Procedimiento y aparato para controlar a distancia un parque de turbinas eólicas.

Un procedimiento, que comprende:

establecer una primera conexión segura entre una red (108,

208, 308) supervisora y de control y unaprimera ubicación por medio de un entorno en red (230);

establecer una segunda conexión segura entre la red (108, 208, 308) supervisora y de control y una interfazde red asociada con un grupo de generadores (102) de turbina eólica utilizando una red (212) de área local;y

cambiar una configuración desde la primera ubicación para provocar un cambio en las características depotencia de salida de uno o más generadores (102) de turbina eólica en el grupo de generadores de turbinaeólica utilizando la interfaz de red, en el que la primera ubicación es remota con respecto al grupo degeneradores (102) de turbina eólica y en el que los generadores (102) de turbina eólica están conectados aun único punto de interconexión (110) por medio de convertidores respectivos (101) de potencia de estadosólido y generadores de inducción para regular las respectivas salidas de VAR de los generadores (102) deturbina eólica.

Procedimiento y aparato para controlar a distancia un parque de turbinas eólicas La presente invención versa, en general, acerca de un sistema de control para uno o más generadores de turbina eólica. Más en particular, un aspecto de la invención versa acerca de la facilitación de un acceso remoto a ese sistema de control para uno o más generadores de turbina eólica.

La calidad de la línea de transmisión, incluyendo las fluctuaciones de tensión y de Voltio-Amperio Reactivo, puede verse muy afectada por el tipo y la función del sistema empleado de generación de energía eólica. Un exceso de potencia reactiva en el sistema eléctrico puede provocar un calentamiento excesivo en los componentes, causando un fallo prematuro. Además, una potencia reactiva no controlada da lugar a fluctuaciones de tensión que superan las especificaciones de los equipos, causando un fallo de los componentes. Finalmente, una potencia reactiva no controlada puede dar lugar a grandes ineficiencias con respecto a la transmisión de potencia, aumentando de esta manera el coste para transferir potencia a través de la red de distribución eléctrica.

Hace tiempo que las empresas explotadoras de los sistemas de transmisión y de distribución, las centrales de generación de electricidad, y las fabricas conocen este problema. Para compensar las fluctuaciones de tensión y de VAR, las empresas explotadoras y las compañías eléctricas instalan equipos para compensar la naturaleza reactiva de sus sistemas. Tradicionalmente, se utilizan tanto condensadores como reactores para esta compensación. Las baterías de condensadores retienen o producen potencia reactiva, medida en VAR, y las baterías de reactores consumen VAR. Dependiendo de los VAR medidos en el sistema, la empresa explotadora habilitaría uno de estos dispositivos. El fin de los condensadores y de los reactores es o bien minimizar la cantidad total de VAR que fluye o bien conseguir una tensión deseada de servicio. En la actualidad, los fabricantes de estos dispositivos los dotan de controladores basados en procesadores, de forma que puedan ser sometidos automáticamente a un ciclo de operaciones.

Normalmente, las centrales eólicas están ubicadas en el extremo del alimentador radial. Normalmente, sin alguna forma de control de la tensión, la tensión en el parque eólico podría salirse de las especificaciones de operación. En general, este problema es tratado por estudios de flujo de cargas llevados a cabo antes de que comience la construcción, de forma que se evalúe el rendimiento del sistema de transmisión. Para compensar las oscilaciones excesivas de tensión las compañías eléctricas instalan equipos en sus redes eléctricas para controlar la cantidad de VAR que fluyen, normalmente en forma de baterías de condensadores o de reactores.

Se puede instalar un controlador que ejecuta un programa que monitoriza las condiciones cambiantes de la red de distribución eléctrica, y bien conecta la batería de condensadores/reactores con la red de distribución eléctrica o bien la desconecta de la misma. El controlador recoge datos de sensores que detectan diversas condiciones de la red de distribución eléctrica. El controlador compara las lecturas de los sensores con las instrucciones preprogramadas, y responde a las mismas. Sin embargo, el diseño actual de estos dispositivos no permite que respondan rápidamente a condiciones cambiantes de la red de distribución eléctrica. Además, estos dispositivos no son regulables. Por ejemplo, las baterías de condensadores necesitan descargarse cuando son desconectadas del sistema de transmisión y no pueden volver a ser conectadas durante cinco minutos. Además, las baterías de condensadores y de reactores cambian el flujo de VAR en una cantidad establecida, lo que puede tener como resultado una hipercompensación o una hipocompensación. Algunos fabricantes han intentado resolver este problema al fabricar dispositivos regulables rápidos de potencia reactiva. Sin embargo, las compañías eléctricas pueden ser reacias a instalar tales dispositivos debido a su gran coste.

En muchos emplazamientos de turbinas eólicas, la compañía eléctrica encuentra necesario limitar o reducir la producción debido a problemas en la red de distribución eléctrica inherentes a la red de distribución eléctrica o al parque eólico.

El documento US 2002/0029097 expone un sistema de control de parque eólico en el que se proporcionan elementos SCADA en cada turbina eólica.

El documento US 2003/0126060 da a conocer un sistema, un procedimiento y un programa de ordenador para aumentar el valor comercial de la energía eléctrica producida procedente de una turbina eólica.

En algunos casos, si la compañía eléctrica desea cambiar la configuración en una unidad de control del parque eólico, la compañía eléctrica tiene que llamar al personal de operaciones y mantenimiento (O&M) del emplazamiento del parque eólico y hacer que se desplacen hasta la subestación para facilitar el cambio. Dependiendo del diseño del emplazamiento del parque eólico, esto puede llevar hasta una hora o más para llegar a la subestación apropiada.

Según la presente invención, se describen procedimientos y aparatos según las reivindicaciones adjuntas.

Se describirán ahora las realizaciones de la invención, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 ilustra un diagrama de bloques de un parque eólico que tiene un controlador de gestión de energía con una interfaz de red que permite a un usuario en una ubicación remota cambiar una configuración que afecta a las características de potencia de salida del grupo de generadores de turbina eólica en el parque eólico.

La Figura 2 ilustra un diagrama de bucle cerrado para una realización del sistema de control de VAR dinámico.

La Figura 3 ilustra un diagrama de bloques de una realización de una arquitectura de comunicaciones para acceder al grupo de generadores de turbina eólica, y para establecer un punto de referencia para el mismo.

En la siguiente descripción se definen numerosos detalles específicos, tales como ejemplos de señales de datos específicos, componentes nombrados, conexiones, tipos de servidores, etc., para proporcionar una comprensión cabal de la presente invención. Sin embargo, será evidente para una persona con un nivel normal de dominio de la técnica que la presente invención puede ser puesta en práctica sin estos detalles específicos. En otros casos, no se han descrito con detalle componentes o procedimientos bien conocidos sino, más bien, en un diagrama de bloques para evitar ofuscar innecesariamente la presente invención. Se pueden realizar referencias numéricas específicas adicionales en cuanto a una primera ubicación. Sin embargo, no se debería interpretar la referencia numérica específica como un orden secuencial literal sino que, más bien, se debe interpretar que la primera ubicación es distinta de una segunda ubicación. Por lo tanto, los detalles específicos definidos son simplemente ejemplares. Se pueden variar los detalles específicos y seguir contemplándose que se encuentran dentro del ámbito de la presente invención según está definida por las reivindicaciones.

En general, se describen los diversos procedimientos y aparatos en los que un controlador de gestión de energía que tiene un soporte lógico de control del proceso, tal como un controlador lógico programable para un sistema de voltio-amperio reactivo dinámico (DVAR) , controla las características de potencia de salida, tales como la tensión, la potencia reactiva, el factor de potencia del parque eólico, u otras características similares de potencia, para un grupo de generadores de turbina eólica. El controlador de gestión de energía también tiene una interfaz de red configurada para permitir que un usuario de una red supervisora y de control, tal como parte de un sistema de control supervisor y de adquisición de datos (SCADA) , acceda a distancia y cambie la configuración de potencia de salida del grupo de generadores de turbina eólica a través de una conexión segura de red, tal como un cable de categoría 5 (cat5) de ancho de banda elevado.

La Figura 1 ilustra un diagrama de bloques de un parque eólico que tiene un controlador de gestión de energía con una interfaz de red que permite a un usuario en una ubicación remota cambiar una configuración que afecta a las características de potencia de salida del grupo de generadores de turbina eólica en el parque eólico. Un sistema 100 de control de VAR dinámico puede incluir un convertidor 101 de potencia de estado sólido en cada generador 102 de turbina eólica, reguladores de la subestación tales como transformadores 114 de corriente,... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento, que comprende:

establecer una primera conexión segura entre una red (108, 208, 308) supervisora y de control y una primera ubicación por medio de un entorno en red (230) ;

establecer una segunda conexión segura entre la red (108, 208, 308) supervisora y de control y una interfaz de red asociada con un grupo de generadores (102) de turbina eólica utilizando una red (212) de área local; y cambiar una configuración desde la primera ubicación para provocar un cambio en las características de potencia de salida de uno o más generadores (102) de turbina eólica en el grupo de generadores de turbina eólica utilizando la interfaz de red, en el que la primera ubicación es remota con respecto al grupo de generadores (102) de turbina eólica y en el que los generadores (102) de turbina eólica están conectados a un único punto de interconexión (110) por medio de convertidores respectivos (101) de potencia de estado sólido y generadores de inducción para regular las respectivas salidas de VAR de los generadores (102) de turbina eólica.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende, además:

proporcionar servicios de terminal que presentan la interfaz de red a múltiples ubicaciones incluyendo la primera ubicación, lo que permite que el usuario cambie una configuración que afecta a las operaciones del grupo de generadores (102) de turbina eólica.

3. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2, en el que se utiliza la interfaz de red para controlar VAR del grupo 20 de generadores (102) de turbina eólica.

4. Un aparato (100) , que comprende:

un controlador (104) de gestión de energía que tiene un soporte lógico de control del proceso para controlar las características de potencia de salida para un grupo de generadores (102) de turbina eólica; y una interfaz de red, sensible al controlador (104) de gestión de energía, para permitir a un usuario de una red (108, 208, 308) supervisora y de control acceder a distancia y cambiar la configuración de potencia de salida del grupo de generadores (102) de turbina eólica a través de una conexión segura de red; y caracterizado porque los generadores (102) de turbina eólica están conectados a un único punto de interconexión (110) por medio de convertidores respectivos (101) de potencia de estado sólido y generadores de inducción para regular las respectivas salidas de VAR de los generadores (102) de turbina eólica.

5. El aparato (100) de la reivindicación 4, que comprende, además:

un servidor (334) ubicado con el grupo de turbinas eólicas (102) para proporcionar servicios de emulación de terminales a uno o más terminales con acceso a la red (108, 208, 308) supervisora y de control.

6. El aparato (100) de la reivindicación 4 o 5, que comprende, además:

un servidor (340) para proporcionar seguridad para un dominio local al referenciar una base de datos de información de acceso, en el que el servidor establece referencias cruzadas a un usuario que accede a la interfaz de red con la información de acceso en la base de datos para determinar si permitir el acceso del usuario a la red (108, 208, 308) supervisora y de control.