Método y dispositivo de control y gestión de la potencia.

Método de control de la distribución de la energía eléctrica que comprende:



suministrar energía eléctrica de un sistema de distribución de energía eléctrica (10) a una carga (18);

vigilar una característica eléctrica de la energía eléctrica;

y controlar el suministro de energía eléctrica del sistema de distribución de energía eléctrica a la carga como resultado de la vigilancia,

caracterizado porque el control comprende interrumpir el suministro de energía eléctrica del sistema de distribución de energía eléctrica a la carga o suministrar cantidades reducidas de energía eléctrica del sistema de distribución de energía eléctrica a la carga en una pluralidad de momentos temporales durante el control, y en el que el control comprende la interrupción del suministro de energía eléctrica o el suministro de cantidades reducidas de energía eléctrica durante una pluralidad de periodos de tiempo de diferente duración en los respectivos momentos temporales

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2004/018333.

Solicitante: BATTELLE MEMORIAL INSTITUTE.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: PACIFIC NORTHWEST LABORATORIES INTELLECTUAL PROPERTY DIVISION P.O. BOX 999R RICHLAND, WA 99352 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: CHASSIN,David P, DONNELLY,Matthew K, DAGLE,Jeffrey E.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H02J3/14 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. › por interrupción o puesta en circuito de las cargas de la red, p. ej. carga equilibrada progresivamente.
  • H02J3/24 H02J 3/00 […] › Disposiciones para evitar o reducir las oscilaciones de potencia en las redes (por control efectuado en un solo generador H02P 9/00).

PDF original: ES-2380749_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Método y dispositivo de control y gestión de la potencia

ÍMBITO TÉCNICO [0001] La presente invención hace referencia a métodos de control de la distribución eléctrica, métodos de control de la demanda de energía eléctrica, y dispositivos de gestión de la potencia.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN [0002] El consumo y la dependencia de la energía eléctrica están aumentando. El uso de la energía eléctrica es omnipresente en casi todos los aspectos de la vida. Las empresas, el entretenimiento, las comunicaciones, etc., son fuertemente dependientes de la energía eléctrica para su funcionamiento fundamental. Los sistemas o redes de distribución eléctrica proporcionan energía eléctrica a viviendas, empresas, instalaciones de fabricación, hospitales, etc. Tales sistemas son típicamente fiables. Sin embargo, numerosos sistemas emplean reservas de energía eléctrica en caso de que falle el sistema de distribución de energía que utilizan. [0003] Algunos sistemas de distribución eléctrica son sistemas dinámicos en constante cambio y las operaciones a menudo tienen que ver con equilibrar la generación con la carga. La frecuencia del voltaje de la energía eléctrica puede usarse como indicador de las variaciones entre la generación de energía eléctrica y el uso de energía eléctrica mediante las cargas asociadas al sistema de distribución eléctrica. Por ejemplo, cuando la demanda sobrepasa la generación, la frecuencia de la energía eléctrica en el sistema de distribución eléctrica puede caer, y a la inversa, cuando hay un exceso de energía eléctrica disponible, la frecuencia aumenta. Durante un periodo dado de 24 horas, es deseable equilibrar los excedentes y déficits de energía de manera que la frecuencia media sea 60 Hz, u otra frecuencia deseada. [0004] Normalmente, el control del estado del sistema de distribución eléctrica se lleva a cabo mediante el control de las operaciones de los generadores asociados al sistema. Por ejemplo, cuando hay un aumento de la demanda, la salida de los generadores puede aumentarse y/o se pueden incorporar otros generadores para ayudar con el suministro de la energía eléctrica. Además, se pueden utilizar reservas rodantes para satisfacer fluctuaciones significativas e inesperadas en la demanda de energía eléctrica. Disponer de reservas rodantes resulta costoso, y la mayoría de las veces no se utilizan. [0005] Se han diseñado algunos enfoques de distribución eléctrica para reducir los picos de carga mediante el uso de mecanismos de gestión de la demanda (Demand Side Management, DSM) . Las técnicas de DSM incluyen el control directo de la carga, en el que las empresas públicas tienen la capacidad de reducir cargas específicas cuando las condiciones lo justifiquen. En estas disposiciones, una empresa pública puede emitir una señal de control a cargas específicas cuando se desee una reducción (p.ej., durante los periodos de máximo pico de consumo) . [0006] Otros enfoques de la distribución de energía eléctrica intentan estabilizar las redes de transmisión de energía en cantidades industriales utilizando dispositivos de sistema de transmisión AC flexible (FACTS, en inglés) externo para mejorar el rendimiento dinámico de los sistemas de transmisión. Los dispositivos FACTS, como los compensadores estáticos de VAR (SVC, en inglés) y condensadores en serie controlados con tiristores (TCSC) , son diseñados para proporcionar una mejora de la estabilidad, permitiendo que las instalaciones de transmisión sean cargadas a niveles cercanos a su capacidad térmica máxima. Estos dispositivos pueden proporcionar potencia reactiva para apoyar el voltaje o proporcionar una modulación para amortiguar las oscilaciones electromecánicas. [0007] Las empresas públicas pueden utilizar otros dispositivos en los puntos de distribución (p.ej., subestaciones y/o estaciones de clasificaciones) para gestionar las operaciones de distribución de la energía eléctrica. Los ejemplos de dispositivos de gestión incluyen relés de baja frecuencia y baja tensión. Estos dispositivos pueden "apagar" todo un vecindario cuando hay un problema en una red, permitiendo que la red se recupere antes de que se aplique potencia a la zona apagada. [0008] Las oscilaciones de los flujos de potencia en los sistemas de distribución eléctrica son un motivo de preocupación para las empresas públicas. Algunas técnicas utilizan grandes controladores de flujo de potencia en las líneas de transporte de gran capacidad para reducir o minimizar las oscilaciones de los flujos de potencia. Estos dispositivos normalmente resultan relativamente caros y exigen una importante inversión por parte de las empresas públicas. [0009] La WO89/08342 revela un método en el que, al detectar una caída en la frecuencia medida de un suministro a una carga por debajo de un umbral, se produce un retardo predeterminado antes de desconectar la potencia de la carga. Se realiza esto para evitar la desconexión prematura que resulta del ruido o pérdida de energía de ciclo sencillo. [0010] Los aspectos de la presente invención proporcionan un aparato y métodos mejorados para el suministro de energía eléctrica.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS [0011] Se describen a continuación los modos de realización de la invención preferidos en relación a los siguientes dibujos adjuntos.

La Fig. 1 es un diagrama funcional en bloques de un sistema de distribución eléctrica ejemplar según un modo de realización. La Fig. 2 es un diagrama funcional en bloques de un dispositivo de gestión de la potencia ejemplar según un modo de realización. La Fig. 3 es una representación ilustrativa de una pluralidad de estados operativos ejemplares del dispositivo de gestión de la potencia según un modo de realización. La Fig. 4 es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de metodología de control para aplicar energía eléctrica a una carga según un modo de realización. La Fig. 5 es un diagrama de flujo que ilustra otro ejemplo de metodología de control para aplicar energía eléctrica a una carga según un modo de realización.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS MODOS DE REALIZACIÓN PREFERIDOS [0012] Según la presente invención se proporciona un método de control de la distribución eléctrica como se define en la reivindicación 1 y un dispositivo de gestión de la potencia como se define en la reivindicación 22. [0013] Los modos de realización de la invención pueden comprender características de cualquiera de los siguientes aspectos relacionados. [0014] En un aspecto relacionado, un método de control de la distribución eléctrica comprende suministrar energía eléctrica desde un sistema de distribución eléctrica, aplicar la energía eléctrica a una carga, proporcionar una pluralidad de valores diferentes para un umbral en una pluralidad de momentos en el tiempo y correspondientes a una característica eléctrica de la energía eléctrica, y ajustar la cantidad de energía eléctrica aplicada a la carga que en respuesta a una característica eléctrica de la energía eléctrica que activa uno de los valores del umbral en el momento correspondiente en el tiempo. [0015] En otro aspecto relacionado, el método de control de la distribución eléctrica comprende suministrar energía eléctrica desde un sistema de distribución eléctrica, aplicar la energía eléctrica a una carga, seleccionar aleatoriamente un valor de umbral correspondiente a una característica eléctrica de la energía eléctrica del sistema de distribución eléctrica, y ajustar una cantidad de energía eléctrica aplicada a la carga en respuesta a la característica eléctrica de la energía eléctrica que activa el valor del umbral. [0016] En otro aspecto relacionado, el método de control de la distribución eléctrica comprende recibir energía eléctrica desde un sistema de distribución eléctrica utilizando circuitería de control, aplicar energía eléctrica del sistema de distribución eléctrica a una carga utilizando la circuitería de control, vigilar una característica eléctrica de la energía eléctrica recibida utilizando la circuitería de control, y ajustar la aplicación en una pluralidad de momentos en el tiempo en respuesta a la vigilancia, en el que el ajuste comprende el ajuste a una pluralidad de periodos de tiempo de distinta duración en los momentos en el tiempo respectivos. [0017] En otro aspecto relacionado más, el método de control de la distribución eléctrica comprende suministrar energía eléctrica desde un sistema de distribución eléctrica, aplicar la energía eléctrica a una pluralidad de cargas conectadas al sistema de distribución eléctrica, proporcionar un sistema de gestión de la potencia que comprende una pluralidad de dispositivos de gestión de la potencia conectados a las cargas respectivas,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método de control de la distribución de la energía eléctrica que comprende: suministrar energía eléctrica de un sistema de distribución de energía eléctrica (10) a una carga (18) ; vigilar una característica eléctrica de la energía eléctrica; y controlar el suministro de energía eléctrica del sistema de distribución de energía eléctrica a la carga como resultado de la vigilancia,

caracterizado porque el control comprende interrumpir el suministro de energía eléctrica del sistema de distribución de energía eléctrica a la carga o suministrar cantidades reducidas de energía eléctrica del sistema de distribución de energía eléctrica a la carga en una pluralidad de momentos temporales durante el control, y en el que el control comprende la interrupción del suministro de energía eléctrica o el suministro de cantidades reducidas de energía eléctrica durante una pluralidad de periodos de tiempo de diferente duración en los respectivos momentos temporales.

2. El método de la reivindicación 1, en el que la vigilancia comprende vigilar la frecuencia de la energía eléctrica.

3. El método de la reivindicación 1, que también comprende seleccionar aleatoriamente periodos de tiempo de diferente duración.

4. El método de la reivindicación 1, en el que la carga (18) comprende circuitería de control (24) para el control.

5. El método de la reivindicación 1, que también comprende: restaurar el suministro de la cantidad de energía eléctrica suministrada antes de la interrupción del suministro de la energía eléctrica o del suministro de cantidades reducidas de energía eléctrica en los momentos temporales.

6. El método de la reivindicación 5, en el que la restauración comprende aumentar una cantidad de energía eléctrica aplicada a la carga (18) .

7. El método de la reivindicación 5 o la reivindicación 6, en el que la característica eléctrica que se está vigilando es la frecuencia.

8. El método de la reivindicación 7, en el que la restauración comprende la restauración en respuesta a la detección mediante la vigilancia de la frecuencia de la energía eléctrica que activa un umbral.

9. El método de la reivindicación 8, en el que el umbral comprende un umbral de restauración, y en el que el control es sensible a la detección, mediante la

vigilancia, de la frecuencia de energía eléctrica que activa un umbral de deslastre.

10. El método de la reivindicación 9, en el que el umbral de restauración se encuentra más cerca de la frecuencia de la energía eléctrica deseada del sistema de distribución de energía eléctrica 10 que el umbral de deslastre.

11. El método de la reivindicación 1, que además comprende recibir energía eléctrica desde un sistema de distribución de la energía eléctrica, y la vigilancia comprende vigilar la característica eléctrica de la energía eléctrica recibida.

12. El método de la reivindicación 1 que además comprende: vigilar el periodo de temporización (time-out) después de las interrupciones individuales de suministro de energía eléctrica y el suministro de cantidades reducidas de energía eléctrica en momentos temporales; y aumentar la cantidad de energía eléctrica aplicada a la carga en respuesta a la duración de tiempo en la que el control excede el periodo de temporización (time-out) .

13. El método de la reivindicación 1, que también comprende seleccionar aleatoriamente diferentes duraciones de tiempo en respuesta a la inicialización de la circuitería de un dispositivo de gestión de la potencia (16) que comprende circuitería de control (24) .

14. El método de la reivindicación 13, en el que la selección aleatoria comprende inicializar la circuitería en una pluralidad de momentos temporales.

15. El método de la reivindicación 13, en el que la circuitería inicializada comprende circuitería de memoria (25) .

16. El método de la reivindicación 15, en el que la circuitería de memoria (25) proporciona una pluralidad de números aleatorios durante la inicialización en diferentes momentos temporales, y la selección aleatoria comprende seleccionar aleatoriamente distintas duraciones de tiempo utilizando los números aleatorios respectivos.

17. El método de la reivindicación 16, en el que la circuitería de memoria (25) proporciona los números aleatorios que resultan del ruido eléctrico.

18. El método de la reivindicación 15, en el que la circuitería de memoria (25) comprende circuitería de memoria (25) de la circuitería de control (24) .

19. El método de la reivindicación 15, que comprende además aplicar una potencia a la circuitería de memoria (25) para facilitar la inicialización.

20. El método de la reivindicación 19, en el que la inicialización comprende reinicializar la circuitería de memoria (25) después de la aplicación de la potencia.

21. El método de la reivindicación 1, en el que la vigilancia comprende vigilar la característica eléctrica con respecto a diferentes valores de un umbral en diferentes momentos temporales.

22. Un dispositivo de gestión de la potencia (16) que comprende: circuitería de control (24) configurada para vigilar una característica eléctrica de la energía eléctrica que se recibe desde un sistema de distribución de la energía eléctrica (10) y suministrada a una carga (18) , y para controlar una cantidad de la energía eléctrica suministrada a la carga (18) como resultado de la vigilancia, y caracterizada porque la circuitería de control está configurada para controlar la cantidad de energía eléctrica suministrada a la carga mediante la interrupción del suministro de energía eléctrica desde un sistema de distribución de la energía eléctrica a la carga o el suministro de cantidades reducidas de energía eléctrica desde un sistema de distribución de energía eléctrica a la carga en una pluralidad de momentos temporales durante el control, y en el que el control comprende la interrupción del suministro de energía eléctrica o el suministro de cantidades reducidas de energía eléctrica durante una pluralidad de periodos de tiempo de diferente duración en los respectivos momentos temporales.

23. El dispositivo de la reivindicación 22, en el que la circuitería de control (24) está configurada para vigilar la característica eléctrica que comprende la frecuencia de la energía eléctrica.

24. El dispositivo de la reivindicación 23, en el que la circuitería de control (24) está configurada para controlar la cantidad de la energía eléctrica en respuesta a que la frecuencia de la energía eléctrica haya caído por debajo de un umbral.

25. El dispositivo de la reivindicación 24, en el que la circuitería de control está configurada para acceder a una pluralidad de valores diferentes para dicho umbral en diferentes momentos temporales.

26. El dispositivo de la reivindicación 25, en el que la circuitería de control (24) está configurada para acceder a diferentes valores que comprenden valores generados aleatoriamente.

27. El dispositivo de la reivindicación 25, en el que la circuitería de control (24) está configurada para acceder a los diferentes valores que comprenden valores generados según una distribución estadística.

28. El dispositivo de la reivindicación 22, en el que la circuitería de control (24) está configurada para controlar la cantidad de energía eléctrica durante periodos de tiempo de duración variable en los momentos temporales.

29. El dispositivo de la reivindicación 22, en el que la circuitería de control (24) está configurada para controlar la cantidad de energía eléctrica durante duraciones aleatorias de los momentos temporales.

30. El dispositivo de la reivindicación 22, en el que la circuitería de control (24) del dispositivo de gestión de la potencia (16) está ubicado próximo a la carga (18) .

31. El dispositivo de la reivindicación 22, en el que la circuitería de control (24) del dispositivo de gestión de la potencia (16) está ubicado dentro de la carga (18) .

32. El dispositivo de la reivindicación 22, que además comprende una interfaz configurada para recibir energía eléctrica del sistema de distribución de energía eléctrica.

33. El dispositivo de la reivindicación 22, en el que la circuitería de control (24) del dispositivo de gestión de la potencia (16) comprende la circuitería de control

(24) de la carga (18) .

34. El dispositivo de la reivindicación 25, en el que la circuitería de control (24) está configurada para controlar la cantidad de energía eléctrica suministrada a la carga (18) en respuesta a la característica eléctrica de la energía eléctrica que activa un valor respectivo de los valores del umbral en uno de los momentos temporales.

35. El dispositivo de la reivindicación 22, en el que la circuitería de control (24) está configurada para vigilar una duración de tiempo de la interrupción del suministro de energía eléctrica o del suministro de una cantidad reducida de energía eléctrica, y para aumentar una cantidad de energía eléctrica suministrada a la carga (18) en respuesta a la duración de tiempo que excede el periodo de temporización (time-out) .

Dibujos


 

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