ES2335838A1 - Sistema de monitorizacion y telecontrol de generadores de energia integrados por paneles de efecto fotovoltaico. - Google Patents
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Abstract
El sistema de monitorización y telecontrol de generadores de energía integrados por paneles de efecto fotovoltaico, está formado por un interfaz electrónico, denominado equipo monitor serie, (400) instalado en cada una de las conexiones en serie que integran los generadores, comprendiendo: - Subsistema conexión, conformado por una conexión (1.04) serie del generador, comprendiendo equipo telerruptor serie (300), que monitoriza protecciones y actuaciones preordenadas, equipo monitor serie (400), que convierten las señales eléctricas en digitales y valores medidos continuadamente en cada panel, elemento auxiliar de protección de descargadores (500) y por fusibles (600), equipo de parámetros físicos (700), con sensores. - Subsistema Inversor, que comprende equipo monitor auxiliar (800) vinculado al Inversor (I) y equipo monitor auxiliar (900) vinculado al tarifador (T). - Subsistema de control, formado por centro de control local (1000) y un centro de control remoto (1100) situado enuna ubicación remota donde se vuelca y analizan varios generadores.
Description
Sistema de monitorización y telecontrol de
generadores de energía integrados por paneles de efecto
fotovoltaico.
La invención, tal como expresa el enunciado de
la presente memoria descriptiva, se refiere a un sistema de
monitorización y telecontrol de generadores de energía integrados
por paneles de efecto fotovoltaico.
En particular, el objeto de la invención es
disponer de un sistema eficaz de monitorización y telecontrol de
generadores de energía integrado por módulos o paneles de efecto
fotovoltaico, y que este sistema, mediante la medida individualizada
de los diferentes parámetros de cada panel y en las distintas fases
de producción y transporte, aumente la eficiencia energética del
generador y su rentabilidad económica, siendo estas fases:
monitorización de cada panel en función de los parámetros físicos;
par tensión e intensidad y factor de potencia, totales en la
conexión serie obtenidos de la suma aritmética de los valores de
tensión, lectura de los valores de entrada en continua a la entrada
del conversor, fase de alterna en la salida del conversor, tarifado
y elementos de seguridad.
El sistema aporta, mediante los distintos
subsistemas que lo integran y los equipos que recogen los parámetros
de rendimiento de los paneles, esenciales características de novedad
y notables ventajas con respecto a los medios conocidos y utilizados
para los mismos fines en el estado actual de la técnica.
En concreto, la invención aporta la novedad de
un sistema capaz, mediante el cual es posible medir y analizar de
forma continuada, los datos de producción de cada módulo o panel que
integra un generador de energía que utiliza los paneles descritos
anteriormente, estableciendo la relación directa en función de los
parámetros ambientales y meteorológicos que inciden en el
rendimiento de cada panel de la instalación, analizando la
eficiencia de las distintos elementos y subsistemas del
generador.
Este análisis permite contrastar el rendimiento
del generador en función de parámetros y variables a partir de la
unidad básica, el panel de efecto fotovoltaico, y actuar desde el
centro de control aumentando la eficiencia energética.
Es frecuente la agrupación de este tipo de
generadores con potencias elevadas, siendo la importancia económica
de los mismos lo suficientemente relevante para la incorporación del
sistema objeto de la invención.
El campo de aplicación de la presente invención
se encuentra comprendido dentro del sector industrial dedicado a la
producción de energías denominadas renovables, así como al dedicado
a las telecomunicaciones en general, especialmente a la
implementación y aplicación de sistemas de telecontrol y
monitorización.
El sector de la técnica al que hace referencia
la invención es el de las instalaciones de generación de energía a
partir de paneles de efecto fotovoltaico para la conversión en
alterna e inyección a red, acumulación, o uso por otros procesos de
generación.
Se conoce, en general, la necesidad creciente de
aplicar sistemas mediante los que sea posible llevar a cabo
operaciones de control y rendimiento sobre instalaciones generadoras
de energía formadas o integradas por módulos o paneles solares como
los de efecto fotovoltaico, situadas en posiciones remotas de los
centros de estudio y análisis.
Este tipo de operaciones, dirigidas desde un
determinado puesto de control, normalmente, están destinadas a
realizar mediciones de producción total sin posibilidad de
monitorizar la unidad básica del generador, el módulo o panel
solar.
Así, se conocen ya en la técnica sistemas que
permiten conocer los datos de producción de las instalaciones
fotovoltaicas, al igual que sistemas para máquinas dispensadoras de
productos, máquinas de juego, y otras similares.
Como ejemplo, se puede citar la patente nº
P9501282, relativa a un "Sistema de telecontrol y adquisición de
datos aplicable a instalaciones fotovoltaicas", que adquiere
parámetros físicos y de rendimiento, pero sin la capacidad de
analizar el rendimiento panel a panel del generador y de relacionar
cada uno de los elementos asociados al anillo de campo o bus de
campo una vez microprocesada la información y canalizada al Centro
de Control.
El sistema propuesto en la presente invención
aporta la novedad de recoger los datos de producción de cada panel
mediante una electrónica de control situada en la caja de conexiones
del panel o en la conexión en serie de los paneles, no conociéndose
al día de hoy de ningún sistema con la capacidad de realizarlo a
excepción del propuesto y motivo de la invención.
El sistema de monitorización y telecontrol de
generadores de energía integrados por paneles de efecto fotovoltaico
que la invención propone se configura, pues, como una destacable
novedad dentro de su campo de aplicación, estando los detalles
caracterizadores que lo distinguen de lo ya conocido en el estado
actual de la técnica, adecuadamente recogidos en las
reivindicaciones finales que acompañan a la presente memoria
descriptiva.
Así, tal como se ha mencionado, el sistema
propuesto en la presente invención aporta la novedad de recoger los
datos de producción de cada panel mediante una electrónica de
control situada en la caja de conexiones del panel o en la conexión
en serie de los paneles, lo cual se consigue utilizando un cable
monitor conectado al panel, analizando la curva de rendimiento de
cada panel de un generador en función de los parámetros físicos y
eléctricos, bien en el denominado tiempo real o en un periodo de
tiempo programado en función registrador, compartiendo o aportando
los datos a otros subsistemas o elementos vinculados al anillo o bus
de campo.
El sistema soluciona la optimización de un
generador de estas características; detección de señales de alarmas,
controles de medida y producción, y la entrega procesada al inversor
de corriente continua en alterna, mejorando la curva de rendimiento
en función de los datos aportados al bus de campo por el equipo
monitor, núcleo de la invención.
Para ello, y de forma concreta, el sistema
preconizado comprende como núcleo un módulo que denominaremos equipo
monitor serie, y que es una unidad de monitorización que adquiere de
cada panel solar la señal eléctrica, adaptándola, procesando y
almacenando los valores medidos en los módulos de memoria. Esta
unidad bien puede estar conectada a la caja de conexiones del panel
fotovoltaico, integrado en el mismo o a una caja de conexiones donde
se agrupan varios paneles, denominada generalmente caja de
conexionado serie.
El sistema contempla, además, la existencia de
distintos equipos monitores distribuidos por el generador, y otros
auxiliares, los cuales monitorizan los paneles solares que se
encuentran conexionados en las series del generador y los distintos
elementos, partes o subsistemas del generador utilizando distintas
máscaras; puertos de datos, sensores, sondas o entradas de lecturas
analógicas y digitales, que capturan las señales eléctricas
producidas, los datos físicos de los elementos que forman el
generador, y los datos físicos ambientales, disponiendo el generador
de un anillo de comunicaciones que conecta los distintos equipos
monitores, y transportando los parámetros mediante el protocolo
adecuado a un centro de control.
Este sistema permite conocer el rendimiento y
eficiencia energética de cada subsistema y elemento que integra el
generador, bien en tiempo real, o el registro temporizado de los
valores medidos.
La invención desarrolla un sistema que incorpora
el citado tipo de medios de control industrial, mediante el que
resulta posible conocer en un centro de control local, en una
primera fase, los datos correspondientes a las lecturas capturadas
de cada subsistema y un segundo proceso remoto o bien sobre varios
generadores ubicados desde una posición remota en un centro de
control remoto o central.
En este bus o anillo de comunicaciones se
encuentran otros equipos de monitorización vinculados al antedicho
equipo monitor serie, que monitorizan la seguridad, los parámetros
meteorológicos y físicos de las distintas partes que forman el
generador, tales como: un equipo telerruptor serie, que monitoriza y
actúa sobre los elementos de seguridad, un equipo monitor de
parámetros físicos, que captura mediante los sensores adecuados los
parámetros físicos de los paneles y los meteorológicos vinculados al
comportamiento eléctrico del panel, un equipo monitor auxiliar
vinculado para datos del tarifador y conversor de corriente continua
en alterna mediante los onduladores.
El anillo o bus de campo transporta las cadenas
mensajes hasta el centro de control local, y las aplicaciones
informáticas analizan el rendimiento del sistema y los distintos
elementos que forman el generador.
El centro de control local, puede comunicarse
remotamente, utilizando la red cableada o bien la red
radioeléctrica, mediante cualquier protocolo de transporte de
comunicaciones existentes, hasta el centro de control remoto, donde
se analizan los datos de las distintas plantas con independencia de
su ubicación.
El sistema tiene un proceso lógico de
comprobación de errores y vuelve a realizar la solicitud o petición
de la información extraviada, enviando una petición para que vuelva
a realizar el envío, de este modo se reciben la información completa
de mensajes en el centro de control local.
El descrito sistema de monitorización y
telecontrol de generadores de energía integrados por paneles de
efecto fotovoltaico representa, pues, una estructura innovadora de
características estructurales y constitutivas desconocidas hasta
ahora para tal fin, razones que unidas a su utilidad práctica, la
dotan de fundamento suficiente para obtener el privilegio de
exclusividad que se solicita.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características de la invención, se acompaña a la presente memoria
descriptiva, como parte integrante de la misma, de un juego de
planos, en los que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha
representado lo siguiente:
La figura número 1.- Muestra, en un diagrama,
una representación esquemática de un campo generador al que se ha
incorporado un ejemplo de realización del sistema de monitorización
y telecontrol objeto de la invención, apreciándose en ella las
principales partes y elementos que comprende, así como su
configuración y disposición.
La figura número 2.- Muestra, en un diagrama,
una representación esquemática ampliada y en detalle de una conexión
de la monitorización de la serie de módulos que forman los ramales
de paneles del campo generador.
La figura número 3.- Muestra, en un diagrama,
una representación esquemática ampliada y en detalle de los
diferentes equipos y elementos que integra el sistema (telerruptor
serie, monitor serie, parámetros físicos y auxiliares de protección
de sobrecarga y fusibles) habiéndose señalado las conexiones a la
serie de paneles el campo mostrados en la figura 2.
La figura número 4.- Muestra, en un diagrama,
una representación esquemática ampliada y en detalle del equipo
monitor series, constituyente del núcleo del sistema objeto de la
invención.
La figura número 5.- Muestra, en un diagrama,
una representación esquemática ampliada y en detalle del equipo
telerruptor serie.
La figura número 6.- Muestra, en un diagrama,
una representación esquemática ampliada y en detalle del monitor
auxiliar vinculado al inversor.
La figura número 7.- Muestra, en un diagrama,
una representación esquemática ampliada y en detalle del monitor
auxiliar vinculado al tarifador.
La figura número 8.- Muestra, en un diagrama,
una representación esquemática del centro de control local que
comprende el sistema de la invención.
La figura número 9.- Muestra en un diagrama, una
representación esquemática del centro de control remoto.
A la vista de las mencionadas figuras, y de
acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un
ejemplo de realización preferente de la invención, la cual comprende
las partes y elementos que se indican y describen en detalle a
continuación, habiéndose señalado en dichas figuras cada uno de los
principales elementos que intervienen en el sistema con las
siguientes referencias numéricas:
- 100
- - Campo generador.
- 1.01 y 1.02
- - Ramales de paneles.
- 103
- - Bus de campo.
- 1.04
- - Conexión de monitorización.
- 200
- - Conexión en serie de paneles.
- 300
- - Equipo telerruptor serie.
- 400
- - Equipo monitor serie.
- 500
- - Elemento auxiliar de protección de sobrecargas.
- 600
- - Elemento auxiliar de protección por fusibles.
- 700
- - Equipo parámetros físicos.
- 800
- - Equipo monitor auxiliar vinculado al inversor.
- 900
- - Equipo monitor auxiliar vinculado al tarifador.
- 1000
- - Centro de control local.
- 1100
- - Centro de control remoto.
- M
- - Módulo o panel.
- C
- - Conversor.
- I
- - Inversor.
- T
- - Tarifador.
- K
- - Caja de conexiones del panel.
Así, atendiendo a la figura 1, se puede apreciar
un campo generador (100) de energía integrado por paneles o módulos
(M) con la totalidad de los elementos, según una posible, generaliza
y no limitativa realización preferente. El conjunto corresponde a
una posible implementación del sistema de monitorización y
telecontrol objeto de la invención, con independencia del tipo y
modelos de paneles que utilice el generador en la fase de corriente
continua e igualmente en su fase de conversión a corriente
alterna.
Las referencias (1.01) y (1.02) corresponden a
los dos ramales del campo de paneles de efecto fotovoltaico
captadores de la energía solar. Una vez conectados eléctricamente en
serie los paneles o módulos (M), cada una de estas series va
conectada eléctricamente en paralelo, mediante una conexión de
monitorización referenciada con (1.04), a las respectivas entradas
(C1) y (C2) del conversor (C) en alterna, estando monitorizado por
un equipo monitor auxiliar (800) vinculado al inversor (I) que
transforma la corriente continua en alterna entregándola a la
red.
Un equipo monitor serie (400) o unidad de
monitorización, que aloja la electrónica de control y constituye el
núcleo del sistema preconizado en la invención, ya que adquiere de
cada panel solar la señal eléctrica, adaptándola, procesando y
almacenando los valores medidos en los módulos de memoria. Esta
unidad, de la que se dispondrán una pluralidad en función de las
dimensiones del campo, está conectada a la caja (K) de conexiones
del panel o módulo (M) o grupo de los mismos, y va asociada a un
equipo de parámetros físicos (700) que contiene sensores que miden
los parámetros que inciden en el rendimiento de los paneles. Dichos
sensores pueden ser TA Temperatura Ambiente, TP Temperatura del
Panel o Módulo, RG Radiación Global, CC Célula Calibrada, HA Humedad
Ambiente, W Velocidad del Viento, DV Dirección del Viento, AA ángulo
azimut y AH ángulo eje horario. A diferencia a otros sistemas, que
adquieren los valores del campo, el sistema propuesto adquiere los
valores asociados al panel y conexión serie, elementos básicos de
cualquier generador en la fase de continua.
La referencia (1.03) señala el bus de campo o
anillo de datos del campo generador que une los distintos equipos
monitor serie (400) de la planta con un centro de control local
(1000), el cual cuenta con las aplicaciones informáticas y bases de
datos para llevar a cabo las tareas de monitorización y actuación
asignadas.
La lectura de la energía inyectada a la red, así
como la consumida, la obtenemos mediante el tarifador (T) de la
planta al que se halla vinculado un equipo monitor auxiliar
(900).
Finalmente, el sistema contempla un centro de
control remoto (1100) que dispone de los elementos de replica de
cada planta para su análisis y mantenimiento, donde es posible
conectar distintos campos generadores en distintas ubicaciones
mediante líneas cableadas o inalámbricas.
Atendiendo a la figura 2, se puede apreciar en
detalle un ejemplo de la conexión de paneles (M) en una serie del
campo generador (100), apreciándose los elementos y equipos que la
integran, así como la conexión de monitorización.
El objetivo de la conexión en serie de los
paneles (200) es obtener como resultado la suma eléctrica de todos
los paneles de la serie, manteniéndose el valor de la intensidad que
circula. Con el conexionado de datos cumpliremos el objetivo de
monitorizar de forma continuada la tensión en cada panel de la serie
o unidad básica de un generador de estas características, el valor
de tensión total de la serie y la intensidad de paso por los paneles
o módulos (M), nos permite calcular la potencia producida de cada
panel de forma independiente.
Este valor será variable en función de los
parámetros físicos ambientales y de los propios paneles o módulos
(M).
Así, en la serie del citado ejemplo representado
la figura 2, disponemos de dieciséis paneles, según la realización
preferente, representados por los guarismos: I1S1M1, I1S1M2, I1S1M3,
I1S1M4, I1S1M5, I1S1M6, I1S1M7, I1S1M8, I1S1M9, I1S1M10, I1S1M11,
I1S1M12, I1S1M13. I1S1M14, I1S1M15, I1S1M16; en que M corresponde a
Módulo o panel, S corresponde a número de Serie en el generador, e
I, al inversor vinculado. Por ejemplo, pues, I1S10M16, corresponde
al módulo 16, de las serie 10, del inversor 1 de un generador de los
ya nombrados, en la fase de corriente continua.
En dicha figura 2 tenemos el detalle indicado de
la caja (K) de conexiones del módulo o panel, la indicación de
polaridad (P) del panel (+) y (-), conexión de paneles (200) y
conexión de monitorización (1.04).
Para cumplir el objetivo de monitorizar los
valores de tensión e intensidad generados por los módulos y valores
totales de la serie, realizaremos el conexionado de la forma
siguiente, según la figura 2.
Conexión eléctrica:
- Polo positivo del panel I1S1M1, con el polo
negativo del panel I1S1M2.
- Polo positivo del panel I1S1M2 con el polo
negativo del panel I1S1M3.
- Polo positivo del panel I1S1M3 con el polo
negativo del panel I1S1M4.
- Polo positivo del panel I1S1M4 con el polo
negativo del panel I1S1M5.
- Polo positivo del panel I1S1M5 con el polo
negativo del panel I1S1M6.
- Polo positivo del panel I1S1M6 con el polo
negativo del panel I1S1M7.
- Polo positivo del panel I1S1M7 con el polo
negativo del panel I1S1M8.
- Polo positivo del panel I1S1M8 con el polo
negativo del panel I1S1M9.
- Polo positivo del panel I1S1M9 con el polo
negativo del panel I1S1M10.
- Polo positivo del panel I1S1M10 con el polo
negativo del panel I1S1M11.
- Polo positivo del panel I1S1M11 con el polo
negativo del panel I1S1M12.
- Polo positivo del panel I1S1M12 con el polo
negativo del panel I1S1M13.
- Polo positivo del panel I1S1M13 con el polo
negativo del panel I1S1M14.
- Polo positivo del panel I1S1M14 con el polo
negativo del panel I1S1M15.
- Polo positivo del panel I1S1M15 con el polo
negativo del panel I1S1M16.
\vskip1.000000\baselineskip
Una vez conectados eléctricamente obtenemos las
siguientes conexiones para monitorizar:
- De la conexión (2.30), al polo negativo (-)
del primer panel de la serie (I1S1M1), obtenemos la medida más
negativa o más cercano a valor "0" de la serie.
- De la conexión (2.01), al cátodo (+) del
primer panel de la serie (I1S1M1), obtenemos la medida del primer
panel de la serie.
- De la conexión (2.02), al cátodo (+) del panel
(I1S1M2), obtenemos la medida del segundo panel de la serie.
- De la conexión (2.03), al cátodo (+) del panel
(I1S1M3), obtenemos la medida del tercer panel de la serie.
- De la conexión (2.04), al cátodo (+) del panel
(I1S1M4), obtenemos la medida del cuarto panel de la serie.
- De la conexión (2.05), al cátodo (+) del panel
(I1S1M5), obtenemos la medida del quinto panel de la serie.
- De la conexión (2.06), al cátodo (+) del panel
(I1S1M6), obtenemos la medida del sexto panel de la serie.
- De la conexión (2.07), al cátodo (+) del panel
(I1S1M7), obtenemos la medida del séptimo panel de la serie.
- De la conexión (2.08), al cátodo (+) del panel
(I1S1M8, obtenemos la medida del octavo panel de la serie.
- De la conexión (2.09), al cátodo (+) del panel
(I1S1M9, obtenemos la medida del noveno panel de la serie.
- De la conexión (2.10), al cátodo (+) del panel
(I1S1M10, obtenemos la medida del décimo panel de la serie.
- De la conexión (2.11), al cátodo (+) del panel
(I1S1M11), obtenemos la medida del panel undécimo de la serie.
- De la conexión (2.12), al cátodo (+) del panel
(I1S1M12), obtenemos la medida del panel duodécimo de la serie.
- De la conexión (2.13), al cátodo (+) del panel
(I1S1M13), obtenemos la medida del panel decimotercero de la
serie.
- De la conexión (2.14), al cátodo (+) del panel
(I1S1M14, obtenemos la medida del panel decimocuarto de la
serie.
- De la conexión (2.15), al cátodo (+) del panel
(I1S1M15, obtenemos la medida del panel decimoquinto de la
serie.
- De la conexión (2.16), al cátodo (+) del panel
(I1S1M16), obtenemos la medida del panel decimosexto de la
serie.
- De la conexión (2.40), al cátodo (+) del panel
(I1S1M16) decimosexto de la serie, obtenemos la medida de mayor
valor de la serie o suma de todos los paneles.
\vskip1.000000\baselineskip
Siguiendo con el ejemplo de la invención, y tal
como se aprecia en la figura 3 y con mayor detalle en la figura 4,
el equipo monitor serie (400) es el núcleo de la invención y puede
ir alojado en cualquier conexión serie con independencia del tipo
panel de estas características. Está formado por un conexionado
físico, un conexionado de monitorización y un conjunto de módulos
electrónicos que realizan con eficacia la función a que se
destina.
Vinculado al equipo monitor serie (400) que
adquiere los datos de cada panel o módulo (M) de la serie y los
valores totales de la serie, está el equipo de adquisición de datos
o parámetros físicos (700), con los sensores adecuados para
desarrollar las funcionalidades programadas, y los elementos
auxiliares de seguridad y actuación, constituidos por un elemento
pasivo de protección (500), descargador de sobretensiones o
descargador de rayos, fusibles (600) como elementos de protección
pasiva de sobre intensidad y un equipo telerruptor serie (300), los
cuales se describirán detalladamente más adelante.
Esta representación de conexionado eléctrico y
monitorización, corresponde a una forma generalizada de la
invención, no limitativa ni restrictiva según la realización
preferente.
El equipo monitor serie (400) cuenta con los
módulos internos y procesos lógicos que le permiten realizar de una
forma eficaz y técnicamente fiable el objetivo de la invención,
comprendiendo los siguientes módulos:
- Módulo adaptador de las señales eléctricas
(EMS 1) que capturamos de los módulos a niveles de tensión y
corriente.
- Módulo convertidor de señales analógicas (EMS
2), las señales adaptadas del módulo (EMS 1) las convierte en
formato digital, y mediante el bus interno (EMS 4), el
microcontrolador (EMS 3) con la resolución suficiente en bits que
permite realizar el objetivo preferente de la invención, las
procesa.
- Módulo microcontrolador (EMS 3), consta de
varias entradas/salidas analógicas y digitales, conectadas mediante
un bus interno (EMS 4) a los distintos módulos. Dispone de reloj en
tiempo real, y de las unidades de memoria tipo eeprom y ram, que le
permiten ejecutar la aplicación embebida con el soporte lógico
adecuado a los fines de cumplir el objetivo de la invención. Estas
memorias permiten almacenar de forma temporal los datos de
rendimiento y generar las alarmas mediante las señales diseñadas al
efecto.
- Módulo bus de comunicaciones interno (EMS 4)
que conecta de forma bidireccional los distintos módulos del equipo
monitor serie (400).
- Módulo adaptador de niveles de tensión y
corriente (EMS 5) para alimentar los distintos módulos así como de
las protecciones por fusible y sobretensiones de los módulos.
- Módulo extensión de memoria (EMS 6) del equipo
con el objeto de almacenar los datos recibidos del microcontrolador.
Cumple también el objetivo de almacenar los registros de datos en el
modo de funcionamiento registrador del equipo a la petición del
centro de control local (1000) o preprogramada.
- Módulo conector (EMS 7) para el teclado (420)
y leds (421) que, además de una pantalla (422) comprende el equipo
monitor serie (400) y que permite a los usuarios visualizar el
estado y actuar sobre el equipo mediante unas secuencias
programadas.
- Módulo relé1 (EMS 8) que permite actuar sobre
un elemento exterior, tipo contactor.
- Módulo relé2 (EMS 9) que permite actuar sobre
un elemento exterior, tipo contactor.
- Módulo adaptador (EMS 10) de señal eléctrica a
señal digital, interconectada con el módulo bus interno (EMS 4) y el
microcontrolador (EMS 3) que captura y registra las señales externas
de las protecciones pasivas y actuaciones de la serie con valor 0 o
1.
- Módulo bus de comunicaciones (EMS 11), que une
el equipo con el centro de control local (1000) y resto de elementos
del bus de campo (1.03) utilizando el protocolo de comunicaciones de
la planta.
- Módulo amperímetro (EMS 12) que mide de forma
continuada la intensidad que circula en los paneles de la serie
monitorizada.
- Módulo de medida de temperaturas (EMS 13)
compuesto por dos o mas termómetros que permiten la compensación a
la unidad lógica de control y conocer la temperatura de trabajo de
forma continuada.
- Módulo conector de pantalla (EMS 14) que
permite a un usuario visualizar el estado en la antedicha pantalla
(422) de texto y realizar las consultas a la unidad de memoria,
consultas en tiempo real y modificación de algunos parámetros,
mantenimientos realizados y ver el estado de reprogramaciones.
- Módulo conector (EMS 15) para el frontal de
teclado (420) y leds (421) que permite a un usuario visualizar el
estado y actuar sobre el equipo mediante los botones con unas
secuencias programadas.
- Módulo puerto serie (EMS 16) de comunicaciones
y conector asociado de tipo RS232 bidireccional, con el blindaje y
filtro apropiado que le permite realizar las tareas asignadas para
el entorno de trabajo al que ha sido diseñado, evitando las
perturbaciones. Permite al equipo disponer de un módem radio o
cualquier dispositivo de comunicaciones adaptado al puerto
RS232.
- Módulo conector de ampliación (EMS 17) a doce
señales del mismo tipo y rango al módulo EMS1.
La Pantalla (422), permite la visualización en
una pantalla mediante texto de los valores almacenados en las
memorias del equipo o en tiempo real. Así como la visualización de
modificación de algunos parámetros, mantenimientos realizados y ver
el estado de reprogramaciones.
El teclado (420) con botones que accionados de
forma independiente o mediante secuencias combinadas permiten actuar
y consultar las unidades de memoria del equipo, modificación de
parámetros, cambios de estado o reprogramar algunas tareas.
Los diodos led (421); led1, led2, led3, led4,
que permiten, iluminándose individualmente o mediante secuencias,
mostrar los estados del equipo monitor serie (400), consultas y
actuaciones realizadas desde el teclado (420), o desde el centro de
control local (1000).
Para cumplir el objetivo del sistema
preconizado, se debe disponer las siguientes conexiones eléctricas y
de datos que permitan monitorizar y actuar de forma eficaz y
programada:
- De la conexión (4.30) del equipo monitor serie
(400), a la conexión (2.30) de los módulos, nos permite monitorizar
de forma continuada, y una vez adaptadas y digitalizadas en el
equipo el valor de referencia de la serie, valor mas negativo.
- De la conexión (4.01) del equipo, a la
conexión (2.01) de los módulos, nos permite monitorizar de forma
continuada, y una vez adaptadas y digitalizadas en el equipo el
valor de tensión en corriente continua en el panel (I1S1M1) primero
de la serie.
- De la conexión (4.02) del equipo, a la
conexión (2.02) de los módulos, nos permite monitorizar de forma
continuada, y una vez adaptadas y digitalizadas en el equipo el
valor de tensión en corriente continua en el panel (I1S1M2) segundo
de la serie.
- De la conexión (4.03) del equipo, a la
conexión (2.03) de los módulos, nos permite monitorizar de forma
continuada, y una vez adaptadas y digitalizadas en el equipo el
valor de tensión en corriente continua en el panel (I1S1M3) tercero
de la serie.
- De la conexión (4.04) del equipo, a la
conexión (2.04) de los módulos, nos permite monitorizar de forma
continuada, y una vez adaptadas y digitalizadas en el equipo el
valor de tensión en corriente continua en el panel (I1S1M4) cuarto
de la serie.
- De la conexión (4.05) del equipo, a la
conexión (2.05) de los módulos, nos permite monitorizar de forma
continuada, y una vez adaptadas y digitalizadas en el equipo el
valor de tensión en corriente continua, en el panel (I1S1M5) quinto
de la serie.
- De la conexión (4.06) del equipo, a la
conexión (2.06) de los módulos, nos permite monitorizar de forma
continuada, y una vez adaptadas y digitalizadas en el equipo el
valor de tensión en corriente continua en el panel (I1S1M6) sexto de
la serie.
- De la conexión (4.07) del equipo, a la
conexión (2.07) de los módulos, nos permite monitorizar de forma
continuada, y una vez adaptadas y digitalizadas en el equipo el
valor de tensión en corriente continua en el panel (I1S1M7) séptimo
de la serie.
- De la conexión (4.08) del equipo, a la
conexión (2.08) de los módulos, nos permite monitorizar de forma
continuada, y una vez adaptadas y digitalizadas en el equipo el
valor de tensión en corriente continua en el panel (I1S1M8) octavo
de la serie.
- De la conexión (4.09) del equipo, a la
conexión (2.09) de los módulos, nos permite monitorizar de forma
continuada, y una vez adaptadas y digitalizadas en el equipo el
valor de tensión en corriente continua en el panel (I1S1M9) noveno
de la serie.
- De la conexión (4.10) del equipo, a la
conexión (2.10) de los módulos, nos permite monitorizar de forma
continuada, y una vez adaptadas y digitalizadas en el equipo el
valor de tensión en corriente continua en el panel (I1S1M10) décimo
de la serie.
- De la conexión (4.11) del equipo, a la
conexión (2.11) de los módulos, nos permite monitorizar de forma
continuada, y una vez adaptadas y digitalizadas en el equipo el
valor de tensión en corriente continua en el panel (I1S1M11)
undécimo de la serie.
- De la conexión (4.12) del equipo, a la
conexión (2.12) de los módulos, nos permite monitorizar de forma
continuada, y una vez adaptadas y digitalizadas en el equipo el
valor de tensión en corriente continua en el panel (I1S1M12)
duodécimo de la serie.
- De la conexión (4.13) del equipo, a la
conexión (2.13) de los módulos, nos permite monitorizar de forma
continuada, y una vez adaptadas y digitalizadas en el equipo el
valor de tensión en corriente continua en el panel (I1S1M13)
decimotercero de la serie.
- De la conexión (4.14) del equipo, a la
conexión (2.14) de los módulos, nos permite monitorizar de forma
continuada, y una vez adaptadas y digitalizadas en el equipo el
valor de tensión en corriente continua en el panel (I1S1M14)
decimocuarto de la serie.
- De la conexión (4.15) del equipo, a la
conexión (2.15) de los módulos, nos permite monitorizar de forma
continuada, y una vez adaptadas y digitalizadas en el equipo el
valor de tensión en corriente continua en el panel (I1S1M15)
decimoquinto de la serie.
- De la conexión (4.16) del equipo, a la
conexión (2.16) de los módulos, nos permite monitorizar de forma
continuada, y una vez adaptadas y digitalizadas en el equipo el
valor de tensión en corriente continua en el panel (I1S1M16)
decimosexto de la serie y valor de máxima tensión de la serie.
- De la conexión de entrada (4.41) del equipo, a
la conexión (2.30) de los módulos, nos permite la monitorización
continuada el valor medido de intensidad de corriente que circula
por los módulos de la serie. Esta medida la realiza internamente el
módulo amperímetro (EMS 12), con salida al resto de los elementos de
la serie (4.42).
Las conexiones; (4.81), (4.82), (4.83) y (4.84),
unen físicamente el equipo al conductor (3.80), del equipo
telerruptor (300) (figura 5), que materializa la conexión del anillo
de comunicaciones o bus de campo (103) con el centro de control
local (1000), permitiendo al módulo bus de comunicaciones (EMS 11),
el envío y recepción de los comandos de control y datos almacenados
en el módulo de memoria (EMS 6) y las del módulo microcontrolador
(EMS 3), atendiendo a las peticiones dicho microcontrolador (EMS 3),
mediante el protocolo de comunicaciones.
La conexión (4.70) a la conexión (5.71), del
elemento pasivo de protección (500), canal auxiliar de señal de las
protecciones de descarga de rayos, que monitoriza de forma
continuada mediante una señal digital(0/1), el estado de la
protección.
La conexión (4.71) a la conexión (6.71), canal
auxiliar de señal de la protección por fusible del conductor (+) de
la serie, que nos permite monitorizar de forma continuada mediante
una señal digital, el estado de la protección, indica si esta
activada o desactivada y si circula energía por el conducto más
positivo de la serie (+).
La conexión (4.72) a la conexión (6.72), canal
auxiliar de señal de la protección por fusible (600) del conductor
(-) de la serie, que nos permite monitorizar de forma continuada
mediante una señal digital, el estado de la protección, indica si
esta activada o desactivada, y si circula energía por el conductor
más negativo de la serie (-).
La conexión (4.73) permite monitorizar de forma
continuada mediante una señal digital, el estado del interruptor de
alimentación, monitorizando de forma continuada si existe tensión en
los elementos del equipo monitor serie (400) y equipo telerruptor
serie (300).
La conexión (4.74) permite monitorizar de forma
continuada mediante una señal digital, la apertura y cierre del
equipo que envuelve los elementos de la serie, monitorizando de
forma continuada las aperturas y cierre para el control de
mantenimientos u operaciones.
La conexión (4.50) y (4.51) alimenta
eléctricamente el equipo y mediante el módulo adaptador (EMS 5)
transformar a los distintos niveles de tensión para conseguir el
correcto funcionamiento de todos los módulos que integran el equipo
monitor serie (400).
Vinculado a, al menos, un equipo monitor serie
(400) del generador, el sistema de la invención contempla, al menos,
un equipo de parámetros físicos (700) con un código unívoco, y por
extensión a los módulos o paneles (M) de la serie y extrapolable al
resto de las series del generador en caso de ser solo uno, ya que en
un generador, pueden ser varios los equipos monitor serie (400) con
un equipo de parámetros físicos (700) vinculado.
\newpage
Dicho equipo, tal como se observa en la figura
3, esta formado por diversos módulos electrónicos y módulos de
conexiones físicas que le permiten realizar de forma continuada la
lectura de los sensores que inciden en el rendimiento de los paneles
o módulos (M); tales como TA Temperatura Ambiente, TP Temperatura
del Panel o Módulo, RG Radiación Global, CC, Célula Calibrada, HA
Humedad Ambiente, W Velocidad del Viento, y DV Dirección del Viento,
AA ángulo azimutal y AH ángulo eje horario.
El equipo de parámetros físicos (700) cuenta con
los siguientes módulos que permiten monitorizar de forma continuada
los valores medidos por los sensores.
- Módulo de conexionado (EPF 1) para los
sensores.
- Módulo bus de comunicaciones interno (EPF 2)
que permite la conexión e intercambio de los datos entre los módulos
del equipo.
- Módulo microcontrolador (EPF 3) que dispone de
las entradas analógicas que conectadas al módulo de conexionado (EPF
1) una vez adaptadas las señales eléctricas, permite monitorizar de
forma continuada los valores medidos por los sensores. Igualmente
dispone de las unidades de memoria que ejecutan la aplicación
embebida que le permite realizar las funciones de adquisición de
datos, registro y almacenamiento en memoria.
- Módulo reloj (EPF 4) que emite la señal que
sincroniza el microcontrolador con los distintos módulos del
equipo.
- Módulo de memoria (EPF 5), anexo a la propia
memoria del microcontrolador (EPF 3) para aumentar la capacidad de
almacenamiento.
- Módulo de comunicaciones (EPF 6) bidireccional
de dos hilos, aislado galvánicamente y con formato físico RS485.
Conecta al centro de control local (1000) todos los equipos de
parámetros físicos (700) asociados unívocamente a un equipo monitor
serie (400).
Atendiendo a la figura 5, se puede observar como
el sistema cuenta, también, con al menos un equipo telerruptor serie
(300), el cual actúa asociado al equipo monitor serie (400) en una
conexión serie de paneles de un generador de estas características
según la forma de realización preferente, generalizada y no
limitativa, siendo complementario a dicho equipo monitor serie
(400).
Este equipo telerruptor serie (300) actúa de
forma independiente como elemento de corte en caso de una derivación
en el conductor (+) de la serie o en el conductor (-), o a orden del
equipo monitor serie (400), actuando como variables de corte el
valor medido de la intensidad de paso en cada conductor de la serie
y el valor medido de la tensión de paso en la serie, o mediante el
comando de control desde el centro de control, bien local (1000) o
remoto (1100).
Para realizar eficazmente el objetivo para el
que ha sido diseñado, el equipo telerruptor serie (300) dispone de
los siguientes módulos y conexiones.
- Módulo bus de comunicaciones (ETS 1) de dos
hilos aislado galvánicamente y con formato físico RS485, que le
permite comunicarse de forma bidireccional con el centro de control
local (1000).
- Módulo bus de comunicaciones interno (ETS 2)
que transporta los datos y las peticiones mediante los comandos
adecuados entre los distintos módulos que integran el equipo
telerruptor serie (300).
- Módulo transistor (ETS 3) que actúa sobre la
bobina (B2) de la unidad contactor (C1), integrada en el
Telerruptor, excitándola y actuando sobre el balancín del contactor
desplazándolo hacia la posición (2) mediante la acción del campo
magnético, mediante el pestillo existente en la posición (2) enclava
mecánicamente, cierra la serie y permite el paso de la corriente
generada en los módulos. El enclavamiento o acción del pestillo
permite no tener alimentada la bobina con el ahorro de energía que
produce.
- Módulo transistor (ETS 4) que actúa sobre la
bobina (B1) de la unidad contactor (C1), excitándola y actuando
sobre el pestillo, enclavándolo mecánicamente en la posición 1
abriendo la serie y no permitiendo el paso de la corriente generada
en los módulos por los conductores (+) y (-), dejando el sistema en
cortocircuito.
- Módulo amperímetro (ETS 5) que monitoriza de
forma continuada el valor de intensidad que circula por el polo mas
positivo (+) de la serie.
- Módulo amperímetro (ETS 6) mide de forma
continuada el valor de intensidad que circula por el conductor de
menor tensión o (-) de la serie.
- Módulo adaptador (ETS 7) de las señales
recibidas de las conexiones de (3.71 a 3.78) a señales digitales que
nos permitirán monitorizar si la posición del contactor se encuentra
en 1 o en 2.
- Módulo microcontrolador (ETS 8), consta de
varias entradas y salidas analógicas y digitales conectadas a los
distintos módulos del equipo telerruptor serie (300). Dispone de
reloj en tiempo real, unidades de memoria, que le permiten ejecutar
la aplicación embebida en el microcontrolador (ETS 8) con el soporte
lógico y adecuado a los fines de cumplir el objetivo de la
invención. Estas memorias permiten almacenar de forma temporal los
datos de rendimiento y generar las alarmas mediante las señales
diseñadas al efecto.
- Módulo de alimentación (ETS 9), adaptador de
niveles de tensión y corriente para alimentar los distintos módulos,
así como las bobinas del contactor.
- Módulo (c1), contactor con doble enclavamiento
mecánico o doble pestillo, accionado por dos bobinas B1, desde el
módulo transistor (ETS 4) y B2 desde el módulo transistor (ETS 3).
La bobina B1 al ser excitada eléctricamente actúa sobre el pestillo,
abriendo la serie a la posición 1 de enclavamiento mecánico y
dejándola en cortocircuito. La bobina B2 al ser excitada
eléctricamente actúa sobre el pestillo, cerrando la serie a la
posición 2 de 2 cerrando la serie y dejando circular la energía
eléctrica hacia el ramal y volcarla a la red.
- Módulo (M1), excita eléctricamente la bobina
1, moviendo el contactor (C1) a la posición 1.
- Módulo (M2), excita eléctricamente la bobina
2, moviendo el contactor (C1) a la posición 2.
- Módulo (t), realiza la función de prueba del
equipo telerruptor serie (300), provocando una derivación sobre uno
de los conductores y accionándose el contactor, abriendo la serie y
pasando a la posición de cortocircuito, 1.
Se disponen las siguientes conexiones eléctricas
y de datos que permiten monitorizar de forma eficiente y cumplir el
objetivo de la patente.
- De la conexión (3.30) de equipo telerruptor
(300), a la conexión (4.42) del equipo monitor serie (400) valor mas
negativo (-) de la serie, medimos en el módulo amperímetro (ETS 6)
la corriente que circula por el conductor (-), monitorizando este
valor y almacenando en la memoria del microcontrolador (ETS 8).
- De la conexión (3.40), a la conexión (2.40)
valor positivo (+) de la serie, medimos en el módulo amperímetro
(ETS 5) la corriente que circula en el conductor (+), monitorizando
este valor y almacenando en la memoria del microcontrolador (ETS
8).
- Internamente monitorizamos de forma continuada
la entrada del conductor (3.30 E-) y (3.40 E+), asociada al
contactor C1, que conduce la energía en la posición 2 del pestillo
hacia el ramal, a la conexión (3.31) y (3.41) salida del conductor
(-) y (+) de la serie al resto de los elementos.
- Internamente monitorizamos de forma continuada
la entrada del conductor (3.30 E-) y (3.40 E+), asociada al
contactor C1, circulando la energía en la posición 1 del pestillo en
cortocircuito a través de la serie.
- La conexión (3.50) y (3.51), entradas de
alimentación al módulo de alimentación (ETS 9), que distribuye a
distintas tensiones la alimentación a los distintos elementos.
- De la conexión interna de la bobina B2 y la
posición 2 del pestillo que nos permite monitorizar de forma
continuada la posición del contactor (C1) y por tanto del estado de
la serie. Asociado al módulo transistor (ETS 3).
- De la conexión interna de la bobina B1 y la
posición 1 del pestillo, nos permite monitorizar de forma continuada
la posición del contactor (c1) y por tanto del estado de la serie.
Asociado al módulo transistor (ETS 4).
- Las conexiones; (3.81), (3.82), (3.83) y
(3.84), unen físicamente el equipo telerruptor serie (300) al anillo
o bus de campo (103) que materializa la conexión de dicho equipo con
el centro de control local (1000), permitiendo al bus de
comunicaciones interno (ETS 2) el envío y recepción de los comandos
de control y datos almacenados en el módulo microcontrolador (ETS 8)
de memoria, mediante el protocolo de adecuado.
- La conexión (3.80), común de las entradas de
estado del equipo telerruptor serie (300).
- La conexión (3.71) permite monitorizar de
forma continuada el estado del elemento pasivo de protección
(500).
- La conexión externa (3.72) permite monitorizar
de forma continuada el estado del pestillo asociado a la bobina (B2)
del contactor (c1).
- La conexión externa (3.73) permite monitorizar
de forma continuada el estado del pestillo asociado a la bobina (B2)
del contactor (c1).
- La conexión (3.74) a la conexión (6.72) de los
fusibles (600) que nos permite monitorizar de forma continuada el
estado del fusible que protege el conductor negativo.
- La conexión (3.75) a la conexión (6.71) que
nos permite monitorizar de forma continuada el estado del fusible
que protege el conductor positivo.
- La conexiones (3.76), (3.77), (3.78),
auxiliares.
El elemento auxiliar de protección de
sobrecargas (500) o descargador de rayos, mostrado en el esquema de
la figura 3, esta alojado en la conexión serie del generador. Actúa
protegiendo la línea conductora hacia el ramal de posibles caídas de
chispas de rayos producidos por tormentas.
Disponemos de las siguientes conexiones
eléctricas que nos permiten monitorizar y actuar de forma eficiente
ante la caída de una chispa y activación de las protecciones de
sobretensión.
- De la conexión de entrada (5.30), conectada a
la salida (3.41) del equipo telerruptor serie (300) y que protege la
línea conductora negativa o polo (-) y cuyo descargador DI se
encuentra conectado a la toma de tierras.
- De la conexión (5.40) y (5.41), asociadas a
los descargadores D2 y D3 conectada a la salida (3.31) del equipo
telerruptor serie (300) y que protege la línea conductora positiva o
polo (+), conectados eléctricamente a la entrada (6.40) de entrada
del elemento de fusibles (600), conductor positivo de la serie al
ramal.
- De la conexión de salida (5.31) conectada
eléctricamente a la entrada (6.30) del elemento de fusibles (600),
conductor negativo de la serie al ramal.
Internamente al activar la protección emitimos
la señal eléctrica, permite ser monitorizada por el elemento de
fusibles (600) y equipo telerruptor serie (300) mediante una
conexión física (5.71).
Por su parte, el elemento auxiliar de protección
por fusibles (600) está igualmente alojado en la conexión serie del
generador. Actúa protegiendo la línea conductora hacia el ramal de
posibles caídas de chispas de rayos producidos por tormentas o el
fenómeno de descompensación, donde una serie puede pasar a
comportarse como resistiva, derivándose la producción del resto de
las series del ramal a la descompensada.
Disponemos de las siguientes conexiones
eléctricas y de datos que nos permiten monitorizar y actuar de forma
eficiente, en la activación de las protecciones de fusible.
- De la conexión de entrada (6.40), asociada al
fusible F1, conductor positivo de la serie.
- De la conexión de entrada (6.30), asociada al
fusible F2, conductor negativo de la serie.
- De la conexión de entrada (6.71), asociada al
fusible F1, que monitoriza de forma continuada el estado del fusible
F1 conductor positivo de la serie.
- De la conexión de entrada (6.72), asociada al
fusible F2, que monitoriza de forma continuada el estado del fusible
F2 conductor negativo de la serie.
Internamente al activar la protección del
conductor (+) emitimos la señal eléctrica, leyéndose mediante una
conexión física (6.71).
Internamente al activar la protección del
conductor (-) emitimos la señal eléctrica, leyéndose mediante una
conexión física (6.72).
Siguiendo con la invención, y atendiendo a las
figuras 6 y 7, se observa como ésta cuenta con un subsistema
inversor, el cual está constituido por un inversor (I) y equipo
monitor auxiliar (800) de anillo vinculado él y un tarifador (T) y
equipo monitor auxiliar (900) de anillo vinculado a dicho Tarifador
(T).
Para cumplir el objetivo del sistema se deben
disponer las siguientes conexiones eléctricas, alimentación,
potencia, puerto de comunicaciones del inversor y del tarifador y
con el anillo de datos del generador que comunica de forma
bidireccional el centro de control con este subsistema.
En cuanto al inversor (I) y equipo monitor
auxiliar (800):
- De la conexión eléctrica C1 con el ramal1 del
generador en la fase de producción de corriente continua, disponemos
de la entrada de energía producida por las series asociadas al ramal
(1.01).
- De la conexión eléctrica C2 con el ramal (102)
del generador en la fase de producción de corriente continua,
disponemos de la entrada de energía producida por las series
asociadas al ramal (1.02).
- De la conexión eléctrica (8.15) que permite
inyectar la energía convertida en la fase de corriente continua en
corriente alterna a la red.
- De la conexión física (8.12) al puerto de
comunicaciones del inversor con la conexión física (8.23) del puerto
de comunicaciones (EC 3A) del monitor auxiliar vinculado al
inversor, que nos permitirá acceder a los elementos de medi-
da y memoria. Este acceso se realiza por medio del protocolo de comunicaciones según el fabricante del inversor (I).
da y memoria. Este acceso se realiza por medio del protocolo de comunicaciones según el fabricante del inversor (I).
- De la conexión física del puerto de
comunicaciones (EC 3B) del monitor auxiliar (800) del anillo o bus
de campo (1.03). Este módulo atiende exclusivamente el anillo de
comunicaciones de la planta de forma bidireccional, respondiendo a
los comandos de las peticiones de monitorización o actuaciones del
centro de control. La principal actuación es fijar el Punto de
máxima potencia (Punto de máxima potencia controlado) en la
conversión del inversor. Para alcanzar este objetivo se fija el
valor de tensión e intensidad medido en las series conectada al
inversor fijando el valor de tensión en el convertidor de continua,
maximiza el rendimiento del inversor con baja radiación y fija el
valor de tensión en alta radiación no sobrepasando el limite de
potencia.
- De la conexión (8.26) de alimentación,
adaptando el módulo (EC 1) los distintos niveles de tensión al resto
de la electrónica del monitor auxiliar.
- De la conexión (8.27) al relé de actuación,
módulo (EC 2) del monitor auxiliar, que nos permite activar un
elemento de control a una señal del modulo microcontrolador (EC
5).
- De las conexiones (8.70 a 8.77), para control
de señales auxiliares de tipo señal activada 1 o señal desactivada
0, que el módulo (EC 4) adapta para que puedan ser interpretadas por
el microcontrolador.
El equipo monitor auxiliar (800) cuenta, además,
con los siguientes módulos internos y procesos que le permiten
realizar de una forma eficaz y técnicamente fiable el objetivo de
ésta patente.
- Módulo microcontrolador (EC 5) que dispone de
las unidades de memoria que le permite ejecutar la aplicación
embebida y las entradas lógicas y de control sobre los puertos de
comunicaciones, y que conectados por el bus interno a los distintos
módulos de conexionado, permite realizar eficazmente las tareas
programadas en la aplicación embebida. La aplicación embebida en
dicho módulo (EC 5), realiza las siguientes funcionalidades:
- Atender las peticiones del Centro de Control
según el modo de trabajo en multidifusión o en registrador.
- Monitorizar el puerto de comunicaciones del
inversor, accediendo a los datos y elementos de medida, memorias e
históricos.
- Seguimiento continuado del punto de máxima
potencia, adecuándolo según el algoritmo del generador, que se
transmite desde el centro de control por el anillo de campo.
- Atender las entradas auxiliares vinculadas al
inversor.
- Manejar el resto de los módulos del monitor
auxiliar.
- Módulo adicional de memoria (EC 6). Libera la
unidad de memoria del microcontrolador, aumentando la capacidad de
almacenamiento.
- Módulo bus de comunicaciones interno (EC 7)
que permite la conexión e intercambio de los datos entre los módulos
del monitor auxiliar.
Con el equipo monitor auxiliar (800), según la
realización preferente, se puede monitorizar y adquirir los datos
del inversor paralelamente, utilizando un único protocolo en el
anillo de comunicaciones, con las evidentes ventajas tanto técnicas
como operativas.
De forma genérica no limitativa ni exclusiva, en
el cuerpo del mensaje los datos transportados en el anillo de
comunicaciones y referentes al inversor (I) serán:
1) Identificación del monitor auxiliar e
inversor vinculado.
2) Código de la aplicación embebida en el
microcontrolador del monitor auxiliar.
3) Estado de la transmisión.
4) Número de lecturas realizadas.
5) Número de lecturas correctas
6) Numero de lecturas erróneas
2) Identificación del equipo inversor.
3) Tensión de entrada en la fase de continua
medida por el inversor
4) Corriente de entrada en la fase de continua
medida por el inversor.
5) Tensión de salida en la fase de alterna
medida por el inversor.
6) Corriente del lado de alterna medida por el
inversor.
8) Potencia entregada a la red eléctrica medida
por el inversor.
9) Frecuencia de la corriente entregada a la red
eléctrica medida por el inversor.
10) Coseno de phi presentado a la red eléctrica
(Factor de potencia), medida por el inversor.
11) Signo del seno de phi, medida por el
inversor
12) Histórico de producción en Kwh, medida por
el inversor
13) Histórico de conexiones a la red realizadas
por el inversor medida por el inversor.
14) Histórico de tiempo de operación, medida por
el inversor.
15) Estado de operación conectado, medido por el
inversor.
16) Estado de operación desconectado, en espera,
reseteando, medida por el inversor.
17) Estado de operación en reseteando, medido
por el inversor.
18) Estado de operación en espera, medido por el
inversor.
\vskip1.000000\baselineskip
- Las alarmas recibidas (tensión fuera de rango,
no conexión a la red):
1) Tensión de entrada excesiva
2) Frecuencia de red fuera de límites.
3) Valor de tensión de red fuera de límites.
4) Error de aislamiento en continua
5) Intensidad de red eficaz excesiva
6) Temperatura máxima alcanzada
7) Tensión de bus excesiva
8) Alarma por cambio de configuración
9) Alarma flag de paro activado
10) Error de aislamiento en alterna
11) Intensidad de red instantánea excesiva
12) Tensión generada fuera dé límites
13) Impedancia de red fuera de límites
14) Lectura incorrecta de los convertidores
A/D
\vskip1.000000\baselineskip
Por su parte el tarifador (T) y equipo monitor
auxiliar (900) vinculado a él está asociado a los contadores de
entrada y salida de energía del generador. Dicho equipo monitoriza
de forma continuada y a través del puerto serie del tarifador, los
datos almacenados en las memorias electrónicas internas. El equipo
monitor auxiliar (900) a petición del centro de control local (1000)
envía los datos del tarifador.
El equipo monitor auxiliar (900) esta formado
por diversos módulos electrónicos y módulos de conexión que le
permiten realizar de forma continuada la lectura de los datos
almacenados en las memorias electrónicas internas del tarifador
(T).
\newpage
Una vez conectado eléctricamente el tarifador y
circulando internamente la energía podemos monitorizar cumpliendo
eficazmente con el objetivo del sistema preconizado.
- De la conexión física (9.30) al puerto de
comunicaciones del tarifador con el módulo puerto de comunicaciones
(EC 3A) del monitor auxiliar (900), que nos permite acceder a los
elementos de medida y memoria. Este acceso se realiza por medio del
protocolo de comunicaciones según el fabricante. Este módulo solo
atenderá de forma exclusiva al tarifador (T).
- De la conexión física (9.40) del puerto de
comunicaciones (EC 3B) del monitor auxiliar del anillo al bus de
campo (1.03). Este módulo atiende exclusivamente las peticiones del
Centro de Control de la planta de forma bidireccional, respondiendo
a los comandos de monitorización y actuación del centro de control
(1000).
De la conexión (9.26) de alimentación, adaptando
el módulo (EC 1) los distintos niveles de tensión al resto de la
electrónica del monitor auxiliar.
De la conexión (9.27) al relé de actuación,
módulo (EC 2) del monitor auxiliar, que nos permite activar un
elemento de control a una señal del modulo microcontrolador (EC
5).
De las conexiones (9.70 a 9.77), para control de
señales auxiliares de tipo señal activada 1 o señal desactivada 0,
que el módulo (EC 4) adapta para que puedan ser interpretadas por el
microcontrolador.
El equipo monitor auxiliar (900) cuenta además
con los siguientes módulos internos y procesos que le permiten
realizar de una forma eficaz y técnicamente fiable el objetivo de
ésta patente.
- Módulo microcontrolador (EC 5) que dispone de
las unidades de memoria que le permiten ejecutar la aplicación
embebida y las entradas lógicas y de control sobre los puertos de
comunicaciones, que conectados en el bus interno a los distintos
módulos de conexionado, permite realizar eficazmente las tareas
programadas en la aplicación embebida. La aplicación embebida en
dicho módulo (EC 5), realiza las siguientes funcionalidades:
- Atender las peticiones del Centro de Control
según el modo de trabajo en multidifusión o en registrador.
- Monitorizar el puerto de comunicaciones del
tarifador, accediendo a los datos de los elementos de medida,
memorias e históricos.
- Atender las entradas auxiliares vinculadas al
tarifador.
- Manejar el resto de los módulos del monitor
auxiliar.
- Módulo adicional de memoria (EC 6). Libera la
unidad de memoria del microcontrolador, aumentando la capacidad de
almacenamiento.
Módulo bus de comunicaciones interno (EC 7) que
permite la conexión e intercambio de los datos entre los módulos del
monitor auxiliar.
Con el equipo monitor auxiliar (900), según la
realización preferente y no limitativa, se puede monitorizar y
capturar los datos del tarifador (T) paralelamente, utilizando un
único protocolo en el anillo de comunicaciones, con las evidentes
ventajas tanto técnicas como económicas.
De forma genérica y en función del fabricante
los datos transportados en el anillo de comunicaciones y referentes
al tarifador serán:
1) Identificación del monitor auxiliar vinculado
al tarifador.
2) Código de la aplicación embebida del monitor
auxiliar vinculado al tarifador.
3) Estado de la transmisión.
4) Número de lecturas realizadas.
5) Número de lecturas correctas
6) Numero de lecturas erróneas
7) Identificación del equipo tarifador.
8) Lectura medida por el tarifador de energía
actual volcada a al red, incluyendo la fecha y hora.
9) Registro de cortes de alimentación,
incluyendo la fecha y hora.
10) Reposición del servicio de alimentación,
incluyendo fecha y hora.
11) Registro de la perdida de tensión, fecha,
hora minuto y segundo.
12) Registro de la entrada en servicio, fecha,
hora minuto y segundo.
13) Registro de la potencia máxima volcada a la
red.
14) Registro de producción de energía.
15) Registro de cortes de volcado a red.
16) Cierre de los periodos programados.
17) Período de cierre programable.
18) Programación del peso de impulso
independiente para cada entrada.
19) Programación del código del abonado.
20) Contactos de salida libres de potencial para
señalizar períodos Punta, Llano, Valle y final de integración.
\vskip1.000000\baselineskip
Finalmente, la invención comprende un subsistema
de control, integrado por el centro de control local (1000) y el
centro de control remoto (1100).
El anillo o bus de campo (1.03) une físicamente
los elementos del campo generador con el centro de control local
(1000), transportando los datos mediante el protocolo adecuado de
forma bidireccional. Está formado por dos cables, cada cable a su
vez esta formado por dos conductores, un data+ y un data-.
Tendremos un cable de entrada y otro de salida
en cada elemento monitorizado. El final del bucle o anillo se
encuentra en el centro de control, que dispone de un convertidor de
protocolo adaptado al puerto de comunicaciones del equipo de control
(9.02), que aloja la aplicación LPGE o Librerías de Protocolo del
Generador que administra las prioridades de monitorización y
actuación sobre el anillo de datos. Esta comunicación es
bidireccional, según la forma de realización preferente en la forma
generalizada y no limitativa, ya que pueden utilizarse sistemas de
trasporte de señal en radio o fibra.
Todos los elementos, equipos y conexiones
descritas anteriormente, tienen como objetivo monitorizar de forma
continuada y actuar a demanda del centro de control local (1000) del
generador en la forma de: multidifusión, registrador,
funcionalidades preprogramadas, bien en formato multidifusión o
registrador.
Los equipos de electrónica antes descritos
disponen de algunas funcionalidades preprogramadas de actuación,
aunque a efectos de operatividad en esta forma de realización
preferente se ha cargado este tipo de funcionalidades en el centro
de control local (1000).
Para cumplir el objetivo del sistema propuesto,
el centro de control local (1000), mostrado en la figura 8, se
materializa según esta realización preferente y no de forma
exclusiva con una batería de equipos informáticos y aplicaciones
informáticas, diferenciados tanto físicamente como lógicamente,
correspondiendo a la física, una forma adecuada de funcionamiento,
pero no única, ya que cada aplicación funciona de forma
independiente. El centro de control local en planta analiza y
procesa en una primera fase las tareas de monitorización y
funcionalidades preprogramadas que monitorizan y actúan con los
equipos. Este centro de control local dispone de las aplicaciones
informáticas de comunicaciones, bases de datos relacionales y
distintos módulos de gestión, consulta, mantenimiento y control para
realizar eficazmente el objetivo de optimizar la eficiencia
energética de un generador de estas características así como el
control de alarmas y desgaste de los elementos que componen el
generador. El centro de control local tiene las siguientes formas de
trabajo:
Trabajo en forma multidifusión.
Trabajo en formato registrador.
Trabajo en formato tareas preprogramadas.
\vskip1.000000\baselineskip
El centro de control local (1000) cuenta con
conexión al centro de control remoto (1100) y dispone de los
siguientes módulos y aplicaciones:
- Entradas (9.01) del bus de campo (1.03)
- Convertidor (9.02) de tipo RS485/232 y
aplicación LPGE "librerías de protocolo del Generador", une
físicamente el bus de datos del generador y los distintos equipos de
monitorización asociados al centro de control local. La aplicación
informática LPGE, regula los criterios de acceso al anillo o bus de
datos del generador por parte de las aplicaciones monitor del
generador (9.03) y monitor de actuaciones del generador (9.05). La
aplicación LPGE, monitoriza continuadamente el bus o anillo de la
planta, así como con las aplicaciones monitor del generador y
monitor de actuaciones del generador.
- Monitor del Generador (9.03), accede al bus
mediante la aplicación LPGE y emite los comandos de petición para la
recepción de los datos adquiridos por los equipos de monitorización
asociados o vinculados al anillo o bus de la planta. La aplicación
Monitor del Generador dispone de los siguientes estados o clases
para desempañar eficazmente el objeto de esta patente: Estado 1 de
configuración de parámetros del sistema y actualización.
Estado 2, se obtiene acceso al servidor de
mensajería del generador.
Estado 3, acceso al manejador de los puertos de
comunicaciones con la velocidad variable de forma no restrictiva
entre 9600 baudios o 57600 baudios, se emite el comando de sondeo
creando la tabla de direcciones de cada equipo monitor asociado al
bus.
Estado 4, se emite el comando de petición de
informe, en el cuerpo del mensaje irá la dirección y estado activo o
no activo de los Equipos Monitor Serie asociados. Se crea una tala
con los equipos activos y el tipo de equipo. Se emite una alarma si
existiese un valor de registro en el tipo y otro en el número de
equipos.
Estado 5, se emite el comando de petición de
informe, en el cuerpo del mensaje irá la dirección y estado activo o
no activo de los Equipos Telerruptor Serie asociados. Se crea una
tabla con los equipos activos y el tipo de equipo. Se emite una
alarma si existiese un valor de registro en el tipo y otro en el
número de equipos.
Estado 6, se emite el comando de petición de
informe, en el cuerpo del mensaje irá la dirección y estado activo o
no activo de los Equipos de Parámetros Físicos vinculados a un EMS.
Se crea una tabla con los equipos activos y el tipo de equipo. Se
emite una alarma si existiese un valor de registro en el tipo y otro
en el número de equipos.
Estado 7, se emite el comando de petición de
informe, en el cuerpo del mensaje irá la dirección y estado activo o
no activo de los Monitor Auxiliar del inversor. Se crea una tabla
con los equipos activos y el tipo de equipo. Se emite una alarma si
existiese un valor de registro en el tipo y otro en el número de
equipos.
Estado 8, se emite el comando de petición de
informe, en el cuerpo del mensaje irá la dirección y estado activo o
no activo de los Monitor Auxiliar del tarifador. Se crea una tabla
con los equipos activos y el tipo de equipo. Se emite una alarma si
existiese un valor de registro en el tipo y otro en el número de
equipos.
Estado 9, conexión a la base de Datos.
Estado 10, comprueba la integridad de la base de
Datos
Estado 11, lanza el hilo de conexión con el
Monitor de Actuaciones
Estado 12 sincronizador de la señal de
multidifusión (broadcast) del bus de campo o anillo.
Estado 13, lanza el hilo de monitorización con
los EMS.
Estado 14, lanza el hilo de monitorización con
los ETS.
Estado 15, lanza el hilo de monitorización con
los EPF.
Estado 16, lanza el hilo de monitorización con
los Monitores Auxiliares (inversores y tarifadores).
Estado 17, control de los hilos de
comunicaciones.
- Concentrador de red (9.04). Equipo que une
físicamente mediante cable de red los distintos equipos, permitiendo
compartir los datos entre las distintas aplicaciones informáticas y
conectando al encaminador de red (9.12), comunicar de forma
bidireccional con el Centro de Control Remoto.
- Monitor de actuaciones del generador
(9.05).
- Servidor de mensajería del generador (9.06).
Aplicación informática que informa y distribuye al resto de las
aplicaciones del contenido del cuerpo del mensaje recibido por las
aplicaciones monitor del generador y monitor de actuaciones del
generador. La aplicación distribuye los mensajes generados de forma
automatizada a las aplicaciones cliente registradas, bien sean
receptores o emisores de mensajería. Los procesos son
simultáneamente receptor o emisor de mensajes, permitiendo esta
cualidad una gran flexibilidad y velocidad de proceso de la
información.
- Analizador del Generador (9.07). Aloja la
configuración de la planta en una base de datos y realiza el
seguimiento y eficiencia del rendimiento del generador según los
datos medidos por los distintos equipos de monitorización. Dispone
de las siguientes unidades lógicas:
Módulo de lectura de equipo monitor serie, que
tiene como tarea el seguimiento de la curva de potencia de cada
serie, totalizando las medidas de tensión e intensidad de los
módulos.
Módulo de lectura equipo parámetros físicos, que
tiene como tarea asignada el seguimiento de los valores medidos de
los parámetros fiscos vinculados a un equipo monitor serie y
asociados a los paneles y a los atmosféricos.
Módulo inversor, tiene como tarea el seguimiento
de los valores medidos del Monitor Auxiliar asociado a cada
inversor.
Módulo base de Datos.
Módulo de cálculo, aloja el algoritmo de
seguimiento del generador de forma jerarquizada, contrastando los
datos de cada inversor y las series conectadas eléctricamente.
Módulo de órdenes. Emite las órdenes al Monitor
de Actuaciones, el cual accede al bus mediante el GPLE y las entrega
a los EMS y Monitores Auxiliares.
- Unidad de copias de seguridad (9.08). Realiza
la copia del sistema y su configuración de forma temporizada y
automática.
- Bases de Datos de Generador (9.09) y (9.10).
Aloja la base de datos relacional del generador. Para cumplir
eficazmente con el objetivo de del sistema se dispone de la las
tablas: Titular del generador, configuración, Generador, datos
técnicos administrativos, registros, contador, registro contador,
Inversor, Registro inversor Serie, registros Serie, módulo, registro
módulo. Incidencias equipo monitor serie, registro equipo monitor
serie, equipo parámetros físicos, registro equipo parámetros
físicos.
- Operario del sistema (9.11). Equipo o equipos
asignados al operario del sistema que dispone de los distintos
elementos y máscaras para acceder visualizar consultar o modificar
los datos aportados por las aplicaciones.
Equipo de rutas o encaminador de red (9.12).
Conecta físicamente el centro de control local (1000) con la red y
permite la conexión punto a punto con el encaminador de rutas del
centro de control remoto (1100). Estas comunicaciones se realizan
mediante caminos virtuales privados, transportando los datos
mediante el protocolo de seguridad apropiado.
Por su parte, el centro de control remoto
(1100), representado esquemáticamente en la figura 9, dispone de los
equipos o unidades físicas y lógicas que permiten acceder a las
aplicaciones y centros de control de los generadores ubicados en
posiciones remotas. Este centro de control dispone de una copia en
espejo de cada generador ubicado en una zona distinta o remota. En
este centro de control se procesa en una segunda fase los datos
aportados por lo centro de control local (1000) de cada generador, y
comprende los siguientes equipos o elementos:
- Equipo de acceso a la red (10.01). Lanza
mediante el protocolo TCP/IP, los túneles de comunicaciones con los
generadores remotos.
- Concentrador de red (10.02). Une físicamente
mediante el cable de red los distintos equipos del centro de
control, compartiendo las aplicaciones los datos.
- Monitor del centro remoto (10.03). Dispone de
una copia de cada monitor de generador, accediendo remotamente en
caso de necesidad y actuando con las mismas funcionalidades que
localmente.
- Monitor de actuaciones centro remoto (10.04).
Dispone de una copia de cada monitor de actuaciones de generador,
accediendo remotamente en caso de necesidad y actuando con las
mismas funcionalidades que localmente.
- Servidor de mensajería centro remoto (10.05).
Recibe una vez filtrado por el centro de control de cada generador,
la mensajería.
- Analizador Central (10.06). Realiza una copia
de los análisis locales y un seguimiento posterior de análisis.
- Unidad de copias de seguridad (10.07). Copia
de seguridad de la configuraciones de cada generador.
- Bases de Datos (10.08) y (10.09). Copia de las
bases de datos de cada generador.
- Operario del sistema (10.10). Acceso de los
operarios a las aplicaciones locales y remotamente a los generadores
en ubicaciones remotas.
Cabe mencionar, por último, que el equipo
auxiliar del inversor actúa de forma dinámica sobre el seguimiento
del punto de máxima potencia del inversor, regulando el factor de
potencia y comprende:
- El seguimiento en el módulo que analiza el
centro de control, que una vez procesadas las medidas de tensión y
corriente del equipo monitor serie y del elemento de protección por
fusibles, transmite al módulo del equipo monitor auxiliar mediante
el bus de comunicaciones (conexión de bus) el valor de tensión en el
convertidor de corriente continua del inversor (I) regulando el
factor de potencia de salida en corriente alterna.
- La aplicación de control de seguimiento del
punto de máxima potencia en el módulo microcontrolador (EC5) del
monitor auxiliar del inversor, que mediante la conexión (823) fija
el valor de tensión en el convertidor de continua del inversor.
En resumen, pues, el sistema de monitorización y
telecontrol preconizado consiste, esencialmente en un interfaz
electrónico, denominado equipo monitor serie, (400) que va instalado
en cada una de las conexiones en serie que integran los generadores
de energía de paneles de efecto fotovoltaico, donde, una vez
conectado eléctricamente y mediante las conexiones de monitorización
en paralelo, se miden de forma continuada los valores de tensión e
intensidad de cada panel o módulo (M) conectado en la serie,
obteniendo su valor de potencia, para lo cual, comprende los
siguientes subsistemas y elementos pasivos o auxiliares:
- Subsistema de conexión serie del generador,
conformado por una conexión (1.04) serie del generador, que
paralelamente al conexionado eléctrico en serie de los ramales de
módulos (M), dispone del conexionado de datos que el equipo monitor
serie (400), mediante los módulos electrónicos que lo integran
obtienen y digitalizan las señales eléctricas para su posterior
tratamiento, y en que de la conexión serie de los módulos, obtenemos
las señales eléctricas a monitorizar, comprendiendo al menos un
equipo telerruptor serie (300), que monitoriza protecciones y
actuaciones preordenadas por el equipo monitor serie (400), o un
centro de control; al menos un equipo monitor serie (400), integrado
por diversos módulos de electrónica que convierten las señales
eléctricas en digitales y valores medidos continuadamente en cada
panel o módulo que integra la conexión serie, siendo estos valores
la tensión, la intensidad y el valor de potencia; al menos un
elemento auxiliar de protección de descargadores (500) como
protección contra la descarga de rayo, cuya señal digital una vez
activada es leída por el equipo monitor serie (400); al menos un
elemento de protección por fusibles (600) contra la descarga de
sobreintensidad, cuya señal digital una vez activada es leída por el
equipo monitor serie (400); al menos un equipo de parámetros físicos
(700), vinculado a un equipo monitor serie (400) que dispone de
sensores y módulos electrónicos que le permiten leer los valores de
forma continuada: temperatura ambiente, temperatura del panel,
radiación global, célula calibrada, humedad ambiente, velocidad del
viento, dirección del viento, ángulo al eje horario, ángulo
azimutal.
- Subsistema Inversor, que comprende al menos un
equipo monitor auxiliar (800) vinculado al Inversor (I) y un equipo
monitor auxiliar (900) vinculado al tarifador (T) que, una vez
conectados eléctricamente los ramales o conexiones en paralelo de
las series a las entradas de corriente continua del inversor y
conectado el tarifador a la fase de corriente alterna del generador,
monitorizan de forma continuada y mediante el protocolo adecuado, el
puerto de comunicaciones del elemento inversor, adquiriendo los
valores facilitados por el fabricante, y mediante entradas digitales
auxiliares, el valor activado o no activado de los elementos
auxiliares de protección del conductor en las entradas C1 y C2 del
inversor en la fase de continua y en la fase de alterna; igualmente
el equipo monitor auxiliar (900) del tarifador monitoriza de forma
continuada el puerto de comunicaciones del tarifador mediante el
protocolo adecuado, adquiriendo los valores facilitados por el
fabricante.
- Y Subsistema de control, que comprende un
centro de control local (1000) que cuenta con la estructura de
equipos informáticos, aplicaciones informáticas y base de datos
relacional, materializando los datos monitorizados de los equipos
monitores conectados al bus o anillo de campo (1.03); y un centro de
control remoto (1100) situado en una ubicación remota donde se
vuelca y analizan varios generadores.
El sistema descrito en el modo de realización
preferente, cumple el objeto de la patente para un generador de
paneles de efecto fotovoltaico, aunque es evidente la aplicación en
otros procesos industriales o de generación donde alguna de las
fases sea en corriente continua, como por ejemplo sistemas de
baterías, procesos de producción de hidrógeno, pilas de combustible
o sistemas de alimentación en automoción, por enumerar alguno.
De la descripción precedente se deduce el
interés económico de este sistema, así como de la explotación
industrial y productos concretos de aplicación, habiéndose realizado
los prototipos y ensayos de norma.
Descrita suficientemente la naturaleza de la
presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se
considera necesario hacer más extensa su explicación para que
cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas
que de ella se derivan, haciendo constar que, dentro de su
esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de
realización que difieran en detalle de la indicada a título de
ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se
recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio
fundamental.
Claims (7)
1. Sistema de monitorización y telecontrol de
generadores de energía integrados por paneles de efecto
fotovoltaico, del tipo conexionados en serie, bien para volcar a la
red de distribución una vez convertida en alterna, o en isla
acumulando esta energía, caracterizado porque el hecho de
comprender un interfaz electrónico, denominado equipo monitor serie,
(400) instalado en cada una de las conexiones en serie que integran
dichos generadores, donde una vez conectado eléctricamente, y
mediante las conexiones de monitorización en paralelo, se miden de
forma continuada los valores de tensión e intensidad de cada panel o
módulo (M) conectado en la serie, obteniendo su valor de potencia,
para lo cual, comprende los siguientes subsistemas y elementos
pasivos o auxiliares:
- Subsistema de conexión serie del generador,
conformado por una conexión (1.04) serie del generador, que
paralelamente al conexionado eléctrico en serie de los ramales de
módulos (M), dispone del conexionado de datos que el equipo monitor
serie (400), mediante los módulos electrónicos que lo integran
obtienen y digitalizan las señales eléctricas para su posterior
tratamiento, y en que de la conexión serie de los módulos, obtenemos
las señales eléctricas a monitorizar, comprendiendo al menos un
equipo telerruptor serie (300), que monitoriza protecciones y
actuaciones preordenadas por el equipo monitor serie (400), o un
centro de control; al menos un equipo monitor serie (400), integrado
por diversos módulos de electrónica que convierten las señales
eléctricas en digitales y valores medidos continuadamente en cada
panel o módulo que integra la conexión serie, siendo estos valores
la tensión, la intensidad y el valor de potencia; al menos un
elemento auxiliar de protección de descargadores (500) como
protección contra la descarga de rayo, cuya señal digital una vez
activada es leída por el equipo monitor serie (400); al menos un
elemento de protección por fusibles (600) contra la descarga de
sobreintensidad, cuya señal digital una vez activada es leída por el
equipo monitor serie (400); al menos un equipo de parámetros físicos
(700), vinculado a un equipo monitor serie (400) que dispone de
sensores y módulos electrónicos que le permiten leer los valores de
forma continuada: temperatura ambiente, temperatura del panel,
radiación global, célula calibrada, humedad ambiente, velocidad del
viento, dirección del viento, ángulo al eje horario, ángulo
azimutal.
- Subsistema Inversor, que comprende al menos un
equipo monitor auxiliar (800) vinculado al Inversor (I) y un equipo
monitor auxiliar (900) vinculado al tarifador (T) que, una vez
conectados eléctricamente los ramales o conexiones en paralelo de
las series a las entradas de corriente continua del inversor y
conectado el tarifador a la fase de corriente alterna del generador,
monitorizan de forma continuada y mediante el protocolo adecuado, el
puerto de comunicaciones del elemento inversor, adquiriendo los
valores facilitados por el fabricante, y mediante entradas digitales
auxiliares, el valor activado o no activado de los elementos
auxiliares de protección del conductor en las entradas C1 y C2 del
inversor en la fase de continua y en la fase de alterna; igualmente
el equipo monitor auxiliar (900) del tarifador monitoriza de forma
continuada el puerto de comunicaciones del tarifador mediante el
protocolo adecuado, adquiriendo los valores facilitados por el
fabricante.
- Y Subsistema de control, que comprende un
centro de control local (1000) que cuenta con la estructura de
equipos informáticos, aplicaciones informáticas y base de datos
relacional, materializando los datos monitorizados de los equipos
monitores conectados al bus o anillo de campo (1.03); y un centro de
control remoto (1100) situado en una ubicación remota donde se
vuelca y analizan varios generadores.
2. Sistema de monitorización y telecontrol de
generadores de energía integrados por paneles de efecto
fotovoltaico, según la reivindicación 1, caracterizado por el
hecho de que el equipo monitor serie (400) comprende:
- Módulo adaptador de las señales eléctricas
(EMS 1) que captura de los módulos.
- Módulo convertidor de señales analógicas (EMS
2).
- Módulo microcontrolador (EMS 3), con
entradas/salidas analógicas y digitales, conectadas mediante un bus
interno (EMS 4) a los distintos módulos.
- Módulo bus de comunicaciones interno (EMS 4)
que conecta de forma bidireccional los distintos módulos del equipo
monitor serie (400).
- Módulo adaptador de niveles de tensión y
corriente (EMS 5).
- Módulo extensión de memoria (EMS 6).
- Módulo conector (EMS 7) para el teclado (420)
y leds (421).
- Módulo relé1 (EMS 8) que permite actuar sobre
un elemento exterior, tipo contactor.
- Módulo relé2 (EMS 9) que permite actuar sobre
un elemento exterior, tipo contactor.
- Módulo adaptador (EMS 10) de señal eléctrica a
señal digital, que captura y registra las señales externas de las
protecciones pasivas y actuaciones de la serie con valor 0 o 1.
- Módulo bus de comunicaciones (EMS 11), que une
el equipo con el centro de control local (1000) y resto de elementos
del bus de campo (103).
- Módulo amperímetro (EMS 12) que mide de forma
continuada la intensidad que circula en los paneles de la serie
monitorizada.
- Módulo de medida de temperaturas (EMS 13)
compuesto por dos o más termómetros.
- Módulo conector de pantalla (EMS 14) que
permite a un usuario visualizar el estado en una pantalla (422) de
texto.
- Módulo conector (EMS 15) para el frontal de
teclado (420) y leds (421).
- Módulo puerto serie (EMS 16) de comunicaciones
y conector asociado de tipo RS232 bidireccional.
- Módulo conector de ampliación (EMS 17) a doce
señales del mismo tipo y rango al módulo EMS1.
3. Sistema de monitorización y telecontrol de
generadores de energía integrados por paneles de efecto
fotovoltaico, según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado
por el hecho de que el equipo telerruptor serie (300) comprende:
- Módulo bus de comunicaciones (ETS 1) de dos
hilos aislado galvánicamente y con formato físico RS485.
- Módulo bus de comunicaciones interno (ETS
2).
- Módulo transistor (ETS 3) que actúa sobre una
bobina (B2) de la unidad contactor (C1), integrada, excitándola y
actuando sobre un balancín del contactor desplazándolo hacia la
posición (2) mediante la acción del campo magnético, mediante el
pestillo existente en la posición (2) enclava mecánicamente, cierra
la serie y permite el paso de la corriente generada en los
módulos.
- Módulo transistor (ETS 4) que actúa sobre una
bobina (B1) de la unidad contactor (C1), excitándola y actuando
sobre el pestillo, enclavándolo mecánicamente en la posición 1
abriendo la serie y no permitiendo el paso de la corriente generada
en los módulos por los conductores (+) y (-), dejando el sistema en
cortocircuito.
- Módulo amperímetro (ETS 5) que monitoriza de
forma continuada el valor de intensidad que circula por el polo mas
positivo (+) de la serie.
- Módulo amperímetro (ETS 6) mide de forma
continuada el valor de intensidad que circula por el conductor de
menor tensión o (-) de la serie.
- Módulo adaptador (ETS 7) de las señales
recibidas de las conexiones de (3.71 a 3.78) a señales digitales
que nos permitirán monitorizar si la posición del contactor se
encuentra en 1 o en 2.
- Módulo microcontrolador (ETS 8), con entradas
y salidas analógicas y digitales conectadas a los distintos módulos
del equipo telerruptor serie (300).
- Módulo de alimentación (ETS 9), adaptador de
niveles de tensión y corriente.
- Módulo (c1), contactor con doble enclavamiento
mecánico o doble pestillo.
- Módulo (M1), excita eléctricamente la bobina
1, moviendo el contactor (Cl) a la posición 1.
- Módulo (M2), excita eléctricamente la bobina
2, moviendo el contactor (Cl) a la posición 2.
- Módulo (t), realiza la función de prueba del
equipo telerruptor serie (300), provocando una derivación sobre uno
de los conductores y accionándose el contactor, abriendo la serie y
pasando a la posición de cortocircuito, 1.
4. Sistema de monitorización y telecontrol de
generadores de energía integrados por paneles de efecto
fotovoltaico, según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado
por el hecho de que el equipo de parámetros físicos (700)
comprende:
- Módulo de conexionado (EPF 1) para los
sensores.
- Módulo bus de comunicaciones interno (EPF 2)
que permite la conexión e intercambio de los datos entre los módulos
del equipo.
- Módulo microcontrolador (EPF 3) que dispone de
las entradas analógicas.
- Módulo reloj (EPF 4) que emite la señal que
sincroniza el microcontrolador con los distintos módulos.
- Módulo de memoria (EPF 5), anexo a la propia
memoria del microcontrolador (EPF 3).
- Módulo de comunicaciones (EPF 6) bidireccional
de dos hilos, aislado galvánicamente y con formato físico RS485.
5. Sistema de monitorización y telecontrol de
generadores de energía integrados por paneles de efecto
fotovoltaico, según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado
por el hecho de que el equipo monitor auxiliar (800) vinculado al
inversor (I) y el equipo auxiliar (900) vinculado al tarifador (T)
comprenden:
- Módulo de alimentación (EC 1)
- Módulo relé de actuación (EC 2)
- Módulo puerto de comunicaciones (EC 3)
- Módulo control de señales (EC 4)
- Módulo microcontrolador (EC 5)
- Módulo adicional de memoria (EC 6)
- Módulo bus de comunicaciones interno (EC
7).
6. Sistema de monitorización y telecontrol de
generadores de energía integrados por paneles de efecto
fotovoltaico, según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado
por el hecho de que el centro de control local (1000) cuenta con
conexión al centro de control remoto (1100) y comprende:
- Entradas (9.01) del bus de campo (1.03)
- Convertidor (9.02) de tipo RS485/232 y
aplicación LPGE "librerías de protocolo del Generador", une
físicamente el bus de datos del generador y los distintos equipos de
monitorización asociados al centro de control local. La aplicación
informática LPGE, regula los criterios de acceso al anillo o bus de
datos del generador por parte de las aplicaciones monitor del
generador (9.03) y monitor de actuaciones del generador (9.05). La
aplicación LPGE, monitoriza continuadamente el bus o anillo de la
planta, así como con las aplicaciones monitor del generador y
monitor de actuaciones del generador.
- Monitor del Generador (9.03), accede al bus
mediante la aplicación LPGE y emite los comandos de petición para la
recepción de los datos adquiridos por los equipos de monitorización
asociados o vinculados al anillo o bus de la planta.
- Concentrador de red (9.04). Equipo que une
físicamente mediante cable de red los distintos equipos, permitiendo
compartir los datos entre las distintas aplicaciones informáticas y
conectando al encaminador de red (9.12), comunicar de forma
bidireccional con el Centro de Control Remoto.
- Monitor de actuaciones del generador
(9.05).
- Servidor de mensajería del generador (9.06).
Aplicación informática que informa y distribuye al resto de las
aplicaciones del contenido del cuerpo del mensaje.
- Analizador del Generador (9.07). Aloja la
configuración de la planta en una base de datos y realiza el
seguimiento y eficiencia del rendimiento del generador según los
datos medidos por los distintos equipos de monitoriza-
ción.
ción.
- Unidad de copias de seguridad (9.08). Realiza
la copia del sistema y su configuración de forma temporizada y
automática.
- Bases de Datos de Generador (9.09) y (9.10).
Aloja la base de datos relacional del generador.
- Operario del sistema (9.11). Equipo o equipos
asignados al operario del sistema.
- Equipo de rutas o encaminador de red
(9.12).
7. Sistema de monitorización y telecontrol de
generadores de energía integrados por paneles de efecto
fotovoltaico, según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado
por el hecho de que el centro de control remoto (1100), dispone de
una copia en espejo de cada generador ubicado en una zona distinta o
remota; y porque comprende:
- Equipo de acceso a la red (10.01). Lanza
túneles de comunicaciones con los generadores remotos.
- Concentrador de red (10.02). Une físicamente
los distintos equipos del centro de control, compartiendo las
aplicaciones los datos.
- Monitor del centro remoto (10.03).
- Monitor de actuaciones centro remoto
(10.04).
- Servidor de mensajería centro remoto
(10.05).
- Analizador Central (10.06).
- Unidad de copias de seguridad (10.07).
- Bases de Datos (10.08) y (10.09).
- Operario del sistema (10.10).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200701845A ES2335838B8 (es) | 2007-06-20 | 2007-06-20 | Sistema de monitorizacion y telecontrol de generadores de energia integrados por paneles de efecto fotovoltaico. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200701845A ES2335838B8 (es) | 2007-06-20 | 2007-06-20 | Sistema de monitorizacion y telecontrol de generadores de energia integrados por paneles de efecto fotovoltaico. |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2335838A1 true ES2335838A1 (es) | 2010-04-05 |
| ES2335838B2 ES2335838B2 (es) | 2011-02-01 |
| ES2335838B8 ES2335838B8 (es) | 2011-07-29 |
Family
ID=42026642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200701845A Withdrawn - After Issue ES2335838B8 (es) | 2007-06-20 | 2007-06-20 | Sistema de monitorizacion y telecontrol de generadores de energia integrados por paneles de efecto fotovoltaico. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2335838B8 (es) |
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| US4888702A (en) * | 1987-08-20 | 1989-12-19 | Integrated Power Corporation | Photovoltaic system controller |
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| KR20060010996A (ko) * | 2004-07-29 | 2006-02-03 | 주식회사 에스에너지 | 태양광발전 중앙감시시스템용 원격 터미널 유닛 |
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-
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- 2007-06-20 ES ES200701845A patent/ES2335838B8/es not_active Withdrawn - After Issue
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Non-Patent Citations (4)
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|---|
| G. Brugnoni et Al. Modular Architecture for Remote Management of Power Generation Plants. IMTC 2005 - Instrumentation and Measurement Technology Conference. Ottawa, Canada, 17-19 May, 2005. IEEE 0-7803-8879-8/05; pag.1075-1078. * |
| G. Brugnoni et Al. Modular Architecture for Remote Management of Power Generation Plants. IMTC 2005 – Instrumentation and Measurement Technology Conference. Ottawa, Canada, 17–19 May, 2005. IEEE 0-7803-8879-8/05; pag.1075-1078. * |
| Informe Greanpeace "{}Monitoring & control of photovoltaic systems"{}; Denis Lenardic. 29.03.2007; [recuperado el 16.03.2010]; recuperado de Internet: <http://web.archive.org/web/20070606111446/http://www. pvresources.com/en/monitoring.php> * |
| Informe Greanpeace "Monitoring & control of photovoltaic systems"; Denis Lenardic. 29.03.2007; [recuperado el 16.03.2010]; recuperado de Internet: * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2335838B8 (es) | 2011-07-29 |
| ES2335838B2 (es) | 2011-02-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20100405 Kind code of ref document: A1 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2335838 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20110120 |
|
| FA2A | Application withdrawn |
Effective date: 20110601 |