ES2785093T3 - Procedimiento de gestión de potencia en instalaciones eléctricas - Google Patents

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Abstract

Método para gestionar potencia en instalaciones eléctricas que: - para una instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40) determina un valor de referencia máximo de potencia (51 ) y establece un margen de seguridad para ese valor, - para cada una de las cargas o fuentes controlables conectadas en la instalación, determina una referencia máxima de corriente inicial (53) en base al máximo de potencia (51 ) y a un número de cargas o fuentes, controlables o no, conectadas en la instalación, - para cada carga controlable (3'), mide consumo instantáneo y ajusta (57) su referencia máxima de corriente disponible (54), - para cada fuente controlable (7,9), mide potencia generada y ajusta su referencia máxima de corriente disponible, - calcula un valor de consumo total para la instalación eléctrica usando la referencia máxima de corriente disponible para cada carga o fuente controlable y lo compara con el máximo de potencia (51 ), - determina si al menos una carga o fuente controlable de la instalación se conecta o desconecta a la línea eléctrica y determina un nuevo valor de referencia máximo de potencia para la instalación.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de gestión de potencia en instalaciones eléctricas
Objeto de la invención
La presente invención pertenece al campo de la gestión de la potencia generada y consumida en instalaciones eléctricas. Más concretamente, la presente invención se refiere a un procedimiento de gestión de la potencia generada y consumida por las cargas en instalaciones eléctricas, mediante el cual se optimiza el uso de la potencia disponible garantizando no exceder la potencia contratada.
Antecedentes de la invención
Dentro de las instalaciones eléctricas, en la parte de generación de potencia, se distinguen dos tipos de fuentes: - Fuentes no controlables: Se consideran fuentes no controlables, aquellas fuentes de suministro eléctrico que pueden aportar o generar una determinada potencia que no puede ser regulada y/o sobre la cual no pueden realizarse acciones de conexión o desconexión.
- Fuentes controlables: Se consideran fuentes controlables, aquellas fuentes de suministro eléctrico que pueden aportar o generar una determinada potencia, la cual puede ser regulada y/o fuentes de suministro sobre las que se pueden realizar acciones de conexión o desconexión.
Existen, asimismo, principalmente dos tipos de cargas que pueden formar parte de instalaciones eléctricas:
- Cargas no controlables: Se consideran cargas no controlables, aquellas cargas que consumen una determinada potencia que no puede ser regulada y/o sobre las cuales no se pueden realizar acciones de conexión o desconexión - Cargas controlables: Se consideran cargas controlables, aquellas cargas que consumen una determinada potencia, la cual puede ser regulada y/o cargas sobre las que se pueden realizar acciones de conexión o desconexión.
Dentro de las cargas controlables, se consideran los vehículos eléctricos que pueden ser de dos tipos:
- Vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV): estos vehículos consisten en un motor eléctrico alimentado desde una batería y un motor de combustión interna que dota al vehículo de un mayor rango de autonomía.
- Vehículo eléctrico a batería (BEV): estos vehículos consisten en un motor eléctrico alimentado desde una batería. La recarga de las baterías de este tipo de vehículos se puede llevar a cabo mediante tomas de corriente de tipo doméstico o de puntos de conexión dedicados como las denominadas “estaciones” de recarga o SAVE (Sistema de Alimentación de Vehículos Eléctricos). Estas estaciones constan de tomas de energía que permiten la transferencia de electricidad de la red eléctrica a los vehículos.
Las instalaciones eléctricas en general y las instalaciones eléctricas de tipo SAVE en particular se pueden establecer en ubicaciones que van desde una residencia hasta una estación de servicio o un centro comercial y requiere poder: - determinar la conexión/desconexión o regulación de cargas, como pueden ser la iluminación, sistemas de calefacción/refrigeración, equipos electrodomésticos, puertas de acceso, vehículos eléctricos, etc.
- determinar la conexión/desconexión o regulación de fuentes como pueden ser inversores fotovoltaicos, aerogeneradores, etc.
Los diferentes modos de carga y tipos de conexión para la recarga de los vehículos eléctricos (VE) vienen definidos por la norma europea UNE/EN61851 “Sistema conductivo de carga para vehículos eléctricos”, según la cual se pueden distinguir cuatro modos diferentes de carga.
Para los modos de carga 2 y 3, la normativa vigente define un piloto de control cuya funcionalidad es la de establecer un límite máximo de corriente disponible de la red para cada punto de recarga. Además, es de prever que se puedan definir diferentes soluciones tecnológicas para establecer vías de comunicación adicionales entre VE y estación de recarga que permitan informar al vehículo, por ejemplo, del citado límite de corriente disponible.
Para los modos 1, 2, 3 y 4 y todos aquellos que se deriven de las revisiones de la normativa, es necesario gestionar las recargas efectuadas a los Vehículos Eléctricos asegurando el suministro de electricidad a dichos vehículos, y garantizando no exceder la potencia contratada para la que están dimensionadas las secciones de los conductores y protecciones de cada instalación.
Uno de los mayores problemas que se presenta ante la llegada del vehículo eléctrico es la capacidad de los sistemas de distribución eléctrica para abastecer la demanda energética requerida para recargar dichos vehículos.
Como consecuencia, surge la necesidad de establecer mecanismos para controlar y gestionar los recursos de la red, de modo que enchufar los vehículos eléctricos no implique un redimensionamiento de la red eléctrica ni un aumento de la potencia contratada.
En la bibliografía se encuentran algunas posibles soluciones para este problema. Por ejemplo, el documento US20102010/0134067A1, describe un sistema para compartir un circuito eléctrico para estaciones de recarga de vehículos eléctricos que están comunicadas con un controlador que implementa un proceso para asignar corriente eléctrica dinámicamente a las estaciones evitando exceder la capacidad del circuito eléctrico. Se refiere a instalaciones dedicadas a la recarga de vehículos eléctricos, comprendiendo únicamente estaciones de recarga y dispositivos para comunicación/gestión de estas.
El documento US2011/0133693A1 describe un procedimiento de conexión, así como los dispositivos necesarios para la instalación de una única estación de recarga en una línea ya existente, implementando un proceso de asignación de corriente que tenga en cuenta los consumos de elementos ajenos a la estación (puerta de garaje, luces...). Evita superar la potencia contratada y el consiguiente disparo de las protecciones que conllevaría no sólo la interrupción de la carga sino también el apagado del resto de elementos conectados.
El problema objetivo técnico que se plantea es garantizar una gestión eficiente y segura de las fuentes y cargas presentes en una instalación eléctrica, incluido, por ejemplo, el tipo de instalación eléctrica de un SAVE.
Descripción de la invención
La presente invención sirve para solucionar el problema mencionado anteriormente, proporcionando un reparto óptimo de potencia para todas las cargas conectadas en la instalación eléctrica, asegurando el correcto uso y funcionamiento de toda la instalación.
La presente invención es aplicable para todo tipo de instalación eléctrica, en especial para estaciones de recarga (SAVE), instaladas en viviendas, estaciones de servicio, centros comerciales, etc., en el que la instalación eléctrica comprende al menos:
- una Unidad Central de Control (UCC) que cuenta con al menos un dispositivo de medida de intensidad y/o potencia que mide la intensidad y/o potencia consumida por la instalación, y, al menos, un dispositivo de comunicaciones que permite la comunicación con los diferentes dispositivos de la instalación.
- una carga o fuente controlable.
En cuanto a la ubicación de la UCC, ésta puede estar en la cabecera de la instalación o bien integrada en al menos una de las cargas o fuentes controlables, que actúa como maestro. Además, la UCC puede estar centralizada en un único dispositivo o integrada en varios dispositivos de la instalación (por ejemplo, la UCC está distribuida en varias estaciones de recarga).
Se distinguen principalmente dos tipos de instalaciones en las que se puede aplicar la invención.
- Instalaciones dedicadas en las que todo el consumo eléctrico del circuito recae en la electricidad que se transfiere a las cargas controlables.
- Instalaciones no dedicadas, en las que además de cargas controlables, existen otros dispositivos que consumen electricidad tal como equipos de iluminación, puertas de acceso en garajes, etc. Una instalación no dedicada puede ser por ejemplo una vivienda en la que haya cargas no controlables, tal como la puerta de acceso al garaje, y cargas controlables tal como ser una lavadora de la que se pueda controlar la conexión, o la calefacción cuyo nivel pueda regularse mediante la UCC.
Una de las consideradas cargas controlables y que merece especial mención, son los vehículos eléctricos que se conectan al sistema a través de las estaciones de recarga o SAVE.
El procedimiento de gestión expuesto, permite optimizar el uso de la potencia disponible garantizando no exceder la potencia contratada, basándose en el hecho de que:
• no solo se tienen en cuenta los consumos de las cargas y la potencia generada por las fuentes que el procedimiento pueda controlar, sino también los de otras cargas y fuentes presentes en la instalación eléctrica,
• la asignación y ajuste dinámico de la referencia de máxima corriente disponible para las cargas y fuentes controlables, permite realizar una gestión óptima de la potencia disponible y un reparto más eficiente de esta entre las cargas en base a su consumo real e instantáneo
• la referencia de máxima potencia de la instalación es una variable dinámica lo cual permite adaptarse a las curvas de demanda y manejar eficazmente situaciones de saturación de la red eléctrica.
Descripción de los dibujos
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, 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:
La Figura 1 muestra un esquema de bloques de una instalación dedicada sin Unidad Central de Control en la cabecera de una instalación eléctrica.
La Figura 2 muestra un esquema de bloques de una instalación dedicada con una Unidad Central de Control.
La Figura 3 muestra un esquema de bloques de una instalación no dedicada sin una Unidad Central de Control en la cabecera de la instalación eléctrica.
La Figura 4a muestra un esquema de bloques genérico de una instalación no dedicada con una Unidad Central de Control en la cabecera de la instalación eléctrica.
La Figura 4b muestra un esquema de bloques particular de una instalación no dedicada con una Unidad Central de Control en la cabecera de la instalación eléctrica.
La Figura 5 muestra un diagrama de flujo con los principales pasos de un procedimiento para gestionar la potencia de una instalación eléctrica, según una posible realización de la invención.
La Figura 6 muestra un diagrama de flujo del procedimiento para gestionar la potencia de la instalación eléctrica, según una posible realización de la invención, con reajuste para evitar superar la potencia máxima de acometida.
La Figura 7 muestra un diagrama de flujo del procedimiento para gestionar la potencia de la instalación eléctrica, según una posible realización de la invención, con reajuste de consumo en tiempo real.
La Figura 8 muestra un diagrama de flujo del procedimiento para gestionar la potencia de la instalación eléctrica, según una posible realización de la invención, con solicitud de conexión de nuevas cargas controlables en la instalación.
La Figura 9 muestra un diagrama de flujo del procedimiento para gestionar la potencia de la instalación eléctrica, según una posible realización de la invención, con solicitud de conexión de una nueva carga controlable.
Realización preferente de la invención
La invención se describe a continuación en referencia a las distintas figuras, que representan, en el caso de las Figuras 1-4, varios ejemplos de escenarios de aplicación de la presente invención, y en las Figuras 5-8 se ilustran en un diagrama de flujo las distintas operaciones que el procedimiento propuesto realiza para la gestión de la energía consumida. En cualquier caso, las figuras y ejemplos no tienen la intención de limitar la invención a unas realizaciones concretas.
Como está ilustrado en la Figura 1, una instalación eléctrica (10) puede constar únicamente de varias cargas controlables, conectadas a estaciones de recarga (3) provistas de un dispositivo de comunicaciones (4) para que las estaciones (3) puedan estar comunicadas entre sí. Una o varias de dichas estaciones (3) dispone(n) de toda la información relativa a la instalación eléctrica (10) para auto-gestionar la potencia disponible en una línea eléctrica (1). En este caso, al tratarse de una instalación eléctrica (10) dedicada, se regula únicamente la conexión/desconexión y energía consumida por las cargas controlables (3'), tal como son vehículos eléctricos, conectados a las estaciones (3), considerando una acometida constante independientemente de otros dispositivos de consumo (2) que en este escenario son ajenos a la instalación, por ejemplo, consumos en una vivienda.
En la Figura 2 se representa otra instalación eléctrica (20) dedicada y en la que, por tanto, se gestiona únicamente las cargas controlables (3'). Esta instalación eléctrica (20) comprende una UCC o Unidad Central de Control (5) en la cabecera de la instalación eléctrica (20). En esta configuración, la Unidad Central de Control (5) es la encargada de gestionar la potencia disponible, para lo que dispone de toda la información relativa a la instalación eléctrica (20), conteniendo esa información, por ejemplo, número de cargas, potencia nominal de cada carga y/o consumo instantáneo de cada carga, entre otros. El resto de dispositivos de consumo (2) siguen siendo considerados ajenos al proceso de gestión de potencia de las estaciones de carga.
La Figura 3 representa una realización preferente en una instalación eléctrica (30) no dedicada, que no comprende una UCC de control en la cabecera de la instalación y, por tanto, son una o varias cargas controlables (3') las encargadas de auto-gestionar la energía consumida. Al tratarse de una instalación eléctrica (30) no dedicada, comprende otras cargas, que constituyen cargas no controlables (2'), pudiendo ser éstas los dispositivos de consumo (2) de una vivienda, centro comercial y/o estación de servicio, entre otros. Ante estas situaciones, el parámetro de capacidad de máxima potencia se configura de tal forma que, si no se excede dicho margen, la instalación eléctrica (30) tiene capacidad suficiente para abastecer las cargas no controlables.
Por último, unos ejemplos de instalación más compleja son los representados en las Figuras 4a y 4b.
La Figura 4a representa una instalación eléctrica (40) no dedicada genérica, con una Unidad Central de Control (5) en la cabecera. La Unidad Central de Control (5) gestiona el consumo de todas las cargas controlables (3') conectadas, disponiendo para ello dinámicamente de la información relativa al número de cargas controlables (3'), la potencia nominal de cada una de ellas, el estado de cada una de ellas, los consumos instantáneos de cada carga, capacidad de la instalación y consumo instantáneo de las cargas no controlables (2'). Esto permite al procedimiento de gestión de potencia propuesto adaptarse dinámicamente a las condiciones de la instalación eléctrica (40).
Un caso más particular de instalación no dedicada como la de la Figura 4a se representa en la Figura 4b, donde la instalación eléctrica (40') está compuesta por:
- la acometida de red (14) a través de la que la instalación eléctrica (40') se conecta a la línea eléctrica (1) cuya potencia disponible se ha de gestionar mediante una UCC (5) implementando el procedimiento propuesto,
- un contador de vatios-hora inteligente, en el que se ubica la Unidad Central de Control (5),
- cargas controlables (3') que comprenden, por ejemplo, un calentador eléctrico de agua (8) y una estación de recarga (3) para vehículos eléctricos (6),
- una fuente controlable (7) que comprende un panel e inversor fotovoltaico,
- una fuente controlable representada por un sistema híbrido (9) con entradas de energía renovable (11), por ejemplo, entrada de energía fotovoltaica (12) y entrada de energía eólica (11), y capacidad de almacenamiento intermedio en una batería (13),
- otros consumos de cargas no controlables (2').
Para la gestión y aplicación del procedimiento en la instalación (40') representada en la Figura 4b, la Unidad Central de Control (5) dispone dinámicamente de la información relativa al número de cargas controlables (3') y número de fuentes controlables (7, 9), la potencia nominal de cada una de dichas cargas y fuentes, estado de cada una de ellas, los consumos instantáneos de cada una de ellas, la capacidad de la instalación y consumo instantáneo de las cargas no controlables (2'). Con esta información, la Unidad Central de Control (5) además de controlar la conexión/desconexión y/o regulación de las cargas controlables (3'), regula la conexión/desconexión y generación de las fuentes controlables (7, 9). La potencia máxima disponible dependerá en cada instante del estado de la red o línea eléctrica (1) y de la capacidad de generación de las fuentes controlables (7, 9). Dependiendo de los consumos instantáneos de las cargas (2', 3'), se prima que la energía consumida provenga de fuentes de energía renovables (11, 12), regulando la potencia por estas fuentes con respecto al consumo necesario de las cargas (2', 3') presentes. En el caso de pérdida de suministro, el contador inteligente delata esta situación y la Unidad Central de Control (5) da orden al sistema híbrido (9) para que genere la energía necesaria y evitar así interrumpir el consumo de las cargas. El sistema híbrido (9) a su vez prima que su potencia generada provenga de fuentes de energía renovables (11,12) y regula la potencia generada por ellas al consumo instantáneo de las cargas (2', 3'), existiendo la posibilidad de que disponga además de un generador de apoyo como pudiera ser un grupo de combustión, para situaciones excepcionales en las que la potencia consumida no pudiera aportarse por otras fuentes. El sistema hibrido (9) representado en la Figura 4b está dotado además de una batería (13) de almacenamiento intermedio, esta batería se recarga mientras los consumos sean inferiores a la potencia disponible de la red eléctrica (1) y las fuentes controlables (7,11,12) y se utiliza como aporte adicional de potencia en el instante en el que la potencia disponible sea inferior a los consumos de las cargas; pasando a ser la batería (13) la que puede suministrar parte de la potencia disponible de la instalación (40').
En cualquiera de las instalaciones (10, 20, 30, 40, 40') de los ejemplos anteriores, en caso de pérdida de funcionalidad de la Unidad Central de Control (5), al menos una de las cargas controlables (3'), por ejemplo, una estación de recarga (3), puede adoptar las funciones de la Unidad Central de Control (5).
En lo referente a los diagramas de flujo del procedimiento, la Figura 5 representa las operaciones principales que realiza la Unidad Central de Control (5). En primer lugar se determina el punto de consigna o valor de referencia de máxima potencia (51) de la instalación (10, 20, 30, 40, 40'), estableciendo un margen de seguridad en base a ese valor, y de acuerdo a ese punto de consigna se determina (52) la conexión o desconexión de las cargas controlables (3, 3') y la referencia de corriente inicial máxima (53) para cada carga conectada, sin superar la potencia máxima en función del número de cargas controlables (3'). Una vez establecidas estas referencias, para asegurar que no se supera la potencia máxima disponible y para realizar una gestión eficiente, se controlan (54) de forma constante los consumos instantáneos de las cargas controlables (3') conectadas. Para ello, se compara el consumo total de potencia con el margen de seguridad establecido con respecto al punto de consigna de potencia máxima, que es una variable que se puede configurar por el administrador de la instalación, que puede ajustar su valor en tiempo real para adaptar el consumo de la instalación en casos de saturación de la red eléctrica.
Así, de acuerdo con la Figura 5, una realización preferente de la presente invención se refiere a un procedimiento para gestionar potencia consumida en instalaciones eléctricas (10, 20, 30, 40, 40'), que comprende determinar (52) si al menos una carga controlable (3') o fuente controlable (7, 9) de la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40') se conecta o desconecta a una línea eléctrica (1) de la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40'), caracterizado por que además comprende:
- determinar un valor de referencia máximo de potencia (51) para la instalación eléctrica y, para dicho valor de referencia máximo de potencia, establecer un margen de seguridad de la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40'),
- determinar una referencia de máxima corriente inicial (53) para cada una de las cargas o fuentes controlables (3') en base al valor de referencia máximo de potencia y a un número de cargas o fuentes, controlables o no controlables, conectadas en la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40'),
- para cada carga controlable (3') conectada, medir un valor de consumo instantáneo y ajustar (57) su referencia de máxima corriente disponible (54), y similarmente, si hay fuentes controlables (7, 9) conectadas, para cada fuente controlable (7, 9) conectada, medir un valor de potencia generada y ajustar o recalcular la referencia de máxima corriente disponible para las fuentes controlables,
- calcular un valor de consumo total para la instalación eléctrica usando la referencia de máxima corriente disponible (54) asignada para cada carga controlable (3') o fuente controlable (7, 9) conectada y compararlo con el valor de referencia máximo de potencia (51),
- determinar si al menos una carga controlable (3') o fuente controlable (7, 9) de la instalación eléctrica se conecta o desconecta a la línea eléctrica y determinar un nuevo valor de referencia máximo de potencia para la instalación eléctrica.
El paso de determinar (52) si al menos una carga controlable (3') de la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40') se conecta o desconecta a la línea eléctrica (1) puede hacerse teniendo en cuenta alguno de los siguientes factores o una combinación de los mismos:
- un tiempo de uso contabilizado para dicha carga controlable (3');
- un nivel de prioridad asignado a dicha carga controlable (3'), prioridad que se puede asignar en base a un sistema de identificación de usuario;
- una curva de disparo de la protección magnetotérmica de la instalación eléctrica, a la que se adaptan los tiempos de respuesta en la conexión/desconexión de las cargas en base a la medida realizada mediante un sensor de temperatura.
Si el consumo total de potencia es cercano (54') al punto de consigna de potencia máxima, es necesario un reajuste (55) , que se realiza según los pasos representados en la Figura 6 para no superar la potencia de la acometida de red.
Si el consumo total de potencia no excede (54”) el punto de consigna de potencia máxima y el consumo de alguna carga controlable (3') es inferior al asignado, también se reajusta el consumo total siguiendo los pasos ilustrados en la Figura 7 para realizar una gestión eficiente de la potencia disponible. Pero, si el consumo de las cargas controlables (3') se acerca -a igualar o superar- al asignado, se vuelve al paso de actualización (54) de los consumos instantáneos de las cargas controlables (3').
Si en la comprobación (56) del consumo se detecta que el consumo de alguna carga controlable es inferior al asignado (56”) durante un tiempo mínimo establecido, el proceso de gestión de potencia continúa (57) procediendo según la Figura 7.
Si se recibe la solicitud o se requiere la conexión de una nueva carga controlable (3'), el proceso de reajuste es el mostrado en la Figura 8.
En la Figura 9 se muestra la recepción de una nueva solicitud de conexión de una nueva carga controlable (91) que implica recalcular la potencia disponible en ese momento (92).
A continuación se detallan los distintos procesos de reajuste, de las Figura 5-8, que definen dos tipos de control:
Gestión por “tiempo de uso”
La gestión por “tiempo de uso” se basa en la utilización “por turnos” de cada carga controlable (3') cuando se está cerca, o se prevé que se va a superar el límite de potencia total de la acometida con un margen de seguridad de la instalación eléctrica. La instalación (20, 40, 40') consiste en una Unidad Central de Control (5)y diferentes puntos de conexión para cargas controlables (3') distribuidas e intercomunicadas entre sí.
La Unidad Central de Control (5) controla instantáneamente los parámetros de carga, consumos totales e individuales dentro de la instalación.
La Unidad Central de Control (5) conoce en todo momento la potencia disponible en la acometida, que es igual a la potencia total de la acometida menos el consumo total de las cargas: (Potencia Acometida - Consumo).
Así, como muestra la Figura 8, cuando se recibe una solicitud de conexión (81) de una carga controlable (3') o de una estación de recarga (3), se recalcula (82) la potencia disponible en ese momento y si la potencia disponible es mayor (82') a la potencia nominal de la carga que ha realizado la solicitud, la Unidad Central de Control (5) da orden y autoriza a la carga controlable (3') a proceder a la conexión a la corriente nominal. Esta situación se da para posteriores solicitudes de conexión de otras estaciones o cargas controlables (3, 3') mientras se cumpla la condición:
Condición 1: (Potencia de Acometida- Consumo) > Potencia Nominal de Carga
En caso de que no se cumpla la condición 1 y si se realiza un control por tiempo de uso (85), se comprueba si alguna carga controlable (3') tiene un tiempo de uso (851) que supera un tiempo máximo (851'), o se espera a que alguna rebase dicho tiempo máximo (851”), y en tal caso, se interrumpe la conexión (852) de la carga con ese tiempo de uso y se vuelve a recalcular la potencia disponible en ese momento (82).
Una vez autorizada la conexión a una carga, dicha carga controlable (3') mide una serie de parámetros que comprende la intensidad y/o potencia que se está consumiendo en cada momento. La estación de recarga o carga controlada (3, 3') informa a la Unidad Central de Control (5) de estos parámetros. De esta forma, los parámetros de decisión establecidos para la gestión de las recargas están siempre basados en consumos en tiempo real de la instalación y no en “asignaciones de corriente” o “Potencia Nominal de cada carga” que no optimizarían la utilización de la capacidad de la instalación.
Así, en caso de que alguno(s) de los vehículo(s) o cargas controlables esté(n) consumiendo una corriente inferior a la nominal, ese margen de potencia se tiene en cuenta para el cómputo del resto de potencia total disponible de la instalación optimizando la capacidad de la línea eléctrica (1), según el proceso de reajuste mostrado en la Figura 7. Entonces, se recalcula la corriente disponible (71) y, teniendo en cuenta que la Unidad Central de Control (5) está configurada para hacer una gestión por tiempo de uso (72), se chequea la “Condición 1” y si se cumple, la Unidad Central de Control (5) autoriza una nueva conexión (74) de cargas controlables (3'); si no, se vuelve a calcular los consumos instantáneos de las cargas conectadas (75), es decir, se regresa al paso (54) de la Figura 5.
Toda sesión de consumo tiene un contador de tiempo de uso del punto de conexión, de esta forma, en el momento en que la “Condición 1” anterior no se cumpla, i.e., se requiere más potencia total que la disponible, se puede pasar a una gestión del uso de la red eléctrica por turnos según la Figura 6. Comprobando el tipo de control (61) que usa la Unidad Central de Control (5), en el caso de ser por tiempo de uso (62), se procede a la desconexión de la carga controlable (3') con mayortiempo de uso (63) y se vuelve a comprobar (64) si, tras la desconexión de carga, el consumo total supera la potencia total de la acometida: Consumo > Potencia Acometida. En caso afirmativo (64”), se siguen desconectando cargas de acuerdo con el criterio de mayor tiempo de uso y si no (64') se vuelve a calcular los consumos instantáneos de las cargas conectadas (65), es decir, se regresa al paso (54) de la Figura 5.
El procedimiento permite parametrizartiempos de uso máximos y permite priorizar por niveles. Si la potencia disponible es inferior a la potencia de la última carga que ha realizado una solicitud de conexión, se interrumpe la carga de aquel vehículo (6) o carga controlable (3') con mayortiempo de uso. Opcionalmente, también se puede seguir un criterio por prioridad asignada a las cargas controlables (3') y la desconexión se hace de la carga con mayor tiempo de uso y menor nivel de prioridad. Los niveles de prioridad de conexión para las cargas se pueden establecer por diferentes parámetros como pueden ser: nivel de usuario y/u horario preferente de conexión según tipo de carga, entre otros. Esta última acción de desconexión se repite hasta que se cumple la “Condición 1”. Los vehículos o cargas controlables (3') cuya carga se ha interrumpido, vuelven a ser conectadas cuando otros vehículos (6) o cargas controlables (3') van alcanzando el tiempo máximo de uso. Por ejemplo, se priorizan vehículos (6) en espera con menortiempo de uso para cargas (3') con el mismo nivel de prioridad.
Los contadores de tiempo de uso sólo se refrescan al finalizar la sesión de consumo.
En el caso de un incremento elevado repentino del consumo total del circuito, ya sea por las recargas de vehículos u otros dispositivos presentes en el mismo circuito, el procedimiento de Gestión de potencia garantiza la desconexión de las estaciones de recarga (3) o cargas controlables (3') necesarias para evitar el disparo de la protección magnetotérmica que protege la acometida del circuito, evitando así dejar sin alimentación a todo el circuito. Para poder evitar el disparo de la protección, uno de los parámetros configurables de la instalación puede ser el tipo de curva de disparo de la protección de la instalación. Asimismo, en el caso de un incremento de la temperatura considerable, las cargas (3') se pueden desconectar para evitar disparos en las protecciones de la instalación que afecten a otras cargas presentes.
Gestión por “corriente disponible”
La gestión por “corriente disponible” se basa en la comunicación a cada carga controlable (3') de la máxima corriente disponible en tiempo real para cada punto de conexión.
La instalación (20, 40, 40') consiste en una Unidad Central de Control (5) y diferentes puntos de conexión distribuidos e intercomunicados entre sí.
La Unidad Central de Control (5) controla instantáneamente los parámetros de carga, consumos totales e individuales dentro de la instalación y conoce en todo momento la potencia disponible en la acometida: Potencia Acometida Consumo. Así, ante la solicitud de conexión de una nueva carga, según el proceso de reajuste mostrado en la Figura 8, si la potencia disponible es mayor a la potencia nominal de dicha carga que ha realizado la solicitud (82) la Unidad Central de Control (5) dará orden a esta para proceder a la conexión. Esta situación se dará para posteriores solicitudes de conexión de otras cargas mientras se cumpla la condición:
Condición 1: (Potencia de Acometida - Consumo) > Potencia Nominal de Carga
En otras palabras, si se requiere más potencia total que la disponible (82”), considerando que el tipo de control es por corriente disponible (86), la Unidad Central de Control (5) da la orden de regular hasta una corriente máxima la recarga de todos los vehículos o cargas antes de proceder a la carga de la última solicitud, siendo la corriente máxima en una carga la disponible en la acometida descontando el margen de consumo de seguridad repartida por el número total de solicitudes de carga:
Icarga = ( lacometida - %margen_consumo) / N° de Solicitudes de Carga
La estación de recarga (3) mide la intensidad y/o potencia que se está transfiriendo al vehículo (6) o carga controlable (3') en cada momento e informa a la unidad central de control (5), que recalcula la referencia de máxima corriente de cada carga teniendo en cuenta la nueva solicitud (861) según la expresión anterior. De esta forma, los parámetros de decisión establecidos para la gestión de las recargas están siempre basados en consumos en tiempo real de la instalación y no en “asignaciones de corriente”, Icarga o “Potencia Nominal de cada estación de recarga o carga controlable”, que no optimizarían la utilización de la capacidad de la instalación. La Unidad Central de Control (5) autoriza la conexión de la carga controlable (3') y recalcula la corriente disponible (862) para a continuación reasignar dicha corriente (863) a la nueva carga controlable (3') conectada.
En el caso en que alguno de los vehículos (6) o carga(s) controlable(s) (3') esté consumiendo una corriente inferior a Icarga durante un tiempo determinado, de acuerdo al control por gestión de corriente que describe la Figura 7, la Unidad Central de Control (5) da orden de disminuir la corriente asignada (77) a esa(s) carga(s) controlable(s) (3') y puede reasignar (78) dicha diferencia de corriente a otros vehículos o cargas que están cargando a la referencia de corriente máxima (78), recalculando la corriente disponible -l'carga- para aquellos que estén cargando a esa corriente máxima establecida - N° VE Imáx- según la expresión:
l'carga = ( lAcometida - %margen_consumo - Icons) / N° VE Imáx
Siendo Icons el sumatorio de la corriente real consumida por todos aquellos vehículos o cargas que están cargando, con un margen determinado, por debajo de la referencia de corriente Icarga.
Opcionalmente, pueden asignarse diferentes niveles de prioridad de conexión para las cargas, estableciendo las prioridades por diferentes parámetros, como pueden ser, nivel de usuario, horario preferente de conexión según tipo de carga,... etc. Esto puede implicar que puedan existir cargas cuya asignación de corriente deba ser siempre la máxima posible por tener el mayor nivel de prioridad.
En el caso de un incremento elevado repentino del consumo total del circuito (55), se realiza el reajuste mostrado en la Figura 6, que para el caso de control basado en corriente disponible (66), implica como se ha descrito recalcular la referencia de corriente máxima de cada una de las cargas (67) y volver a actualizar sus consumos instantáneos (65). Ya sea que ese incremento del consumo total es por las recargas de vehículos u otros dispositivos presentes en el mismo circuito, el procedimiento de Gestión de potencia garantiza la re-asignación de corriente disponible para cada estación de recarga con el fin de evitar el disparo de la protección magnetotérmica que protege la acometida del circuito, evitando así dejar sin alimentación a todo el circuito. Para poder evitar el disparo de la protección, uno de los parámetros configurables de la instalación puede ser el tipo de curva de disparo de la protección de la instalación. Así mismo, en el caso de un incremento de la temperatura considerable, las cargas se regulan a consumos inferiores para evitar disparos en las protecciones de la instalación que afecten a otras cargas presentes.
Ambos tipos de gestión se aplican a todo tipo de cargas controlables (3') presentes en la instalación, pudiendo ser combinados, por ejemplo, en una vivienda regular la calefacción, la carga a un vehículo eléctrico, conectar/desconectar determinadas cargas -lavadora. - etc.
En caso de pérdida de funcionalidad de la Unidad Central de Control (5) y/o de la estación de recarga (3) para vehículos eléctricos que constituyen cargas controlables (3') de la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40') donde se integra, otra de las estaciones de recarga (3) para vehículos eléctricos, que quedan sin sufrir pérdida de funcionalidad, asume las funciones de Unidad Central de Control (5). Y en el caso de que exista más de una estación de recarga (3) para vehículos eléctricos que constituyen cargas controlables (3') de la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40'), estas estaciones de recarga (3) se pueden auto-identificar por medio de una rutina de descubrimiento implementada en el control de cada una de ellas.
Obsérvese que, en este texto, el término “comprende” y sus derivaciones (tales como “que comprende”, etc.) no debe entenderse en un sentido excluyente, es decir, estos términos no deben interpretarse como que excluyen la posibilidad de que lo que se describe y define pueda incluir elementos, etapas, etc., adicionales.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de gestión de energía consumida en instalaciones eléctricas (10, 20, 30, 40, 40') que comprende determinar (52) si al menos una carga controlable (3') y al menos una fuente controlable (7, 9) de la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40') está conectada a, o desconectada de, la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40'), definiendo un estado conectado y un estado desconectado de la carga controlable ( 3') y la fuente controlable (7, 9) cuando dicha carga controlable (3') y la fuente controlable (7, 9) están conectadas o desconectadas respectivamente de la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40') ;
en el que un número de cargas, seleccionadas de cargas controlables (3') y cargas no controlables (2'), están conectadas a la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40'); y
en el que un número de fuentes, seleccionadas de fuentes controlables (7, 9) y fuentes no controlables, están conectadas a la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40');
estando el procedimiento caracterizado porque comprende, además:
- determinar un valor de referencia de máxima potencia (51) para limitar la potencia total intercambiada entre la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40') y una línea eléctrica (1) estableciendo un margen de seguridad del valor de referencia de máxima potencia;
- determinar una referencia de corriente inicial máxima (53) para cada una de las cargas controlables (3') y fuentes controlables (7, 9) en base a:
- el valor de referencia de máxima potencia (51) y
- el número de cargas y el número de fuentes conectadas a la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40'), - para cada una de las cargas controlables conectadas (3'), medir un valor de consumo instantáneo y ajustar (57), en base al consumo instantáneo medido de las cargas controlables (3'), una referencia de máxima corriente disponible (54);
- si la referencia de máxima corriente disponible (54) establecida en el paso anterior es inferior al valor mínimo de la corriente requerida por una carga controlable conectada a la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40'), desconectar dicha carga controlable desde la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40') y actualizar el número de cargas conectadas a la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40') en consecuencia;
- para cada una de las fuentes controlables conectadas (7, 9), medir un valor de potencia generada y establecer una referencia de máxima corriente disponible,
- calcular un valor de consumo total para la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40') utilizando:
- la referencia de máxima corriente disponible (54) para cada carga controlable conectada del número actualizado de cargas conectadas a la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40'), y
- la referencia de máxima corriente disponible para cada fuente controlable conectada de un número actualizado de fuentes conectadas a la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40');
- determinar un valor de referencia de máxima potencia actualizado cuando al menos una de las cargas controlables (3') o al menos una de las fuentes controlables (7, 9) cambia su estado conectado o desconectado.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque determina (52) si al menos una carga controlable (3') de la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40') está conectada o desconectada de la línea eléctrica (1) teniendo en cuenta un tiempo de uso contabilizado para dicha carga controlable (3').
3. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque determina (52) si al menos una carga controlable (3') de la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40') está conectada o desconectada de la línea eléctrica (1) teniendo en cuenta un nivel de prioridad asignado a dicha carga controlable (3').
4. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque determina (52) si al menos una carga controlable (3') de la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40') está conectada o desconectada de la línea eléctrica (1) teniendo en cuenta una curva de disparo de la protección magnetotérmica para la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40').
5. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque determina (52) si al menos una carga controlable (3') de la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40') está conectada o desconectada de la línea eléctrica (1) utilizando información recibida en tiempo real relativa a la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40') desde un centro de control externo a la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40')
6. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho procedimiento se ejecuta en una Unidad Central de Control (5) que pertenece a la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40').
7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque la Unidad Central de Control (5) está en la cabecera de la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40').
8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque la Unidad Central de Control (5) está integrada en al menos una carga controlable (3').
9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque la Unidad Central de Control (5) está integrada en una o más estaciones de recarga (3) para vehículos eléctricos (6) que forman cargas controlables (3') de la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40').
10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque en el caso de pérdida de funcionalidad de al menos una de dichas estaciones de recarga (3) para vehículos eléctricos (6) que forman cargas controlables (3') de la instalación eléctrica (10, 20 , 30, 40, 40'), quedando al menos una estación de recarga (3) para vehículos eléctricos (6) sin pérdida de funcionalidad, la Unidad Central de Control (5) se integra en dicha al menos una estación de recarga (3) para vehículos eléctricos (6) sin pérdida de funcionalidad.
11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque si la instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40') incluye al menos una fuente de energía renovable (7,11,12), las referencias de máxima corriente disponibles (54), las conexiones y desconexiones de la línea eléctrica (1) para cada carga controlable (3') se establecen teniendo en cuenta la producción de las fuentes de energía renovable (7,11,12).
12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la conexión o desconexión de las cargas se realiza con tiempos de respuesta que se ajustan a las curvas de disparo de la protección magnetotérmica y a las mediciones tomadas por medio de un sensor de temperatura.
13. Producto de software que comprende un medio de código de programación que, cuando se carga en un procesador integrado en un dispositivo de una instalación eléctrica (10, 20, 30, 40, 40'), hace que dicho medio de código de programación ejecute el procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.
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