ES2321259B1 - Sistema de medida para el ensayo de curva de potencia y calidad de red en aerogeneradores, asi como calidad de suministro electrico. - Google Patents
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Abstract
Sistema de medida para el ensayo de curva de
potencia y calidad de red en aerogeneradores, así como calidad de
suministro eléctrico.
La presente invención tiene por objeto un
sistema de medida para el ensayo de curva de potencia y calidad de
red en aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en
general que comprende un equipo de medida que realiza el ensayo de
curva de potencia y distintos ensayos de calidad de suministro
eléctrico que permite visualizar el estado del ensayo que se está
realizando en cada instante, donde cada uno de los aerogeneradores
presenta un equipo de medida que permite conocer el estado del
ensayo de curva de potencia en cualquier instante de tiempo y a
distancia, además de analizar la calidad de red en el
aerogenerador, donde emite informes configurables por un usuario
limitando el tránsito de datos mediante un dispositivo de
comunicación al exterior.
Description
Sistema de medida para el ensayo de curva de
potencia y calidad de red en aerogeneradores, así como calidad de
suministro eléctrico.
La presente invención tiene por objeto un
sistema de medida para el ensayo de curva de potencia y calidad de
red en aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en
general que comprende un equipo de medida que realiza el ensayo de
curva de potencia y los ensayos de calidad que permite visualizar
el estado del ensayo que se está realizando en cada instante.
Debido a su especial configuración, cada uno de
los aerogeneradores presenta un equipo de medida que permite
conocer el estado del ensayo de curva de potencia en cualquier
instante de tiempo y a distancia, además de analizar la calidad de
red en el aerogenerador a partir de los datos obtenidos del
aerogenerador y los datos meteorológicos, cuya comunicación se
realiza en tiempo real.
Así mismo, el sistema de medida permite realizar
ensayos de la calidad del suministro eléctrico mediante un trigger
ajustable de manera que se obtiene información de múltiples puntos
de la red de manera sincronizada por lo que es posible obtener una
visión global de la misma en diferentes instantes de tiempo.
Por otra parte, el informe generado con los
resultados de los datos obtenidos, se puede transmitir de manera
instantánea mediante un puerto serie, un módem GSM/GPRS o red
Ethernet a un usuario final, de manera que se limita la transmisión
de datos al informe con los datos ya analizados y procesados.
Además, el sistema de medida es configurable por
lo que permite decidir y parametrizar en cada momento los
distintos tipos de ensayo que se quiere realizar, el ensayo de
curva de potencia en aerogeneradores, el ensayo de calidad de red
en aerogeneradores o ensayos de calidad del suministro eléctrico en
un punto de la red, los cuales a su vez se pueden realizar en
varios puntos de la red eléctrica de manera sincronizada.
Son conocidos en el estado de la técnica los
sistemas de medida utilizados en los distintos ensayos enumerados
en el apartado anterior que sincronizan y tratan los datos
obtenidos, a posteriori, de manera que presentan
inconvenientes como el no conocer el estado del ensayo en tiempo
real.
Así mismo, este solicitante desconoce la
existencia de sistemas de medida específicos que incluyan un equipo
de medida para los ensayos de curva de potencia y medida de la
calidad de red en aerogeneradores, así como para realizar un
análisis multipunto de la calidad de red.
Hasta ahora, los datos recogidos del
aerogenerador y muestreados en una tarjeta de adquisición eran
enviados a una unidad central de procesado que almacenaba y trataba
los datos, mostrando gráficos, informes de los resultados pero sin
tener en ningún momento información del estado de cómo iban
transcurriendo los diferentes ensayos.
Además, estos sistemas anteriores requieren un
gran flujo de datos entre el aerogenerador y la unidad central de
procesado, así como una gran capacidad de almacenamiento, hecho
este que no se da en los sistemas actuales.
Debido a la creciente penetración en el sector
de las energías renovables de la energía eólica, así como a la
necesidad de un estudio pormenorizado del estado del suministro
eléctrico se hace necesario estudiar la calidad de la energía
generada ya sea aplicada a aerogeneradores o en general.
El IEC (en inglés "International
Electrotechnical Comision")
61400-12-1:2005 especifica los
métodos y los parámetros que deben ser analizados para realizar el
ensayo de curva de potencia de un aerogenerador.
Así mismo, la norma UNE EN
61400-21:2002 especifica los métodos y los
parámetros que deben ser analizados y los rangos admisibles de esos
parámetros que permiten determinar la calidad de la energía de un
aerogenerador conectado a la red, la norma UNE EN 50160:2001 junto
con varias normas de la serie IEC 61000-3 hacen
referencia a las medidas de calidad de red y los límites de emisión
máximos permitidos, y los requisitos exigibles a los sistemas de
medida.
Por otra parte, el solicitante desconoce la
existencia de sistemas de medida que permitan ver, gestionar y
configurar el ensayo a distancia y además poder reconfigurarlo para
realizar cualquiera de los tipos de ensayos mencionados con
anterioridad, a saber, el ensayo de curva de potencia en
aerogeneradores, el ensayo de medida de la calidad de red en
aerogeneradores y el ensayo para determinar la calidad de
suministro eléctrico.
El muestreo asíncrono de la señal causa errores
de medida tanto en el cálculo de la energía reactiva como en el de
las componentes de frecuencia de una señal. Los sistemas actuales
no permiten eliminar los errores asociados a este tipo de
muestreo.
El sistema de medida para el ensayo de curva de
potencia y medida de la calidad de red en aerogeneradores, así como
la calidad de red en general resuelve todos los problemas
anteriormente expuestos.
La presente invención se refiere a un sistema de
medida para el ensayo de curva de potencia y calidad de red en
aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en
general que comprende un equipo de medida que realiza el ensayo de
curva de potencia y los ensayos de calidad y que permite visualizar
el estado del ensayo que se está realizando en cada instante,
emitiendo informes configurables por un usuario por lo que limita
el tránsito de datos mediante un dispositivo de comunicación al
exterior.
El sistema de medida presenta un equipo de
medida compuesto por una unidad central de procesado que gobierna
todo el sistema, una tarjeta de adquisición de datos con varias
entradas de señales analógicas para los datos de tensión y
corriente, así como señales analógicas auxiliares que permiten
determinar otros parámetros del aerogenerador como las revoluciones
del eje del aerogenerador.
Así mismo, presenta también entradas de señales
digitales que permiten observar el estado del aerogenerador, en
marcha o parado, o el estado de las baterías de condensadores de
compensación de potencia reactiva, aerofrenos u otros
elementos.
De igual manera, unos sensores colocados en el
aerogenerador permiten determinar directamente la tensión y
corriente así como la velocidad de las palas y el cambio del pitch
o ángulo de paso y también, colocados en una torre meteorológica,
uno o varios anemómetros, una o varias veletas, sensores de
temperatura, presión, humedad relativa y sensores de lluvia.
El equipo de medida incluye un sistema de
sincronización temporal basado en GPS (en inglés "global
positioning system") que permite la sincronización entre los
datos eléctricos de distintos equipos de medida que pueden estar
situados muy alejados unos de otros.
Además, presenta posibilidades de comunicación
mediante puertos serie, GSM (en inglés "global system for mobile
communications"), Ethernet para comunicaciones entre la unidad
central de procesado y elementos externos o vía radio. De esta
manera, el sistema de medida puede utilizar el protocolo TCP/IP
sobre cualquiera de las conexiones físicas implementadas y, por
tanto, puede ser accesible desde cualquier lugar siempre que se
disponga de la conexión física correspondiente, Ethernet, GSM/GPRS
o puerto serie.
La comunicación del sistema de medida con la
torre meteorológica se puede realizar de diferentes maneras
utilizando un puerto serie, de forma inalámbrica o mediante un
cable físico.
Por otra parte, el equipo de medida incluye un
software que permite configurar los parámetros necesarios para la
realización del ensayo de curva de potencia, de medida de calidad de
red en aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en
general en relación a los IEC
61400-12-1:2005, UNE EN
61400-21:2002 y IEC 61000-3
respectivamente, así como la fecha de adquisición de esos datos, los
resultados y directorios de datos y parámetros del
aerogenerador.
Los informes de seguimiento de los ensayos que
se están realizando, pueden ser parciales o totales, según norma o
personalizados y pueden ser generados en instantes programados o a
petición del usuario. Así mismo, estos informes pueden ser
transmitidos por el sistema a través de cualquiera de los
dispositivos de comunicación del mismo.
El sistema de medida permite capturar formas de
onda con la ayuda de funciones de trigger programables para cada
uno de los canales de entrada, que se puede realizar en un único
punto o en varios puntos al mismo tiempo de manera
sincronizada.
Por tanto, la invención se refiere a un sistema
de medida para el ensayo de curva de potencia y calidad de red en
aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en
general en relación a los IEC
61400-12-1:2005, UNE EN
61400-21:2002 y IEC 61000-3
respectivamente que presenta un equipo de medida que permite
conocer el estado del ensayo de curva de potencia en cualquier
instante de tiempo y a distancia debido a un dispositivo de
comunicación entre una unidad central de procesado presente en el
equipo de medida y elementos externos a la misma.
Se complementa la presente memoria descriptiva,
con un juego de planos, ilustrativos del ejemplo preferente y nunca
limitativo de la invención.
La Figura 1 muestra un aerogenerador junto con
la estación meteorológica que forma parte del sistema de medida
para el ensayo de curva de potencia en aerogeneradores y para
determinar la calidad de red.
La Figura 2 muestra un esquema de las entradas y
salidas del equipo de medida que forma parte de la invención.
A la vista de lo anteriormente enunciado, la
presente invención se refiere a un sistema de medida para el ensayo
de curva de potencia y calidad de red en aerogeneradores, así como
calidad de suministro eléctrico en general que incluye un sistema
de sincronización basado en GPS que permite la sincronización entre
los datos eléctricos de distintos equipos de medida que pueden
estar situados muy alejados unos de otros.
El sistema de medida presenta un equipo (5) de
medida que está compuesto por una unidad central de procesado y una
tarjeta de adquisición de datos con varias entradas de señales
analógicas (6) para los datos de tensión y corriente, que en este
ejemplo de realización preferente son seis y seis respectivamente,
así como señales analógicas (7) auxiliares para determinar otros
parámetros del aerogenerador (1) como las revoluciones del eje del
aerogenerador (1), que en este ejemplo de realización preferente
son cuatro.
Así mismo, la tarjeta de adquisición del equipo
(5) de medida presenta también entradas de señales digitales on/off
(8) que recogen el estado del aerogenerador, en marcha o parado, y
señales digitales auxiliares (9) que permiten observar el estado de
las baterías de compensación reactiva, aerofrenos u otros
elementos.
El sistema de medida presenta sensores colocados
en los aerogeneradores (1) que permiten determinar directamente la
tensión y la corriente así como la velocidad de las palas (1.1) y
el cambio del pitch o ángulo de paso y también, colocados en una
torre meteorológica uno o varios anemómetros (2), una o varias
veletas, además de sensores de temperatura, presión, humedad
relativa y sensores de lluvia, que envían señales meteorológicas
(4) al equipo (5) de medida situado en el aerogenerador (1) a
través de un módem radio (3).
Además, el equipo de medida (5) presenta un
disco duro para el almacenamiento de datos, fuentes de
alimentación, un SAI o sistema de alimentación ininterrumpida para
casos en los que hay un corte en la corriente.
El equipo (5) de medida incluye además elementos
de sincronización temporal y comunicación entre los que se
encuentran un sistema de sincronización (10) mediante GPS con una
precisión superior a 1 \mus y dispositivos (11) de comunicación
entre la unidad central de procesado y elementos externos, como
puertos de comunicación serie, un módem GSM/GPRS o una red Ethernet
para comunicaciones entre la unidad central de procesado y elementos
externos.
Por otra parte, el equipo (5) de medida incluye
un software que permite configurar los parámetros necesarios para la
realización del ensayo de curva de potencia, de medida de calidad de
red en aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en
general en relación a los IEC
61400-12-1:2005, UNE EN
61400-21:2002 y IEC 61000-3
respectivamente, así como la fecha de adquisición de esos datos, los
resultados y directorios de datos y parámetros del
aerogenerador.
Así mismo, el sistema de medida es configurable
por lo que permite decidir en cada momento cual de los ensayos se
quiere realizar, el ensayo de curva de potencia en aerogeneradores,
el ensayo de calidad de red en aerogeneradores o cualquiera de los
ensayos de calidad de suministro eléctrico en un punto de la red,
los cuales a su vez se pueden realizar en varios puntos de la red
eléctrica de manera sincronizada, además de poder realizar la
parametrización del ensayo que se esté realizando in situ o
a distancia.
En este ejemplo de realización preferente se
realiza un envío de informes periódico de manera automática para
monitorizar el estado del ensayo en cualquier momento.
La comunicación del sistema con la torre
meteorológica se realiza mediante un módem radio que utiliza el
protocolo RS-232.
La frecuencia de muestreo básica es de 6400 Hz
por canal, alcanzando los 51200 Hz por canal cuando se realiza el
estudio de transitorios.
No alteran la esencialidad de esta invención
variaciones en materiales, forma, tamaño y disposición de los
elementos componentes, descritos de manera no limitativa, bastando
ésta para proceder a su reproducción por un experto.
Claims (14)
-
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1. Sistema de medida para el ensayo de curva de potencia y calidad de red en aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en general en relación a los IEC 61400-12-1:2005, UNE EN 61400-21:2002 y IEC 61000-3 respectivamente caracterizado porque presenta un equipo (5) de medida que permite conocer el estado del ensayo de curva de potencia en cualquier instante de tiempo y a distancia debido a un dispositivo (11) de comunicación entre una unidad central de procesado presente en el equipo (5) de medida y elementos externos a la misma. - 2. Sistema de medida para el ensayo de curva de potencia y calidad de red en aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en general según reivindicación 1 caracterizado porque el equipo (5) de medida presenta una tarjeta de adquisición de datos.
- 3. Sistema de medida para el ensayo de curva de potencia y calidad de red en aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en general según reivindicación 2 caracterizado porque la tarjeta de adquisición de datos presenta varias entradas de señales analógicas (6) para los datos de tensión y corriente, así como señales analógicas (7) auxiliares para determinar otros parámetros del aerogenerador (1).
- 4. Sistema de medida para el ensayo de curva de potencia y calidad de red en aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en general según reivindicación 2 caracterizado porque la tarjeta de adquisición de datos presenta varias entradas de señales digitales on/off (8) que recogen el estado del aerogenerador, en marcha o parado, y señales digitales auxiliares (9).
- 5. Sistema de medida para el ensayo de curva de potencia y calidad de red en aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en general según reivindicación 1 caracterizado porque la unidad central de procesado presenta un disco duro para el almacenamiento de datos, fuentes de alimentación y un SAI o sistema de alimentación ininterrumpida para casos en los que hay un corte en la corriente.
- 6. Sistema de medida para el ensayo de curva de potencia y calidad de red en aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en general según reivindicación 1 caracterizado porque el equipo (5) de medida incluye un sistema de sincronización (10) mediante GPS con una precisión superior a 1 \mus.
- 7. Sistema de medida para el ensayo de curva de potencia y calidad de red en aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en general según reivindicación 1 caracterizado porque presenta unos sensores colocados en los aerogeneradores (1) que permiten determinar tensión y corriente, así como la velocidad de las palas (1.1) y el cambio del pitch o ángulo de paso.
- 8. Sistema de medida para el ensayo de curva de potencia y calidad de red en aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en general según reivindicación 1 caracterizado porque presenta, colocados en una torre meteorológica, uno o varios anemómetros (2), una o varias veletas, además de sensores de temperatura, presión, humedad relativa y sensores de lluvia, que envían señales meteorológicas (4) al equipo (5) de medida situado en el aerogenerador (1) a través de un módem radio (3).
- 9. Sistema de medida para el ensayo de curva de potencia y calidad de red en aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en general según reivindicación 1 caracterizado porque el equipo (5) de medida incluye un software que permite configurar los parámetros necesarios para la realización del ensayo de curva de potencia, de medida de calidad de red en aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en general en relación a los IEC 61400-12-1:2005, UNE EN 61400-21:2002 y IEC 61000-3 respectivamente, así como la fecha de adquisición de esos datos, los resultados y directorios de datos y parámetros del aerogenerador.
- 10. Sistema de medida para el ensayo de curva de potencia y calidad de red en aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en general según reivindicación 8 caracterizado porque la comunicación del sistema de medida con la torre meteorológica se realiza mediante un módem radio que utiliza el protocolo RS-232.
- 11. Sistema de medida para el ensayo de curva de potencia y calidad de red en aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en general según reivindicación 1 caracterizado porque la frecuencia de muestreo básica es de 6400 Hz por canal, alcanzando los 51200 Hz por canal cuando se realiza el estudio de transitorios.
- 12. Sistema de medida para el ensayo de curva de potencia y calidad de red en aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en general según reivindicación 1 caracterizado porque el dispositivo (11) de comunicación es un puerto de comunicación serie.
- 13. Sistema de medida para el ensayo de curva de potencia y calidad de red en aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en general según reivindicación 1 caracterizado porque el dispositivo (11) de comunicación es un módem GSM/GPRS.
- 14. Sistema de medida para el ensayo de curva de potencia y calidad de red en aerogeneradores, así como calidad de suministro eléctrico en general según reivindicación 1 caracterizado porque el equipo de medida (5) es una red Ethernet.
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| Title |
|---|
| BERTSCH, J. et al. Wide-area protection and power system utilization. Proceedings of the IEEE. Mayo de 2005. doi:10.1109/JPROC.2005. 847266 . IRN - ISSN 0018-9219. Vol. 93, n$^{o}$ 5, págs. 997-1003. * |
| HOLBERT, K.E. et al. Use of satellite technologies for power system measurements, command, and control. Proceedings of the IEEE. ISSN 0018-9219. 2005, vol. 93, no 5, pp. 947-955. Institute of Electrical and Electronics Engineers, New York. * |
| TUKHAS, V.A. et al. The regional system of monitoring power quality parameters in real time. Electromagnetic Compatibility and Electromagnetic Ecology, 2005. IEEE 6th International Symposium on. 21-24 Junio 2005. Páginas: 204-207. ISBN: 0-7803-9374-0 INSPEC Accession Number: 8652525. Digital Object Identifier: 10.1109/EMCECO.2005.1513102. * |
| YUE Y. et al. A real-time monitoring method for power system steady state angle stability based on WAMS. Power Engineering Conference, 2005. IPEC 2005. Singapur. 01.01.2005. Piscataway, NJ, USA, IEEE. ISBN 978-981-05-5702-7; ISBN 981-05-5702-7. Volumen 2. Páginas 761-764. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2321259A1 (es) | 2009-06-03 |
| WO2008107507A3 (es) | 2009-01-08 |
| EP2123909A2 (en) | 2009-11-25 |
| WO2008107507A2 (es) | 2008-09-12 |
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