ES3031509T3 - Wind turbine and method for detecting low-frequency vibrations in an electric supply network - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para detectar vibraciones de baja frecuencia, en particular resonancia subsíncrona, en una red eléctrica. La red eléctrica presenta una tensión de red con una frecuencia nominal. El método comprende los pasos de recibir al menos una serie de mediciones, con múltiples puntos de medición, con una variable de red, en particular la tensión de red, la corriente de alimentación o la frecuencia de red, durante un período de medición para realizar un análisis de frecuencia; multiplicar la serie de mediciones por una función de prueba sinusoidal dependiente del tiempo para el mismo período de medición, donde la función de prueba se caracteriza por una frecuencia de prueba y un ángulo de prueba como ángulo de fase, y multiplicar la serie de mediciones por la función de prueba para cada punto de medición para obtener un producto de prueba para cada punto de medición; sumar los productos de prueba, considerando sus signos, para obtener una suma de productos; y evaluar si la serie de mediciones presenta una vibración de baja frecuencia con una frecuencia en el rango de la frecuencia de prueba y un ángulo de fase en el rango del ángulo de prueba, basándose en la suma de productos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Instalación de energía eólica y procedimiento para identificar una oscilación de baja frecuencia en una red de suministro eléctrico

La presente invención se refiere a un procedimiento para identificar oscilaciones de baja frecuencia, en particular resonancias subsíncronas, en una red de suministro eléctrico. La presente invención se refiere también a un sistema de energía eólica, en concreto a una instalación de energía eólica o a un parque eólico, para identificar oscilaciones de baja frecuencia, en particular resonancias subsíncronas en una red de suministro eléctrico.

Muchas redes de suministro eléctrico incorporan cada vez más generadores de energía renovable, en particular instalaciones de energía eólica o parques eólicos. Su creciente participación en la red de suministro eléctrico significa que es cada vez más importante utilizar instalaciones de energía eólica y parques eólicos para apoyar la red de suministro eléctrico, o al menos tenerlos en cuenta.

Un problema que puede ocurrir en la red de suministro eléctrico, a la que también se puede denominar simplemente red, son las oscilaciones, es decir, las oscilaciones del sistema energético, que también se pueden denominar "Oscilaciones del Sistema de Potencia" (Power System Oscillations, PSO). Su causa puede ser muy diversa y un ejemplo claro y sencillo es que dos generadores síncronos de centrales eléctricas convencionales acoplados directamente, que alimentan energía a más de 100 kilómetros de distancia, por ejemplo, oscilan uno contra el otro.

Sin embargo, también es posible que un solo generador síncrono acoplado directamente a la red de suministro eléctrico sea estimulado a oscilar a su frecuencia natural debido a una excitación local, como un salto en el consumo de energía de los consumidores conectados. Las redes de suministro eléctrico convencionales solucionan habitualmente estos problemas garantizando un control estable de los generadores síncronos que alimentan directamente la red de suministro eléctrico. Una alta inercia de estos generadores síncronos junto con un comportamiento de amortiguación causado por factores físicos y/o el diseño del respectivo generador evita regularmente la ocurrencia excesiva de tales oscilaciones en redes convencionales.

Sin embargo, los generadores renovables, especialmente las instalaciones de energía eólica o los parques eólicos, no tienen inherentemente tales propiedades. En particular, prácticamente no tienen propiedades físicas que puedan contrarrestar dichas oscilaciones de baja frecuencia o evitar que dichas oscilaciones de baja frecuencia se produzcan en primer lugar.

En lugar de ello, hoy en día las instalaciones de energía eólica o parques eólicos modernos alimentan la red eléctrica mediante convertidores de frecuencia que emplean el denominado concepto de convertidor completo. De este modo, toda la potencia alimentada se incorpora a la red de suministro eléctrico a través del inversor o de los inversores según especificaciones precisas. Estas especificaciones se refieren en particular a la amplitud, frecuencia y fase de la corriente eléctrica alimentada y estas especificaciones pueden especificarse mediante un ordenador de proceso. Hay poco margen para reacciones inducidas físicamente o ajustes a la corriente alimentada.

Para poder reaccionar a los fenómenos en la red de suministro eléctrico, en particular para reaccionar a las oscilaciones de baja frecuencia, también llamadas PSO, dichas oscilaciones primero deberían registrarse, idealmente según la frecuencia, la posición de fase y la amplitud. En base a esto se podría calcular entonces en el ordenador de proceso una medida de reacción deseada para luego implementarla mediante el inversor.

Sin embargo, si dicha oscilación de baja frecuencia no se registra con suficiente precisión, cualquier contramedida podría incluso empeorar la situación actual. Este registro de oscilaciones de baja frecuencia puede resultar difícil debido a que dichas oscilaciones se superponen inicialmente a la amplitud comparativamente baja de la frecuencia de la red, es decir, la señal de tensión de 50 Hz o 60 Hz en la red de suministro eléctrico. Especialmente al medir la tensión en la red de suministro eléctrico, se deben esperar interferencias y/o ruidos. Además, estas oscilaciones de baja frecuencia fluctúan regularmente. En particular, aparecen débilmente, fuertemente o no aparecen en absoluto, dependiendo del estímulo.

A pesar de estos problemas de medición, es deseable registrar los datos lo más rápido posible. Esto, a su vez, contradice un análisis de más largo plazo.

Además, existe el problema de que dichas oscilaciones de baja frecuencia pueden variar desde 0,05 Hz, o incluso menos, hasta frecuencias justo por debajo de la frecuencia de la red, es decir, hasta el orden de 50 a 60 Hz, o incluso ligeramente superiores. Por razones puramente físicas, la detección de una oscilación sinusoidal requiere una medición durante la duración de al menos un semiperíodo de esta oscilación. En el caso de un espectro de frecuencia grande, se requiere una duración de medición de al menos medio período de la oscilación con la frecuencia esperada más baja para registrarla.

La Oficina Alemana de Patentes y Marcas ha buscado el siguiente estado de la técnica en la solicitud de prioridad para esta solicitud: DE 3733555 A1 y US 4.031.462 A.

La presente invención se basa por tanto en el objeto de abordar al menos uno de los problemas mencionados anteriormente. En particular, se propondrá una solución que permita la detección más rápida posible de oscilaciones de baja frecuencia y al mismo tiempo pueda detectar vibraciones de muy baja frecuencia. Se debería proponer al menos una solución alternativa a las soluciones conocidas hasta ahora.

Según la invención se propone un procedimiento según la reivindicación 1. Este procedimiento se utiliza para identificar oscilaciones de baja frecuencia en una red de suministro eléctrico, en particular para detectar resonancias subsíncronas en una red de suministro eléctrico. Se parte de una red de suministro eléctrico que tiene una tensión de red con una frecuencia nominal de red, por lo que las oscilaciones de baja frecuencia a detectar tienen preferiblemente una frecuencia menor que la frecuencia nominal de red. Aquí se define específicamente la oscilación de baja frecuencia y se considera cualquier cosa que tenga una frecuencia inferior a la frecuencia nominal de la red. Preferiblemente, se supone que la frecuencia de las oscilaciones de baja frecuencia es menor que la mitad de la frecuencia nominal de la red.

En particular, las oscilaciones de baja frecuencia pueden tener valores de 1 Hz y menos. Sin embargo, también pueden alcanzar hasta cinco veces la frecuencia nominal de red. Se definen aquí oscilaciones de baja frecuencia como oscilaciones con una frecuencia no superior a cinco veces la frecuencia nominal de red, preferiblemente con una frecuencia que corresponda como máximo a la frecuencia nominal de red. En particular, la oscilación de baja frecuencia no tiene una frecuencia que corresponda a un múltiplo de la frecuencia nominal de la red. Cabe señalar que la investigación y consideración de oscilaciones de baja frecuencia es particularmente útil para investigar o asegurar la estabilidad del sistema de la red de suministro eléctrico. Esto difiere de una evaluación de la calidad de la red o calidad de señal de la señal de tensión en la red de suministro eléctrico, donde los armónicos, especialmente los armónicos enteros, son especialmente importantes.

El procedimiento propone registrar al menos una serie de mediciones que comprende varios puntos de medición durante un período de tiempo de medición para realizar un análisis de frecuencia basado en ella. Por lo tanto, la serie de mediciones tiene varios puntos de medición o valores de medición que se distribuyen en el período de tiempo de medición o se registraron de manera distribuida durante el período de tiempo de medición.

Como variables de red, se registran, en particular, la tensión de red, una corriente de alimentación de red de suministro eléctrico o una frecuencia de red.

Para esta serie de mediciones, se propone entonces multiplicar la serie de mediciones por una función de prueba sinusoidal dependiente del tiempo para el mismo período de tiempo de medición. Una función de prueba sinusoidal de este tipo se puede proporcionar como una función en una computadora de proceso. Se propone que la función de prueba se caracterice por una frecuencia de prueba y un ángulo de prueba como ángulo de fase. La amplitud también puede especificar, pero en la práctica se suele considerar una normalización de la amplitud, por ejemplo, al valor 1. El valor pico de la variable sinusoidal puede tomar, por ejemplo, el valor 1, con lo que la escala puede ser conocida en el ordenador de proceso.

La multiplicación de la serie de medidas con la función de prueba se realiza de tal manera que la serie de medidas se multiplica por la función de prueba para cada punto de medición para obtener un producto de prueba para cada punto de medición. El valor medido para el punto de medición de la serie de mediciones se multiplica por el valor de función correspondiente de la función de prueba y esto se repite para cada punto de medición. La función de prueba se especifica en consecuencia para un período de tiempo que corresponde al período de tiempo de medición o la función de prueba se determina para el período de tiempo de medición. A continuación, se realiza la multiplicación para cada punto en el tiempo durante el período de tiempo de medición para el que esté disponible un valor medido. Este valor medido se multiplica luego por el valor de la función de prueba en el mismo instante de tiempo.

A continuación, se suman los productos de prueba, teniendo en cuenta su signo, para formar una suma de productos. Por lo tanto, los productos de prueba negativos se deducen de la cantidad. Cada producto de prueba puede tener un signo negativo si el valor medido o el valor de la función en cuestión es negativo.

En función de la suma de productos, se evalúa si la serie de mediciones comprende una oscilación de baja frecuencia con una frecuencia en el rango de la frecuencia de prueba y un ángulo de fase en el rango del ángulo de prueba.

La siguiente consideración es particularmente importante aquí. Si la función de prueba y la serie de medición son idénticas en frecuencia y fase, cada producto de prueba tendrá un valor positivo y, en consecuencia, la suma de productos también será positiva con una amplitud comparativamente grande. Por tanto, la serie de mediciones representa una función que corresponde a la función de prueba.

Si la serie de mediciones y la función de prueba son idénticas, pero están desfasadas 90° entre sí, los productos de prueba darían como resultado una función sinusoidal (por cierto, con el doble de frecuencia que la función de prueba), sin ninguna componente continua. La suma de productos sería entonces cero, al menos si el período de investigación corresponde a un múltiplo entero del período de la señal investigada. Los ingenieros eléctricos conocen este fenómeno como potencia reactiva y se produce cuando la corriente y el voltaje se desplazan 90° entre sí. El primer ejemplo sin desfase correspondería a un caso con sólo potencia activa. Esto daría como resultado una señal sinusoidal de doble frecuencia, que se desplaza tan fuertemente alrededor del eje horizontal que sólo los valores más pequeños de la función seno tocarían el eje horizontal. Este cambio también puede entenderse o denominarse como una componente continua. Aquí la componente continua sería muy alta, es decir, la más alta.

Sin embargo, las desviaciones de frecuencia entre la serie de medición y la función de prueba también pueden dar lugar a componentes continuas diferentes. La suma de productos, que puede interpretarse como la componente continua o ser representativa de la componente continua, también puede servir como medida de la correlación entre la serie de mediciones y la función de prueba. Si la serie de mediciones y la función de prueba no están en absoluto correlacionadas, la componente continua se vuelve cero, al menos teóricamente para un período de tiempo de medición infinito.

Pero incluso en la implementación práctica, la suma de productos es al menos comparativamente pequeña si la serie de mediciones y la función de prueba no están correlacionadas. Si la serie de medición y la función de prueba están bien correlacionadas y los ángulos de fase de la serie de medición y la función de prueba coinciden entre sí, el resultado es una componente continua alta o una suma de productos grande. De aquí se puede deducir la presencia de una oscilación de baja frecuencia en función de la frecuencia y la fase. La oscilación de baja frecuencia tiene entonces la frecuencia de la función de prueba y el ángulo de fase correspondiente al ángulo de prueba de la función de prueba.

Cuando se identifica una oscilación de baja frecuencia, se registra preferiblemente una amplitud de la oscilación de baja frecuencia, en particular en función de la suma de productos. Se reconoció en particular que la también la amplitud se puede determinar mediante el procedimiento para identificar una oscilación de baja frecuencia según la frecuencia y la fase.

Preferiblemente, el procedimiento se lleva a cabo de tal manera que la multiplicación de la serie de medición por la función de prueba y la adición o suma de productos de prueba para obtener una suma de productos se repiten bajo variación de, es decir mientras se varía, la frecuencia de prueba y mientras se varía el ángulo de prueba para obtener una pluralidad de sumas de productos. En principio, también es ventajoso variar sólo la frecuencia de prueba o el ángulo de prueba, pero siempre que no se conozca ni la frecuencia de la señal de baja frecuencia a detectar ni su fase, normalmente es ventajoso variar la frecuencia de prueba y el ángulo de prueba. Si se varían ambos valores, el resultado de las sumas de productos también se puede mostrar como un plano curvo. Luego, la suma de productos se mostraría como una función de la frecuencia de prueba y del ángulo de prueba. Esto daría como resultado un máximo local en la frecuencia de prueba y el ángulo de prueba donde existe la mejor concordancia entre la serie de mediciones y la función de prueba.

Por lo tanto, se propone que la evaluación de si la serie de mediciones comprende o exhibe una oscilación de baja frecuencia se realice en función de la pluralidad de sumas de productos así obtenidas. De este modo, se pueden comparar todas las sumas de productos obtenidas y a partir de ello identificar la presencia de una oscilación de baja frecuencia, siempre que tenga una frecuencia y una fase cercanas a la frecuencia de prueba o al ángulo de prueba.

En particular, para una suma de productos con amplitud máxima en relación con las sumas de productos restantes, se supone o asume una oscilación de baja frecuencia con la frecuencia y fase de la frecuencia de prueba correspondiente y el ángulo de prueba correspondiente. Para esta evaluación de todas las sumas de productos, no es absolutamente necesario elegir una representación tridimensional como la mencionada anteriormente. También es posible buscar simplemente los valores máximos de las sumas de productos o, en el caso más simple, la suma de productos máxima.

En particular, se propone que la multiplicación de la serie de medición con la función de prueba y la suma adición de los productos de prueba para obtener una suma de productos se repita mientras se varía la frecuencia de prueba y mientras se varía el ángulo de prueba, de modo que se registre una suma de productos para cada par de prueba formado a partir de un valor de frecuencia de prueba y un valor de ángulo de prueba. Esto se hace en particular de tal manera que las sumas de productos registradas se pueden representar como una superficie curva en el espacio tridimensional en función de los valores de frecuencia de prueba y de ángulo de prueba, aunque no necesariamente tengan que representarse.

A efectos de evaluación, se recomienda en particular que, para una suma de productos con amplitud máxima en relación con las sumas de productos restantes, se suponga o asuma una oscilación de baja frecuencia con la frecuencia y fase de la frecuencia de prueba correspondiente y el ángulo de prueba correspondiente. En principio, también se puede considerar la interpolación si varias sumas de productos vecinas forman un máximo, es decir, son iguales o casi iguales.

Esto significa que también se puede programar una evaluación de forma totalmente automática. Básicamente, solo es necesario especificar el rango de frecuencia que se va a probar. Si es necesario, también se puede especificar el tamaño del incremento o paso con el que se varía la frecuencia de prueba.

El ángulo de prueba se comprueba o varía preferiblemente de 0° a 360°. Es posible que sea posible comprobarlo solo de 0° a 180° y, al buscar la suma de productos máxima, buscar la suma de productos que sea máxima en términos de cantidad.

Según una realización, se propone que, para asumir una oscilación de baja frecuencia de una suma de productos, se compruebe exclusivamente o adicionalmente si la suma de productos alcanza al menos una amplitud de prueba predeterminada. Esto se basa en particular en el supuesto de que, basándose solo en la implementación práctica, se puede esperar en cualquier caso una suma de productos máxima si, como se ha descrito, se varían las frecuencias de prueba y los ángulos de prueba. De ello no se podría deducir que existe realmente una oscilación de baja frecuencia o una oscilación de baja frecuencia relevante, ya que máximos muy pequeños también pueden ser causados por imprecisiones en las mediciones u otras influencias.

La comprobación de si la suma de productos ha alcanzado al menos una amplitud de prueba predeterminada también permite detectar varias oscilaciones de baja frecuencia si hay varias oscilaciones de baja frecuencia. En particular, para elegir la explicación descriptiva basada en la superficie curva de la suma de productos, verificando que se alcanza una amplitud de prueba predeterminada, también se puede encontrar un máximo local en esta superficie curva.

Por supuesto, en el caso de una pluralidad de sumas de productos que son adyacentes entre sí o al menos cercanas entre sí en términos de frecuencia y ángulo de fase, normalmente no se debe asumir que estén presentes varias oscilaciones de baja frecuencia. Una acumulación de grandes sumas de productos indica entonces un máximo dentro del cual se elige preferentemente la suma de productos máxima como aquella cuya frecuencia de prueba y ángulo de prueba se deben asumir como la frecuencia y fase de una oscilación de baja frecuencia detectada.

Según una realización, se propone que, en un primer bucle de prueba, se repita la multiplicación de la serie de medición por la función de prueba y la adición de los productos de prueba mientras se varía la frecuencia de prueba. La frecuencia de prueba se varía en un primer rango de frecuencia para identificar una oscilación de baja frecuencia con una frecuencia de oscilación. A continuación, se registra la frecuencia de oscilación con una precisión inicial. En un segundo bucle de prueba, se repite la multiplicación de la serie de mediciones con la función de prueba y la suma de productos de prueba mientras se varía la frecuencia de prueba. Luego, durante esta repetición en el segundo bucle de prueba, se varía la frecuencia de prueba en un segundo rango de frecuencia. Para este propósito, se selecciona el segundo rango de frecuencia en función de la frecuencia de oscilación detectada en el primer bucle de prueba para registrar la frecuencia de oscilación con mayor precisión que en el primer bucle.

La idea detrás de esto es que probar muchas frecuencias de prueba y muchos ángulos de prueba puede conducir a una gran cantidad de pruebas. Por lo tanto, se propone conectar un primer bucle de prueba aguas arriba que solo varíe la frecuencia de prueba, posiblemente con un primer paso de frecuencia que sea mayor que un segundo paso de frecuencia posterior que se varía en el segundo bucle de prueba. En virtud de ese primer bucle de prueba, debe producirse un primer rebasamiento en términos de valor al menos en las proximidades de una frecuencia de una oscilación de baja frecuencia.

A continuación, se podrá examinar más de cerca la zona de este primer rebasamiento. Para este fin se especifica el segundo rango de frecuencia, que es en particular más pequeño que el primer rango de frecuencia y se encuentra en particular en el primer rango de frecuencia. En este segundo bucle de prueba también se puede variar el ángulo de prueba. Esto permite lograr una alta precisión sin tener que realizar esta alta precisión en todo el rango teórico resultante del primer rango de frecuencia y un rango completo de 360° para el ángulo de prueba.

Preferiblemente, en el primer bucle de prueba, la multiplicación de la serie de medición con la función de prueba y la suma de los productos de prueba se repiten adicionalmente mientras se varía el ángulo de prueba. Por lo tanto, la frecuencia y el ángulo de prueba varían. El ángulo de prueba se varía dentro de un primer rango angular, en particular en el rango de 0° a 360°, que preferiblemente también puede limitarse a 0° a 180° u otro rango que comprenda 180°. Esto se hace para detectar adicionalmente la oscilación de baja frecuencia con un ángulo de fase de la oscilación. Además, la suma de productos puede tener un valor pequeño a pesar de una buena coincidencia de frecuencia entre la oscilación de baja frecuencia y la función de prueba si el ángulo de fase y el ángulo de prueba difieren en gran medida entre sí. Entonces se podría pasar por alto una oscilación de baja frecuencia.

Además, se propone que el ángulo de prueba varíe con un primer incremento de ángulo, por ejemplo, en pasos o incrementos de 5°. En el segundo bucle de prueba se repite adicionalmente la multiplicación de la serie de medición con la función de prueba y la suma de productos de prueba mientras se varía el ángulo de prueba, con lo cual el ángulo de prueba varía en un segundo rango de ángulos. Esta variación se lleva a cabo preferiblemente con un segundo incremento de ángulo, que es más pequeño que el primer incremento de ángulo, por ejemplo, con un segundo incremento de ángulo de 1°. En particular, el segundo rango de ángulo se selecciona dependiendo del ángulo de fase de la oscilación detectada en el primer bucle de prueba para detectar el ángulo de fase de la oscilación con mayor precisión que en el primer bucle.

Por lo tanto, se propone variar la frecuencia de prueba y el ángulo de prueba en el primer bucle de prueba y de este modo realizar una primera detección aproximada para al menos una oscilación de baja frecuencia, es decir, determinar un valor aproximado de la frecuencia de la oscilación de baja frecuencia y un valor aproximado del ángulo de fase de la oscilación de baja frecuencia. En un rango alrededor de esta frecuencia y ángulo, la búsqueda se puede mejorar verificando la frecuencia de prueba y el ángulo de prueba en un rango de frecuencia más pequeño y también en un rango de ángulo más pequeño.

Según una realización, se propone que en el primer bucle de prueba la frecuencia de prueba varíe en incrementos de frecuencia mayores que en el segundo bucle de prueba y, adicional o alternativamente, el ángulo de prueba varíe en incrementos de ángulo mayores en el primer bucle de prueba que en el segundo bucle de prueba. Esto permite probar un amplio rango de frecuencia en el primer bucle de prueba con un esfuerzo razonable. También se puede probar un rango angular amplio, en particular el rango angular completo de 0 a 360°, como mínimo de 0 a 180°. Esto permite realizar una localización inicial de una oscilación de baja frecuencia con un esfuerzo razonable. En el segundo bucle de prueba solo es necesaria una búsqueda más precisa, con una mayor precisión para un rango más pequeño, es decir, un rango de frecuencia más pequeño y un rango angular más pequeño.

Según una realización adicional, se propone registrar varias series de mediciones de la variable de red. Para ello se registran varias series de mediciones, en particular de la tensión de red, de la corriente de alimentación y de la frecuencia de red. Cada serie de mediciones está configurada para analizar un rango de frecuencia. Para cada serie de mediciones, se selecciona un período de tiempo de medición en función del rango de frecuencia a analizar. Por lo tanto, se examinan diferentes rangos de frecuencia y se registran series de mediciones correspondientes para cada uno de ellos. En particular, se recomienda elegir un período de tiempo de medición largo para analizar un rango de frecuencia baja, es decir, lo suficientemente largo como para que incluso la frecuencia más baja del rango de frecuencia pueda registrarse. En consecuencia, se puede proporcionar un período de tiempo de medición más corto para un rango de frecuencia más alto. Además, se propone preferiblemente que, para periodos de medición correspondientemente largos, los tiempos de medición estén más separados que para un periodo de medición más corto.

Por lo tanto, se propone que, en particular, se examine un rango de frecuencias en su conjunto, como, por ejemplo, 0,1 Hz o menos hasta 50 Hz o incluso 250 Hz, una división en al menos dos rangos de medición, en particular en un rango de frecuencia de baja frecuencia y un rango de frecuencia de frecuencia mayor. Por lo tanto, se divide en un primer y un segundo rango de frecuencia, y posiblemente en más rangos de frecuencia. Se registra una serie de mediciones para cada rango de frecuencia a analizar, es decir, para utilizar el ejemplo, para el rango de frecuencia de baja frecuencia y el rango de frecuencia de frecuencia mayor. Para el ejemplo mencionado se registran dos series de mediciones.

Para cada serie de mediciones, se repite luego la multiplicación de la serie de mediciones por la función de prueba y la suma de los productos de prueba para obtener una suma mientras se varía la frecuencia de prueba y también, o alternativamente, mientras se varía el ángulo de prueba para obtener una pluralidad de sumas de productos para cada serie de mediciones. Se propone además que, para cada serie de mediciones, se evalúen las sumas de productos de las respectivas series de mediciones para detectar una oscilación de baja frecuencia.

Esto se basa, en particular, en la constatación de que la investigación de un rango de frecuencias de baja frecuencia, por un lado, y de un rango de frecuencias de alta frecuencia, por otro, requiere tiempos de medición diferentes, es decir, periodos de tiempo de medición, que deben considerarse con sensatez. Por otra parte, un período de tiempo de medición tan largo para una oscilación de baja frecuencia con una frecuencia comparativamente alta puede ser demasiado largo para detectar esta oscilación de baja frecuencia a tiempo.

Por ejemplo, el primer rango de frecuencia, que también puede llamarse rango de baja frecuencia, puede oscilar entre 0,02 y 2 Hz. Para poder registrar una oscilación de baja frecuencia de 0,02 Hz, se debe utilizar al menos un período de tiempo de medición del valor recíproco, es decir, un período de tiempo de medición de 50 segundos. El segundo rango de frecuencia, que también puede llamarse rango de frecuencia superior, podría estar entre 2 Hz y 250 Hz, por ejemplo. Aquí, incluso para registrar la frecuencia más baja de 2 Hz, es suficiente un tiempo de medición de 0,2 segundos. En este caso, una oscilación en dicho segundo rango de frecuencia o superior puede aumentar significativamente dentro del período de prueba de 50 segundos del primer rango de frecuencia, llegando incluso en casos extremos a provocar una catástrofe de resonancia o al menos una situación en la que la amplitud de la oscilación de baja frecuencia se ha vuelto tan grande que pueden producirse daños iniciales o iniciarse procesos de apagado iniciales.

Para abordar este dilema, se propone aquí al menos realizar una división en dos rangos de frecuencia y, en particular, realizar los análisis independientemente uno del otro en el tiempo.

Según una realización, se propone que la multiplicación de la serie de medición por la función de prueba y la suma de los productos de prueba para obtener una suma de productos se repita bajo una cierta variación de la frecuencia de prueba. La frecuencia de prueba se varía con un incremento de frecuencia dentro de al menos un rango de frecuencia que tiene un valor de frecuencia superior y uno inferior, y el incremento de frecuencia se establece dependiendo del rango de frecuencia. Esto se hace en particular de tal manera que el incremento de frecuencia sea menor que el valor de frecuencia inferior, en particular menor que el 10% del valor de frecuencia inferior. Adicionalmente o alternativamente, se propone que el incremento de frecuencia sea menor que un valor porcentual predeterminado, en particular que se establezca para que sea menor que 1%, en particular menor que 0,2% del valor de frecuencia superior.

Preferiblemente, la frecuencia de prueba varía en varios rangos de frecuencia y el incremento de frecuencia de los diferentes rangos de frecuencia se establece de manera diferente entre sí. Preferiblemente, cada incremento de frecuencia se establece para que sea mayor que un porcentaje predeterminado del respectivo valor de frecuencia inferior del rango de frecuencia relevante.

Por tanto, la frecuencia de prueba varía en función del incremento de frecuencia respectivo en el rango de frecuencia respectivo. El incremento de frecuencia se establece en función del rango de frecuencia y está especialmente orientado al valor de frecuencia más bajo del respectivo rango de frecuencia. Para este propósito se puede proporcionar un valor porcentual basado en el valor de frecuencia más bajo. El incremento de frecuencia también puede basarse en el valor de frecuencia superior, pero se elige para que sea relativamente mucho más pequeño en relación con el valor de frecuencia superior del rango de frecuencia en cuestión. En particular, esto garantiza que la variación de la frecuencia de prueba esté claramente especificada y también se seleccione de manera diferente para diferentes rangos de frecuencia. Esto permite adaptar el esfuerzo de prueba, es decir, el esfuerzo de variación, al rango de frecuencia respectivo. Las especificaciones también permiten una rutina de pruebas automatizada.

Según la invención también se propone un sistema de energía eólica. Un sistema de energía eólica de este tipo puede ser una sola instalación de energía eólica o un parque eólico con varias instalaciones de energía eólica. Este sistema de energía eólica está configurado para alimentar una red de suministro eléctrico. Está preparado para identificar oscilaciones de baja frecuencia, especialmente resonancias subsíncronas, en la red de suministro eléctrico. La red de suministro eléctrico tiene una tensión de red con una frecuencia nominal de red. El sistema eólico incluye

un medio de registro para registrar al menos una serie de mediciones que comprende una pluralidad de puntos de medición de una variable de red, en particular la tensión de red, una corriente de alimentación o una frecuencia de red, durante un período de tiempo de medición, para llevar a cabo un análisis de frecuencia,

una unidad de multiplicación para multiplicar la serie de mediciones por una función de prueba sinusoidal dependiente del tiempo para el mismo período de tiempo de medición, donde

la función de prueba se caracteriza por una frecuencia de prueba y un ángulo de prueba como ángulo de fase, y

la serie de mediciones para cada punto de medición se multiplica por la función de prueba para obtener un producto de prueba para cada punto de medición,

una unidad de suma para sumar los productos de prueba, teniendo en cuenta su signo, para obtener una suma de productos y

un dispositivo de evaluación para evaluar, en función de la suma de productos, si la serie de mediciones tiene una oscilación de baja frecuencia.

con una frecuencia en el rango de la frecuencia de prueba y

un ángulo de fase en el rango del ángulo de prueba.

De este modo, un sistema de energía eólica de este tipo puede alimentar la red de suministro eléctrico y, preferentemente, también asumir tareas de soporte para apoyar la red de suministro eléctrico. Estas tareas de apoyo o soporte pueden llegar a ser especialmente necesarias o al menos ventajosas si los generadores descentralizados, como por ejemplo un sistema de energía eólica, alimentan una proporción significativa en la red de suministro eléctrico o en una sección relevante de la red de suministro eléctrico. Pueden surgir diversas tareas de soporte, una de las cuales puede ser la de reaccionar a una oscilación de baja frecuencia. Lo ideal es registrar primero dicha oscilación de baja frecuencia con la mayor precisión posible en cuanto a frecuencia y fase y, si es necesario, también en cuanto a amplitud. A continuación, se puede reaccionar.

Preferiblemente, el sistema de energía eólica está preparado para implementar al menos un procedimiento de acuerdo con las realizaciones descritas anteriormente. En particular, el sistema de energía eólica tiene un ordenador de proceso que está preparado para implementar dicho proceso. En particular, el procedimiento se implementa en el ordenador de proceso. La implementación del procedimiento puede incluir el registro de los puntos de medición o de la serie de mediciones o de varias series de mediciones que se implementan mediante el ordenador de proceso registrando valores correspondientes como puntos de medición o recibiendo valores medidos y/o que el ordenador de proceso controle los medios de registro para registrar al menos una serie de mediciones.

El dispositivo de registro puede ser en particular un sensor que mide, por ejemplo, una tensión o una corriente. La unidad de multiplicación también se puede implementar en el mismo ordenador de proceso o en otro. Lo mismo se aplica a la unidad sumadora, aunque estas unidades también pueden formar diferentes unidades de dispositivo. El dispositivo de evaluación también puede implementarse en el mismo ordenador de proceso o, de lo contrario, proporcionarse como un elemento separado.

A continuación, se explicará la invención con más detalle a modo de ejemplo con referencia a las figuras adjuntas.

Fig. 1 muestra una instalación de energía eólica en una vista en perspectiva.

Fig. 2 muestra un parque eólico en una representación esquemática.

Fig. 3 muestra un diagrama de flujo para registrar múltiples sumas de productos al variar una frecuencia de prueba y un ángulo de prueba.

Fig. 4 muestra un diagrama de flujo para evaluar una pluralidad de sumas de productos registradas de acuerdo con el diagrama de flujo de la Figura 3.

Fig. 5 muestra en un diagrama 3D las sumas de productos en función de una frecuencia de prueba variada y en función de un ángulo de prueba variado.

Fig. 6 muestra una estructura esquemática de un sistema de energía eólica para detectar oscilaciones de baja frecuencia.]

La figura 1 muestra una instalación de energía eólica 100 con una torre 102 y una góndola 104. En la góndola 104 está dispuesto un rotor 106 con tres palas 108 y un spinner 110. Durante el funcionamiento, el rotor 106 se pone en rotación por acción del viento y acciona de este modo un generador en la góndola 104.

La figura 2 muestra un parque eólico 112 con, a modo de ejemplo, tres instalaciones de energía eólica 100, que pueden ser iguales o diferentes. Las tres instalaciones de energía eólica 100 son por tanto representativas de esencialmente cualquier número de instalaciones de energía eólica en un parque eólico 112. Las instalaciones de energía eólica 100 ponen a disposición su potencia, en particular la corriente generada, a través de una red de parque eléctrico 114. Las corrientes o potencias generadas de cada instalación de energía eólica 100 se suman y normalmente se proporciona un transformador 116 que aumenta la tensión en el parque para luego alimentarla a la red de suministro 120 en el punto de alimentación 118, que generalmente también se denomina PCC. La figura 2 es sólo una representación simplificada de un parque eólico 112, en el que, por ejemplo, no se muestra ningún sistema de control, aunque, por supuesto, hay un sistema de control presente. La red del parque 114 también puede diseñarse de forma diferente, por ejemplo, disponiendo de un transformador a la salida de cada instalación de energía eólica 100, por citar sólo otra realización.

Tanto la instalación de energía eólica de la figura 1 como el parque eólico de la figura 2 pueden formar cada uno un sistema de energía eólica.

La figura 3 muestra un diagrama de flujo 300 para registrar múltiples sumas de productos. En el bloque de inicio 302, se registra la señal a examinar y se realizan otras inicializaciones. La señal a examinar puede ser una señal de tiempo registrada que se muestrea de manera uniforme para su examen en el diagrama de flujo 300 con los pasos o intervalos de tiempo At. La señal a examinar puede estar ya presente en dicha forma muestreada, pero es ventajoso elegir el tamaño del intervalo de tiempo para determinar también el número total de valores a examinar.

La señal y(t) a examinar se registra o se tiene en cuenta durante un período de tiempo de medición que puede variar de t = 0 a t = tend. La duración de la medición y, por tanto, la anchura del periodo de medición se determinan mediante tend. Para el tiempo t se aplica lo siguiente:

Asimismo, en el bloque de inicio 302 se puede definir el rango de frecuencia a examinar desde una frecuencia de inicio fstart hasta una frecuencia final fend. El intervalo o paso Af del análisis de frecuencia se puede determinar en función de la frecuencia de inicio fstart y de la frecuencia final fend, así como en función del número deseado de intervalos de frecuencia n, según la fórmula:

El intervalo de la investigación del ángulo de fase A9 también se puede determinar en función de un número deseado de intervalos o pasos angulares m, según la fórmula:

Estos valores, especialmente el número de intervalos de frecuencia n y el número de intervalos de ángulo m y también el intervalo de tiempo At pueden en principio elegirse arbitrariamente, pero se sugiere sopesar la precisión y el esfuerzo computacional al hacer la elección.

En el primer bloque de inicialización 304, se inicializa la variable de control i para un bucle externo 306. La frecuencia de las ejecuciones de este bucle externo 306 corresponde al número de intervalos de frecuencia n y esto se verifica en consecuencia en el primer bloque de consulta de repetición 308, que sigue al primer bloque de conteo progresivo 310.

Dentro de este bucle externo 306 se encuentra el segundo bloque de inicialización 312, en el que se inicializa la variable de control j para un bucle interno 314. Se ejecuta de acuerdo con el número de pasos angulares m, que se consulta en la segunda consulta de repetición 316, que sigue al segundo bloque de conteo progresivo 318.

Por último, se proporciona un bloque de cálculo 320, que se ejecuta (n x m) veces. En cada ejecución, se calcula la frecuencia de referencia fref, es decir, la frecuencia con la que se calcula un producto de suma respectivo. Esta frecuencia de referencia fref se calcula según la fórmula:

Al mismo tiempo se calcula el ángulo de referencia respectivo 9ref, es decir según la fórmula:

Finalmente, la suma de productos se calcula en base a estos valores calculados, es decir, para el valor relevante en la ejecución para la frecuencia de referencia fref y el ángulo de referencia 9ref. La suma de productos también puede entenderse como una componente continua, como se explicó anteriormente, por lo que aquí la suma de productos se denomina DCprod. Por lo tanto, se calcula para el recorrido respectivo i del bucle externo y el recorrido respectivo j del bucle interno de acuerdo con la fórmula:

Por tanto, como una serie de mediciones, la señal y(t) a examinar se multiplica por la función sinusoidal sin (2 •n • fref • t dref)y se forma la suma a partir de esto. También aquí se crea un producto para cada momento y se suman estos productos. Para ilustrarlo, se puede hacer, por ejemplo, mediante un tercer bucle más interno en el que el tiempo t trascurre desde 0 hasta tend, es decir, en los intervalos de tiempo At. El resultado también se normaliza multiplicando por el intervalo de tiempo At y dividiendo por el tiempo final tend, es decir de tal manera que la suma de productos DCprod sea esencialmente independiente del intervalo de tiempo At. Por tanto, la suma de productos es fundamentalmente independiente del número de productos sumados en términos de su valor absoluto.

Después de ejecutar el bucle interno 314 m veces y el bucle externo 306 n veces, hay n x m sumas de productos individuales DCprod (i, j), que pueden almacenarse en un campo correspondiente y luego examinarse para una evaluación adicional. Para este propósito, el resultado del diagrama de flujo 300 se transfiere al diagrama de flujo 400 de la Figura 4, que está indicado en el diagrama de flujo 300 por el bloque 400.

En consecuencia, la Figura 4 muestra este bloque 400, es decir, el diagrama de flujo 400, y éste se basa en el diagrama de flujo 300 de la Figura 3, lo que se indica por el hecho de que el primer bloque se designa como bloque de flujo 300.

En el bloque-Max 402, se selecciona la suma de productos con el valor más grande de todas las sumas de productos calculadas en el bloque de cálculo 320, en concreto, teniendo en cuenta el signo. Si, para simplificar o reducir el esfuerzo, el ángulo de prueba no se variara en 360°, sino solo en 180° (preferentemente, también sería posible variarlo solo en 90°), también aquí se podría buscar el mayor valor en términos de magnitud.

La búsqueda se realiza para todas las sumas de productos que se han almacenado específicamente en un campo, es decir, en función del recorrido por el bucle externo 306 y el bucle interno 314. Estos se ejecutaron con la variable de control externa i y la variable de control interna j y estas dos variables de control también se utilizan aquí para identificar la suma de producto máxima, por ejemplo, en un campo de datos. En consecuencia, estas dos variables de control se asignan en el bloque de identificación 404, es decir, las variables de control i y j para las que se ha encontrado la suma de producto máxima en el bloque-Max 402 se identifican como variables de control externa seleccionada e interna seleccionada ¡MaxDc o jMaxDc, respectivamente.

Estas dos variables de control seleccionadas, es decir, las variables de control externa seleccionada e interna seleccionada ÍMaxDc y jMaxDc respectivamente, incluyen el valor máximo de las sumas de productos detectadas en el bloque 402 y esto incluye una frecuencia de referencia y un ángulo de referencia. La frecuencia de referencia correspondiente y el ángulo de referencia correspondiente se pueden calcular a partir de las variables de control internas y externas i, j, respectivamente. Para esta frecuencia o ángulo, se supone que ésta es la frecuencia correspondiente de una oscilación de baja frecuencia o el ángulo correspondiente de una oscilación de baja frecuencia, de modo que esta frecuencia de referencia asignada se denomina frecuencia de la oscilación de baja frecuencia fPSO y el ángulo seleccionado se denomina ángulo de la oscilación de baja frecuencia 0<pso>. Estos dos valores se pueden calcular mediante la siguiente ecuación:

Y la frecuencia de la oscilación de baja frecuencia fpso y el ángulo de la oscilación de baja frecuencia 0pso se calculan si la variable de control seleccionada correspondiente iMaxDc o jMaxDc se utiliza para la respectiva variable de control externa o interna i, j. En esta fórmula, el ángulo de la oscilación de baja frecuencia 0<pso>se da en radianes y no en grados.

En el bloque de cálculo 406, también se puede calcular una amplitud de la oscilación de baja frecuencia Apso, es decir, según la ecuación:

La amplitud de la oscilación de baja frecuencia se obtiene así dividiendo la suma máxima del producto registrada por la suma correspondiente del producto de la señal de referencia multiplicada por la señal de referencia para todo el rango de tiempo investigado. La suma de productos de la señal de referencia se determina al multiplicarla por sí misma, lo que conduce al valor máximo posible porque dicha función de referencia está correlacionada al máximo consigo misma. Sigue habiendo un factor restante respecto a la suma de productos menos correlacionada entre la señal investigada y la señal de referencia. Esta amplitud A<pso>también es en este caso un valor normalizado.

Los resultados pueden así visualizarse en el bloque de salida 408 y utilizarse posteriormente.

La figura 5 ilustra en una representación tridimensional 500 la totalidad de todas las sumas de productos calculadas en el bloque de cálculo 320 como un plano curvo 502 en función de la frecuencia de referencia variada fref y del ángulo de referencia variado 0ref. La frecuencia de referencia fref también puede denominarse como frecuencia de prueba y el ángulo de referencia 0ref también puede denominarse como ángulo de prueba.

Como ejemplo se ha elegido una señal a investigar que tiene una oscilación de baja frecuencia con una frecuencia de oscilación de 8,25 Hz (fpso = 8,25 Hz) en un ángulo de fase de 90° (0<pso>= 90°). Para este propósito, se varía un ángulo de referencia o ángulo de prueba de 0° a 360° y se varía una frecuencia de referencia o frecuencia de prueba de 0 a 25 Hz. Se puede ver que para frecuencias que se desvían significativamente de esta frecuencia de oscilación de 8,25 Hz, las sumas de productos trazadas en el plano curvo 502 tienen esencialmente el valor 0. Cerca de la frecuencia de oscilación de 8,25 Hz, la amplitud aumenta de manera oscilante hacia la frecuencia de oscilación. Sin embargo, también se puede observar que el ángulo de referencia o ángulo de prueba también juega un papel importante. En la frecuencia de oscilación y el ángulo de fase de la oscilación de baja frecuencia, la amplitud absoluta de la suma de productos también es máxima y, en consecuencia, la frecuencia de la oscilación de baja frecuencia fpso y el ángulo de fase de la oscilación de baja frecuencia 0pso se pueden leer desde el diagrama o desde el campo de valores de las sumas de productos.

El diagrama de flujo de la Figura 3 e indirectamente también de la Figura 4 y también el diagrama de la Figura 5 se refieren al caso en el que la frecuencia de prueba o frecuencia de referencia y también el ángulo de prueba o ángulo de referencia se variaron solo una vez, cada uno con muchos valores, pero sin repetir toda la secuencia del bucle externo e interno según el diagrama de flujo 300 con nuevos valores. Esta representación, en particular en la figura 3, sirve para fines ilustrativos y preferiblemente todo el proceso se repite de acuerdo con los dos diagramas de flujo 300 y 400 con valores enfocados para el rango de la frecuencia a examinar, es decir, para el rango de frecuencia a examinar y también para nuevos valores para el rango de ángulo a examinar. Para este propósito, en el bloque de inicio 302 se determinan nuevos valores en la proximidad del máximo identificado aproximadamente, en particular basándose en los valores de la frecuencia de la oscilación de baja frecuencia fpso y el ángulo de fase de la oscilación de baja frecuencia 0pso proporcionados en el primer paso en el bloque de salida 408.

La figura 6 muestra un sistema de energía eólica 600, que se ilustra simbólicamente con una sola instalación de energía eólica, pero que también puede tener varias instalaciones de energía eólica. Este está preparado para detectar resonancias subsíncronas en una red de suministro eléctrico 602 a la que se alimenta este sistema de energía eólica 600.

Se proporciona un medio de registro 604 para registrar al menos una serie de mediciones de una variable de red, que puede registrar una tensión de red, una corriente alimentada o una frecuencia de red. La serie de medidas así adquirida se pasa a una unidad de multiplicación 606, que puede realizar una multiplicación con una función de prueba sin(t). Esta función de prueba sin(t) solo se menciona aquí simbólicamente y, como se describió anteriormente, es más compleja que dicha función seno y puede variarse al menos con respecto a algunas variables de entrada.

El resultado de esta unidad de multiplicación 606 se pasa a una unidad de adición 608 en la que los productos de prueba generados en la unidad de multiplicación 606 se suman para obtener una suma de productos. De este modo, el resultado de la unidad sumadora 608 es una suma de productos que se pasa a un dispositivo de evaluación 610. El dispositivo de evaluación busca un máximo de todas las sumas de productos que ha recibido de la unidad de multiplicación 606. Para este fin se puede prever un dispositivo de almacenamiento 612 para recibir un campo de datos, que se muestra aquí como parte del dispositivo de evaluación 610. Finalmente, si se encuentra una oscilación de baja frecuencia, el resultado del dispositivo de evaluación es su frecuencia de oscilación fpso y su ángulo de fase 0pso. Estos valores pueden ser procesados posteriormente por otro ordenador de proceso 614 para, por ejemplo, adaptar una alimentación del sistema de energía eólica 600 a la red de suministro eléctrico 602 de tal manera que se contrarreste dicha oscilación detectada. Además, estos dos valores, es decir, la frecuencia y el ángulo de fase de la oscilación de baja frecuencia, se pueden realimentar a un bloque de síntesis 616, que genera la función de prueba ya descrita, que se representa simbólicamente como sin(t), o la adapta en un bucle adicional. En particular, se ajustan sus valores de entrada.

Por lo tanto, se prestó especial consideración al hecho de que la detección de oscilaciones de baja frecuencia (PSO/Power System Oscillations) y sus parámetros puede ser un desafío. Esto se debe en particular al hecho de que las oscilaciones de baja frecuencia suelen tener componentes de frecuencia muy baja. El problema no es sólo reconocer que existe una oscilación, sino también identificarla, es decir identificar en particular qué frecuencia está presente, qué ángulo de fase y qué magnitud de la oscilación.

En principio, se podría aplicar un procedimiento de transformada discreta de Fourier (DFT) bien conocido. Sin embargo, se reconoció que dicho procedimiento DFT proporciona información en un amplio rango de frecuencias dependiendo de la frecuencia de muestreo de la señal, lo que no es necesariamente útil. Además, un procedimiento DFT para una resolución más fina en el dominio de la frecuencia requiere una ventana de tiempo correspondientemente larga en el dominio del tiempo. Se reconoció que las frecuencias esperadas en el contexto de oscilaciones de baja frecuencia están en un rango de frecuencia limitado y que esto se puede aprovechar, y otros enfoques efectivos que se centren en ese rango de frecuencia limitado pueden ser útiles. También es ventajoso si los enfoques correspondientes requieren una ventana de tiempo más corta.

La invención también se basa en la constatación de que los sistemas de energía son sistemas oscilatorios que tienen modos naturales por debajo y por encima de la frecuencia del sistema (50, 60 Hz). Cuando se excitan, dichas oscilaciones pueden perjudicar la estabilidad del sistema si no se amortiguan lo suficiente. Aquí se propone un nuevo enfoque para la detección de las denominadas oscilaciones del sistema de potencia (PSO). El objetivo es lograr una identificación lo más precisa posible de la frecuencia, el ángulo de fase y la magnitud de las oscilaciones del sistema de potencia (PSO) a partir de una señal.

La observación de las oscilaciones del sistema de potencia (PSO) no sólo puede ser útil como sistema de alerta para el funcionamiento de los parques eólicos, sino que esta información también se puede utilizar como base para la generación adecuada de señales de amortiguación por parte de las instalaciones de energía eólica o los generadores de instalaciones de energía eólica. Los parques eólicos pueden utilizarse para amortiguar las oscilaciones del sistema eléctrico.

También se reconoció en particular que la observación de las oscilaciones del sistema eléctrico (PSO), es decir, especialmente las oscilaciones de baja frecuencia, puede ser un componente importante de un sistema de alerta para el funcionamiento de parques eólicos. Además, la mayoría de los enfoques para amortiguar la PSO se basan en una identificación precisa de una vibración a partir de una medición.

En particular, el procedimiento propuesto permite la identificación de PSO (u otros tipos de oscilaciones) y sus principales características (frecuencia, ángulo de fase y magnitud).

El procedimiento propuesto tiene como objetivo en particular una posible identificación precisa de la frecuencia, el ángulo de fase y la magnitud de una oscilación en una señal medida utilizando una ventana de medición lo más corta posible. Se tienen en cuenta las limitaciones comunes de los sistemas reales, como la capacidad de cálculo, el espacio de almacenamiento para los datos medidos y las suposiciones sobre un punto de funcionamiento constante.

El enfoque propuesto se basa en el principio de que la componente continua (componente de CC) del producto de la señal investigada con una señal de referencia sinusoidal que tiene la frecuencia fref solo está relacionado con el componente de la señal en la frecuencia fref. En pocas palabras, se promedian todas las demás partes de la señal que no tienen la misma frecuencia que la señal de referencia.

La idea subyacente se puede resumir de la siguiente manera. La señal a examinar se multiplica por una señal de referencia sinusoidal. El ángulo de fase de la señal de referencia se modifica mediante m iteraciones en un bucle en el rango completo (de 0 a 2n o de 0° a 360°). Además, la frecuencia de la señal de referencia se modifica en otro bucle mediante n iteraciones en el rango de frecuencia a investigar (fstart hasta fend). Esto da como resultado m x n productos. La frecuencia y el ángulo de fase en los cuales la componente de CC del producto es máxima pueden tomarse como la frecuencia y el ángulo de fase de la oscilación de baja frecuencia. Al conocer la frecuencia y el ángulo de fase, también se puede determinar la magnitud de la oscilación de baja frecuencia. Este proceso se ilustra esencialmente en las figuras 3 y 4.

La precisión del enfoque para un rango de frecuencia específico (fstart a fend) se puede mejorar aumentando los parámetros m y n, es decir, si los dos bucles 306 y 314 según la Figura 3 se ejecutan con mayor frecuencia y con intervalos o pasos más pequeños. Una posibilidad para optimizar el esfuerzo computacional es implementar el enfoque propuesto según las Figuras 3 y 4 en dos etapas:

1. La primera etapa tiene una resolución aproximada ((fend - fstart)/n) y da como resultado una estimación aproximada de la frecuencia de PSO (en adelante fPSO1). Se recomiendan los siguientes valores para los parámetros de prueba:

fstart1 _ fstart

fend1 _ fend

n1 = el siguiente número entero después de (fend - fstart) • tend • 2

m1 = 36

La segunda etapa examina un rango de frecuencia más pequeño alrededor del resultado de la primera etapa con una resolución más fina. Se recomiendan los siguientes valores para los parámetros de prueba:

fstart2 = fPSO1 -1/(tend • 2)

fend1 = fPSO1 1/(tend • 2)

n2 = lo mayor posible (≥ 2)

m2 = lo mayor posible (≥ 36)

ni y n2 denotan el primer y segundo número de repetición del bucle para la variación de frecuencia, respectivamente.

mi y m2 denotan el primer y segundo número de repetición del bucle de variación para el ángulo de fase, respectivamente.

Ventajas sobre FFT y DFT (procedimientos estándar):

Con FFT y DFT es posible identificar sólo las oscilaciones con determinadas frecuencias, es decir: oscilaciones cuyas frecuencias corresponden a un múltiplo entero de 1/T (T: longitud de la ventana de tiempo de examen). Dado que la frecuencia de PSO es una cantidad desconocida, es muy poco probable que por casualidad la frecuencia de PSO corresponda a un múltiplo entero de 1/T. Por lo tanto, utilizar FFT o DFT siempre implica un cierto error en la determinación de la frecuencia. El error en la determinación de la frecuencia afecta la determinación del ángulo de fase y la magnitud. A diferencia de FFT y DFT, el enfoque propuesto permite examinar el rango de frecuencia con precisión arbitraria. El objetivo aquí es simplemente encontrar un compromiso entre precisión y esfuerzo computacional. La FFT proporciona información sobre líneas espectrales específicas. El número de líneas espectrales depende del número de puntos de medición de la señal a examinar. Con la FFT no es posible examinar algunas de estas líneas espectrales. En otras palabras, no hay forma de realizar el cálculo FFT para un rango de frecuencia limitado. Por el contrario, el rango de frecuencia del enfoque propuesto puede elegirse arbitrariamente. Además, es posible seleccionar el esfuerzo computacional eligiendo la resolución del examen para que coincida con la capacidad de computo disponible.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para identificar oscilaciones de baja frecuencia, en particular resonancias subsíncronas, en una red de suministro eléctrico, donde la red de suministro eléctrico tiene una tensión de red con una frecuencia nominal de red, que comprende los pasos de

- registrar al menos una serie de mediciones, con varios puntos de medición, de una variable de red, en particular de la tensión de red, de una corriente de alimentación o de una frecuencia de red, durante un período de tiempo de medición, para realizar un análisis de frecuencia,

- multiplicar la serie de mediciones por una función de prueba sinusoidal dependiente del tiempo para el mismo período de tiempo de medición, donde

- la función de prueba se caracteriza por una frecuencia de prueba y un ángulo de prueba como ángulo de fase, y

- la serie de mediciones para cada punto de medición se multiplica por la función de prueba para obtener un producto de prueba para cada punto de medición,

- sumar los productos de prueba teniendo en cuenta su signo matemático para obtener una suma de productos, y

- evaluar, en función de la suma de productos, si la serie de medidas tiene una oscilación de baja frecuencia - con una frecuencia en la región de la frecuencia de prueba y

- un ángulo de fase en la región del ángulo de prueba.

2. Procedimiento según la reivindicación 1,

caracterizado por que

- se repite la multiplicación de la serie de mediciones por la función de prueba y la adición de los productos de prueba para obtener una suma de productos bajo variación de la frecuencia de prueba y/o bajo variación del ángulo de prueba para obtener una pluralidad de sumas de productos, y

- la evaluación para determinar si la serie de mediciones presenta una oscilación de baja frecuencia se realiza en función de la pluralidad de sumas de productos así obtenidas, en particular de tal manera que

- en el caso de una suma de productos con una amplitud máxima en relación con las sumas de productos restantes, se supone una oscilación de baja frecuencia que tiene la frecuencia y la fase de la frecuencia de prueba asociada y del ángulo de prueba asociado, y/o que

- al identificarse una oscilación de baja frecuencia, se registra la amplitud de la oscilación de baja frecuencia, en particular en función de la suma de productos.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2,

caracterizado por que

- se repite la multiplicación de la serie de mediciones por la función de prueba y la adición de los productos de prueba para obtener una suma de productos bajo variación de la frecuencia de prueba y bajo variación del ángulo de prueba de manera que

- se registra una suma de productos para cada par de prueba formado a partir de un valor de frecuencia de prueba y un valor de ángulo de prueba, donde, en particular

- las sumas de productos registradas se pueden representar, dependiendo de los valores de frecuencia de prueba y dependiendo de los ángulos de prueba, como una superficie curva en un espacio tridimensional, y donde

- un valor de frecuencia de prueba y un ángulo de prueba de un par de prueba en relación con el cual la suma de productos forma un máximo con respecto a las sumas de productos restantes registradas se asumen como la frecuencia y el ángulo de fase de una oscilación de baja frecuencia.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por que

para asumir una oscilación de baja frecuencia de una suma de productos, se comprueba exclusivamente o adicionalmente si la suma de productos alcanza al menos una amplitud de prueba predeterminada.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por que

- en un primer bucle de prueba, se repite la multiplicación de la serie de mediciones por la función de prueba y la suma de productos de prueba bajo variación de la frecuencia de prueba, donde

- la frecuencia de prueba se varía dentro de un primer rango de frecuencia para identificar una oscilación de baja frecuencia que tiene una frecuencia de oscilación, donde

- la frecuencia de oscilación se registra con una primera precisión, y

- en un segundo bucle de prueba, se repite la multiplicación de la serie de mediciones por la función de prueba y la suma de productos de prueba bajo variación de la frecuencia de prueba, donde

- la frecuencia de prueba varía dentro de un segundo rango de frecuencia, y

- el segundo rango de frecuencia se selecciona en función de la frecuencia de oscilación identificada en el primer bucle de prueba para registrar la frecuencia de oscilación con mayor precisión que en el primer bucle.

6. Procedimiento según la reivindicación 5,

caracterizado por que

- en el primer bucle de prueba, se repite la multiplicación de la serie de mediciones por la función de prueba y la suma de los productos de prueba adicionalmente bajo variación del ángulo de prueba, donde

- el ángulo de prueba se varía dentro de un primer rango de ángulos, en particular dentro del rango de 0 a 360°, donde

- el ángulo de prueba varía con un primer incremento de ángulo, y

- en el segundo bucle de prueba, se repite la multiplicación de la serie de mediciones por la función de prueba y la suma de los productos de prueba adicionalmente bajo variación del ángulo de prueba, donde

- el ángulo de prueba varía dentro de un segundo rango de ángulos, en particular con un segundo incremento de ángulo que es menor que el primer incremento de ángulo, y

- el segundo rango de ángulo se selecciona dependiendo del ángulo de fase de la oscilación identificada en el primer bucle de prueba para registrar el ángulo de fase de la oscilación con una precisión mayor que en el primer bucle.

7. Procedimiento según la reivindicación 5 o 6,

caracterizado por que

- en el primer bucle de prueba, la frecuencia de prueba se varía con incrementos de frecuencia mayores que en el segundo bucle de prueba, y/o

- en el primer bucle de prueba, el ángulo de prueba se varía con incrementos de ángulo mayores que en el segundo bucle de prueba.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por que

- se registran varias series de mediciones de la variable de red, en particular de la tensión de red, de la corriente de alimentación o de la frecuencia de red, donde

- cada serie de mediciones está destinada a analizar un rango de frecuencia,

- para cada serie de mediciones, se selecciona un período de tiempo de medición en función del rango de frecuencia a analizar, y

- para cada serie de mediciones, se repite la multiplicación de la serie de mediciones por la función de prueba y la suma de productos de prueba para obtener una suma de productos bajo variación de la frecuencia de prueba y/o bajo variación del ángulo de prueba para obtener una pluralidad de sumas de productos para cada serie de mediciones, y

- para cada serie de mediciones se evalúan en cada caso las sumas de productos de las series de mediciones relevantes para identificar una oscilación de baja frecuencia.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por que

- la multiplicación de la serie de mediciones por la función de prueba y la suma de productos de prueba para obtener una suma de productos se repite bajo variación de la frecuencia de prueba, donde

- la frecuencia de prueba se varía con un incremento de frecuencia dentro de al menos un rango de frecuencia que tiene un valor de frecuencia superior y uno inferior, y

- el incremento de frecuencia se ajusta en función del rango de frecuencia, en particular de tal manera que - el incremento de frecuencia es menor que el valor de frecuencia inferior, en particular menos del 10% del valor de frecuencia inferior, y/o que

- el incremento de frecuencia se establece para que sea menor que un valor porcentual predeterminado, preferiblemente menor que el 1%, en particular menor que el 0,2% del valor de frecuencia superior,

- donde, preferiblemente, la frecuencia de prueba se varía dentro de una pluralidad de rangos de frecuencia, y los incrementos de frecuencia de diferentes rangos de frecuencia se establecen para que sean diferentes entre sí, donde, preferiblemente, cada incremento de frecuencia se establece en cada caso para que sea mayor que un porcentaje predeterminado del respectivo valor de frecuencia inferior del rango de frecuencia relevante.

10. Un sistema de energía eólica, en concreto, una instalación de energía eólica o un parque eólico, para identificar oscilaciones de baja frecuencia, en particular resonancias subsíncronas, en una red de suministro eléctrico, donde la red de suministro eléctrico tiene una tensión de red con una frecuencia nominal de red, y el sistema eólico comprende

- un medio de registro para registrar al menos una serie de mediciones que comprende una pluralidad de puntos de medición, de una variable de red, en particular la tensión de red, una corriente de alimentación o una frecuencia de red, durante un período de tiempo de medición, para realizar un análisis de frecuencia, - una unidad de multiplicación para multiplicar la serie de mediciones por una función de prueba sinusoidal dependiente del tiempo para el mismo período de tiempo de medición, donde

- la función de prueba se caracteriza por una frecuencia de prueba y un ángulo de prueba como ángulo de fase, y

- la serie de mediciones para cada punto de medición se multiplica por la función de prueba para obtener un producto de prueba para cada punto de medición,

- una unidad de adición para sumar los productos de prueba tomando en consideración su signo matemático para obtener una suma de productos, y

- un dispositivo de evaluación para evaluar, en función de la suma de productos, si la serie de mediciones tiene una oscilación de baja frecuencia

- con una frecuencia en la región de la frecuencia de prueba, y

- un ángulo de fase en la región del ángulo de prueba.

11. Sistema de energía eólica según la reivindicación 10, caracterizado por que está configurado para ejecutar un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, donde el sistema de energía eólica, para este propósito, tiene preferiblemente un ordenador de control de proceso, en el que se implementa, al en menos en parte, el procedimiento.