ES2265746B1 - Metodo y dispositivo para la deteccion de funcionamiento en isla de un sistema generador electrico. - Google Patents
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Abstract
Método para la detección de funcionamiento en isla de un sistema generador eléctrico, de los provistos de un inversor de corriente, que comprende los pasos de perturbar la corriente eléctrica a la salida del citado inversor alrededor de un paso por cero de la tensión de salida; estimar el valor medio de la tensión de salida Vper durante dicha perturbación; estimar el valor de impedancia que, a consecuencia de dicha perturbación o perturbaciones, detecta el inversor; y comparar el valor de impedancia calculado con un valor umbral de referencia, estimándose el valor medio de la tensión de salida Vper durante la perturbación en función de los valores medios de tensión correspondientes a varios periodos de tiempo, centrados respecto de diferentes pasos por cero de la tensión, siendo al menos uno de dichos periodos no coincidente con el de la perturbación de la corriente eléctrica a la salida del inversor.
Description
Método y dispositivo para la detección de
funcionamiento en isla de un sistema generador eléctrico.
La invención se refiere a un método para la
detección de funcionamiento en isla de un sistema generador
eléctrico, particularmente aplicable a sistemas fotovoltaicos
conectados a una red eléctrica como generadores de energía
eléctrica. El efecto isla es la situación que se produce cuando un
generador eléctrico permanece alimentando a su sección de la red
eléctrica cuando se ha producido una desconexión de la red.
En la actualidad, una creciente capacidad de
generación eléctrica se basa en la generación de productores
independientes de energía eléctrica. Estas instalaciones generadoras
independientes pueden consistir en pequeñas unidades generadoras
dispersas, generalmente operadas por personal ajeno a las empresas
eléctricas, conectadas habitualmente al sistema de la empresa
eléctrica en los niveles de distribución y transmisión.
La introducción de estos generadores constituye
una fuente no controlada de distribución de corrientes, así como
una posible fuente de sobrevoltaje. Por lo general, no se permite
la operación en isla de generadores de productores independientes
dispersos, puesto que este funcionamiento en isla puede tener
consecuencias muy negativas tanto para las cargas como para la red
eléctrica o incluso para el propio generador. Después de una caída
de red, por ejemplo, la empresa eléctrica debe restaurar los
circuitos interrumpidos y este proceso se complica mucho cuando hay
generadores en isla con cargas de la empresa eléctrica. El rearme
automático es generalmente el primer método que se intenta para
restaurar energía eléctrica a los usuarios y, en el caso de haber
generadores en isla, dicha operación de rearme automático se
complica puesto que requiere sincronizar el generador/carga en isla
con el sistema de la empresa eléctrica.
Por otro lado, la calidad de la energía
suministrada por la empresa eléctrica (los niveles de voltaje y
frecuencia, así como los armónicos) puede no ser mantenida por los
generadores de los productores independientes en isla lo que puede
resultar dañino para los equipos de los usuarios.
En la actualidad, se conocen numerosas
propuestas para detectar el funcionamiento en isla de sistemas de
generación, y particularmente para la detección de funcionamiento en
isla de inversores fotovoltaicos, para proceder a la desconexión de
dichos sistemas cuando se produce el mencionado funcionamiento en
isla. Los denominados métodos activos son aquellos que se basan en
forzar la introducción de perturbaciones a la salida del inversor
para detectar el funcionamiento en isla. Existen dos tipos de
métodos activos de detección, dependiendo de si las perturbaciones
son dependientes de las magnitudes eléctricas sensadas a la salida
del inversor o si éstas son periódicas e independientes del
funcionamiento del inversor. La diferencia fundamental entre ambos
grupos de métodos activos es que los primeros esperan a detectar
una variación en las variables eléctricas de salida para actuar,
mientras que los segundos están continuamente actuando. Así, en
funcionamiento normal, los primeros no introducen perturbación
alguna en la red eléctrica, mientras que los segundos perturban de
forma periódica la red.
El segundo grupo de métodos activos introduce
una perturbación periódica buscando bien la reacción del sistema
ante dicha perturbación cuando se halla en isla, bien una medición
de los parámetros de la red eléctrica para detectar si ésta se
encuentra o no conectada. Estos métodos son los siguientes: deriva
activa de frecuencia, deriva activa de frecuencia con
realimentación positiva, inserción de reactancias capacitivas y
medición de impedancia.
El método de medición de impedancia introduce
una perturbación periódica en la corriente de salida del inversor
para calcular, a continuación, la impedancia detectada a partir de
los valores medios de corriente y tensión durante la perturbación.
La detección de isla se produce a partir de las variaciones de los
valores de impedancia medidos.
Tal es el caso del método descrito en el
documento de patente US 2003/0080741, en el que selectivamente se
inyectan pulsos de corriente en la conexión a la red eléctrica de
un sistema de generación, preferentemente alrededor de un paso por
cero de la tensión de salida, y se monitorizan las respuestas
obtenidas. Concretamente se mide la tensión a la salida del inversor
que se obtiene, en los instantes en los que se inyecta el pulso de
corriente, como consecuencia de inyectar dichos pulsos de corriente,
para posteriormente calcular la impedancia a partir de los valores
de tensión medidos y compararla con un valor umbral, indicativo de
si existe funcionamiento en isla o no del sis-
tema.
tema.
Este método de detección presenta varios
inconvenientes: en primer lugar, debe citarse el problema de
descentrado de la perturbación con respecto al paso por cero de la
tensión debido a la forma de detectar los pasos por cero. Si la
perturbación no está perfectamente centrada con respecto al paso por
cero de la tensión de la red, la tensión medida incluirá una
componente que falsea la tensión de la impedancia y cuyo valor
dependerá del descentrado. Un segundo problema son las variaciones
de frecuencia en la red eléctrica que, a pesar de estar restringidas
a un determinado rango, pueden influir de manera importante en los
valores obtenidos. La variación de frecuencia provoca un
descentrado de la medición de tensiones.
Otro factor importante que afecta a la medición
de impedancia es la presencia de una componente de continua en la
lectura de la tensión, como consecuencia de "offsets" en los
elementos de la cadena de medición. Esta componente puede añadirse
a los valores leídos falseando el valor obtenido de impedancia.
Dependiendo del error que se produzca en el cálculo del valor medio
de la tensión, tanto causado por los elementos de la cadena de
medición como por la presencia de subarmónicos en la tensión, el
valor de la tensión media puede verse desplazado ("offset"),
distorsionando así la medición de la impedancia.
Por último, la presencia de subarmónicos en la
red puede afectar considerablemente la medida de la tensión media,
ya que el valor que el subarmónico introduce en la medida puede
llegar a ser muy importante comparado con el valor medio de la
tensión introducido por la perturbación.
Se hace notar pues la falta de un método para la
detección de funcionamiento en isla que supere los inconvenientes
antes citados, que permita estimar el valor medio de la tensión
durante la perturbación con la precisión suficiente para que la
impedancia calculada sea lo suficientemente exacta como para poder
determinar si existe o no funcionamiento en isla.
El método objeto de la invención está destinado
a la detección de funcionamiento en isla de un sistema generador
eléctrico, de los que comprenden un inversor de corriente,
conectado a una red eléctrica. Este método, del tipo de los
denominados métodos activos, comprende los pasos de perturbar la
corriente eléctrica a la salida del citado inversor alrededor de un
paso por cero de la tensión de salida del sistema; estimar el valor
medio de la tensión de salida durante dicha perturbación; calcular
el valor de impedancia que, a consecuencia de dicha perturbación o
perturbaciones, detecta el inversor cuando este está conectado a la
red eléctrica; y comparar el valor de impedancia calculado con un
valor umbral de referencia.
En su esencia, el método de la invención se
caracteriza porque el valor medio de la tensión de salida Vper
durante la perturbación se estima en función de valores medios de
tensión correspondientes a varios periodos de tiempo esencialmente
centrados respecto de diferentes pasos por cero de la tensión,
siendo al menos uno de dichos periodos no coincidente con el de la
perturbación de la corriente eléctrica a la salida del inversor, y
porque el método incluye los pasos de medir dichos valores medios
de tensión a la salida del inversor.
Según una variante de la invención, los citados
periodos de tiempo se corresponden a períodos de tiempo centrados
respecto de dos pasos por cero consecutivos de la tensión, siendo
uno de dichos períodos coincidente con el de la perturbación de la
corriente eléctrica. De acuerdo con esta variante de la invención,
el valor medio de la tensión de salida Vper durante la perturbación
se define por la fórmula de la reivindicación 3.
Según otra característica de la invención, los
citados periodos de tiempo se corresponden a períodos de tiempo
centrados respecto de cuatro pasos por cero consecutivos de la
tensión, siendo uno de dichos períodos coincidente con el de la
perturbación de la corriente eléctrica.
En una variante de la invención, el período de
tiempo coincidente con el de la perturbación está centrado respecto
de un paso por cero de un flanco de bajada de un ciclo de tensión.
Según esta variante, siendo el paso por cero coincidente con el
período de la perturbación el cuarto paso por cero consecutivo, el
valor medio de la tensión de salida Vper durante la perturbación
puede definirse por la fórmula de la reivindicación 7.
De acuerdo con otra característica de la
invención, el método incluye los pasos añadidos de estimar la
tensión media durante ciclos completos de la tensión de salida
centrados respecto a los citados pasos por cero de la tensión, y
estos valores de tensiones medias correspondientes a ciclos
completos intervienen en la estimación de los valores medios de
tensión, para amortiguar la influencia de los subarmónicos en las
medidas de estos valores medios de
tensión.
tensión.
Según una variante de la invención, siendo el
paso por cero coincidente con el período de la perturbación el
cuarto paso por cero consecutivo, el valor medio de la tensión de
salida Vper viene definido por la fórmula de la reivindica-
ción 9.
ción 9.
Según otra variante de la invención, siendo el
paso por cero coincidente con el período de la perturbación el
cuarto paso por cero consecutivo, el valor medio de la tensión de
salida Vper viene definido por la fórmula de la reivindica-
ción 10.
ción 10.
Según otra variante de la invención, siendo el
paso por cero coincidente con el período de la perturbación el
tercer paso por cero consecutivo, el valor medio de la tensión de
salida Vper viene definido por la fórmula de la reivindica-
ción 11.
ción 11.
Según otra variante de la invención, siendo el
paso por cero coincidente con el período de la perturbación el
segundo paso por cero consecutivo, el valor medio de la tensión de
salida Vper viene definido por la fórmula de la reivindicación
12.
Según otra variante de la invención, siendo el
paso por cero coincidente con el período de la perturbación el
primer paso por cero consecutivo, el valor medio de la tensión de
salida Vper viene definido por la fórmula de la reivindica-
ción 13.
ción 13.
Según otro aspecto de la invención, se da a
conocer un dispositivo para la detección de funcionamiento en isla
de un sistema generador eléctrico, de los que comprenden un inversor
de corriente, conectado a una red eléctrica, que además comprende un
módulo adaptado para la inyección, siguiendo un patrón determinado,
de picos de corriente a la salida del inversor; un medidor de la
tensión a la salid da del inversor; y un módulo de detección de
funcionamiento en isla adaptado para desconectar el sistema
generador eléctrico de la red en función de la impedancia que, a
consecuencia de los picos de corriente inyectados, detecta el
inversor cuando este está conectado a la red eléctrica.
Dicho dispositivo se caracteriza porque también
comprende un microcontrolador adaptado para almacenar series de
valores medios de tensión, medidos por el medidor de tensión,
correspondientes a periodos de tiempo centrados respecto de
consecutivos pasos por cero de la tensión, siendo uno de dichos
periodos coincidente con el de la inyección del pico de corriente,
a partir de los cuales se calcula el valor de la impedancia que
detecta el inversor cuando este está conectado a la red eléctrica,
asociada a cada inyección de corriente.
En los dibujos adjuntos se ilustra, a título de
ejemplo no limitativo tres variantes del método de la invención. En
dichos dibujos:
La Fig. 1, es una gráfica representativa de los
ciclos de tensión y corriente a la salida de un inversor
fotovoltaico en la que se señalan, según una primera y segunda
variantes del método de la invención, los periodos de tiempo
utilizados para estimar el valor medio de la tensión durante la
perturbación;
La Fig. 2, es una gráfica representativa de los
ciclos de tensión y corriente a la salida de un inversor
fotovoltaico en la que se señalan, según una tercera variante del
método de la invención, los periodos de tiempo utilizados para
estimar el valor medio de la tensión durante la perturbación;
La Fig. 3, es una gráfica representativa de los
ciclos de tensión y corriente a la salida de un inversor
fotovoltaico en la que se señalan, según una cuarta variante del
método de la invención, los periodos de tiempo utilizados para
estimar el valor medio de la tensión durante la perturbación;
La Fig. 4, es una gráfica representativa de los
ciclos de tensión y corriente a la salida de un inversor
fotovoltaico en la que se señalan, según una quinta variante del
método de la invención, los periodos de tiempo utilizados para
estimar el valor medio de la tensión durante la perturbación; y
La Fig. 5, es una gráfica representativa de los
ciclos de tensión y corriente a la salida de un inversor
fotovoltaico en la que se señalan, según una sexta variante del
método de la invención, los periodos de tiempo utilizados para
estimar el valor medio de la tensión durante la perturbación.
Las distintas formas de medición de impedancia
según la invención se basan en la medición de la tensión media
durante cuatro flancos de interés de la tensión de salida del
inversor. Con el objetivo de clarificar dichos flancos, se va a
denominar en primer lugar como "ciclo 1", al ciclo de la
tensión en cuyo último flanco de subida se inicia el pico de
perturbación. A menudo se nombrará a este ciclo como "ciclo de la
perturbación", a pesar de que la mitad de la perturbación cae,
lógicamente, en el siguiente ciclo. Por el contrario, "ciclo 0"
es el ciclo anterior al de la perturbación. Así, el valor medio de
la tensión de cada uno de los flancos medido durante un determinado
período de tiempo alrededor de los pasos por cero, se denominará de
aquí en adelante, y como se indica a su vez en la Fig. 1, de la
siguiente manera:
- \ding{111}
- B0: tensión media medida en el flanco de bajada del ciclo anterior a la perturbación, o "ciclo 0", durante el período T1 centrado respecto al paso por cero P1 de la tensión
- \ding{111}
- S0: tensión media medida en el último flanco de subida del "ciclo 0" durante el período T2 centrado respecto al paso por cero P2 de la tensión
- \ding{111}
- B1: tensión media medida en el flanco de bajada del ciclo que contiene a la perturbación, o "ciclo 1", durante el período T3 centrado respecto al paso por cero P3 de la tensión
- \ding{111}
- S1: tensión media medida en el último flanco de subida del "ciclo 1" durante el período T4 centrado respecto al paso por cero P4 de la tensión, es decir, durante el periodo T0 correspondiente a la perturbación de corriente introducida para detectar la situación de isla.
A su vez, cada una de las medidas anteriores se
puede subdividir en varios componentes en función de los distintos
factores que pueden afectar a la medida y que se pretenden
eliminar:
- \bullet
- VDSP: tensión media debida al descentrado respecto del paso por cero de la tensión detectado por el microcontrolador,
- \bullet
- VfRed: tensión media debida al descentrado respecto del paso por cero de la tensión como consecuencia de una variación en la frecuencia de la red,
- \bullet
- Voff: tensión media debida al "offset" de la cadena de medición, también entendido como valor de continua en la medición, y
- \bullet
- Vsub: tensión media debida al efecto de los subarmónicos de la red.
Según esta primera variante de la invención,
para anular VDSP se propone realizar el siguiente cálculo para
estimar valor medio de la tensión Vper durante la perturbación:
Vper =
B1+S1
De esta manera, se elimina completamente el
efecto del descentrado provocado por el microcontrolador cuando no
existe variación de frecuencia.
Para eliminar la influencia tanto de
"offsets" como de variaciones en la frecuencia de red sobre la
medición de tensión, se miden durante el ciclo anterior al de la
perturbación los valores medios de la tensión durante los flancos de
subida y bajada, sumando el valor obtenido. Este valor, en
principio, debe contener dos veces el valor del "offset" en la
medida, junto con la variación de tensión debida a la variación de
frecuencia.
Supóngase que los valores tanto del
"offset" como de la frecuencia de la red, sea cual sea ésta,
son constantes durante los dos ciclos en los cuales se miden los
flancos. En este caso, restando el valor obtenido en el ciclo previo
a la perturbación del valor medio calculado utilizando los dos
flancos del ciclo que contiene a la perturbación, se eliminan de
este último las influencias del "offset" y de la variación de
frecuencia.
En definitiva, la medición propuesta para el
valor medio de tensión durante la perturbación se puede calcular de
la siguiente manera:
Vper =
(S1+B1)-(S0+B0)
La influencia de una variación de la frecuencia
de red en caso de que la frecuencia sea en ambos ciclos la misma
también queda anulada debido a que el error que aparece al sumar
los dos flancos de un ciclo es igual al del otro ciclo, y por tanto
la resta de ambas medidas anula el error.
Así, mediante la utilización tanto de los dos
flancos del ciclo anterior como de los del ciclo que contiene la
perturbación, se eliminan los efectos del "offset" y del
descentrado debido a variaciones de la frecuencia de red. El error
debido al descentrado causado por la detección del paso por cero
del DSP también desaparece desde el momento en que se suman las
mediciones realizadas en los flancos de subida y bajada de cada uno
de los dos ciclos.
Esto hace de la medición con cuatro flancos una
de las formas de medición de impedancia más robustas ante
perturbaciones tanto externas como propias del sistema.
Para minimizar los efectos de los subarmónicos
se filtra la tensión de manera que el fundamental desaparezca por
completo. De esta manera, lo que se está haciendo en todo momento
es calcular el valor medio del último ciclo. Dado que en cada flanco
se está introduciendo un valor adicional debido al subarmónico, se
puede aproximar ese valor por el valor medio del ciclo cuando el
flanco se encuentra centrado en la ventana del filtro.
En la Fig. 2, se muestra los flancos en que se
miden los distintos valores medios, B0, S0, B1 y S1 que en este
caso son los mismos que en la primera y segunda variante de la
invención.
También se muestra los puntos en los que se toma
el valor de la tensión filtrada para realizar la compensación del
valor medio en los flancos. Estos puntos se denominan Bm0, Sm0, Bm1
y Sm1, determinando el valor medio del ciclo que contiene a cada
uno de los flancos B0, S0, B1 y S1, respectivamente. Debe tenerse en
cuenta que los puntos marcados con Bm0, Sm0, Bm1 y Sm1 indican el
momento en que se toma el valor medio del último ciclo de la
tensión de red.
La forma de calcular el valor de la perturbación
según esta tercera variante de la invención, según lo indicado en
el párrafo anterior, se corresponde a la siguiente expresión:
Vper =
[(S1-Sm1)+(B1-Bm1)]-[(S0-Sm0)+(B0-Bm0)]
Según la fórmula anterior, a cada valor medio de
tensión medido en un flanco se le resta el valor medio de tensión
medido durante el ciclo que contiene a dicho flanco.
Sin embargo, en el valor medio calculado durante
el ciclo correspondiente a S1 también está incluida la
perturbación, por ello se incluye un factor K3, cuya expresión
es:
K3 = [T/(T -
1,5 \cdot
Tp)],
siendo T el periodo de la tensión
de la red y Tp el tiempo de duración de la
perturbación.
Usando este factor, la expresión de Vper
queda:
Vper = K3
\cdot
[(S1-Sm1)+(B1-Bm1)]-[(S0-Sm0)+(B0-Bm0)]
La utilización del valor de Bm1 para compensar
la tensión media introducida por subarmónicos es desaconsejable
dada su dependencia de factores externos tales como el valor de la
inductancia de red o la pendiente de los flancos del pico de
corriente. Como alternativa, se puede utilizar como estimación para
el valor de Bm1 la media algebraica entre los valores Sm0 y
Sm1.
Utilizando esta alternativa, el cálculo de Vper
queda de la siguiente manera:
Vper = K3
\cdot
[(S1-Sm1)+(B1-(Sm0+Sm1)/2]-[(S0-Sm0)+(B0-Bm0)]
Esta medición del valor medio de la tensión
durante la perturbación tiene la 15 ventaja de ser altamente inmune
a la inductancia de red, pero a costa de poder presentar mayores
errores en la medida, dependiendo del subarmónico, que los que se
habrían obtenido sin estimar Bm1 con impedancias de red bajas.
Esta variante consiste en tomar asimismo cuatro
ciclos, con sus cuatro compensaciones de valor medio, pero un
flanco más tarde, es decir, tomando como tercer flanco el de
perturbación. Es decir, el valor medio de la tensión de cada uno de
los flancos medido alrededor de los pasos por cero se denominará en
este caso, como se indica a su vez en la Fig. 3, de la siguiente
manera:
- \ding{111}
- S0: tensión media medida en el flanco de subida del ciclo en cuyo último flanco de subida se inicia el pico de perturbación, durante el período T1 centrado respecto al paso por cero P1 de la tensión,
- \ding{111}
- B0: tensión media medida en el flanco de bajada del ciclo definido en el párrafo anterior, durante el período T2 centrado respecto al paso por cero P2 de la tensión,
- \ding{111}
- S1: tensión media medida en el flanco de subida del ciclo en cuyo dicho primer flaco de subida finaliza el pico de perturbación, durante el período T3 centrado respecto al paso por cero P3 de la tensión, es decir, durante el periodo T0 correspondiente a la perturbación de corriente introducida para detectar la situación de isla, y
- \ding{111}
- B1: tensión media medida en el último flanco de bajada del ciclo definido en el párrafo anterior, durante el período T4 centrado respecto al paso por cero P4 de la tensión.
De acuerdo con esta forma de medición, indicada
en la Fig. 3, el cálculo de la tensión media durante el flanco de
la perturbación se obtiene de la siguiente manera:
Vper = K4
\cdot
[(S1-Sm1)+(B1-Bm1)]-[(S0-Sm0)+(B0-Bm0)]
siendo K4 = [T/(T -
Tp)].
También es válida la siguiente expresión, que
puede resultar más útil a la hora de explicar el funcionamiento del
método propuesto:
Vper = K4
\cdot [(S1 + B1) - (S0 + B0)] - [(Sm1 + Bm1) - (Sm0 +
Bm0)]
Esta variante consiste en tomar asimismo cuatro
ciclos, con sus cuatro compensaciones de valor medio, pero dos
flancos más tarde, es decir, tomando como segundo flanco el de
perturbación. Es decir, el valor medio de la tensión de cada uno de
los flancos medido alrededor de los pasos por cero se denominará en
este caso, como se indica a su vez en la Fig. 4, de la siguiente
manera:
- \ding{111}
- B0: tensión media medida en el flanco de bajada del ciclo en cuyo último flanco de subida se inicia el pico de perturbación, durante el período T1 centrado respecto al paso por cero P1 de la tensión,
- \ding{111}
- S0: tensión media medida en el flanco de subida del ciclo en cuyo primer flaco de subida finaliza el pico de perturbación, durante el período T2 centrado respecto al paso por cero P2 de la tensión, es decir, durante el periodo T0 correspondiente a la perturbación de corriente introducida para detectar la situación de isla
- \ding{111}
- B1: tensión media medida en el último flanco de bajada del ciclo definido en el párrafo anterior, durante el período T3 centrado respecto al paso por cero P3 de la tensión, y
- \ding{111}
- S1: tensión media medida en el primer flanco de subida del ciclo posterior al de la perturbación, durante el período T4 centrado respecto al paso por cero P4 de la tensión.
De acuerdo con esta forma de medición, indicada
en la Fig. 4, el cálculo de la tensión media durante el flanco de
la perturbación se obtiene de la siguiente manera:
Vper = K5
\cdot
[(S0-Sm0)+(B0-Bm0)]-[(S1-Sm1)+(B1-Bm1)]
siendo K5 = [T/(T -
Tp)].
También es válida la siguiente expresión, que
puede resultar más útil a la hora de explicar el funcionamiento del
método propuesto:
Vper = K5
\cdot
[(S0+B0)-(S1+B1)]-[(Sm0+Bm0)-(Sm1+Bm1)]
Esta variante consiste en tomar asimismo cuatro
ciclos, con sus cuatro compensaciones de valor medio, pero tres
flancos más tarde, es decir, tomando como primer flanco el de
perturbación. Es decir, el valor medio de la tensión de cada uno de
los flancos medido alrededor de los pasos por cero se denominará en
este caso, como se indica a su vez en la Fig. 5, de la siguiente
manera:
- \ding{111}
- S0: tensión media medida en el flanco de subida del ciclo en cuyo primer flaco de subida finaliza el pico de perturbación, durante el período T1 centrado respecto al paso por cero P1 de la tensión, es decir, durante el periodo T0 correspondiente a la perturbación de corriente introducida para detectar la situación de isla
- \ding{111}
- B0: tensión media medida en el flanco de bajada del ciclo definido en el párrafo anterior, durante el período T2 centrado respecto al paso por cero P2 de la tensión,
- \ding{111}
- S1: tensión media medida en el primer flanco de subida del ciclo posterior al de la perturbación, durante el período T3 centrado respecto al paso por cero P3 de la tensión, y
- \ding{111}
- B1: tensión media medida en el flanco de bajada del ciclo definido en el párrafo anterior, durante el período T4 centrado respecto al paso por cero P4 de la tensión,
De acuerdo con esta forma de medición, indicada
en la Fig. 5, el cálculo de la tensión media durante el flanco de
la perturbación se obtiene de la siguiente manera:
Vper = K6
\cdot
[(S0-Sm0)+(B0-Bm0)]-[(S1-Sm1)+(B1-Bm1)]
siendo K6 =
[T/(T-1,5 \cdot
Tp)].
También es válida la siguiente expresión, que
puede resultar más útil a la hora de explicar el funcionamiento del
método propuesto:
Vper = K6
\cdot
[(S0+B0)-(S1+B1)]-[(Sm0+Bm0)-(Sm1+Bm1)]
Naturalmente, a pesar de que se ha representado
una perturbación ascendente, o positiva, en la señal de corriente
en las Figs. 1 a 5, se entiende que ésta puede realizarse en
sentido contrario sin que ello afecte a la esencia de la invención.
De igual modo, la forma y duración de la perturbación puede diferir
de aquella descrita en los ejemplos o variantes de la invención,
entendiéndose que la esencia de la misma, tal y como se define en
las reivindicaciones, se basa en la intervención de valores medios
de la tensión correspondientes a periodos de tiempo diferentes a la
de la perturbación, para la estimación de precisamente la tensión
media durante esta perturbación.
Claims (14)
1. Método para la detección de funcionamiento en
isla de un sistema generador eléctrico, provisto de un inversor de
corriente, conectado a una red eléctrica, que comprende los pasos
de
- -
- perturbar la corriente eléctrica (i) a la salida del citado inversor alrededor de un paso por cero (p0) de la tensión de salida (v) del sistema;
- -
- estimar el valor medio de la tensión de salida Vper durante dicha perturbación;
- -
- estimar el valor de impedancia que, a consecuencia de dicha perturbación o perturbaciones, detecta el inversor; y
- -
- comparar el valor de impedancia calculado con un valor umbral de referencia,
caracterizado porque el
valor medio de la tensión de salida Vper durante la perturbación se
estima en función de los valores medios de tensión (B0, S0, B1, S1)
correspondientes a varios periodos de tiempo (T1, T2, T3 y T4),
esencialmente centrados respecto de diferentes pasos por cero (p1,
p2, p3, p4) de la tensión, siendo al menos uno de dichos periodos
no coincidente con el de la perturbación de la corriente eléctrica
a la salida del inversor, y porque el método incluye los pasos de
estimar dichos valores medios de tensión a la salida del
inversor.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque los citados periodos de tiempo (T3 y
T4) se corresponden a períodos de tiempo centrados respecto de dos
pasos por cero (p3, p4) consecutivos de la tensión, siendo el
período más tardío coincidente con el de la perturbación de la
corriente eléctrica.
3. Método según la reivindicación 2,
caracterizado porque el valor medio de la tensión de salida
Vper viene definido por la fórmula:
Vper =
(B1+S1)
siendo S1 y B1 los valores medios
de la tensión de salida del primer y segundo períodos de tiempo (T3
y T4) alrededor del primer (p3) y segundo (p4) pasos por
cero.
4. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque los citados periodos de tiempo (T1, T2,
T3 y T4) se corresponden a períodos de tiempo centrados respecto de
cuatro pasos por cero (p1, p2, p3, p4) consecutivos de la tensión,
siendo uno de dichos períodos coincidente con el de la perturbación
de la corriente eléctrica.
5. Método según la reivindicación 4,
caracterizado porque el período de tiempo coincidente (T4)
con el de la perturbación está centrado respecto de un paso por
cero (p4) de un flanco de subida o de bajada de un ciclo de
tensión.
6. Método según la reivindicación 5,
caracterizado porque el paso por cero (p4) coincidente con
el período de la perturbación es el cuarto paso por cero
consecutivo.
7. Método según la reivindicación 6,
caracterizado porque el valor medio de la tensión de salida
Vper viene definido por la fórmula
Vper =
(S1+B1)-(S0+B0)
siendo S1 y B1 los valores medios
de la tensión de salida del tercer y cuarto períodos de tiempo (T3
y T4) alrededor del tercer (p3) y cuarto (p4) pasos por cero, y S0
y B0 los valores medios de la tensión de salida del primer y segundo
períodos de tiempo (T1 y T2) alrededor del primer (p1) y segundo
(p2) pasos por
cero.
8. Método según las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque incluye los pasos añadidos de estimar
la tensión media durante ciclos completos (Sm0, Bm0, Sm1, Bm1) de
la tensión de salida centrados respecto a los citados pasos por
cero (p1, p2, p3, p4) de la tensión, y porque estos valores de
tensiones medias correspondientes a ciclos completos intervienen en
la estimación de los valores medios de tensión (B0, S0, B1, S1),
para amortiguar la influencia de los subarmónicos en las medidas de
estos valores medios de tensión.
9. Método según las reivindicaciones 6 y 8,
caracterizado porque el valor medio de la tensión de salida
Vper viene definido por la fórmula
Vper =
[(S1-Sm1)+(B1-Bm1)]-[(S0-Sm0)+(B0-Bm0)]
\cdot
K3
siendo K3 = [T/(T - 1,5 \cdot
Tp)], donde T es el periodo de la tensión de la red y Tp el tiempo
de duración de la
perturbación.
10. Método según las reivindicaciones 6 y 8,
caracterizado porque el valor medio de la tensión de salida
Vper viene definido por la fórmula
Vper =
[(S1-Sm1)+(B1-(Sm0+Sm1)/2]-[(S0-Sm0)+(B0-Bm0)]
\cdot
K3
siendo K3 = [T/(T - 1,5 \cdot
Tp)], donde T es el periodo de la tensión de la red y Tp el tiempo
de duración de la
perturbación.
11. Método según la reivindicación 8,
caracterizado porque el paso por cero (p3) coincidente con
el período de la perturbación es el tercer paso por cero
consecutivo y porque el valor medio de la tensión de salida Vper
viene definido por la fórmula
Vper = [(Si
+B1)-(S0+B0)]-[(Sm1 +Bm1)-(Sm0+Bm0)] \cdot
K4
siendo K4 = [T/(T - Tp)], donde T
es el periodo de la tensión de la red y Tp el tiempo de duración de
la
perturbación.
12. Método según la reivindicación 8,
caracterizado porque el paso por cero (p2) coincidente con
el período de la perturbación es el segundo paso por cero
consecutivo y porque el valor medio de la tensión de salida Vper
viene definido por la fórmula
Vper =
[(S0-Sm0)+(B0-Bm0)]-[(S1-Sm1)+(B1-Bm1)]
\cdot
K5
siendo K5 = [T/(T - Tp)], donde T
es el periodo de la tensión de la red y Tp el tiempo de duración de
la
perturbación.
13. Método según la reivindicación 8,
caracterizado porque el paso por cero (p1) coincidente con
el período de la perturbación es el primer paso por cero
consecutivo y porque el valor medio de la tensión de salida Vper
viene definido por la fórmula
Vper =
[(S0-Sm0)+(B0-Bm0)]-[(S1-Sm1)+(B1-Bm1)]
\cdot
K6
siendo K6 = [T/(T - 1,5 Tp)], donde
T es el periodo de la tensión de la red y Tp el tiempo de duración
de la
perturbación.
14. Dispositivo para la detección de
funcionamiento en isla de un sistema generador eléctrico, de los
que comprenden un inversor de corriente, conectado a una red
eléctrica, comprendiendo además dicho dispositivo
- -
- un módulo adaptado para la inyección, siguiendo un patrón determinado, de picos de corriente a la salida del inversor;
- -
- un medidor de la tensión a la salida del inversor; y
- -
- un módulo de detección de funcionamiento en isla adaptado para desconectar el sistema generador eléctrico de la red en función de la impedancia que, a consecuencia de los picos de corriente inyectados, detecta el inversor cuando este está conectado a la red eléctrica,
caracterizado porque también
comprende un microcontrolador adaptado para almacenar series de
valores medios de tensión, medidos por el medidor de tensión,
correspondientes a periodos de tiempo centrados respecto de
consecutivos pasos por cero de la tensión, siendo uno de dichos
periodos coincidente con el de la inyección del pico de corriente,
a partir de los cuales se calcula el valor de la impedancia que
detecta el inversor cuando este está conectado a la red eléctrica,
asociada a cada inyección de
corriente.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200403093A ES2265746B1 (es) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | Metodo y dispositivo para la deteccion de funcionamiento en isla de un sistema generador electrico. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200403093A ES2265746B1 (es) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | Metodo y dispositivo para la deteccion de funcionamiento en isla de un sistema generador electrico. |
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|---|---|
| ES2265746A1 ES2265746A1 (es) | 2007-02-16 |
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|---|---|---|---|
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| JP3227480B2 (ja) * | 1996-05-29 | 2001-11-12 | シャープ株式会社 | インバータ装置の単独運転検知方法、およびインバータ装置 |
| US6219623B1 (en) * | 1997-11-24 | 2001-04-17 | Plug Power, Inc. | Anti-islanding method and apparatus for distributed power generation |
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-
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- 2004-12-28 ES ES200403093A patent/ES2265746B1/es not_active Expired - Fee Related
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