Procedimiento de detección de resonancia subsíncrona.

Un procedimiento de detección de resonancia subsíncrona en sistemas de energía eléctrica con condensadoresen serie,

donde señales de tensión de los sistemas de energía eléctrica se miden en línea y donde mediante labúsqueda de puntos de cruce por cero de la señal discreta (40) de la tensión medida, se calculan los medios ciclospositivos y negativos de la forma de onda de la señal discreta (40) de la tensión en un dispositivo informático al quese suministran parámetros constantes por parte del usuario, caracterizado porque comprende las siguientesacciones:

• crear una señal demodulada (UDem) de tensión mediante la adición del valor absoluto del valor mínimo delmedio ciclo negativo de la forma de onda de una señal discreta procesada (UX) de la tensión al valor máximodel medio ciclo positivo de la forma de onda de la señal discreta procesada (UX) durante intervalos de tiempoque tienen una longitud de señal TL, donde TL es un parámetro constante, suministrado por el usuario, donde laseñal discreta procesada (UX) se calcula restando un valor medio (Xmedio) del valor de la tensión (ai) de cadapunto de muestra de la señal discreta (UD) y donde el valor medio (Xmedio) es el valor de la media aritmética dela señal discreta (UD) para la longitud de la señal TL,

• calcular un valor cuadrático medio RMS para la señal demodulada de la tensión (UDem) y compararlo con elvalor de otro parámetro constante suministrado por el usuario como el nivel del valor cuadrático medio RMSLevy cuando el valor de RMS es menor que el valor de RMSLev, indica que no hay resonancia subsíncrona, ycuando el valor de RMS es mayor que el valor de RMSLev, se identifica la presencia de resonancia subsíncronamediante la determinación de la amplitud de la tensión (AFSS) de una resonancia subsíncrona y/o la frecuencia(fFSS) de una resonancia subsíncrona de la señal demodulada (UDem).

Procedimiento de detección de resonancia subsíncrona El objetivo de la invención es un procedimiento de detección de resonancia subsíncrona en sistemas de energía eléctrica con condensadores en serie.

En general, el fenómeno de resonancia subsíncrona SSR (Resonancia SubSíncrona) se produce en sistemas de energía eléctrica como resultado de la interacción de una turbina-generador con una línea de transmisión compensada en serie de larga distancia. Hay una condición de un sistema de energía eléctrica donde las redes eléctricas intercambian energía con el sistema mecánico del generador a frecuencias inferiores a la frecuencia nominal de la línea de transmisión (50 ó 60 Hz) .

La resonancia subsíncrona se aborda en tres categorías, el efecto generador de inducción, la interacción torsional y la amplificación de torsión. Los dos primeros tipos son provocados por una alteración de estado estacionario, mientras que el tercero es excitado por perturbaciones transitorias.

Los condensadores en serie mejoran las capacidades de los sistemas de energía eléctrica mediante la compensación de la inductancia de la línea de transmisión, aumentando así la capacidad de las líneas y mejorando así el estado estacionario y los límites de estabilidad transitoria. Sin embargo, el uso de condensadores en serie aumenta el riesgo de aparición del fenómeno de resonancia subsíncrona. Normalmente, la frecuencia de resonancia subsíncrona tiene un valor en el intervalo del 15 % al 90 % de la frecuencia nominal de la línea de transmisión.

Los procedimientos conocidos de detección de resonancia subsíncrona SSR se basan en técnicas de filtrado o en un análisis de la vibración del árbol del generador. El documento US 2003/0160600 A describe un procedimiento de detección de corriente subsíncrona que utiliza una rectificación de la señal y una comparación del límite para la detección de corrientes subsíncronas. El procedimiento se puede implementar como un circuito analógico o también mediante el uso de circuitos de procesamiento de señales digitales. Otro procedimiento es conocido por la patente US 4.607.217. La resonancia subsíncrona se detecta en un sistema de alimentación eléctrica de CA mediante la determinación de los cambios en la longitud de sucesivos medios ciclos de forma de onda que son la base para la identificación de la resonancia subsíncrona. El cambio de parámetros medido es el periodo de la onda, y los cambios en la relación de la diferencia del período de positivo y el período de los ciclos de media negativos sobre la suma del período de los medios ciclos positivos y el período de los medios ciclos negativos están relacionados con la detección de la resonancia subsíncrona. La invención se basa en la observación de que la frecuencia subsíncrona en la línea actual crea un medio ciclo más largo y medio ciclos más cortos. La diferencia entre los períodos de los medios ciclos se mide sucesivamente para proporcionar un procedimiento para detectar la presencia de resonancia subsíncrona.

Un inconveniente de este procedimiento es la presencia de un retardo de tiempo entre la aparición del fenómeno de resonancia subsíncrona y su detección. Este retardo de tiempo puede ser demasiado largo para la detección de frecuencia de SSR, que puede resultar en daños en el árbol o el mal funcionamiento del relé de protección de la línea de transmisión. Este inconveniente se supera mediante el procedimiento de la invención tal como se define en la reivindicación 1, que permite la detección y la identificación de SSR más rápido en comparación con las técnicas conocidas y requiere el uso de una cantidad de muestra de los datos de entrada más pequeña que en las soluciones conocidas.

La esencia del procedimiento de la invención de detección de resonancia subsíncrona en sistemas de energía eléctrica con condensadores en serie, en el que las señales de tensión se miden en la línea y mediante el uso de un procedimiento de búsqueda de puntos de cruce por cero de la señal discreta de la tensión medida, se calculan medios ciclos positivos y negativos de una forma de onda de la señal discreta de tensión se calculan en un dispositivo informático al que se suministran los parámetros constantes por parte del usuario, que incluye las siguientes acciones:

• crear una señal de tensión demodulada UDem mediante la adición de valor mínimo de medio ciclo negativo de la forma de onda de señal discreta procesada de la tensión Ux al valor máximo de medio ciclo positivo de la forma de onda de la señal discreta procesada de la tensión Ux durante intervalos de tiempo que tienen una longitud de señal TL, donde TL es un parámetro constante, suministrado por el usuario,

• calcular un valor cuadrático medio RMS para la señal demodulada de la tensión UDem y compararlo con el valor de otro parámetro constante suministrado por el usuario como el nivel de valor cuadrático medio RMSLev y cuando el valor de (RMS) es menor que el valor de RMSLev indica que no hay resonancia subsíncrona, y cuando el valor de RMS es mayor que el valor de RMSLev, se identifica la presencia de resonancia subsíncrona mediante la determinación de la amplitud de la tensión AFSS de resonancia subsíncrona y/o la frecuencia fFSS de resonancia subsíncrona.

Preferiblemente, durante la búsqueda de cruces por cero, se establecen dos histéresis para medios ciclos positivos y negativos de la forma de onda para la determinación de secuencias de intervalos de tiempo consecutivos TPozl, TNegl, ..., TPozN, TNegN, respectivamente, para una parte positiva UPoz y negativa UNeg de la señal discreta procesada UX entre cruces por cero para crear el envolvente superior Esup y la envolvente inferior Einf sobre de la señal discreta

procesada Ux.

Preferiblemente, el valor absoluto de la histéresis para medios ciclos positivos y negativos de la forma de onda es igual al valor cuadrático medio del nivel RMSLev.

Preferiblemente, la longitud de la señal de tensión TL tiene un valor de tiempo en el dominio de tiempo de 0, 2 s mínimo.

Un programa informático para la detección de la resonancia subsíncrona en sistemas de energía eléctrica con condensadores en serie, el cual programa informático se puede cargar y es ejecutable en una unidad de procesamiento de datos de un dispositivo de ordenador (8) , y el cual programa informático al ser ejecutado mediante la unidad de procesamiento de datos del ordenador realiza el procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 4.

El procedimiento de acuerdo con la presente invención se explica sobre la base de una realización presentada en el dibujo, donde:

La figura 1 muestra esquemáticamente un sistema de energía eléctrica con condensadores en serie y con un generador, la figura 2 muestra una forma de onda de la tensión del sistema de energía con frecuencia de resonancia subsíncrona antes de una demodulación, la figura 3 muestra una forma de onda de la señal discreta procesada, la figura 4 muestra una forma de onda de la señal demodulada con una frecuencia de resonancia subsíncrona, la figura 5 muestra un diagrama de flujo de las operaciones realizadas mientras se detecta la resonancia subsíncrona de acuerdo con la invención.

El sistema de energía eléctrica para la implementación del procedimiento de la invención se presenta en la figura 1. El sistema de energía eléctrica comprende una turbina-generador 1, que forma una parte mecánica del sistema, y líneas de transmisión de CA trifásicas conectadas a la turbina-generador, que junto con un transformador de alta tensión 2, las impedancias 3 de las líneas, los condensadores en serie 4, y los consumidores finales 5 de los sistemas de energía forman una parte eléctrica del sistema de energía. En cada fase de las líneas de transmisión trifásicas, entre el transformador 2 y los condensadores en serie 4, está conectado un transformador de tensión del condensador CVT 6 para medir la tensión de las líneas U1, U2, U3. Cada uno de los transformadores CVT 6 está conectado a través de un enlace de comunicación 7 con un dispositivo 8 para detectar e identificar el fenómeno de resonancia subsíncrona en la parte eléctrica del sistema de energía. El dispositivo 8 es un ordenador con una unidad de procesador para la implementación del procedimiento de detección SSR y puede ser una parte de un relé de protección o puede ser un dispositivo informático instalado separado del sistema. El dispositivo 8 incluye un convertidor analógico-digital 9 para la conversión de la señal analógica medida en una señal digital, una unidad de detección 10 de resonancia subsíncrona para la detección de SSR en las líneas de transmisión, una... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de detección de resonancia subsíncrona en sistemas de energía eléctrica con condensadores en serie, donde señales de tensión de los sistemas de energía eléctrica se miden en línea y donde mediante la búsqueda de puntos de cruce por cero de la señal discreta (40) de la tensión medida, se calculan los medios ciclos positivos y negativos de la forma de onda de la señal discreta (40) de la tensión en un dispositivo informático al que se suministran parámetros constantes por parte del usuario, caracterizado porque comprende las siguientes acciones:

• crear una señal demodulada (UDem) de tensión mediante la adición del valor absoluto del valor mínimo del medio ciclo negativo de la forma de onda de una señal discreta procesada (UX) de la tensión al valor máximo del medio ciclo positivo de la forma de onda de la señal discreta procesada (UX) durante intervalos de tiempo que tienen una longitud de señal TL, donde TL es un parámetro constante, suministrado por el usuario, donde la señal discreta procesada (UX) se calcula restando un valor medio (Xmedio) del valor de la tensión (ai) de cada punto de muestra de la señal discreta (UD) y donde el valor medio (Xmedio) es el valor de la media aritmética de la señal discreta (UD) para la longitud de la señal TL,

• calcular un valor cuadrático medio RMS para la señal demodulada de la tensión (UDem) y compararlo con el valor de otro parámetro constante suministrado por el usuario como el nivel del valor cuadrático medio RMSLev y cuando el valor de RMS es menor que el valor de RMSLev, indica que no hay resonancia subsíncrona, y cuando el valor de RMS es mayor que el valor de RMSLev, se identifica la presencia de resonancia subsíncrona mediante la determinación de la amplitud de la tensión (AFSS) de una resonancia subsíncrona y/o la frecuencia (fFSS) de una resonancia subsíncrona de la señal demodulada (UDem) .

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque durante la búsqueda de puntos de cruce por cero, se establecen dos histéresis para los medios ciclos positivos y negativos de la forma de onda para una determinación de secuencias de intervalos de tiempo consecutivos (TPoz1, TNeg1, ... TPozN, TNegN) , respectivamente, para la parte positiva (UPoz) y negativa (UNeg) de la señal discreta procesada (UX) entre los puntos de cruce por cero para crear la envolvente superior (Esup) y la envolvente inferior (Einf) de la señal discreta procesada (UX) .

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque un valor absoluto de histéresis para los medios ciclos positivos y negativos de la forma de onda es igual al nivel del valor cuadrático medio RMSLev.

4. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la longitud de la señal (TL) tiene un 30 valor de tiempo en el dominio de tiempo mínimo de 0, 2 s.

5. Un programa informático que comprende medios para la detección de resonancia subsíncrona en sistemas de energía eléctrica con condensadores en serie, el cual programa informático se puede cargar y se puede ejecutar en una unidad de procesamiento de datos de un dispositivo informático (8) y el cual programa informático, cuando se ejecuta mediante la unidad de procesamiento de datos del ordenador, realiza el procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 4.