ES2920852T3 - Sistema para monitorizar y controlar un parque de turbinas eólicas - Google Patents

Abstract

Se revela un sistema computarizado (40) para operar al menos una turbina eólica (10). El sistema (40) incluye un sistema de control de supervisión y adquisición de datos (SCADA) y una pantalla (80) para representar una salida gráfica de información del sistema SCADA. El sistema SCADA analiza la información y transmite una señal a la pantalla (80) para representar visualmente la información de manera dinámica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema para monitorizar y controlar un parque de turbinas eólicas

[0001] La presente divulgación está dirigida, en general, a un sistema para monitorizar y controlar el funcionamiento de una turbina eólica o turbinas eólicas, y específicamente a un sistema para visualizar de forma dinámica información relacionada con el rendimiento para una turbina eólica o turbinas eólicas.

[0002] En los últimos años, ha aumentado la dependencia del viento como fuente de energía. A medida que aumenta la dependencia del viento como fuente de energía, la eficacia incrementada de las turbinas eólicas y parques de turbinas eólicas se incrementa en importancia.

[0003] En general, una turbina eólica convierte la energía eólica en energía de rotación y, más específicamente, convierte la energía cinética del viento en energía mecánica. La energía mecánica se usa para producir potencia eléctrica. Las turbinas eólicas pueden incluir un rotor que tenga múltiples palas que roten en respuesta a la fuerza proporcionada por el viento. Tras la rotación de las múltiples palas, rota un eje de accionamiento, que, a su vez, acciona un generador eléctrico para generar la potencia eléctrica. Véanse los documentos US 2004/0230377 y US 2006/0233635, por ejemplo.

[0004] Un parque eólico es un grupo de turbinas eólicas interconectadas en una localización. La localización del parque eólico puede consistir en dos turbinas eólicas hasta cientos de turbinas eólicas. La localización del parque eólico puede cubrir un área pequeña de cientos de yardas cuadradas (metros cuadrados) hasta un área extendida de cientos de millas cuadradas (kilómetros cuadrados). La localización del parque eólico se puede localizar mar adentro o a lo largo de la costa, típicamente seleccionada para incrementar la energía del viento. La localización se puede seleccionar para incrementar la energía generada por el viento.

[0005] Las turbinas eólicas y los parques eólicos se pueden monitorizar por un sistema informático, por ejemplo, un sistema de control de supervisión y adquisición de datos (“Supervisory Control and Data Acquisition system (“SCADA system”)”) (sistema de SCADA). El sistema de SCADA puede monitorizar y controlar una planta o equipo en industrias tales como telecomunicaciones, control de aguas y residuos, energía, refinado de petróleo y gas, transporte. El sistema de SCADA puede recabar información, por ejemplo, tal como dónde se ha producido una fuga en un conducto, transferir la información a un sitio central, alertar a una estación base de que se ha producido la fuga, llevar a cabo los análisis y controles necesarios, tales como determinar si la fuga es crítica, y representar la información de una manera lógica y organizada. El sistema de SCADA puede ser simple, tal como un sistema que monitorice las condiciones ambientales de un pequeño edificio de oficinas, o complejo, tal como un sistema que monitorice toda la actividad en una central nuclear o un sistema de aguas urbano.

[0006] A medida que las turbinas eólicas y los parques eólicos están más interconectados, son más grandes y/o más remotos, proporcionar información relacionada con el rendimiento a un operario sobre una o más turbinas eólicas o parques eólicos es más importante. Si el operario recibe muy poca información, entonces el operario no estará al tanto de los problemas relacionados con el rendimiento. Si el operario recibe demasiada información, entonces no podrá responder adecuadamente a los problemas relacionados con el rendimiento. Si el operario recibe la información demasiado tarde, entonces es probable que se produzca un evento de desconexión inesperada. Abordar el problema relacionado con el rendimiento antes de un evento de desconexión inesperada puede incrementar la eficacia global de una turbina eólica o parque de turbinas eólicas. El fallo en la monitorización y control de las turbinas eólicas o parques eólicos puede dar como resultado una eficacia disminuida o el fallo de la turbina eólica o parque eólico.

[0007] Por tanto, como se define por las reivindicaciones adjuntas, se proporciona la presente invención.

[0008] Ahora se describirán diversos aspectos y modos de realización de la presente invención en relación con los dibujos adjuntos, en los que:

la FIG. 1 es una vista en perspectiva de una realización de ejemplo de una turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 2 es una vista en perspectiva en corte parcial de una parte de la turbina eólica mostrada en la FIG. 1 de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 3 es un diagrama esquemático de una turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 4 es una captura de pantalla esquemática de una representación visual de un sistema computarizado de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 5 es un gráfico de vientos reinantes de ejemplo de acuerdo con un modo de realización de la presente divulgación.

[0009] Siempre que sea posible, se usarán los mismos números de referencia en todos los dibujos para representar las mismas partes.

[0010] La FIG. 1 es una vista en perspectiva de una turbina eólica 10 de ejemplo de acuerdo con un modo de realización de la presente divulgación. La FIG. 2 es una vista en perspectiva en corte parcial de una parte de la turbina eólica 10 de acuerdo con un modo de realización de la presente divulgación. La FIG. 3 es un diagrama esquemático de la turbina eólica 10. De acuerdo con modos de realización de la presente divulgación, se puede proporcionar a un operario una cantidad deseada de información relacionada con el rendimiento, los eventos de desconexión inesperada se pueden reducir al identificar problemas relacionados con el rendimiento, la eficacia se puede mejorar a través de la capacidad de un operario de entender más información a través del uso de salidas gráficas, y/o puede haber una reducción o eliminación de instancias en las que los operarios se confunden por los gráficos de vientos reinantes.

[0011] La turbina eólica 10 descrita e ilustrada en el presente documento es un generador de viento para generar potencia eléctrica a partir de energía eólica. Sin embargo, en algunos modos de realización, la turbina eólica 10 puede ser, además de o de forma alternativa a una turbina eólica, cualquier tipo de turbina eólica, tal como, pero sin limitarse a, un molino de viento (no mostrado). Además, la turbina eólica 10 descrita e ilustrada en el presente documento incluye una configuración de eje horizontal. Sin embargo, en algunos modos de realización, la turbina eólica 10 puede incluir, además de o de forma alternativa a la configuración de eje horizontal, una configuración de eje vertical (no mostrada). La turbina eólica 10 se puede acoplar a una carga eléctrica (no mostrada), tal como, pero sin limitarse a, una red eléctrica (no mostrada), para recibir potencia eléctrica de la misma para iniciar el funcionamiento de la turbina eólica 10 y/o sus componentes asociados y/o para suministrar potencia eléctrica generada por la turbina eólica 10 a la misma. Aunque en las FIGS. 1 -3 solo se muestra una turbina eólica 10, en algunos modos de realización, se puede agrupar una pluralidad de turbinas eólicas 10 entre sí, a veces denominadas "parque eólico".

[0012] La turbina eólica 10 incluye un cuerpo 16, a veces denominado "góndola", y un rotor (en general, designado por 18) acoplado al cuerpo 16 para su rotación con respecto al cuerpo 16 alrededor de un eje de rotación 20. En la realización de ejemplo, la góndola 16 está montada en una torre 14. La altura de la torre 14 puede ser cualquier altura adecuada que posibilite que la turbina eólica 10 funcione como se describe en el presente documento. El rotor 18 incluye un buje 22 y una pluralidad de palas 24 (a veces denominadas "perfiles alares") que se extienden radialmente hacia afuera desde el buje 22 para convertir la energía eólica en energía de rotación. Cada pala 24 tiene una punta 25 situada en el extremo de la misma que es distante del buje 22. Aunque el rotor 18 se describe e ilustra en el presente documento como que tiene tres palas 24, el rotor 18 puede tener cualquier número de palas 24. Cada una de las palas 24 puede tener cualquier longitud (independientemente de si se describe o no en el presente documento).

[0013] Pese a cómo se ilustran las palas de rotor 24 en la FIG. 1, el rotor 18 puede tener palas 24 de cualquier conformación, y puede tener palas 24 de cualquier tipo y/o de cualquier configuración, independientemente de si dicha conformación, tipo y/o configuración se describe y/o ilustra o no en el presente documento. Otro ejemplo de un tipo, conformación y/o configuración de las palas de rotor 24 es una turbina eólica Darrieus, a veces denominada turbina "batidora de huevos". Aún otro ejemplo de un tipo, conformación y/o configuración de palas de rotor 24 es una turbina eólica Savonious. Incluso otro ejemplo de otro tipo, conformación y/o configuración de palas de rotor 24 es un molino de viento tradicional para bombear agua, tal como, pero sin limitarse a, rotores de cuatro palas que tienen obturadores de madera y/o aspas de tela. Además, la turbina eólica 10, en algunos modos de realización, puede ser una turbina eólica en la que el rotor 18, en general, esté orientado a barlovento para aprovechar la energía eólica, y/o puede ser una turbina eólica en la que el rotor 18, en general, esté orientado a sotavento para aprovechar la energía. Por supuesto, en cualquier modo de realización, puede que el rotor 18 no esté exactamente orientado a barlovento y/o a sotavento, pero puede estar orientado, en general, en cualquier ángulo (que puede ser variable) con respecto a una dirección del viento para aprovechar la energía del mismo.

[0014] En referencia ahora a las FIGS. 2 y 3, la turbina eólica 10 incluye un generador eléctrico 26 acoplado al rotor 18 para generar potencia eléctrica a partir de la energía de rotación generada por el rotor 18. El generador 26 puede ser cualquier tipo adecuado de generador eléctrico, tal como, pero sin limitarse a, un generador de inducción de rotor bobinado. El generador 26 incluye un estátor (no mostrado) y un rotor (no mostrado). El rotor 18 incluye un eje de rotor 30 acoplado al buje de rotor 22 para su rotación con el mismo. El generador 26 está acoplado al eje de rotor 30 de modo que la rotación del eje de rotor 30 accione la rotación del rotor de generador y, por lo tanto, el funcionamiento del generador 26. En la realización de ejemplo, el rotor de generador tiene un eje de rotor 28 acoplado al mismo y acoplado al eje de rotor 30 de modo que la rotación del eje de rotor 30 accione la rotación del rotor de generador. En otros modos de realización, el rotor de generador está acoplado directamente al eje de rotor 30, a veces denominado "turbina eólica de accionamiento directo". En la realización de ejemplo, el eje de rotor de generador 28 está acoplado al eje de rotor 28 a través de una multiplicadora 32, aunque, en otros modos de realización, el eje de rotor de generador 28 está acoplado directamente al eje de rotor 30. Más específicamente, en la realización de ejemplo, la multiplicadora 32 tiene un lado de velocidad baja 34 acoplado al eje de rotor 30 y un lado de velocidad alta 36 acoplado al eje de rotor de generador 28. El par de torsión del rotor 18 acciona el rotor de generador para generar, de este modo, potencia eléctrica en CA de frecuencia variable a partir de la rotación del rotor 18. El generador 26 tiene un par de torsión de entrehierro entre el rotor de generador y el estátor que se opone al par de torsión del rotor 18. Un convertidor de frecuencia 38 está acoplado al generador 26 para convertir la CA de frecuencia variable en una CA de frecuencia fija para el suministro a una carga eléctrica (no mostrada), tal como, pero sin limitarse a, una red eléctrica (no mostrada), acoplada al generador 26. El convertidor de frecuencia 38 se puede localizar en cualquier lugar dentro de o de forma remota con respecto a la turbina eólica 10. Por ejemplo, en la realización de ejemplo, el convertidor de frecuencia 38 está localizado dentro de una base (no mostrada) de la torre 14.

[0015] La turbina eólica 10 incluye uno o más sistemas de control 40 acoplados a algunos o todos los componentes de turbina eólica 10 para controlar, en general, el funcionamiento de la turbina eólica 10 y/o algunos o todos los componentes de la misma (independientemente de si dichos componentes se describen y/o ilustran o no en el presente documento), y, en particular, para controlar la velocidad de punta de las palas 24 para controlar el ruido generado por las palas 24. Por ejemplo, en la realización de ejemplo, el/los sistema(s) de control 40 está(n) acoplado(s) a un control de rotor 41 para controlar, en general, el rotor 18. En la realización de ejemplo, el/los sistema(s) de control 40 está(n) montado(s) dentro de la góndola 16. Sin embargo, adicionalmente o de forma alternativa, uno o más sistemas de control 40 pueden ser remotos a la góndola 16 y/u otros componentes de la turbina eólica 10. Se puede(n) usar sistema(s) de control 40 para, pero sin limitarse a, monitorizar y controlar la generación de potencia, incluyendo, por ejemplo, regulación de pitch y velocidad, aplicación de freno de orientación y eje a velocidad alta, aplicación de motor de bomba y orientación, y/o monitorización de fallos. En algunos modos de realización se pueden usar arquitecturas de control distribuidas o centralizadas alternativas.

[0016] En determinados modos de realización, la turbina eólica 10 puede incluir un freno de disco (no mostrado) para frenar la rotación del rotor 18, por ejemplo, para ralentizar la rotación del rotor 18, frenar el rotor 18 con respecto al par de torsión del viento completo y/o reducir la generación de potencia eléctrica a partir del generador eléctrico 26. Además, en algunos modos de realización, la turbina eólica 10 puede incluir un sistema de orientación 42 para rotar la góndola 16 alrededor de un eje de rotación 44, para cambiar una orientación del rotor 18 y, más específicamente, para cambiar una dirección orientada por el rotor 18, por ejemplo, ajustar un ángulo entre la dirección orientada por el rotor 18 y la dirección del viento. El sistema de orientación 42 se puede acoplar al/a los sistema(s) de control 40 para su control. En algunos modos de realización, la turbina eólica 10 puede incluir anemometría 46 para medir la velocidad del viento y/o la dirección del viento. La anemometría 46, en algunos modos de realización, se puede acoplar al/a los sistema(s) de control 40 para enviar mediciones al/a los sistema(s) de control 40 para el procesamiento de las mismas. Por ejemplo, aunque la anemometría 46 se puede acoplar al/a los sistema(s) de control 40 para enviar mediciones al/a los mismo(s) para controlar otras operaciones de la turbina eólica 10, la anemometría 46 puede enviar mediciones al/a los sistema(s) de control 40 para controlar y/o cambiar una orientación del rotor 18 usando el sistema de orientación 42. De forma alternativa, la anemometría 46 se puede acoplar directamente al sistema de orientación 42 para controlar y/o cambiar la orientación del rotor 18.

[0017] La turbina eólica 10 también puede incluir una pluralidad de sensores 48 (FIG. 3), cada uno acoplado a una pala 24 correspondiente para medir un pitch de cada pala 24, o más específicamente, un ángulo de cada pala 24 con respecto a una dirección del viento y/o o con respecto al buje de rotor 22. Los sensores 48 pueden ser cualquier sensor adecuado que tenga cualquier localización adecuada dentro de o remota con respecto a la turbina eólica 10, tal como, pero sin limitarse a, codificadores ópticos dentro del sistema de pitch 56 (descrito a continuación). En algunos modos de realización, los sensores 48 están acoplados al/a los sistema(s) de control 40 para enviar mediciones de pitch al/a los sistema(s) de control 40 para el procesamiento de las mismas.

[0018] La turbina eólica 10 también puede incluir uno o más sensores 50 acoplados al eje de rotor de generador 28 para medir una velocidad de rotación del eje de rotor 28 y/o un par de torsión del eje de rotor de generador 28. El/los sensor(es) 50 puede(n) ser cualquier sensor adecuado que tenga cualquier localización adecuada dentro de o remota con respecto a turbina eólica 10, tal como, pero sin limitarse a, codificadores ópticos, sensores de proximidad digitales, medidores de deformación y/o tacómetros. En algunos modos de realización, el/los sensor(es) 50 está(n) acoplados al/a los sistema(s) de control 40 para enviar mediciones de velocidad al/a los sistema(s) de control 40 para el procesamiento de las mismas.

[0019] Las turbinas eólicas 10 también pueden incluir uno o más sensores 52 acoplados al eje de rotor 30 para medir una velocidad de rotación del eje de generador 28 y/o un par de torsión del eje de rotor 30. El/los sensor(es) 52 puede(n) ser cualquier sensor adecuado que tenga cualquier localización adecuada dentro de o remota con respecto a turbina eólica 10, tal como, pero sin limitarse a, codificadores ópticos, sensores de proximidad digitales, transductores piezoeléctricos, medidores de deformación y/o tacómetros. En algunos modos de realización, el/los sensor(es) 52 está(n) acoplados al/a los sistema(s) de control 40 para enviar mediciones al/a los sistema(s) de control 40 para el procesamiento de las mismas.

[0020] Las turbinas eólicas 10 también pueden incluir uno o más sensores 54 (FIG. 3) acoplados al generador 26 para medir una salida de potencia eléctrica del generador 26. En algunos modos de realización, el/los sensor(es) 54 está(n) acoplados al/a los sistema(s) de control 40 para enviar mediciones al/a los sistema(s) de control 40 para el procesamiento de las mismas. El/los sensor(es) 54 puede(n) ser cualquier sensor adecuado que tenga cualquier localización adecuada dentro de o remota con respecto a la turbina eólica 10, tal como, pero sin limitarse a, transductores de corriente (CT) de efecto Hall y/o transductores de voltaje capacitivos (CVT).

[0021] Las turbinas eólicas 10 también pueden incluir uno o más sensores 55 (FIG. 3) acoplados al/a los sistema(s) de control 40 para enviar mediciones al/a los sistema(s) de control 40 para el procesamiento de las mismas. Los sensores 55 pueden ser cualquier sensor adecuado que tenga cualquier localización adecuada dentro de o remota con respecto a la turbina eólica 10, tal como, pero sin limitarse a, anemómetros.

[0022] La turbina eólica 10 también puede incluir uno o más sensores (no mostrados) acoplados a uno o más componentes de la turbina eólica 10 y/o la carga eléctrica, independientemente de si dicho(s) componente(s) se describe(n) o ilustra(n) o no en el presente documento, para medir parámetros de dicho(s) componente(s). Dicho(s) otro(s) sensor(es) puede(n) incluir, pero no se limita(n) a, sensores configurados para medir desplazamientos, orientación, pitch, movimientos, deformación, tensión, torsión, daño, fallo, par de torsión de rotor, velocidad de rotor, una anomalía en la carga eléctrica, y/o una anomalía de la potencia suministrada a cualquier componente de la turbina eólica 10. Dichos otros sensores se pueden acoplar a cualquier componente de la turbina eólica 10 y/o la carga eléctrica en cualquier localización de la misma para medir cualquier parámetro de la misma, independientemente de si dicho componente, localización y/o parámetro se describe y/o ilustra o no en el presente documento.

[0023] La turbina eólica 10 incluye un sistema de pitch 56 de pala variable para controlar, incluyendo, pero sin limitarse a, cambiar, un ángulo de pitch de las palas de rotor 24 (mostradas en las FIGS. 1-3) en respuesta a una condición, tal como la velocidad del viento.

[0024] En referencia, de nuevo, a la FIG. 3, en algunos modos de realización, el/los sistema(s) de control 40 incluye(n) un bus 62 u otro dispositivo de comunicaciones para comunicar información. Se acoplan uno o más procesadores 64 al bus 62 para procesar información, incluyendo información de anemometría 46, sensores 48, 50, 52, 54 y/o 55 y/u otro(s) sensor(es). El/los sistema(s) de control 40 también puede(n) incluir una o más memorias de acceso aleatorio (RAM) 66 y/u otro(s) dispositivo(s) de almacenamiento 68. La(s) RAM 66 y el/los dispositivo(s) de almacenamiento 68 están acoplados al bus 62 para almacenar y transferir información e instrucciones para ejecutarse por el/los procesador(es) 64. La(s) RAM 66 (y/o también el/los dispositivo(s) de almacenamiento 68, si se incluyen) también se pueden usar para almacenar variables temporales u otra información intermedia durante la ejecución de instrucciones por el/los procesador(es) 64. El/los sistema(s) de control 40 también puede(n) incluir una o más memorias de solo lectura (ROM) 70 y/u otros dispositivos de almacenamiento estático acoplados al bus 62 para almacenar y proporcionar información e instrucciones estáticas (es decir, no cambiantes) al/a los procesador(es) 64. El/los dispositivo(s) de entrada/salida 72 puede(n) incluir cualquier dispositivo conocido en la técnica para proporcionar datos de entrada al/a los sistema(s) de control 40 y/o para proporcionar salidas, tales como, pero sin limitarse a, salidas de control de orientación y/o de control de pitch. Se pueden proporcionar instrucciones a la memoria desde un dispositivo de almacenamiento, tal como, pero sin limitarse a, un disco magnético, un circuito integrado de memoria de solo lectura (ROM), CD-ROM y/o DVD, por medio de una conexión remota que sea alámbrica bien o inalámbrica, proporcionando acceso a uno o más medios accesibles electrónicamente, etc. En algunos modos de realización, se pueden usar circuitos con cableado permanente en lugar de o en combinación con instrucciones de software. Por tanto, la ejecución de secuencias de instrucciones no está limitada a ninguna combinación específica de circuitos de hardware e instrucciones de software, independientemente de si se describe y/o ilustra en el presente documento. El/los sistema(s) de control 40 también puede(n) incluir una interfaz de sensor 74 que permite que el/los sistema(s) de control 40 se comuniquen con la anemometría 46, los sensores 48, 50, 52, 54 y/o 55 y/u otro(s) sensor(es). La interfaz de sensor 74 puede ser o puede incluir, por ejemplo, uno o más convertidores de analógico a digital que convierten señales analógicas en señales digitales que se pueden usar por el/los procesador(es) 64.

[0025] El/los sistema(s) de control 40 puede(n) funcionar junto con un sistema de control de supervisión y adquisición de datos (SCADA) para monitorizar y controlar de forma dinámica la(s) turbina(s) eólica(s) 10 o parque(s) eólico(s). El sistema de SCADA incluye una interfaz hombre-máquina (“Human-Machine Interface (HMI)”) (HMI), un sistema (informático) de supervisión, unidades terminales remotas (“Remote Terminal Units (RTU)”) (RTU) y una infraestructura de comunicación. La HMI es un aparato que presenta información relacionada con el rendimiento al operario. Al usar la HMI, el operario puede monitorizar y/o controlar el funcionamiento de la(s) turbina(s) eólica(s) 10 y/o parque(s) eólico(s). El sistema de supervisión monitoriza la(s) turbina(s) eólica(s) 10 y/o parque(s) eólico(s) recabando y/o adquiriendo información (en forma de datos). Además, el sistema de supervisión controla la(s) turbina(s) eólica(s) 10 y/o parque(s) eólico(s) al transmitir consignas a la(s) turbina(s) eólica(s) 10 y/o parque(s) eólico(s). Las RTU reciben señales de la anemometría 46, los sensores 48, 50, 52, 54 y/u 55 y/u otro(s) sensor(es), convierten las señales en datos digitales y transmiten los datos digitales al sistema de supervisión por medio de la infraestructura de comunicación (por ejemplo, fibras ópticas).

[0026] El sistema de SCADA actúa como un "centro neurálgico" para la(s) turbina(s) eólica(s) 10 y/o parque(s) eólico(s). El sistema de SCADA analiza continuamente la información relacionada con el rendimiento y transmite señales a la HMI de modo que la información relacionada con el rendimiento se represente visualmente de una manera dinámica. El sistema de SCADA puede monitorizar y/o controlar las turbina(s) eólica(s) 10 y parque(s) eólico(s), una o más subestaciones (no mostradas), y una o más estaciones meteorológicas (no mostradas), permitiendo, por tanto, al operario monitorizar y/o controlar coherentemente la(s) turbina(s) eólica(s) 10 en una localización específica, un parque eólico o cualquier otra agrupación adecuada de turbinas eólicas 10. El sistema de SCADA almacena registros periódicos en todo un periodo de tiempo dado. Los registros periódicos se pueden basar en la actividad en la localización específica, el parque eólico o cualquier otra agrupación adecuada de turbinas eólicas 10. Los registros periódicos se pueden analizar para proporcionar al operario información relacionada con el rendimiento. La información relacionada con el rendimiento se puede usar para implementar una acción correctiva. El sistema de SCADA implementa requisitos basados en acuerdos de conexión para controlar la producción de potencia reactiva, para contribuir al control de frecuencia o voltaje de la red, o para limitar la salida de potencia en respuesta a instrucciones de un operario de la red.

[0027] Un efecto técnico del sistema de SCADA es proporcionar pantallas básicas para el operario y pantallas dinámicas 80 para el operario. Las pantallas básicas incluyen herramientas intuitivas para el funcionamiento y mantenimiento de la(s) turbina(s) eólica(s) 10 y/o parque(s) eólico(s). Por ejemplo, la pantalla básica puede incluir informes de producción con respecto a la monitorización y control de turbinas eólicas, una representación visual que identifique el modo de la(s) turbina(s) eólica(s) 10 y/o parque(s) eólico(s), la potencia y/o velocidad del viento del parque eólico como un gráfico temporal reciente de la velocidad del viento y la potencia generada, y/o una representación visual que identifique el estado de la(s) turbina(s) eólica(s) 10 y/o parque(s) eólico(s) en superposición sobre un mapa geográfico detallado. Las pantallas básicas pueden estar disponibles a través de aplicaciones específicas. Por ejemplo, una aplicación de visor puede proporcionar información en relación con el funcionamiento y mantenimiento de turbina(s) eólica(s) 10 y/o parque(s) eólico(s). La aplicación de visor puede estar disponible en el mismo lugar o de forma remota. El acceso remoto a la aplicación de visor puede ser a través de una conexión a Internet, una línea telefónica, una señal de satélite, una señal de radio o cualquier otro procedimiento de comunicación adecuado. El procedimiento de comunicación puede ser seguro por cualquier medida adecuada. La(s) medida(s) adecuada(s) puede(n) ser el cifrado de cualquier señal (por ejemplo, cifrado de 40 bits, cifrado de 128 bits, cifrado de 256 bits, etc.), el registro de toda la actividad ejecutada como pista de auditoría, la limitación del acceso a aplicaciones y/o funciones predeterminadas del sistema de SCADA, u otras medidas adecuadas.

[0028] La FIG. 4 es una pantalla dinámica 80 de ejemplo generada por el/los sistema(s) de SCADA. La pantalla dinámica 80 puede ser una o más HMI del/de los sistema(s) de SCADA y/o estar en comunicación con una o más HMI del/de los sistema(s) de SCADA. La pantalla dinámica 80 representa visualmente la información relacionada con el rendimiento con respecto a los componentes de la(s) turbina(s) eólica(s) 10 (por ejemplo, la pantalla 82) y/o parque(s) eólico(s) y/o representa visualmente uno o más gráficos de vientos reinantes con visualización potenciada para evitar confundir al operario (por ejemplo, la pantalla 84). La pantalla dinámica 80 representa información relacionada con el rendimiento sobre la(s) turbina(s) eólica(s) 10 o parque(s) de turbinas eólicas a un operario. La pantalla dinámica 80 permite que el operario responda a la información relacionada con el rendimiento al proporcionar una cantidad deseada de información (es decir, información suficiente para tomar decisiones de control orientadas al funcionamiento) y/o un formato deseado (por ejemplo, una representación exacta del componente codificado en color) y/o un gráfico de vientos reinantes potenciado). Adicionalmente o de forma alternativa, la pantalla dinámica 80 permite al operario responder a la información relacionada con el rendimiento antes de un evento de desconexión inesperada.

[0029] La pantalla 82 representa visualmente información relacionada con el rendimiento con respecto a los componentes de la(s) turbina(s) eólica(s) 10 y/o parque(s) eólico(s). La pantalla 82 utiliza diversos colores para representar la información relacionada con el rendimiento con respecto a los componentes. Diferentes colores o niveles de colores representan diferentes estados de los componentes, lo que proporciona, de este modo, al operario información valiosa para resolver problemas relacionados con el rendimiento. La información relacionada con el rendimiento se puede referir a la(s) palas(s) 24 (por ejemplo, del sensor 48), el/los sistema(s) de orientación 42 (por ejemplo, del/de los sistema(s) de control 40), el tren de potencia (por ejemplo, en base a la información con respecto al rotor 30 proporcionada por el sensor 52), el/los generador(es) 26 (por ejemplo, de los sensores 50, 54) u otros componentes adecuados. Adicionalmente o de forma alternativa, la información relacionada con el rendimiento se puede referir a daño, fatiga y otras anomalías estructurales.

[0030] La información relacionada con el rendimiento se puede representar visualmente en imágenes de turbina(s) eólica(s) 10 o parque(s) eólico(s) o imágenes de partes de turbina(s) eólica(s) 10 o parque(s) eólico(s) dentro de la pantalla 82. En un modo de realización, la representación visual puede incluir regiones correspondientes a componentes específicos (por ejemplo, R5, R6, R7 y R8 en la FIG. 4). En otro modo de realización, la representación visual puede incluir regiones que incluyan varios componentes (por ejemplo, R1, R2, R3 y R4 en la FIG. 4). Por ejemplo, las regiones se pueden representar como verde, amarillo o rojo en base a la condición de la región respectiva. En un modo de realización, el color verde puede indicar que la región es estable o buena, el color amarillo puede indicar que la región está en riesgo de fallo o de otro modo se debe abordar, y/o el color rojo puede indicar que la región ha fallado o está a punto de fallar. Se pueden usar otros colores e indicadores para indicar la información relacionada con el rendimiento, el estado o el estado relativo de un componente, subconjunto, turbina(s) eólica(s) 10 y/o parque(s) eólico(s). En un modo de realización, el estado relativo puede proporcionar información comparativa para determinar si el componente, el subconjunto, la(s) turbina(s) eólica(s) 10 y/o parque(s) eólico(s) está(n) en una condición peor que los demás componentes, subconjuntos, turbina(s) eólica(s) 10 y/o parque(s) eólico(s).

[0031] Se puede acceder a la pantalla 82 por medio de un menú desplegable en el/los sistema(s) de SCADA. El menú desplegable u otra lista de selección puede permitir la inspección visual individual del componente, el subconjunto, turbina(s) eólica(s) 10 y/o parque(s) eólico(s) al limitar la representación en base a criterios seleccionados y/o puede permitir la inspección agregada del componente, el subconjunto, turbina(s) eólica(s) 10 y/o parque(s) eólico(s) al limitar la representación en base a criterios seleccionados de forma alterna. En un modo de realización, la pantalla 82 no incluye texto con respecto a la información relacionada con el rendimiento y se representa completamente por colores. En otro modo de realización, la pantalla 82 incluye texto limitado con respecto a la información relacionada con el rendimiento y se representa sustancialmente por colores.

[0032] La pantalla 84 representa visualmente uno o más gráficos de vientos reinantes 86 con visualización potenciada para evitar confundir al operario. El gráfico de vientos reinantes (“wind rose plot”) 86 es una herramienta gráfica que muestra una vista sucinta, pero cargada de información, de la distribución de la velocidad del viento y dirección del viento en una localización predeterminada. El gráfico de vientos reinantes 86 puede representar datos específicos para la dirección del viento y velocidad del viento para la(s) turbina(s) eólica(s) 10 y/o parque(s) eólico(s). El gráfico de vientos reinantes 86 es dependiente de datos al representar la frecuencia dinámica/porcentaje de los datos obtenidos, al estar sustancialmente desprovisto de frecuencia estática/porcentaje que se visualiza y/o al ser dependiente del sector y/o cuadrante. El gráfico de vientos reinantes 86 se puede representar con cuatro puntos cardinales (norte, sur, este y oeste), dieciséis direcciones, treinta y dos direcciones o cualquier otro número adecuado de direcciones. Por ejemplo, en referencia a la FIG.

5, los datos de ejemplo mostrados en la tabla 1 pueden representar los cuatro cuadrantes cardinales como se traza en el gráfico de vientos reinantes de la FIG. 5.

Tabla 1

[0033] A modo de ejemplo, la FIG. 5 muestra un primer conjunto de datos 500 en el cuadrante norte correspondiente a las 45 mediciones entre 0 y 4 m/s. Por tanto, los datos 500 muestran un rectángulo que se extiende hasta un punto que representa aproximadamente un 11,5 %. Un segundo conjunto de datos 502 en el cuadrante norte corresponde a las 10 mediciones entre 4 y 8 m/s. Por tanto, los datos 502 muestran un rectángulo que se extiende hasta un punto que representa aproximadamente un 2,3 %. Un tercer conjunto de datos 504 en el cuadrante norte corresponde a las 12 mediciones entre 8 y 12 m/s. Por tanto, los datos 504 muestran un rectángulo que se extiende hasta un punto que representa aproximadamente un 2,8 %. Un cuarto conjunto de datos 506 en el cuadrante norte corresponde a las 15 mediciones entre 12 y 25 m/s. Por tanto, los datos 506 muestran un rectángulo que se extiende hasta un punto que representa aproximadamente un 3,5 %. Los datos en los cuadrantes este, sur y oeste están representados de forma similar por la FIG. 5.

[0034] Presentado en un formato circular, el gráfico de vientos reinantes 86 muestra la frecuencia del viento que sopla desde diversas direcciones a través de los radios 88. La longitud de cada radio 88 está relacionada con la frecuencia con la que sopla el viento desde una dirección particular durante un periodo de tiempo. Como cada radio 88 cruza los círculos concéntricos 90, 92, 94, 96, está representado un porcentaje durante el periodo de tiempo en que el viento sopla desde la dirección particular. El radio 88 puede incluir representaciones visuales de información adicional. Por ejemplo, el radio 88 puede estar codificado en color para representar intervalos de velocidades del viento.

[0035] Los radios 88 pueden representar sectores o cuadrantes completos correspondientes al número de direcciones. Por ejemplo, si la representación del gráfico de vientos reinantes 86 se limita a sectores o cuadrantes correspondientes a los cuatro puntos cardinales, entonces la velocidad del viento global se puede representar por hasta cuatro radios 88. Cada uno de los cuatro radios 88 puede representar datos correspondientes a la velocidad del viento en un cuadrante específico. Por ejemplo, el radio 88 en la dirección norte puede incluir datos correspondientes a la velocidad del viento medida entre la dirección noroeste y la dirección noreste. De manera similar, el radio 88 en la dirección sur puede incluir datos correspondientes a la velocidad del viento medida entre la dirección suroeste y la dirección sureste. El radio 88 puede incluir datos correspondientes a la velocidad del viento medida dentro de cualquier otro cuadrante o sector adecuado.

[0036] A diferencia de los gráficos en forma de cuña, los radios 88 pueden mantener un grosor deseado en todo el gráfico de vientos reinantes 86. Dicho mantenimiento del grosor deseado puede evitar confundir a los operarios que, de otro modo, pueden creer que la gran parte exterior del gráfico en forma de cuña significa un incremento de los valores de datos obtenidos. Adicionalmente, el mantenimiento de un grosor deseado de los radios 88 y/o una pendiente deseada de cambio de grosor puede representar otra información relacionada con el rendimiento. Por ejemplo, el gráfico de vientos reinantes 86 puede incluir un primer grosor predeterminado 98 correspondiente a un primer intervalo de velocidades del viento predeterminado, un segundo grosor predeterminado 100 correspondiente a un segundo intervalo de velocidades del viento predeterminado, o cualquier número de grosores predeterminados correspondientes a los intervalos de velocidades del viento respectivos. Adicionalmente, la longitud de una parte del radio 88 que tiene un grosor predeterminado puede corresponder a datos adicionales, por ejemplo, una proporción de viento en la dirección del radio 88 a una velocidad predeterminada.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   Un sistema computarizado (40) para hacer funcionar una pluralidad de turbinas eólicas (10), que comprende:

   un sistema de control de supervisión y adquisición de datos (SCADA); y

   una pantalla (80) para representar una salida gráfica de información del sistema de SCADA, en el que la pantalla (80) incluye una o más representaciones visuales seleccionadas del grupo que consiste en una salida gráfica de información de componentes de turbina eólica (82), en el que la salida gráfica de la información de componentes de turbina eólica (82) se divide en representaciones visuales de partes componentes predeterminadas para cada turbina eólica (10), en el que la pantalla (80) incluye un gráfico de vientos reinantes (86) dependiente de datos para mostrar la frecuencia del viento que sopla desde diversas direcciones, comprendiendo el gráfico de vientos reinantes (86) radios (88), teniendo la longitud de partes de los mismos un grosor predeterminado que corresponde a una proporción de viento en la dirección del radio a una velocidad predeterminada, en el que la salida gráfica de la información de componentes de turbina eólica (82) para cada parte componente se representa visualmente en la pantalla (80), en el que la velocidad del viento en cada turbina (10) se representa visualmente en el gráfico de vientos reinantes (86) dependiente de datos, y

   en el que la representación visual incluye una serie de colores asignados por el sistema de SCADA, representando la serie de colores la información de componentes de turbina eólica (82);

   en el que el sistema de SCADA analiza la información y transmite una señal a la pantalla (80) para representar visualmente la información de una manera dinámica.

   El sistema computarizado (40) de la reivindicación precedente, en el que el gráfico de vientos reinantes (86) dependiente de datos representa la frecuencia dinámica de los datos obtenidos y está sustancialmente desprovisto de frecuencia estática.

   El sistema computarizado (40) de cualquier reivindicación precedente, en el que el gráfico de vientos reinantes (86) dependiente de datos representa datos en un sector predeterminado (88) del gráfico de vientos reinantes (86) dependiente de datos.

   El sistema computarizado (40) de cualquier reivindicación precedente, en el que el gráfico de vientos reinantes (86) dependiente de datos incluye un gráfico rectangular.

   El sistema computarizado (40) de la reivindicación 4, en el que el gráfico de vientos reinantes (86) dependiente de datos incluye un segundo gráfico rectangular, representando el primer gráfico rectangular un primer intervalo de velocidades y representando el segundo gráfico rectangular un segundo intervalo de velocidades.