ES2882666T3

ES2882666T3 - Método de operación de un aerogenerador de generador de inducción doblemente alimentado bajo resonancia subsíncrona

Info

Publication number: ES2882666T3
Application number: ES16731502T
Authority: ES
Inventors: Yi Zhou; Gert Karmisholt Andersen; Manoj Gupta; Vajira Suminda Ganepola; Ciprian Biris; Acosta Miguel Angel Cova
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2021-12-02
Anticipated expiration: 2036-06-16
Also published as: EP3314710A1; CN107710538B; CN107710538A; WO2017000946A1; EP3314710B1; US10544778B2; US20180291876A1

Abstract

Un método para protección de un aerogenerador (1) contra un evento de resonancia subsíncrona, SSR, que actúa sobre el aerogenerador (1), en donde el método comprende: medir una pluralidad de valores de salida de potencia o valores de desviación de salida de corriente durante un período de tiempo dado que corresponde a un ciclo de medición, determinar, si los valores de salida de potencia o los valores de desviación de salida de corriente medidos en el al menos un ciclo de medición son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador, en donde la determinación comprende monitorizar si al menos un parámetro de oscilación excede al menos un umbral de parámetro de oscilación durante al menos un ciclo de medición (A7, B7, C4, D4), en donde el parámetro de oscilación se obtiene usando los valores de salida de potencia o los valores de desviación de salida de corriente y es representativo de una oscilación de salida de potencia u oscilación de desviación de salida de corriente (A3-A6, B3-B6, C1-C3, D1-D3), apagar el aerogenerador en respuesta a los valores de salida de potencia medidos o los valores de desviación de salida de corriente medidos que se determina que son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador (A9, B9, C5, D5), caracterizado por que el aerogenerador es un aerogenerador con un generador de inducción doblemente alimentado, DFIG, (10), y el parámetro de oscilación monitorizado se calcula en base a las diferencias entre (i) valores de salida de potencia o valores de salida de corriente medidos de un ciclo de medición y (ii) un valor de salida de potencia de referencia o un valor de salida de corriente de referencia, en donde estas diferencias se integran a lo largo del tiempo para obtener un valor de energía de desviación de salida de potencia o un valor de desviación de salida de corriente integrada de un ciclo de medición (A3, B3), en donde el valor de energía de desviación de salida de potencia o el valor de desviación de salida de corriente integrada se compara con un umbral de energía dado o un umbral de desviación de corriente integrada dado y el valor de energía de desviación de salida de potencia o el valor de desviación de salida de corriente integrada del ciclo de medición se almacena si dicho valor de energía de desviación de salida de potencia o valor de desviación de salida de corriente integrada excede dicho umbral de energía o umbral de desviación de corriente integrada dado (A5, B5), en donde un valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o un valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada se calcula usando valores de energía de desviación de salida de potencia almacenados o valores de desviación de salida de corriente integrada almacenados obtenidos a lo largo de un número dado de ciclos de medición sucesivos, dicho valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada correspondiente al parámetro de oscilación, en donde el parámetro de oscilación se compara con un umbral de parámetro de oscilación, en donde una condición para determinar la presencia de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador es que el al menos un parámetro de oscilación exceda el umbral de parámetro de oscilación.

Description

DESCRIPCIÓN

Método de operación de un aerogenerador de generador de inducción doblemente alimentado bajo resonancia subsíncrona

Campo de la invención

La invención se refiere al campo de operación de un aerogenerador de generador de inducción doblemente alimentado (DFIG) en el caso de un evento de resonancia subsíncrona.

Antecedentes

El documento EP 2357483 A1 describe un método de detección de un evento de resonancia subsíncrona (evento de SSR) monitorizando y evaluando la tensión de línea. El documento US 2012/0081824 A1 concierne a un método y dispositivo para detectar frecuencias subarmónicas dañinas en un sistema de energía y registrar datos o iniciar una acción protectora. Se monitorizan las tensiones y corrientes del sistema de transformadores de tensión y de corriente en el sistema de energía que pueden estar presentes en la ventana de frecuencia de 5 Hz a 25 Hz.

Compendio de la invención

La invención se define por las reivindicaciones independientes.

Según un primer aspecto, se proporciona un método de protección de un aerogenerador con un generador de inducción doblemente alimentado (DFIG) contra un evento de resonancia subsíncrona (SSR) que actúa sobre el aerogenerador. El método comprende:

medir una pluralidad de valores de salida de potencia o valores de salida de corriente durante un período de tiempo dado que corresponde a un ciclo de medición;

determinar si los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente medidos en el al menos un ciclo de medición son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador, en donde la determinación comprende monitorizar si al menos un parámetro de oscilación, obtenido usando los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente y representativo de una oscilación de salida de potencia, excede al menos un umbral durante al menos un ciclo de medición, en donde es una condición para determinar la presencia de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador, que el al menos un parámetro de oscilación exceda el al menos un umbral;

apagar el aerogenerador en respuesta a los valores de salida de potencia medidos o los valores de salida de corriente medidos que se determinan que son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador.

Según un segundo aspecto, se proporciona un aerogenerador con un generador de inducción doblemente alimentado (DFIG) y un controlador de aerogenerador. El controlador de aerogenerador está dispuesto para proteger el aerogenerador contra un evento de resonancia subsíncrona (SSR) que actúa sobre el aerogenerador. El controlador de aerogenerador está dispuesto para:

recibir una pluralidad de valores de salida de potencia o valores de salida de corriente medidos durante un período de tiempo dado que corresponde a un ciclo de medición,

determinar si los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente medidos en el al menos un ciclo de medición son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador, en donde la determinación comprende monitorizar si al menos un parámetro de oscilación, obtenido usando los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente y representativos de una oscilación de salida de potencia o una oscilación de salida de corriente, excede al menos un umbral para al menos un ciclo de medición, en donde es una condición para determinar la presencia de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador que el al menos un parámetro de oscilación exceda el al menos un umbral

apagar el aerogenerador en respuesta a los valores de salida de potencia medidos que se determinan que son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador.

Descripción general, también de realizaciones opcionales de la invención

Según un primer aspecto, se proporciona un método de protección de un aerogenerador con un generador de inducción doblemente alimentado (DFIG) contra un evento de resonancia subsíncrona (SSR) que actúa sobre el aerogenerador.

El sistema convertidor del aerogenerador de DFIG está conectado a un rotor de generador del generador de inducción doblemente alimentado por el inversor del lado del generador del sistema convertidor y a una red eléctrica de frecuencia fija (50 o 60 Hz) por el inversor del lado de la red del sistema convertidor. El estator de generador está conectado directamente a dicha red eléctrica de frecuencia fija.

En general, el fenómeno de resonancia subsíncrona (SSR) ocurre en sistemas de energía eléctrica como resultado de la interacción de un generador de aerogenerador con una línea de transmisión compensada en serie de larga distancia, es decir, una línea de transmisión con una capacitancia conectada en serie a dicha línea de transmisión. Si ocurre un evento de resonancia subsíncrona, la red eléctrica intercambia un valor de energía con el generador del aerogenerador a frecuencias menores que la frecuencia nominal de la línea de transmisión (50 o 60 Hz). Tales frecuencias subsíncronas normalmente se encuentran en un intervalo entre 10 y 45 Hz. Este intercambio de energía entre el sistema generador del aerogenerador y la red eléctrica, normalmente acompañado de oscilaciones de salida de potencia del aerogenerador, puede causar daños a los componentes del generador de aerogenerador, y/o daños a los componentes del sistema convertidor del aerogenerador.

El método de protección del aerogenerador de DFIG contra un evento de SSR que actúa sobre el aerogenerador comprende determinar una pluralidad de valores de salida de salida de potencia o valores de salida de corriente durante un período de tiempo dado. El período de tiempo dado corresponde a un ciclo de medición. Por lo tanto, un ciclo de medición se define en la presente memoria como el período de tiempo dado durante el cual se mide una pluralidad de valores de salida de potencia. Cuando el aerogenerador se opera según el método de protección descrito en la presente memoria, se realiza al menos un ciclo de medición tal. Tales ciclos de medición, por ejemplo, se realizan de manera sustancialmente continua durante el tiempo/la operación del aerogenerador para permitir que el sistema de control del aerogenerador reaccione a un evento de SSR repentino en cualquier momento. Los valores de salida de potencia medidos durante un ciclo de medición cubren la potencia activa, la potencia aparente y/o la potencia reactiva producidas por el sistema generador de aerogenerador de DFIG y el sistema convertidor conectado al mismo. Por ejemplo, se miden mediante sensores de potencia colocados en el punto de acoplamiento del aerogenerador a la red eléctrica, que incluyen, por ejemplo, sensores de corriente y de tensión. Los valores de salida de corriente se miden por sensores de corriente colocados en el punto de acoplamiento de los aerogeneradores a la red eléctrica.

El método comprende determinar si los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente medidos en el al menos un ciclo de medición son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador.

El intercambio de energía entre el sistema generador de aerogenerador de DFIG y la red eléctrica está relacionado con un evento de SSR. El evento de SSR, por ejemplo, va junto con valores de salida de potencia y valores de salida de corriente que son indicativos de un evento de SSR. Para proporcionar un ejemplo, los valores de salida de potencia podrían oscilar a la frecuencia subsíncrona del evento de SSR. Lo mismo ocurre con los valores de salida de corriente. Si el evento de SSR es crítico o no para la operación adicional del aerogenerador se determina en base a los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente durante al menos un ciclo de medición. Por ello, el método discrimina, por ejemplo, entre oscilaciones de potencia que corresponden a eventos de SSR no críticos y las que corresponden a eventos críticos. Un evento de SSR, por ejemplo, se considera que es crítico para la operación adicional del aerogenerador, si las medidas de amortiguación llevadas a cabo por el sistema convertidor del aerogenerador de DFIG o componentes de la red tales como STATCOM no son suficientes para amortiguar el evento de SSR y, por lo tanto, el evento de SSR está, a pesar de las contramedidas, todavía amplificando.

La determinación de si el evento de SSR es crítico o no para la operación adicional del aerogenerador comprende monitorizar si al menos un parámetro de oscilación excede al menos un umbral dado durante al menos un ciclo de medición. El parámetro de oscilación de potencia es representativo de la oscilación de salida de potencia. El parámetro de oscilación de potencia se obtiene usando los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente de al menos un ciclo de medición. Exceder este umbral es una condición para determinar la presencia de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador. Crítico para la operación adicional del aerogenerador significa en este contexto que el aerogenerador no podría continuar su operación sin incurrir en daños causados por el presente evento de SSR.

Hay, por ejemplo, un umbral respectivo para cada parámetro de oscilación obtenido sobre la base de los valores de salida de potencia de al menos un ciclo de medición. Ejemplos de tales parámetros de oscilación son la tendencia (creciente, decreciente o estacionaria) de alargamiento de la oscilación de salida de potencia o desviación de salida de corriente, el contenido de energía de la oscilación, etc. Los valores de salida de potencia usados para obtener el parámetro de oscilación tienen, por ejemplo, una marca de tiempo individual. Las marcas de tiempo de cada valor de salida de potencia o valor de salida de corriente determinado en un ciclo de medición, por ejemplo, se usan para realizar promedios de tiempo de los valores de salida de potencia o valores de salida de corriente, integrando valores de salida de potencia a lo largo del tiempo o determinando la tendencia de los valores de salida de potencia o valores de salida de corriente.

Es una condición para determinar la presencia de un evento de SSR que es crítico para la operación adicional del aerogenerador que el parámetro de oscilación exceda el umbral durante al menos un ciclo de medición. Por lo tanto, en algunos ejemplos, el evento de SSR, por ejemplo, se determina que es crítico para la operación adicional del aerogenerador cuando los alargamientos de la oscilación de salida de potencia (reflejados por los valores de salida de potencia y/o los valores de salida de corriente) son, por ejemplo, más altos que un umbral dado durante tres ciclos de medición.

El método de protección de un aerogenerador de DFIG contra un evento de SSR que actúa sobre el aerogenerador comprende además apagar el aerogenerador en respuesta a los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente medidos que se determinan que son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador.

Si se cumple la condición mencionada anteriormente (es decir, que al menos uno de los parámetros de oscilación exceda el umbral), y también se cumplen las posibles condiciones adicionales, los valores de salida de potencia se determina que son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador y esto conduce al apagado del aerogenerador mencionado anteriormente.

Apagar el aerogenerador comprende, por ejemplo, apagar el sistema convertidor del aerogenerador y la electrónica de control del aerogenerador. Cuando se apaga el aerogenerador, las palas del rotor se pueden inclinar fuera del viento y la energía aún producida por el generador del aerogenerador, por ejemplo, se disipa por medio de, por ejemplo, resistencias de alto valor óhmico conmutables con capacidad térmica suficiente o similares que se conectan a los terminales del generador de aerogenerador mediante un conmutador desencadenado cuando el aerogenerador se está apagando.

En algunas realizaciones, la monitorización del al menos un parámetro de oscilación se desencadena mediante un valor de salida de potencia o un valor de salida de corriente que excede un umbral de potencia dado o un umbral de corriente dado, respectivamente.

Aunque la de salida de potencia y la corriente de salida del aerogenerador de DFIG, por ejemplo, se miden continuamente, no es necesario determinar el parámetro de oscilación monitorizado para detectar la presencia de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador, cuando la mera presencia de un evento de SSR es poco probable.

Si, por ejemplo, la de salida de potencia o la corriente de salida del aerogenerador está constantemente en el nivel demandado o nominal, sin ninguna fuga, no se requiere memoria de cálculo o almacenamiento para determinar y monitorizar los parámetros de oscilación de cualquier oscilación de salida de potencia u oscilación desviación de salida de corriente, por pequeña que sea, dado que tal oscilación de salida de potencia u oscilación desviación de salida de corriente, si está presente, normalmente no es indicativa de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador.

En algunas realizaciones, el parámetro de oscilación monitorizado se calcula en base a las diferencias entre (i) valores de salida de potencia o valores de salida de corriente medidos de un ciclo de medición y (ii) un valor de salida de potencia de referencia o un valor de salida de corriente de referencia, respectivamente. Estas diferencias se integran a lo largo del tiempo para obtener un valor de energía de desviación de salida de potencia o desviación de salida de corriente integrada de un ciclo de medición.

El valor de energía de desviación de salida de potencia o el valor de desviación de salida de corriente integrada de un ciclo de medición se calcula, por ejemplo, subdividiendo un ciclo de medición en intervalos de tiempo discretos y midiendo un valor de salida de potencia o un valor de salida de corriente en cada intervalo de tiempo del ciclo de medición. El comienzo de tal intervalo de tiempo corresponde, por ejemplo, a la marca de tiempo de los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente mencionados anteriormente. Para cada intervalo de tiempo, se calcula la diferencia entre la de salida de potencia medida y el valor de salida de potencia de referencia. Del mismo modo, para cada intervalo de tiempo, se calcula la diferencia entre la salida de corriente medida y la salida de corriente de referencia. El valor de salida de potencia de referencia es y el valor de salida de corriente de referencia son, por ejemplo, la de salida de potencia o la corriente de salida actualmente demandada por la red eléctrica o el controlador de potencia/corriente del aerogenerador.

Las diferencias entre (i) el valor de salida de potencia medido en un intervalo de tiempo del ciclo de medición y (ii) el valor de salida de potencia de referencia corresponden a las desviaciones de la de salida de potencia del valor de salida de potencia de referencia en el intervalo de tiempo dado por un ciclo de medición.

Del mismo modo, las diferencias entre (i) el valor de salida de corriente medido en un intervalo de tiempo del ciclo de medición y (ii) el valor de salida de corriente de referencia corresponden a las desviaciones de la corriente de salida del valor de salida de corriente de referencia en el intervalo de tiempo dado por un ciclo de medición.

Estas diferencias (o los valores absolutos de estas diferencias) se integran posteriormente a lo largo del tiempo durante la duración de un ciclo de medición. Esto se logra, por ejemplo, calculando una función que produce todas las energías de desviación de salida de potencia interpolando las diferencias para obtener una función de esas diferencias a lo largo del tiempo e integrando esta función a lo largo del tiempo, por ejemplo, para un lapso de tiempo dado por la duración de un ciclo de medición.

No obstante, en algunas realizaciones, el valor de energía de desviación de salida de potencia o el valor de desviación de salida de corriente integrada corresponde al parámetro de oscilación real monitorizado con el fin de determinar la presencia de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador, pero, en otras realizaciones, sirve solamente como una variable de entrada para calcular el parámetro de oscilación real en base al valor de energía de desviación de salida de potencia o el valor de desviación de salida de corriente integrada.

Sin embargo, cuando el valor de energía de desviación de salida de potencia o el valor de desviación de salida de corriente integrada sirve solamente como base para calcular el parámetro de oscilación, el parámetro de oscilación todavía se determina sobre la base de los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente en la medida que, no importa qué manipulación de esos valores de salida de potencia o valores de salida de corriente se realice para obtener el parámetro de oscilación, los valores medidos subyacentes al parámetro de oscilación siguen siendo los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente.

A condición de que la oscilación de salida de potencia y la oscilación desviación de salida de corriente estén ambas centradas alrededor del valor de salida de potencia de referencia o el valor de salida de corriente de referencia, respectivamente, cuanto más amplificada llega a estar la oscilación de potencia o la oscilación de corriente, mayores llegarán a ser estos valores de energía de desviación de salida de potencia o valores de desviación de salida de corriente integradas. Por ello, por ejemplo, estos valores sirven como base de determinación del parámetro de oscilación.

El cálculo de estos valores se realiza, por ejemplo, por el controlador de aerogenerador del aerogenerador de DFIG que está dispuesto para calcular estos valores sobre la base de valores de salida de potencia o valores de salida de corriente medidos de un ciclo de medición, recibidos por el controlador de aerogenerador.

En algunas realizaciones, al menos un valor de energía de desviación de salida de potencia o al menos un valor de desviación de salida de corriente integrada se compara con un primer umbral de energía dado o con un primer umbral de desviación de corriente integrada dado, respectivamente. El valor de energía de desviación de salida de potencia o el valor de desviación de salida de corriente integrada del ciclo de medición se almacena si dicho valor de energía de desviación de salida de potencia o desviación de salida de corriente integrada excede el respectivo primer umbral de energía dado o dicho primer umbral de desviación de corriente integrada dado.

El primer umbral de energía o el primer umbral de desviación de corriente integrada dado con el que se compara el al menos un valor de energía de desviación de salida de potencia o valor de desviación de salida de corriente integrada, respectivamente, depende, por ejemplo, o bien de los parámetros de operación de aerogenerador momentáneos o bien está predeterminado. Solamente se almacenan aquellos valores de energía de desviación de salida de potencia o valores de desviación de corriente integrada que de hecho excedieron el umbral de energía dado respectivo. Esto asegura que solamente estos valores se usen cuando el parámetro de oscilación se calcula en base a estos valores. Por lo tanto, los ciclos de medición con un valor de energía de desviación de salida de potencia o el valor de desviación de salida de corriente integrada por debajo del umbral respectivo dado no contribuyen, por ejemplo, a obtener el parámetro de oscilación.

Por consiguiente, el aerogenerador continúa la operación, por ejemplo, bajo la influencia de una oscilación de potencia o de una oscilación de corriente suficientemente amortiguada indicativa de un evento de SSR, que a menudo va junto con valores de salida de potencia o valores de salida de corriente que exceden el umbral de potencia o de corriente respectivo, mencionados anteriormente, pero con valores de energía de desviación de salida de potencia o valores de salida de corriente integrada que son bajos y, por lo tanto, no exceden el primer umbral de energía dado o el primer umbral de desviación de salida de corriente integrada dado, mencionados anteriormente. El valor del parámetro de oscilación no se acerca más a los valores correspondientes a un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador y, en consecuencia, a la parada del aerogenerador vinculada a él, cuando tales ciclos de medición ocurren con valores valores de energía de desviación de salida de potencia o valores de desviación de salida de corriente integrada por debajo del umbral respectivo.

En algunas realizaciones, un valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o un valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada se calcula usando valores de energía de desviación de salida de potencia almacenados o valores de desviación de salida de corriente integrada almacenados obtenidos durante un número dado de ciclos de medición sucesivos. Este valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o el valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada, por ejemplo, corresponde al parámetro de oscilación.

En la medida que los ciclos de medición se realizan continuamente cuando el aerogenerador está operando, por ejemplo, una posible forma de proteger el aerogenerador de DFIG contra el evento de SSR que actúa sobre el aerogenerador es apagar el aerogenerador cuando un valor de energía de desviación de salida de potencia único o un valor de desviación de salida de corriente integrada único es mayor que el primer umbral de energía o el primer umbral de desviación de salida de corriente integrada respectivo, mencionados anteriormente.

No obstante, como el sistema convertidor y el sistema generador del aerogenerador, por ejemplo, todavía mantiene una oscilación de salida de potencia inducida por SSR o una oscilación desviación de salida de corriente con valores de energía de desviación de salida de potencia o valores de desviación de salida de corriente integrada que se exceden ocasionalmente, esta reacción podría ser irrazonable cuando, por ejemplo, solamente un valor de energía de desviación de salida de potencia único es más alto que el primer umbral de energía mencionado anteriormente, al menos para algunos aerogeneradores equipados con generadores de tipo DFIG más robustos y convertidores correspondientes.

Por lo tanto, se obtienen valores de energía de desviación de salida de potencia o valores de desviación de salida de corriente integrada, por ejemplo, durante diez ciclos de medición sucesivos y solamente los valores de energía de desviación de salida de potencia o los valores de desviación de salida de corriente integrada que exceden el primer umbral de energía respectivo se almacenan y se usan para calcular el respectivo valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada.

En estos diez ciclos de medición, por ejemplo, solamente tres valores de energía de desviación de salida de potencia, obtenidos en tres ciclos de medición de diez ciclos de medición, exceden el primer umbral de energía. Por consiguiente, solamente estos tres valores de energía de desviación de salida de potencia se consideran cuando se calcula el valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada y se ignoran otros valores de energía de desviación de salida de potencia distintos de cero por debajo del primer umbral de energía. Lo mismo sería cierto en este ejemplo para valores de desviación de salida de corriente integrada y sus umbrales respectivos.

Finalmente, por ejemplo, la energía de desviación de salida de potencia acumulada, calculada usando los valores de energía de desviación de salida de potencia almacenados, o el valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada, calculado usando los valores de desviación de salida de corriente integrada almacenados, sirve como el parámetro de oscilación monitorizado para determinar si los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente medidos son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador.

En algunas realizaciones, el valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o el valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada se calcula sumando los valores de energía de desviación de salida de potencia almacenados o la desviación de salida de corriente integrada almacenada obtenidos durante un número dado de ciclos de medición.

Por lo tanto, el valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o el valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada es, por ejemplo, una suma de los valores de energía de desviación de salida de potencia que exceden el primer umbral de energía o una suma de los valores de desviación de salida de corriente integrada que exceden el primer umbral de desviación de salida de corriente integrada. Un valor de energía de desviación de salida de potencia o una desviación de salida de corriente integrada, por ejemplo, se obtiene para cada ciclo de medición de un número dado de ciclos de medición sucesivos, y solamente aquellos que exceden el primer umbral de energía respectivo se suman para obtener el valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o el valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada.

En algunas realizaciones, los valores de energía de desviación de salida de potencia almacenados o los valores de desviación de salida de corriente integrada almacenados fueron son obtenidos durante un número dado de ciclos de medición anteriores, almacenando los valores de energía de desviación de salida de potencia que exceden dicho primer umbral de energía o los valores de desviación de salida de corriente integrada almacenados que exceden dicho primer umbral de desviación de corriente integrada, el valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o el valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada que se calcula usando valores de energía de desviación de salida de potencia o valores de desviación de salida de corriente integrada que se obtuvieron durante el número dado de ciclos de medición anteriores.

Los valores de energía de desviación de salida de potencia o los valores de desviación de salida de corriente integrada, por ejemplo, se calculan para cada ciclo de medición sucesivo y se comparan continuamente con el primer umbral de energía respectivo o el primer umbral de desviación de salida de corriente integrada respectivo. El método tiene en cuenta, por ejemplo, los últimos diez ciclos de medición para seleccionar y almacenar valores de energía de desviación de salida de potencia o valores de desviación de salida de corriente integrada que exceden el primer umbral de energía respectivo y, por lo tanto, se usan para calcular los valores de energía de desviación de salida de potencia acumulada o los valores de desviación de salida de corriente integrada de los últimos diez ciclos de medición.

Cuando se inicia el siguiente ciclo de medición y, por ello, se calcula el siguiente valor de energía de desviación de salida de potencia o valor de desviación de salida de corriente integrada, ya no se considera más el ciclo de medición más antiguo considerado anteriormente, sino que en su lugar se considera el valor de energía de desviación de salida de potencia o el valor de desviación de salida de corriente integrada del ciclo de medición recién iniciado, de manera que de nuevo los diez ciclos de medición más actualizados, con más precisión, los valores de energía de desviación de salida de potencia o los valores de desviación de salida de corriente integrada obtenidos durante estos ciclos de medición, se consideran para recoger y almacenar los valores de energía de desviación de salida de potencia o los valores de desviación de salida de corriente integrada que exceden el primer umbral respectivo.

En estas realizaciones, el valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o el valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada se calcula usando los valores de energía de desviación de salida de potencia almacenados que se obtuvieron durante el número dado de ciclos de medición anteriores, correspondientes, en el ejemplo anterior, a los últimos diez ciclos de medición.

En algunas realizaciones, el valor de desviación de salida de corriente acumulada o el valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada se compara con un respectivo segundo umbral de energía dado o un segundo umbral de desviación de salida de corriente integrada.

Es una condición para determinar un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador que el valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o el valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada, que sirve en este ejemplo como parámetro de oscilación, exceda el umbral respectivo. Usar solamente esta condición podría ser suficiente para determinar la presencia de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador; no obstante, por ejemplo, se podría requerir que se cumpla al menos otra condición para llegar a este resultado.

En algunas realizaciones, la oscilación de salida de potencia que se determina que está asociada con un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador en respuesta al valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o al valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada que excede el segundo umbral de energía dado o el segundo umbral de desviación de salida de corriente integrada dado y la tendencia de los valores de energía de desviación de salida de potencia o los valores de desviación de salida de corriente integrada que es creciente durante el número dado de ciclos de medición anteriores.

La tendencia de los valores de energía de desviación de salida de potencia o los valores de desviación de salida de corriente integrada indica si la energía de desviación de salida de potencia o el valor de desviación de salida de corriente integrada es creciente, decreciente o sustancialmente constante durante ciclos de medición sucesivos. Un gradiente de una tendencia creciente, por ejemplo, se usa como parámetro de oscilación. Si el gradiente de esta tendencia creciente excede un umbral correspondiente de un ciclo de medición al otro o sobre el número dado de ciclos de medición considerados, esto podría servir como condición para la presencia de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador.

No obstante, la tendencia descrita anteriormente tomada por sí misma también sirve en algunos ejemplos como representativa de la oscilación de salida de potencia o de la oscilación desviación de salida de corriente. Si, la tendencia es “creciente”, por ejemplo, esto proporciona, por ejemplo, una condición para determinar la presencia de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador.

En algunas realizaciones, se determina que la oscilación de salida de potencia o la oscilación desviación de salida de corriente está asociada con un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador en respuesta al valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o el valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada que excede el respectivo segundo umbral de energía dado o el segundo umbral de desviación de salida de corriente integrada y la tendencia de los valores energía de desviación de salida de potencia o los valores de desviación de salida de corriente integrada son crecientes durante el número dado de ciclos de medición anteriores.

Por lo tanto, en este ejemplo, son necesarias dos condiciones para determinar que los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente medidos sean indicativos de un evento de s Sr crítico para la operación adicional del aerogenerador. En primer lugar, el valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o el valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada tiene que exceder el respectivo segundo umbral de energía o o segundo umbral de desviación de salida de corriente integrada y, en segundo lugar, la tendencia de los valores de energía de desviación de salida de potencia o los valores de desviación de salida de corriente integrada tiene que ser creciente.

Por ello, se asegura que los picos ocasionales de la magnitud de alargamiento de la oscilación de salida de potencia o la magnitud de alargamiento de la oscilación desviación de salida de corriente no conducen a que los valores de salida de potencia medidos se determine que sean indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador. Sino más bien, este es entonces el caso solamente, cuando se cumplen ambas condiciones, lo que significa que la oscilación de potencia/corriente de salida alrededor del valor de potencia/corriente de salida de referencia (representada por los valores de energía de desviación de salida de potencia o el valor de desviación de salida de corriente integrada, respectivamente) tiene un alto contenido de oscilación de energía y este contenido de oscilación de energía, además, es creciente durante los ciclos de medición considerados.

Cuando se llevan a cabo por el sistema convertidor de aerogenerador métodos de amortiguación de SSR activa y las condiciones mencionadas anteriormente aún se cumplen, esto implica que la amortiguación activa es insuficiente y, a pesar de la amortiguación, se determina que el evento de SSR en curso es crítico para la operación adicional del aerogenerador.

En algunas realizaciones, los valores almacenados de la energía de desviación de salida de potencia o la desviación de salida de corriente integrada se refrescan cuando el número dado de ciclos de medición ha pasado sin ningún valor de energía de desviación de salida de potencia o valor de desviación de salida de corriente integrada que exceda el respectivo primer umbral de energía dado o el primer umbral de desviación de corriente integrada dado. Cuando el primer umbral de energía o el umbral de desviación de salida de corriente integrada no se excede por ningún valor de energía de desviación de salida de potencia o valor de desviación de salida de corriente integrada determinado y almacenado dentro del número dado de ciclos de medición, los valores almacenados de la energía de desviación de salida de potencia o la desviación de salida de corriente integrada se refrescan, por ejemplo, en la medida que se sobrescriben con valores más actualizados. Esto ahorra memoria de cálculo consumida, en la medida que no se mantienen en el almacenamiento datos irrelevantes, que no corresponden a los valores de salida de potencia o valores de salida de corriente medidos indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador.

Además, el valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o el valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada, por ejemplo, se establece en cero de nuevo, cuando el número dado de ciclos de medición ha pasado y el valor de energía de desviación de salida de potencia no excedió el respectivo segundo umbral de energía o el segundo umbral de desviación de salida de corriente integrada durante ese número dado de ciclos de medición.

Por ello, se asegura que el valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o el valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada no excede el segundo umbral de energía o el umbral de desviación de salida de corriente integrada dado, solo porque los valores de energía de desviación de salida de potencia o los valores de desviación de salida de corriente integrada se acumularon durante más ciclos de medición que el número dado de ciclos de medición.

En algunas realizaciones, el parámetro de oscilación es un valor de contador de los valores de salida de potencia o valores de salida de corriente que exceden un límite de salida de potencia dado o un límite de salida de corriente dado, durante un único ciclo de medición.

Contar el número de valores de salida de potencia o valores de salida de corriente medidos que exceden el límite de salida de potencia dado o un límite de salida de corriente dado durante un único ciclo de medición, proporciona una medida de si los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador, en la medida que los valores de salida de potencia que se exceden y los valores de salida de corriente que se exceden corresponden, por ejemplo, a las magnitudes de alargamiento que se exceden de una oscilación de salida de potencia y oscilaciones desviación de salida de corriente inducidas por SSR, respectivamente.

Cuanto mayores lleguen a ser tales magnitudes de alargamiento de la oscilación de potencia/corriente de salida, más peligrosas llegarán a ser estas oscilaciones inducidas por SSR para los componentes del aerogenerador. Por lo tanto, el valor del contador de tales alargamientos excesivos de la oscilación de salida de potencia u oscilación desviación de salida de corriente sirve, por ejemplo, como el parámetro de oscilación indicativo de la presencia de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador.

En algunas realizaciones, los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente se determina que son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador en respuesta al valor del contador de valores de salida de potencia que exceden un límite de salida de potencia dado o el valor del contador de valores de salida de corriente que exceden un límite de salida de corriente dado durante el único ciclo de medición es mayor que un número admisible dado de valores de salida de potencia que se exceden o valores de salida de corriente que se exceden por ciclo de medición.

Como se ha mencionado anteriormente, el valor del contador de los valores de salida de potencia o valores de salida de corriente que exceden un respectivo límite de salida de potencia dado o límite de salida de corriente dado durante el único ciclo de medición sirve, por ejemplo, como el parámetro de oscilación. El umbral con el que se compara este parámetro de oscilación se da, por ejemplo, por el número admisible de valores de salida de potencia que se exceden o valores de salida de corriente que se exceden por ciclo de medición, respectivamente. Si el recuento excede el número admisible dado de valores de salida de potencia que se exceden o de valores de salida de corriente que se exceden, se determina que los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador. .

Un ejemplo se proporciona por los valores de salida de potencia que exceden un límite de salida de potencia de 2,5 MW durante más de cuatro veces (número admisible de valores de salida de potencia que se exceden) en un período de 200 ms, correspondientes a diez mediciones de salida de potencia sucesivas (ciclo de medición).

En algunas realizaciones, el límite de salida de potencia se da por el 125 por ciento de la potencia activa de salida nominal del sistema convertidor del aerogenerador y el límite de salida de corriente se da por el 125 por ciento de la corriente nominal de salida del sistema convertidor del aerogenerador.

Si, por ejemplo, la de salida de potencia nominal del aerogenerador se establece en 2 MW, el límite de salida de potencia se da entonces por 2,5 M^w, como en el ejemplo anterior.

Según un segundo aspecto, un controlador de aerogenerador de un aerogenerador está dotado con un generador de inducción doblemente alimentado (DFIG). El controlador de aerogenerador está dispuesto para proteger el aerogenerador contra un evento de resonancia subsíncrona (SSR) que actúa sobre el aerogenerador. El controlador de aerogenerador está dispuesto para recibir una pluralidad de valores de salida de potencia o valores de salida de corriente medidos durante un período de tiempo dado que corresponde a un ciclo de medición. El controlador de aerogenerador está dispuesto además para determinar si los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente medidos en el al menos un ciclo de medición son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador, en donde la determinación comprende monitorizar si al menos un parámetro de oscilación, obtenido usando los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente y representativo de una oscilación de salida de potencia o una oscilación desviación de salida de corriente, excede al menos un umbral para al menos un ciclo de medición. Es una condición para determinar la presencia de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador que el al menos un parámetro de oscilación exceda el al menos un umbral. El controlador de aerogenerador está dispuesto además para apagar el aerogenerador en respuesta a los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente medidos que se determina que son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador.

Además, el controlador de aerogenerador está dispuesto para llevar a cabo uno cualquiera de los métodos ejemplares de operación de un aerogenerador de DFIG en el caso de un evento de SSR que actúa sobre el aerogenerador descrito anteriormente.

Breve descripción de los dibujos

Se describen ahora realizaciones ejemplares de la invención, también con referencia a los dibujos que se acompañan, en donde

la Fig. 1 ilustra esquemáticamente un aerogenerador con un sistema de generación de energía mostrado en más detalle en la Fig. 2,

la Fig. 2 es un diagrama de circuito esquemático del sistema de generación de energía de un aerogenerador de DFIG conectado a una línea de transmisión de energía compensada en serie,

la Fig. 3 ilustra esquemáticamente un parque eólico conectado a una línea de transmisión de energía compensada en serie,

la Fig. 4 es un diagrama de oscilaciones de salida de potencia no amortiguadas, causadas por un evento de SSR no amortiguado, a lo largo del tiempo incluyendo el momento de apagar el aerogenerador de DFIG,

la Fig. 5 es un diagrama de oscilaciones de salida de potencia amortiguadas, causadas por un evento de SSR amortiguado, a lo largo del tiempo, en donde el aerogenerador de DFIG se mantiene en operación,

la Fig. 6 es un diagrama de oscilaciones de salida de corriente no amortiguadas, causadas por un evento de SSR no amortiguado, a lo largo del tiempo, incluyendo el momento de apagar el aerogenerador de DFIG,

la Fig. 7 es un diagrama de oscilaciones de salida de corriente amortiguadas, causadas por un evento de SSR amortiguado, a lo largo del tiempo, en donde el aerogenerador de DFIG se mantiene en operación,

la Fig. 8 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un método ejemplar de protección del aerogenerador de DFIG contra un evento de SSR, con un valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada como el parámetro de oscilación,

la Fig. 9 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un método ejemplar de protección del aerogenerador de DFIG contra un evento de SSR, con un valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada como el parámetro de oscilación,

la Fig. 10 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un método ejemplar de protección del aerogenerador de DFIG contra un evento de SSR, con un valor del contador de valores de salida de potencia que excede un umbral dado como el parámetro de oscilación,

la Fig. 11 es un diagrama de bloques esquemático de un método ejemplar de protección del aerogenerador de DFIG contra un evento de SSR, con un valor del contador de valores de salida de corriente que excede un umbral dado como el parámetro de oscilación.

Los dibujos y la descripción de los dibujos son de ejemplos de la invención y no son de la invención en sí misma. Signos de referencia similares se refieren a elementos similares en toda la siguiente descripción de realizaciones.

Descripción de realizaciones

Un aerogenerador 1, mostrado en la Figura 1, comprende una góndola 5, montada encima de una torre 6. Un rotor 2, que acciona un generador de aerogenerador de DFIG 10 (no mostrado) comprende palas de rotor 4 montadas en un buje 3.

Un generador de aerogenerador 10, acoplado a una red eléctrica 50 se ilustra esquemáticamente en la Fig. 2. Un rotor de generador 15 del generador de aerogenerador se acciona por un rotor 2. El rotor 15 está acoplado a un convertidor 20. El generador y el convertidor construyeron juntos el sistema de generación de energía del aerogenerador 1, mostrado en la Fig. 1. El inversor del lado de la máquina 25 del convertidor 20 establece las tensiones del rotor y las corrientes del rotor y, por ello, induce un flujo magnético en el rotor de generador 15, que puede girar más rápido que el rotor 2 o más lento que el rotor 2, dependiendo de la velocidad del viento actual y la producción de energía deseada actual del aerogenerador. El inversor del lado del generador 25, a su vez, se controla por el controlador del inversor del lado del generador 26. El inversor del lado de la máquina 25 se conecta a un inversor del lado de la red 30 mediante un enlace de DC 27, que comprende un condensador 28 como elemento de almacenamiento de energía. El inversor del lado de la red 30, no obstante, recibe corrientes trifásicas derivadas que se usan para alimentar el rotor de generador 10 a través del sistema convertidor 20. El inversor del lado de la red 30 se controla por un controlador de convertidor del lado de la red 29.

El estator de generador 16, a su vez, se conecta directamente a la red 50, a través de una línea de transmisión de potencia compensada en serie 40. La de salida de potencia del aerogenerador se mide mediante un dispositivo de medición de potencia/corriente de salida 35. La compensación en serie se da por un condensador 45 conectado en serie a la línea de transmisión de potencia 40. El rotor de generador 15 induce corrientes de AC de frecuencia fija, por ejemplo, 50 Hz, en el estator de generador 16, para producir energía (las corrientes en el rotor se establecen por el sistema convertidor 20 de manera que se alcance la corriente de frecuencia fija en el estator).

Un parque eólico 100, que incluye varios aerogeneradores 1 y un punto de acoplamiento común 42 a una red eléctrica 50 se muestra en la Fig. 3. Los aerogeneradores 1 del parque eólico 100 se conectan cada uno al punto de acoplamiento común 42, en el que el parque eólico 100 se conecta a la red eléctrica 50. El parque eólico alimenta energía a la red eléctrica 50 a través de una línea de transmisión de energía compensada en serie 40. La compensación en serie se logra conectando un condensador 45 en serie a la línea de transmisión de energía 40. La inductividad 55 de la línea de transmisión de energía se ilustra esquemáticamente por la inductancia 55. Un evento de SSR que ocurre debido a la compensación en serie de la línea de energía 40, causado por la inserción del condensador 45, puede extenderse a través del punto de acoplamiento común 42 al parque eólico 100, y por ello afectar a varios aerogeneradores 1 del parque eólico 100. Esto puede causar daños masivos a los aerogeneradores 1 del parque eólico 100.

Para evitar tal efecto, los aerogeneradores 1 se protegen mediante un método de protección, capaz de determinar si los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente medidos son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador y de apagar el aerogenerador si el resultado de la determinación apunta de verdad a tal evento de SSR crítico.

A lo largo de la siguiente descripción de las Figs. 4 a 11, que ilustran con más detalle el método y las oscilaciones de potencia/corriente de salida inducidas por SSR subyacentes, se hace referencia a la “desviación de salida de corriente integrada” como “energía de desviación de salida de corriente” o simplemente “energía de desviación”. Se hace referencia al “valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada” como “energía de desviación de salida de corriente acumulada”. El “primer umbral de desviación de salida de corriente integrada” es como el umbral para las energías de desviación de salida de potencia, a las que también se hace referencia en breve como “primer umbral de energía”. De esta forma, también se hace referencia al “segundo umbral de desviación de salida de corriente integrada” brevemente como “segundo umbral de energía”.

Un diagrama de oscilaciones de salida de potencia no amortiguadas alrededor de un valor de salida de potencia de referencia a lo largo del tiempo se da por la Fig. 4. Aproximadamente a los 11 s comienza una oscilación de salida de potencia, inducida por un evento de SSR. A partir de este momento, la oscilación de salida de potencia está amplificándose.

Aproximadamente a los 12,6 s se alcanza la condición en la que los valores de salida de potencia se determina que son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador. Esta condición se alcanza en este ejemplo, en la medida que una energía de desviación de salida de potencia acumulada (correspondiente a un área bajo la curva) obtenida durante ocho ciclos de medición sucesivos a 200 ms ha excedido el segundo umbral de energía dado para esa oscilación. El valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada corresponde en este ejemplo al área bajo la curva de 11 s a aproximadamente 12,6 s. El aerogenerador se apaga aproximadamente a los 13 s para impedir daños a los componentes del aerogenerador causados por la oscilación de potencia que se amplifica inducida por el evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador.

Un diagrama de oscilaciones de salida de potencia amortiguadas alrededor de un valor de salida de potencia de referencia a lo largo del tiempo se da por la Fig. 5. La oscilación de salida de potencia ocurre aproximadamente a los 10 s y todavía está presente después de que hayan pasado 13 s. Como se puede ver a partir de la magnitud de alargamiento de la oscilación de salida de potencia, la oscilación se amortigua ligeramente y ya no se amplifica. Un valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada obtenido durante 8 ciclos de medición sucesivos a 200 ms, por ejemplo, medido desde las marcas de tiempo de 10 s a 11,6 s, no excede el segundo umbral de energía dado.

La determinación de ese valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada se desencadenó por una de salida de potencia que excede el umbral de potencia aproximadamente en la marca de tiempo de 10 s. Después de reiniciar el valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada, es decir, establecer el valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada en cero de nuevo, un nuevo valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada se calcula usando las salidas de potencia obtenidas en los ciclos de medición de 10.2 s a 11,8 s (de nuevo los últimos ocho ciclos de medición) y se compara de nuevo con el segundo umbral de energía. Esta energía de desviación de salida de potencia acumulada obtenida en los ciclos de 10,2 s a 11,8 s tampoco excede el segundo umbral de energía, y así sucesivamente. Por lo tanto, la oscilación de salida de potencia amortiguada, mostrada en la Fig. 5, no corresponde a valores de salida de potencia que se determina que son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador mediante el método de protección del aerogenerador de DFIG. En su lugar, el aerogenerador se mantiene en línea durante el evento de SSR.

Un diagrama de oscilaciones de desviación de salida de corriente no amortiguadas alrededor de un valor de salida de corriente de referencia para un aerogenerador de DFIG que inyecta corriente en la red a una tensión de 1kV, a lo largo del tiempo, se da por la Fig. 6. Aproximadamente a los 11 s comienza una oscilación de salida de potencia, inducida por un evento de SSR. A partir de este momento, está amplificándose la oscilación desviación de salida de corriente.

Aproximadamente a los 12,6 s, se alcanza la condición en la que los valores de salida de corriente se determina que son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador. Esta condición se alcanza en este ejemplo, en la medida que un valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada (correspondiente a un área bajo la curva) obtenido durante ocho ciclos de medición sucesivos a 200 ms ha excedido el segundo umbral de desviación de salida de corriente integrada dado para esa oscilación. El valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada corresponde en este ejemplo al área bajo la curva de 11 s a aproximadamente 12,6 s. El aerogenerador se apaga aproximadamente a los 13 s para impedir daños a los componentes del aerogenerador causados por la oscilación de corriente que se amplifica inducida por el evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador.

Un diagrama de oscilaciones de desviación de salida de corriente amortiguadas alrededor de un valor de salida de corriente de referencia a lo largo del tiempo se da en la Fig. 7. La oscilación desviación de salida de corriente ocurre aproximadamente a los 10 s y todavía está presente después de que hayan pasado 13 s. Como se puede ver a partir de la magnitud de alargamiento de la oscilación desviación de salida de corriente, la oscilación se amortigua ligeramente y ya no se amplifica. Un valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada obtenido durante 8 ciclos de medición sucesivos a 200 ms, por ejemplo medidos desde marcas de tiempo de 10 s a 11,6 s, no excede el segundo umbral de desviación de salida de corriente integrada dado.

La determinación de ese valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada se desencadenó por una corriente de salida que excede el umbral de corriente aproximadamente en la marca de tiempo de 10 s. Después de reiniciar el valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada, un nuevo valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada se calcula usando las salidas de corriente obtenidas en los ciclos de medición de 10.2 s a 11,8 s (de nuevo los últimos ocho ciclos de medición) y se compara de nuevo con el segundo umbral de desviación de salida de corriente integrada. Este valor de desviación de salida de corriente acumulada obtenido en los ciclos de 10,2 s a 11,8 s tampoco excede el segundo umbral de desviación de salida de corriente integrada, y así sucesivamente. Por lo tanto, la oscilación desviación de salida de corriente amortiguada, mostrada en la Fig. 7, no corresponde a un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador. El aerogenerador se mantiene en línea durante el evento de SSR.

Un diagrama de bloques esquemático que ilustra un método ejemplar de protección de un aerogenerador contra un evento de SSR que actúa sobre el aerogenerador, en donde se usan valores de energía de desviación de salida de potencia como el parámetro de oscilación se da por la Fig. 8.

En la actividad A1, se hace una evaluación de si una de salida de potencia momentánea del aerogenerador excede un umbral de potencia dado. Si no se excede el umbral de potencia dado, la operación normal del aerogenerador continúa en una actividad A2 sin ningún cálculo de un parámetro de oscilación. No obstante, si la potencia actual excede el umbral de potencia dado, el parámetro de oscilación se obtiene para un ciclo de medición de corriente. En cada ciclo de medición se obtiene una pluralidad de valores de salida de potencia en un lapso de tiempo dado, tal como 500 ms o similar.

En el ejemplo de la Fig. 8, el parámetro de oscilación indicativo de la presencia de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador es un valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada obtenido en base a los valores de energía de desviación de salida de potencia. La energía de desviación de salida de potencia se calcula en la actividad A3 para un ciclo de medición correspondiente a una ventana de tiempo, integrando el valor absoluto de la diferencia entre (i) una de salida de potencia de referencia demandada por la red eléctrica y (ii) los valores de salida de potencia, obtenidos dentro de esa ventana de tiempo, a lo largo del tiempo. En una actividad A4 se comprueba si la energía de desviación de salida de potencia obtenida en la actividad A3 excede un primer umbral de energía. Si se excede en realidad el primer umbral de energía, se almacena el valor de energía de desviación de salida de potencia que se excede del ciclo de medición.

En una actividad A6, los valores de energía de desviación de salida de potencia que se exceden, que se almacenaron durante los últimos diez ciclos de medición, por lo tanto, los valores de energía de desviación de salida de potencia obtenidos en los últimos diez ciclos de medición que excedieron el primer umbral de energía, se acumulan sumando los valores de energía de desviación. La energía de desviación de salida de potencia acumulada resultante, que sirve como parámetro de oscilación en este ejemplo, se compara con un segundo umbral de energía en la actividad A7. Además, una tendencia de los valores de energía de desviación de salida de potencia, por ejemplo, “creciente”, “decreciente” o “sustancialmente constante”, se determina en la actividad A8. Esta determinación en la actividad A8 es más bien un proceso en segundo plano y no necesariamente se lleva a cabo después de que la energía de desviación de salida de potencia acumulada se haya comparado con el segundo umbral de energía.

Si (i) la energía de desviación de salida de potencia acumulada excede el umbral dado y (ii) la tendencia de los valores de energía de desviación de salida de potencia ha sido creciente durante los últimos diez ciclos de medición, el aerogenerador se apaga en la actividad A9.

Si la energía de desviación de salida de potencia acumulada obtenida en la actividad A6 no excede el segundo umbral de energía, la energía de desviación acumulada se reinicia en la actividad A13. Se establece en cero de modo que en el siguiente ciclo de medición se puedan obtener los valores de energía de desviación de salida de potencia acumulada para los diez ciclos de medición que preceden al siguiente ciclo de medición.

Después de reiniciar la desviación energía de salida de potencia acumulada en la actividad A13, el aerogenerador continúa su operación normal en la actividad A2. Incluso si la energía de desviación de salida de potencia acumulada excede el segundo umbral de energía pero, sin embargo, la tendencia de los valores de energía de desviación de salida de potencia no es creciente, el aerogenerador continúa su operación normal en la actividad A2. Por lo tanto, solamente si se cumplen ambas condiciones (i) y (ii), nombradas anteriormente, se apaga el aerogenerador en la actividad A9.

Si la energía de desviación de salida de potencia del ciclo actual no excede el primer umbral de energía dado en la actividad A4, se comprueba en la actividad A10 si cualquier energía de desviación de los últimos diez ciclos de medición excedió el primer umbral de energía. Si este no es el caso, los valores de energía de desviación de salida de potencia almacenados se refrescan en la actividad A11, por ejemplo, eliminando los valores de energía de desviación almacenados que se obtuvieron antes de los últimos diez ciclos de medición considerados y sustituyéndolos con valores de energía de desviación de salida de potencia recién adquiridos que se almacenan a medida que se excede el primer umbral de energía. Después de refrescar los valores de energía de desviación de salida de potencia almacenados, el método vuelve a la actividad A1, donde la de salida de potencia actual del aerogenerador se compara con el primer umbral de potencia dado.

Un diagrama de bloques esquemático, que ilustra un método ejemplar de protección de un aerogenerador contra un evento de SSR que actúa sobre el aerogenerador, en donde un valor de energía de desviación de salida de corriente integrada acumulada, se da por la Fig. 9.

En la actividad B1, se hace una evaluación de si una corriente de salida momentánea del aerogenerador excede un umbral de corriente dado. Si no se excede el umbral de corriente dado, la operación normal del aerogenerador continúa en una actividad B2 sin ningún cálculo de un parámetro de oscilación. No obstante, si la corriente momentánea excede el umbral de corriente dado, el parámetro de oscilación se obtiene para un ciclo de medición de corriente. En cada ciclo de medición se obtienen una pluralidad de valores de salida de potencia en un lapso de tiempo dado, tal como 500 ms o similar.

En el ejemplo de la Fig. 9, el parámetro de oscilación indicativo de la presencia de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador es un valor de desviación energía de salida de potencia acumulada obtenido en base a valores de energía de desviación de salida de corriente. La energía de desviación de salida de corriente se calcula en la actividad B3 para un ciclo de medición correspondiente a una ventana de tiempo, integrando el valor absoluto de la diferencia entre (i) una corriente de salida de referencia demandada por la red eléctrica y (ii) valores de salida de corriente, obtenidos dentro de esa ventana de tiempo, a lo largo del tiempo.

Las siguientes actividades B4 a B13 son análogas a las actividades A4 a A13 que se describieron en detalle en conjunto con la Fig. 8. La única diferencia es que una energía de desviación de salida de corriente acumulada, es decir, un valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada se usa como parámetro de oscilación en lugar de un valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada.

Un diagrama de bloques esquemático de otro método ejemplar de protección de un sistema convertidor de aerogenerador contra un evento de resonancia subsíncrona que actúa sobre el sistema convertidor de aerogenerador se da por la Fig. 10. En la actividad C1 se mide un valor de salida de potencia en el curso de un ciclo de medición de corriente. La de salida de potencia del aerogenerador se mide mediante un dispositivo de medición de salida de potencia, mostrado en la Fig. 2. El valor de salida de potencia medido se compara con un límite de potencia/corriente de salida en la actividad C2. Si el valor de salida de potencia medido es mayor que el límite de salida de potencia, un valor de contador se aumenta en uno en la actividad C3. Por ello, se realiza un recuento de los valores de salida de potencia que exceden el límite de salida de potencia dado. El valor del contador sirve como el parámetro de oscilación indicativo de la presencia de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador. Si la de salida de potencia medida está por debajo del límite de salida de potencia, el ciclo de medición continúa en la actividad C9.

El valor actual del valor del contador se compara con un número admisible dado de valores de salida de potencia por encima del límite de salida de potencia en la actividad C4 que corresponde al umbral a ser excedido por el valor del contador para cumplir con la al menos una condición para determinar que los valores de salida de potencia sean indicativos de un evento de SSR crítico.

Cuando el valor del contador excede ese número admisible, el aerogenerador se apaga. Si el contador, no obstante, está por debajo de ese número admisible y el ciclo de medición no ha finalizado, el ciclo de medición simplemente continúa en la actividad C8 y continúa midiendo un nuevo valor de salida de potencia. De otro modo, cuando el ciclo de medición ha finalizado, se inicia un nuevo ciclo de medición y se reinicia el valor del contador, por ejemplo, establecer a cero de nuevo en la actividad C7.

Un diagrama de bloques esquemático de otro método ejemplar de protección de un sistema convertidor de aerogenerador contra un evento de resonancia subsíncrona que actúa sobre el aerogenerador se da por la Fig. 11. Este método corresponde al método descrito en conjunto con la Fig. 10, no obstante, con la única diferencia de que los valores de salida de corriente se miden en el curso de un ciclo de medición en la actividad D1 y se comparan con un límite de desviación de salida de corriente D2 en lugar de los valores de salida de potencia que se comparan con un límite de salida de potencia. Cuando la salida de corriente medida excede el límite de desviación de salida de corriente, el valor del contador se aumenta en 1 en la actividad D3. Este valor del contador sirve como el parámetro de oscilación en el método descrito en conjunto con la Fig. 11. Las siguientes actividades D4 a D9 son análogas a las actividades ya descritas en conjunto con la Fig. 10.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para protección de un aerogenerador (1) contra un evento de resonancia subsíncrona, SSR, que actúa sobre el aerogenerador (1), en donde el método comprende:

medir una pluralidad de valores de salida de potencia o valores de desviación de salida de corriente durante un período de tiempo dado que corresponde a un ciclo de medición,

determinar, si los valores de salida de potencia o los valores de desviación de salida de corriente medidos en el al menos un ciclo de medición son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador,

en donde la determinación comprende monitorizar si al menos un parámetro de oscilación excede al menos un umbral de parámetro de oscilación durante al menos un ciclo de medición (A7, B7, C4, D4), en donde el parámetro de oscilación se obtiene usando los valores de salida de potencia o los valores de desviación de salida de corriente y es representativo de una oscilación de salida de potencia u oscilación de desviación de salida de corriente (A3-A6, B3-B6, C1-C3, D1-D3), apagar el aerogenerador en respuesta a los valores de salida de potencia medidos o los valores de desviación de salida de corriente medidos que se determina que son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador (A9, B9, C5, D5), caracterizado por que

el aerogenerador es un aerogenerador con un generador de inducción doblemente alimentado, DFIG, (10), y el parámetro de oscilación monitorizado se calcula en base a las diferencias entre (i) valores de salida de potencia o valores de salida de corriente medidos de un ciclo de medición y (ii) un valor de salida de potencia de referencia o un valor de salida de corriente de referencia, en donde estas diferencias se integran a lo largo del tiempo para obtener un valor de energía de desviación de salida de potencia o un valor de desviación de salida de corriente integrada de un ciclo de medición (A3, B3),

en donde el valor de energía de desviación de salida de potencia o el valor de desviación de salida de corriente integrada se compara con un umbral de energía dado o un umbral de desviación de corriente integrada dado y el valor de energía de desviación de salida de potencia o el valor de desviación de salida de corriente integrada del ciclo de medición se almacena si dicho valor de energía de desviación de salida de potencia o valor de desviación de salida de corriente integrada excede dicho umbral de energía o umbral de desviación de corriente integrada dado (A5, B5),

en donde un valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o un valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada se calcula usando valores de energía de desviación de salida de potencia almacenados o valores de desviación de salida de corriente integrada almacenados obtenidos a lo largo de un número dado de ciclos de medición sucesivos, dicho valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada correspondiente al parámetro de oscilación,

en donde el parámetro de oscilación se compara con un umbral de parámetro de oscilación, en donde una condición para determinar la presencia de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador es que el al menos un parámetro de oscilación exceda el umbral de parámetro de oscilación.

2. El método de la reivindicación 1, la monitorización del al menos un parámetro de oscilación se desencadena por un valor de salida de potencia o un valor de salida de corriente que excede un umbral de potencia o umbral de corriente dado respectivo (A1, B1, C1, D1).

3. El método de la reivindicación 1 o 2, en donde el valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o el valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada se calcula sumando valores de energía de desviación de salida de potencia almacenados o valores de desviación de salida de corriente integrada almacenados obtenidos durante un número dado de ciclos de medición.

4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde una tendencia de los valores de energía de desviación de salida de potencia o los valores de desviación de salida de corriente integrada se determina durante un número dado de ciclos de medición anteriores (A8, B8).

5. El método de la reivindicación 4, en donde la oscilación de salida de potencia o la oscilación de salida de corriente, a ser determinada como asociada con un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador, como condición adicional la tendencia de los valores de energía de desviación de salida de potencia o los valores de desviación de salida de corriente integradas tiene que aumentar durante el número dado de ciclos de medición anteriores (A8, B8).

6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde los valores almacenados del valor de desviación de salida de potencia o la desviación de salida de corriente integrada se refrescan cuando el número dado de ciclos de medición han pasado sin ningún valor de energía de desviación de salida de potencia o valor de desviación de salida de corriente integrada que exceda el umbral de energía dado o el umbral de desviación de corriente integrada dado (A10, A11, B10, B11).

7. Un aerogenerador con un controlador de aerogenerador, el controlador de aerogenerador que está dispuesto para proteger el aerogenerador contra un evento de resonancia subsíncrona, SSR, que actúa sobre el aerogenerador, en donde el controlador de aerogenerador está dispuesto para:

determinar si los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente medidos en el al menos un ciclo de medición son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador, en donde la determinación comprende monitorizar si al menos un parámetro de oscilación, obtenido usando los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente y representativo de una oscilación de salida de potencia o una oscilación de desviación de salida de corriente, excede al menos un umbral durante al menos un ciclo de medición, en donde es una condición para determinar la presencia de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador, que el al menos un parámetro de oscilación exceda el al menos un umbral

apagar el aerogenerador en respuesta a los valores de salida de potencia o los valores de salida de corriente medidos que se determina que son indicativos de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador,

caracterizado por que

el aerogenerador es un aerogenerador con un generador de inducción doblemente alimentado, DFIG, (10), y que el controlador de aerogenerador está dispuesto además para:

calcular el parámetro de oscilación monitorizado en base a las diferencias entre (i) valores de salida de potencia o valores de salida de corriente medidos de un ciclo de medición y (ii) un valor de salida de potencia de referencia o un valor de salida de corriente de referencia, en donde estas diferencias se integran a lo largo del tiempo para obtener un valor de desviación energía de salida de potencia o un valor de desviación de salida de corriente integrada de un ciclo de medición (A3, B3),

comparar el valor de energía de desviación de salida de potencia o el valor de desviación de salida de corriente integrada con un umbral de energía dado o un umbral de desviación de corriente integrada dado y almacenar el valor de energía de desviación de salida de potencia o el valor de desviación de salida de corriente integrada del ciclo de medición si dicho valor de energía de desviación de salida de potencia o valor de desviación de salida de corriente integrada excede dicho umbral de energía o umbral de desviación de corriente integrada dado (A5, B5), calcular un valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o un valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada usando valores de energía de desviación de salida de potencia almacenados o valores de desviación de salida de corriente integrada almacenados obtenidos durante un número dado de ciclos de medición sucesivos, dicho valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada correspondiente al parámetro de oscilación, comparar el parámetro de oscilación con un umbral de parámetro de oscilación, en donde una condición para determinar la presencia de un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador es que el al menos un parámetro de oscilación exceda el umbral de parámetro de oscilación.

8. El aerogenerador de la reivindicación 7, en donde el controlador de aerogenerador está dispuesto además para: desencadenar la monitorización del al menos un parámetro de oscilación mediante un valor de salida de potencia o un valor de salida de corriente que excede un umbral de potencia o umbral de corriente dado respectivo (A1, B1, C1, D1).

9. El aerogenerador de la reivindicación 7 u 8, en donde el controlador de aerogenerador está dispuesto además para:

calcular el valor de energía de desviación de salida de potencia acumulada o el valor de desviación de salida de corriente integrada acumulada sumando los valores de energía de desviación de salida de potencia almacenados o los valores de desviación de salida de corriente integrada almacenados obtenidos durante un número dado de ciclos de medición.

10. El aerogenerador de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en donde el controlador de aerogenerador está dispuesto además para:

determinar una tendencia de los valores de energía de desviación de salida de potencia o los valores de desviación de salida de corriente integrada se determina durante un número dado de ciclos de medición (A8, B8).

11. El aerogenerador de la reivindicación 10, en donde la oscilación de salida de potencia o la oscilación de desviación de salida de corriente, a ser determinada como asociada con un evento de SSR crítico para la operación adicional del aerogenerador, como condición adicional a la tendencia de los valores de energía de desviación de salida de potencia o los valores de desviación de salida de corriente integrada tiene que aumentar durante el número dado de ciclos de medición anteriores (A8, B8).

12. El aerogenerador de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, en donde el controlador de aerogenerador está dispuesto además para:

refrescar los valores almacenados del valor de energía de desviación de salida de potencia o la desviación de salida de corriente integrada se refrescan cuando el número dado de ciclos de medición han pasado sin ningún valor de energía de desviación de salida de potencia o valor de desviación de salida de corriente integrada que exceda el umbral de energía dado o el umbral de desviación de corriente integrada dado (A10, A11, B10, B11).