ES2364206B1 - SYSTEM AND METHOD OF SPEED CONTROL AND REGULATION FOR PELTON TYPE HYDRAULIC GROUPS, AS WELL AS HYDRAULIC WIND POWER STATIONS THAT INCLUDE THIS SYSTEM. - Google Patents
SYSTEM AND METHOD OF SPEED CONTROL AND REGULATION FOR PELTON TYPE HYDRAULIC GROUPS, AS WELL AS HYDRAULIC WIND POWER STATIONS THAT INCLUDE THIS SYSTEM. Download PDFInfo
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Abstract
Sistema y método de control y regulación de velocidad para grupos hidráulicos tipo pelton, así como centrales eólico hidráulicas que incorporan este sistema.#El sistema puede funcionar en modo operación con caudal nulo que comprende el cierre de los elementos de control de caudal o inyectores (6) que hacen nulo el caudal turbinado por el grupo hidráulico (1), o en operación en regulación de frecuencia en la que un descenso en la frecuencia de la red o en la derivada de la frecuencia o en la velocidad o en la derivada de la velocidad del grupo hidráulico o en una combinación de estos valores respecto a unos umbrales determina la apertura de los elementos de control de caudal o inyectores (6) de forma rápida para generación y suministro prácticamente instantáneo de potencia a la red (2).System and method of control and speed regulation for pelton type hydraulic groups, as well as hydraulic wind power plants that incorporate this system. # The system can operate in operation mode with zero flow comprising the closing of the flow control elements or injectors ( 6) that make the flow turbined by the hydraulic group (1) null, or in operation in frequency regulation in which a decrease in the frequency of the network or in the derivative of the frequency or in the speed or in the derivative of the speed of the hydraulic group or in a combination of these values with respect to thresholds determines the opening of the flow control elements or injectors (6) quickly for generation and virtually instantaneous supply of power to the network (2).
Description
SISTEMA Y METODO DE CONTROL Y REGULACiÓN DE VELOCIDAD PARA GRUPOS HIDRÁULICOS TIPO PEL TON, Así COMO CENTRALES EÓLICO HIDRÁULICAS QUE INCORPORAN ESTE SISTEMA SYSTEM AND METHOD OF CONTROL AND REGULATION OF SPEED FOR PEL TON TYPE HYDRAULIC GROUPS, AS WELL AS CENTRALS WIND HYDRAULICS THAT INCLUDE THIS SYSTEM
OBJETO DE LA INVENCiÓN OBJECT OF THE INVENTION
La presente invención es de aplicación para el control y regulación de la velocidad de grupos hidráulicos tipo Pelton, resultando válida para cualquier tipo de central hidráulica, especialmente las que se encuentren en redes débiles. The present invention is applicable to the control and regulation of the speed of Pelton type hydraulic groups, being valid for any type of hydraulic power plant, especially those in weak networks.
En especial es de aplicación para centrales eólico-hidráulicas de bombeo, y tiene por objeto el control y regulación de la velocidad de turbinas, de forma que se pueda incrementar la penetración de energía eólica en sistemas eólico-hidráulicos con objeto de que el suministro de potencia realizado por dichos sistemas sea más fiable y con un mejor rendimiento. It is especially applicable for wind-hydraulic pumping plants, and is aimed at controlling and regulating the speed of turbines, so that the penetration of wind energy in wind-hydraulic systems can be increased so that the supply of Power realized by such systems is more reliable and with better performance.
El suministro de energía procedente de grupos eólicos no tiene la fiabilidad suficiente debido a la naturaleza de la fuente primaria de energía. The energy supply from wind groups is not sufficiently reliable due to the nature of the primary energy source.
Por lo tanto en caso de instalación de grupos eólicos en islas o en redes aisladas, el porcentaje de energía de origen eólico no debe ser muy elevado con el fin de que en caso de falta de viento continúe el suministro eléctrico. Por Therefore, in case of installation of wind groups on islands or in isolated networks, the percentage of wind energy should not be very high so that in case of lack of wind the electricity supply continues. By
3 O tanto se deben tener grupos generadores de otra naturaleza distinta a la eólica en reserva. 3 Or both must have generators of a different nature than wind in reserve.
- En el caso de centrales eólico hidráulicas, idealmente se debe realizar el In the case of hydraulic wind power plants, ideally the
- suministro con la máxima energía de origen eólico, y complementar con las supply with the maximum energy of wind origin, and complement with the
- turbinas hidráulicas, de forma tal que se pueda garantizar el suministro en caso hydraulic turbines, so that supply can be guaranteed in case
- de falta de viento. Como consecuencia de la entrada en funcionamiento del of lack of wind. As a result of the entry into operation of the
- 5 5
- grupo hidráulico puede darse la situación de que si varían las condiciones del Hydraulic group can be the situation that if the conditions of the
- viento no se aproveche toda la energía de origen eólico, y por otro lado en wind does not take advantage of all the energy of wind origin, and on the other hand in
- caso de falta de viento se podría interrumpir el servicio eléctrico por falta de In case of lack of wind the electric service could be interrupted due to lack of
- generación. generation.
- 10 10
- En caso de una demanda de energía mayor que la generación, la In case of an energy demand greater than the generation, the
- frecuencia del sistema y por lo tanto la velocidad de los generadores system frequency and therefore the speed of the generators
- conectados al mismo descienden. connected to it descend.
- Antes de un descenso inadmisible de la frecuencia en el sistema y para Before an unacceptable decrease in the frequency in the system and for
- 15 fifteen
- evitar el colapso del mismo, la práctica habitual es utilizar relés de frecuencia avoid its collapse, the usual practice is to use frequency relays
- para provocar desconexiones de algunos consumidores, de forma que to cause disconnections of some consumers, so that
- nuevamente la potencia generada sea igual a la demandada y la frecuencia again the power generated is equal to the one demanded and the frequency
- retorne a su valor asignado. De esta forma la calidad del servicio eléctrico está return to its assigned value. In this way the quality of the electrical service is
- dentro de los márgenes de frecuencia establecidos. within the established frequency ranges.
- 20 twenty
- En el caso de centrales eólico hidráulicas de bombeo existe la In the case of hydraulic pumping wind power plants there is the
- posibilidad de almacenar la energía de origen eólico en forma de energía possibility of storing wind energy in the form of energy
- potencial del agua, mediante bombas. Esta energía será posteriormente water potential, through pumps. This energy will be later
- transformada en energía eléctrica por medio de turbinas. Si embargo en cada transformed into electrical energy by means of turbines. Yes however in each
- 25 25
- una de estas transformaciones energéticas se producen pérdidas y el one of these energy transformations losses occur and the
- rendimiento global de la instalación disminuye notablemente. Siendo por tanto overall installation performance decreases markedly. Being therefore
- el rendimiento en este tipo de centrales mayor cuanto mayor sea la energía de the performance in this type of plant is greater the greater the energy of
- origen eólico que pasa a la red directamente. wind source that goes directly to the network.
- 3 O 3 o
- La solicitud internacional de patente de invención W002084116 The international patent application W002084116
- describe una planta de energía hidroeléctrica que utiliza una pluralidad de describes a hydroelectric power plant that uses a plurality of
- aerogeneradores conectados a generadores de aire comprimido para producir wind turbines connected to compressed air generators to produce
- 5 10 5 10
- aire a presión. Dicho aire a presión se utiliza para conducir agua a través de una turbina para producir energía eléctrica. El agua se recicla y la planta incluye un tanque de aire a presión de reserva para permitir que la planta continúe operativa cuando los niveles de viento no son suficientes para producir aire a alta presión. La planta se diseña para funcionar de forma continua basada en energía eólica. Cuando el viento cesa y la capacidad de reserva está agotada, se emplea electricidad de un suministrador local y cuando se produce un exceso de energía se puede aportar a la red del suministrador. air under presure. Said pressurized air is used to drive water through a turbine to produce electrical energy. Water is recycled and the plant includes a reserve pressure air tank to allow the plant to continue operating when wind levels are not sufficient to produce high pressure air. The plant is designed to operate continuously based on wind energy. When the wind ceases and the reserve capacity is exhausted, electricity from a local supplier is used and when an excess of energy is produced it can be supplied to the supplier's network.
- DESCRIPCION DE LA INVENCiÓN DESCRIPTION OF THE INVENTION
- 15 fifteen
- La presente invención permite optimizar el funcionamiento de grupos hidráulicos tipo Pelton con aplicación directa en el incremento de la penetración eólica en centrales eólico-hidráulicas de bombeo para aumentar el rendimiento global de la instalación. The present invention allows optimizing the operation of Pelton-type hydraulic groups with direct application in increasing wind penetration in wind-hydraulic pumping plants to increase the overall performance of the installation.
- 2 O 2 o
- El método que se propone permite la operación del grupo acoplado a la red a velocidad asignada y sin caudal en la turbina, de forma que el grupo está preparado para entregar potencia de una forma rápida en caso de ser requerido. The proposed method allows the operation of the group coupled to the network at an assigned speed and without flow in the turbine, so that the group is prepared to deliver power quickly if required.
- 25 25
- El sistema consta de un regulador conmutación y un módulo de control. de velocidad, un módulo de The system consists of a switching regulator and a control module. from speed, a module from
- 3 O 3 o
- El módulo de conmutación permite seleccionar la señal de salida procedente del regulador de velocidad o una señal que provoca que el caudal en la turbina sea nulo, y el módulo de control realiza la selección del modo de funcionamiento. The switching module allows to select the output signal from the speed regulator or a signal that causes the flow in the turbine to be zero, and the control module selects the operating mode.
- La operación del grupo de acuerdo siguientes modos: The operation of the group according to the following modes:
- con este método, consta de los with East method, consists of the
- 5 5
- • Modo de Arranque El regulador de velocidad modifica la velocidad del grupo desde la velocidad nula hasta la velocidad asignada, para lo cual regulará el caudal de agua necesario. Posteriormente se realiza la conexión del grupo a la red. • Start Mode The speed regulator modifies the group speed from the zero speed to the assigned speed, for which it will regulate the necessary water flow. Subsequently, the group is connected to the network.
- 10 10
- • Modo de operación con Caudal Nulo • Operation mode with Null Flow
- 15 fifteen
- Una vez acoplado el grupo a la red, el sistema de control de velocidad cerrará el elemento de control de caudal o inyectores de forma que el caudal sea nulo, pasando al modo de operación con caudal nulo. En este momento el grupo queda funcionando acoplado a la red. Once the group is connected to the network, the speed control system will close the flow control element or injectors so that the flow is zero, going into the operation mode with zero flow. At this time the group is working coupled to the network.
- 2 o 25 2 or 25
- El grupo está preparado para entregar potencia eléctrica de una forma rápida en caso que sea requerido por el sistema eléctrico de potencia. En esta situación el suministro energético es realizado por otras fuentes de energía no almacenable, como puede ser los grupos eólicos. Sin embargo en caso de falta de esta energía no almacenable (falta de viento) y la consiguiente falta de potencia eléctrica, la frecuencia del sistema descenderá y consecuentemente la velocidad de los generadores. En este momento el grupo hidráulico pasará al modo de regulación de frecuencia, entregando potencia a la red. • Modo de operación en regulación de frecuencia The group is prepared to deliver electric power quickly if required by the electric power system. In this situation, the energy supply is carried out by other non-storable energy sources, such as wind groups. However, in case of lack of this non-storable energy (lack of wind) and the consequent lack of electrical power, the frequency of the system will decrease and consequently the speed of the generators. At this time the hydraulic group will enter the frequency regulation mode, delivering power to the network. • Frequency regulation operation mode
- 3 o 3rd
- Tras el descenso de la frecuencia del sistema eléctrico que es equivalente a un descenso de la velocidad del grupo, ya que una vez acoplado el grupo a la red, la frecuencia y la velocidad son iguales en magnitudes unitarias, el sistema de control de velocidad pasará de regular caudal nulo a regular la frecuencia del sistema. Para ello y ante la carencia de potencia eléctrica en el sistema, se After the decrease in the frequency of the electrical system that is equivalent to a decrease in the speed of the group, since once the group is coupled to the network, the frequency and speed are equal in unit quantities, the speed control system will pass from regulating zero flow to regulating the system frequency. For this and in the absence of electrical power in the system,
- abrirá el inyector o inyectores de la turbina y por tanto el generador entregará potencia en el sistema eléctrico de forma que la frecuencia del sistema subirá consecuentemente. it will open the injector or injectors of the turbine and therefore the generator will deliver power in the electrical system so that the frequency of the system will rise accordingly.
- 5 5
- El paso a este modo de regulación puede realizarse debido a que la frecuencia del sistema cae por debajo de un determinado valor o bien porque la derivada de frecuencia sea inferior a un valor predeterminado. The step to this regulation mode can be done because the frequency of the system falls below a certain value or because the frequency derivative is less than a predetermined value.
- 10 10
- El paso se puede realizar de una forma idéntica utilizando un descenso en la velocidad o en la derivada de la velocidad del grupo. The step can be performed in an identical way using a decrease in speed or in the derivative of the group speed.
- 15 fifteen
- Una vez se recupere el suministro de la fuente de energía principal, en este caso la energía eólica, bajará la carga en el grupo hidráulico, ya que se está regulando la frecuencia. Una vez que la potencia sea suficientemente baja se podrá pasar voluntariamente al modo de operación con caudal nulo, y dejar el grupo de nuevo preparado para una nueva conmutación al modo de regulación de frecuencia. Once the supply of the main energy source is recovered, in this case the wind power will lower the load in the hydraulic group, since the frequency is being regulated. Once the power is sufficiently low, it will be possible to voluntarily switch to the operating mode with zero flow, and leave the group ready for a new switching to the frequency regulation mode.
- 2 o 25 2 or 25
- La conmutación del modo de operación de caudal nulo a modo de operación en regulación de frecuencia depende por tanto de que la frecuencia de la red o de que la velocidad del grupo descienda por debajo de un valor predeterminado (es el mismo fenómeno fíSico) o bien cuando la derivada de la frecuencia o la derivada de la velocidad del grupo (mismo fenómeno físico) sea inferior a un valor previamente programado. De este modo el sistema de control se anticipa al problema de un descenso excesivo en la frecuencia que pueda producir la actuación de los relés deslastre. The switching of the operating mode from zero flow to operating mode in frequency regulation therefore depends on whether the frequency of the network or that the group speed drops below a predetermined value (it is the same physical phenomenon) or when the derivative of the frequency or the derivative of the speed of the group (same physical phenomenon) is lower than a previously programmed value. In this way, the control system anticipates the problem of an excessive decrease in the frequency that the shedding relay action can produce.
- 30 30
- BREVE DESCRIPCiÓN DE LOS DIBUJOS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the features of the invention,
- acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: In accordance with a preferred example of practical realization thereof, a set of drawings is attached as an integral part of said description, where, as an illustration and not limitation, the following has been represented:
- 5 5
- Figura 1.-Muestra una posible configuración del sistema de control y regulación de velocidad en grupos hidráulicos tipo Pelton. Figure 1.- Shows a possible configuration of the control and speed regulation system in Pelton type hydraulic units.
- 10 10
- Figura 2.Muestra una representación temporal de la evolución de ciertas variables de un grupo hidráulico utilizando el método de operación propuesto, basado en la conmutación por descenso de la frecuencia o de la velocidad del grupo por debajo de un valor preestablecido. Figure 2. Shows a temporal representation of the evolution of certain variables of a hydraulic group using the proposed method of operation, based on the commutation by lowering the frequency or the speed of the group below a preset value.
- 15 fifteen
- Figura 3.Muestra eólico-hidráulica. una representación esquemática de una central Figure 3. Wind-hydraulic sample. a schematic representation from a central
- REALIZACiÓN PREFERENTE DE LA INVENCiÓN PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
- 2 o 2nd
- A continuación se describe un modo de realización preferente del objeto de la invención. A preferred embodiment of the object of the invention is described below.
- 25 3 o 25 3rd
- La figura 1 muestra una posible configuración del sistema de control y regulación de velocidad para grupos hidráulicos (1) tipo Pelton asociados a un generador (20) para suministrar potencia eléctrica a la red (2) donde se ha representado: -un sensor de velocidad (3) que facilita la señal correspondiente a la velocidad del grupo hidráulico (1), -un transformador de tensión (5) y un transformador de intensidad (4) que proporcionan señales de tensión e intensidad a partir de las cuales se calcula la potencia eléctrica suministrada por el generador (20) a la red (2), -un elemento de control de caudal o inyectores (6) que regulan el caudal de agua turbinado por el grupo hidráulico (1), Figure 1 shows a possible configuration of the speed control and regulation system for hydraulic groups (1) Pelton type associated with a generator (20) to supply electric power to the network (2) where it is represented: -a speed sensor (3) that provides the signal corresponding to the speed of the hydraulic group (1), -a voltage transformer (5) and a current transformer (4) that provide voltage and intensity signals from which the power is calculated power supply supplied by the generator (20) to the network (2), -a flow control element or injectors (6) that regulate the flow of turbined water by the hydraulic group (1),
- --
- un regulador de velocidad (7) que recibe la señal del sensor de velocidad (3), las señales de tensión e intensidad con las que calcula la potencia del generador (20), y que envía una señal de regulación a los elementos de control de caudal o inyectores (6) para controlar el caudal de agua turbinado por el grupo hidráulico (1), a speed regulator (7) that receives the signal from the speed sensor (3), the voltage and intensity signals with which it calculates the power of the generator (20), and that sends a regulation signal to the control elements of flow or injectors (6) to control the flow of turbined water by the hydraulic group (1),
- --
- un módulo de conmutación (8) asociado a la salida del regulador de velocidad (7) que recibe la señal de regulación del regulador de velocidad (7) y una señal fija de caudal nulo (9) y dispone de un conmutador (10) que selecciona una de dichas señales para su envío al elemento de control de caudal o inyectores (6), a switching module (8) associated with the output of the speed regulator (7) that receives the regulation signal from the speed regulator (7) and a fixed zero-flow signal (9) and has a switch (10) that select one of said signals to be sent to the flow control element or injectors (6),
- --
- un módulo de control (11) de modos de funcionamiento que incorpora un biestable (12) que selecciona entre un modo de operación de caudal nulo o un modo de operación de regulación de velocidad, en función de si algunas de las señales de las siguientes variables: frecuencia de la red, derivada de la frecuencia de red, velocidad angular o derivada de velocidad angular, o de una combinación de las mismas, es inferior a unos umbrales establecidos, encontrándose el biestable (12) relacionado en su salida con el módulo de conmutación (8) para actuar sobre el conmutador (10) definiendo uno u otro modo de operación. a control module (11) of operating modes incorporating a flip-flop (12) that selects between a null flow operating mode or a speed regulation operating mode, depending on whether some of the signals of the following variables : network frequency, derived from the network frequency, angular velocity or derived from angular velocity, or a combination thereof, is lower than established thresholds, with the flip-flop (12) related in its output with the module of switching (8) to act on the switch (10) defining one or the other mode of operation.
El módulo de control (11) está relacionado con un detector de conexión The control module (11) is related to a connection detector
(13) que determina si el grupo hidráulico (1) está conectado a la red (2). (13) which determines whether the hydraulic group (1) is connected to the network (2).
El módulo de control (11) incorpora un primer pulsador (14) manual o automático que permite la selección del modo de operación con caudal nulo cuando el detector de conexión (13) indica que el generador (20) está conectado a la red (2), así como dispone de un primer módulo de activación The control module (11) incorporates a first manual or automatic push button (14) that allows the selection of the operating mode with zero flow when the connection detector (13) indicates that the generator (20) is connected to the network (2) ), as well as having a first activation module
(15) del modo de operación con caudal nulo que recibe señal del primer (15) of the operation mode with zero flow that receives signal from the first
pulsador (14) y del detector de conexión (13) y que está conectado en su salida 3 O al biestable (12). button (14) and the connection detector (13) and which is connected at its output 3 O to the flip-flop (12).
- El módulo de control (11) incorpora un segundo pulsador (16) manual o The control module (11) incorporates a second manual button (16) or
- automático y unos módulos de comparación de señal (17) de: frecuencia, automatic and signal comparison modules (17) of: frequency,
- derivada de frecuencia, velocidad y/o derivada de velocidad con los umbrales frequency derivative, velocity and / or velocity derivative with thresholds
- establecidos, que están asociados al transformador de tensión (5) de los que established, which are associated with the voltage transformer (5) of which
- 5 5
- recibe señales correspondientes a estas variables y que están conectados a un receives signals corresponding to these variables and that are connected to a
- segundo módulo de activación (18) de modo de control de operación de second activation module (18) of operation control mode of
- regulación de velocidad conectado en su salida al biestable (12). speed regulation connected at its exit to the flip flop (12).
- En la figura 2 se han representado las variables del sistema: la Figure 2 shows the system variables:
- 10 10
- velocidad (21) del grupo hidráulico (1), la tensión en bornas (22) del generador speed (21) of the hydraulic group (1), the terminal voltage (22) of the generator
- (20), el caudal (23) en el grupo hidráulico (1) Y la potencia eléctrica (24) del (20), the flow rate (23) in the hydraulic group (1) and the electrical power (24) of the
- generador (20), y en ordenada los diferentes modos de funcionamiento a lo generator (20), and in order the different modes of operation at
- largo de la evolución temporal: arranque (31), caudal nulo (32) y regulación de length of time evolution: start (31), zero flow (32) and regulation of
- frecuencia (33). frequency (33).
- 15 fifteen
- Igualmente dentro de la evolución temporal se han señalado, el punto Also within the time evolution have been noted, the point
- de arranque del grupo (26), el punto de sincronización con la red (27), el punto group start (26), the synchronization point with the network (27), the point
- de cierre de los inyectores (28) que corresponde con el paso al modo de of closing of the injectors (28) corresponding to the step to the mode of
- operación con caudal nulo y por último el punto de paso al modo de regulación operation with zero flow and finally the waypoint to the regulation mode
- 2 o 2nd
- de frecuencia (29) provocado por un descenso de la velocidad del grupo (21) frequency (29) caused by a decrease in group speed (21)
- por debajo de un umbral de velocidad (30). below a speed threshold (30).
- En la figura 3 se ha representado un esquema de la central eólicoFigure 3 shows a scheme of the wind power plant
- hidráulica que suministra potencia eléctrica a la red que comprende: Hydraulics that supply electric power to the network comprising:
- 25 25
- -un parque eólico (40) que proporciona potencia eléctrica a una línea de -a wind farm (40) that provides electric power to a power line
- potencia (41) conectada a la red (2), power (41) connected to the network (2),
- -un grupo hidráulico (1) de tipo Pelton sobre el que actúa el agua -a hydraulic group (1) of the Pelton type on which the water acts
- almacenada en altura que proporciona potencia eléctrica a la línea de potencia stored in height that provides power to the power line
- 30 30
- (41), (41),
- -una central de bombeo (50) que impulsa agua para su -a central pumping (50) that drives water for your
- almacemaniento en altura y que se alimenta de la línea de potencia (41). storage in height and that feeds on the power line (41).
La central eólico-hidráulica incorpora el sistema de control y regulación de velocidad para grupos hidráulicos (1) descrito anteriormente. The wind-power plant incorporates the speed control and regulation system for hydraulic groups (1) described above.
La central eólico-hidráulica funciona de acuerdo con un método de control y regulación de suministro de potencia eléctrica a la red que comprende el suministro simultáneo o alternativo de potencia eléctrica por parte de un parque eólico (40) y/o de un grupo hidráulico (1), en el que cuando la potencia suministrada por el parque eólico (40) es suficiente para satisfacer la demanda de la red, el grupo hidráulico (1) funciona en modo de operación con caudal nulo que comprende el cierre de los elementos de control de caudal (6) que turbinan el grupo hidráulico (1). The wind-hydroelectric power plant operates in accordance with a method of control and regulation of the supply of electric power to the network, which comprises the simultaneous or alternative supply of electric power by a wind farm (40) and / or a hydraulic group ( 1), in which when the power supplied by the wind farm (40) is sufficient to meet the demand of the network, the hydraulic group (1) operates in operation mode with zero flow comprising the closing of the control elements of flow (6) that turbinate the hydraulic group (1).
Por otra parte cuando se produce un descenso en la frecuencia de la red o en la derivada de la frecuencia o en la velocidad o en la derivada de la velocidad del grupo hidráulico (1) o en una combinación de estos valores respecto a unos umbrales, se produce la apertura de los elementos de control de caudal (6) de forma rápida para generación y suministro prácticamente instantáneo de potencia a la red (2) funcionando en modo de operación de regulación de frecuencia. On the other hand when there is a decrease in the frequency of the network or in the derivative of the frequency or in the speed or in the derivative of the speed of the hydraulic group (1) or in a combination of these values with respect to thresholds, The flow control elements (6) are opened quickly for generation and practically instantaneous supply of power to the network (2) operating in frequency regulation operation mode.
Claims (7)
- --
- un sensor de velocidad (3) que facilita la señal correspondiente a la velocidad del grupo hidráulico (1), a speed sensor (3) that facilitates the signal corresponding to the speed of the hydraulic group (1),
- --
- un transformador de tensión (5) y un transformador de intensidad (4) que proporcionan señales de tensión e intensidad a partir de las cuales se calcula la potencia eléctrica suministrada por el generador (20) a la red (2), a voltage transformer (5) and a current transformer (4) that provide voltage and current signals from which the electrical power supplied by the generator (20) to the grid (2) is calculated,
- --
- un elemento de control de caudal (6) o inyectores que proyectan el caudal de agua sobre el grupo hidráulico (1), caracterizado porque comprende adicionalmente: a flow control element (6) or injectors that project the water flow on the hydraulic group (1), characterized in that it additionally comprises:
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- un regulador de velocidad (7) que recibe la señal del sensor de velocidad (3), las señales de tensión e intensidad con las que calcula la potencia del generador (20), y que envía una señal del caudal proyectado, y que envía una señal de regulación a los elementos de control de caudal (6) para controlar el caudal turbinado por el grupo hidráulico (1), a speed regulator (7) that receives the signal from the speed sensor (3), the voltage and intensity signals with which it calculates the power of the generator (20), and that sends a signal of the projected flow, and that sends a regulation signal to the flow control elements (6) to control the flow turbined by the hydraulic group (1),
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- un módulo de conmutación (8) asociado a la salida del regulador de velocidad (7) que recibe la señal de regulación del regulador de velocidad (7) y una señal fija de caudal nulo (9) y dispone de un conmutador (10) que selecciona una de dichas señales para su envío al elemento de control de caudal (6), a switching module (8) associated with the output of the speed regulator (7) that receives the regulation signal from the speed regulator (7) and a fixed signal of zero flow (9) and has a switch (10) that select one of said signals to be sent to the flow control element (6),
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- un módulo de control (11) de modos de funcionamiento que incorpora un biestable (12) que selecciona entre un modo de operación de caudal nulo del grupo hidráulico (1) acoplado a la red a velocidad asignada y sin caudal circulando a través de él (1) de tal manera que no se suministra energía a la red por parte del grupo hidráulico (1),o un modo de operación de regulación de velocidad de tal manera que la energía es suministrada a la red por parte del grupo hidráulico (1), en función de si algunas de las señales de las siguientes variables: frecuencia de la red, derivada de la frecuencia de red, velocidad angular o derivada de velocidad angular, o de una combinación de las mismas, es inferior a unos umbrales establecidos, encontrándose el biestable (12) relacionado en su salida con el módulo de conmutación (8) para actuar sobre el conmutador (10) definiendo uno u otro modo de operación. an operating mode control module (11) incorporating a flip-flop (12) that selects between a null flow mode of operation of the hydraulic group (1) coupled to the network at an assigned speed and without flow circulating through it ( 1) in such a way that power is not supplied to the network by the hydraulic group (1), or a speed regulation mode of operation such that the energy is supplied to the network by the hydraulic group (1) , depending on whether some of the signals of the following variables: network frequency, derived from the network frequency, angular velocity or derived from angular velocity, or a combination thereof, is lower than established thresholds, being the flip-flop (12) related at its output with the switching module (8) to act on the switch (10) defining one or another mode of operation.
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- operación de arranque, que comprende la regulación en el arranque de la velocidad del grupo desde la velocidad nula hasta una velocidad asignada y conexión del grupo hidráulico a la red, -operación con caudal nulo que comprende el cierre de los elementos de control de caudal que hacen nulo el caudal turbinado por el grupo hidráulico, -operación en regulación de frecuencia en la que un descenso en la frecuencia de la red o en la derivada de la frecuencia o en la velocidad o en la derivada de la velocidad del grupo hidráulico o en una combinación de estos valores respecto a unos umbrales determina la apertura de los elementos de control de caudal de forma rápida para generación y suministro prácticamente instantáneo de potencia a la red. start-up operation, which comprises the regulation at start-up of the group speed from the zero speed to an assigned speed and connection of the hydraulic group to the network, -operation with zero flow comprising the closing of the flow control elements that make the flow turbined by the hydraulic group zero, -operation in frequency regulation in which a decrease in the frequency of the network or in the derivative of the frequency or in the speed or in the derivative of the speed of the hydraulic group or in A combination of these values with respect to thresholds determines the opening of the flow control elements quickly for practically instantaneous generation and supply of power to the network.
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- un parque eólico (40) que proporciona potencia eléctrica a una línea de potencia (41) conectada a la red (2), a wind farm (40) that provides electrical power to a power line (41) connected to the grid (2),
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- un grupo hidráulico (1) de tipo Pelton sobre el que actúa el agua almacenada en altura que proporciona potencia eléctrica a la línea de potencia (41), a hydraulic group (1) of the Pelton type on which the water stored in height acts that provides electric power to the power line (41),
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- una central de bombeo (50) que impulsa agua para su almacemaniento en altura y que se alimenta de la línea de potencia (41), caracterizada porque incorpora el sistema de control y regulación de velocidad para grupos hidráulicos (1) descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4. a pumping unit (50) that drives water for its storage in height and that feeds on the power line (41), characterized in that it incorporates the speed control and regulation system for hydraulic groups (1) described in any one of claims 1 to 4.
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