicho aparato está configurado para conmutar (112) desde dicho primer modo operativo a dicho segundo modo operativo cuando dicho dispositivo de almacenamiento de energía (120) se determina que está totalmente cargado.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que, en dicho segundo modo operativo, dicho controlador (110) está configurado para controlar la frecuencia y la tensión de dicha corriente alterna proporcionada a dicha carga (122) .

3. Aparato según la reivindicación 1 ó 2, que también comprende un voltímetro (108) y un amperímetro (106) , estando ambos contadores adaptados para proporcionar mediciones a dicho controlador (110) .

4. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho convertidor (118) puede comprender circuitos de alta tensión conectados en serie con un modo de fallos de cortocircuito integrado controlado con un circuito de modulación de anchura de pulsos.

5. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho interruptor (112) es un conmutador libre de transitorios (112) .

6. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho aparato está configurado para conmutar (112) desde dicho segundo modo operativo a dicho primer modo operativo cuando dicho dispositivo de almacenamiento de energía (120) se determina que está por debajo de un nivel de carga umbral.

7. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicho controlador (110) está configurado para controlar la conmutación de dicho aparato entre dichos primer y segundo modos operativos.

8. Procedimiento para operar un aparato según la reivindicación 1,

comprendiendo dicho procedimiento las etapas de: cerrar dicho interruptor (112) , de tal manera que una corriente de almacenamiento de energía fluye hacia o desde dicho dispositivo de almacenamiento de energía (120) para cargar o descargar dicho dispositivo de almacenamiento de energía (120) , respectivamente, utilizando dicho convertidor (118) para cualquier 55 conversión necesaria entre CA y CC, y abrir dicho interruptor (112) , impidiendo el flujo de la corriente desde dicha línea de transmisión (104) a dicho convertidor (118) , y dicho dispositivo de almacenamiento de energía (120) suministra una corriente continua que se convierte en una corriente alterna mediante dicho convertidor (118) , a la carga (122)

caracterizado por controlar, cuando dicho interruptor (112) está cerrado, la energía transferida en dicha línea de transmisión (104) que corresponder a una carga de impedancia característica de dicha línea de transmisión (104) a través de la afectación a dicha corriente de almacenamiento de energía mediante el control de la velocidad de carga o descarga del dispositivo de almacenamiento de energía (120) , en el que dicha apertura de dicho interruptor (112) se realiza cuando dicho dispositivo de almacenamiento de 65 energía (120) se determina que está completamente cargado.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que dicho cierre y apertura de dicho interruptor (112) se repiten.

10. Procedimiento según la reivindicación 8 ó 9, en el que dicho cierre se realiza cuando dicho dispositivo de almacenamiento de energía (120) se determina que está por debajo de un nivel de carga umbral.