ES2329019T3 - Metodo y sistema de ordenador para gestionar datos de funcionamiento de plantas de energia eolica. - Google Patents

Metodo y sistema de ordenador para gestionar datos de funcionamiento de plantas de energia eolica. Download PDF

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Abstract

Método de recogida y corrección de datos de funcionamiento de una planta de energía eólica por medio de un dispositivo de ordenador, que comprende las etapas en las que: se reciben de forma regular datos de funcionamiento de una pluralidad de turbinas eólicas de dicha planta de energía eólica, se almacenan dichos datos de funcionamiento en una parte dedicada de dos, tres o más estructuras de datos ordenadas dimensionalmente en medios de almacenamiento de datos asociados al dispositivo de ordenador en el que dicha estructura se representa en una de las dimensiones por periodos de tiempo, se realiza una pluralidad de rutinas de corrección predefinidas sobre dichos datos de funcionamiento, produciendo cada rutina un conjunto de datos de corrección, se almacenan dichos conjuntos de datos de corrección en partes dedicadas de dicha estructura de datos en dichos medios de almacenamiento de datos de manera que se preservan todos los datos almacenados previos, y se generan informes de una pluralidad de tipos, presentando cada tipo un conjunto predefinido de reglas para seleccionar datos de entre dichos datos almacenados, basándose el tipo de informe en dichos datos seleccionados.

Description

Método y sistema de ordenador para gestionar datos de funcionamiento de plantas de energía eólica.
La presente invención se refiere a un método y un sistema de ordenador para recibir y gestionar datos de funcionamiento de una pluralidad de turbinas eólicas dentro de un área delimitada que forma una planta de energía eólica. Los datos medidos se completan y corrigen de forma automática o manual según conjuntos de reglas y el conocimiento específico de las condiciones de funcionamiento, en particular, condiciones referentes a la interrupción del modo de funcionamiento normal. La presente invención resuelve los problemas de la gestión de tipos de datos según los diferentes medios de entrada, es decir, datos medidos, datos añadidos o corregidos automáticamente y datos añadidos o corregidos manualmente, de tal manera que se pueden generar varios informes sobre el rendimiento del funcionamiento que reflejen diferentes selecciones entre los tipos de datos.
Antecedentes de la invención
Un sistema de ordenador central recibe datos de plantas de energía eólica provenientes de la pluralidad de turbinas eólicas que forman la planta de energía eólica así como de otras partes, tales como anemómetros, medidores de potencia de salida, etcétera, con el fin de inspeccionar el rendimiento y el funcionamiento de la planta de energía y para producir informes del rendimiento. Esto último es importante ya que los contratos entre fabricantes y propietarios de la planta de energía se basan habitualmente en un conjunto de parámetros de rendimiento que se evalúan a partir de dichos informes. Las turbinas eólicas informan de sus parámetros de funcionamiento, por ejemplo, producción de energía, ángulo de paso de las palas, velocidad y dirección del viento medidas locales, temperaturas del generador, transformador de potencia, etcétera, ángulo de guiñada, así como del estado de funcionamiento, es decir, la categorización del periodo de tiempo de los datos, tal como "funcionamiento normal", "guiñada", "giro de la góndola para rebobinar cables", "sin contacto con la red eléctrica", fallos de diferentes tipos, etcétera. En particular, el estado de funcionamiento es importante para periodos no productivos, denominados periodos de inactividad, ya que la cantidad del tiempo de inactividad debida al fallo de las turbinas eólicas es un parámetro significativo en el cálculo del rendimiento de la planta de energía eólica. Los informes de las turbinas eólicas se realizan de forma regular, típicamente cada 10 minutos, y a estos datos se les denomina datos no procesados.
La calidad y la compleción de los datos no procesados no es satisfactoria normalmente para la generación directa de informes, y la manipulación de los datos no procesados se realiza sobrescribiendo los datos no procesados con datos corregidos para obtener estimaciones de datos perdidos, corregir datos erróneos, por ejemplo, valores que estén fuera de un intervalo razonable, o datos de categorización, en particular el periodo de inactividad debido a causas específicas externas a la planta de energía. Esta corrección de los datos no procesados se realiza en forma de una serie de rutinas automatizadas que corrigen cada una de ellas diferentes fallos según un método específico, al que se le suministra una serie de correcciones generadas manualmente. De este modo, los datos finales a partir de los cuales se generan los informes pueden comprender típicamente una cantidad considerable de datos que hayan sido añadidos, modificados o corregidos una o varias veces.
Aunque habitualmente se guarda una copia de los datos no procesados en forma de un archivo de base de datos independiente, el historial de correcciones normalmente se pierde, y la relación entre los datos medidos y los datos corregidos únicamente se puede resolver comparando los datos finales con los datos no procesados.
En los siguientes documentos de patente y no patentes se dan a conocer ejemplos de otros sistemas de procesado de datos:
Smith G.J.: "Scada in Wind Farms", Coloquio del IEE sobre instrumentación en la industria del suministro eléctrico, IEE, Londres, GB, 1993, páginas 11-1 a 11-2,
solicitud de patente internacional nº 97/07443 y
Scruggs J: "Scada ensures consistency ...", I & CS - Industrial and Process Control Magazine, Chilton Company, US, Vol. 71, nº 6, junio de 1998, páginas 55 a 60.
Los presentes inventores han observado que resulta ventajoso poder proporcionar una confirmación más detallada de las correcciones realizadas en los datos no procesados para generar los informes de rendimiento de manera que se pueda estimar la credibilidad del informe. Además, se ha observado también que resulta ventajoso facilitar la generación de informes diferentes con el fin de evaluar aspectos diferentes del rendimiento y el funcionamiento de la planta de energía eólica, por ejemplo, para la optimización de diferentes aspectos de los parámetros de funcionamiento, para identificar la importancia de diversas razones del periodo de inactividad y para la evaluación del rendimiento de la planta según un conjunto de reglas contractuales.
Se puede mantener un registro independiente de las correcciones, y se puede aplicar una estrategia retroactiva de retroceso de cada uno de los datos finales por medio del registro para generar cada uno de los diferentes informes y la confirmación de las correcciones. No obstante, este procedimiento es tedioso y requiere muchos cálculos y consultas en bases de datos, particularmente para las grandes cantidades de datos que se originan en grandes plantas de energía eólica durante periodos de tiempo prolongados de varios meses o incluso años. La solicitud de generación de diferentes informes basándose en diferentes correcciones o la prioridad de las correcciones puede necesitar que se realice, para cada uno de los informes, una serie independiente de correcciones comenzando a partir de los datos no procesados.
De este modo, el problema objetivo que se debe resolver por la presente invención es proporcionar un método y un sistema de ordenador para recoger datos no procesados de una pluralidad de unidades, incluyendo una pluralidad de turbinas eólicas, de una planta de energía eólica, corregir los datos no procesados con una pluralidad de rutinas y generar una pluralidad de informes, en los que se facilita dicha generación de la pluralidad de informes basándose en diferentes combinaciones de dichas rutinas de corrección.
Este problema se resuelve por medio de la presente invención preservando todos los datos no procesados, corregidos, así como todos los datos de corrección generados automáticamente y generados manualmente en la misma estructura de datos, típicamente una matriz bidimensional para cada turbina, en la que cada columna representa un tipo de datos, tal como, por ejemplo, tiempo, producción medida, estado de funcionamiento del que se ha informado, producción estimada a partir de la velocidad del viento, producción estimada a partir de turbinas eólicas vecinas, estado de funcionamiento corregido automáticamente, estado de funcionamiento corregido manualmente, etcétera, y cada fila representa un periodo de una longitud, típicamente, 10 minutos, que se produce en un tiempo y una fecha especificados. La estructura de datos también puede ser, o se puede considerar como, una estructura tridimensional de la que las dos dimensiones son como las descritas y la tercera dimensión representa la pluralidad de turbinas eólicas de manera que cada turbina eólica tiene una capa de datos bidimensional para sus propios datos.
Esta solución requiere medios de almacenamiento de datos mucho mayores que las soluciones conocidas, pero de este modo se logra que todos los diferentes tipos de informes solicitados se puedan generar fácilmente a partir de los datos, siendo divergente, para dichos informes, la prioridad de seleccionar datos sobre los cuales basar el informe, por ejemplo, si usar la producción estimada a partir de la velocidad del viento o la producción estimada a partir de turbinas eólicas vecinas cuando los datos de funcionamiento para una turbina eólica se han perdido durante un periodo. Además, resulta sencillo confirmar el tipo y la cantidad de correcciones en las que se basa un informe determi-
nado.
Breve descripción de la presente invención
De este modo, la presente invención que resuelve el problema mencionado anteriormente es un método de recogida y corrección de datos de funcionamiento de una planta de energía eólica por medio de un dispositivo de ordenador, que comprende las etapas en las que:
se reciben de forma regular datos de funcionamiento de una pluralidad de turbinas eólicas de dicha planta de energía eólica,
se almacenan dichos datos de funcionamiento en una parte dedicada de dos, tres o más estructuras de datos ordenadas dimensionalmente en medios de almacenamiento de datos asociados al dispositivo de ordenador en el que dicha estructura se representa en una de las dimensiones por periodos,
se realiza una pluralidad de rutinas de corrección predefinidas sobre dichos datos de funcionamiento, produciendo cada rutina un conjunto de datos de corrección,
se almacenan dichos conjuntos de datos de corrección en partes dedicadas de dicha estructura de datos en dichos medios de almacenamiento de datos de manera que se preservan todos los datos almacenados previos, y
se generan informes de una pluralidad de tipos, presentando cada tipo un conjunto predefinido de reglas para seleccionar datos de entre dichos datos almacenados, basándose el tipo de informe en dichos datos seleccionados.
Con la expresión "estructura de datos ordenada dimensionalmente" se entiende, por ejemplo, una matriz de datos bidimensional, de entre la cual las filas representan periodos y las columnas representan datos, o una matriz de datos tridimensional, de entre la cual la tercera dimensión representa la pluralidad de turbinas eólicas de manera que cada turbina tiene su capa de datos bidimensional dedicada. Dentro del alcance de la presente invención también se incluyen más dimensiones, por ejemplo, que representen subgrupos de turbinas eólicas.
Es importante que se preserven todos los datos almacenados, lo cual significa que los datos, cuando se almacenan, no se pueden sobrescribir sobre datos almacenados previamente de la estructura de datos.
Los datos de funcionamiento comprenden típicamente por lo menos la producción de energía y el estado de funcionamiento de la turbina eólica, aunque también otros datos, tales como temperaturas de varias partes de las turbinas, ángulo de guiñada, velocidad del viento, etcétera, pueden formar parte de los datos de funcionamiento.
Se prefiere que por lo menos una de las rutinas de corrección produzca un conjunto de datos de corrección que sean datos estimados para la producción de energía de las turbinas eólicas.
Además, en una forma de realización preferida, el método puede comprender además unos medios para permitir la corrección manual de los datos. De este modo, el método puede comprender además las etapas en las que
se activa una rutina de entrada de usuario que permite una entrada manual de instrucciones de corrección por parte del usuario,
se recibe una entrada de instrucciones de corrección, por parte del usuario, desde una interfaz de usuario,
se genera por lo menos un conjunto de datos de corrección manual a partir de dichas instrucciones de corrección, y
se almacenan dichos conjuntos de datos de corrección manual en partes dedicadas de dicha estructura de datos en dichos medios de almacenamiento de datos de manera que se preservan todos los datos almacenados previos.
Resulta además ventajoso que por lo menos uno de dichos informes comprenda datos de credibilidad basados en el tipo y/o la cantidad de correcciones de los datos seleccionados a partir de los que se genera el informe.
La presente invención se refiere, en un aspecto adicional, a un sistema de ordenador que comprende unos medios para establecer por lo menos temporalmente una conexión de transmisión de datos con una pluralidad de turbinas eólicas que forman una planta de energía eólica y que tiene medios para realizar el método anterior así como un producto de programa de ordenador que es adecuado para ser ejecutado en un sistema de ordenador que comprende medios para establecer por lo menos temporalmente una conexión de transmisión de datos con una pluralidad de turbinas eólicas que forman una planta de energía eólica y posibilitar que dicho sistema de ordenador realice el método de la presente invención.
Descripción detallada de una forma de realización de la invención
A continuación se da a conocer una forma de realización preferida de la presente invención haciendo referencia a los dibujos adjuntos de entre los cuales la Fig. 1 es una vista general de la planta de energía eólica y la infraestructura de servidor del sistema de ordenador, y la Fig. 2 es un diagrama de flujo del procesado de datos realizado en el sistema de ordenador.
La Solución de Servidor según una forma de realización de la presente invención es un sistema SCADA usado para plantas de energía eólica. Una planta de energía eólica consta de turbinas eólicas, estaciones meteorológicas, subestaciones y un edificio de control. Todas las unidades en la planta de energía están conectadas en bucle a través de cables de fibra óptica que se encuentran en el edificio de control. En el edificio de control, se instala un Small Business Server con software dedicado para el funcionamiento, la monitorización y la recogida de datos históricos de la planta de energía.
Toda la comunicación en el edificio de control entre el Servidor y los Clientes se realiza a través de una LAN, aunque también es posible conectarse al servidor desde una ubicación remota a través de una conexión de marcación (módem por RAS).
La caja de herramientas Generador de Informes (Report Generator) es un producto de software del sistema de ordenador y consta de los siguientes componentes:
\circ
Generador de informes
\sqbullet
Para todo aquel que pueda generar un informe nuevo
\circ
Archivo de informes
\sqbullet
Para todo aquel que pueda acceder a informes generados
\circ
Editor de datos paralelos (Shadow data)
\sqbullet
Para operadores in situ que sean responsables de la asignación de periodos de inactividad, y de la integridad de los datos paralelos
\circ
Administrador de perfiles
\sqbullet
Para el administrador que sea responsable de la configuración del sistema. Esto incluye asignación de listas de acontecimientos, cálculo y parámetros de validación de datos no procesados
Para poder realizar informes con la máxima integridad de datos, se ejecuta un procesado automático y manual de los datos no procesados. Además de la validación de los datos recogidos, también se calcula una serie de diferentes valores nuevos.
Las siguientes etapas describen el flujo de trabajo al usar el Generador de Informes en referencia a la Fig. 2:
Etapa 1
Todos los datos no procesados recogidos, de las turbinas y otras unidades del parque, se almacenan en una base de datos Windows SQL2000.
Etapa 2, 3 y 4
Las tablas de datos paralelos consisten en datos generados basándose en datos no procesados y parámetros contractuales introducidos en la tabla de configuración en el módulo Administrador de Perfiles. Los valores nuevos calculados se centran en la Producción Esperada usada para estimar el rendimiento completo de la planta de energía.
Otro conjunto muy importante de valores es la asignación automática y manual del periodo de inactividad. Estos valores se usan para documentar la disponibilidad contractual.
En general, todos los datos no procesados y procesados se usan para verificar el rendimiento de la planta de energía y, de este modo, las responsabilidades contractuales. Esto hace que el procesado de datos sea un foco de atención notable y se requiere un alto nivel de transparencia de datos.
Para cumplir la demanda de transparencia de datos, el software usa diferentes maneras de mantener una visión general. Las características principales son:
\bullet
Codificación por colores para separar los datos manipulados de los datos no procesados.
\bullet
Los datos no procesados son siempre de solo lectura, lo cual significa que los datos no procesados nunca se pierden y siempre se pueden presentar.
\bullet
El sistema usa prioridad de datos en lugar de sobrescribir datos no procesados.
Por ejemplo, la prioridad más alta se usa siempre para los informes:
\circ
Datos introducidos manuales, a continuación datos autogenerados y finalmente datos no procesados.
(Tabla de datos independiente para cada conjunto de datos)
\bullet
Todos los datos presentados contractuales tienen informes de integridad de datos asociados.
\bullet
Cuando se asignan periodos de inactividad, es posible añadir comentarios a todas las asignaciones autogeneradas y dedicadas manualmente con una resolución de 10 minutos.
\bullet
El perfil contractual se puede bloquear incluyendo todos los ajustes de rendimiento, las curvas de potencia contractuales y los ajustes de disponibilidad contractuales. Un perfil contractual no se puede editar sin el consentimiento de todas las partes contratantes.
Etapa 5 y 6
Cuando los datos se han validado y editado manualmente, los informes se pueden generar, presentar y almacenar en forma de una tabla en la base de datos.
Etapa 7 y 8
Todos los informes/resultados generados se almacenan en el Archivo de Informes en el que todo aquel con el acceso correcto puede descargar e imprimir los informes. También es posible regenerar el informe individual si los datos paralelos editados se han cambiado adicionalmente.

Claims (7)

1. Método de recogida y corrección de datos de funcionamiento de una planta de energía eólica por medio de un dispositivo de ordenador, que comprende las etapas en las que:
se reciben de forma regular datos de funcionamiento de una pluralidad de turbinas eólicas de dicha planta de energía eólica,
se almacenan dichos datos de funcionamiento en una parte dedicada de dos, tres o más estructuras de datos ordenadas dimensionalmente en medios de almacenamiento de datos asociados al dispositivo de ordenador en el que dicha estructura se representa en una de las dimensiones por periodos de tiempo,
se realiza una pluralidad de rutinas de corrección predefinidas sobre dichos datos de funcionamiento, produciendo cada rutina un conjunto de datos de corrección,
se almacenan dichos conjuntos de datos de corrección en partes dedicadas de dicha estructura de datos en dichos medios de almacenamiento de datos de manera que se preservan todos los datos almacenados previos, y
se generan informes de una pluralidad de tipos, presentando cada tipo un conjunto predefinido de reglas para seleccionar datos de entre dichos datos almacenados, basándose el tipo de informe en dichos datos seleccionados.
2. Método según la reivindicación 1, en el que los datos de funcionamiento comprenden por lo menos la producción de energía y el estado de funcionamiento de las turbinas eólicas.
3. Método según la reivindicación 1 ó 2, en el que por lo menos una de las rutinas de corrección produce un conjunto de datos de corrección que son datos estimados para la producción de energía de las turbinas eólicas.
4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además las etapas en las que se activa una rutina de entrada de usuario que permite una entrada manual de instrucciones de corrección por parte del usuario, se recibe una entrada de instrucciones de corrección, por parte del usuario, desde una interfaz de usuario, se genera por lo menos un conjunto de datos de corrección manual a partir de dichas instrucciones de corrección, y se almacenan dichos conjuntos de datos de corrección manual en partes dedicadas de dicha estructura de datos en dichos medios de almacenamiento de datos de manera que se preservan todos los datos almacenados previos.
5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que por lo menos uno de dichos informes comprende datos de credibilidad basados en el tipo y/o la cantidad de correcciones de los datos seleccionados a partir de los que se genera el informe.
6. Sistema de ordenador que comprende unos medios para establecer por lo menos temporalmente una conexión de transmisión de datos con una pluralidad de turbinas eólicas que forman una planta de energía eólica y que presenta unos medios para realizar el método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
7. Producto de programa de ordenador que es apto para ser ejecutado en un sistema de ordenador que comprende unos medios para establecer por lo menos temporalmente una conexión de transmisión de datos con una pluralidad de turbinas eólicas que forman una planta de energía eólica y posibilita que dicho sistema de ordenador realice el método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
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