ES2350569T3 - Configuración de una parte de una red de distribución de energía eléctrica. - Google Patents

Abstract

Método para la configuración de una parte de una red de distribución de energía eléctrica, en el que esta parte de la red de distribución de energía se compone de varios equipos y se puede implementar mediante varias disposiciones o configuraciones de equipos diferentes, y donde se describe una totalidad de posibles configuraciones mediante un modelo de configuración, caracterizado por que el método lleva a cabo los siguientes pasos: - determinación de un conjunto de requisitos para una configuración que tiene que determinarse, - generación sistemática de todas las posibles configuraciones que satisfacen el conjunto de requisitos, donde a cada posible configuración se le asigna por lo menos un valor característico del conjunto de valores característicos, que incluyen - costes de adquisición de la configuración, - espacio requerido por la configuración, - fiabilidad de la configuración, - riesgo de la configuración, - grado de eficacia de la configuración o - costes de mantenimiento de la configuración y - determinación automática de una configuración de solución, que optimiza un valor característico predeterminado.

Description

Campo técnico

La invención se refiere al campo de la distribución de energía eléctrica a nivel de media o alta tensión. Se refiere a un método, un producto de programa de ordenador y un sistema para la configuración de una parte de una red de distribución de energía eléctrica, conforme al preámbulo de las reivindicaciones 1, 8 y 10. Estado de la técnica

Cuando se amplía o moderniza una red de transmisión o de distribución de energía eléctrica, partes de tal red se producen de nuevo o se producen en vez de los equipamientos existentes. Tales partes de una red son por ejemplo líneas de transmisión, instalaciones distribuidoras, dispositivos compensadores de potencia reactiva, etc. Un operador de red y/o un fabricante de equipos e instalaciones lleva a cabo un análisis exhaustivo de cara a la planificación. El objetivo del análisis es determinar una configuración de equipos y/o instalaciones que pueda integrarse en la red y que satisfaga los requisitos técnicos y económicos predeterminados del operador de red. Un resultado de este análisis es una configuración determinada, es decir, una disposición planificada de equipos determinados del fabricante. Al determinar esta configuración surge el problema de que por una parte, el operador de red conoce sus requisitos y dispone de sistemas de simulación con los que puede examinar distintas configuraciones posibles y compararlas. Sin embargo, para ello se necesitan expertos humanos, que no sólo conozcan los sistemas de simulación sino que dispongan de amplios conocimientos sobre un abanico de equipos del fabricante y sobre sus posibilidades de configuración. Por otra parte, el fabricante dispone de conocimiento sobre sus equipos, en especial sobre los modelos de simulación. Sin embargo, éste no puede o quiere poner estos a disposición del operador de red en su totalidad. Aun cuando estos se pongan a disposición del operador de red, el operador de red a menudo estima configuraciones técnicas y económicas subóptimas de todas maneras, puesto que parte únicamente de soluciones conocidas por él, sin incluir nuevos productos y nuevas cualidades de mismos, y porque no puede abarcar ni valorar todos los aspectos de los equipos ni de las combinaciones de equipos.

El documento DE 4209168 describe un método para el procesamiento de parámetros mediante un modelo de dispositivo de automatización, producido automáticamente por las informaciones de la instalación que pueden predefinirse. Exposición de la invención

El objetivo de la invención es, por lo tanto, crear un método, un producto de programa de ordenador y un sistema para configurar una parte de una red de distribución de energía eléctrica del tipo mencionado al principio, que hagan posible, partiendo de los requisitos de un operador de red, estimar automáticamente una configuración de equipos que satisfaga los requisitos de una forma óptima.

Este objetivo lo cumplen un método, un producto de programa de ordenador y un sistema para la configuración de una parte de una red de distribución de energía eléctrica, con las características de las reivindicaciones 1, 8 y 10.

En el método se parte así de un modelo de configuración que describe una totalidad de posibles configuraciones de equipos y conforme a la invención, basándose en el modelo de configuración, se generan de forma sistemática todas las posibles configuraciones que satisfacen un conjunto predeterminado de requisitos, para lo cual a cada posible configuración se le puede asignar por lo menos un valor característico, y se determina una configuración de solución que optimiza este valor característico.

De esta manera, es posible generar automáticamente una configuración óptima sin que sea necesario conocimiento de experto alguno sobre los equipos utilizados en la configuración. En concreto, es posible especificar los requisitos funcionales para una configuración, es decir, los requisitos para un comportamiento operativo de la configuración. Esto contrasta con los procedimientos de diseño tradicionales, en los cuales se especifican determinados equipos y su interconexión, y en los que se analiza esta interconexión para comprobar si satisface determinados requisitos.

En un modelo preferido de ejecución de la invención se genera automáticamente un modelo de simulación para la simulación del comportamiento técnico de la configuración de solución. De esta manera es posible examinar una o más configuraciones de solución mediante simulación, sin que sea necesario conocimiento de experto alguno sobre cualidades y modelos de simulación de los equipos utilizados en una configuración de solución.

En un modelo preferido de ejecución de la invención, el conjunto de requisitos predetermina la configuración de solución. De esta manera es posible restringir la búsqueda a las variantes deseadas de la solución, descartando respectivamente las configuraciones que carecen de interés a priori.

En un modelo adicional preferido de ejecución de la invención, el parámetro que está predeterminado y tiene que optimizarse, además de magnitudes electrotécnicas, también representa por ejemplo los costes de una configuración, el espacio requerido por una configuración, la fiabilidad de una configuración, el riesgo de una configuración, el grado de eficacia de una configuración o los costes de mantenimiento de una configuración.

El producto de programa de ordenador para la configuración de una parte de una red de distribución de energía eléctrica conforme a la invención puede cargarse en una memoria interna de una unidad digital de procesamiento de datos y tiene medios de codificación de programa de ordenador, los cuales, cuando se implementan en una unidad digital de procesamiento de datos, producen la ejecución del método conforme a la invención. En un modelo preferido de ejecución de la invención, el producto de programa de ordenador dispone de un medio legible por ordenador, en el cual están almacenados los medios de codificación de programa de ordenador.

De las reivindicaciones dependientes se deducen modelos de ejecución preferidos adicionales. Breve descripción de las ilustraciones

A continuación se explica en detalle el objeto de la invención por medio de ejemplos de ejecución preferidos, que están representados en las ilustraciones adjuntas. Se muestran: Figura 1: una representación gráfica para la comparación de distintas

instalaciones distribuidoras que corresponden a diferentes

requisitos; Figura 2: de forma esquemática, una estructura de software de un sistema

para la realización del método conforme a la invención; Figura 3: un diagrama de flujo del método conforme a la invención;

Figura 4:

una representación gráfica de un modelo simplificado de

configuración para una instalación distribuidora;

Figura 5:

una representación gráfica de un modelo detallado de

configuración para una instalación distribuidora; y

Figura 6:

un árbol de búsqueda para generar configuraciones basadas en el

modelo de configuración de la figura 5.

Los símbolos de referencia utilizados en las ilustraciones y sus significados se listan de forma resumida en la lista de símbolos de referencia. En principio, las partes iguales están provistas de los mismos símbolos de referencia en las figuras. Medios de ejecución de la invención

Conforme a la invención, una parte de una red de transmisión de energía o de distribución de energía se considera una función de red o una función "Power-System", que ejecuta esta parte. Así, por ejemplo, una parte de una red que se compone de una línea de alta tensión y de los dispositivos de protección y compensación asociados, desempeña una función de red “transmisión de energía” o especificando más concretamente, una función de red “conexión punto a punto” o “conexión multipunto”. A la inversa, la función de red “transmisión de energía” puede implementarse de distintas maneras, por ejemplo a través de una conexión de corriente alterna o continua, o con diferentes niveles de tensión, mediante una línea aérea o un cable. Una función de red "conmutar conexiones" puede implementarse mediante una instalación distribuidora con un número diferente de barras colectoras. Una función de red “compensar potencia reactiva” se puede implementar por ejemplo por medio de capacitores, inductores o “Static Var Compensator”. Una función de red “regulación de corriente” puede implementarse mediante convertidores de diferentes topologías en varios puntos de la parte de la red que tiene que configurarse y con diferentes componentes semiconductores como tiristores, IGBT, GTO e IGCT. Igualmente, las funciones de red “transformar tensión”, "controlar flujo de potencia” o “limitar corriente” pueden implementarse respectivamente mediante varios equipos distintos o combinaciones de equipos.

En lo sucesivo, con el concepto “equipos” se hace referencia a equipos primarios conductores de potencia o a disposiciones de equipos primarios, tales como líneas, conmutadores, barras colectoras, paneles de conexiones, transformadores, convertidores, equipos FACTS (Flexible AC Transmission System) y elementos compensadores. En ello están incluidos los equipos secundarios asociados o los equipos técnicos de control de operaciones, que controlan, regulan y protegen los equipos primarios.

Por lo tanto, una función de red predeterminada puede implementarse generalmente mediante varias disposiciones o configuraciones de equipos. Diferentes configuraciones tienen diferentes topologías de línea y diferentes equipos. Además de en los valores característicos electrotécnicos, se diferencian por valores característicos como puedan ser el precio de adquisición, costes de funcionamiento y mantenimiento, espacio requerido, fiabilidad o rango de errores. Los valores característicos también pueden representar riesgos asociados a la capacidad de suministro, la estabilidad del precio o la idoneidad de la función.

Un operador o dueño de una red de distribución de energía eléctrica puede plantearse cuestiones sobre una configuración de equipos que satisfagan sus requisitos de una manera óptima, por ejemplo a la hora de ampliar la capacidad de su red o a la hora de sustituir una parte existente de su red. Según el tipo de función de red que tenga que implementarse, ciertos requisitos técnicos están predeterminados en firme, otros requisitos se sopesan entre sí en base a valores característicos como por ejemplo el precio, la fiabilidad y el espacio requerido. Para estimar una configuración óptima o comparar entre sí varias configuraciones optimizadas según diferentes criterios, conforme al estado de la técnica, se necesitan expertos que no sólo conozcan los equipos que se van a utilizar y sus cualidades sino que también dispongan de modelos de simulación de los equipos individuales y de herramientas de simulación con las cuales se pueda reproducir y comparar el comportamiento técnico de las diferentes configuraciones. Es problemático en este aspecto el hecho de que los expertos son caros, que no siempre se ponen a disposición del operador de red los modelos de simulación y que el abanico de equipos está en variación continua.

Conforme a la invención, la configuración y preferiblemente, también la generación de modelos de simulación para una configuración, se automatizan utilizando un modelo de configuración que describe todas las posibles configuraciones de equipos mediante un lenguaje formal. Basándose en el modelo de configuración se pueden generar todas las posibles configuraciones de manera sistemática. Con un conjunto de requisitos previamente determinados por un usuario, se genera el conjunto de todas las configuraciones que satisfacen dichos requisitos. Se determinan los valores característicos para cada configuración.

Más abajo se describe en detalle un modelo de configuración y la generación sistemática de configuraciones. El conjunto de requisitos comprende un conjunto mínimo de requisitos y requisitos adicionales u opcionales. El conjunto mínimo de requisitos debe especificarse en cada caso para una función de red determinada.

Por ejemplo, para la función de red “conmutar conexiones” deben predeterminarse forzosamente una tensión nominal U, una cantidad de salidas de línea nel y una cantidad de salidas de transformador nct. Son requisitos opcionales una cantidad nib de acopladores de bus y un dato sobre un tipo de instalación arr como por ejemplo “barra colectora simple”, “barra colectora simple con desviación”, “barra colectora doble”, “configuración en anillo” y “desconectador para corte en carga 1 ½”.

Es posible que no exista ninguna configuración que satisfaga todos los requisitos del primer y el segundo conjunto. En este caso se genera un mensaje adecuado, por ejemplo para el usuario, o se establece un parámetro de salida adecuadamente.

En una variante preferida de la invención, todas las configuraciones generadas determinan una configuración óptima, que optimiza un valor característico predeterminado, es decir, lo maximiza o minimiza. Por ejemplo, se minimiza un precio o el espacio requerido o se maximiza la fiabilidad.

En términos de programación, una implementación de la invención se hace accesible como función de software o función de programa, con la estructura de acuerdo con la expresión x=BBType(P1 ...Pn, OP1...OPk, OPopt) donde BBType denota una función de red, P1 ... Pn son parámetros que representan conjuntos mínimos de requisitos y OP1 ... Opk denotan otros parámetros opcionales k para la representación de requisitos adicionales. Un parámetro opcional OPopt especifica respecto a qué valor característico ha de realizarse la optimización, en vez el precio de adquisición. Un valor inicial x es un vector cuyos distintos elementos son por ejemplo: x[1] Valor característico existencia de una solución x[2] Valor característico “precio de adquisición” de la solución óptima x[3] Valor característico “costes de funcionamiento” de la solución óptima x[4] Valor característico “fiabilidad” de la solución óptima x[5] Valor característico “grado de eficacia” de la solución óptima x[6] Valor característico “espacio requerido” por la solución óptima x[7] Diagrama de la solución óptima x[8] Explicación de la solución óptima x[9] Descripción de la configuración óptima.

El diagrama y la descripción de la configuración óptima se representan mediante estructuras de datos u objetos de software que pueden procesarse por medio de una interfaz de usuario 1 o un generador de modelos 3.

En un modelo preferido de ejecución de la invención, un valor característico adicional se define como la suma ponderada de otros valores característicos.

La figura 1 muestra los resultados de varias ejecuciones del método conforme a la invención para determinar las configuraciones que satisfacen la función “conmutar conexiones”. Esto corresponde a varias llamadas de una función de programa del tipo Cost = Switchgear(U, nel, nct, arr, nib) donde nel=8, nct=0, nib=0 y los parámetros restantes U y arr se varían. Para diferentes tensiones nominales trazadas a lo largo de un eje horizontal se traza en cada caso una variante rentable de una instalación distribuidora, en la que la altura de una barra corresponde a un precio de adquisición de la instalación distribuidora de un tipo determinado. Además, para cada tensión nominal se trazan una o dos variantes adicionales, cuyo tipo de instalación se había predeterminado como requisito adicional en el segundo conjunto de requisitos. Las variantes correspondientes a los parámetros opcionales arr son: BS barra colectora simple, BPT barra colectora simple con desviación, BD barra colectora doble, AN configuración en anillo, DJM desconectador para corte en carga 1 ½.

Utilizando requisitos funcionales como los expresados mediante el conjunto mínimo de requisitos, tal función de programa determina así una configuración de solución, es decir, una implementación técnica que

implementa de manera óptima la función de red apropiada.

La figura 2 muestra esquemáticamente una estructura de software de un sistema para la realización del método conforme a la invención. El sistema tiene una interfaz de usuario 1 para la introducción de requisitos y para la representación de las configuraciones generadas, así como un configurador 2 para estimar una configuración de equipos que satisfaga los requisitos y optimice un criterio de optimización predeterminado. El sistema tiene medios para la transmisión 11 de los requisitos desde la interfaz de usuario 1 hasta el configurador 2 y para la transmisión 12 de configuraciones óptimas y sus correspondientes valores característicos optimizados a la interfaz de usuario 1. El sistema tiene también un generador de modelos 3 para generar un modelo de simulación desde una configuración, medios para la transmisión 14 de una configuración óptima desde el configurador 2 al generador de modelos 3, un simulador 4 y medios para la transmisión 16 de modelos de simulación de una función de red desde el generador de modelos 3 al simulador 4. Además, el sistema tiene una base de datos de modelos 5, la cual a su vez tiene una colección de modelos de configuración 6 para diferentes funciones de red y una colección de modelos de simulación 7 de equipos. El sistema tiene medios para la transmisión 13 de un modelo de configuración desde la colección de modelos de configuración 6 al configurador 2, así como medios para la transmisión 15 de modelos de simulación de aparatos desde la colección de modelos de simulación 7 al generador de modelos 3.

La figura 3 muestra un diagrama de flujo para una aplicación del método conforme a la invención. Tras el inicio del método, en el paso 31 se selecciona un modelo de configuración sobre la base de una solicitud del usuario. En el paso 32 se representan al usuario los parámetros mínimos y opcionales del modelo de configuración y el usuario predetermina al menos los parámetros mínimos. En el paso 33 se generan todas las configuraciones correspondientes basándose en los parámetros mínimos y opcionales que puedan especificarse. Para ello se calculan en detalle modelos de análisis para la determinación de valores característicos y se estima la configuración óptima. En el paso 34, la configuración óptima se representa al usuario de forma adecuada, junto con sus valores característicos. La representación se realiza por ejemplo mediante un listado textual de los equipos de la configuración de solución o mediante una representación gráfica, partiendo del modelo de configuración, en el cual sólo se reproducen los componentes y equipos de la configuración de solución, y parámetros como por ejemplo, la cardinalidad de las relaciones, se sustituyen por valores concretos.

La configuración de solución, junto con los parámetros que han llevado a ella, se guarda en memoria en un catálogo de soluciones. En el paso 35, basándose en una solicitud del usuario, se continúa con el paso 32 o se genera una configuración de solución adicional con otros valores para los parámetros,

o en el paso 36 se da una visión general del catálogo de soluciones. Tal visión general comparativa en forma gráfica está representada por ejemplo en la figura 1. Por ejemplo, las tres barras para un valor U=345 kV corresponden a los costes de diferentes configuraciones de solución, tal como se estiman llevando a cabo los pasos 32 a 35 varias veces y variando manualmente el parámetro opcional arr. En el paso 37, el usuario selecciona una configuración de solución desde la cual, en el paso 38, se genera automáticamente un modelo de simulación.

En lo sucesivo se explica el modelo de configuración utilizado y la generación automática de configuraciones. En "Modeling configurable Product Families", Juha Tiihonen et al., 4th WDK Workshop on Product Structuring, Oct. 22-23, 1998, Delft University of Technology se expone en detalle una descripción del modelo de configuración. El contenido de esta publicación se recoge por tanto en esta solicitud.

La figura 4 muestra una representación gráfica de un modelo de configuración muy simplificado de una instalación distribuidora, que está en consonancia con los ejemplos utilizados hasta ahora. En el modelo de configuración, los equipos de la instalación distribuidora se consideran “componentes” de manera abstracta, incluyendo para el concepto “equipo” también las disposiciones de varios equipos individuales, como se describe más arriba. Por convención, un componente se define recursivamente como compuesto de un equipo, o de uno o varios componentes. Los componentes de la instalación distribuidora se representan gráficamente en forma de bloques. Las líneas continuas entre bloques muestran que un componente mostrado gráficamente como superior tiene un componente inferior que forma parte de él. Una cifra entre corchetes al final de una línea señala la cardinalidad de esta relación, es decir, el número de componentes inferiores que tiene el componente superior. Una línea provista de un triángulo muestra una relación "es un". Por ejemplo, un componente “SA”, que representa una instalación distribuidora, es equivalente a un componente "BS" o "BPT" o "BD" o "AN" o "DJM". Estos componentes representan diferentes variantes topológicas para una instalación distribuidora. El componente “BS” tiene nel componentes "ET bay", nct componentes "CT bay" y nib componentes "Bus coupl". El componente "Bus coupl." es un componente "IB" o un componente "IBSD".

Los requisitos de una configuración corresponden a cualidades de relaciones o de componentes, las cuales están marcadas encima de los componentes. Así, la expresión "U<=138" significa que el componente "BS" sólo puede utilizarse para valores con una tensión nominal por debajo de 138 (kV).

Para la generación automática de todas las configuraciones que satisfacen los requisitos mínimos para U, nel y nct, y en caso necesario, también los requisitos opcionales, se genera un árbol de búsqueda definido por el modelo de configuración partiendo del bloque "SA", con un método conocido, por ejemplo una búsqueda en profundidad o en anchura.

Por ejemplo, sean requisitos mínimos los especificados como U=300, nel=3, nct=2. Esto corresponde a un requisito funcional que consiste en que tienen que realizarse conexiones entre tres salidas de línea y dos transformadores. El componente "SA" no puede ser un componente "BS", puesto que no se cumple su condición U<=138. Lo mismo es válido para el componente "BPT". Sin embargo, el componente "SA" puede ser un componente "BD". Basándose en los requisitos nel y nct, el componente "BD" tiene 3 componentes "ET bay" y 2 componentes "CT bay". Como el parámetro nib o su valor no está predeterminado, de manera estándar se establece nib=0, porque así se obtiene la solución más rentable. Si la predeterminación de U permite varias opciones para implementar el componente "SA", las opciones más caras quedan excluidas. El precio de adquisición de la configuración se calcula por ejemplo como la suma de un precio básico del componente "BD" y de precios de los componentes "ET bay" y "CT bay", multiplicados por el número de componentes respectivo. La superficie necesitada se estima por ejemplo mediante la suma de la superficie necesitada por los componentes. Existen multitud de métodos y herramientas de software para determinar los valores característicos respecto a la fiabilidad. Los fundamentos pueden encontrarse por ejemplo en IEEE Standard 493-1997 o en J. Endrenyi: Reliability Modeling in Electric Power Systems, John Wiley & Sons, New York 1978.

Los métodos para determinar los valores característicos se basan en modelos de análisis asociados. Un modelo de análisis es una representación de tipo software de un método para determinar un valor característico de una configuración, por medio de informaciones sobre los componentes individuales de la configuración. El tipo de modelos de análisis y de dichas informaciones depende del tipo de valor característico asociado. Por ejemplo, un modelo de análisis para determinar las fiabilidades o probabilidades de fallo procesa parámetros como MTBF ("Mean time between failure") de componentes individuales, así como información sobre la estructura de una configuración determinada. Un modelo de análisis para determinar el precio de adquisición estima esencialmente la suma de los precios de los componentes y de los equipos. Un modelo de análisis para determinar un comportamiento de control, una estabilidad del sistema de control, una estabilidad transitoria, una estabilidad de tensión o una característica oscilatoria de una configuración, tiene por ejemplo un modelo de simulación dinámico que se forma automáticamente a partir de modelos de simulación de componentes de la configuración. Un modelo de análisis para determinar el comportamiento de la tensión tiene por ejemplo un modelo de potencia en cortocircuito. Un modelo de análisis para determinar cualidades de compensación tiene por ejemplo un modelo de flujo de carga.

El componente "SA" puede ser también un componente "AN" o un componente "DJM". Los valores característicos se calculan también para estas configuraciones. Por lo tanto, existen en total tres configuraciones con sus valores característicos y se puede estimar aquella configuración que por ejemplo tenga el precio de adquisición más bajo.

El modelo de configuración tiene preferiblemente unas llamadas condiciones límite, que relacionan los parámetros de los diferentes componentes entre sí. Por ejemplo, la elección de un tipo determinado de conmutador en un primer panel de conexiones restringe a ese tipo la elección de conmutadores en otros paneles de conexiones.

El ejemplo descrito arriba ha sido simplificado en extremo para simplificar la explicación. Modelos de configuración más complejos, con varios niveles jerárquicos para los componentes, generan un gran número de configuraciones. La generación automática de configuraciones se conoce por la "teoría de la enumeración" y se describe con más detalle por ejemplo en "Graphen, Netzwerke und Algorithmen", Dieter Jungnickel, 3. edición, Mannheim, Leipzig, Wien, Zürich, Bl-Wissenschafts-Verlag, 1994.

La figura 5 muestra una representación gráfica de un modelo de configuración detallado de una instalación distribuidora "Switchgear". El requisito mínimo en este caso sólo es un número N de salidas. Sobre la base de N se restringe la elección de variantes topológicas o componentes "Block", "H", "Single BB", "DoubleBB", "Triple BB". El componente "Block" se compone exactamente de un componente "Switchfield", el componente "H" por el contrario, de cinco componentes "Switchfield". El componente "Single BB" se compone de N componentes "Switchfield", uno o ningún componente "Transfer B" y basándose en N, de un componente "Longitudinal coupler". En cada caso, el componente "Switchfield" se compone exactamente de un componente de "Slot 1" a "Slot 4".

"Slot 1" se puede implementar a su vez mediante uno de los nueve distintos componentes, algunos de los cuales están marcados de forma textual en la figura 5 y se distinguen mediante símbolos gráficos. "Slot 2" y "Slot 3" pueden implementarse respectivamente mediante uno de los otros nueve componentes en cada caso y "Slot 4" mediante uno de los dos componentes adicionales.

Se formulan condiciones de consistencia como cualidades de las interfaces o "Ports" entre los componentes. Existen varias clases de interfaz y entre dos componentes puede haber una, dos o más clases de interfaz. En el presente ejemplo, una primera clase de interfaz del tipo "Switchfield Terminal" tiene los valores {1C, 2C, 3C}, una segunda clase de interfaz del tipo "Withdrawability", los valores {NW, W} y una tercera clase de interfaz del tipo "Transfer Bus", los valores {NTB, TB}. En la figura 5 sólo se marcan los valores de las clases de interfaz existentes, en cada caso en el bloque mostrado; el hecho de que una interfaz esté presente queda implícito por el valor o los valores señalados. Una condición adicional en el componente "Transfer B" indica que el número [0,1] de este componente es igual a uno si la tercera clase de interfaz tiene el valor "TB" y que el número es cero si la tercera clase de interfaz tiene el valor "NTB".

Una configuración es consistente con una condición de consistencia si todas las clases de interfaz de todos los componentes tienen los mismos valores. Los componentes sin ninguna condición de consistencia se adaptan por definición a todos los componentes.

La figura 6 muestra un árbol de decisión para generar configuraciones por medio del modelo de configuración de la figura 2. Se parte de una elección para el parámetro mínimo N=2. De esta manera se establece que "Switchgear" es un "Block" que a su vez tiene exactamente un "Switchfield". El conjunto de las diferentes configuraciones de los cuatro componentes del "Switchfield" se genera ahora automáticamente, comenzando con la elección de variantes para el "Slot 1". Esta generación también podría comenzar con otro "Slot", produciendo el mismo resultado.

El "Slot 1" es de la clase "1A","1B" o "1C". Si el "Slot 1" se implementa mediante el componente "1A", debido a una condición de consistencia el "Slot 2" sólo se puede implementar mediante la clase "2A", pues la primera clase de interfaz debe tener el valor "1C" y la segunda clase de interfaz, el valor "W". Si el "Slot 1" se implementa mediante el componente "1C", debido a una condición de consistencia el "Slot 2" sólo se puede implementar mediante los dos componentes "2B" o "2C", pues la primera clase de interfaz debe tener el valor "1C" y la segunda clase de interfaz, el valor "NW". De la misma manera, tomando en consideración las condiciones de consistencia, se prueban todas las variantes del "Slot 3" y el "Slot 4" y se completa el árbol de búsqueda de la figura 6. Cada recorrido desde la raíz del árbol a una hoja describe una configuración posible. En caso de que N>6, el árbol tendría que ampliarse en base a las variantes del componente "Longitudinal Coupler".

En una variante preferida de la invención no se generan completamente todas las configuraciones y por consiguiente, no se determinan para cada configuración completa los valores característicos, sino que uno o varios valores característicos se reajustan continuamente al generarse una configuración. En el caso de que un valor característico no alcance o sobrepase un valor que otra configuración ya ha alcanzado, se interrumpe la generación de una configuración y se continúa con la generación de la configuración siguiente. Por ejemplo, cuando se busca una configuración que optimice los costes, se almacena una configuración que hasta entonces es la más rentable y la generación de una nueva configuración determinada queda interrumpida apenas su precio sobrepasa el precio de la configuración previa más rentable. Con esto se reduce el consumo de memoria y la complejidad computacional para generar posibles configuraciones.

Un modelo de configuración tiene una representación interna por ejemplo por medio de un lenguaje de representación textual. Las expresiones escritas en este lenguaje son leídas por una unidad de procesamiento de datos, que a partir de ellas produce estructuras de datos, las cuales representan el modelo de configuración.

Con la configuración de solución se conoce una estructura o topología de sus conexiones eléctricas y se conocen en concreto cualidades eléctricas y parámetros de los equipos en la estructura. Con ello se dispone de toda la información que se requiere para determinar un modelo de simulación a partir de modelos de componentes de los equipos. La generación automática de un modelo de simulación de la configuración de solución mediante estas informaciones puede realizarse por ejemplo para o con un programa de simulación para la simulación dinámica ya conocido, como Matlab/Simulink™ o Dymola™.

Resumiendo, el método conforme a la invención para la configuración de una parte de una red de distribución de energía eléctrica, en el que dicha parte de la red de distribución de energía se puede implementar mediante varias configuraciones de equipo diferentes, se caracteriza por que se describe una totalidad de posibles configuraciones en una unidad de procesamiento de datos mediante un modelo de configuración legible por ordenador, y donde el método lleva a cabo los siguientes pasos:

■

Determinación de un conjunto de requisitos funcionales para una configuración, por ejemplo basándose en una solicitud del usuario o a través de un sistema de diseño de nivel superior.

■

Generación sistemática de un conjunto de todas las configuraciones posibles que satisfacen el conjunto de requisitos funcionales, donde a cada posible configuración se le puede asignar por lo menos un valor característico.

■

Determinación automática de una configuración de solución, que optimiza un valor característico predeterminado de la configuración de solución.

En un modelo preferido de ejecución de la invención, la función de red, es decir, la parte de considerada de la red de distribución de energía, se utiliza como nodo de la red de distribución de energía, esto es, como instalación distribuidora, o como una línea conectora o para la transformación de tensiones

o para la compensación de la potencia reactiva o para la conversión de corriente continua a alterna o viceversa, o para el filtrado de ondas armónicas o para el control del flujo de potencia o para la limitación de la corriente.

En un modelo adicional preferido de ejecución de la invención, los datos del modelo se almacenan y procesan de manera distribuida espacialmente, por ejemplo, almacenando la base de datos de modelos 5 en una unidad de memoria de un fabricante y/o administrando y actualizando la misma por el fabricante; mientras que la configuración, interacción con el usuario y una utilización de los modelos de simulación generados tienen lugar en una unidad de procesamiento de datos de un operador de red. Esto tiene la ventaja de que el fabricante puede modificar la base de datos de modelos en el caso de que estén disponibles equipos nuevos o modificados. Estas modificaciones son efectivas de manera automática para el operador de red como usuario del método conforme a la invención, sin que él mismo tenga que preocuparse por estos datos modificados en los equipos que se ofrecen.

En otro modelo preferido de ejecución de la invención, se organizan jerárquicamente las funciones de red y con ellas también los modelos de configuración. En este caso, un bloque en un primer modelo de configuración, de nivel superior, se asocia con un segundo modelo de configuración, subordinado. Los parámetros y condiciones de consistencia se intercambian entre ambos modelos de configuración, con lo que se pueden generar todas las posibles configuraciones como ya se ha descrito.

Los niveles jerárquicos de las funciones de red se pueden incorporar en estos modelos de configuración. Por ejemplo, las funciones de red como "transmitir energía", "suministrar energía" o "extraer energía" se encuentran en el nivel jerárquicamente superior. La función de red "transmitir energía" tiene las funciones de red "conexión punto a punto", "conexión multipunto" o "conmutar conexiones". A su vez, a estas funciones de red se subordinan por ejemplo las funciones de red "compensar potencia reactiva", "regulación de corriente", "transformar tensión", "controlar flujo de potencia" o "limitar corriente". Las funciones se especifican con más detalle mediante atributos de función, tales como por ejemplo "con fiabilidad determinada" o "con disponibilidad determinada". Una función de red de nivel superior está formada así por varias funciones de red subordinadas. Si esto sucede en varios niveles jerárquicos, la función de red de nivel superior se constituye en un árbol de funciones de red.

En una variante ventajosa de este modelo de ejecución, durante la

5 generación de las posibles configuraciones en el modelo de configuración de nivel superior, se llama a una función del programa apropiada, que como se describe arriba, estima la configuración óptima para la implementación de la función de red subordinada, basándose en el modelo de configuración subordinado. Tal optimización local reduce drásticamente la explosión

10 combinatoria del conjunto de posibles configuraciones que se consideran. Lista de ilustraciones de referencia 1 Interfaz de usuario 2 Configurador 3 Generador de modelos

15 4 Simulador 5 Base de datos de modelos 6 Colección de modelos de configuración para diferentes funciones de red 7 Colección de modelos de simulación de equipos 1 Transmisión de una especificación de requisitos

20 12 Mensaje de retorno sobre configuraciones óptimas y sus valores característicos 13 Transmisión de un modelo de configuración 14 Transmisión de una configuración óptima 15 Transmisión de modelos de simulación de equipos

25 16 Transmisión de un modelo de simulación de una función de red

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES

   1. Método para la configuración de una parte de una red de distribución de energía eléctrica, en el que esta parte de la red de distribución de energía se compone de varios equipos y se puede implementar mediante varias disposiciones o configuraciones de equipos diferentes, y donde se describe una totalidad de posibles configuraciones mediante un modelo de configuración, caracterizado por que el método lleva a cabo los siguientes pasos:

   •

   determinación de un conjunto de requisitos para una configuración que tiene que determinarse,

   •

   generación sistemática de todas las posibles configuraciones que satisfacen el conjunto de requisitos, donde a cada posible configuración se le asigna por lo menos un valor característico del conjunto de valores característicos, que incluyen

   ■

   costes de adquisición de la configuración,

   ■

   espacio requerido por la configuración,

   ■

   fiabilidad de la configuración,

   ■

   riesgo de la configuración,

   ■

   grado de eficacia de la configuración o

   ■

   costes de mantenimiento de la configuración y

   •

   determinación automática de una configuración de solución, que optimiza un valor característico predeterminado.

2. 2.

   Método conforme a la reivindicación 1, caracterizado por que se determina automáticamente un modelo de simulación para la simulación de un comportamiento técnico de la configuración de solución.

3. 3.

   Método conforme a la reivindicación 1, caracterizado por que el valor característico predeterminado que se optimiza mediante la configuración de solución se calcula como la suma ponderada de varios valores característicos del conjunto de valores característicos.

4. 4.

   Método conforme a la reivindicación 1, caracterizado por que el método para configurar la parte de la red de distribución de energía se establece como nodo de la red de distribución de energía o como una línea conectora o para la

   transformación de tensiones o para la compensación de la potencia reactiva o para la conversión de corriente continua a alterna o viceversa o para el filtrado de ondas armónicas o para el control de un flujo de potencia o para la limitación de la corriente.

5. 5.

   Método conforme a la reivindicación 1, caracterizado por que la parte de la red de distribución de energía se describe mediante su función técnica como función de red, y por que se formulan requisitos para una función de red como requisitos funcionales y se utilizan como requisitos para una configuración que tiene que determinarse para la implementación de esta función de red.

6. 6.

   Método conforme a la reivindicación 5, caracterizado por que una función de red de nivel superior tiene varias funciones de red jerárquicamente subordinadas.

7. 7.

   Método conforme a la reivindicación 6, caracterizado por que una función de red lleva asociada una función de programa, la cual determina la configuración de solución basándose en parámetros que especifican requisitos para la función de red, y por que una función de programa de nivel superior llama a varias funciones de programa jerárquicamente subordinadas.

8. 8.

   Producto de programa de ordenador para la configuración de una parte de una red de distribución de energía eléctrica, que puede cargarse en una memoria interna de una unidad digital de procesamiento de datos y tiene medios de codificación de programa de ordenador, los cuales, cuando se implementan en una unidad digital de procesamiento de datos, producen la ejecución del método conforme a una de las reivindicaciones precedentes.

9. 9.

   Sistema para la configuración de una parte de una red de distribución de energía eléctrica, en el que dicha parte de la red de distribución de energía se compone de varios equipos y se puede implementar mediante varias disposiciones o configuraciones de equipos diferentes, y donde un modelo de configuración describe una totalidad de posibles configuraciones, caracterizado por que el sistema tiene medios para la transmisión (13) de modelos de configuración a un configurador

   (2) y medios (1) para la determinación de un conjunto de requisitos para una configuración que tiene que determinarse, donde el configurador (2) tiene

   • medios para la generación sistemática de todas las posibles

   5 configuraciones que satisfacen el conjunto de requisitos, donde a cada posible configuración se le puede asignar por lo menos un valor característico de un conjunto de valores característicos, que incluyen

   ■ costes de adquisición de la configuración,

   ■ espacio requerido por la configuración, 10 ■ fiabilidad de la configuración,

   ■

   riesgo de la configuración,

   ■

   grado de eficacia de la configuración o

   ■

   costes de mantenimiento de la configuración y

   • medios para la determinación automática de una configuración de 15 solución, que optimiza un valor característico predeterminado.
10. 10. Sistema conforme a la reivindicación 9, caracterizado por que el sistema tiene un generador de modelos (3) para la generación automática de un modelo de simulación desde una configuración.

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