Sistemas, procedimientos y aparato para el control integrado de voltaje / VAR en redes de distribución de energía.

Un procedimiento para controlar el voltaje y la energía reactiva en una red de distribución,

comprendiendo el procedimiento:

estimar al menos un estado actual asociado a una red (330) de distribución;

asignar una o más zonas de carga en la red (330) de distribución;

predecir perfiles de carga de cada zona para un periodo de tiempo predeterminado;

determinar planificaciones de conmutación de la batería (332) de condensadores para un periodo de tiempo predeterminado, en base, al menos en parte, a dicho al menos un estado actual y a los perfiles de carga previstos; conmutar las baterías (332) de condensadores de acuerdo a las planificaciones de conmutación de baterías de condensadores;

ejecutar un algoritmo de flujo de energía para determinar los voltajes previstos sobre todos los nodos en una zona, en base, al menos en parte, a los perfiles de carga previstos;

determinar un conjunto inicial de configuraciones de tomas reguladoras de voltaje, que allana el voltaje promedio previsto de todos los nodos en una zona durante un periodo de tiempo dado, en base, al menos en parte, a una relación lineal entre las razones de tomas y los voltajes;

determinar un conjunto final de configuraciones de tomas reguladoras de voltaje en base a un algoritmo de programación dinámica;

determinar planificaciones de conmutación de reguladores de voltaje, en base, al menos en parte, a una o más de las configuraciones de tomas reguladoras de voltaje, iniciales o finales; y

conmutar las configuraciones de tomas reguladoras de voltaje de acuerdo a las planificaciones de conmutación de reguladores de voltajes.

Sistemas, procedimientos y aparato para el control integrado de voltaje / VAR en redes de distribuciïn de energïa

Antecedentes de la invenciïn Esta invenciïn se refiere, en general, a redes de distribuciïn de energïa y, en particular, a sistemas, procedimientos y aparatos para el control integrado de voltaje / VAR en redes de distribuciïn de energïa.

Las redes nacionales de distribuciïn elïctrica (incluyendo las micro-redes) son habitualmente operadas con un cierto nïmero de restricciones que permiten el suministro de energïa en un cierto nivel de calidad y fiabilidad. Un objetivo asociado a la operaciïn de una red de distribuciïn de energïa, por ejemplo, es establecer condiciones aceptables de voltaje para todos los clientes, suministrando a la vez energïa tan eficazmente como sea posible. En muchas redes de distribuciïn de energïa, el perfil de voltaje a lo largo del alimentador de distribuciïn y el flujo de energïa reactiva (tambiïn conocidos como VAR) sobre el alimentador son habitualmente mantenidos por una combinaciïn de reguladores de voltaje y baterïas de condensadores conmutados, instaladas en diversas ubicaciones en el alimentador y en su subestaciïn asociada.

Los grandes sistemas de distribuciïn pueden incluir micro-redes y ramas no de micro-redes. Una micro-red incluye habitualmente agrupaciones localizadas de cargas, fuentes de generaciïn y dispositivos de almacenamiento que estïn conectados con una red nacional centralizada tradicional, o macro-red. La optimizaciïn de una red alimentadora entera, incluyendo las micro-redes, y la coordinaciïn del control de voltaje y el reactivo a voltios y amperios (VAR) puede ser una tarea formidable, en particular, cuando cambian las condiciones de la red. Tradicionalmente, los reguladores de voltaje del alimentador y las baterïas de condensadores conmutados son operados como dispositivos independientes, sin ninguna coordinaciïn directa entre los controladores individuales. Un enfoque de ese tipo puede ser efectivo para mantener un flujo aceptable de voltaje y de energïa reactiva cerca de los controladores, pero habitualmente no produce resultados ïptimos para el alimentador entero.

Breve sumario de la invenciïn Algunas de, o todas, las necesidades precedentes pueden ser abordadas por ciertas realizaciones de la invenciïn. Ciertas realizaciones de la invenciïn pueden incluir sistemas, procedimientos y aparatos para el control integrado de voltaje / VAR en redes de distribuciïn de energïa.

De acuerdo a una realizaciïn de ejemplo de la invenciïn, se proporciona un procedimiento para controlar el voltaje y la energïa reactiva en una red de distribuciïn. El procedimiento incluye estimar al menos un estado actual asociado a una red de distribuciïn; asignar una o mïs zonas de carga en la red de distribuciïn; predecir perfiles de carga de cada zona para un periodo de tiempo predeterminado; determinar planificaciones de conmutaciïn de baterïas de condensadores para un periodo de tiempo predeterminado, en base, al menos en parte, a dicho al menos un estado actual y a los perfiles de carga previstos; conmutar las baterïas de condensadores de acuerdo a las planificaciones de conmutaciïn de baterïas de condensadores; ejecutar un algoritmo de flujo de energïa para determinar los voltajes previstos sobre todos los nodos en una zona, en base, al menos en parte, a los perfiles de carga previstos; determinar un conjunto inicial de configuraciones de tomas reguladoras de voltaje que allane el voltaje promedio previsto de todos los nodos en una zona durante un periodo de tiempo dado, en base, al menos en parte, a una relaciïn lineal entre las razones de tomas y los voltajes; determinar un conjunto final de configuraciones de tomas reguladoras de voltaje, en base a un algoritmo de programaciïn dinïmica; determinar programas de conmutaciïn de reguladores de voltaje en base, al menos en parte, a una o mïs de las configuraciones iniciales o finales de las tomas reguladoras de voltaje; y conmutar las configuraciones de tomas reguladoras de voltaje de acuerdo a las planificaciones de conmutaciïn de reguladores de voltaje.

De acuerdo a otra realizaciïn de ejemplo, se proporciona un sistema. El sistema incluye al menos una red de distribuciïn de energïa que comprende una o mïs baterïas de condensadores conmutables y uno o mïs reguladores ajustables de voltaje. El sistema tambiïn incluye al menos una memoria para almacenar datos e instrucciones ejecutables por ordenador; y al menos un procesador configurado para acceder a dicha al menos una memoria, y adicionalmente configurado para ejecutar las instrucciones ejecutables por ordenador, para controlar el voltaje y la energïa reactiva (VAR) en la red de distribuciïn: estimando al menos un estado actual asociado a una red de distribuciïn; asignar una o mïs zonas de carga en la red de distribuciïn; predecir perfiles de carga de cada zona para un periodo de tiempo predeterminado; determinar planificaciones de conmutaciïn de baterïas de condensadores para un periodo de tiempo predeterminado, en base, al menos en parte, a dicho al menos un estado actual y a los perfiles de carga previstos; conmutar las baterïas de condensadores de acuerdo a las planificaciones de conmutaciïn de baterïas de condensadores; ejecutar un algoritmo de flujo de energïa para determinar los voltajes previstos sobre todos los nodos en una zona, en base, al menos en parte, a los perfiles de carga previstos; determinar un conjunto inicial de configuraciones de tomas reguladoras de voltaje que allane el voltaje promedio previsto de todos los nodos en una zona por un periodo de tiempo dado, en base, al menos en parte, a una relaciïn lineal entre las razones de tomas y los voltajes; determinar un conjunto final de configuraciones de tomas reguladoras de voltaje en base a un algoritmo de programaciïn dinïmica; determinar planificaciones de conmutaciïn de reguladores de voltaje en base, al menos en parte, a una o mïs de las configuraciones iniciales o finales de tomas reguladoras de voltaje; y conmutar las configuraciones de tomas reguladoras de voltaje de acuerdo a las planificaciones de conmutaciïn de reguladores de voltaje.

De acuerdo a otra realizaciïn de ejemplo, se proporciona un aparato. El aparato incluye al menos una memoria para almacenar datos e instrucciones ejecutables por ordenador; y al menos un procesador configurado para acceder a dicha al menos una memoria, y adicionalmente configurado para ejecutar las instrucciones ejecutables por ordenador, para controlar el voltaje y la energïa reactiva (VAR) en la red de distribuciïn: estimando al menos un estado actual asociado a una red de distribuciïn; asignando una o mïs zonas de carga en la red de distribuciïn; prediciendo perfiles de carga de cada zona para un periodo de tiempo predeterminado; determinando planificaciones de conmutaciïn de baterïas de condensadores para un periodo de tiempo predeterminado, en base, al menos en parte, a dicho al menos un estado actual y a los perfiles de carga previstos; conmutando las baterïas de condensadores de acuerdo a las planificaciones de conmutaciïn de baterïas de condensadores; ejecutando un algoritmo de flujo de energïa para determinar los voltajes previstos sobre todos los nodos en una zona, en base, al menos en parte, a los perfiles de carga previstos; determinando un conjunto inicial de configuraciones de tomas reguladoras de voltaje que allane el voltaje promedio previsto de todos los nodos en una zona por un periodo de tiempo dado, en base, al menos en parte, a una relaciïn lineal entre las razones de las tomas y los voltajes; determinando un conjunto final de configuraciones de tomas reguladoras de voltaje en base a un algoritmo de programaciïn dinïmica; determinando planificaciones de conmutaciïn de reguladores de voltaje en base, al menos en parte, a una o mïs de las conmutaciones iniciales o finales de tomas reguladoras de voltaje; y conmutando las configuraciones de tomas reguladoras de voltaje de acuerdo a las planificaciones de conmutaciïn de reguladores de voltaje.

Otras realizaciones y aspectos de la invenciïn estïn descritos en detalle en la presente memoria y son considerados como una parte de las invenciones reivindicadas. Otras realizaciones y aspectos pueden ser entendidos con referencia a la siguiente descripciïn detallada, los dibujos adjuntos y las reivindicaciones.

Breve descripciïn de las figuras Se harï ahora referencia a las tablas y dibujos adjuntos, que no necesariamente estïn trazados a escala, y en los cuales:

la FIG. 1 es un diagrama de bloques de un motor ilustrativo de estimaciïn de estado y de control integrado de voltaje / VAR, de acuerdo a una realizaciïn de ejemplo de la invenciïn.

La FIG. 2 es un diagrama de bloques de una red de ejemplo ilustrativa,... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para controlar el voltaje y la energïa reactiva en una red de distribuciïn, comprendiendo el procedimiento: estimar al menos un estado actual asociado a una red (330) de distribuciïn; asignar una o mïs zonas de carga en la red (330) de distribuciïn;

predecir perfiles de carga de cada zona para un periodo de tiempo predeterminado; determinar planificaciones de conmutaciïn de la baterïa (332) de condensadores para un periodo de tiempo predeterminado, en base, al menos en parte, a dicho al menos un estado actual y a los perfiles de carga previstos;

conmutar las baterïas (332) de condensadores de acuerdo a las planificaciones de conmutaciïn de baterïas de

condensadores; ejecutar un algoritmo de flujo de energïa para determinar los voltajes previstos sobre todos los nodos en una zona, en base, al menos en parte, a los perfiles de carga previstos;

determinar un conjunto inicial de configuraciones de tomas reguladoras de voltaje, que allana el voltaje promedio previsto de todos los nodos en una zona durante un periodo de tiempo dado, en base, al menos en parte, a una relaciïn lineal entre las razones de tomas y los voltajes;

determinar un conjunto final de configuraciones de tomas reguladoras de voltaje en base a un algoritmo de

programaciïn dinïmica; determinar planificaciones de conmutaciïn de reguladores de voltaje, en base, al menos en parte, a una o mïs de las configuraciones de tomas reguladoras de voltaje, iniciales o finales; y

conmutar las configuraciones de tomas reguladoras de voltaje de acuerdo a las planificaciones de conmutaciïn de reguladores de voltajes.

2. El procedimiento de la reivindicaciïn 1, en el cual la estimaciïn de dicho al menos un estado actual comprende estimar al menos uno entre el voltaje, el factor de energïa o las cargas reactivas en nodos de la red (330) de distribuciïn.

3. El procedimiento de la reivindicaciïn 1 o la reivindicaciïn 2, en el cual la asignaciïn de una o mïs zonas de carga comprende agrupar nodos por sub-sistemas de control.

4. El procedimiento de la reivindicaciïn 1, 2 o 3, en el cual dichas una o mïs zonas de carga son tratadas como nodos para predecir perfiles de carga.

5. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual la predicciïn de los perfiles de carga de cada zona se basa, al menos en parte, en un modelo de pronïstico de carga.

6. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende adicionalmente: actualizar estimaciones de dicho al menos un estado actual; actualizar planificaciones de conmutaciïn de la baterïa (332) de condensadores; y actualizar planificaciones de conmutaciïn de configuraciones de tomas de voltaje.

7. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el cual la determinaciïn de planificaciones de conmutaciïn de la baterïa (332) de condensadores estï adicionalmente basada, al menos en parte, en uno entre la frecuencia de operaciïn del dispositivo, los controles reactivos de voltios-amperios (VAR) del dispositivo, los lïmites de voltaje de la red y el dïficit de control VAR de la red.

8. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual la determinaciïn de planificaciones de conmutaciïn de reguladores de voltaje estï adicionalmente basada, al menos en parte, en un algoritmo de programaciïn dinïmica y uno o mïs entre la frecuencia de operaciïn del dispositivo, los lïmites de voltaje de la red y la nivelaciïn del nivel de voltaje promedio en dicho al menos un sub-sistema de control.

9. Un aparato que comprende: al menos una memoria (303) para almacenar datos e instrucciones ejecutables por ordenador; y

al menos un procesador (306) configurado para acceder a dicha al menos una memoria (303) y adicionalmente configurado para ejecutar las instrucciones ejecutables por ordenador, para realizar el procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

10. Un sistema que comprende:

al menos una red (330) de distribuciïn de energïa que comprende una o mïs baterïas de condensadores conmutables y uno o mïs reguladores (332) de voltaje ajustables; y

al menos una memoria (303) para almacenar datos e instrucciones ejecutables por ordenador; y al menos un procesador (306) configurado para acceder a dicha al menos una memoria (303) , y adicionalmente configurado para ejecutar las instrucciones ejecutables por ordenador, para controlar el voltaje y la energïa reactiva (VAR) en la red (330) de distribuciïn, mediante:

estimando al menos un estado actual asociado a una red (330) de distribuciïn;

asignando una o mïs zonas de carga en la red (330) de distribuciïn;

prediciendo perfiles de carga de cada zona para un periodo de tiempo predeterminado;

determinando planificaciones de conmutaciïn de la baterïa (332) de condensadores para un periodo de tiempo predeterminado, en base, al menos en parte, a dicho al menos un estado actual y a los perfiles de carga previstos;

conmutando las baterïas (332) de condensadores de acuerdo a las planificaciones de conmutaciïn de baterïas de condensadores;

ejecutando un algoritmo de flujo de energïa para determinar los voltajes previstos sobre todos los nodos en una zona, en base, al menos en parte, a los perfiles de carga previstos;

determinando un conjunto inicial de configuraciones de tomas reguladoras de voltaje que allana el voltaje promedio previsto de todos los nodos en una zona durante un periodo de tiempo dado, en base, al menos en parte, a una relaciïn lineal entre las razones de tomas y los voltajes que determinan un conjunto final de configuraciones de tomas reguladoras de voltaje, en base a un algoritmo de programaciïn dinïmica;

determinando planificaciones de conmutaciïn de reguladores de voltaje, en base, al menos en parte, a una o mïs de las configuraciones de tomas reguladoras de voltaje, iniciales o finales; y

conmutando las configuraciones de tomas reguladoras de voltaje de acuerdo a las planificaciones de conmutaciïn de reguladores de voltaje.

11. El sistema de la reivindicaciïn 10, en el cual la estimaciïn de dicho al menos un estado actual comprende estimar al menos uno entre el voltaje, el factor de energïa y las cargas reactivas en los nodos de la red (330) de distribuciïn.

12. El sistema de la reivindicaciïn 10 o la reivindicaciïn 11, en el cual la asignaciïn de una o mïs zonas de carga comprende agrupar nodos por sub-sistemas de control.

13. El sistema de la reivindicaciïn 10, 11 o 12, en el cual dichas una o mïs zonas de carga son tratadas como nodos para predecir los perfiles de carga, y / o en el cual la predicciïn de los perfiles de carga estï basada, al menos en parte, en un modelo de pronïstico de carga.

14. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, que comprende adicionalmente actualizar estimaciones de dicho al menos un estado actual y actualizar planificaciones de conmutaciïn de baterïas de condensadores.

15. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en el cual la determinaciïn de las planificaciones de conmutaciïn de baterïas de condensadores estï adicionalmente basada, al menos en parte, en uno o mïs entre la frecuencia de operaciïn del dispositivo, el control reactivo de voltios-amperios (VAR) del dispositivo, los lïmites de voltaje de la red y el dïficit de control VAR de la red, y / o en el cual la determinaciïn de las planificaciones de conmutaciïn de reguladores de voltaje estï adicionalmente basada, al menos en parte, en un algoritmo de programaciïn dinïmica y en uno o mïs entre la frecuencia de operaciïn del dispositivo, los lïmites de voltaje de la red y la nivelaciïn del nivel de voltaje promedio en dicho al menos un sub-sistema de control.