ES2586954T3 - Sistema de reparto de carga - Google Patents

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ES2586954T3
ES2586954T3 ES12382233.0T ES12382233T ES2586954T3 ES 2586954 T3 ES2586954 T3 ES 2586954T3 ES 12382233 T ES12382233 T ES 12382233T ES 2586954 T3 ES2586954 T3 ES 2586954T3
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Jaime Martínez Pinillos
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

Un sistema (100) de energía de reparto de carga, que comprende: una pluralidad de grupos (112) generadores configurados para generar un suministro de energía eléctrica, cada uno de la pluralidad de los grupos (112) generadores que comprende un accionador (114) acoplado, de forma operativa, a un eje de accionamiento, de tal manera que el accionador (114) está configurado para impartir un movimiento giratorio al eje de accionamiento; y un generador (116) acoplado, de forma operativa, al eje de accionamiento, en el que el generador (116) está configurado para convertir el movimiento giratorio del eje de accionamiento al suministro de energía eléctrica; una pluralidad de controladores (122) de los grupos generadores, cada uno de la pluralidad de controladores (122) de los grupos generadores está acoplado, de forma operativa, a un respectivo de la pluralidad de grupos (112) generadores; un controlador (124) de reparto de carga acoplado, de forma operativa, a uno o más de la pluralidad de controladores (122) de los grupos generadores; y una red (126) de comunicación acoplada al controlador (124) de reparto de carga y a la pluralidad de controladores (122) de los grupos generadores y configurada para transmitir una o más señales de comunicación usando un protocolo de comunicaciones Ethernet TCP/IP Modbus a partir de la pluralidad de controladores (122) de los grupos generadores al controlador (124) de reparto de carga, en el que el controlador (124) de reparto de carga está configurado para recibir y procesar la una o más señales de comunicación, de tal manera que una carga (102) de energía eléctrica acoplada al sistema (100) de energía de reparto de carga puede ser suministrada con la fuente de energía eléctrica; caracterizado porque cada uno de la pluralidad de controladores (122) de los grupos generadores está configurado para controlar uno o más parámetros de voltaje y de potencia del accionador (114) y del generador (116) de un respectivo de la pluralidad de grupos (112) generadores.

Description

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DESCRIPCION
Sistema de reparto de carga Campo de la invencion
La invencion se refiere a un sistema de energla de reparto de carga que incluye una pluralidad de grupos generadores configurados para generar un suministro de energla electrica.
Antecedentes de la invencion
Los generadores se pueden utilizar para suministrar un suministro ininterrumpido de energla a una carga de energla electrica en muchas aplicaciones. Sin embargo, puede ser poco practico o no deseable utilizar un solo generador como un suministro de energla electrica para una carga de energla electrica en ciertas circunstancias. Por ejemplo, un unico generador puede ser incapaz de generar una cantidad suficiente de energla electrica para cumplir con los requisitos de carga de energla electrica. En consecuencia, muchos sistemas de energla incluyen multiples grupos generadores para suministrar energla electrica a las cargas de energla electrica. Tales sistemas de energla pueden incluir grupos generadores conectados en paralelo con un bus electrico y configurados para suministrar energla al bus electrico.
Ademas, conectar multiples grupos generadores en paralelo puede proporcionar una redundancia inherente en el sistema de energla. Dicha redundancia inherente puede ser deseable en aplicaciones que requieren un suministro ininterrumpido de energla electrica. Si un grupo generador falla, la carga de energla electrica puede ser redistribuida a los demas grupos generadores en el sistema de energla, de tal manera que la energla electrica se mantiene en el sistema. Ademas, la carga de energla electrica en ciertas aplicaciones puede variar a lo largo del tiempo, lo que resulta en un aumento de la demanda de energla electrica en el sistema. Los sistemas de alimentacion que tienen varios grupos generadores configurados en paralelo puede que sea deseable que se conecten en paralelo como grupos generadores adicionales para proporcionar energla electrica adicional a la carga aumentada. Por el contrario, si la carga de energla electrica disminuye, se pueden retirar uno o mas de los grupos generadores del sistema de energla y ser utilizados en otro sistema de energla. Dicha flexibilidad en el uso de los grupos generadores puede ser deseable en la industria de la energla electrica.
Normalmente, cada grupo generador conectado a una carga o a un suministro de red electrica incluye un controlador configurado para monitorizar y controlar al grupo generador de forma independiente al resto de grupos generadores conectados a la carga o al suministro de la red electrica. Un controlador central se pueda acoplar, de forma operativa, a cada controlador del grupo generador para proporcionar un control del sistema central para monitorizar y controlar uno o mas de los grupos generadores en el sistema de energla. El controlador central puede ayudar en la operacion de coordinacion de los grupos generadores en el sistema de energla, lo cual puede ahorrar tiempo y recursos.
En un control del sistema central como este, se pueden utilizar controladores analogicos y componentes asociados para el control y monitorizacion de los grupos generadores individuales, o del conjunto de los grupos generadores, en el sistema de energla. Normalmente, los controladores analogicos incluyen un diseno discreto dual, de tal manera que los transformadores de entrada duplicados y la circuiterla pueden ser necesarios cuando se anaden funciones adicionales. Dicha circuiterla y componentes anadidos pueden aumentar el coste y el espacio requerido del sistema, lo cual puede ser no deseable en el diseno del sistema de energla. Ademas, en un control del sistema central que emplea controladores analogicos, los grupos generadores conectados normalmente son operados de un modo similar, de tal manera que no esta disponible la operacion de dos o mas grupos generadores en el sistema en un modo diferente. Adicionalmente, en un control del sistema central que utiliza controladores analogicos, se necesita normalmente componentes adicionales cuando funcionan en un modo de funcionamiento de reparto de carga, lo cual incrementa los costes y las necesidades de mantenimiento del control de sistema central.
Lo que se necesita, entonces, es un sistema de energla que incluya un sistema de reparto de carga compacto, fiable y eficiente que tenga una pluralidad de grupos generadores conectados en paralelo y uno mas controladores, configurados para monitorizar y controlar el reparto de carga del sistema de energla utilizando un numero mlnimo de componentes del controlador.
Descripcion de la invencion
De acuerdo con uno de los aspectos de la presente divulgacion se proporciona un sistema de energla de reparto de carga. El sistema incluye una pluralidad de grupos generadores configurados para generar un suministro de energla electrica. Cada uno de la pluralidad de grupos generadores incluye un accionador acoplado, de forma operativa, a un eje de accionamiento, de tal manera que el accionador esta configurado para transmitir un movimiento giratorio al eje de accionamiento, y un generador acoplado, de forma operativa, al eje de accionamiento. El generador esta configurado para convertir el movimiento giratorio del eje accionador al suministro de energla electrica. El sistema tambien incluye una pluralidad de controladores de los grupos generadores. Cada uno de la pluralidad de
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controladores de los grupos generadores esta acoplado, de forma operativa, a cada uno de la pluralidad de generadores y cada uno de la pluralidad de controladores de los grupos generadores esta configurado para controlar uno o mas parametros de voltaje y potencia del accionador y del generador del respectivo de la pluralidad de grupos generadores. El sistema ademas incluye un controlador de reparto de carga acoplado, de forma operativa, a uno o mas de la pluralidad de controladores de los grupos generadores, y una red de comunicaciones acoplada al controlador de reparto de carga y a la pluralidad de controladores de los grupos generadores y esta configurado para transmitir una o mas senales de comunicacion utilizando un protocolo de comunicaciones TCP/IP Modbus Ethernet desde la pluralidad de controladores de los grupos generadores al controlador de reparto de carga. El controlador de reparto de carga esta configurado para recibir y procesar la una o mas senales de comunicacion de tal manera que la carga de energla electrica acoplada al sistema de energla de reparto de carga puede ser suministrada con el suministro de energla electrica.
La pluralidad de grupos generadores comprende, de forma preferente, mas de treinta y dos grupos generadores. En un modo de realizacion, la pluralidad de grupos generadores comprende al menos cuarenta grupos generadores.
La una o mas senales de comunicacion pueden comprender datos asociados con al menos uno del uno o mas parametros de voltaje y potencia del accionador y del generador del respectivo uno de la pluralidad de grupos generadores. El uno o mas parametros de voltaje y/ o potencia comprende una frecuencia o magnitud de voltaje o una frecuencia de potencia o un factor de potencia de los generadores del respectivo uno o mas de la pluralidad de grupos generadores.
El controlador de reparto de carga y uno o mas de la pluralidad de controladores de los grupos generadores pueden incluir un controlador digital, de forma preferente, un controlador logico programable.
De acuerdo con un aspecto adicional de la presente divulgacion se proporciona un sistema configurado para generar y repartir una salida de energla electrica requerida por una carga de energla electrica. El sistema incluye un bus electrico, y al menos cuarenta grupos generadores acoplados, de forma operativa, en paralelo al bus electrico. Cada uno de los al menos cuarenta grupos generadores incluye un accionador configurado para transmitir la energla mecanica a un eje giratorio y un generador configurado para recibir la energla mecanica transmitida desde el eje giratorio del accionador y para convertir la energla mecanica a al menos una porcion de la salida de energla electrica. El generador esta en comunicacion electrica con el bus electrico. El sistema tambien incluye al menos cuarenta controladores de los grupos generadores. Cada uno de los al menos cuarenta controladores de los grupos generadores esta acoplado, de forma operativa, a un respectivo de los al menos cuarenta grupos generadores y cada uno de los al menos cuarenta controladores de los grupos generadores esta configurado para controlar uno o mas parametros de voltaje y potencia del accionador y del generador del respectivo uno de los al menos cuarenta grupos generadores. El sistema ademas incluye un controlador de reparto de carga acoplado, de forma operativa, a cada uno de los al menos cuarenta controladores de los grupos generadores. El controlador de reparto de carga acoplado, de forma operativa, y los al menos cuarenta controladores de los grupos generadores forman una red de comunicaciones configurada para monitorizar y controlar el reparto de la salida de energla electrica requerido por la carga de energla electrica.
La red de comunicaciones esta configurada de forma preferente para transmitir una o mas senales de comunicaciones utilizando un protocolo de comunicaciones Ethernet. El protocolo de comunicaciones Ethernet puede comprender un protocolo de comunicaciones TCP/IP Modbus.
El controlador de reparto de carga y/ o uno o mas de los al menos cuarenta controladores de los grupos generadores pueden comprender un controlador logico programable.
En un modo de realizacion el sistema ademas comprende al menos cuarenta interruptores de generador, en donde cada uno de los al menos cuarenta interruptores de generador esta acoplado al respectivo uno de los grupos generadores y el bus electrico, de tal manera que cada interruptor de generador esta configurado para controlar el flujo de energla electrica desde el respectivo de los grupos generadores al bus electrico. El sistema ademas puede comprender un interruptor de distribucion acoplado, de forma operativa, al bus electrico y configurado de tal manera que el interruptor de distribucion controla el flujo de la salida de energla electrica desde el bus electrico a la carga de energla electrica.
De acuerdo con otro aspecto adicional mas de la presente divulgacion se proporciona un metodo para controlar la generacion de un suministro de energla electrica mediante una fuente de generacion de energla para una carga de energla electrica. El metodo incluye recibir en un controlador de reparto de carga una pluralidad de primeras senales de comunicacion transmitidas desde una respectiva pluralidad de controladores de los grupos generadores utilizando un protocolo de comunicaciones Ethernet. El metodo tambien incluye formar una o mas segundas senales de comunicacion en el controlador de reparto de carga basandose en la pluralidad de primeras senales de comunicacion recibidas, de tal manera que cada una de las una o mas segundas senales de comunicacion comprende un comando respectivo y esta configurada para ser transmitida utilizando el protocolo de
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comunicaciones Ethernet a un respectivo controlador del grupo generador designado de la pluralidad de controladores de los grupos generadores. El metodo ademas incluye transmitir, utilizando el protocolo de comunicaciones Ethernet, cada una de las una o mas segundas senales de comunicacion al respectivo controlador del grupo generador designado, de tal manera que el respectivo comando de cada una de la una o mas senales de comunicacion es recibido por el controlador del grupo generador designado respectivo y cada uno de la pluralidad de controladores de los grupos generadores esta configurado para controlar uno o mas parametros de voltaje y potencia de un accionador respectivo y de un generador respectivo del grupo generador respectivo acoplado al controlador del grupo generador designado respectivo. El metodo tambien incluye procesar cada una de las una o mas segundas senales de comunicacion en el controlador del grupo generador designado respectivo, de tal manera que el comando respectivo se ha transmitido, utilizando el protocolo de comunicaciones Ethernet, a un grupo generador respectivo acoplado al controlador del grupo generador designado respectivo, de tal manera que la alimentacion de energla electrica es generada por la carga de energla electrica basandose en uno de los comandos respectivos.
El protocolo de comunicaciones Ethernet es de forma preferente un protocolo de comunicaciones TCP/IP Modbus. La pluralidad de grupos generadores, de forma preferente, puede comprender al menos cuarenta grupos generadores. En un modo de realizacion, el controlador de reparto de carga y la pluralidad de controladores de los grupos generadores comprenden un controlador logico programable.
Breve descripcion de los dibujos
La presente descripcion se entiende mejor a partir de la siguiente descripcion detallada cuando se lee con las figuras adjuntas. Se hace hincapie en que, de conformidad con la practica habitual en la industria, varias caracterlsticas no estan dibujadas a escala. De hecho, las dimensiones de las diversas caracterlsticas pueden incrementarse o reducirse arbitrariamente para una mayor claridad de la descripcion.
La figura 1 ilustra un esquema de un sistema de energla de reparto de carga, de acuerdo con un modo de realizacion.
La figura 2 es un diagrama de flujo de un metodo para controlar un suministro de energla electrica generada a partir de una fuente de generacion de energla para una carga de energla electrica, de acuerdo con un modo de realizacion.
Descripcion de modos de realizacion preferidos de la invencion
Se ha de entender que la siguiente divulgacion describe varios ejemplos de modos de realizacion para implementar distintas caracterlsticas, estructuras, o funciones de la invencion. Los ejemplos de modos de realizacion de componentes, disposiciones, y configuraciones son descritos a continuation para simplificar la presente divulgacion; sin embargo, estos ejemplos de modos de realizacion son proporcionados simplemente como ejemplos y no pretenden limitar el alcance de la invencion. Adicionalmente, la presente divulgacion puede repetir numeros de referencia y/ o letras en varios ejemplos de modos de realizacion y a traves de las figuras proporcionadas en este documento. Esta repetition tiene el proposito de simplicidad y claridad y no dictan en si misma una relation entre los diferentes ejemplos de modos de realizacion y/ o configuraciones descritas en las distintas figuras. Por otra parte, la formation de una primera caracterlstica sobre o en una segunda caracterlstica en la descripcion que la sigue puede incluir modos de realizacion en los cuales la primera y segunda caracterlsticas estan formadas en contacto directo, y puede tambien incluir modos de realizacion en los cuales pueden formarse caracterlsticas adicionales interponiendo la primera y segunda caracterlsticas, de tal manera que la primera y segunda caracterlsticas puede que no esten en contacto directo. Finalmente, los ejemplos de modo de realizacion presentados a continuacion pueden estar combinados en cualquier combination de maneras, es decir, cualquier elemento de un ejemplo de modo de realizacion puede ser utilizado en otro ejemplo de modo de realizacion, sin alejarse del alcance de la divulgacion.
Ademas, ciertos terminos se utilizan a lo largo de la siguiente descripcion y reivindicaciones para referirse a componentes particulares. Tal y como apreciara un experto en la materia, varias entidades pueden referirse al mismo componente mediante diferentes nombres, y como tal, la convention de nomenclatura para los elementos descritos en este documento no pretende limitar el alcance de la invencion, a menos que sea definido de otra manera, especlficamente, en este documento. Ademas, la convencion de nomenclatura utilizada en este documento no pretende distinguir entre componentes que difieren en su nombre pero no en su funcion. Adicionalmente, en la siguiente descripcion y en las reivindicaciones, los terminos “incluyendo” y "que comprende" se utilizan de una forma abierta, y por lo tanto deben ser interpretados en el sentido de "que incluye, pero no esta limitado a". Todos los valores numericos en la presente divulgacion pueden ser valores exactos o aproximados, a menos que se indique lo contrario especlficamente. En consecuencia, varios modos de realizacion de la divulgacion pueden desviarse de los numeros, valores, y rangos dados a conocer en el presente documento sin alejarse del alcance previsto. Ademas, como se utiliza en las reivindicaciones o en la memoria descriptiva, el termino "o" se pretende que abarque ambos casos exclusivos e inclusivos, es decir, "A o B" se pretende que sea sinonimo de "al menos uno de A y B," a menos que se especifique otra cosa expresamente en este documento.
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La figura 1 ilustra un esquema de un sistema 100 de energla de reparto de carga de acuerdo con un modo de realizacion. El sistema 100 de energla de reparto de carga incluye una fuente 104 de generacion de energla acoplada a una carga 102 de energla electrica a traves de una red 106 de transmision de la energla. Una fuente 108 de energla del suministro puede estar tambien acoplada a la red 106 de transmision de energla. La fuente de energla del suministro puede ser, por ejemplo, un sistema de distribucion y generacion de electricidad comercial que proporciona electricidad a usuarios finales residenciales y comerciales. En un ejemplo de modo de realizacion, la fuente 108 de energla del suministro puede proporcionar una energla de corriente alterna (CA) que tiene una magnitud y un factor de potencia, y un voltaje de CA que tiene una magnitud y una frecuencia, y una corriente CA que tiene una magnitud y una frecuencia.
La carga 102 de energla electrica puede incluir cualquier componente o componentes que requieran un suministro ininterrumpido de energla electrica. Ejemplos no limitativos de los componentes que requieren un suministro ininterrumpido de corriente electrica pueden incluir hospitales, instalaciones de policla y rescate de emergencia, aeropuertos, servidores, y lugares de fabrication industrial. La carga 102 de energla electrica puede incluir un unico, por ejemplo, componente aislado o la carga de energla electrica puede incluir una pluralidad de componentes, por ejemplo, una carga distribuida.
En un ejemplo de modo de realizacion, la red 106 de transmision de energla esta acoplada a la fuente 104 de generacion de energla a traves de un interruptor 110 de distribution. El interruptor 110 de distribution puede ser un circuito interruptor convencional configurado para controlar la conexion de la fuente 104 de generacion de energla a la red 106 de transmision de energla. El interruptor 110 de distribucion puede incluir un conmutador (no mostrado) configurado para “activar” o interrumpir el flujo de energla electrica entre la red 106 de trasmision de energla y la fuente 104 de generacion de energla, cuando se detecta un fallo o una sobrecarga en el sistema 100 de energla de reparto de carga. Uno de los expertos en la materia apreciara que el interruptor 110 de distribucion puede ser cualquier circuito interruptor conocido en el estado de la tecnica capaz de regular la transmision de energla electrica entre la red 106 de trasmision de energla y la fuente 104 de generacion de energla.
La fuente 104 de generacion de energla puede incluir una pluralidad de grupos 112 generadores conectados, de forma operativa, entre si. En un ejemplo de modo de realizacion, la pluralidad de grupos 112 generadores puede estar conectada en paralelo. En un modo de realizacion, la pluralidad de grupos 112 generadores incluye mas de treinta y dos grupos generadores. En otro modo de realizacion, la pluralidad de grupos 112 generadores incluye al menos cuarenta grupos generadores. El numero de grupos 112 generadores puede variar y pueden depender, por ejemplo, de la magnitud de la energla electrica requerida por la carga 102 de energla electrica, las limitaciones de espacio en la instalacion en la cual se disponen los grupos 112 generadores, consideraciones financieras, capacidad del bus electrico, y/ o configuraciones del controlador, tales como capacidades de procesamiento, las cuales se discutiran mas adelante.
Uno o mas de los grupos 112 generadores incluye un accionador 114 acoplado, de forma operativa, a un generador 116. En un ejemplo de modo de realizacion, cada grupo 112 generador incluye un accionador 114 acoplado, de forma operativa, a un generador 116. El accionador 114 puede ser cualquier dispositivo operable para proporcionar energla mecanica a un generador 116. Ejemplos no limitativos de accionadores 114 adecuados pueden incluir motores diesel, motores de gasolina, motores de etileno, motores de gas natural, otros motores accionados por combustibles gaseosos, turbinas de gas, turbinas de vapor, aerogeneradores, turbinas hidraulicas, turbinas de onda, o cualquier otra clase de motor, turbina, u otro accionador. En un ejemplo de modo de realizacion, un combustible, tal como gas natural o vapor de propano licuado, proporcionado al accionador 114 puede ser comprimido y encendido dentro de cilindros (no mostrados) del mismo para generar un movimiento reclproco de los pistones (no mostrados) en el accionador 114. El movimiento reclproco de los pistones puede ser convertido a un movimiento giratorio mediante un ciguenal. El ciguenal (no mostrado) puede estar conectado, de forma operativa, al generador 116 a traves de un eje (no mostrado) de tal manera que a medida que el ciguenal se hace girar, por el funcionamiento del accionador 114, el eje acciona el generador 116.
El generador 116 esta acoplado, de forma operativa, al accionador 114 de tal manera que el generador 116 recibe la energla mecanica del accionador 114 a traves del eje y convierte la energla mecanica en energla electrica. El generador 116 puede ser cualquier dispositivo capaz de convertir al menos una portion de la energla mecanica, proporcionada por el accionador 114, en electricidad. Ejemplos no limitativos de generadores 116 adecuados incluyen, generadores de CA slncronos, generadores de induction, generadores de imanes permanentes y generadores de reluctancia conmutada. En un ejemplo de modo de realizacion, el generador 116 genera una energla de CA que tiene una magnitud y un factor de potencia y un voltaje de CA que tiene una magnitud y una frecuencia. La energla de CA puede incluir una potencia activa y una potencia reactiva. En un modo de realizacion, el generador 116 puede generar un voltaje de CA que tiene una magnitud y una frecuencia y la potencia activa y el factor de potencia pueden ser determinados por la carga de energla electrica. En otro modo de realizacion, el generador 116 puede generar una alimentation de CA que tiene una potencia activa y una reactiva y el voltaje de la CA y la frecuencia pueden ser determinados por la carga de energla electrica.
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En un ejemplo de modo de realizacion, los grupos 112 generadores pueden estar acoplados al interruptor 110 de distribucion a traves de un bus 118 electrico. El bus 118 electrico puede estar configurado para transmitir la energla electrica generada por los grupos 112 generadores a la carga 102 de energla electrica a traves de la red 106 de transmision de energla. El bus 118 electrico puede incluir varios componentes electricos operables para transmitir la energla electrica generada desde los grupos 112 generadores a la carga 102 de energla electrica. En un modo de realizacion, el cierre de un interruptor 120 del generador, que se describe mas adelante, acoplado a un grupo 112 generador, puede conectar el grupo generador al bus 118 electrico. El cierre de la red de distribucion, en un modo de realizacion, ademas hace que el bus 118 electrico trasmita la energla electrica a la red 106 de transmision de energla.
En un ejemplo de modo de realizacion, cada grupo 112 generador puede estar acoplado de forma electrica al bus 118 electrico a traves del interruptor 120 del generador. El interruptor 120 del generador puede ser un circuito interruptor configurado para regular el flujo de electricidad entre el bus 118 electrico y el grupo 112 generador. El interruptor 120 del generador puede incluir un conmutador (no mostrado) configurado para “activar” o interrumpir el flujo de energla electrica entre el bus 118 y el grupo 112 generador, cuando se detecta un fallo o una sobrecarga en el sistema 100 de energla del reparto de carga. Un experto en la materia apreciara que el interruptor 120 del generador puede ser cualquier circuito interruptor conocido en el estado de la tecnica capaz de regular la transmision de energla electrica entre el grupo 112 generador y el bus 118 electrico.
Uno o mas de los grupos 112 generadores puede estar acoplado a un controlador 122 del grupo generador. En un ejemplo de modo de realizacion, cada grupo 112 generador puede estar acoplado a un controlador 122 del grupo generador. El controlador 122 del grupo generador puede estar configurado para monitorizar y controlar el funcionamiento de uno o mas aspectos del funcionamiento del accionador 114, el generador 116, y/ o el interruptor 120 del generador. En un ejemplo de modo de realizacion, el controlador 122 del grupo generador puede estar configurado para monitorizar y controlar la magnitud y el factor de potencia de la energla de CA y la magnitud de la frecuencia del voltaje de la CA, proporcionados por el generador 116. En otro modo de realizacion, el controlador 122 del grupo generador puede estar configurado para monitorizar y controlar perifericos (no mostrados) del grupo 112 generador que incluyen dispositivos de refrigeracion, bombas, ventiladores, y similares.
En un ejemplo de modo de realizacion, el controlador 122 del grupo generador puede ser o incluir uno o mas controladores logicos programables (PLC). Ademas o en lugar de, el controlador 122 del grupo generador puede ser o incluir uno o mas controladores digitales de multiples entradas y multiples salidas (MIMO). El controlador 122 del grupo generador puede ser cualquier controlador digital configurable para procesar senales configuradas en un protocolo de comunicaciones Ethernet. El controlador 122 del grupo generador puede incluir una interfaz de usuario configurada para proporcionar al usuario indicadores relativos al rendimiento y propiedades, por ejemplo, el voltaje y la potencia de la CA, del grupo 112 generador y componentes individuales del mismo. La interfaz de usuario puede tambien proporcionar al usuario comandos de entrada asociados con el rendimiento del grupo generador. En un modo de realizacion, la interfaz de usuario puede proporcionar una interfaz de usuario configurada para permitir al usuario manipular el rendimiento del accionador y/ o del generador para afectar al voltaje de la CA y/ o a los parametros de potencia.
La fuente 104 de generacion de energla puede incluir un controlador 124 de reparto de carga. El controlador 124 de reparto de carga puede estar acoplado, de forma operativa, a uno o mas controladores 122 de los grupos generadores. En un ejemplo de modo de realizacion, el controlador 124 de reparto de carga puede estar conectado, de forma operativa, a cada uno de los controladores 122 de los grupos generadores. El controlador 124 de reparto de carga puede estar acoplado, de forma operativa, al interruptor 110 de distribucion y configurado para controlar la conexion del bus 118 electrico a la red 106 de transmision de energla y a la carga 102 de energla electrica, de tal manera que se puede regular el flujo de la energla electrica entre el bus 118 electrico y la red 106 de transmision de la energla.
El controlador 124 de reparto de carga puede estar acoplado, de forma operativa, a cada controlador 122 de grupo generador y configurado de tal manera que el controlador 124 de reparto de carga puede monitorizar y controlar el funcionamiento de uno o mas aspectos del funcionamiento del accionador 114, el generador 116, y/ o el interruptor 120 del generador del correspondiente grupo 112 generador. En un ejemplo de modo de realizacion, el controlador 124 de reparto de carga puede estar configurado para monitorizar y controlar al menos la magnitud y la frecuencia del voltaje de la CA y la magnitud y el factor de potencia de la energla de CA proporcionados por cada generador 116 en la fuente 104 de generacion de energla. En otro modo de realizacion, el controlador de reparto de carga puede ser configurado para ser utilizado en un sistema de control, supervision y adquisicion de datos (SCADA).
En un ejemplo de modo de realizacion, el controlador 124 de reparto de carga puede ser o incluir uno o mas controladores logicos programables (PLC). Adicionalmente, o en lugar de, el controlador 124 de reparto de carga puede ser o incluir uno o mas controladores digitales de multiples entradas y multiples salidas (MIMO). El controlador 124 de reparto de carga puede ser cualquier controlador digital configurable para transmitir, recibir, y/ o procesar senales configuradas en un protocolo de comunicaciones Ethernet. En algunos modos de realizacion, el controlador 124 de reparto de carga puede estar configurado a partir de una pluralidad de controladores digitales.
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El controlador 124 de reparto de carga puede incluir una interfaz de operador a traves de la cual un operador puede comunicar con el controlador 124 de reparto de carga. La interfaz de operador del controlador 124 de reparto de carga puede estar configurada para proporcionar al operador indicadores relacionados con el rendimiento y las propiedades, por ejemplo, el voltaje y la potencia de la Ca, del grupo 112 generador y de componentes individuales del mismo. La interfaz de operador puede estar configurada para proporcional al operador indicadores relacionados con el rendimiento de las propiedades de la carga 102 de energla electrica y el rendimiento de las propiedades, por ejemplo, voltaje, corriente, y/o parametros de potencia, de la fuente 108 de energla del suministro y de los componentes individuales del mismo.
En un ejemplo de modo de realizacion, la fuente 104 de generacion de energla puede incluir una red de telecomunicaciones, ilustrada como un bus 126 Ethernet en la figura 1, que conecta a cada uno de los controladores 122 de los grupos generadores con el controlador 124 de reparto de carga en comunicacion por senal, de tal manera que las senales de comunicacion poder ser transmitidas entre el controlador 124 de reparto de carga y uno o mas de los controladores 122 de los grupos generadores. El bus 126 Ethernet puede estar configurado para transmitir senales de comunicacion utilizando un protocolo de comunicaciones Ethernet. En un ejemplo de modo de realizacion, la red de telecomunicaciones incluye una red de comunicacion de banda ancha configurada para soportar el protocolo de comunicaciones Ethernet. La red de telecomunicaciones puede ser configurada para incluir senales de comunicacion transmitidas de forma inalambrica.
Las senales de comunicacion pueden incluir informacion asociada con el rendimiento de los diversos componentes en la fuente 104 de generacion de energla. El controlador 124 de reparto de carga y/ o uno o mas de los controladores 122 de los grupos generadores pueden estar acopladas, de forma operativa, a varios componentes y configurados para recibir la informacion a traves de una senal de comunicacion recibida y/ o transmitir la informacion a traves de una senal de comunicacion generada a traves del bus 126 Ethernet a un controlador 122, 124 acoplado de forma operativa deseado. Por ejemplo, el controlador 124 de reparto de carga puede recibir una o mas senales de comunicacion que incluyan informacion asociada con uno o mas parametros, por ejemplo, voltaje o potencia, de al menos un grupo 112 generador. Ademas, el controlador 124 de reparto de carga puede recibir una senal de comunicacion asociada con informacion relacionada con la cantidad de energla requerida por la carga 102 de energla electrica.
En un ejemplo de modo de realizacion, las senales de comunicacion pueden estar configuradas utilizando un protocolo de comunicaciones Ethernet. De forma preferente, el protocolo de comunicaciones Ethernet puede ser un protocolo TCP/IP Modbus. El controlador 124 de reparto de carga y cada uno de los controladores 122 de los grupos generadores pueden estar configurados para comunicarse a traves del bus 126 Ethernet utilizando el protocolo TCP/IP Modbus. Se contemplan en este documento modos de realizacion en los que el controlador 124 de reparto de carga y cada uno de los controladores 122 de los grupos generadores pueden estar configurados para comunicarse utilizando otros protocolos de comunicacion. Se entendera para un experto medio la materia que se puede utilizar otros protocolos de comunicacion capaces de proporcionar capacidades de transmision y procesamiento comparables al protocolo de comunicaciones Ethernet.
Volviendo ahora al funcionamiento del sistema 100 de energla de reparto de carga, se pueden presentar dos modos de funcionamiento. En un ejemplo de modo de realizacion, la fuente 104 de generacion de energla puede soportar un funcionamiento en modo isla. En el funcionamiento en modo isla, la fuente 108 de energla del suministro puede estar desconectada y el interruptor 110 de distribucion cerrado, de tal manera que el bus 118 electrico esta conectado a la red 106 de transmision de energla y a la carga 102 de energla electrica.
En el funcionamiento en modo isla, el controlador 124 de reparto de carga recibe senales de comunicacion a traves del bus 126 Ethernet que incluyen informacion asociada con la magnitud y la frecuencia del voltaje de la CA generador desde cada grupo 112 generador. El controlador 124 de reparto de carga procesa las senales de comunicacion recibidas y determina la energla electrica que necesita ser generada por cada grupo 112 generador para cumplir las necesidades de energla de la carga 102 de energla electrica. El controlador 124 de reparto de carga puede mandar senales de comunicacion a uno o mas de los controladores 122 de los grupos generadores incluyendo informacion asociada con parametros de potencia y voltaje, de manera que cada grupo 112 generador pueda producir la energla electrica requerida. En un ejemplo de modo de realizacion, el controlador 124 de reparto de carga puede enviar senales de comunicacion a uno o mas de los controladores 122 de los grupos generadores en respuesta a un cambio en una carga 102 de energla electrica de tal manera que el(los) grupo(s) generadores correspondientes puede modificar uno o mas parametros de salida para optimizar el sistema 100 de energla de reparto de carga que funciona en modo aslncrono.
En otro modo de realizacion, el sistema 100 de energla de reparto de carga puede soportar un funcionamiento conectado a la red electrica. En el funcionamiento conectado a la red electrica, la fuente 108 de energla del suministro puede estar conectada y el interruptor 110 de distribucion puede estar cerrado de tal manera que el bus 118 electrico puede transmitir la energla electrica generada desde los grupos 112 generadores a la red 106 de transmision de energla y a la carga 102 de energla electrica. La energla electrica generada desde la fuente 104 de generacion de energla puede suplementar a la energla generada desde la fuente 108 de energla del suministro en un modo de realizacion.
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El controlador 124 de reparto de carga puede recibir informacion asociada con una o mas caracterlsticas de la fuente 108 de energla del suministro incluyendo voltaje, corriente, y/ o potencia de la electricidad generada por la fuente 108 de energla del suministro. La informacion recibida por cualquiera o ambas de la fuente 108 de energla del suministro y de la carga 102 de energla electrica puede ser recibida mediante el controlador 124 de reparto de carga y procesada posteriormente para determinar la salida de energla requerida por cada grupo 112 generador. La informacion procesada puede ser convertida en senales de comunicacion en el controlador 124 de reparto de carga transmitidas a al menos un controlador 122 del grupo generador. Las senales de comunicacion pueden incluir informacion, por ejemplo, asociada con la potencia deseada, incluyendo la potencia activa y reactiva, que ha de ser generada por el correspondiente grupo 112 generador y suministrada a la carga 102 de energla electrica. El controlador(es) 122 del grupo generador puede recibir las senales de comunicacion y controlar el correspondiente grupo(s) 112 generador para producir los parametros deseados, tales como los parametros de potencia activa y reactiva.
En el funcionamiento en modo isla o el funcionamiento conectado a la red electrica, uno o mas controladores 122 de los grupos generadores pueden recibir senales de comunicacion diferentes desde al menos otro controlador 122 del grupo generador de la fuente 104 de generacion de energla. Las senales de comunicacion recibidas pueden hacer, para al menos un grupo 112 generador, que funcione a diferentes parametros de otro grupo 112 generador de la fuente 104 de generacion de energla. Los parametros pueden incluir una magnitud de voltaje y/ o frecuencia y una magnitud de potencia incluyendo potencia activa y reactiva.
La figura 2 es un diagrama de flujo de un ejemplo de metodo 200 para controlar la generacion de un suministro de energla electrica mediante una fuente de generacion de energla, de acuerdo con un modo de realization. El metodo 200 incluye recibir, en el controlador de reparto de carga, una pluralidad de primeras senales de comunicacion trasmitidas desde una respectiva pluralidad de controladores de los grupos generadores utilizando un protocolo de comunicaciones Ethernet, como en 202. En un modo de realizacion, el protocolo de comunicaciones Ethernet puede ser un protocolo de comunicaciones TCP/IP Modbus. En otro modo de realizacion, la pluralidad de controladores de los grupos generadores incluye cuarenta o mas controladores de los grupos generadores.
El metodo 200 tambien puede incluir formar una o mas segundas senales de comunicacion en el controlador de reparto de carga basandose en la pluralidad de primeras senales de comunicacion. Cada una de la una o mas segundas senales de comunicacion incluye un comando respectivo y estan configuradas para ser transmitidas utilizando un protocolo de comunicaciones Ethernet a un controlador del grupo generador designado respectivo de la pluralidad de controladores de los grupos generadores, como en 204. En un modo de realizacion, el comando puede incluir instrucciones asociadas con una modification de uno o mas parametros del rendimiento del grupo generador. Dichos parametros del rendimiento pueden incluir una magnitud de voltaje y/ o una frecuencia. Los parametros del rendimiento pueden tambien incluir caracterlsticas de potencia tal como una magnitud y un factor de potencia. El metodo ademas incluye transmitir, utilizando el protocolo de comunicaciones Ethernet, cada una de la una o mas segundas senales de comunicacion al controlador del grupo generador designado respectivo, en donde el comando respectivo de cada una de la una o mas senales de comunicacion es recibido por el controlador del grupo generador designado respectivo, como en 206.
El metodo 200 tambien puede incluir el procesamiento de cada una de la una o mas segundas senales de comunicacion, en el controlador del grupo generador designado respectivo, en donde el respectivo comando es trasmitido utilizando el protocolo de comunicaciones Ethernet a un grupo generador respectivo acoplado al controlador del grupo generador designado respectivo, de tal manera que el suministro de corriente electrica es generado para la carga de energla electrica basandose en cada uno de los respectivos comandos, como en 208.
Lo anterior ha esbozado caracterlsticas de varios modos de realizacion de manera que aquellos expertos en la materia pueden comprender mejor la presente divulgation. Aquellos expertos en la materia deben apreciar que pueden utilizar facilmente la presente divulgacion como base para disenar y modificar otros procesos y estructuras para llevar a cabo los mismos propositos y/ o conseguir las mismas ventajas de los modos de realizacion introducidos en este documento.

Claims (17)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un sistema (100) de energla de reparto de carga, que comprende:
    una pluralidad de grupos (112) generadores configurados para generar un suministro de energla electrica, cada uno de la pluralidad de los grupos (112) generadores que comprende
    un accionador (114) acoplado, de forma operativa, a un eje de accionamiento, de tal manera que el accionador (114) esta configurado para impartir un movimiento giratorio al eje de accionamiento; y
    un generador (116) acoplado, de forma operativa, al eje de accionamiento, en el que el generador (116) esta configurado para convertir el movimiento giratorio del eje de accionamiento al suministro de energla electrica;
    una pluralidad de controladores (122) de los grupos generadores, cada uno de la pluralidad de controladores (122) de los grupos generadores esta acoplado, de forma operativa, a un respectivo de la pluralidad de grupos (112) generadores;
    un controlador (124) de reparto de carga acoplado, de forma operativa, a uno o mas de la pluralidad de controladores (122) de los grupos generadores; y
    una red (126) de comunicacion acoplada al controlador (124) de reparto de carga y a la pluralidad de controladores (122) de los grupos generadores y configurada para transmitir una o mas senales de comunicacion usando un protocolo de comunicaciones Ethernet TCP/IP Modbus a partir de la pluralidad de controladores (122) de los grupos generadores al controlador (124) de reparto de carga, en el que el controlador (124) de reparto de carga esta configurado para recibir y procesar la una o mas senales de comunicacion, de tal manera que una carga (102) de energla electrica acoplada al sistema (100) de energla de reparto de carga puede ser suministrada con la fuente de energla electrica; caracterizado porque cada uno de la pluralidad de controladores (122) de los grupos generadores esta configurado para controlar uno o mas parametros de voltaje y de potencia del accionador (114) y del generador (116) de un respectivo de la pluralidad de grupos (112) generadores.
  2. 2. El sistema de energla de reparto de carga de la reivindicacion 1, en el que la pluralidad de grupos (112) generadores comprende mas de treinta y dos grupos generadores.
  3. 3. El sistema de energla de reparto de carga de la reivindicacion 1, en el que la pluralidad de grupos (112) generadores comprende al menos cuarenta grupos generadores.
  4. 4. El sistema de energla de reparto de carga de la reivindicacion 1, en el que una o mas senales de comunicacion comprenden datos asociados con al menos uno de uno o mas parametros de voltaje y de potencia del accionador (114) y del generador (116) de un respectivo de la pluralidad de grupos (112) generadores.
  5. 5. El sistema de energla de reparto de carga de la reivindicacion 4, en el que el uno o mas parametros de voltaje y/ o potencia comprenden una frecuencia de voltaje o magnitud o una frecuencia de potencia o un factor de potencia del generador (116) de un respectivo de la pluralidad de grupos (112) generadores.
  6. 6. El sistema de energla de reparto de carga de la reivindicacion 1, en el que el controlador (124) de reparto de carga incluye un controlador digital.
  7. 7. El sistema de energla de reparto de carga de la reivindicacion 6, en el que el controlador digital incluye un controlador logico programable.
  8. 8. El sistema de energla de reparto de carga de la reivindicacion 1, en el que uno o mas de la pluralidad de controladores (122) de los grupos generadores incluye un controlador digital.
  9. 9. El sistema de energla de reparto de carga de la reivindicacion 8, en el que uno o mas de la pluralidad de controladores (122) de los grupos generadores incluye un controlador logico programable.
  10. 10. Un sistema configurado para generar y compartir una salida de energla electrica requerida por una carga (102) de energla electrica, que comprende:
    un bus (118) electrico;
    al menos cuarenta grupos (112) generadores acoplados, de forma operativa, en paralelo con el bus (118) electrico, en el que cada uno de los al menos cuarenta grupos (112) generadores comprende:
    un accionador (114) configurado para transmitir energla mecanica a un eje giratorio; y
    un generador (116) configurado para recibir la energla mecanica transmitida desde el eje giratorio del accionador (114) y para convertir la energla mecanica al menos una porcion de la salida de energla electrica, en donde el generador (116) esta en comunicacion electrica con el bus (118) electrico;
    5 al menos cuarenta controladores (122) de los grupos generadores, en el que cada uno de los al menos cuarenta controladores (122) de los grupos generadores esta acoplado, de forma operativa, a un respectivo de los al menos cuarenta grupos (112) generadores; y
    un controlador (124) de reparto de carga acoplado, de forma operativa, a cada uno de los al menos cuarenta 10 controladores (122) de los grupos generadores, en el que el controlador (124) de reparto de carga acoplado y los al menos cuarenta controladores (122) de los grupos generadores forman una red (126) de telecomunicaciones configurada para monitorizar y controlar el reparto de la salida de energla electrica requerido por la carga (102) de energla electrica;
    caracterizado porque cada uno de los al menos cuarenta controladores (122) de los grupos generadores esta 15 configurado para controlar uno o mas parametros de voltaje y potencia del accionador (114) y del generador (116) de un respectivo de los al menos cuarenta grupos (112) generadores.
  11. 11. El sistema de la reivindicacion 10, en el que la red (126) de comunicacion esta configurada para transmitir una o mas senales de comunicacion usando un protocolo de comunicaciones Ethernet.
  12. 12. El sistema de la reivindicacion 11, en el que el protocolo de comunicaciones Ethernet comprende un protocolo de 20 comunicaciones TCP/IP Modbus.
  13. 13. El sistema de la reivindicacion 12, en el que el controlador (124) de reparto de carga comprende un controlador logico programable.
  14. 14. El sistema de la reivindicacion 13, en el que uno o mas de los al menos cuarenta controladores (122) de los grupos generadores comprende un controlador logico programable.
    25 15. El sistema de la reivindicacion 14, que comprende ademas al menos cuarenta interruptores (120) de los
    generadores, en el que cada uno de los al menos cuarenta interruptores (120) de los generadores esta acoplado a uno respectivo de los grupos (112) generadores y el bus (118) electrico, de tal manera que cada interruptor (120) del generador esta configurado para controlar el flujo de la energla electrica desde el respectivo de los grupos (112) generadores al bus (118) electrico.
    30 16. El sistema de la reivindicacion 15, que comprende ademas un interruptor (110) de distribucion acoplado, de
    forma operativa, al bus (118) electrico y configurado de tal manera que el interruptor (110) de distri bucion controla el flujo de la salida de energla electrica desde el bus (118) electrico a la carga (102) de energla electrica.
  15. 17. Un metodo para para controlar la generacion de un suministro de energla electrica mediante una fuente (104) de generacion de energla para una carga (102) de energla electrica, que comprende:
    35 recibir (202) en un controlador (124) de reparto de carga una pluralidad de primeras senales de comunicacion transmitidas desde una pluralidad de controladores (122) de los grupos generadores respectivos utilizando un protocolo de comunicaciones Ethernet;
    formar (204) una o mas segundas senales de comunicacion en el controlador (124) de reparto de carga basandose 40 en la pluralidad recibida de primeras senales de comunicacion, en el que cada una de la una o mas segundas senales de comunicacion comprende un comando respectivo y esta configurada para ser transmitida utilizando un protocolo de comunicaciones Ethernet a un controlador (122) del grupo generador designado respectivo de la pluralidad de controladores (122) de los grupos generadores;
    45 transmitir (206) utilizando el protocolo de comunicaciones Ethernet cada una de la una o mas segundas senales de comunicacion al controlador (122) del grupo generador designado respectivo, en el que el comando respectivo de cada una de la una o mas senales de comunicacion es recibido por el controlador (122) del grupo generador designado respectivo; y
    50 procesar (208) cada una de la una o mas segundas senales de comunicacion en el controlador (122) del grupo generador designado respectivo, en el que el comando respectivo es trasmitido utilizando el protocolo de comunicaciones Ethernet a un respectivo grupo (112) generador acoplado al controlador (122) del grupo generador designado respectivo, de tal manera que el suministro de energla electrica es generado para la carga (102) de energla electrica basandose en cada uno de los respectivos comandos;
    caracterizado porque cada uno de la pluralidad de controladores (122) de los grupos generadores esta configurado para controlar uno o mas parametros de voltaje y potencia de un accionador (114) respectivo y de un generador (116) respectivo del respectivo grupo (112) generador acoplado al controlador (122) del grupo generador designado respectivo.
    5 18. El metodo de la reivindicacion 17, en el que el protocolo de comunicaciones Ethernet es un protocolo de
    comunicaciones TCP/IP Modbus.
  16. 19. El metodo de la reivindicacion 18, en el que la pluralidad de grupos (112) generadores comprende al menos cuarenta grupos generadores.
  17. 20. El metodo de la reivindicacion 19, en el que el controlador (124) de reparto de carga comprende un controlador 10 logico programable, y la pluralidad de controladores (122) de los grupos generadores comprenden un controlador
    logico programable.
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