ES3037295T3 - Method for controlling the restoration of a network - Google Patents

Method for controlling the restoration of a network

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ES3037295T3 ES17811917T ES17811917T ES3037295T3 ES 3037295 T3 ES3037295 T3 ES 3037295T3 ES 17811917 T ES17811917 T ES 17811917T ES 17811917 T ES17811917 T ES 17811917T ES 3037295 T3 ES3037295 T3 ES 3037295T3
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Abstract

La invención se refiere a un método para controlar la restauración de una red de suministro eléctrico (120), en donde: la red de suministro eléctrico (120) tiene una primera sección de red (302) y al menos una sección de red adicional (302); al menos un parque eólico (304) está conectado a la primera sección de red (302); el parque eólico (304) es controlable a través de una estación de control de parque eólico (320); la primera sección de red (302) está acoplada a la al menos una sección de red adicional (342) a través de al menos un dispositivo de conmutación (340) para transmitir energía eléctrica entre las secciones de red (302, 342); el al menos un dispositivo de conmutación (340) está diseñado para desconectar la primera sección de red (302) de la al menos una sección de red adicional (342) en caso de un fallo; se proporciona un centro de control de red para controlar al menos un dispositivo de conmutación (342); La primera sección de red (302) se desconecta de la al menos otra sección de red (342) mediante el al menos un dispositivo de conmutación (340) en caso de fallo en el que se produzca un fallo de red que actúe sobre la primera sección de red (302); la estación de control del parque eólico (320) intercambia datos con el centro de control de red (324) a través de un enlace de estación de control (326); el enlace de estación de control (326) es un enlace de comunicación a prueba de fallos entre la estación de control del parque eólico (320) y el centro de control de red (324) y puede operarse independientemente de la red de suministro eléctrico (120), en particular incluso si hay un fallo en la primera sección de red (302); el parque eólico (304) recibe datos del centro de control de red (324) a través de un enlace de parque eólico (328). El enlace del parque eólico (328) es un enlace de comunicación a prueba de fallos entre el parque eólico (304) y el centro de control de red (324) y puede funcionar independientemente de la red de suministro eléctrico (120), en particular incluso si hay un fallo en la primera sección de red (302); y otros datos que no se transmiten a través del enlace de la estación de control (326) y no a través del enlace del parque eólico (328) se transmiten a través de otro enlace de datos (322, 332) siempre que este último no haya fallado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para controlar una restauración de red
La presente invención se refiere a un procedimiento para controlar una restauración de red de una red de suministro eléctrico. Además, se refiere a un dispositivo de comunicación para controlar la restauración de red. La invención también se refiere a un parque eólico con una pluralidad de instalaciones de energía eólica, que se utiliza en dicho procedimiento para controlar la restauración de red.
Una red de suministro eléctrico puede estar compuesta por varias secciones de red. Si se produce un fallo en una sección de red que ponga en peligro la estabilidad de dicha sección de red o que ya haya provocado una inestabilidad de dicha sección de red, es recomendable, y generalmente también necesario, aislar dicha sección de red del resto de la red de suministro eléctrico. Esto garantiza que el fallo no ponga en peligro otras partes de la red, o incluso la red en su conjunto. Sin embargo, en principio, también pueden considerarse otras razones para separar una sección de red del resto de la red de suministro eléctrico, como trabajos de mantenimiento o reparación. Esta sección de red separada no suele operar, o al menos no en modo de funcionamiento normal.
Una vez resuelto el fallo u otra causa de la desconexión de esta sección de red, esta sección de red deberá cambiarse a su estado normal de funcionamiento lo antes posible y reconectarse al resto de la red de suministro eléctrico. Este proceso se denomina restauración o restablecimiento de red. La restauración de red se refiere al reinicio de una sección de red y su reconexión al resto de la red de suministro eléctrico, en particular a al menos otra sección de red adyacente.
Este proceso de restauración de red es generalmente conocido y suele estar coordinado por el operador de red, quien, en particular, controla las grandes centrales eléctricas que alimentan la sección de red afectada y también controla los dispositivos de conmutación para desconectar o reconectar dicha sección de red al resto de la red de suministro eléctrico. De ser necesario, el operador de red también puede controlar los grandes consumidores o, al menos, las interfaces de conexión a dichos consumidores.
Sin embargo, con una proporción cada vez mayor de unidades de generación descentralizadas, especialmente sistemas fotovoltaicos e instalaciones de energía eólica, en particular parques eólicos, el número y/o el predominio de las grandes centrales eléctricas en la red de suministro eléctrico está disminuyendo.
Por consiguiente, en el caso de una restauración de red, tales parques eólicos deben, al menos, incluirse en las consideraciones de dicha restauración de la red. Sin embargo, esta tarea a veces no es fácil de resolver para el operador de red debido, por un lado, a la disminución de la proporción de grandes centrales eléctricas, que también reduce las opciones de control a las que tienen acceso directo. Por otro lado, estas unidades de generación descentralizadas, especialmente las instalaciones de energía eólica, reaccionan de forma diferente en muchos aspectos a la que el operador de red está acostumbrado de las centrales eléctricas, o al menos de las centrales eléctricas grandes. Un problema particular en este caso es que la capacidad de alimentación actual de un parque eólico depende significativamente de las condiciones meteorológicas, sobre las cuales el operador de red no tiene influencia.
La Oficina Alemana de Patentes y Marcas ha buscado el siguiente estado de la técnica en la solicitud de prioridad para esta solicitud: DE 102007 035 391 A1, DE 102007 049251 A1, US 2008/0118354 A1, US 2014/0297206 A1, EP 1993 184 A1 y CN 105846462 A.
Por lo tanto, la presente invención se basa en el objetivo de abordar al menos uno de los problemas mencionados. En particular, se propone una solución para mejorar la restauración de red de una red de suministro eléctrico mediante al menos un parque eólico conectado a dicha red de suministro eléctrico. Como mínimo, se propone una solución que permita tener en cuenta las particularidades de un parque eólico durante la restauración de red. Como mínimo, se propone una solución alternativa a las soluciones ya conocidas.
Según la invención, se propone un procedimiento según la reivindicación 1. Este procedimiento se refiere al control de una restauración de red de una red de suministro eléctrico. La red de suministro eléctrico a controlar consta de al menos una primera sección de red y al menos una sección adicional. Al menos un parque eólico está conectado a la primera sección de red, y este puede controlarse mediante un centro o sala de control de parque eólico.
En principio, se pueden conectar parques eólicos adicionales a la al menos una sección adicional de la red y a la red de suministro eléctrico restante. También se pueden conectar varios parques eólicos a la primera sección de red. La sala de control de parque eólico no forma parte, o al menos no necesariamente, del parque eólico de la primera sección de red, pero puede controlarlo. La sala de control de parque eólico también puede controlar otros parques eólicos, al menos si se encuentran cerca. Por lo tanto, la sala de control de parque eólico es una unidad de control central que supervisa varios parques eólicos. En principio, sin embargo, también puede controlar un solo parque eólico.
La primera sección de red, a la que está conectado el parque eólico, está conectada a la al menos una sección de red adicional mediante al menos un dispositivo de conmutación. Mediante este dispositivo, se puede transmitir energía eléctrica entre estas secciones de red. Además, el dispositivo de conmutación está configurado para desconectar la primera sección de red de la al menos una sección de red adicional en caso de fallo. Este fallo se denomina generalmente evento. En otras palabras, el dispositivo de conmutación desconecta entonces la primera sección de red de la red de suministro eléctrico restante.
Se dispone de una estación o estación de control de red para controlar al menos este dispositivo de conmutación. Esta estación de control de red suele estar controlado por el operador de red y puede controlar dispositivos de conmutación adicionales. En este caso, también suele ser posible controlar solo un dispositivo de conmutación, por ejemplo, si otro dispositivo de conmutación se encuentra lejos en la topología de red, y especialmente si esta primera sección de red solo está conectada al resto de la red de suministro eléctrico mediante un único dispositivo de conmutación.
El procedimiento ahora se centra en un escenario o caso de fallo en el que se produce un fallo de red que afecta a la primera sección de red. En particular, el fallo de red también puede ocurrir en la primera sección de red. Por ejemplo, puede producirse un cortocircuito en la sección de red, lo que puede provocar una caída de tensión, por mencionar solo un ejemplo. Sin embargo, también puede producirse una sobretensión, por mencionar otro ejemplo.
Si el fallo es lo suficientemente grave, y esta es la definición de fallo en este caso, la primera sección de red se separa de la al menos una sección de red adicional mediante el al menos un dispositivo de conmutación. Es especialmente importante que la primera sección de red no solo esté conectada al resto de la red de suministro eléctrico mediante una única conexión, sino que dicha conexión generalmente puede realizarse mediante múltiples puntos de conexión. En este caso, también hay múltiples dispositivos de conmutación. La primera sección de red también puede estar conectada a varias secciones de red adicionales, y en este caso, correspondientemente, también hay múltiples dispositivos de conmutación.
Si se produce este fallo, la sala de control de parque eólico intercambia datos con la estación de control de red a través de una conexión de sala de control. Por lo tanto, se propone la comunicación entre la sala de control de parque eólico, que controla al menos un parque eólico, y la estación de control de red, que controla al menos un dispositivo de conmutación. Esta comunicación se denomina conexión de sala de control, ya que la estación de control de red la utiliza para comunicarse con la sala de control, es decir, la sala de control de parque eólico. Esta conexión de sala de control es un enlace de comunicación a prueba de fallos entre la sala de control de parque eólico y la estación de control de red. Esta conexión de sala de control puede operarse independientemente de la red de suministro eléctrico. En particular, también puede operarse si el fallo se produce en la primera sección de red. Esta conexión de sala de control puede, por ejemplo, implementarse mediante una línea directa entre la sala de control de parque eólico y la estación de control de red. Se puede proporcionar un suministro de corriente interrumpido para su funcionamiento. Esta conexión de sala de control no dependería entonces de la energía de la primera sección de red y, por lo tanto, también podría operarse en caso de fallo en dicha sección de red.
El parque eólico también recibe datos de la estación de control de red a través de una conexión de parque eólico. Este dispositivo de comunicación se denomina conexión de parque eólico, ya que la estación de control de red puede utilizarla para transmitir datos al parque eólico. Esta conexión también sirve como enlace de comunicación a prueba de fallos entre el parque eólico y la estación de control de red, y puede operarse independientemente de la red de suministro eléctrico. En particular, puede operarse incluso si se produce un fallo en la primera sección de red. De este modo, los datos pueden transmitirse directamente desde la estación de control de red al parque eólico, incluso si la primera sección de red a la que está conectado sufre un fallo.
Además, se proporciona al menos una conexión de datos adicional, en particular una conexión de datos convencional, a través de la cual se transmiten datos adicionales, es decir, datos que no se transmiten a través de la conexión de sala de control ni de la conexión de parque eólico. Dicha conexión de datos convencional puede ser, por ejemplo, una conexión por radio o por satélite. También es posible utilizar redes de comunicación comunes. Esta conexión de datos adicional no necesita ser a prueba de fallos. Esta conexión de datos adicional, o una de estas conexiones adicionales, existe en particular entre el parque eólico y la sala de control de parque eólico, y puede denominarse conexión de parque, ya que transmite datos específicos del parque eólico entre ambos. La sala de control de parque eólico puede utilizarla para controlar el parque eólico y recibir datos del mismo, como la potencia de salida actual o información sobre fallos en el parque eólico, como, por ejemplo, una instalación de energía eólica averiada, por nombrar solo algunos ejemplos.
Por lo tanto, el procedimiento propone un tipo especial de comunicación en caso de fallo, que se proporciona, por un lado, como comunicación directa entre la sala de control de parque eólico y la estación de control de red, y, por otro, como comunicación directa entre el parque eólico y la estación de control de red. Por lo tanto, se propone específicamente la instalación de dos conexiones de comunicación especiales, cada una adaptada a los datos transmitidos entre la sala de control de parque eólico y la estación de control de red, por un lado, y entre la estación de control de red y el parque eólico, por otro. La conexión de comunicación respectiva, es decir, la conexión de sala de control por un lado y la conexión con el parque eólico por otro, puede adaptarse a los requisitos específicos de los datos. En particular, es concebible que la sala de control de parque eólico transmita información sobre el estado del parque eólico antes del fallo a la estación de control de red. De este modo, los datos se recopilan en la sala de control de parque eólico antes del fallo y pueden transmitirse a la estación de control de red en caso de fallo. Por consiguiente, la conexión de sala de control está diseñada para transmitir datos sobre el estado del parque eólico o de las instalaciones de energía eólica. La sala de control de parque eólico también puede recibir datos de la estación de control de red y la conexión de sala de control se puede configurar para dicha comunicación bidireccional.
Por ejemplo, un valor de ajuste o un comando sencillo pueden transmitirse desde la estación de control de red al parque eólico a través de la conexión de parque eólico. Por lo tanto, esta conexión presenta muy pocos requisitos.
Según una implementación se propone que, en caso de fallo, el parque eólico se cambie a un modo de restauración de red mediante la estación de control de red a través de la conexión de parque eólico cuando el fallo de se solucione o se esté solucionando. Si la primera sección de red se desconecta del resto de la red de suministro eléctrico y se produce una caída de tensión u otro problema con regularidad, al menos un parque eólico también se desconectará automáticamente de la red, concretamente de la primera sección de red. Inicialmente, dejará de alimentar, o al menos lo hará de forma no habitual. Una vez subsanado el fallo, es decir, eliminada la causa original de la desconexión de la primera sección de red del resto de la sección de suministro, puede comenzar la restauración de red. El parque eólico preferiblemente apoya dicha restauración de red. Para ello, puede activarse el modo de restauración de red. Este modo de restauración de red puede prever específicamente la restauración inicial de las instalaciones de energía eólica a un estado operativo y el suministro de niveles de tensión, potencia reactiva y/o potencia activa, y, si es necesario, en particular a petición del operador de red, la inyección a la red de suministro eléctrico.
En otras palabras, un modo de restauración de red para el parque eólico es un modo en el que el parque eólico está preparado para alimentar, y posiblemente también alimenta, en concreto a la primera sección de red, pero lo hace en condiciones especiales y/o de una manera especial.
Para ello, la estación de control de red está diseñada para activar el modo de restauración de red en el parque eólico. La estación de control de red utiliza la conexión de parque eólico para ello y transmite la señal correspondiente desde la estación de control de red al parque eólico. Esto puede implicar, en particular, que el parque eólico cuente con un dispositivo de control de parque eólico central que recibe esta señal y, por lo tanto, puede controlarse mediante ella. En el caso más simple, se trata de una señal digital que solo conoce dos valores: activar o desactivar el modo de restauración de red. Este modo de restauración de red se puede lograr de forma sencilla, en particular mediante una conexión técnicamente sencilla al parque eólico. Dado que la estación de control de red utiliza la conexión de parque eólico para transmitir la señal correspondiente directamente al parque eólico, no se requiere un enlace de comunicación funcional entre el parque eólico o el dispositivo de control de parque eólico central, por un lado, y la sala de control de parque eólico, por otro. Esto también significa que una simple conexión entre la estación de control de red y el parque eólico es suficiente para activar el modo de restauración de red. Para una conexión tan sencilla, solo es necesario cumplir con el requisito de resiliencia de red. Esto puede resultar considerablemente más rentable que realizar una conexión compleja y de alta velocidad de datos a prueba de fallos entre el dispositivo de control de parque eólico central y la sala de control de parque eólico.
Según una implementación, se propone que la estación de control de red controle una generación de potencia activa y, adicional o alternativamente, una entrega de potencia activa del parque eólico a la primera sección de red. Esto se realiza, en particular, mediante la transmisión de valores de ajuste o de consigna de potencia activa al parque eólico a través de la conexión de parque eólico. Preferiblemente, se especifican los valores de entrega de potencia activa a alimentar en la primera sección de red. Sin embargo, también es posible controlar la generación de potencia activa de esta manera, concretamente mediante un valor de ajuste o de consigna adicional correspondiente. En el caso más común e ideal, la generación de potencia activa y la entrega de potencia activa coinciden. No obstante, puede ser útil proporcionar generación de potencia activa, al menos durante un breve periodo de tiempo, sin alimentar esta potencia activa generada, o al menos sin alimentarla completamente. Al menos durante un breve periodo, el exceso de potencia activa generada de esta manera puede consumirse térmicamente o desecharse, por ejemplo, en el parque eólico. Esto puede aumentar la capacidad de control del parque eólico y el operador de red que opera la estación de control de red tiene mayor certeza sobre la entrega de potencia activa disponible.
Para ello, se propone utilizar la conexión de parque eólico y, en particular, se propone que la estación de control de red controle o active directamente el parque eólico. En este caso, también se puede utilizar un dispositivo de control de parque eólico central dentro del parque eólico, al que la estación de control de red transmite directamente estos valores de ajuste de potencia activa.
Para implementar esta transmisión mediante la conexión de transmisión más sencilla posible, el valor de consigna de potencia activa puede especificarse en incrementos aproximados, como 0 %, 30 %, 60 % y 90 %. De este modo, se puede utilizar una conexión de transmisión técnicamente sencilla para estos pocos valores. Esto permite conectar la estación de control de red directamente al parque eólico, en particular al dispositivo de control de parque eólico central, a un coste razonable.
Según una implementación, se propone que la sala de control de parque eólico transmita al menos una información de la siguiente lista de informaciones a la estación de control de red. Esta lista de informaciones contiene, como un solo punto, un valor que indica el nivel de potencia activa producida por el parque eólico o alimentada a la primera sección de red inmediatamente antes de que se produjera el fallo. Esta información puede ser importante para el operador de red y, por lo tanto, para el control a través de la estación de control de red, ya que debería proporcionar una estimación bastante precisa de cuánta potencia activa puede generar y alimentar el parque eólico actualmente. La consideración subyacente es que un fallo de este tipo ocurre solo muy brevemente, por ejemplo, durante unos pocos segundos o minutos, por ejemplo, un máximo de cinco o un máximo de 10 minutos. Durante este breve periodo, la potencia disponible del parque eólico debido a las condiciones de viento predominantes solo cambiará de forma insignificante, en el mejor de los casos. Este último valor antes del fallo es, por lo tanto, un valor bastante preciso que indica la potencia activa disponible actualmente del parque eólico.
Al mismo tiempo, la idea subyacente es que el parque eólico normalmente transmita siempre dichos valores actuales referidos a la potencia activa suministrada a la sala de control de parque eólico, por ejemplo, cada segundo, cada 10 segundos o al menos cada minuto. Esto puede hacerse mediante una conexión de comunicación de banda ancha convencional, como la conexión de datos convencional mencionada anteriormente. Si se produce un fallo y esta conexión de datos convencional se interrumpe, los datos enviados más recientes siguen disponibles en la sala de control de parque eólico y, por lo tanto, pueden transmitirse a la estación de control de red a través de la conexión de sala de control. Solo se requiere que la conexión de sala de control siga funcionando en esta situación de fallo. Idealmente, estos datos también se actualizan constantemente en la estación de control de red antes de que se produzca un fallo. En este caso, la conexión de la sala de control de parque eólico a la estación de control de red a través de la conexión de sala de control sería incluso innecesaria en caso de fallo.
En cualquier caso, se puede conseguir que en la estación de control de red se conozca al menos el nivel de los últimos valores de potencia activa alimentada.
Además, o como alternativa, se propone que la sala de control de parque eólico transmita un pronóstico de potencia activa a la estación de control de red, que indica un valor o un perfil temporal de la potencia que se puede generar o producir durante un período de pronóstico predeterminado. El período de pronóstico predeterminado abarca, en particular, un período comprendido entre el instante actual y un instante en el futuro de aproximadamente dos a ocho horas, en particular de aproximadamente cuatro a seis horas. Esto también se transmite a través de la conexión de sala de control.
Esto también garantiza que la estación de control de red disponga de información sobre la potencia activa prevista a alimentar. Esto le permite planificar y, en particular, utilizar el parque eólico para la próxima restauración de la red. En este caso, el procedimiento de comunicación también se ha seleccionado inteligentemente para que la estación de control de red disponga de esta información de pronóstico durante el período de pronóstico predeterminado, incluso si la conexión de datos convencional entre el parque eólico y la sala de control de parque eólico se interrumpe o colapsa debido a un fallo.
El pronóstico de potencia activa puede consistir en información sobre las propiedades del parque eólico, concretamente las propiedades estáticas de las instalaciones de energía eólica en su conjunto, así como información sobre, por ejemplo, instalaciones de energía eólica averiadas, por un lado, y un pronóstico meteorológico, en particular el del viento, por otro. En otras palabras, este pronóstico de potencia activa puede calcularse a partir de la intensidad del viento prevista y del conocimiento del parque eólico. Para ello, la información sobre dicho pronóstico meteorológico, en particular el del viento, puede obtenerse de una entidad externa, como un servicio meteorológico, y la información sobre el parque eólico puede obtenerse del propio parque. El cálculo puede realizarse, por ejemplo, en la sala de control de parque eólico.
Según una realización, se propone que la estación de control de red transmita al menos una de las siguientes informaciones al parque eólico:
- una señal para iniciar un modo de restauración de red,
- un valor de ajuste de potencia activa para especificar una potencia activa que el parque eólico debe alimentar a la primera sección de red y
- un valor de ajuste de potencia reactiva para especificar una potencia reactiva que el parque eólico debe alimentar a la primera sección de red, y
- un valor de ajuste de tensión para especificar una tensión de red que el parque eólico (304) debe controlar en la primera sección de red (302).
En concreto, se propone que esta transmisión desde la estación de control de red al parque eólico se realice a través de la conexión de parque eólico. Para ello, la conexión puede diseñarse unidireccionalmente. Por lo tanto, se puede prever que esta conexión solo transmita esta información limitada desde la estación de control de red al parque eólico. Con la señal de inicio del modo de restauración de red, también denominada señal de restauración de red, la estación de control de red puede activar fácilmente el modo de restauración de red, como ya se explicó. Un solo bit de datos puede ser suficiente para ello.
El valor de ajuste de potencia activa solo debe transmitirse en una dirección y puede limitarse a unos pocos valores aproximados, especialmente para la restauración de red. Por ejemplo, se pueden especificar valores de ajuste de potencia activa del 0 %, 30 %, 60 % y 90 %. Este valor puede basarse, por ejemplo, en la potencia nominal del parque eólico o en la última potencia activa alimentada a la red por este antes del fallo.
Si solo se transmiten o están disponibles para su selección cuatro valores (0 %, 30 %, 60 % y 90 %), dos bits de datos son suficientes para transmitir esta información. Con un bit de datos adicional (es decir, un total de tres bits), se pueden seleccionar ocho valores, por ejemplo, 0 %, 15 %, 30 %, 45 %, 60 %, 75 %, 90 % y 100 %.
Como alternativa o adicionalmente, también se puede prever la transmisión de un valor de ajuste de potencia reactiva para especificar la potencia reactiva que el parque eólico alimentará a la primera sección de red. En este caso, también se puede prever la transmisión de dicho valor de ajuste de potencia reactiva en pasos o etapas aproximadas. El ejemplo dado para la potencia activa también aplica en este caso, es decir, se transmite solo uno de los valores de ajuste de potencia reactiva: 0 %, 30 %, 60 % y 90 %. Este valor puede referirse a la potencia reactiva máxima que puede transmitir el parque eólico.
Esto permite al operador de red activar y controlar fácilmente el apoyo de la red para el parque eólico mediante la alimentación de potencia reactiva a través de la estación de control de red. Dos bits de datos son suficientes para estos cuatro valores de potencia reactiva mencionados como ejemplos. Preferiblemente, la estación de control de red solo transmite estos tres valores: una señal para iniciar el modo de restauración de red, un valor de ajuste de potencia activa y un valor de ajuste de potencia reactiva. Si se seleccionan para la transmisión los valores de ajuste aproximados descritos anteriormente, cinco bits pueden ser suficientes para transmitir las tres señales. Por lo tanto, toda la información podría transmitirse fácilmente con un solo byte, dejando tres bits disponibles para otros fines, como un bit de control. También es posible utilizar un bit adicional para refinar ligeramente los valores de ajuste de potencia activa y/o reactiva. Con un bit adicional, se puede transmitir el doble de valores.
Esto permite controlar fácilmente el parque eólico desde la estación de control, especialmente para la restauración de red. La conexión de comunicación necesaria debe cumplir requisitos mínimos. Preferiblemente una conexión unidireccional desde la estación de control de red hasta el parque eólico, especialmente al dispositivo de control de parque eólico central, es suficiente, a través de la cual se puedan transmitir ocasionalmente un byte de datos, por ejemplo, a intervalos de 1 segundo, 10 segundos o 1 minuto.
Además, esto también garantiza la seguridad de los datos a través de esta conexión de parque, ya que una conexión de comunicación tan sencilla dificulta, si no imposibilita, el acceso a gran escala por parte de personas no autorizadas. Si la conexión al parque eólico solo permite la transmisión de los tres valores o señales mencionados, incluso una persona no autorizada que acceda solo podrá transmitir e influir en ellos.
Dado que la estación de control de red transmite un valor de ajuste de tensión a través de la conexión de parque eólico para especificar la tensión de red que este debe regular en la primera sección de red, la estación de control de red, y por lo tanto el operador de red, también pueden usar el parque eólico para especificar el nivel de tensión, o al menos contribuir a ello. La estación de control de red puede especificar fácilmente un valor de tensión correspondiente, concretamente mediante un valor de ajuste o de consigna de tensión. Dado que esto lo realiza la estación de control, se puede coordinar eficazmente con otros requisitos que también controla.
Según otra realización, se propone que la sala de control de parque eólico se conecte a un dispositivo de pronóstico de viento, en particular mediante una conexión de transmisión de pronóstico, y que reciba valores de pronóstico de viento, en particular la velocidad de viento media pronosticada, desde el dispositivo de pronóstico de viento y los almacene temporalmente para calcular la potencia activa prevista a partir de ellos, si es necesario. En este caso, se propone que la sala de control de parque eólico calcule la potencia activa prevista. Para ello, tiene acceso al pronóstico de viento recibido del dispositivo de pronóstico de viento. Además, tiene acceso a información sobre el parque eólico para el que se calculará la potencia activa prevista. El resultado puede transmitirse fácilmente a la estación de control de red, ya sea de forma general o solo en caso de fallo, cuando la estación de control de red necesite este pronóstico de potencia activa para controlar el parque eólico y restaurar la red. Un dispositivo de pronóstico de viento de este tipo puede ser, por ejemplo, un servicio meteorológico.
Según una realización, se propone que la conexión de parque eólico sea unidireccional y que solo se transmitan datos desde la estación de control de red hasta el parque eólico. En particular, los datos se transmiten únicamente desde la estación de control de red hasta el dispositivo de control de parque eólico central. Además, este principio de funcionamiento se aplica preferiblemente también a varios parques eólicos en la misma primera sección de red. Mediante una conexión unidireccional, esta conexión se puede implementar de forma sencilla. Solo se necesita transmitir una pequeña cantidad de datos, sin necesidad de comunicación bidireccional entre el operador de red y el parque eólico. Puede ser suficiente que el parque eólico reciba y evalúe la pequeña cantidad de datos transmitidos por la estación de control de red. Si se transmiten tan pocos datos que la transmisión de un byte es suficiente para toda la información, como se describió anteriormente, puede ser suficiente que la estación de control de red genere y transmita este byte, y que el parque eólico o el dispositivo de control de parque eólico central lo decodifique.
Además, o como alternativa, se propone que la conexión de parque eólico tenga un ancho de banda o una velocidad de transmisión bajos. En particular, puede ser suficiente que se pueda transmitir un máximo de un byte por segundo, preferiblemente un máximo de un byte cada 10 segundos, y especialmente preferiblemente un byte por minuto. Por consiguiente, es suficiente que la conexión de transmisión, en particular una línea de transmisión o una conexión de radio correspondientes, garantice dicha velocidad o ancho de banda. Aunque no es necesariamente perjudicial que se pueda transmitir más, no es necesario que se pueda transmitir más.
Preferiblemente, la conexión de sala de control es bidireccional, y los datos se transmiten en ambas direcciones entre la estación de control de red y la sala de control de parque eólico. Por lo tanto, la conexión de sala de control, es decir, la conexión entre la sala de control de parque y la estación de control de red, puede ser más compleja que la conexión de parque eólico. En consecuencia, se pueden transmitir datos más complejos a través de la conexión de sala de control. Dicha conexión de sala de control también puede ser significativamente más compleja y, por lo tanto, más costosa que la conexión de parque eólico.
La estructura propuesta, en particular el uso de una conexión sencilla y especialmente unidireccional para parques eólicos, por un lado, y una conexión más compleja para la sala de control, por otro, permite, por un lado, suministrar suficientes datos a la estación de control de red y, por lo tanto, lograr una comunicación bidireccional entre ambos, a la vez que se evitan costosas conexiones adicionales. No obstante, cada parque eólico puede ser controlado directamente por la estación de control de red correspondiente. Además, no es necesario mantener una conexión de comunicación entre la sala de control de parque eólico y el parque eólico en caso de fallo. En particular, se puede utilizar una conexión de datos convencional, que resulta más rentable y no requiere un diseño a prueba de fallos.
Según una realización, se propone que los datos para controlar el parque eólico se almacenen en la estación de control de red. Como alternativa, es posible almacenar estos datos en la sala de control de parque eólico y, en caso de fallo, transmitirlos a través de la conexión de sala de control. Estos datos se seleccionan de la siguiente lista. Por lo tanto, los datos se refieren a al menos un elemento, algunos elementos o todos los elementos de la siguiente lista, con los siguientes elementos:
- un pronóstico de potencia activa,
- un pronóstico de velocidad de viento,
- datos característicos del parque eólico, en particular potencia nominal, potencia reactiva nominal y/o gradientes de potencia que indiquen un cambio máximo de potencia activa del parque, y
- una potencia activa disponible del parque eólico.
Esto significa que la estación de control de red siempre puede disponer de un pronóstico de potencia activa, ya sea almacenado allí u obtenido de la sala de control de parque eólico a través de la conexión de sala de control a prueba de fallos. Si se produce un fallo y otras conexiones de datos se interrumpen o fallan, la estación de control de red aún tiene acceso a este pronóstico de potencia activa, lo que le permite saber qué potencia activa puede generar el parque eólico y suministrar a la red en un futuro próximo, especialmente en las próximas dos a ocho horas, y especialmente en las próximas cuatro a seis horas, y puede utilizar estos datos para controlar la restauración de la red.
Asimismo, la estación de control de red puede disponer de un pronóstico de la velocidad de viento, que también puede utilizarse para determinar un pronóstico de potencia activa. Este pronóstico de potencia activa puede generarse en la sala de control de parque eólico o directamente en la estación de control de red. Esto también permite que la estación de control de red disponga de un pronóstico de potencia activa incluso en caso de fallo.
Además, o como alternativa, la estación de control de red tiene acceso a los datos del parque eólico. También puede utilizar estos datos para la restauración de red con la ayuda de al menos un parque eólico. Si es necesario, puede determinar un pronóstico de potencia activa a partir de los datos del parque eólico y un pronóstico de velocidad de viento, o bien, esta determinación puede realizarse en la sala de control de parque eólico, desde donde se pueden transmitir los datos a la estación de control de red a través de la conexión de sala de control, incluso en caso de fallo.
Los datos característicos del parque eólico incluyen, en particular, la potencia nominal, la potencia reactiva nominal o un gradiente de potencia. La potencia nominal, en particular, puede utilizarse para calcular un pronóstico de potencia activa basándose en el conocimiento de un pronóstico de viento. De igual forma, se puede determinar una potencia reactiva potencialmente ajustable a partir de la potencia reactiva nominal y un pronóstico meteorológico o un pronóstico de potencia activa. Por ejemplo, la potencia reactiva puede depender de la potencia activa que se pueda generar; una mayor potencia activa, es decir, cuando hay suficiente viento, también genera más potencia reactiva. Al mismo tiempo, sin embargo, la corriente que puede alimentarse en la red es limitada y debe dividirse entre la potencia activa a alimentar y la potencia reactiva. Por ejemplo, si ya se alimentan altos niveles de potencia activa en la red, normalmente se puede alimentar menos potencia reactiva, dependiendo del dimensionamiento de la línea de suministro y, en particular, del punto de conexión a la red.
Conocer el gradiente de límite de potencia permite a la estación de control de red planificar mejor la restauración de red, ya que puede considerar la rapidez con la que se puede aumentar la potencia activa del parque eólico, especialmente durante la alimentación. Esto permite, por ejemplo, que la estación de control de red y, por consiguiente, el operador de red, calculen mejor el tiempo necesario para que la potencia activa necesaria esté disponible en la primera sección de red, de modo que esta pueda reconectarse al resto de la red de suministro mediante al menos un dispositivo de conmutación.
Adicionalmente, o alternativamente, se sugiere almacenar la potencia activa disponible del parque eólico. Esta información proporciona a la estación de control de red, y por ende al operador de la misma, información inmediata sobre la potencia activa disponible en ese momento. Esta podría ser, por ejemplo, la última potencia activa alimentada a la red por el parque eólico antes del fallo, si este fue de corta duración, por ejemplo, de unos pocos segundos.
Preferiblemente, algunos, varios o todos los datos almacenados se actualizan con frecuencia, en particular de forma continua o casi continua. Esto garantiza que, en caso de fallo, si la actualización ya no se puede realizar debido a un fallo de funcionamiento o interrupciones de la comunicación, los valores actuales más recientes sigan disponibles y se almacenen en la sala de control de parque eólico o en la estación de control de red. En otras palabras, esta actualización continua, o al menos frecuente, permite tomar precauciones en caso de fallo de red. La actualización casi continua implica que se realiza de forma continua dentro de las posibilidades técnicas. En particular, una actualización, como muchas otras transmisiones de datos, se realiza digitalmente, y una actualización continua es aquella que puede realizarse digitalmente con la frecuencia que permita el equipo utilizado.
Según una realización, se propone que, en caso de fallo, el parque eólico se cambie a un modo de restauración de red y el parque eólico realice uno, varios o todos los siguientes pasos en el modo de restauración de red, en concreto:
- activar una potencia de reserva, donde la potencia de reserva es una potencia que el parque eólico puede alimentar a la primera sección de red en respuesta a una señal de solicitud,
- alimentar potencia eléctrica activa a la primera sección de red en función de una frecuencia de la tensión eléctrica, mientras el modo de restauración de red prescribe un control de potencia activa dependiente de la frecuencia.
- alimentar potencia eléctrica activa respetando un gradiente de potencia limitado en magnitud, que describe un cambio en la potencia activa en función del tiempo, mientras el modo de restauración de la red prescribe un control de potencia activa con gradiente fijo, y
- alimentar potencia reactiva eléctrica a la primera sección de red en función de una tensión, mientras el modo de restauración de la red prescribe una alimentación de potencia reactiva dependiente de la tensión.
Por lo tanto, se propone iniciar primero dicho modo de restauración de la red. Esto se realiza preferiblemente desde la estación de control de red a través de la conexión de parque eólico. Posteriormente, el dispositivo de control de parque eólico central puede implementar y coordinar este modo de restauración de red en el parque eólico.
La activación propuesta de una potencia de reserva implica que el parque eólico, y en particular sus instalaciones de energía eólica o algunas de ellas, se pongan en marcha y ya estén en rotación, de modo que esta potencia de reserva pueda activarse en un instante y alimentarse a la red, en este caso, a la primera sección de red. En el caso más simple, esto significa que las instalaciones de energía eólica ya están generando esta potencia y que esta simplemente se consume, en particular térmicamente, por las resistencias eléctricas. Sin embargo, también es concebible que la instalación de energía eólica en cuestión simplemente alcance la velocidad necesaria para producir potencia para su propio suministro. Para la generación, esta operación puede modificarse para que las palas del rotor giren hacia el viento, de modo que absorban potencia del viento, es decir, considerablemente más que antes. En este caso, la potencia no puede generarse inmediatamente, pero sí muy rápidamente, ya que las palas del rotor pueden girar hacia el viento en tan solo unos segundos.
Se puede prever entonces la alimentación de potencia eléctrica activa en función de la frecuencia de la tensión eléctrica en la primera sección de red, donde esto ocurre únicamente, o especialmente, cuando se prescribe un control de potencia activa dependiente de la frecuencia en el modo de restauración de red. Por lo tanto, durante la restauración de red, se activa un modo de control especial que permite una alimentación de potencia activa predeterminada en función de la frecuencia.
La alimentación de potencia activa eléctrica puede producirse manteniendo un gradiente de potencia de magnitud limitada. Por lo tanto, se puede prever que la potencia activa solo varíe dentro de unos límites específicos. Esto permite lograr cierta estabilidad en la variación de la potencia activa. En particular, se pueden contrarrestar las oscilaciones, que pueden suponer un peligro en un estado de restauración de red relativamente inestable. Esta alimentación y el cumplimiento del gradiente de potencia solo se producen cuando se activa el modo correspondiente, concretamente el control de potencia activa con gradiente fijo. Este modo está prescrito, y entonces la alimentación se produce en consecuencia con un gradiente de potencia limitado. Dichos modos, concretamente la alimentación dependiente de la frecuencia y el control de potencia activa con gradiente fijo, también pueden combinarse. En particular, se propone una combinación tal que la alimentación de potencia activa dependiente de la frecuencia se produzca siempre que se encuentre dentro de los límites especificados por los gradientes.
La alimentación de potencia reactiva también puede realizarse en función de la tensión en la primera sección de red. Este modo también debe seleccionarse si se prescribe como alimentación de potencia reactiva dependiente de la tensión. Además, estas regulaciones pueden ser especificadas por el operador de red a través de su estación de control de red. Como alternativa, existen condiciones de red detectadas por el parque eólico o el dispositivo de control de parque eólico central, y estos modos se seleccionan en función de ellas. En función de estas condiciones, se selecciona el control de potencia activa dependiente de la frecuencia, el control de potencia activa dependiente del gradiente o el control de potencia reactiva dependiente de la tensión.
Según la invención, se propone también un dispositivo de comunicación según la reivindicación 12. Este dispositivo está previsto para controlar la restauración de red de una red de suministro eléctrico. La red de suministro eléctrico subyacente consta de una primera sección de red y al menos una sección de red adicional. Al menos un parque eólico está conectado a la primera sección de red, y este puede controlarse mediante una sala de control de parque eólico. La primera sección de red está conectada a la al menos una sección de red adicional mediante al menos un dispositivo de conmutación para transmitir energía eléctrica entre las secciones de red, y dicho dispositivo está configurado para desconectar la primera sección de red de la al menos una sección de red adicional en caso de fallo.
Se dispone de una estación de control de red para controlar el dispositivo de conmutación. En caso de fallo que afecte a la primera sección de red, esta se separa de la al menos una sección de red adicional mediante el dispositivo de conmutación. El dispositivo de comunicación para este fin comprende una conexión de sala de control configurada para permitir el intercambio de datos entre la sala de control de parque eólico y la estación de control de red. Esta conexión es un enlace de comunicación a prueba de fallos entre la sala de control de parque eólico y la estación de control de red, y funciona en función de la red de suministro eléctrico, especialmente incluso en caso de fallo en la primera sección de red.
Además, se proporciona una conexión de parque eólico, configurada para que este reciba datos de la estación de control de red a través de ella. Esta conexión es una conexión de comunicación a prueba de fallos entre el parque eólico y la estación de control de red, y puede operarse independientemente de la red de suministro eléctrico, en particular incluso en caso de fallo en la primera sección de red. Además, se proporciona otra conexión de datos, al menos entre el parque eólico y la sala de control de parque eólico. Esta conexión de datos se denomina conexión de parque. Esta conexión se utiliza, en particular, para transmitir datos adicionales que no se transmiten a través de la conexión de sala de control ni de la conexión de parque eólico. Esta conexión puede ser, en particular, una conexión de datos convencional. También se pueden prever otras conexiones de datos, por ejemplo, entre una sala de control de parque eólico y un dispositivo de pronóstico.
El dispositivo de comunicación funciona como se describió anteriormente con referencia a realizaciones del procedimiento para controlar la restauración de red.
Preferiblemente, el dispositivo de comunicación comprende la sala de control de parque eólico y también, o alternativamente, la estación de control de red y, además, o alternativamente, un dispositivo de control de parque eólico del parque eólico y, además, o alternativamente, un dispositivo de pronóstico de viento para crear un pronóstico de viento.
Preferiblemente, el dispositivo de comunicación está configurado para ejecutar un procedimiento según una de las realizaciones descritas anteriormente. En particular, está configurado para llevar a cabo las comunicaciones descritas en dicho procedimiento, en particular para transmitir los datos mencionados desde la estación de control de red al parque eólico a través de la conexión de parque eólico y/o para intercambiar los datos mencionados entre la sala de control de parque eólico y la estación de control de red a través de la conexión de sala de control.
Preferiblemente, la conexión de parque eólico es unidireccional y está preparada para operar tal y como se describe en una de las realizaciones correspondientes del procedimiento para controlar la restauración de la red.
Según otra realización, la conexión de sala de control es bidireccional y está configurada para transmitir datos entre la estación de control de red y la sala de control de parque eólico en ambas direcciones. En particular, está configurada para funcionar como se describe en las realizaciones correspondientes de un procedimiento para controlar la restauración de la red.
Según la invención, también se propone un parque eólico. Este parque eólico cuenta con un dispositivo de control de parque eólico central, mediante el cual se controlan sus instalaciones de energía eólica y se comunica con el exterior. Este dispositivo de control de parque eólico está configurado para recibir datos de una estación de control de red a través de una conexión de parque eólico unidireccional. En particular, funciona como se describe en relación con las realizaciones del procedimiento para controlar la restauración de red. En particular, funciona o está configurado para la comunicación o el intercambio de datos como se describe en relación con la transmisión de datos desde la estación de control de red al parque eólico o al dispositivo de control de parque eólico central.
Preferiblemente, el parque eólico y, por lo tanto, el dispositivo de control de parque eólico central, está preparados para integrarse en un dispositivo de comunicación, según al menos una realización de dicho dispositivo. En particular, se conecta a la estación de control mediante la conexión de parque eólico descrita y a la sala de control de parque eólico mediante otra conexión de datos, en particular mediante una conexión de parque.
La invención se describirá a continuación con más detalle utilizando realizaciones con referencia a las figuras adjuntas.
Figura 1 muestra una instalación de energía eólica en una vista en perspectiva.
Figura 2 muestra un parque eólico en una representación esquemática.
Figura 3 muestra un dispositivo de comunicación según la invención.
La figura 1 muestra una instalación de energía eólica 100 con una torre 102 y una góndola 104. En la góndola 104 se encuentra un rotor 106 con tres palas 108 y un spinner 110. Durante su funcionamiento, el viento pone en rotación el rotor 106, impulsando así un generador en la góndola 104.
La Figura 2 muestra un parque eólico 112 con, por ejemplo, tres instalaciones de energía eólica 100, que pueden ser idénticas o diferentes. Por lo tanto, las tres instalaciones de energía eólica 100 representan prácticamente cualquier número de instalaciones de energía eólica en un parque eólico 112. Las instalaciones de energía eólica 100 suministran su potencia, concretamente la corriente generada, a través de una red de parque 114. Las corrientes o las potencias generadas por cada instalación de energía eólica 100 se suman, y generalmente se instala un transformador 116 que eleva la tensión en el parque y la alimenta a la red de suministro 120 en el punto de alimentación 118, también conocido como PCC. La Figura 2 es solo una representación simplificada de un parque eólico 112 que, por ejemplo, no muestra un sistema de control, aunque sí lo tiene. La red de parque 114 también puede configurarse de forma diferente, por ejemplo, disponiendo también de un transformador a la salida de cada instalación de energía eólica 100, por nombrar sólo otro ejemplo de realización.
La figura 3 muestra un dispositivo de comunicación 300 integrado en una primera sección de red 302. Un parque eólico 304 está conectado a esta primera sección de red 302 mediante un punto de conexión de red 306. La primera sección de red 302 forma parte de una red de suministro eléctrico y está conectada a al menos una sección de red adicional (342) mediante un dispositivo de conmutación 340. En este sentido, la primera sección de red 302 está representada por un transformador de alta tensión 308 y una línea de alta tensión 310.
El parque eólico 304 cuenta con varias instalaciones de energía eólica 312 que se controlan mediante un ordenador de control 314. También se proporciona un dispositivo de control de parque eólico central 316, que se comunica con el ordenador de control 314 a través de una línea de intercambio 318. En otra realización, el ordenador de control 314 también puede formar parte del dispositivo de control de parque eólico central 316.
En cualquier caso, el dispositivo de control de parque eólico central, que también se puede denominar FCU para simplificar, registra una tensión del lado del parque U<p>y una corriente de alimentación del lado del parque I<p>en el punto de conexión a la red 306 o en el lado del parque eólico, cerca del punto 306. Esto permite que el dispositivo de control de parque eólico central 316 registre y evalúe la corriente y la tensión en el punto de conexión a la red, concretamente en el lado del parque, es decir, hacia el parque eólico 304. En función de esta evaluación, el dispositivo de control de parque eólico central puede controlar el parque eólico, concretamente las instalaciones de energía eólica 312. También se pueden registrar y evaluar los valores de las instalaciones de energía eólica 312. Estos valores pueden ser la potencia activa o reactiva suministrada o entregable por la instalación de energía eólica 312 correspondiente. Dichos valores también pueden estar relacionados con la información de estado de la instalación de energía eólica, en particular las señales de fallo o error.
El dispositivo de control de parque eólico central 316 también suministra estos u otros datos a una sala de control de parque eólico 320. Para ello, se utiliza una conexión de datos 322, también denominada aquí como conexión de parque 322, y a través de esta conexión se transmiten la alimentación actual del parque eólico 304 y la disponibilidad del parque eólico 304. La disponibilidad del parque eólico se refiere, en particular, a la información sobre la potencia activa disponible. Preferiblemente, también se transmiten datos característicos del parque eólico, en particular la potencia nominal, la potencia reactiva nominal y los gradientes de potencia límite, que indican un cambio máximo en la potencia activa del parque. Estos datos se almacenan preferiblemente temporalmente en la sala de control de parque eólico 320 y pueden recuperarse si es necesario.
La sala de control de parque eólico 320 también se comunica con una estación de control de red 324 a través de una conexión de sala de control 326. Esta conexión de sala de control 326 y la comunicación entre la sala de control de parque eólico 320 y la estación de control de red 324 están diseñadas específicamente para situaciones de restauración de red, es decir, cuando la primera sección de red 302 se ha desconectado de una sección de red adicional y, por lo tanto, se ha desconectado completamente del resto de la red de suministro eléctrico. Esto suele ir acompañado de un colapso de la primera sección de red 302 o, al menos, de una caída de tensión en dicha primera sección de red 302, por citar una de las situaciones más frecuentes.
Para este fin, se propone que la estación de control de red 324 reciba valores de la sala de control de parque eólico 320. Esto incluye, en particular, los valores de la última alimentación antes de este evento, del fallo, de la desconexión de la primera sección de red de la al menos una sección de red adicional o de la caída de tensión resultante en esta primera sección de red. Por lo tanto, se propone recibir los últimos valores de la alimentación del parque eólico 304 hasta este evento. Se trata, en particular, de la última alimentación de potencia activa antes de que se produjera dicho evento. De este modo, la sala de control de parque eólico 320 puede proporcionar estos valores incluso si la conexión de datos 322, también denominada conexión de datos adicional 322, fallara en caso de un evento. Para ello, estos datos ya se han transmitido desde el dispositivo de control de parque eólico central 316 a la sala de control de parque eólico 320 como medida de precaución. Aquí se debe tener en cuenta que otros parques eólicos también pueden conectarse a la sala de control de parque eólico 320, en particular otros dispositivos de control de parque eólico centrales de parques eólicos adicionales.
Se propone además que la estación de control de red 324 reciba un pronóstico de la sala de control de parque eólico 320 a través de la conexión de sala de control 326, concretamente un pronóstico de potencia activa que indica cuánta potencia activa puede suministrar el parque eólico 304, esto también puede hacerse para varios parques eólico, en el futuro, es decir, generar y alimentar a la red, especialmente en las próximas seis horas. Por ejemplo, para este período de ejemplo de seis horas, se puede proporcionar un valor de pronóstico de la potencia activa suministrable para cada parque eólico cada 15 minutos.
La conexión de sala de control 326 se proporciona como una conexión de comunicación a prueba de fallos. Por ejemplo, se puede instalar un sistema de alimentación ininterrumpida (SAI) para garantizar el funcionamiento continuo incluso en caso de un fallo de red. La conexión de sala de control 326 también puede dimensionarse para transmitir, por ejemplo, un kilobyte por parque eólico a través del cual se intercambia información. Esta conexión de sala de control 326 a prueba de fallos puede ser comparativamente costosa, pero solo se proporciona entre la estación de control de red 324 y la sala de control de parque eólico 320. Especialmente si se proporcionan varios parques eólicos, todos conectados a la misma sala de control 320, esto significa que solo se necesita una conexión de sala de control 326 entre la sala de control de parque eólico 320 y la estación de control de red 324.
Además, la estación de control de red 324 está conectada al parque eólico 304 a través de una conexión de parque eólico 328. La conexión va al dispositivo de control de parque eólico central 316. Si hay varios parques eólicos, se requieren varias de estas conexiones de parque eólico 328, es decir, una conexión de parque eólico 328 para cada parque eólico.
Sin embargo, se propone una conexión de parque eólico 328 muy rentable. Esta conexión es unidireccional y solo transmite datos desde la estación de control de red 324 al dispositivo de control de parque eólico central 316. Se propone específicamente la transmisión de una señal de activación para activar la operación de restauración de red. Un solo bit es suficiente para dicha transmisión de información. Además, se propone que los valores de ajuste de potencia activa para el control de la potencia activa se transmitan desde la estación de control de red 324, a través de la conexión de parque eólico 328, al dispositivo de control de parque eólico central 316. Toda esta transmisión de datos también está pensada para una situación de restauración de red. Para dicha situación, se reconoció que la potencia disponible del parque eólico puede calcularse en pasos aproximados. Por lo tanto, puede ser suficiente seleccionar solo unos pocos valores posibles, como el 0 %, el 30 %, el 60 % y el 90 % de la potencia nominal del parque eólico. Por lo tanto, solo estos cuatro valores deben ser identificables, y la identificación de cuatro valores es posible con dos bits.
En cualquier caso, solo se requieren unos pocos bits para esta tarea, por lo que la conexión de parque eólico 328 se puede establecer de forma rentable, al menos significativamente más rentable que la conexión de sala de control 326. Esto también permite, con un esfuerzo razonable, proporcionar una conexión de parque eólico 328 desde una estación de control de red 324 a varios parques eólicos.
Además, se proporciona un dispositivo de pronóstico 330 que genera pronósticos meteorológicos y que puede ser, por ejemplo, un servicio meteorológico. También se contempla un servicio especial de pronóstico de viento previsto, que puede, por ejemplo, utilizar un modelo de pronóstico. Este dispositivo de pronóstico de viento 330 está conectado a la sala de control de parque eólico 320 mediante un dispositivo de conexión 332, que también puede ser una de las conexiones de datos adicionales propuestas. En particular, el dispositivo de pronóstico de viento 330 transmite los datos de viento correspondientes y, si procede, datos meteorológicos adicionales a través de este dispositivo de conexión 332 a la sala de control de parque eólico 320. Con esta información meteorológica y sobre las características del parque eólico 304, recibida del dispositivo de control de parque eólico central, la sala de control de parque eólico 320 puede calcular pronósticos de potencia activa y, si procede, proporcionarlos a la estación de control de red 324. Para ello, puede ser adecuado, por ejemplo, y se propone, proporcionar datos para un pronóstico multihorario, en particular para uno de 6 horas, de modo que la sala de control de parque eólico 320 también pueda calcular un pronóstico multihorario de potencia activa correspondiente y proporcionarlo a la estación de control de red 324.
El dispositivo de comunicación 300 comprende al menos la conexión de sala de control 326 y la conexión de parque eólico 328. También puede incluir la conexión de datos adicional 322 entre el dispositivo de control de parque eólico central 316 y la sala de control de parque eólico 320. Además, el dispositivo de conexión 332 también puede formar parte del dispositivo de comunicación 300.
Las numerosas conexiones de comunicación, en particular la línea de intercambio 318, la conexión de datos adicional 322, la conexión de sala de control 326, la conexión de parque eólico 328 y el dispositivo de conexión 332, se ilustran esencialmente como líneas en la Figura 3. De hecho, también es posible que las conexiones, en particular la conexión de datos adicional 322 y la conexión de parque eólico 322, y el dispositivo de conexión 332 transmitan datos mediante un enlace de radio. Además, estas conexiones de comunicación incluyen no solo las rutas de transmisión ilustradas, ya sean cableadas o inalámbricas, sino también los dispositivos de transmisión y/o recepción correspondientes. Los dispositivos de transmisión y/o recepción se incluyen en los dispositivos conectados. En particular, estos se proporcionan en el ordenador de control 314, el dispositivo de control de parque eólico central 316, la sala de control de parque eólico 320, la estación de control de red 324 y el dispositivo de pronóstico de viento 330. Opcionalmente, el ordenador de control 314 y/o el dispositivo de control de parque eólico central 316 y/o la sala de control de parque eólico 320 y/o la estación de control de red 324 y/o el dispositivo de pronóstico de viento 330 son parte del dispositivo de comunicación.
Por lo tanto, se reconoció que la estrategia de gestión de operación de red y la infraestructura de comunicación asociada se han orientado hasta ahora a las características físicas de los alimentadores convencionales, especialmente las grandes centrales eléctricas. Para mejorar esto, se propone integrar instalaciones de energía eólica en la tecnología de control de los operadores de red.
Anteriormente, en una situación de restauración de red, el operador de red necesitaba una interfaz de comunicaciones para controlar todas las centrales eléctricas y la tecnología secundaria de su red, así como para consultar el estado de las centrales. Se reconoció que, en el futuro, las redes no solo se construirían con centrales eléctricas convencionales, sino que sería ventajoso que los parques eólicos también fueran accesibles para el operador de red a través de una interfaz de comunicaciones protegida contra cortes de energía en caso de un apagón. Además, resulta ventajoso que el operador de red, en una situación de restauración de red, conozca la potencia disponible a nivel de subestación específica, es decir, relacionada con cada subestación, durante todo el proceso de restauración de red.
Como solución, se propone una interfaz de comunicación entre el operador de red y el parque eólico, que permanece funcional en una situación de restauración de red y transmite las señales necesarias.
Esto permite aumentar la cuota de generación basada en convertidores en las redes interconectadas. La solución propuesta también facilita un concepto de control para redes que operan temporalmente casi exclusivamente mediante alimentación acoplada a convertidores, manteniendo al mismo tiempo la fiabilidad del sistema.
Se reconoció que sería ventajoso si un parque eólico pudiera intercambiar la siguiente información, o al menos parte de ella, con el operador de red en una situación de restauración de red en el futuro:
1. última potencia alimentada y estado del parque eólico
2. potencia pronosticada para las próximas 6 horas
3. información que el operador de red debe utilizar para poner el parque eólico en modo de restauración de red.
4. información que el operador de red puede utilizar para controlar la potencia activa a entregar por el parque eólico, pudiendo, por ejemplo, seleccionar entre los valores 0%, 30%, 60%, 90%.
5. información que permite al operador de red ajustar los parámetros de potencia reactiva, en particular el valor de ajuste de tensión, el valor de ajuste de potencia reactiva y/o cos(Phi).
Según al menos una realización de la invención, se propone una división en dos vías de comunicación, a saber:
1. Una comunicación bidireccional a prueba de fallos entre la sala de control de parque eólico y la estación de control de red. La estación de control de red puede ser operada por un operador de red o un operador del sistema de transmisión.
Esta comunicación bidireccional se conoce como conexión de sala de control. Se configura preferiblemente como una línea dedicada para la transmisión de datos y voz, y es a prueba de fallos incluso en caso de un fallo total de la red.
2. Una comunicación unidireccional a prueba de fallos entre el operador de red y el parque eólico. Esta comunicación unidireccional se denomina conexión de parque eólico. Se implementa preferiblemente como comunicación de baja velocidad y tiene una velocidad de datos de unos pocos bits por segundo. La velocidad de datos se considera de 8 bytes por segundo como máximo, preferiblemente de un byte por segundo como máximo y, en particular, de un bit por segundo como máxima, en particular, no más de 20 bits por segundo (bit/s).
La transmisión de datos puede lograrse, por ejemplo, mediante señales de control remoto habituales o mediante una conexión GSM u otra conexión de radio. También es posible utilizar una interfaz de seguridad de un sistema de gestión de alimentación conocido. Esta interfaz también se conoce como interfaz EISMAN.
Además, proponemos mantener un conjunto de datos continuo para todos los parques eólicos, al que el operador de red pueda acceder según sea necesario mediante una conexión a prueba de fallos. Como alternativa, proponemos que dichos datos o dicho conjunto de datos estén disponibles continuamente en el operador de red, en particular en una estación de control de la red.
Un segundo canal de comunicación unidireccional, muy sencillo, permite que los parques eólicos sean controlados por el operador de red.
Se reconocieron las siguientes ventajas: una conexión de datos con mayor demanda solo se requiere una vez. La interfaz con los parques eólicos se puede diseñar de forma muy sencilla.
Esta estructura de comunicación propuesta puede utilizarse ventajosamente. En caso de restauración de red, el operador de red recupera primero los datos de la sala de control de parque eólico a través de su estación de control de red.
Después de que se produzca un fallo y después de que el operador de red, en particular a través de la estación de control de red, haya restablecido la tensión de red al parque eólico, la comunicación convencional, en particular mediante DSL, puede no estar disponible para el parque eólico en cuestión.
El operador de red puede entonces poner el parque eólico en modo de restauración de red mediante una interfaz muy sencilla. Esto permite la activación de la potencia de reserva, el control de potencia dependiente de la frecuencia, el control dependiente del gradiente y el control de potencia reactiva dependiente de la tensión. De este modo, el operador de red puede implementar el control de potencia a través de esta interfaz para reiniciar la red.
Al conocer la potencia disponible en combinación con el control de potencia, el operador de red conoce el comportamiento de los parques eólicos y puede reiniciar la red muy rápidamente con el apoyo del parque eólico o de varios parques eólicos.
Además, esta interfaz también se puede utilizar para el control de potencia reactiva mediante la transmisión de un valor de ajuste de tensión o un valor de ajuste de potencia reactiva, concretamente a través de la conexión de parque eólico.
Generalmente se consideran los siguientes tipos de comunicación:
La llamada comunicación PLC, también conocida como comunicación punto a punto por línea eléctrica, utiliza señales de control de ondulación comunes que operan unidireccionalmente. La transmisión por radio o el acoplamiento a una línea existente son opciones posibles.
También se pueden considerar otras conexiones de radio, especialmente el uso de operadores de redes telefónicas y/o GSM.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para controlar la restauración de red de una red de suministro eléctrico (120), donde una restauración de red denota un reinicio de una sección de red de la red de suministro eléctrico y denota una reconexión con la red de suministro eléctrico restante, y la red de suministro eléctrico (120)
- tiene una primera sección de red (302) y al menos una sección de red adicional (342),
- al menos un parque eólico (304) está conectado a la primera sección de red (302),
- el parque eólico (304) se puede controlar a través de una sala de control de parque eólico (320),
- la primera sección de red (302) está acoplada a la al menos una sección de red adicional (342) a través de al menos un dispositivo de conmutación (340) para transmitir energía eléctrica entre las secciones de red (302, 342), - el al menos un dispositivo de conmutación (340) está configurado para desconectar la primera sección de red (302) de la al menos una sección de red adicional (342) en caso de fallo,
- está prevista una estación de control de red para controlar el al menos un dispositivo de conmutación (340), en donde, en caso de fallo, durante el cual se produce un fallo de red que actúa sobre la primera sección de red (302),
- la primera sección de red (302) se desconecta de la al menos una sección de red adicional (342) mediante el al menos un dispositivo de conmutación (340),
- la sala de control de parque eólico (320) intercambia datos con la estación de control de red (324) a través de una conexión de sala de control (326), donde se proporciona una comunicación directa entre la sala de control de parque eólico y la estación de control de red, y la conexión de sala de control (326) es una conexión de comunicación a prueba de fallos entre la sala de control de parque eólico (320) y la estación de control de red (324) y puede operarse independientemente de la red de suministro eléctrico (120), y se proporciona suministro de corriente ininterrumpido para operar la conexión de sala de control, y puede operarse incluso en el caso de fallo en la primera sección de red (302), y
- el parque eólico (304) recibe datos de la estación de control de red (324) a través de una conexión de parque eólico (328), donde se proporciona una comunicación directa entre el parque eólico y la estación de control de red, y la conexión de parque eólico (328) es una conexión de comunicación a prueba de fallos entre el parque eólico (304) y la estación de control de red (324) y puede operarse independientemente de la red de suministro eléctrico (120), y puede operarse incluso en caso de fallo en la primera sección de red (302), la estación de control de red pone el parque eólico en un modo de restauración de red transmitiendo una señal correspondiente desde la estación de control de red al parque eólico a través de la conexión de parque eólico y
- datos adicionales que no se transmiten a través de la conexión de sala de control (326) ni a través de la conexión de parque eólico (328) se transmiten a través de una conexión de datos adicional (322, 332), siempre que esta última no haya fallado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por que
en caso de fallo, el parque eólico (304) se cambia a un modo de restauración de red por la estación de control de red (324) a través de la conexión al parque eólico (328) si el fallo de red se soluciona o se está solucionando y/o por que
la estación de control de red (324) controla la producción y/o salida de potencia activa del parque eólico (304), en particular transmitiendo valores de ajuste de potencia activa al parque eólico (304) a través de la conexión al parque eólico (328).
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
la sala de control de parque eólico (320) transmite a la estación de control de red (324) al menos una información de la lista que comprende
- un valor de un nivel de potencia activa producida por el parque eólico (304) y/o alimentada a la primera sección de red (302) inmediatamente antes del caso de fallo, y
- un pronóstico de potencia activa que indica un valor o un perfil temporal de una potencia que se puede producir durante un periodo de pronóstico predeterminado, donde el periodo de pronóstico predeterminado describe, en particular, un periodo desde el instante actual hasta un instante que es de aproximadamente 2 a 8 horas, en particular de aproximadamente 4 a 6 horas, en el futuro, en donde
la al menos una información se transmite, en particular, a través de la conexión de sala de control (326).
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
la estación de control de red (324) transmite al parque eólico (304), a través de la conexión de parque eólico (328), al menos una información de la lista que comprende
- una señal para iniciar un modo de restauración de la red,
- un valor de ajuste de potencia activa para especificar la potencia activa que el parque eólico debe alimentar a la primera sección de red (302),
- un valor de ajuste de potencia reactiva para especificar la potencia reactiva que el parque eólico (304) debe alimentar a la primera sección de red (302), y
- un valor de ajuste de tensión para especificar una tensión de red que el parque eólico (304) debe controlar en la primera sección de red (302).
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
la sala de control de parque eólico (320) está conectada a un dispositivo de pronóstico de viento (330), en particular a través de una conexión de transmisión de pronóstico (332), y recibe valores de pronóstico de viento, en particular una velocidad de viento media pronosticada, desde el dispositivo de pronóstico de viento (330) y almacena en memoria intermedia dichos valores para, en caso necesario, calcular un pronóstico de potencia activa a partir de los mismos.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
la conexión de parque eólico (328) es unidireccional y los datos solo se transmiten en la dirección desde la estación de control de red (324) al parque eólico (304), y/o por que la conexión de parque eólico (328) tiene un ancho de banda o una velocidad de transmisión bajos, en particular de como máximo 8 bytes por segundo, preferiblemente de como máximo un byte por segundo y, en particular, de como máximo un bit por segundo, y/o por que la conexión de sala de control (326) está configurada de manera bidireccional y los datos se transmiten en ambas direcciones entre la estación de control de red (324) y la sala de control de parque eólico (320).
7. El procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
los datos para controlar el parque eólico (304) se almacenan en la estación de control de red (324) o en la sala de control de parque eólico (320) y, en caso de fallo, se pueden transmitir a la estación de control de red (324) a través de la conexión de sala de control (326), donde los datos se seleccionan de la lista que contiene
- un pronóstico de potencia activa,
- un pronóstico de velocidad de viento,
- datos característicos del parque eólico (304), en particular potencia nominal, potencia reactiva nominal y/o gradientes de limitación de potencia, que indican un cambio máximo de potencia activa en el parque eólico (304), y
- una potencia activa disponible del parque eólico (304).
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado por que
algunos, varios o todos los datos almacenados se actualizan continuamente.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por que
en el caso de fallo, el parque eólico (304) se cambia a un modo de restauración de red y el parque eólico (304), en el modo de restauración de red, lleva a cabo uno, varios o todos los siguientes pasos:
- activar una potencia de reserva, donde la potencia de reserva es una potencia que puede ser alimentada a la primera sección de red (302) por el parque eólico (304) en respuesta a una señal de solicitud,
- alimentar potencia eléctrica activa en función de una frecuencia de la tensión eléctrica a la primera sección de red (302) mientras el modo de restauración de red prescribe un control de potencia activa dependiente de la frecuencia,
- alimentar potencia eléctrica activa respetando un gradiente de potencia, que está limitado en términos de magnitud y que describe un cambio en la potencia activa en función del tiempo, mientras el modo de restauración de la red prescribe un control de potencia activa con un gradiente fijo, y
- alimentar potencia reactiva eléctrica en función de una tensión a la primera sección de red, mientras el modo de restauración de red prescribe una alimentación de potencia reactiva dependiente de la tensión.
10. Dispositivo de comunicación (300) para controlar una restauración de red de una red de suministro eléctrico (120), donde una restauración de red denota un reinicio de una sección de red de la red de suministro eléctrico, y denota una reconexión a la red de suministro eléctrico restante, y la red de suministro eléctrico (120) - tiene una primera sección de red (302) y al menos una sección de red adicional (342),
- al menos un parque eólico (304) está conectado a la primera sección de red (302),
- el parque eólico (304) se puede controlar a través de una sala de control de parque eólico (320),
- la primera sección de red (302) está acoplada a la al menos una sección de red adicional (342) a través de al menos un dispositivo de conmutación (340) para transmitir energía eléctrica entre las secciones de red (302, 342), - el al menos un dispositivo de conmutación (340) está configurado para desconectar la primera sección de red (302) de la al menos una sección de red adicional (342) en caso de fallo,
- se dispone una estación de control de red para controlar el al menos un dispositivo de conmutación (340), en donde, para un caso de fallo en el que se produce un fallo de red que actúa sobre la primera sección de red (302), se prevé que la primera sección de red (302) se desconecte de la al menos una sección de red adicional (342) mediante el dispositivo de conmutación (340), y el dispositivo de comunicación (300) comprende:
- una conexión de sala de control (326) configurada para ser utilizada por la sala de control de parque eólico (320) para intercambiar datos con la estación de control de red (324), en donde
- se proporciona una comunicación directa entre la sala de control de parque eólico y la estación de control de red, y
- la conexión de sala de control (326) es una conexión de comunicación a prueba de fallos entre la sala de control de parque eólico (320) y la estación de control de red (324) y
- puede operarse independientemente de la red de suministro eléctrico de suministro (120), y puede operarse incluso en caso de fallo en la primera sección de red (302), y
- una conexión de parque eólico (328) configurada para ser utilizada por el parque eólico (304) para recibir datos de la estación de control de red (324), en donde
- se proporciona una comunicación directa entre el parque eólico y la estación de control de red, y - la conexión de parque eólico (328) es una conexión de comunicación a prueba de fallos entre el parque eólico (304) y la estación de control de red (324) y
- puede operarse independientemente de la red de suministro eléctrico de suministro (120), y puede operarse incluso en caso de fallo en la primera sección de red (302),
- la estación de control de red cambia el parque eólico en un modo de restauración de red transmitiendo una señal correspondiente desde la estación de control de red al parque eólico a través de la conexión de parque eólico y
- una conexión de datos adicional (322), en particular una conexión de parque eólico (322), está dispuesta entre el parque eólico (304) y la sala de control de parque eólico (320) y está configurada para transmitir datos adicionales que no se transmiten a través de la conexión de sala de control (326) ni a través de la conexión de parque eólico (328).
11. Dispositivo de comunicación (300) según la reivindicación 10,
caracterizado por que
dicho dispositivo comprende uno, una pluralidad de, o todos los dispositivos seleccionados de la lista que comprende
- la sala de control de parque eólico (320),
- la estación de control de red (324),
- un dispositivo de control de parque eólico (316) del parque eólico (304), y
- un dispositivo de pronóstico de viento (330) para generar un pronóstico de viento.
12. Dispositivo de comunicación (300) según la reivindicación 10 u 11,
caracterizado por que
dicho aparato está configurado para ejecutar un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, y/o por que
la conexión de parque eólico (328) es unidireccional y está configurada de tal manera que los datos solo se transmiten en la dirección desde la estación de control de red (324) al parque eólico (304), y/o por que la conexión de parque eólico (328) tiene un ancho de banda o una tasa de transmisión bajos, en particular de como máximo 8 bytes por segundo, preferiblemente de como máximo un byte por segundo y, en particular, de como máximo un bit por segundo.
13. Dispositivo de comunicación (300) según una de las reivindicaciones 10 a 12,
caracterizado por que
la conexión de sala de control (326) es bidireccional y está configurada de tal manera que los datos se transmiten en ambas direcciones entre la estación de control de red (324) y la sala de control de parque eólico (320).
14. Parque eólico (304) con un dispositivo de control de parque eólico central (316) que está configurado para recibir datos desde una estación de control de red (324) a través de una conexión de parque eólico unidireccional (328), de acuerdo con un procedimiento como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.
15. Parque eólico (304) según la reivindicación 14,
caracterizado por que
el dispositivo de control de parque eólico central (316) está configurado para ser incorporado en un dispositivo de comunicación (300) como se reivindica en una de las reivindicaciones 10 a 13.
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