BR102018008374A2

BR102018008374A2 - Planta eólica e seu método de controle

Info

Publication number: BR102018008374A2
Application number: BR102018008374-0A
Authority: BR
Inventors: José Ignacio Berasain Balda; Patxi Mendizabal Abasolo; César Antonio López Segura; Alberto Berasain Balda
Original assignee: Gamesa Innovation & Technology, S.L.
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2018-04-25
Publication date: 2019-03-12
Also published as: EP3396156A1; ES2760748T3; CN108808690A; US20180313327A1; MX2018005016A; EP3396156B1; ES2688089A1

Abstract

método de controle para uma planta eólica conectada a uma rede (1) elétrica e que compreende uma pluralidade de unidades de geração (2). com o método é determinada a presença ou ausência de uma perturbação na tensão da rede (1), e, quando é determinada a presença de uma perturbação, durante a dita presença são controladas as unidades de geração (2) para que gerem a potência que é requisitada e a planta eólica (100) participe assim da estabilização da rede (1). no método, ademais, quando é determinado o desaparecimento da dita perturbação, a potência requisitada segue sendo gerada com as unidades de geração (2) durante um intervalo de tempo limitado, para fornecer um transitório controlado e suave até que a tensão da rede (1) seja estabilizada. planta eólica conectada a uma rede (1) e que compreende uma pluralidade de unidades de geração (2).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção: “PLANTA EÓLICA E SEU MÉTODO DE CONTROLE”

CAMPO TÉCNICO [001] A presente invenção tem relação com métodos de controle para plantas eólicas conectadas a uma rede elétrica diante de perturbações na rede elétrica e com plantas eólicas associadas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] Hoje em dia o uso da energia eólica como fonte de energia elétrica é amplamente conhecido. A energia eólica é obtida a partir de aerogeradores, que convertem a energia cinética do vento em energia mecânica e a dita energia mecânica em energia elétrica. Os aerogeradores compreendem em geral uma torre, uma gôndola situada no vértice da torre e um rotor que é suportado na gôndola por meio de um eixo. Uma pluralidade de geradores de diferentes aerogeradores podem ainda ser agrupados para formar uma planta eólica.

[003] O crescimento significativo na aceitação da geração de energia eólica levou vários países e operadores de rede elétrica a implementar requisitos estritos de conexão à rede para as plantas eólicas, requisitos também conhecidos como códigos de rede. Alguns códigos de rede, como os códigos de rede impostos em países como Alemanha e Espanha, para dar dois exemplos, requerem que os geradores dos aerogeradores de uma planta eólica, de forma contínua e antes, durante e depois da perturbação, cumpram determinados requisitos, tanto em regime estacionário como durante perturbações da rede elétrica, de forma que a planta eólica permaneça conectada à rede durante uma perturbação da mesma, bem como que realize um controle de reativo em seu ponto de conexão comum (PCC, “Point of Common Coupling”), de acordo com um perfil de injeção baseado na queda de tensão durante a perturbação de rede.

[004] No estado da técnica atual, a resposta das plantas eólicas durante perturbações na rede elétrica que modifiquem a voltagem do ponto de conexão comum da planta eólica fora do intervalo de operação permanente é realizada de forma local, em cada um dos elementos que fazem parte da planta eólica (aerogeradores e/ou unidades de compensação de reativo, tais como STATCOM (“STATic synchronous COMpensator”) se aplicável, por exemplo). Esta solução utiliza a rápida capacidade de resposta de cada um dos elementos dinâmicos da planta, mas

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2/12 essa resposta não está otimizada, pois cada um dos elementos não se comunica com o restante deles, tampouco tem acesso às medidas do ponto de conexão comum. [005] Com esta solução, não é possível assegurar um funcionamento adequado do conjunto da planta eólica, mas é possível assegurar um funcionamento adequado de cada um dos elementos controláveis da planta eólica individualmente, e é necessário extrapolar qual será o funcionamento da planta eólica em seu conjunto definindo um comportamento estimado de todos os elementos da planta eólica, tais como: vento em cada aerogerador, número de aerogeradores em operação e status dos elementos variáveis da subestação (unidades de compensação, condensadores, indutâncias, interruptores, etc.). Esta estimativa deve ser realizada para um único cenário, pois nem sempre representa o status de fato da planta eólica e não garante o cumprimento adequado de requisitos no ponto de conexão comum.

[006] Esta limitação é compensada negociando-se os possíveis desvios que podem ocorrer no ponto de conexão comum com o operador e transmissor da planta eólica (TSO, “Transmission System Operator”), e se a negociação não é possível, instalando uma maior capacidade de geração controlável na planta eólica que permita cobrir o pior cenário (utilizando mais as capacidades dos aerogeradores, e/ou instalando aerogeradores de maiores desempenhos, e/ou instalando unidades de compensação tais como STATCOM, por exemplo, e/ou aumentando as capacidades das unidades de compensação, por exemplo).

[007] No documento de patente WO2015078472A1 é descrito um controle com o qual são controladas a injeção e a absorção de potência reativa em uma planta eólica. Além dos aerogeradores, a planta eólica aqui descrita compreende dispositivos de regulação de potência reativa (unidades de compensação de reativo), tais como dispositivos de MSU (“Mechanically Switched Unit”) e STATCOM. A potência reativa gerada pelos dispositivos de regulação é controlada mediante o controlador da planta, de maneira que a quantidade combinada de potência reativa produzida pelos aerogeradores e pelos dispositivos de regulação satisfaz a quantidade desejada de potência reativa. Em caso de falha de comunicação entre o controlador da planta e um dos dispositivos de regulação, o controlador da planta é reconfigurado para compensar a capacidade do dito dispositivo e injetar ou absorver a quantidade de potência reativa necessária da rede.

[008] No documento de patente WO2015086022A1 é divulgado um método para

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3/12 controlar a injeção de corrente reativa em uma planta eólica durante uma falha da rede. A quantidade de corrente reativa que a planta eólica tem que injetar na rede durante a falha é medida, uma diferença entre a corrente reativa que está sendo injetada e que precisa ser injetada é determinada e os aerogeradores da planta eólica são controlados para gerar a diferença de corrente ativa determinada.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [009] O objeto da invenção é o de proporcionar um método de controle para uma planta eólica e uma planta eólica associada, conforme definido nas reivindicações.

[010] Um primeiro aspecto da invenção se refere a um método de controle para uma planta eólica que está conectada a uma rede elétrica e que compreende uma pluralidade de unidades de geração, tais como aerogeradores, por exemplo, e um controlador local associado a cada unidade de geração. Com o método, a presença ou ausência de uma perturbação na tensão da rede elétrica é determinada de maneira dinâmica e recorrente. Quando a presença de uma perturbação é determinada, uma fase de controle é implementada de maneira dinâmica e recorrente ao longo da duração da dita presença, durante a qual as unidades de geração são controladas para que elas controlem a potência (ativa e/ou reativa) sobre o ponto de conexão comum da planta eólica e participem assim da estabilização da tensão da rede. Uma vez determinado o desaparecimento da dita perturbação, o método deixa de implementar a fase de controle.

[011] Quando o desparecimento da perturbação é determinado, e na ausência de outra perturbação, além de a fase de controle deixar de ser implementada, uma fase de estabilização é implementada de maneira dinâmica e recorrente durante um intervalo de tempo limitado. O intervalo de tempo limitado pode ser pré-determinado com base em experiências e/ou estudos prévios, por exemplo, onde o tempo que transcorre entre o desparecimento de uma perturbação e a estabilização completa da rede é estimado ou medido, mesmo que, por exemplo, ele também pudesse ser determinado em tempo real com base em medições (preferencialmente de características elétricas da rede). Isso provoca o fato de que o intervalo de tempo limitado pode variar de uma planta para outra, e de um caso para outro, sendo maior em caso de redes fracas e/ou plantas eólicas de grande porte e/ou perturbações mais bruscas. Geralmente, esse intervalo de tempo limitado é da ordem de alguns segundos. Na fase de estabilização, as unidades de geração seguem sendo

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4/12 controladas para que elas controlem a potência sobre o ponto de conexão comum da planta eólica, de tal maneira que um transitório controlado e suave seja fornecido até que a tensão da rede seja estabilizada.

[012] Em resumo, com o método proposto a presença ou ausência de uma perturbação na tensão da rede elétrica é determinada de maneira dinâmica e recorrente, e:

- quando uma perturbação é detectada, uma fase de controle é implementada de maneira dinâmica e recorrente durante a presença da mesma; e

- quando o desaparecimento da dita perturbação é detectado, a fase de controle não é mais implementada e uma fase de estabilização é implementada de maneira dinâmica e recorrente, durante um intervalo de tempo limitado o suficiente para a estabilização da rede.

[013] Enquanto a presença de perturbação não é determinada (e a fase de estabilização não esteja sendo executada), o método implementa uma fase de regime permanente na qual seu objetivo é cumprir os requisitos que são aplicados à rede por meio das unidades de geração.

[014] Ao contrário do que ocorre no estado da técnica, onde para estabilizar a rede elétrica somente se atua de forma independente durante a presença de uma perturbação na mesma, com o método proposto não só se ajuda na estabilização da rede durante a presença de perturbações utilizando as unidades de geração de forma coordenada, mas também se ajuda a estabilizar a rede durante o transitório que ocorre entre o desaparecimento das ditas perturbações e o estado em regime permanente da rede elétrica, assegurando-se, em maior medida, uma correta estabilização da mesma, sem que isso afete as capacidades da planta eólica uma vez desaparecida a perturbação. Isso evita, ademais, mudanças bruscas na geração da planta eólica, por exemplo, que poderiam repercutir negativamente na rede à qual ela está conectada.

[015] Um segundo aspecto da invenção se refere a uma planta eólica que está conectada a uma rede elétrica e que compreende uma pluralidade de unidades de geração. A planta eólica está adaptada e configurada para suportar e implementar um método como o do primeiro aspecto da invenção, obtendo-se, assim, as mesmas vantagens que foram comentadas para o dito método.

[016] Estas e outras vantagens e características da invenção serão evidentes à vista das figuras e da descrição detalhada da invenção.

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BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS DOS DESENHOS [017] A figura 1 mostra esquematicamente uma modalidade de uma planta eólica de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA [018] Um primeiro aspecto da invenção se refere a um método de controle para uma planta eólica 100 que está conectada a uma rede 1 elétrica e que compreende uma pluralidade de unidades de geração 2, tais como aerogeradores, por exemplo, e um controlador local 3 associado a cada unidade de geração 2. A planta eólica 100 compreende, ademais, um conversor 2a associado a cada unidade de geração 2, atuando cada controlador local 3 sobre seu conversor 2a associado para controlar a geração de potência da correspondente unidade de geração 2.

[019] O método é executado de maneira dinâmica e recorrente. Na figura 1 é apresentada uma modalidade da planta eólica 100, que compreende, ademais, um controlador da planta 5 que atua como controlador da planta eólica 100. O controlador da planta 5 tem comunicação com os controladores locais 3, de tal maneira que é possível controlar a geração das unidades de geração 2 através dos respectivos controladores locais 3.

[020] Com o método, a presença ou ausência de uma perturbação na tensão da rede 1 é determinada, e um controle determinado sobre as unidades de geração 2 da planta eólica 100 é realizado quando a presença de uma perturbação é determinada, para estabilizar a rede 1, mantendo-as conectadas à rede 1. No contexto da invenção, por perturbação na tensão da rede 1 é preciso interpretar o que é conhecido comumente como perturbação de baixa tensão ou LVRT (“Low Voltage Ride Through”) ou como perturbação de alta tensão ou HVRT (“High Voltage Ride Through”).

[021] Para determinar a presença ou ausência de uma perturbação, o método implementa as seguintes medições de maneira dinâmica e recorrente:

- pelo menos uma característica elétrica da rede 1 é medida no ponto de conexão comum PCC da planta eólica 100, preferencialmente a tensão elétrica no dito ponto de conexão comum PCC, sendo o dito ponto de conexão comum PCC o ponto comum através do qual são conectadas todas as unidades de geração 2 à dita rede 1; e

- pelo menos uma característica elétrica em um ponto de conexão LV local

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6/12 associado a cada unidade de geração 2 é medida, preferencialmente a tensão elétrica no dito ponto de conexão LV.

[022] Em geral, a presença de uma perturbação é determinada quando o valor medido de pelo menos uma das características elétricas medidas supera um valor limiar máximo predeterminado associado respectivo ou está abaixo de um limiar mínimo predeterminado associado respectivo, sendo determinada a ausência de uma perturbação em caso contrário. Em especial:

- quando o valor medido no ponto de conexão comum PCC supera o valor limiar máximo predeterminado correspondente ou está abaixo do valor limiar mínimo predeterminado correspondente, o controlador da planta 5 determina a presença de uma perturbação e o controlador da planta 5 é disposto no estado de perturbação.

- quando o valor medido em um ponto de conexão LV supera o valor limiar máximo predeterminado correspondente ou está abaixo do valor limiar mínimo predeterminado correspondente, o controlador local 3 correspondente determina a presença de uma perturbação local e o dito controlador local 3 é disposto no estado de perturbação. O dito controlador local 3 transmite, ademais, esta informação ao controlador da planta 5, que desta maneira sabe em cada momento se algum dos controladores locais 3 está ou não em estado de perturbação, e o controlador da planta 5 pode passar também a um estado de perturbação em função do número de controladores locais 3 em estado de perturbação em cada caso. Preferencialmente, um número determinado de controladores locais 3 que detectem uma perturbação para este último (ou uma porcentagem dos controladores locais 3 totais presentes na planta eólica 100) é exigido, e este número (ou porcentagem) pode ser predeterminado para cada caso com base, por exemplo, em ensaios e/ou estudos prévios. Se um controlador local 3 não determina nenhuma perturbação, o dito controlador local 3 está em estado estacionário e atua sobre a unidade de geração 2 correspondente em função das ditas ordens.

[023] Diferentes controladores 3 podem determinar simultaneamente a presença de uma perturbação local, mas só o controlador 5 pode determinar a presença de uma perturbação a nível geral da planta eólica.

[024] Quando a presença de uma perturbação é determinada, seja qual for o controlador 3 e 5 que tenha determinado, uma fase de controle é ativada e executada de maneira dinâmica e recorrente enquanto a presença da perturbação segue sendo

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7/12 determinada. Durante a dita fase de controle, em paralelo a presença ou ausência de uma perturbação segue sendo determinada da maneira comentada, de tal modo que com o método é possível determinar quando uma perturbação desaparece e a fase de controle é desativada (ou deixa de ser implementada) quando o dito desaparecimento é determinado.

[025] Quando o dito desparecimento é determinado (e não é determinada a presença de nenhuma outra perturbação), além de a fase de controle ser desativada, uma fase de estabilização é ativada e executada de maneira contínua e recorrente durante um intervalo de tempo limitado. Ao se passar para a fase de estabilização, o controlador da planta 5 passa do estado de perturbação para um estado de estabilização.

[026] Na fase de controle, as unidades de geração 2 da planta eólica 100 são controladas para que sejam cumpridos os requisitos de potência exigidos para a planta eólica 100 diante da presença de uma perturbação (por exemplo, a geração de corrente e/ou potência a ser injetada na rede 1). O encarregado do dito controle é o controlador da planta 5 através do controlador local 3 correspondente em cada caso, ou é o próprio controlador local 3 que não segue as possíveis ordens que possa receber por parte do controlador da planta 5, tal e como é detalhado mais adiante. Quando o encarregado é o próprio controlador local 3, no contexto da invenção é dito que o dito controlador local 3 atua de maneira independente ou em modo local.

[027] Na fase de estabilização, as unidades de geração 2 da planta eólica 100 seguem sendo controladas para cumprir os requisitos de potência, com o propósito de fornecer um transitório controlado e suave desde que a perturbação desaparece até que a tensão da rede 1 seja estabilizada em regime permanente.

[028] Em geral, durante a perturbação e na saída da mesma (durante a execução das fases de controle e de estabilização) a planta eólica 100 tem que produzir, preferencialmente, corrente e/ou potência reativa para estabilizar a tensão da rede 1. A corrente e/ou potência reativa tem que ser fornecida, ademais, de maneira dinâmica de acordo com as medidas realizadas e as capacidades das unidades de geração 2.

[029] Enquanto a presença de alguma perturbação não é determinada (e a fase de estabilização não esteja sendo executada), o método implementa uma fase de regime permanente na qual seu objetivo é cumprir os requisitos aplicáveis à rede 1 (aumentar/diminuir a potência reativa, seguir uma ordem, etc.), por meio das unidades

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8/12 de geração 2. Na fase de regime permanente, todos os controladores 3 e 5 estão em um estado estacionário.

[030] Durante a implementação do método, o controlador da planta 5 gera algumas ordens de geração a todo momento, independentemente se alguma perturbação foi determinada ou não e as transmite aos controladores locais 3 conforme corresponda. Na fase de regime permanente, estas ordens se referem à potência a ser gerada pelas unidades de geração 2, e os controladores locais 3 atuam sobre as correspondentes unidades de geração 2 em função das ditas ordens recebidas.

[031] Durante as fases de controle e estabilização do método, entretanto, os controladores locais 3 poderão seguir ou não estas ordens, tal e como detalhado mais adiante, mas em qualquer caso esta geração de ordens permite que o controlador da planta 5 tome o comando das unidades de geração 2 o quanto antes e da melhor maneira possível quando termina o modo local dos controladores locais 3 correspondentes, momento no qual os controladores locais 3 atuam sobre as unidades de geração 2 respectivas em função das ordens recebidas (o controlador da planta 5 atua como mestre).

[032] Em uma primeira modalidade, nas fases de controle e estabilização os controladores locais 3 atuam em modo local, não seguindo as ordens recebidas a partir do controlador da planta 5.

[033] Em uma segunda modalidade, no início da fase de controle e/ou da fase de estabilização, e durante um intervalo de tempo limitado (um transitório) ditado pelo controlador local 3 correspondente para estabilizar o valor das variáveis locais, os controladores locais 3 atuam em modo local, e transcorrido o dito intervalo de tempo, os ditos controladores locais 3 atuam em função das ordens que recebem do controlador da planta 5. Na segunda modalidade é considerado que o transitório (intervalo de tempo) terminou ou foi estabilizado quando as seguintes condições são cumpridas ao mesmo tempo (no momento em que todas elas são dadas):

- foi transcorrido um intervalo de tempo predeterminado desde a ativação da fase de controle ou fase de estabilização. O intervalo de tempo pode ser predeterminado com base em experiências prévias e/ou estudos, por exemplo, podendo variar de uma planta para outra, e costuma ser da ordem de milissegundos (inferior a 1 segundo).

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- as medidas realizadas são estáveis.

- as unidades de geração 2 estão em condições de (ou têm capacidade para) seguir as ordens geradas pelo controlador da planta 5, ativados pelo controlador local 3 correspondente. Isso permite, ademais, que o controlador da planta 5 tome o controle das unidades de geração 2 que estejam em condições de seguir suas ordens, mas não do resto, podendo assim ser dada a circunstância de que algumas unidades de geração 2 estão controladas pelo controlador da planta 5 através de seus controladores locais 3 correspondentes, enquanto que as outras não estão controladas pelo dito controlador da planta 5 e atuam em modo local.

[034] Em termos gerais, nas fases de controle e estabilização, a atuação da planta eólica 100 como resposta à perturbação é melhor quando o controlador da planta 5 controla os controladores locais 3, mas a resposta transitória diante da dita perturbação é mais rápida se os controladores locais 3 atuam em modo local. Com a segunda modalidade, uma combinação de ambas as vantagens é obtida de uma maneira otimizada. Na segunda modalidade, o comportamento dinâmico e a controlabilidade da planta eólica 100 é melhorado, o que pode a converter em uma solução otimizada para redes 1 fracas e para quando são requisitados tempos de resposta estritos, por exemplo.

[035] Cada controlador local 3 está configurado para fazer com que a unidade de geração 2 correspondente siga as ordens geradas pelo controlador da planta 5, ou para que a dita unidade de geração 2 atue em modo local, tal e como foi comentado previamente. De maneira geral:

- diante da ausência de perturbações e com a tensão da rede 1 em regime permanente (em fase de regime permanente), cada controlador local 3 está em estado estacionário e está configurado para fazer com que a unidade de geração 2 correspondente cumpra os requisitos de potência estabelecidos pelo controlador da planta 5 (os controladores locais 3 seguem as ordens recebidas do dito controlador da planta 5).

- quando a fase de controle ou a fase de estabilização está sendo executada, se um controlador local 3 está em estado estacionário faz com que a unidade de geração 2 correspondente cumpra os requisitos de potência estabelecidos pelo controlador da planta 5, e se está em estado de perturbação ou de estabilização, o dito controlador local 3 está configurado para atuar em modo local (primeira

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10/12 modalidade), para seguir as ordens recebidas do controlador da planta 5, ou para combinar os dois modos (segunda modalidade).

[036] Quando um controlador local 3 determina a presença de uma perturbação, e opera em modo local, o dito controlador local 3 ativa um modo de geração de potência reativa para a unidade de geração 2 sobre a qual atua se alguma das seguintes condições são aplicadas:

- o valor da característica elétrica medida a partir da qual foi determinada a dita presença é superior a um valor de referência e está dentro de um intervalo determinado de valores acima do dito valor de referência, sendo mantido o dito estado enquanto dure a dita perturbação e o dito valor seja mantido dentro do dito intervalo,

- o valor da característica elétrica medida a partir da qual foi determinada a dita presença é inferior ao dito valor de referência e está dentro de um intervalo determinado de valores abaixo do dito valor de referência, sendo mantido o dito estado enquanto dure a dita perturbação e o dito valor seja mantido dentro do dito intervalo. [037] O dito controlador local 3 ativa um modo de geração de corrente reativa para a dita unidade de geração 2 se o dito valor está fora de ambos os intervalos, sendo mantido o dito modo de geração de corrente reativa enquanto dure a dita perturbação e o dito valor seja mantido fora de ambos os intervalos. A dita unidade de geração 2 gera, assim, potência de acordo com uma referência local de potência reativa quando o controlador local 3 está em modo de geração de potência reativa, e gera potência de acordo com uma referência local de corrente reativa quando o controlador local 3 está em modo de geração de corrente reativa. O valor de referência pode ser um valor previsto para a dita característica elétrica, ou o valor da dita característica elétrica medido antes da presença de uma perturbação ser determinada, por exemplo.

[038] Quando um controlador local 3 está em modo de geração de corrente ou potência reativa, ele atua sobre a unidade de geração 2 correspondente para que esta gere uma corrente ou potência reativa respectivamente, em função do dito valor medido, visto que à medida que a reação requisitada é gerada, o dito valor vai sendo modificado (a rede 1 vai sendo estabilizada), modificando, assim, as necessidades de reação.

[039] A corrente e potência reativa geradas por uma unidade de geração 2 são monitoradas a todo momento, e no momento em que o controlador local 3

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11/12 correspondente determina a presença de uma perturbação, o valor monitorado da corrente e/ou potência reativa gerada nesse momento é congelado, sendo possível empregar opcionalmente o valor congelado correspondente no modo de geração de corrente reativa (caso do valor congelado da corrente reativa) para determinar a corrente reativa a ser produzida, e no modo de geração de potência reativa (caso do valor congelado da potência reativa) para determinar a potência reativa a ser produzida. Em especial, o valor congelado pode ser somado a um valor fixo predeterminado (“offset”), tal e como representado com as seguintes equações:

I = Ioffset + I(V measure) Q = Qoffset + Q(V measure)

Onde,

I: corrente reativa a produzir.

Ioffset: valor congelado da corrente reativa.

I(Vmeasure): valor de corrente reativa a ser produzida, proporcional ao valor medido.

Q: potência reativa a produzir.

Qoffset: valor congelado da potência reativa.

Q(Vmeasure): valor de potência reativa a ser produzida, proporcional ao valor medido.

[040] Em caso de não serem empregados os valores congelados, os termos Ioffset e Qoffset das duas equações anteriores seriam iguais a zero.

[041] Em geral é preferível que um controlador local 3 atue sempre no modo de geração de potência reativa, mas em algumas modalidades, apesar de as condições para operar nesse modo serem cumpridas, isso faz com que, em um primeiro momento da fase de estabilização e durante um intervalo de tempo que preferencialmente é inferior a 100 ms, o dito controlador 3 atue no modo de geração de corrente reativa para reduzir a tensão elétrica da rede 1 (no caso de ela superar o valor de referência).

[042] A planta eólica 100 onde o método é implementado pode compreender, ademais, pelo menos uma unidade de compensação 4 com um controlador local 6 associado, para contribuir para a reação (corrente e/ou potência) à rede 1 quando requisitado, tal e como representado na figura 1. O controlador local 6 se comunica com o controlador da planta 5. Uma unidade de compensação 4 pode ser uma

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STATCOM ou uma bancada de condensadores, por exemplo.

[043] Neste caso, no método os controladores locais 6 determinam também a presença ou ausência de uma perturbação de maneira análoga à dos controladores locais 3, e para isso pelo menos uma característica elétrica é medida em um ponto de conexão PC local associado a cada unidade de compensação 4, preferencialmente a tensão no dito ponto de conexão PC. O funcionamento de um controlador local 6 é análogo ao de um controlador local 3, pois o que foi comentado para os ditos controladores locais 3 e as diferentes possibilidades de operação dos ditos controladores locais 3 também é aplicável aos controladores locais 6.

[044] Um segundo aspecto da invenção se refere a uma planta eólica 100 mostrada a modo de exemplo na figura 1, que está conectada a uma rede 1 e que compreende uma pluralidade de unidades de geração 2, um controlador local 3 associado a cada unidade de geração 2 e um controlador da planta 5 em comunicação com todos os controladores locais 3. A planta eólica 100 está adaptada e configurada para suportar e implementar o método do primeiro aspecto da invenção, em qualquer de suas configurações e/ou modalidades. Desse modo, em algumas modalidades a dita planta eólica 100 pode compreender, ademais, uma unidade de compensação 4 com seu controlador local 6 associado, como os comentados previamente para o primeiro aspecto da invenção. O controlador da planta 5 nestes casos se comunica com o controlador local 6.

[045] A planta eólica 100 compreende, ademais, um conversor 2a associado a cada unidade de geração 2, atuando o controlador local 3 sobre o dito conversor 2a para controlar a geração de energia da dita unidade de geração 2, e nas modalidades correspondentes poderia compreender, ademais, um conversor 4a associado a cada unidade de compensação 4, tal e como representado na figura 1, para controlar a geração da dita unidade de compensação 4.

[046] A planta eólica 100 compreende, ademais, os sensores SPCC e SLV (e SPC em seu caso) ou detectores necessários para implementar o método, como por exemplo os necessários para poder medir as características elétricas a partir das quais é determinada a presença ou ausência das perturbações na rede 1 elétrica. Esses sensores SPCC e SLV (e SPC em seu caso) estão, ademais, em comunicação com os controladores 3 e 5 correspondentes (e com os controladores locais 6 em seu caso).

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de controle para uma planta eólica que está conectada a uma rede (1) elétrica e que compreende uma pluralidade de unidades de geração (2) e um controlador local (3) associado a cada unidade de geração (2), com o qual é determinada de maneira dinâmica e recorrente a presença ou ausência de uma perturbação na tensão da rede (1), sendo implementada uma fase de controle de maneira dinâmica e recorrente quando é determinada a presença de uma perturbação, e durante a dita presença, sendo controladas as unidades de geração (2) para que gerem potência e participem da estabilização da tensão da rede (1) durante a dita fase de controle, caracterizado por no método, ademais, quando o desaparecimento da dita perturbação for determinado, e na ausência de outra perturbação, a fase de controle não ser mais implementada e ser implementada de maneira dinâmica e recorrente uma fase de estabilização durante um intervalo de tempo limitado, seguindo o controle das unidades de geração (2) para gerar potência durante a dita fase de estabilização para fornecer um transitório controlado e suave até que a tensão da rede (1) seja estabilizada.
2. Método de controle para uma planta eólica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por de maneira recorrente uma característica elétrica da rede (1) ser medida no ponto de conexão comum (PCC) da planta eólica (100), e uma característica elétrica ser medida em um ponto de conexão (LV) local associado a cada unidade de geração (2) da planta eólica (100), determinando um controlador da planta (5) a presença de uma perturbação se a característica elétrica medida no ponto de conexão comum (PCC) supera um valor limiar máximo predeterminado correspondente ou está abaixo de um limiar mínimo predeterminado correspondente, ou se existe um número predeterminado de controladores locais (3) em estado de perturbação local e determinando um controlador local (3) a presença de uma perturbação local e passando a estado de perturbação local se a característica elétrica medida no ponto de conexão (LV) correspondente supera um valor limiar máximo predeterminado associado ou está abaixo de um limiar mínimo predeterminado associado
3. Método de controle para uma planta eólica, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a planta eólica (100) compreender, ademais, pelo menos uma unidade de compensação (4) para contribuir com corrente e/ou potência

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2/4 reativa à rede (1) quando seja requisitado e um controlador local (6) associado à dita unidade de compensação (4), medindo-se de maneira recorrente uma característica elétrica da rede (1) no ponto de conexão comum (PCC) da planta eólica (100), uma característica elétrica em um ponto de conexão (LV) associado a cada unidade de geração (2) da planta eólica (100), e uma característica elétrica no ponto de conexão (PC) do compensador de reativo (4) à rede (1), determinando o controlador da planta (5) a presença de uma perturbação se a característica elétrica medida no ponto de conexão comum (PCC) supera um valor limiar máximo predeterminado correspondente ou está abaixo de um limiar mínimo predeterminado correspondente, ou se existe um número predeterminado de controladores locais (3, 6) em estado de perturbação local, e determinando um controlador local (3, 6) a presença de uma perturbação local e passando a estado de perturbação local se a característica elétrica medida no ponto de conexão (LV, PC) correspondente supera um valor limiar máximo predeterminado associado correspondente ou está abaixo de um limiar mínimo predeterminado associado correspondente.
4. Método de controle para uma planta eólica, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado por quando um controlador local (3, 6) não determinar a presença de nenhuma perturbação e estar sendo implementada a fase de controle de estabilização, o dito controlador local (3, 6) estar configurado para atuar sobre sua unidade (2, 4) associada seguindo ordens procedentes do controlador da planta (5).
5. Método de controle para uma planta eólica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado por quando um controlador local (3, 6) determinar a presença de uma perturbação, o dito controlador local (3, 6) estar configurado para atuar sobre sua unidade (2, 4) associada seguindo ordens procedentes do controlador da planta (5) ao longo de toda a fase de controle e de toda a fase de estabilização.
6. Método de controle para uma planta eólica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado por quando um controlador local (3, 6) determinar a presença de uma perturbação, o dito controlador local (3, 6) estar configurado para atuar em modo local no início da fase de controle e no início da fase de estabilização, durante um intervalo de tempo limitado em cada caso, atuando sobre sua unidade (2, 4) associada sem seguir ordens do controlador de planta (5), e para

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3/4 atuar, durante as ditas fases e a partir do intervalo de tempo respectivo, sobre sua unidade (2, 4) associada seguindo ordens procedentes do controlador da planta (5).
7. Método de controle para uma planta eólica, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por quando um controlador local (3, 6) estiver configurado para atuar em modo local, se o valor medido a partir do qual foi determinada a presença da perturbação correspondente estiver fora de um intervalo de valores predeterminado, o dito controlador local (3, 6) modificar sua configuração e atuar sobre sua unidade (2, 4) associada seguindo as ordens procedentes do controlador da planta (5).
8. Método de controle para uma planta eólica, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado por quando um controlador local (3, 6) atuar em modo local, ser ativado um modo de geração de potência reativa para a unidade (2, 4) associada se o valor da característica elétrica medida a partir da qual foi determinada que a perturbação correspondente é superior a um valor de referência determinado para a dita característica elétrica e está dentro de um intervalo determinado de valores acima do dito valor de referência, ou se o dito valor for inferior ao dito valor de referência e estiver dentro de um intervalo determinado de valores abaixo do dito valor de referência, sendo mantido o dito modo de geração de potência reativa enquanto dure a dita perturbação e o dito valor seja mantido dentro de algum dos ditos intervalos, sendo ativado um modo de geração de corrente reativa para a dita unidade (2, 4) se o dito valor estiver fora de ambos os intervalos e sendo mantido o dito modo de geração de corrente reativa enquanto dure a dita perturbação e o dito valor for mantido fora de ambos os intervalos, gerando a dita unidade (2, 4) potência reativa de acordo com uma referência local de potência reativa quando estiver no modo de geração de potência reativa e gerando corrente reativa de acordo com uma referência local de corrente reativa quando estiver no modo de geração de corrente reativa.
9. Método de controle para uma planta eólica, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a potência ou corrente reativa a ser produzida por uma unidade (2, 4) quando está em modo de geração de potência reativa ou em modo de geração de corrente reativa, respectivamente, ser proporcional ao valor medido de uma característica elétrica em seu ponto de conexão (LV).
10. Método de controle para uma planta eólica, de acordo com a

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4/4 reivindicação 9, caracterizado por a corrente e potência reativa produzidas por cada unidade (2, 4) serem monitoradas a todo momento, sendo congelados os valores monitorados da corrente e potência reativa produzidas quando um controlador local (3, 6) correspondente determina a presença de uma perturbação, sendo adicionado o valor congelado da corrente reativa à corrente reativa a ser produzida proporcional ao valor medido de uma característica eléctrica quando a dita unidade (2, 4) está no modo de geração de corrente reativa, e o valor congelado da potência reativa sendo adicionado à potência reativa a ser produzida proporcional ao dito valor medido quando a dita unidade (2, 4) está no modo de geração de potência reativa.
11. Método de controle para uma planta eólica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 10, caracterizado por a característica elétrica que é medida ser a tensão no ponto de conexão (PCC, LV, PC) correspondente.
12. Planta eólica que está conectada a uma rede (1) elétrica e que compreende uma pluralidade de unidades de geração (2), caracterizada por estar adaptada para suportar um método de acordo com qualquer das reivindicações anteriores.
13. Planta eólica, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por compreender um controlador local (3) para cada unidade de geração (2) e um controlador de planta (5) que está em comunicação com todos os controladores locais (3).
14. Planta eólica, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender uma unidade de compensação (4) para contribuir com corrente e/ou potência reativa à rede (1) quando seja requisitado e controlador local (6) para a unidade de compensação (4), estando o controlador de planta (5) em comunicação, ademais, com todos os controladores locais (3, 6).
15. Planta eólica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizada por compreender pelo menos um sensor (SPCC) para medir a característica elétrica correspondente ao ponto de conexão comum (PCC) e um sensor (SLV, SPC) respectivo para medir a característica elétrica correspondente a cada ponto de conexão (LV, PC) local.