ES2971272T3

ES2971272T3 - Procedimiento para controlar un proceso de conexión de una instalación de energía eólica, así como una instalación de energía eólica de este tipo

Info

Publication number: ES2971272T3
Application number: ES20150973T
Authority: ES
Inventors: Hauke Knopp; Kurt Fischle
Original assignee: Nordex Energy SE and Co KG
Current assignee: Nordex Energy SE and Co KG
Priority date: 2020-01-09
Filing date: 2020-01-09
Publication date: 2024-06-04
Anticipated expiration: 2040-01-09
Also published as: EP3848576B1; FI3848576T3; DK3848576T3; EP3848576A1

Abstract

Procedimiento para controlar un proceso de conexión de una instalación eólica, en el que se aumenta la velocidad de un generador en respuesta a una señal de conexión, caracterizado porque se especifica un período de tiempo de conexión permitido, dentro del cual debe haberse realizado una conexión a la red después de la conexión. Se produce la señal y el proceso de conexión se cancela si dentro del período de conexión permitido no se ha conectado a la red, donde el período de conexión permitido se especifica dependiendo de la velocidad del viento y de la turbina eólica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para controlar un proceso de conexión de una instalación de energía eólica, así como una instalación de energía eólica de este tipo

La invención se refiere a un procedimiento para controlar un proceso de conexión de una instalación de energía eólica y a una instalación de energía eólica de este tipo.

Por debajo de una velocidad de viento de arranque, las instalaciones de energía eólica no alimentan energía a la red eléctrica. El rotor de la instalación de energía eólica no alcanza un número de revoluciones suficiente para hacer funcionar la instalación como generador en la red. Si en la instalación de energía eólica hay una velocidad del viento suficientemente alta, la instalación de energía eólica se puede poner en su régimen de producción. Esto requiere que no haya ningún error en la instalación de energía eólica que impida su conexión. Por regla general, la instalación de energía eólica comunica a una unidad de control superior si se puede poner en el régimen de producción. Si la velocidad de viento es menor que la velocidad de viento de arranque predeterminada, no se inicia ningún proceso de conexión, sino que la instalación continúa esperando que haya suficiente viento. Si la velocidad del viento es superior a la velocidad de viento de arranque, la instalación puede recibir una autorización de arranque de la unidad de control de orden superior, si no hay ningún error. Una vez concedida la habilitación de arranque, la instalación de energía eólica desplaza el ángulo de ajuste de sus palas de rotor, de manera que el rotor pueda absorber la energía cinética del viento que fluye hacia el rotor y el número de revoluciones del rotor se acelere. Una vez alcanzada una velocidad de conexión, la instalación de energía eólica se puede sincronizar con la red. Dependiendo de la velocidad de viento, a continuación, la instalación de energía eólica se puede cambiar a funcionamiento con carga parcial o carga completa. Para que el convertidor principal pueda acoplarse a la red, es necesario que el rotor de la instalación de energía eólica o el rotor del generador de la instalación de energía eólica alcance el número de revoluciones de conexión durante el proceso de conexión. La aceleración del rotor durante el proceso de conexión se puede conseguir modificando el ángulo de ajuste de las palas de rotor, que se desplaza, por ejemplo, desde una posición en el régimen de barrena con un ángulo de 70° a 0°, de modo que se absorba un mayor par del viento. El generador se acelera sin carga, es decir, sin contrapar del generador, hasta un número de revoluciones de conexión. La velocidad de viento de arranque se refiere habitualmente a un valor medio variable de la velocidad de viento, que se determina, por ejemplo, durante un intervalo de tiempo variable de 30 segundos, 1 minuto o varios minutos. La medición de la velocidad del viento puede realizarse, por ejemplo, con un anemómetro de ala. Si durante el proceso de conexión no se alcanza la velocidad de conexión necesaria para el acoplamiento a la red, el intento de conexión de acuerdo con el estado de la técnica finaliza después de una duración máxima fija y parametrizada de, por ejemplo, 600 segundos y la instalación vuelve a un estado en el que espera una nueva señal de conexión o hasta que se alcancen las condiciones de viento requeridas para que el sistema arranque.

Puede haber diversas razones para un intento de conexión fallido de la instalación de energía eólica. Por ejemplo, el viento puede amainar entretanto. La aerodinámica de las palas de rotor también puede verse gravemente deteriorada, por ejemplo debido a la formación de hielo, de modo que el rotor de la instalación de energía eólica no puede absorber un par suficiente y no se alcanza la velocidad del generador necesaria para el acoplamiento a la red.

Por regla general, la gestión operativa está diseñada de tal manera que se realice un nuevo intento de conexión incluso después de un intento de conexión interrumpido, si se determina de nuevo una velocidad del viento (media) superior a la velocidad de arranque. Si no se toman precauciones adicionales, la instalación de energía eólica puede realizar una multiplicidad de intentos de arranque en un corto período de tiempo hasta que se produzca una conexión exitosa. El cojinete del engranaje, especialmente el cojinete del lado del generador, no está concebido generalmente para el funcionamiento sin carga de la instalación de energía eólica. Si el engranaje se hace funcionar sin carga con un alto número de revoluciones, puede producirse un resbalamiento de los cuerpos rodantes sobre las superficies de rodadura de los aros del cojinete. En este caso, puede interrumpirse la lubricación y resultan daños en los cuerpos rodantes y las superficies de rodadura. Estos daños pueden producirse ya al cabo de pocos minutos en dicho estado de funcionamiento debido al resbalamiento de los cuerpos rodantes. Para evitar un desgaste prematuro del cojinete debido a tales estados de funcionamiento inestables, es necesario un mejor control del comportamiento de conexión de la instalación de energía eólica.

Por el documento US 2011/0140423 A1 se conoce un procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica, en el que para la conexión de la instalación de energía eólica a la red, primero se aumenta el número de revoluciones del rotor y se comprueba si la instalación de energía eólica podría alimentar una energía mínima requerida a la red, conectándose entonces la instalación de energía eólica cuando pueda alimentar a la red más energía de la mínima requerida. Para este estado de arranque se especifica un tiempo máximo predeterminado y, si éste se excede, la instalación de energía eólica finaliza el intento de conexión y vuelve al régimen de giro.

Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de proporcionar un procedimiento para controlar el comportamiento de conexión de una instalación de energía eólica y una instalación de energía eólica con un comportamiento de conexión controlado, en los que se puedan realizar procesos de conexión que con medios sencillos tardan demasiado y se evite una secuencia de procesos de conexión fallidos con demasiada frecuencia.

De acuerdo con la invención, el objetivo se consigue mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1. Configuraciones ventajosas constituyen el objeto de las reivindicaciones subordinadas.

El procedimiento de acuerdo con la invención está previsto y es apto para controlar el proceso de conexión de una instalación de energía eólica. Durante el proceso de conexión, se aumenta el número de revoluciones del generador en respuesta a una señal de conexión, con el objetivo de alcanzar un número de revoluciones de conexión requerido para un acoplamiento a la red y de llevar a cabo un acoplamiento a la red. En el procedimiento de acuerdo con la invención se especifica un período de tiempo de conexión admisible, dentro del cual debe lograrse el acoplamiento a la red después de producirse la señal de conexión. Si el acoplamiento a la red no se logra dentro del período de tiempo de conexión permitido especificado, se interrumpe el proceso de conexión desencadenado por la señal de conexión. Entonces, la instalación vuelve a un estado en el que espera una nueva señal de conexión. De acuerdo con la invención, la duración del período de tiempo de conexión permitido se determina en función de la velocidad del viento. En el procedimiento de acuerdo con la invención no trabaja con un periodo de tiempo de conexión predefinido constantemente, como es el caso en una instalación de energía eólica convencional, sino que el periodo de tiempo de conexión depende de la velocidad del viento con la que se inicia el proceso de conexión. La invención se basa en el conocimiento de que el tiempo medio de conexión de instalaciones de energía eólica, en caso de que no se produzca ningún error, depende en gran medida de la velocidad del viento. Además, si se sabe en qué periodo de tiempo medio se enciende típicamente una instalación de energía eólica intacta a una determinada velocidad del viento, el proceso de conexión puede ser interrumpida antes si dentro del periodo de tiempo medio no se ha logrado la conexión. Como resultado, el período de tiempo de conexión, que depende de la velocidad del viento, garantiza que el proceso de conexión no se prolongue innecesariamente, aunque la conexión debería haberse realizado hace tiempo. Esto reduce el tiempo en el que los cojinetes trabajan sin carga y se evitan daños en la instalación de energía eólica. En una variante preferente del procedimiento de acuerdo con la invención, el período de tiempo de conexión está concebido de tal manera que dure más tiempo con velocidades de viento más bajas que con velocidades de viento más altas. Esto significa que a velocidades de viento más bajas, por ejemplo cerca de la velocidad de viento de arranque, hay que esperar más tiempo hasta que se interrumpa un proceso de conexión fallido que a una velocidad del viento fuerte, a la que se puede alcanzar rápidamente el número de revoluciones de conexión.

De acuerdo con la invención, se proporciona un contador de tiempo de espera de caducidad que está configurado para aumentar su valor de contador en un valor incremental cuando ha sido interrumpido el proceso de conexión. El contador de tiempo de espera de caducidad proporciona una visión general de la frecuencia con la que ya se han interrumpido procesos de conexión. De acuerdo con la invención se elige un valor incremental que depende de la velocidad del viento. Esto significa que el contador de tiempo de espera de caducidad aumenta su valor de contador de manera diferente si el proceso de conexión es interrumpido con altas velocidades de viento que si es interrumpido con bajas velocidades de viento. El valor incremental es preferentemente menor a bajas velocidades de viento que a altas velocidades de viento. También en este caso el valor incremental en función del viento se basa en la idea de que una instalación que funciona correctamente no debería interrumpir el proceso de conexión con altas velocidades de viento. Por lo tanto, el contador de tiempo de espera de caducidad aumenta más con velocidades de viento más altas. En el caso de una velocidad del viento baja, que es, por ejemplo, cercana a una velocidad de viento de conexión, el valor incremental aumenta entonces menos, ya que el proceso de conexión interrumpido tiene un significado menor.

En una variante del procedimiento de acuerdo con la invención, está previsto que el contador de tiempo de espera de caducidad emite una señal de advertencia cuando se sobrepasa un valor umbral. Preferentemente, el valor umbral es el mismo para todas las velocidades de viento. Si se supera el valor umbral, la instalación de energía eólica se apaga y solo se puede volver a poner en funcionamiento una vez que un operador haya confirmado el fallo y la instalación de energía eólica haya sido habilitada para seguir funcionando. La habilitación puede ser realizada preferentemente por un colaborador de la supervisión remota, pero también por un técnico de servicio in situ. Esto garantiza que antes de continuar con el funcionamiento se examinen críticamente las posibles causas del fallo. Además del incremento del valor del contador, también puede estar previsto un decremento, es decir, una reducción del valor del contador. Para ello, en una realización preferente está prevista una tasa de decremento que indica un decremento del valor del contador con el tiempo. Preferentemente se produce un decremento lineal a lo largo del tiempo.

En una variante del procedimiento de acuerdo con la invención, el período de tiempo de conexión permitido en función de la velocidad del viento se predefine a base de una evaluación estadística del comportamiento de arranque de una multiplicidad de instalaciones de energía eólica de la misma forma de construcción. El período de tiempo entre la liberación de arranque y una conexión exitosa se determina para un número suficientemente grande de instalaciones de energía eólica de la misma forma de construcción para diferentes velocidades de viento y se tiene en cuenta al determinar el período de tiempo de conexión permitido en función de la velocidad del viento para instalaciones de energía eólica de este diseño. Para determinar el período de tiempo de conexión en función de la velocidad del viento se puede tener en cuenta el período de tiempo medio para un período de tiempo de conexión exitoso.

Alternativa o adicionalmente, se puede tener en cuenta el periodo de tiempo tras el cual el 95% o más de los intentos de conexión realizados se han completado con una conexión exitosa a la red. De manera especialmente preferente, para intervalos de velocidad de viento de 0,5 m/s se predefinen valores para el período de tiempo de conexión permitido de tal manera que a base de la evaluación estadística se pueda esperar una conexión exitosa del 98 % o más dentro de este período de tiempo en el respectivo intervalo de velocidad de viento. Alternativamente, el período de tiempo de conexión permitido se puede determinar empíricamente en función de la velocidad del viento mediante puntos de apoyo elegidos adecuadamente. Los puntos de apoyo pueden estar elegidos de modo que la curva soportada por los puntos de apoyo incluya un número suficientemente grande de puntos de medición para el período de tiempo de conexión medido. En la evaluación estadística hay que tener en cuenta que solo se tienen en cuenta las instalaciones de energía eólica en las que ningún fallo ha provocado una interrupción durante el intento de arranque. Para la evaluación estadística es preferente un número de entre varias decenas y varias centenas de instalaciones de energía eólica. En la evaluación estadística y determinación de los valores para el período de tiempo de conexión permitido, también se pueden tener en cuenta las condiciones de ubicación. Los datos de medición de instalaciones de energía eólica de la misma serie de construcción de diferentes parques eólicos se pueden evaluar estadísticamente de forma selectiva de acuerdo con criterios de ubicación adecuados.

De acuerdo con la invención, el objetivo se soluciona también mediante una instalación de energía eólica con una gestión operativa que inicia un proceso de conexión en respuesta a una señal de conexión. La gestión operativa de la instalación de energía eólica de acuerdo con la invención registra un período de tiempo a partir de la señal de conexión y lo compara con un período de tiempo de conexión permitido en función de la velocidad del viento. Si se excede el período de tiempo de conexión, el proceso de conexión es interrumpido. En la instalación de energía eólica de acuerdo con la invención, el período de tiempo de conexión dentro del cual se intenta el acoplamiento de la red después de una señal de conexión depende de la velocidad del viento, para no prolongar demasiado el proceso de conexión.

En una variante preferente, el período de tiempo de conexión es más largo con velocidades de viento bajas que con velocidades de viento más altas. La comparación entre velocidades de viento más bajas y más altas se refiere a valores individuales de velocidad del viento y no debe entenderse en el sentido de un comportamiento estrictamente monótono.

De acuerdo con la invención, la gestión operativa está equipada con un contador de tiempo de espera de caducidad, cuyo valor de contador se incrementa en un valor incremental cuando el proceso de conexión ha sido interrumpido. El valor del contador de tiempo de espera de caducidad indica en qué medida y con qué intensidad está perjudicada la conexión de la instalación de energía eólica. Preferentemente, también a este respecto, el valor incremental se fija también en función de la velocidad del viento, de modo que en este caso se puede ponderar si es interrumpido un proceso de conexión con una velocidad del viento fuerte o débil.

Para tener una visión general del comportamiento de la velocidad del viento, se puede definir un valor umbral con el que se compara el valor del contador de tiempo de espera de caducidad. Si se supera el valor umbral, que preferentemente no depende de la velocidad del viento, se puede enviar una señal de advertencia. La señal de advertencia garantiza que se comprueba el comportamiento operativo de la instalación de energía eólica.

Para dar menos peso a los intentos fallidos cuando hace mucho tiempo que se produjeron, puede estar prevista una tasa de decremento que define un decremento del valor del contador con el tiempo. Preferentemente, el valor del contador se reduce por la tasa de disminución linealmente con el tiempo. El decremento del valor del contador significa que los intentos de conexión realizados en rápida sucesión en caso de interrupción de los intentos de conexión tienen más peso que los intentos de conexión muy separados en el tiempo.

Una forma de realización preferente de la invención se explica con más detalle a continuación con la ayuda de ejemplos de realización. Muestran:

La figura 1 una instalación de energía eólica en alzado lateral,

la figura 2 un diagrama esquemático de un parque eólico con una unidad de control de orden superior, siendo la instalación de energía eólica de la figura 1 parte del parque eólico,

la figura 3 un curso a modo de ejemplo para el período de tiempo de conexión permitido en función de la velocidad del viento,

la figura 4 un curso a modo de ejemplo para un valor incremental en función de la velocidad del viento, la figura 5a un curso de un valor de contador a modo de ejemplo a lo largo del tiempo hasta alcanzarse un valor umbral,

la figura 5b el curso en el tiempo de un valor de error con una baja velocidad de viento y un decremento definido del valor del contador,

la figura 5c el curso en el tiempo del valor del contador con un decremento definido y una fuerte velocidad del viento, la figura 5d el curso del valor del contador a baja velocidad del viento y con intentos fallidos muy separados en el tiempo, y

la figura 6 una distribución estadística a modo de ejemplo para el período de tiempo medido para una conexión exitosa versus la velocidad del viento para una multiplicidad de instalaciones de energía eólica de la misma forma de construcción de un parque eólico.

Salvo que se indique lo contrario, en lo sucesivo, los signos de referencia iguales designan objetos iguales.

La figura 1 muestra una instalación de energía eólica 100 que comprende una torre 110, una góndola 120 dispuesta de forma giratoria en el extremo superior de la torre 110, un rotor 130 dispuesto de forma giratoria en la góndola 120 con un cubo de rotor 140 y palas de rotor 150 que se extienden en sentido opuesto al cubo de rotor 140. Sobre la góndola también se muestra un conjunto de sensores 160 que está provisto de sensores para medir la velocidad del viento y la dirección del viento. La instalación de energía eólica 100 es adecuada para el procedimiento de acuerdo con la invención y en particular es parte de un parque eólico 200 como se muestra en la figura 2.

La figura 2 muestra en conjunto un parque eólico 200, destacando particularmente la estructura eléctrica de la instalación de energía eólica 100. Además se pueden ver otras instalaciones de energía eólica 201, 202, 203, todas las cuales forman parte del parque eólico 200. Las instalaciones de energía eólica 200 están conectadas a través de una red de transferencia 220 a una red de transmisión eléctrica trifásica 230 y pueden alimentar potencia a la misma. Las instalaciones de energía eólica están conectadas a la estación de transferencia 220 y a la red de transmisión eléctrica 230 respectivamente a través de un transformador de media tensión 128 que se muestra como ejemplo para la instalación de energía eólica 100 en la figura 2.

El rotor 130 de la instalación de energía eólica 100 absorbe un par del viento y lo transmite a través de una cadena cinemática 121, que comprende un engranaje 122, al rotor de un generador asíncrono 123 de doble alimentación, que está configurado para convertir la energía cinética absorbida del viento en energía eléctrica y alimentarla a la red de transmisión eléctrica 230. El estator del generador 123 está conectado a través de una línea trifásica directamente a la red de alimentación eléctrica 230. El rotor del generador 123 está conectado a través de una línea trifásica a un convertidor de corriente alterna 124. El convertidor de corriente alterna 124 está conectado en el lado de la red a través una línea trifásica al estator del generador 123 y a la red de suministro eléctrico 230. Para una mejor visión general, las líneas eléctricas en la figura 2 están representadas esquemáticamente de forma monofásica.

El convertidor de corriente alterna 124 presenta un convertidor 125 del lado del rotor y un convertidor 126 del lado de la red. Entre los convertidores está previsto un circuito intermedio de corriente continua. Un regulador de convertidor 127 del convertidor de corriente alterna 124 está concebido para ajustar a través de una regulación de las corrientes de rotor en el rotor del generador 123 un par del generador y, por tanto, la potencia alimentada a través del circuito del estator. El regulador de convertidor 127 del convertidor de corriente alterna 124 además está concebido para ajustar la potencia alimentada a través del convertidor 126 del lado de la red. Para ello, el regulador de convertidor 127 puede predefinir magnitudes de ajuste para corrientes, tensiones, potencias y/o el par del generador al convertidor 125, 126 del lado del rotor y/o del lado de la red. Para las corrientes y potencias pueden ser predefinidas magnitudes reactivas y/o activas. En general, se conocen procedimientos de regulación correspondientes para máquinas asíncronas doblemente alimentadas. El convertidor 125 del lado del rotor ajusta las corrientes del rotor y por tanto el par del generador mediante la conmutación de componentes electrónicos de potencia. Para regular el par del generador, el regulador de convertidor 127 se comunica con un regulador de instalación de energía eólica 129 y recibe de éste en particular un valor teórico para un par del generador o una potencia activa que ha de ser emitida.

La instalación de energía eólica 100 presenta además un sensor de número de revoluciones 161. Éste puede estar previsto en un punto en la cadena cinemática 121 que permite medir la velocidad de la cadena cinemática, por ejemplo en un árbol de salida de engranaje que está conectado al rotor del generador 123. Los valores de número de revoluciones medidos por el sensor de número de revoluciones 161 están presentes como magnitudes de entrada en el regulador de instalación de energía eólica 129. Además, en el regulador de instalación de energía eólica 129 están presentes magnitudes que son detectadas por medio de los sensores del conjunto de sensores 160. Por ejemplo, la velocidad del viento y la dirección del viento están presentes como magnitudes de entrada en el regulador de instalación de energía eólica 129. La góndola 120 de la instalación de energía eólica y, por tanto, su rotor 130, pueden ser orientados con respecto a la dirección del viento a través de un equipo de desplazamiento de acimut (no mostrado).

El regulador de instalación de energía eólica 129 está además conectado a un dispositivo de ajuste de ángulo de palas de rotor 151, por medio del cual el regulador de instalación de energía eólica 129 controla los ángulos de paso de las palas de rotor 150. El regulador de instalación de energía eólica 129 sirve generalmente para regular el funcionamiento de la instalación de energía eólica 100. El regulador de instalación de energía eólica 129 puede estar diseñado, por ejemplo, como un controlador lógico programable (PLC) y tener un software para la regulación de la instalación de energía eólica. En el presente ejemplo de realización, el regulador de instalación de energía eólica 129 está concebido para ejecutar el procedimiento de acuerdo con la invención. Por ejemplo, el regulador de instalación de energía eólica 129 recibe señales y comandos de control desde un regulador de parque eólico 210, con el que comunica a través de una línea de datos. El regulador de parque eólico 210 está concebido para proporcionar señales para la regulación del parque eólico 200 a las instalaciones de energía eólica individuales 100, 201, 202, 203 o sus reguladores de instalación de energía eólica. Estas señales comprenden, además de valores teóricos, también un permiso de producción o una habilitación de arranque. Los reguladores de instalación de energía eólica de las instalaciones de energía eólica individuales están configurados para transmitir señales de medición e información de estado al regulador de parque eólico 210. Por ejemplo, los reguladores de la instalación de energía eólica pueden estar concebidos para comunicar al regulador de parque eólico la disponibilidad para arrancar y su potencia activa disponible. El regulador de parque eólico 210 puede estar diseñado, por ejemplo, como un regulador lógico programable (PLC) y tener un software para la regulación del parque eólico. El regulador de parque eólico 210 está conectado a través de una línea de datos a un equipo de regulación externo 211, por ejemplo un centro de control de red, y de éste puede recibir especificaciones de valores teóricos para la potencia que ha de ser alimentada desde el parque eólico. El regulador de parque eólico 210 está concebido para ajustar la salida de potencia activa del parque eólico en función de las especificaciones de valores teóricos del equipo de regulación externo 211. Estas especificaciones de valores teóricos pueden ser especificadas, por ejemplo, sobre la base de una potencia activa disponible del parque eólico, comunicada por el regulador de parque eólico 210 al equipo de regulación externo 211, y la demanda de potencia de la red de suministro de energía. Alternativamente o adicionalmente a esto, la especificación de valores teóricos de potencia activa para el parque eólico puede ser realizada por el regulador de parque eólico 210 sobre la base de valores de medición que son registrados por medio de una unidad de sensor 221 en o cerca del punto de enlace de red del parque eólico y que están presentes como magnitudes de entrada en el regulador de parque eólico 210. Por ejemplo, la especificación de valores teóricos de potencia activa se puede especificar sobre la base en una frecuencia de red medida, la tensión de red y/o la potencia reactiva alimentada. Procedimientos correspondientes se conocen por el estado de la técnica. El parque eólico 200 (representado aquí a través de la conexión al regulador de parque eólico 210) está comunicado con un mantenimiento remoto 240 que está concebido para recibir mensajes de estado del parque eólico y de las instalaciones del parque eólico. A través del mantenimiento remoto también pueden ser transmitidos comandos de control al parque eólico o a las instalaciones de energía eólica.

La figura 3 muestra el período de tiempo de conexión permitido en función de la velocidad del viento. En caso de una velocidad del viento baja en el rango de la velocidad de viento de arranque de 3 m/s, está previsto un valor grande para el período de tiempo de conexión, por ejemplo 600 segundos. Éste inicialmente permanece constante y luego cae en tramos lineales individuales. El valor más bajo de 75 segundos de período de tiempo de conexión está predefinido con una velocidad de desconexión de la instalación de energía eólica de 25 ms/. Los tramos lineales individuales están definidos por puntos de apoyo que están almacenados en el regulador de instalación de energía eólica 129. El período de tiempo de conexión permitido de la figura 3 define, en función de la velocidad del viento, cuánto tiempo el regulador de instalación de energía eólica 129 lleva a cabo un proceso de conexión antes de que sea interrumpido un intento de conexión fallido que no ha finalizado con una conexión. Dado que, cuando se intenta conectar con vientos más fuertes y en la instalación no hay fallos ni formación de hielo, la instalación de energía eólica debe alcanzar su número de revoluciones de conexión mucho más rápido que con velocidades de viento bajas, el período de tiempo de conexión permitido se elige más bajo con velocidades de viento altas. Sin embargo, si la instalación de energía eólica tarda significativamente más en alcanzar el número de revoluciones de conexión del generador, incluso con vientos fuertes, entonces se trata de un comportamiento de la instalación que puede indicar un fallo o un estado de formación de hielo. El intento de conexión es interrumpido por el regulador de instalación de energía eólica 129. Por la dependencia de la velocidad del viento del período de conexión, se puede plausibilizar el comportamiento de conexión y la gestión operativa puede detectar un comportamiento de conexión no plausible o la formación de hielo. La elección de los puntos de apoyo y el curso concreto del período de tiempo de conexión permitido en función de la velocidad del viento se remonta a una evaluación estadística del período de tiempo de conexión (véase la figura 6). En este ejemplo de realización, los puntos de apoyo para el regulador de instalación de energía eólica se parametrizaron empíricamente a base de la distribución mostrada en la figura 6, de modo que los tiempos medidos para una conexión exitosa se cubren sustancialmente por el curso del período de tiempo de conexión permitido predefinido de la figura 3.

La figura 4 muestra el valor incremental dependiente de la velocidad del viento, que está predefinido por medio de puntos de apoyo en el regulador de instalación de energía eólica 129. El regulador de instalación de energía eólica está provisto de un contador de tiempo de espera de caducidad, que está concebido para aumentar en el valor incremental especificado en caso de un intento de conexión fallido. El curso mostrado en la figura 4 muestra inicialmente un valor incremental bajo constante en el rango de la velocidad de viento de conexión, en el que dos tramos ascendentes linealmente conducen a un segundo valor de meseta que es constante hasta la velocidad de viento de conexión de la instalación de energía eólica o aumenta ligeramente hasta allí. Con cada intento de conexión fallido, el contador de tiempo de espera de caducidad aumenta en el valor incremental correspondiente.

La figura 5a muestra a modo de ejemplo el curso en el tiempo del valor de contador n del contador de tiempo de espera de caducidad sin decremento 502, que en el quinto intento fallido 501 excede un valor umbral 500 predefinido para activar la alarma. Si el valor de contador excede el valor umbral 500, el regulador de instalación de energía eólica 129 activa una alarma, envía un mensaje a la supervisión remota 240 y detiene la instalación de energía eólica. Si la alarma es anulada por la supervisión remota, el contador se decrementa solo en un valor de adición de un intento de conexión fallido. Por tanto, el valor del contador cae por debajo del valor límite y la instalación de energía eólica inicia un nuevo intento de conexión. Si este vuelve a fallar, al incrementarse el contador se alcanza nuevamente el valor límite y se detiene la instalación de energía eólica. De esta manera, se garantiza que cuando la alarma es anulada por la supervisión remota pero, por lo demás, las condiciones de la instalación de energía eólica no cambian, no se vuelven a iniciar varios intentos de conexión uno tras otro.

Si un proceso de conexión tiene éxito y la instalación de energía eólica pasa al régimen de producción, se puede suponer que las condiciones negativas han desaparecido nuevamente (por ejemplo, ya no existe formación de hielo en las palas). A continuación se puede poner a cero, por ejemplo, el contador y restablecer el diagnóstico a su condición inicial.

El valor del incremento con el que se aumenta el valor de contador con cada intento de conexión fallido depende de la velocidad del viento como se muestra en la figura 4. Si falla un intento de conexión con vientos de alta velocidad, esto indica claramente un comportamiento incorrecto de la instalación de energía eólica. Por lo tanto, el valor incremental tiene un valor grande.

Sin embargo, no solo un mal funcionamiento en la instalación de energía eólica puede provocar un fallo en la conexión, sino también una disminución del viento durante la conexión. Por lo tanto, un intento fallido es absolutamente plausible en condiciones de poco viento y no debe provocar una parada inmediata de la instalación. A bajas velocidades de viento, el contador solo se incrementa en un valor menor en caso de un intento fallido.

El ejemplo de realización de acuerdo con la figura 5a no prevé una disminución temporal del valor del contador y, por lo tanto, representa una realización sencilla.

La figura 5b muestra el curso en el tiempo del valor del contador de tiempo de espera de caducidad con un decremento 503 en condiciones de viento débil. Aquí, el valor umbral 500 se supera ya con en el cuarto intento fallido (501). Se puede ver claramente en la figura 5b que el valor del contador disminuye linealmente entre dos intentos fallidos. Aquí está definida una tasa de decremento, que garantiza que el valor del contador disminuya con el tiempo entre dos intentos fallidos.

La figura 5c muestra el curso en el tiempo del valor del contador de tiempo de espera de caducidad con el decremento 504 en condiciones de viento fuerte. Aquí, el valor incremental se establece tan grande que el valor umbral 500 se excede con el segundo intento fallido y se activa una señal de advertencia y se detiene (501) la instalación.

La figura 5d muestra el comportamiento del valor de contador del contador de tiempo de espera de caducidad con decremento 505 cuando el viento es bajo o decreciente, si los intentos de conexión tienen un intervalo de tiempo mayor. Mediante una tasa de decremento predefinida en función de la velocidad del viento, el valor de contador se reduce más fuertemente a través de un 1° intervalo de tiempo con una mayor velocidad de viento 506 que en un 2° intervalo de tiempo 507 en el que la velocidad de viento ha disminuido en comparación con el 1° intervalo de tiempo.

La figura 6 muestra a modo de ejemplo una distribución estadística para el período de tiempo medido para una conexión exitosa versus la velocidad del viento para una multiplicidad de instalaciones de energía eólica de la misma forma de un parque eólico 600. En este ejemplo de realización, la distribución se determinó solo para un parque eólico con un número comparativamente pequeño de solo 8 instalaciones de energía eólica. Sin embargo, incluso en esta pequeña muestra se puede observar ya que las instalaciones de energía eólica presentan una amplia dispersión del período de tiempo a bajas velocidades de viento por encima de la velocidad de viento de arranque 301 pudiendo exceder el período de conexión 601 máximo de acuerdo con el estado de la técnica. Además, se puede observar que la dispersión disminuye bruscamente al aumentar la velocidad del viento y el período de tiempo medido está muy por debajo del período de tiempo de conexión 601 máximo. Si se usa un curso de acuerdo con el ejemplo de realización de acuerdo con la figura 3, el período de tiempo de conexión permitido en función de la velocidad del viento cubre la distribución de la figura 6 mucho mejor que el período de tiempo de conexión 601 máximo de acuerdo con el estado de la técnica. Mediante la elección empírica de puntos de apoyo correspondientes para parametrizar el período de tiempo de conexión admisible en función de la velocidad del viento se puede mejorar por tanto el comportamiento de arranque, en particular para velocidades de viento más altas. De este modo, los cojinetes de las instalaciones eólicas que se hacen funcionar de acuerdo con el ejemplo de realización de acuerdo con la figura 3 quedan protegidos ventajosamente contra daños, en particular con altas velocidades de viento. La elección empírica permite también elegir la duración de conexión permitida de modo que en el rango de bajas velocidades de viento supere la duración máxima de conexión 601 de acuerdo con el estado de la técnica.

Lista de signos de referencia

100 Instalación de energía eólica

110 Torre

120 Góndola

130 Rotor

140 Cubo de rotor

150 Pala de rotor

160 Conjunto de sensores / anemómetro

200 Parque eólico

201, 202, 203 Instalación de energía eólica

210 Regulador central de parque eólico

211 Equipo de regulación externo (operador de la red)

Estación de transferencia

Unidad de sensor

Red de transmisión eléctrica

Supervisión remota

Cadena cinemática

Engranaje

Generador

Convertidor

Convertidor del lado del rotor

Convertidor del lado de la red

Regulador de convertidor

Transformador de tensión media

Regulador de instalación de energía eólica

Dispositivo de ajuste de ángulo de palas de rotor

Sensor de velocidad de giro

Período de tiempo de conexión permitido en función de la velocidad del viento Velocidad de viento de arranque

Velocidad de viento de desconexión

Valor incremental del contador en función de la velocidad del viento

Valor umbral

Exceso de valor umbral

Curso en el tiempo del valor del contador sin decremento

Curso en el tiempo del valor del contador con decremento a bajas velocidades de viento Curso en el tiempo del valor del contador con decremento a altas velocidades de viento Curso en el tiempo del valor del contador con decremento con velocidades de viento decrecientes

Curso en el tiempo del valor del contador en un primer intervalo de tiempo con una velocidad de viento de aproximadamente 7 m/s

Curso en el tiempo del valor del contador en un segundo intervalo de tiempo con una velocidad del viento de aproximadamente 5 m/s

Distribución estadística del período de tiempo necesario para una conexión exitosa Período de tiempo de conexión máximo de acuerdo con el estado de la técnica

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para controlar un proceso de conexión de una instalación de energía eólica (100), en el que se aumenta un número de revoluciones de un generador en respuesta a una señal de conexión, especificándose un período de tiempo de conexión permitido, dentro del cual debe haberse producido un acoplamiento la instalación de energía eólica (100) a la red después de producirse la señal de conexión, y en el que el período de tiempo de conexión permitido es predefinido dependiendo de la velocidad del viento y el proceso de conexión es interrumpido si no se ha producido una conexión de la instalación de energía eólica (100) a la red dentro del período de tiempo de conexión permitido,caracterizado por queestá previsto un contador de tiempo de espera de caducidad que está concebido para aumentar su valor de contador en un valor incremental si ha sido interrumpido un proceso de conexión, dependiendo el valor incremental de la velocidad del viento.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1,caracterizado por queel período de tiempo de conexión permitido es mayor con velocidades de viento cercanas a la velocidad de viento de arranque que con velocidades de viento cercanas a la velocidad de viento de desconexión.

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2,caracterizado por queel período de tiempo de conexión permitido para una forma de construcción de una instalación de energía eólica (100) está predefinido a base de una distribución estadística determinada del comportamiento de arranque de una multiplicidad de instalaciones de energía eólica (100) de la misma forma de construcción.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3,caracterizado por queel período de tiempo permitido está predefinido como una envolvente de la distribución estadística.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queel periodo de tiempo permitido para la gestión operativa de la instalación de energía eólica (100) está predefinida por medio de puntos de apoyo.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1,caracterizado por queel valor incremental está predefinido más bajo con velocidades de viento cercanas a la velocidad de viento de arranque que con velocidades de viento cercanas a la velocidad de viento de desconexión.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queestá previsto un valor umbral (500) y la instalación de energía eólica (100) se detiene cuando se excede el valor umbral (500).

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7,caracterizado por quesi se excede el valor umbral (500), es transmitida una señal de error a una supervisión remota (240) y la instalación de energía eólica (100) ya no realiza ningún proceso de conexión más hasta la habilitación por un operador de la supervisión remota (240).

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 u 8,caracterizado por queel valor umbral (500) tiene el mismo valor para todas las velocidades de viento.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9,caracterizado por quepara el contador de tiempo de espera de caducidad está prevista una tasa de decremento que indica un decremento del valor del contador con el tiempo.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10,caracterizado por queel valor del contador disminuye linealmente con el tiempo.

12. Instalación de energía eólica (100) que presenta un regulador de instalación de energía eólica (129) que está concebido para ejecutar un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.