ES2823752T3

ES2823752T3 - Sistema de control de turbina eólica

Info

Publication number: ES2823752T3
Application number: ES12154857T
Authority: ES
Inventors: Ulrich Vestergaard B Hansen; Flemming Bay Thunbo; Janus Ahrensbach
Original assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Current assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2021-05-10
Anticipated expiration: 2032-02-10
Also published as: US20130211611A1; EP2626552A1; EP2626552B1; US9562516B2

Abstract

Un sistema de control (1) para una turbina eólica, cuyo sistema de control (1) comprende - un terminal local (10) para generar localmente comandos de control de turbina eólica; - una disposición de control (5) para generar señales de control para la turbina eólica en función de comandos de control de turbina eólica; y - una disposición de conmutación (7, 60, 61) para conmutar entre un modo de funcionamiento remoto a través de una red de comunicación principal (700_R) y un modo de funcionamiento local a través de una red de comunicación local (700_L) entre el terminal local (10) y el disposición de control (5) de manera que un mensaje transferido entre el terminal local (10) y la disposición de control (5) no se transmite más allá de esa red de comunicación local (710) en esa turbina eólica, y en el que la disposición de conmutación (7, 60, 61) comprende - un conmutador físico (7) con una primera posición de conmutador (70_R) asociada al modo de funcionamiento remoto y una segunda posición de conmutador (70_L) asociada al modo de funcionamiento local; y - un conmutador de red de área local virtual (VLAN) (61), en el que el conmutador VLAN (61) está diseñado para establecer al menos una partición de red de comunicación principal y una partición de red de comunicación local.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de control de turbina eólica

La invención describe un sistema de control para una turbina eólica, un procedimiento para controlar localmente una turbina eólica y un parque eólico.

Para generar electricidad a partir de energía eólica, muchas turbinas eólicas se pueden instalar en un parque eólico y pueden alimentar su salida a una red de suministro. Las turbinas eólicas de un parque eólico pueden ser controladas de forma colectiva o individual por un dispositivo piloto de parque u otro medio de control que emita comandos apropiados o puntos de ajuste de rendimiento. El documento Ep 2080903 A1 describe una arquitectura de redundancia en la que las funciones críticas se realizan mediante un primer sistema de control robusto, y las funciones menos críticas se realizan en una plataforma informática estándar. El documento US 2010/0057265 A1 describe una arquitectura de red que permite el acceso externo solo a una región de datos de acceso público de un sistema de control de turbina interno.

Común a la mayoría de los diseños de turbinas eólicas es un controlador de turbina que recibe comandos y los usa para controlar los elementos pertinentes de la turbina eólica. A intervalos, una turbina eólica puede requerir una revisión local, por ejemplo, para realizar una secuencia de diagnóstico o una rutina de mantenimiento. El documento WO 2010/125140 describe una configuración de dos redes en una turbina eólica, cada una de las cuales comprende todos los controles de la turbina eólica, donde una de las cuales se puede usar como red interna para la resolución de problemas. En otro enfoque, es necesario que un operario o técnico de servicio "desconecte" el controlador de turbina del dispositivo piloto de parque para que pueda controlarse localmente. Con este fin, en un enfoque conocido, se puede conectar un panel de operario local al controlador de turbina, por ejemplo, a través de una conexión RS422. Puede hacerse que el controlador de turbina pase a un modo de funcionamiento local accionando un conmutador mecánico o eléctrico desde una posición "remota" a una posición "local". El conmutador puede interrumpir o cortar físicamente la conexión con el mundo exterior para garantizar que la turbina eólica no pueda ser controlada de forma remota por el dispositivo piloto de parque, o el controlador de turbina puede ignorar de forma lógica cualquier comando de control o puntos de ajuste que se originen desde el exterior cuando el conmutador está en la posición "local". La conexión RS422 entre el panel de operario local y el controlador de turbina está separada de forma física y lógica de una red de comunicación principal entre el dispositivo piloto de parque y el controlador de turbina. Debido a que la tecnología RS422 no ofrece comunicación a largas distancias, la distinción entre los modos de funcionamiento local y remoto es clara en tal realización.

En los parques eólicos en red más modernos, es deseable conectar todos los elementos que se comunican entre sí mediante tecnología de red. Durante un procedimiento de mantenimiento en una turbina eólica, es necesario asegurarse de que el operario tiene control total sobre esa turbina eólica en la que se encuentra. Sin embargo, en un sistema completamente en red, puede resultar problemático identificar dónde se encuentra un operario. En un parque eólico en red, este es un tema complicado, ya que los comandos de control se envían efectivamente a través de una red. Un resultado de esto podría ser que un comando de control local destinado a una turbina eólica se envíe por error a otra turbina eólica ubicada en las proximidades. Por ejemplo, un comando de control transmitido como un paquete de datos desde un panel de operario en una turbina eólica también podría ser recibido erróneamente por una disposición de control de otra turbina eólica, si esa otra disposición de control tiene la misma dirección que la disposición de control para la cual el paquete estaba destinado o se introdujo una dirección incorrecta al enviar el comando de control. Dichas direcciones duplicadas solo pueden evitarse si se tiene mucho cuidado en la configuración, aunque no se pueden descartar completamente los errores.

Además, los comandos de control emitidos por un dispositivo piloto de parque o que se originan en un servidor de cliente pueden ser recogidos y llevados a cabo por el controlador de turbina de una turbina eólica que, de hecho, debería ser controlado localmente por un operario. Dichos conflictos podrían dar como resultado daños en los componentes de turbina eólica e incluso podrían suponer un riesgo para la seguridad del operario.

Por tanto, un objetivo de la invención es proporcionar una manera mejorada de controlar una turbina eólica.

Este objetivo se logra mediante el sistema de control de turbina eólica de la reivindicación 1, mediante el procedimiento de la reivindicación 10 para controlar de forma local una turbina eólica y mediante el parque eólico de la reivindicación 11.

De acuerdo con la invención, el sistema de control para una turbina eólica comprende un terminal local para generar localmente comandos de control de turbina eólica; una disposición de control para generar señales de control para la turbina eólica en función de comandos de control de turbina eólica; y una disposición de conmutación para conmutar entre un modo de funcionamiento remoto a través de una red de comunicación principal y un modo de funcionamiento local a través de una red de comunicación local entre el terminal local y la disposición de control, por lo que la red de comunicación principal y la red de comunicación local comparten preferentemente elementos de hardware y/o de software de la disposición de conmutación, de modo que un mensaje que se transmite entre el terminal local y la disposición de control es solo visible dentro de esa red de comunicación local en esa turbina eólica, es decir, dicho mensaje no sale ni se transmite más allá de esa red de comunicación local.

Aquí, la expresión "red de comunicaciones" o "red" debe entenderse como un canal para enviar y/o recibir paquetes de datos (también denominados "tramas", "mensajes" o simplemente "señales") entre dos direcciones, es decir, el emisor de un paquete de datos puede identificarse mediante una dirección, y el destinatario del paquete de datos o trama también puede identificarse mediante una dirección. Efectivamente, la comunicación a través de dicha red se basa en direcciones, es decir, los paquetes de datos se envían a direcciones específicas.

El terminal local podría ser un terminal portátil que un técnico de servicio pueda llevar consigo fácilmente, por ejemplo, un dispositivo portátil con una interfaz gráfica de usuario. Preferentemente, el terminal local es portátil de modo que se pueda transportar de una turbina eólica a otra, por ejemplo cuando deban llevarse a cabo rutinas de servicio o mantenimiento en múltiples turbinas eólicas en sucesión. La disposición de control puede comprender una disposición habitual de dispositivos de control, tal como un controlador de turbina, un ordenador de interfaz, etc.

Debe entenderse que la "disposición de conmutación" en el contexto del sistema de control de acuerdo con la invención comprende todos los elementos, módulos o unidades que contribuyen a una conmutación entre los modos de funcionamiento local y remoto, o que permiten distinguir entre un origen o destino local o remoto de un mensaje o comando.

Una ventaja del sistema de control de turbina eólica de acuerdo con la invención es que la disposición de conmutación aísla u "oculta" efectivamente la red de comunicación local de esa turbina eólica con respecto al entorno externo, es decir, con respecto a cualquier sistema de control remoto, tal como un dispositivo piloto de parque, un servidor de cliente, Internet, etc., aunque la red de comunicación local y la red de comunicación principal comparten elementos de la disposición de conmutación. Incluso en un parque eólico completamente conectado en red, el sistema de control de turbina eólica de acuerdo con la invención garantiza que un usuario remoto no pueda tomar el control de una turbina eólica en la que esté presente un técnico de servicio cuando la disposición de conmutación indique un modo de funcionamiento "local". Además, la invención garantiza que un terminal portátil hará funcionar o controlará la turbina correcta, ya que el sistema de control de turbina eólica de acuerdo con la invención garantiza que el terminal portátil solo se comunicará con la disposición de control correcta. El sistema de control de acuerdo con la invención también solicita o "recuerda" a un técnico de servicio que ponga el conmutador local/remoto en la posición "local" después de entrar en la turbina, porque de lo contrario no podrá tomar el control de la turbina.

De acuerdo con la invención, el procedimiento para controlar localmente una turbina eólica que comprende dicho sistema de control de acuerdo con la invención comprende las etapas de manipular la disposición de conmutación para indicar el comienzo de un modo de funcionamiento local y la interrupción del modo remoto; llevar a cabo una secuencia de control local emitiendo comandos de control de turbina eólica para la disposición de control de esa turbina eólica usando el terminal local; y manipular la disposición de conmutación para indicar la reanudación de un modo de funcionamiento remoto una vez completada la secuencia de control local, de modo que los comandos de control de origen "remoto" sean recibidos de nuevo por la disposición de control.

De acuerdo con la invención, el parque eólico comprende una pluralidad de turbinas eólicas, en el que cada turbina eólica comprende un sistema de control de acuerdo con la invención.

La ventaja de un parque eólico de este tipo es que el personal de servicio puede estar seguro de que cuando se lleva a cabo una secuencia de control de forma local en una turbina eólica, ningún comando de la secuencia de control puede ser "captado" por otras turbinas eólicas cercanas, de modo que ninguna otra turbina eólica se vea afectada negativamente por esa secuencia de control. Además, la secuencia de control local de esa turbina eólica no puede ser anulada por un comando que se origine en una fuente remota, tal como el dispositivo piloto de parque eólico.

Las reivindicaciones dependientes ofrecen modos de realización y características particularmente ventajosos de la invención, como se revela en la siguiente descripción. Las características de diferentes categorías de reivindicaciones pueden combinarse según sea apropiado para proporcionar modos de realización adicionales no descritos en el presente documento.

Como se indica anteriormente, es importante, desde el punto de vista de la seguridad, garantizar de que el operario pueda emitir una secuencia de control local sin ninguna "interferencia", intencionada o no, procedente de una fuente remota. Asimismo, es importante que la secuencia de control local permanezca local y no influya en ninguna otra turbina eólica. Por esta razón, la disposición de conmutación según la invención comprende un conmutador físico, tal como un conmutador mecánico montado en la pared, con una primera posición de conmutación asociada al modo de funcionamiento remoto y una segunda posición de conmutación asociada al modo de funcionamiento local; y un conmutador de red de área local virtual (VLAN), donde el conmutador VLAN se realiza para dividir la red física en al menos dos redes lógicas individuales o distintas en las que una red lógica es una red local que comprende componentes específicos locales solo para esa turbina eólica, y otra red lógica conecta la disposición de control a la red de comunicación principal. De esta manera, solo una red o partición lógica está "habilitada" de acuerdo con la posición de conmutador físico, es decir, los datos solo se transferirán a través de la partición "habilitada" hacia y desde un componente pertinente de la disposición de control, por ejemplo, un manejador de comandos. En un ejemplo, si el conmutador está en la posición "local", un mensaje que se origina en la red de comunicación principal podría transportarse realmente a la disposición de control, pero el conocimiento de la posición de conmutador físico en la disposición de conmutación de acuerdo con la invención garantizará que la disposición de control sólo "escuche" los datos recibidos a través de la partición "local". Asimismo, si el conmutador está en la posición "remota", un mensaje que se origina en un terminal local se puede transportar a la disposición de control, pero mientras el conmutador físico esté en la posición "remota", la disposición de conmutación de acuerdo con la invención garantiza que la disposición de control sólo "escuche" los datos recibidos a través de la partición "remota". En lo que sigue, los términos "red de comunicación principal" y "red remota" pueden usarse indistintamente.

Al dividir la red física en redes lógicas individuales, el conmutador VLAN puede encaminar una señal o comando de comunicación de acuerdo con su origen y/o destino. Dado que el conmutador VLAN proporciona un medio para diferenciar "comandos locales" y "comandos remotos", la disposición de control puede ignorar o aceptar comandos dependiendo de su origen y dependiendo de la posición física del conmutador local/remoto. De esta manera, la disposición de conmutación comprende una partición virtual, oculta al mundo exterior, a través de la cual el terminal local y la disposición de control pueden comunicarse. Por ejemplo, en un modo de funcionamiento local, un terminal portátil local y un ordenador de interfaz de una disposición de control pueden conectarse a través de su propia partición. Por supuesto, en lugar de dividir la red en LAN virtuales, es posible una solución en la que al menos partes de la red interna o local estén separadas de la red externa o remota mediante distintos conmutadores LAN físicos. Otro enfoque alternativo para la división en una red "local" y una red "remota" podría ser usar un encaminador de traducción de direcciones de red (NAT) y una correlación estática o dinámica de direcciones IP.

En lo sucesivo, el conmutador físico o mecánico se puede denominar simplemente "conmutador local/remoto". Los términos "red de área local" y "modo de funcionamiento local" no deben confundirse. Tanto el control local como remoto de la turbina eólica se efectúan a través de una LAN o una LAN virtual, y el término "local" en el sentido de "modo de operación local" se usa para indicar que este modo de funcionamiento está restringido exclusivamente al entorno dentro de la turbina eólica, es decir, los comandos enviados a través de la red "local" de una turbina eólica nunca saldrán de la partición local u oculta y, por lo tanto, nunca saldrán de esa turbina eólica.

El "conmutador local/remoto" físico generalmente está cableado de alguna manera a un controlador de turbina y/o un ordenador de interfaz, por ejemplo a través de un módulo de entrada/salida (E/S) adecuado, de modo que un puerto de comunicación del sistema de control está conectado al colaborador de comunicación adecuado, es decir, el dispositivo piloto de parque o el terminal portátil, dependiendo de la posición de conmutador físico. Por lo tanto, en un modo de realización preferente de la invención, la posición física del "conmutador local/remoto" se comunica al controlador de turbina y/o a un ordenador de interfaz a través de dicha conexión.

En otro modo de realización preferente de la invención, la disposición de control comprende un puerto dedicado para la comunicación a través de una red de comunicación local, y el terminal local también comprende un puerto dedicado para la comunicación a través de la red de comunicación local y, en modo local, la comunicación a través de la red local se realiza solo entre estos puertos dedicados. Por ejemplo, la disposición de control y el terminal portátil local pueden comprender cada uno una dirección IP estática dedicada para la comunicación local, y el controlador solo acepta datos entre estas direcciones o puertos cuando el conmutador local/remoto está en su posición "local". En cuanto al control normal de la turbina eólica, por ejemplo mediante el dispositivo piloto de parque, se usan diferentes puertos para transferir comandos entre la disposición de control y la disposición de control remoto.

Preferentemente, un puerto de comunicación local dedicado de la disposición de control se configura en una interfaz de red de área local de la disposición de control. En un parque eólico que comprende una pluralidad de turbinas eólicas, se realiza preferentemente una secuencia de configuración idéntica para cada dicha interfaz de red de área local, de modo que las disposiciones de conmutación de cada turbina eólica se comportarán de la misma manera.

La disposición de control, como se indicó anteriormente, puede comprender un ordenador de interfaz adicional. Esta configuración puede tener ciertas ventajas, por ejemplo, un ordenador de interfaz puede proporcionar hardware con mayor capacidad de almacenamiento de datos y la capacidad de ejecutar software de terceros en otro sistema operativo, de modo que el sistema de control puede comprender una parte muy confiable (el controlador de turbina) y una parte que tiene requisitos de fiabilidad menos estrictos (el ordenador de interfaz). Por lo tanto, en otro modo de realización preferente de la invención, la disposición de control comprende un controlador de turbina y un ordenador de interfaz, donde el ordenador de interfaz comprende un puerto de comunicación local dedicado o una dirección de protocolo de Internet (IP) y donde, en el modo de operación local, la comunicación a través de la red de comunicación local se realiza entre el puerto de comunicación local dedicado del ordenador de interfaz y el puerto de comunicación local dedicado del terminal local. En otras palabras, un manejador de comandos del ordenador de interfaz solo recibirá comandos del terminal local a través de su puerto de comunicación local cuando la turbina esté en modo de funcionamiento local. Nuevamente, estos puertos de comunicación local dedicados pueden comprender direcciones IP estáticas reservadas solo para este intercambio de datos local. En otro modo de realización preferente de la invención, se puede implementar un protocolo multipunto para permitir que se envíen comandos de control al controlador de turbina incluso si el ordenador de interfaz no es accesible por cualquier motivo.

En otro modo de realización preferente de la invención, la disposición de control comprende un controlador de turbina y un ordenador de interfaz, y el controlador de turbina comprende un puerto de comunicación local dedicado o una dirección de protocolo de Internet (IP) y donde, en modo local, la comunicación a través de la red local se realiza entre el puerto de comunicación local dedicado del controlador de turbina y el puerto de comunicación local dedicado del terminal local. En otras palabras, un manejador de comandos del controlador de turbina solo recibirá comandos, que se originan en el terminal local, a través de ese puerto de comunicación local cuando la turbina esté en modo de funcionamiento "local". En dicho modo de realización, cualquier comando emitido por el dispositivo portátil local puede ser recibido por el ordenador de interfaz y transmitido a través de la VLAN oculta local al controlador de la turbina, de modo que la turbina eólica se puede controlar de acuerdo con la secuencia de control.

Un puerto de comunicación local dedicado de la disposición de control está diseñado preferentemente como un puerto o dirección IP de una interfaz de red de área local (LAN) de la disposición de control, por ejemplo como un puerto de comunicación local dedicado de una tarjeta LAN. En el caso de que la disposición de control comprenda un controlador de turbina y un ordenador de interfaz, el controlador de turbina y el ordenador de interfaz comprenden cada uno preferentemente dos tarjetas LAN, por lo que una tarjeta LAN tiene un puerto de comunicación local dedicado para comunicación local oculta a través de una partición local, y la otra tarjeta LAN tiene un puerto de comunicación para la comunicación normal a través de la otra partición en un modo de funcionamiento remoto. De esta manera, el controlador de turbina eólica, el ordenador de interfaz y el terminal local se pueden conectar juntos a través de su propia partición oculta cuando sea necesario, por ejemplo durante una rutina de mantenimiento local, mientras que el control de la turbina eólica se puede realizar a través de la otra partición "no oculta" durante el funcionamiento normal.

En otro modo de realización preferente de la invención, la disposición de control está diseñada de modo que sea capaz de llevar a cabo un etiquetado VLAN. De esta manera, la disposición de control puede estar diseñada para adaptar paquetes de datos o tramas destinados únicamente al intercambio local. Las cabeceras de cualquier paquete de datos destinado al terminal portátil se modifican entonces para que solo puedan transferirse a través de la red o partición local oculta, por ejemplo a través de una conexión troncal VLAN entre la disposición de control y el terminal portátil.

Como se indicó anteriormente, puede ser deseable poder observar, desde una ubicación remota, el progreso de una rutina de mantenimiento o diagnóstico que se lleva a cabo en una turbina eólica. Por lo tanto, en otro modo de realización particularmente preferente de la invención, el sistema de control está diseñado para permitir un acceso de lectura de la red de comunicación principal, de modo que los datos de turbina eólica se puedan leer u observar aunque la turbina eólica no se pueda controlar desde el exterior. Con este fin, la disposición de conmutación puede conectar el sistema de control y el terminal local a través de una partición oculta, de modo que la turbina eólica solo puede controlarse a través del terminal local, pero los datos de turbina eólica y/o los datos de comando también se pueden enviar a la ubicación remota para su análisis.

Un parque eólico puede comprender muchas turbinas eólicas, y el servicio de las turbinas eólicas debe ser preferentemente lo más sencillo posible. Por lo tanto, en un modo de realización particularmente preferente de la invención, la disposición de control de cada turbina eólica comprende un puerto de comunicación local dedicado para la comunicación a través de una red de comunicación local, y el puerto de comunicación local dedicado es el mismo para cada disposición de control. Por ejemplo, para cada controlador de turbina u ordenador de interfaz, los puertos de comunicación local dedicados tienen la misma dirección IP o número de puerto. Además, preferentemente, cada disposición de conmutación comprende un conmutador VLAN, y cada conmutador VLAN comprende una configuración de conmutación idéntica, es decir, los espacios de direcciones de los conmutadores VLAN, es decir, al menos los espacios de direcciones pertinentes para la partición local, son todos iguales. Por ejemplo, se puede emitir la misma secuencia de comandos de configuración con respecto al nombre de red, número de puerto, etc., para configurar cada disposición de conmutación de manera idéntica.

Cuando se toman estas medidas, un técnico de servicio u operario puede simplemente entrar en cualquier turbina eólica, poner el conmutador físico en la posición "local" y comenzar la secuencia de control, ya que el simple hecho de poner el conmutador en la posición local da como resultado la "activación" de la partición local, de modo que la turbina eólica puede controlarse desde el terminal portátil. Mientras el conmutador físico esté en esta posición, los comandos de control para la turbina eólica solo pueden originarse desde el terminal local. De esta manera, el servicio y el mantenimiento de muchas turbinas eólicas se pueden realizar de una manera particularmente simple y rápida, de modo que se pueden lograr ahorros considerables.

Otros objetivos y características de la presente invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, cuando se considera conjuntamente con las figuras adjuntas. Sin embargo, debe entenderse que las figuras están diseñadas únicamente con fines ilustrativos y no como una definición de los límites de la invención.

La fig. 1 muestra un diagrama de bloques de un sistema de control de la técnica anterior para una turbina eólica;

La fig. 2 muestra un diagrama de bloques de un sistema de control para una turbina eólica de acuerdo con un primer modo de realización de la invención, en un modo de funcionamiento remoto;

La fig. 3 muestra un diagrama de bloques del sistema de control de la fig. 2 en un modo de funcionamiento local;

La fig. 4 muestra un diagrama de bloques de un sistema de control para una turbina eólica de acuerdo con un segundo modo de realización de la invención.

En los diagramas, los números similares se refieren a objetos similares a lo largo de los mismos. Los objetos de los diagramas no están necesariamente dibujados a escala.

La fig. 1 es un sistema de control 100 de la técnica anterior para una turbina eólica. En aras de la claridad, aquí solo se muestran los elementos relevantes para la invención. La energía eólica se convierte en electricidad mediante palas de turbina eólica 2 y un generador 20. El generador 20 y las palas 2 están controlados por un dispositivo de control 5 que, a su vez, puede ser controlado remotamente por un dispositivo piloto de parque 30, un servidor de cliente 32, o a través de Internet, como se indica mediante el símbolo de nube 31. Estos elementos 5, 30, 31, 32, 33 están conectados mediante conmutadores 3, 60, 61, por ejemplo conmutadores LAN o conmutadores VLAN 3, 60, 61, en una configuración de red adecuada. La disposición de control 5 comprende un controlador de turbina 50 y un ordenador de interfaz 51, que es una realización común de dicha disposición de control. Estos componentes 50, 51 se muestran aquí de manera individual pero, por supuesto, pueden diseñarse como un solo componente. Los componentes por encima de la línea discontinua están dispuestos dentro de una turbina eólica, mientras que todo lo que está debajo de la línea discontinua puede considerarse "remoto" con respecto a la turbina eólica. Muchas turbinas eólicas dispuestas en un parque eólico pueden controlarse mediante una única disposición de control remoto 3, 30, 31,32. A modo de ilustración, aquí solo se indica una turbina eólica. Dentro de la turbina eólica, la disposición de control 5 reenvía comandos de control que se originan en la disposición de control remoto 3, 30, 31, 32 a través de un dispositivo de E/S 8 a los componentes de turbina eólica 20, por ejemplo a un generador u otro componente tal como un sensor, un dispositivo de entrada/salida, un módulo de refrigeración, etc. En aras de la claridad, estos elementos se indican conjuntamente en el diagrama mediante un solo bloque 20, y pueden estar situados en una góndola en la parte superior de una torre pero, asimismo, podrían estar distribuidos en el buje y en la base de la torre. En este ejemplo, se supone que la disposición de control 5 para controlar todos esos dispositivos está situada en la base de la torre, mientras que algunos o todos los componentes de turbina eólica están dispuestos en el buje o góndola, y esta separación espacial está indicada por la línea de puntos. La totalidad de estos elementos 5, 20 puede conectarse a través de una red gestionada por los conmutadores 60, 61, tales como los conmutadores VLAN 60, 61.

Se usa un conmutador local/remoto 80 para controlar si la turbina eólica 2 debe ser controlada por la disposición de control remoto 3, 30, 31,32 o por una interfaz de control local 40, por ejemplo un panel de operario 40 conectado al sistema de control 5 a través de una conexión RS42241. Los manejadores de comandos 500, 510 del sistema de control 5 y la conexión RS42241 son "conscientes de" la posición del conmutador, como se indica mediante la línea discontinua 801 entre el conmutador 80 y la disposición de control 5 y la conexión RS42241. La posición del conmutador se puede comunicar al sistema de control usando un módulo de E/S 8 o de cualquier otra manera adecuada, y solo se indica aquí mediante la línea discontinua para simplificar. En un modo de funcionamiento remoto, el conmutador 80 estaría en su posición de "comando remoto" 80_R, mientras que la conexión RS42241 estaría "abierta", de modo que la turbina eólica 2 sólo se controlaría de forma remota por la disposición de control remoto 3, 30, 31, 32 a través de una red de comando "remota" 700_R, indicada por la línea blanca gruesa. También pueden enviarse comandos de control a través de una conexión troncal 610 y el conmutador 61 a componentes en el buje.

Para controlar la turbina eólica de forma local, un panel de operario 40 está conectado a la disposición de control 5 a través de la conexión cableada RS422 41, y un operario o técnico de servicio puede usar esto para emitir comandos de control local. Para llevar a cabo una secuencia de control local, el operario primero debe cambiar el conmutador 80 de una posición de "comando remoto" 80_R a una posición de "comando local" 80_L, como se muestra aquí. Esta posición "local" se da a conocer a la conexión RS422, de modo que los comandos de control local pueden recibirse por la disposición de control 5 y reenviarse a través de un dispositivo de E/S 8 a los componentes de turbina eólica 20. Durante el modo local, la disposición de control 5 ignorará cualquier acceso de "escritura" entrante de la disposición de control remoto 3, 30, 31, 32, pero puede permitir un acceso de "lectura" de modo que, por ejemplo, puede observarse el progreso de la secuencia de control local.

Como se explicó anteriormente, una conexión RS422 41 entre el dispositivo portátil y la disposición de control 5 está asociada a una serie de desventajas.

La fig. 2 muestra un diagrama de bloques de un sistema de control 1 para una turbina eólica de acuerdo con un primer modo de realización de la invención. Aquí, la disposición de control 5 está dispuesta dentro de una turbina eólica que se puede controlar de forma remota, como se describe anteriormente. De nuevo, la disposición de control 5 comprende un controlador de turbina 50 y un ordenador de interfaz 51. Aquí también, los conmutadores VLAN 60, 61 pueden conectar los diversos elementos 5, 50, 51, 20 para el control de la turbina eólica a través de una red de área local (LAN). El sistema de control 1 de acuerdo con la invención comprende un conmutador físico local/remoto 7 conectado a un elemento 50, 51 del sistema de control 5 mediante algún medio adecuado 701 directa o indirectamente, de modo que el controlador de turbina 50 y el ordenador de interfaz 51 son "conscientes" de una posición de conmutador 70_R, 70_L. El controlador de turbina 50 y el ordenador de interfaz 51 comprenden cada uno un manejador de comandos 500, 510 para gestionar los comandos entrantes y salientes. La conexión 701 "activa un conmutador" de forma eficaz para un manejador de comandos 500, 510 (una etapa que se puede llevar a cabo en hardware o software, indicado aquí mediante las líneas discontinuas) de modo que comandos hacia y desde el manejador de comandos 500, 510 se reciban y envíen a través de los puertos correctos. En un modo de funcionamiento remoto, con el conmutador en la posición "remota" 70_R, la conexión 701 hace que los manejadores de comandos 500, 510 se comuniquen a través de los puertos 501, 511 dedicados a la comunicación remota (indicada mediante las flechas de doble punta en los bloques 50, 51), de modo que la disposición de control 5 se conecta de manera eficaz a la disposición de control remoto 3, 30, 31, 32 a través de una red 700_R, indicada aquí mediante la línea blanca gruesa. En el modo "remoto", por ejemplo, los manejadores de comandos 500, 510 pueden recibir comandos emitidos por el dispositivo piloto de parque 30, a través de la partición "remota" 700_R. En este modo, los manejadores de comandos de la disposición de control 5 ignoran una partición local adicional 700_L, aunque la partición local 700 L y la partición remota 700_R comparten elementos 60, 61 de la disposición de conmutación. El conmutador VLAN 61 también conecta cualquier componente de la góndola o buje a la red remota 700_R a través de una red troncal VLAN 610, que se muestra aquí mediante la línea gruesa en blanco y negro para indicar que sirve para transmitir tráfico destinado a diferentes particiones, como se explicará posteriormente.

La fig. 3 muestra un diagrama de bloques del sistema de control 1 en un modo de funcionamiento local. Aquí, un técnico de servicio ha accionado el conmutador local/remoto 7 de modo que está en la posición "local" 70_L. La conexión 701 hace que los manejadores de comandos 500, 510 se comuniquen a través de puertos 502, 512 dedicados a la comunicación local. Cualquier dato intercambiado entre el dispositivo portátil 10 y la disposición de control 5 será encaminado por los conmutadores VLAN a través de una red local 700_L, indicada mediante la línea negra gruesa, entre un puerto 12 en el dispositivo portátil 10, un puerto 502 en el controlador de turbina 50 y un puerto 512 en el ordenador de interfaz 51 (indicado mediante las flechas de doble punta en los bloques 50, 51). Al mismo tiempo, esta red "local" 700_L está aislada u oculta de la disposición de control remoto 3, 30, 31, 32, de modo que cualquier acceso de escritura que se origine en la red de comando remoto 3, 30, 31, 32 no se "ve "por el dispositivo de control 5, 50, 51. Esto garantiza que la turbina eólica solo se pueda controlar a través del terminal portátil 10 y la VLAN local "oculta" 700_L. Al mismo tiempo, dado que el terminal portátil 10 y el dispositivo de control 5, 50, 51 están conectados a través de la VLAN local 700_L, cualquier comando emitido por el terminal portátil 10 solo será recibido por la disposición de control 5, 50, 51 y no se transmitirá a ninguna otra turbina eólica cercana. De esta manera, el técnico de servicio puede estar seguro de que solo esta turbina eólica se verá afectada por los comandos de la secuencia de control que lleve a cabo. Incluso si el operario asciende al buje o góndola, como lo indica la posición alternativa del terminal local 10 cerca del conmutador VLAN 61, cualquier comando emitido localmente será encaminado por el conmutador VLAN 61 a través de la red troncal VLAN 610, de modo que estos comandos también se canalizan a través de la red local 700_L. Este diagrama también indica un módulo de etiquetado VLAN 611 en el conmutador VLAN 61, que añade una etiqueta VLAN a cualquier mensaje que se origine en un componente ubicado en el buje o góndola antes de enviar el mensaje a través de la red troncal VLAN 610. Dichas etiquetas sirven para informar a cualquier destinatario (por ejemplo, el conmutador VLAN 60) para qué partición 700_L, 700_R está destinado el mensaje. Como se mencionó anteriormente, este escenario todavía permite que un sistema remoto, tal como el dispositivo piloto de parque 30, "lea" datos de la disposición de control durante un modo de funcionamiento local, mientras que cualquier acceso de escritura que se origine en el conmutador 3 es ignorado por la disposición de control, es decir, no es "visto" por el manejador de comandos, durante el modo local.

La fig. 4 muestra un diagrama de bloques del sistema de control 1 de acuerdo con un segundo modo de realización de la invención, y está basado en el primer modo realización mostrado en las fig. 2 y 3 anteriores. Aquí, el controlador de turbina 50 no comprende puertos individuales para cada partición, sino que solo comprende un único puerto 503. Además, el controlador de turbina 50 comprende un divisor VLAN 504, que está diseñado para analizar cualquier comando que llegue o salga del controlador de turbina 50. Un comando que llega a través de una conexión de red troncal 600 comprenderá una etiqueta que indica su origen, es decir, si pertenece a la partición "remota" o a la partición "local". El manejador de comandos 500 del controlador de turbina aceptará el mensaje o lo ignorará, dependiendo de la posición del conmutador 7. Un comando generado por el controlador de turbina 50 estará equipado con una etiqueta que indica un destino local o remoto, lo que depende, de nuevo, de la posición del conmutador 7. De forma alternativa o adicional, el ordenador de interfaz también podría comprender dicho divisor 504.

Aunque la presente invención se ha divulgado en forma de modos de realización preferentes y variaciones de los mismos, se entenderá que podrían realizarse numerosas modificaciones y variaciones adicionales en los mismos sin apartarse del alcance de la invención, definido por las reivindicaciones adjuntas.

En aras de la claridad, debe entenderse que el uso del singular "un" o "una" a lo largo de esta solicitud no excluye una pluralidad, y "comprender" no excluye otras etapas o elementos. El uso del término "unidad" o "módulo" no excluye el uso de varias unidades o módulos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de control (1) para una turbina eólica, cuyo sistema de control (1) comprende

- un terminal local (10) para generar localmente comandos de control de turbina eólica;

- una disposición de control (5) para generar señales de control para la turbina eólica en función de comandos de control de turbina eólica; y

- una disposición de conmutación (7, 60, 61) para conmutar entre un modo de funcionamiento remoto a través de una red de comunicación principal (700_R) y un modo de funcionamiento local a través de una red de comunicación local (700_L) entre el terminal local (10) y el disposición de control (5) de manera que un mensaje transferido entre el terminal local (10) y la disposición de control (5) no se transmite más allá de esa red de comunicación local (710) en esa turbina eólica,

y en el que la disposición de conmutación (7, 60, 61) comprende

- un conmutador físico (7) con una primera posición de conmutador (70_R) asociada al modo de funcionamiento remoto y una segunda posición de conmutador (70_L) asociada al modo de funcionamiento local; y

- un conmutador de red de área local virtual (VLAN) (61), en el que el conmutador VLAN (61) está diseñado para establecer al menos una partición de red de comunicación principal y una partición de red de comunicación local.

2. Un sistema de control de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el terminal local (10) se puede conectar de forma lógica a la partición de red de comunicación local.

3. Un sistema de control de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el terminal local (10) es un dispositivo portátil (10) con una interfaz gráfica de usuario.

4. Un sistema de control de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la disposición de control (5) comprende un puerto de comunicación local dedicado (502, 512) para la comunicación a través de una red de comunicación local (700_L), y el terminal local (10) comprende un puerto de comunicación local dedicado (12) y, en el modo local, la comunicación a través de la red local (700_L) se realiza solo entre el puerto de comunicación local dedicado (502, 512) de la disposición de control (5) y el puerto de comunicación local dedicado (12) del terminal local (10).

5. Un sistema de control de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la disposición de control (5) comprende un controlador de turbina (50) y un ordenador de interfaz (51), donde el ordenador de interfaz (51) comprende un puerto de comunicación local dedicado (512), y en el que, en el modo de funcionamiento local, la comunicación a través de la red de comunicación local (700_L) se realiza entre el puerto de comunicación local dedicado (512) del ordenador de interfaz (51) y el puerto de comunicación local dedicado (12) del terminal local (10).

6. Un sistema de control de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el controlador de turbina (50) comprende un puerto de comunicación local dedicado (502) y en el que, en el modo local, la comunicación a través de la red local (700_L) se realiza entre el puerto de comunicación local dedicado (502) del controlador de turbina (50) y el puerto de comunicación local dedicado (12) del terminal local (10).

7. Un sistema de control de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que un puerto de comunicación local dedicado (502, 512) de la disposición de control (5) está configurado en una interfaz de red de área local de la disposición de control (5).

8. Un sistema de control de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en el que el sistema de control (1) está configurado para permitir la comunicación solo entre el puerto de comunicación local dedicado (502, 512) de la disposición de control (5, 50, 51) y el puerto de comunicación local dedicado (12) del terminal local (10) durante el modo de comunicación local.

9. Un sistema de control de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, en el que la disposición de control (5, 50, 51) comprende un módulo de etiquetado VLAN para añadir una etiqueta VLAN a un paquete de datos trasferido entre la disposición de control (5, 50, 51) y el terminal local (10).

10. Un procedimiento para controlar localmente una turbina eólica que comprende un sistema de control (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, procedimiento que comprende las etapas de - manipular un conmutador (7) de la disposición de conmutación (7, 60, 61) para indicar el comienzo de un modo de funcionamiento local;

- llevar a cabo una secuencia de control local emitiendo comandos de control de turbina eólica para la disposición de control (5, 50, 51) de esa turbina eólica usando el terminal local (10);

- transferir los comandos de control entre el terminal local (10) y la disposición de control (5) de modo que los comandos de control no se transmitan más allá de esa red de comunicación local (710) en esa turbina eólica; y

- manipular el conmutador (7) de la disposición de conmutación (7, 60, 61) para indicar la reanudación de un modo de funcionamiento remoto una vez completada la secuencia de control local.

11. Un parque eólico que comprende una pluralidad de turbinas eólicas, en el que cada turbina eólica comprende un sistema de control (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

12. Un parque eólico de acuerdo con la reivindicación 11, en el que cada disposición de control (5, 50, 51) comprende un puerto de comunicación local dedicado (502, 512) para la comunicación a través de una red de comunicación local (700_L), y el puerto de comunicación local dedicado (502, 512) es el mismo para cada disposición de control (5, 50, 51).

13. Un parque eólico de acuerdo con la reivindicación 12, en el que cada disposición de conmutación (7, 60, 61) comprende una pluralidad de conmutadores VLAN (60, 61) y cada conmutador VLAN equivalente (60, 61) comprende una configuración de conmutación idéntica.