MX2014000738A - Metodos y sistemas para restaurar energia con base en cargas pronosticadas. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un sistema (400) para usarse para restaurar energía en una red (100) de distribución de energía. El sistema incluye un sistema (415) de pronóstico configurado para generar información de pronóstico acerca de la red de distribución de energía y un sistema (405) de detección de falla, aislamiento y recuperación (FDIR) acoplado con la red de distribución de energía, el cual está configurado para generar información de falla acerca de por lo menos una zona (211, 212, 213, 221, 222, 230) en la red de distribución de energía, recibir información de pronóstico desde el sistema de pronóstico, identificar por lo menos una fuente alternativa de energía (455) para la por lo menos una zona y generar un plan de restauración con base en la información de falla y la información pronosticada.

Description

MÉTODOS Y SISTEMAS PARA RESTAURAR ENERGÍA CON BASE EN CARGAS PRONOSTICADAS Ca m po de la Inve n c ión El campo de la presente invención se relaciona en general con la generación y suministro de electricidad y más específicamente, con métodos y sistemas para restaurar la energ ía con base en cargas pronosticadas.

Antecede ntes d e la I nve n c ió n Las redes de distribución de energía conocidas incluyen los sistemas de detección de falla, de aislamiento y de recuperación (FDIR) que se usan para aislar fallas y para restaurar la energ ía después de una falla u otra falla de energ ía. Los sistemas conocidos generan planes de restauración con base en la información de carga real . Sin embargo, tales planes por lo general , están limitados, ya que las cargas pueden cambiar en cortos períodos de tiempo. Conforme la carga cambia, por ejemplo, se requieren de otras configuraciones de red para adaptar las cargas cambiantes.

Además, dependiendo de la topolog ía de la red pre-falla, se pueden identificar más de una trayectoria alternativa o una trayectoria de retroalimentación , desde la cual puede fluir la energ ía desde una fuente de energ ía alternativa, a través de una serie de interruptores, a una o más cargas desconectadas. De conformidad con esto, se necesita un sistema para restaurar energ ía que identifique las trayectorias de retroalimentación y que reduzca el riesgo de una falla de energía en cascada y que reduzca la necesidad de reconfiguraciones de red adicionales como resultado de restaurar la energ ía.

Breve Descripción de la Invención En una modalidad, se proporciona un sistema para restaurar la energ ía para una red de distribución de energía. El sistema incluye un sistema de pronóstico configurado para generar información de pronóstico acerca de la red de distribución de energía y el sistema de detección, aislamiento de falla y recuperación (FDI R) acoplado con la red de distribución de energía. El sistema FDI R está configurado para generar información de falla acerca de por lo menos una zona en la red de distribución de falla desde el sistema FDI R, recibir información de pronóstico desde el sistema de pronóstico, identificar por lo menos una fuente alternativa de energ ía para la por lo menos una zona y generar un plan de restauración con base en la información de falla y la información de pronóstico.

En otra modalidad, se proporciona un sistema de detección de falla, aislamiento y recuperación (FDI R) para usarse con un sistema de restauración de energía acoplado con una red de distribución de energía. El sistema FDIR está configurado para generar la información de falla acerca de por lo menos una zona en la red de distribución de energía, recibir la información de pronóstico acerca del sistema de distribución de energía , identificar por lo menos una fuente alternativa de energía para la por lo menos una zona y generar un plan de restauración con base en la información de falla y la información de pronóstico.

En otra modalidad , se proporciona un método para restaurar la energía en una red de distribución de energ ía. El método incluye identificar por lo menos una zona dentro de la red de distribución de energ ía, pronosticar una primera demanda de energ ía de la por lo menos una zona, identificar por lo menos una fuente alternativa de energía para la por lo menos una zona, identificar por lo menos un interruptor dentro de la red de distribución de energía con la capacidad de suministrar energ ía desde la por lo menos una fuente alternativa para la por lo menos una zona y generar un plan de restauración para restaurar la energía de por lo menos una zona .

Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es un diagrama en bloque de una red de distribución de energ ía ejemplificativa.

La Figura 2 es un diagrama en bloque de un sistema de restauración de energ ía con base en pronósticos, ejemplificativo que se puede usar con la red de la Figura 1 .

La Figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra un método ejemplificativo para usar el sistema de restauración de energía de la Figura 2.

Descripción Detal lada de la I nvención Las modalidades aquí descritas incluyen un sistema de restauración de energ ía ejemplificativo para usarse con una red de distribución de energía. Las modalidades descritas facilitan el manejo de la restauración de energ ía de porciones des-energizadas de la red con base en cargas de energía pronosticadas.

Los efectos técnicos de las modalidades aqu í descritas incluyen por lo menos (a) identificar por lo menos una zona dentro de una red de distribución de energía; (b) pronosticar una demanda de energía de por lo menos una zona; (c) identificar por lo menos una fuente alternativa de energía para la por lo menos una zona; (d) identificar por lo menos un interruptor dentro de la red de distribución de energ ía con la capacidad de suministrar energ ía desde por lo menos una fuente alternativa a por lo menos una zona, y (e) generar un plan de restauración para restaurar la energía de por lo menos una zona.

Con referencia inicial a la Figura 1 , una red de distribución de energía ejemplificativa se indica por lo general, con el número 1 00. La red 100 de distribución de energía incluye una pluralidad de sub-estaciones 10, 20 y 30, cada una de las cuales está asociada con uno o más alimentadores, mostrados como 1 1 , 12, 1 3, 21 , 22 y 31 . Un ejemplo de una sub-estación incluye una sub-estación de distribución configurada para transferir energía desde uno o más sistemas de transmisión (por ejemplo, una línea o red de transmisión de alto voltaje) a una o más zonas de la red 1 00. Cada sub-estación 10, 20 y 30 incluye una o más fuentes o alimentadores 1 1 , 1 2, 1 3, 21 , 22 y 31 de energ ía. Cada sub-estación 10, 20, 30 también puede incluir uno o más interruptores de circuito, es decir, interruptores de circuito de sub-estación (o simplemente "interruptores") 301 , 31 1 , 316, 327 , 328 y 340, cada uno de los cuales está conectado con uno de los alimentadores 1 1 , 12, 1 3, 21 , 22 y 31 . Para el beneficio del texto, los interruptores de subestación también se pueden describir como "raíces" . Como se usa aqu í, el término "alimentador" se refiere a una línea de distribución de energía o a otro conductor que proporciona energ ía a una o más porciones de la red 1 00. En la modalidad ejemplificativa mostrada en la Figura 1 , la subestación 10 está asociada con alimentadores 1 1 , 1 2 y 1 3, cada uno de los cuales está conectado con los interruptores 301 , 316 y 328, respectivamente. La subestación 20 está asociada con alimentadores 21 y 22, cada uno de los cuales está conectado con los interruptores 31 1 y 327 respectivamente. la subestación 30 está asociada con el alimentador 31 , que está conectado con el interruptor 340. Aunque solamente se ilustran tres subestaciones en este ejemplo, la red 100 puede incluir cualquier número de subestaciones, cada una de las cuales puede incluir cualquier número de alimentadores.

En la modalidad ejemplificativa, la red 100 incluye un sistema 360 de computadora configurado para controlar la transmisión de energía. Aunque el sistema 360 de computadora se ilustra como incluido dentro de la red 1 00, el sistema 360 de computadora puede ser externo a la red 1 00 (por ejemplo, estar ubicado en forma remota) y está en comunicación con la red 1 00. Además, aunque se describe como un sistema de computadora , el sistema 360 de computadora puede ser cualquier dispositivo de procesamiento apropiado que permita a la red 100 funcionar como se describe aquí. Por ejemplo, el sistema 360 de computadora puede comprender una pluralidad de dispositivos de procesamiento configurados para operar juntos.

En una modalidad, la red 100 de distribución de energ ía es parte de una red de transmisión y distribución jerárquica. Una red de transmisión está ubicada a una jerarquía de alto nivel y suministra energ ía a la red 100 de distribución . Las subestaciones 10, 20 y 30 están ubicados a una jerarquía de medio nivel y están conectadas con una pluralidad de dispositivos de campo ubicados en la jerarquía de bajo nivel de la red de transmisión y de distribución . En una modalidad, los controladores están ubicados a un nivel de jerarquía que es por lo menos el nivel de las subestaciones, es decir, la jerarquía de nivel medio, que es más alta que los niveles bajos de jerarqu ía que incluyen las ubicaciones "en campo".

La red 100 incluye una pluralidad de nodos 301 -340 ubicados, por ejemplo, en una jerarquía de bajo nivel , cada uno afecta la topología de la red 100 y conecta porciones de uno o más alimentadores. El término "nodo" se relaciona con un punto de dirección en la red 1 00. Los nodos 301 -340 pueden incluir cualquier tipo de dispositivo de campo tal como un divisor de circuito, un sensor u otro punto de medición y/o un interruptor controlable, tal como un interruptor de circuito, un reconectador, o un seccionador. En una modalidad , los nodos incluyen dispositivos de campo "no inteligentes", tal como dispositivos que no incluyen controladores locales. Los dispositivos de campo pueden ser dispositivos instalados en campo, por ejemplo. Los interruptores controlables pueden estar normalmente abiertos o normalmente cerrados. Los nodos 301 -340 se pueden caracterizar como activos o pasivos. Los "nodos activos" se refieren a cualquier nodo que se puede controlar para efectuar un cambio de topolog ía. Los nodos activos incluyen reconectores, interruptores de circuito e interruptores controlables (incluyendo, por ejemplo, interruptores controlables en forma remota) que no necesitan tener funciones de automatización relacionadas con el seccionado o con la restauración . Además, los nodos activos pueden tener la capacidad de control de fase de tres fases o individuales. Los "nodos pasivos" se refieren a nodos que incluyen divisores de red o cualquier artículo no controlable, y no provocan cambios en la topolog ía . Los nodos pasivos pueden tomarse en consideración por las capacidades de carga debidas a las posibilidades de enrutamiento dentro de la zona de red. Los nodos también pueden definir varias ramas, en donde el circuito formado en la red se divide en múltiples circuitos adicionales. Una ramificación puede ocurrir como una ramificación de una sola fase o de múltiples fases. El nodo en donde ocurre la división, ubicado hacia el interruptor de la subestaciones asociada, puede describirse como una "raíz de ramificación" .

La red 1 00 define un "esquema" o "topolog ía" asociada que se refiere a la distribución de las conexiones de la red , incluyendo las distribuciones estáticas y geográficas, así como el número, tipo y distribución de nodos en la red 100. La red 1 00 puede también dividirse en uno o más "segmentos", los cuales se refieren a nodos únicos, grupos de nodos conectados y/o porciones del alimentador ubicadas entre los nodos de red pasivos o activos importantes. Dependiendo del esquema, los segmentos pueden tener la capacidad de aceptar energ ía desde múltiples alimentador a través de múltiples subestaciones. Cada segmento puede tener una "capacidad de carga" configurada, asociada, la cual representa la carga máxima que se puede manejar por el segmento.

Con referencia otra vez a la Figura 1 , en la modalidad ejemplificativa presente, los nodos 301 -340 incluye nodos de red pasivos, interruptores normalmente cerrados, interruptores normalmente abiertos y sensores. No existe un límite pre-configurado para el número de nodos. Los nodos 302, 303, 307, 309, 317 , 31 9, 321 , 325, 326, 329, 333, 334 y 338 son normalmente interruptores cerrados, que se pueden abrir, por ejemplo, para aislar un segmento con falla. Los nodos 305, 312, 313, 323, 335 y 337 normalmente son interruptores abiertos, que actúan para prevenir la transmisión cruzada de energía y para definir las zonas de la red 100. Los nodos 304, 306, 308, 310, 31 5, 318, 320, 322, 324, 330, 332, 336 y 339 son nodos de red pasivos y los nodos 314 y 331 son sensores. La configuración de la red 1 00 y la configuración particular de los tipos y números de nodos mostrados en la presente modalidad son meramente ejemplificativos. El sistema y los métodos aquí descritos pueden aplicarse en cualquier red de distribución de energía que tiene cualquier topología deseada y cualquier número, tipo y configuración de nodos.

La red 100 también incluye una pluralidad de zonas, cada una de las cuales puede ser abastecida por un alimentador individual y cada una de las cuales tiene una configuración o topología asociada. El término "zona" se refiere a una sub-red de distribución asociada con un número finito de nodos activos, tales como interruptores, y reconectores. Las zonas pueden ser referidas como "áreas de energ ía" o "sectores" . Un segmento puede ser el mismo que una zona. La topología de una zona se refiere al número, tipo y posiciones relativas de nodos conectados con o en comunicación con un controlador y/o el suministro de energ ía del controlador. Cada zona puede estar asociada con un alimentador individual o con múltiples alimentadores. En una modalidad, cada zona puede incluir todos los segmentos entre un solo interruptor en una subestación conectada con un solo alimentador y todos los interruptores normalmente abiertos. El "borde" de la zona se refiere a los interruptores en una subestación y a los interruptores normalmente abiertos. En la modalidad ejemplificativa de la Figura 1 , la red 100 incluye seis zonas 21 1 , 212, 21 3, 221 , 222 y 230 y cada una está asociada con un alimentador individual y está enlazada por un interruptor de subestación y con por lo menos un interruptor normalmente abierto. Los nodos, tales como los interruptores normalmente abiertos, que definen el borde de una zona y conectan zonas adyacentes juntas pueden ser referidas como "nodos de borde" . Las zonas mostradas en la Figura 1 son meramente ejemplificativas y se debe apreciar que se pueden definir zonas adicionales dentro de la red 100, las cuales incluyen algunas o todas las zonas 21 1 , 21 2, 21 3 , 221 , 222 y 230. Más en particular, como resultado de una falla dentro de la red 1 00, la topolog ía de la red 100 se puede ajustar para redefinir zonas dentro de la red 1 00, como será descrito con más detalle a continuación.

La posición relativa de los diferentes nodos, subestaciones u otros componentes en la red 1 00 se describen uno con relación al otro y se pueden describir con relación a su posición en la trayectoria de la red con relación a otros nodos, interruptores, alimentador o subestaciones. Por ejemplo, un primer nodo descrito como "anterior" o "previo" a un segundo nodo, "precede" al segundo nodo y/o que se encuentra "corriente arriba" desde el segundo nodo, indica que el primer nodo está ubicado antes del segundo nodo cuando se analiza la trayectoria de circuito desde el interruptor hacia el borde de la zona, es decir, el primer nodo está entre el interruptor o subestación y el segundo nodo. De la misma forma, el primer nodo descrito como "el siguiente nodo", "posterior" o "después" de un segundo nodo o "corriente abajo" desde el segundo nodo, indica que el primer nodo sigue al segundo nodo cuando se analiza la trayectoria de circuito desde el interruptor hacia el borde de la zona, es decir, el primer nodo está entre el segundo nodo y el nodo del borde de zona.

Cada subestación 1 0 , 20 y 30 incluye un controlador 1 01 , 102 y 103 respectivo ubicado por ejemplo, en una jerarquía de nivel medio, para controlar varios nodos de la red . Cada controlador 1 01 , 102 y 103 está acoplado en comunicación con el sistema 360 de computadora. Como se muestra en la Figura 1 , el controlador 101 está incluido en la subestación 10, el controlador 1 02 está incluido en la subestación 20 y el controlador 103 está incluido en la subestación 30. En una modalidad, cada controlador 1 01 , 1 02 y 1 03 es un controlador de Automatización de Distribución (DA) . En la presente modalidad, cada subestación incluye un controlador. Sin embargo, una subestación puede incluir más de un controlador, en caso de ser requerido. Cada controlador 1 01 , 102 y 103 puede también funcionar como una unidad de terminal remota (RTU) de Adquisición de Datos y de Control de Supervisión (SCADA) según sea necesario. Cada controlador 1 01 , 1 02 y 1 03 se comunica en una forma pre-configurada y en una modalidad , en una relación cliente-servidor (maestro-esclavo), sin cambio dinámico con los nodos activos y los sensores ubicados en los segmentos de energ ía energizados desde su subestación respectiva. Cada controlador 1 01 , 102 y 103 tiene la capacidad de descubrir automáticamente los otros controladores sin ajustes pre-configurados, y establecer intercambios ad-hoc de datos. En una modalidad , la comunicación entre los controladores y los nodos se logra por medio de servicios con base en I P.

Cada controlador 1 01 , 102 y 1 03 controla por lo menos una zona conectada con un alimentador u otra fuente de energía. En una modalidad, una zona está definida por su respectivo alimentador y/o interruptor y también puede definirse por uno o más interruptores abiertos respectivos. En el ejemplo mostrado en la Figura 1 , la red 100 está dividida en zonas 21 1 , 21 2, 21 3, 221 , 222 y 230. La zona 21 1 tiene bordes definidos por el interruptor 301 y los interruptores 305 y 31 2 normalmente abiertos, la zona 21 2 tiene bordes definidos por el interruptor 301 e interruptores 31 2, 323 y 337 normalmente abiertos y la zona 21 3 tiene bordes definidos por el interruptor 328 y el interruptor 335 normalmente abierto. Las zonas 21 1 , 212 y 21 3 son controladas por un controlador 1 01 . La zona 221 tiene bordes definidos por el interruptor 31 1 y los interruptores 305 y 31 3 normalmente abiertos, y la zona 222 tiene bordes definidos por el interruptor 327 y los interruptores 31 3 y 323 normalmente abiertos. Las zonas 221 y 222 son controladas por el controlador 1 02. La zona 230 tiene bordes definidos por el interruptor 340 y por los interruptores 335 y 337 normalmente abiertos y es controlada por el controlador 103.

La Figura 2 es un diagrama en bloque de un sistema 400 de restauración de energía con base en pronósticos que se puede usar con la red 1 00. El sistema 400 de restauración de energ ía incluye un sistema 405 de detección de falla, aislamiento y recuperación (FDI R) y un sistema 41 5 de pronóstico. En la modalidad ejemplificativa, el sistema 405 FDI R es un sistema 360 de computadora. En forma alternativa, el sistema 360 de computadora incluye uno o más de un sistema 405 FDIR y un sistema 41 5 de pronóstico. Por ejemplo, cada uno de los sistemas 405 y 41 5 se puede implementar en un sistema 360 de computadora con el uso de uno o más dispositivos de procesamiento.

En la modalidad ejemplificativa, el sistema 405 FDI R incluye un motor 406 de detección de falla y un motor 407 de aislamiento de falla que está acoplado con el motor 406 de detección de falla. El motor 407 de aislamiento de falla genera la información 420 de aislamiento de falla que contiene información acerca de una zona desenergizada dentro de la red 100, por ejemplo, desde el motor 406 de detección de falla, tal como los interruptores usados para aislar la zona desenergizada. Una "zona desenergizada" se refiere a una zona o porción de la red 1 00 en donde la demanda de energía excede al suministro de energ ía, incluyendo, sin limitar, una zona en una condición de "apagón", una condición de falla y/o cualquier condición operativa anormal. La zona "desenergizada" no se refiere a una o más de las zonas mostradas en la Figura 1 . Más bien, la zona desenergizada puede ser cualquier porción de la red 100, con la capacidad de ser definida por nodos y/o bordes. El sistema 405 FDIR incluye un motor 425 de restauración que analiza las zonas desenergizadas en la red 1 00 para generar un plan 430 de restauración para cada zona desenergizada. Con el uso de la información 420 de aislamiento de falla desde el motor 407 de aislamiento de falla en combinación con la información 435 de la topolog ía de la red y las mediciones 440 de red en tiempo real , el motor 425 de restauración analiza las zonas 445 desenergizadas.

En la modalidad ejemplificativa, el motor 425 de restauración recibe, como entrada, la información 435 de topología de la red que representa la topología de la red 100 desde la red 1 00. En forma alternativa, el sistema 405 FDI R incluye una representación topológica predeterminada de la red 1 00. La información 435 de topología incluye definiciones de cada zona que incluyen conexiones entre las zonas de la red 1 00. La información 435 de topología puede ser representada como una gráfica que incluye zonas y/o interruptores como nodos y conexiones entre las zonas como bordes. Las mediciones 440 en tiempo real pueden incluir datos desde los controladores 101 , 1 02, 103 y/o los sensores 314, 331 , tales como cargas de corriente.

El motor 425 de restauración transmite las identidades de las zonas 445 desenergizadas a un motor 450 de fuente alternativo y al sistema 41 5 de pronóstico. En la modalidad ejemplificativa, el motor 450 de fuente alternativo se implementa con el uso del sistema 360 de computadora. En forma alternativa, el motor 450 de fuente puede implementarse en un sistema de computadora independiente y/o con el sistema 41 5 de pronóstico. El motor 450 fuente analiza cada zona 445 desenergizada para determinar por lo menos una fuente alternativa de energía 445, tal como una zona adyacente a la zona 445, como una alternativa para la fuente realmente no disponible de energ ía para cada zona 445 desenergizada. Cada fuente 455 alternativa está identificada por un interruptor o interruptores, y la cantidad de energía disponible a través de ese interruptor, que se debe cerrar para permitir que la energía fluya desde la fuente 455 alternativa hasta la zona 445 desenergizada. Las fuentes 455 alternativas incluyen, por ejemplo, las zonas 211, 212, 213, 221, 222 y 230.

El sistema 415 de pronóstico pronostica las cargas para cada zona 445 desenergizada y/o cada fuente 455 alternativa. El sistema 415 de pronóstico transmite la información 460 de carga pronosticada que incluye las cargas proyectadas o la demanda para el motor 425 de restauración. La información 460 de carga pronosticada puede estar con base en el historial de uso, el uso programado predeterminado (por ejemplo, eventos de convenciones y/o de deportes), los pronósticos climáticos y sus similares. Además, la información 460 de carga pronosticada puede estar con base en un intervalo de tiempo predeterminado, tal como unas cuantas horas, unos cuantos días y/o un tiempo estimado hasta que la zona 445 desenergizada se restaura a un estado operativo normal.

El motor 425 de restauración analiza la información 460 de carga pronosticada desde el sistema 415 de pronóstico en combinación con el criterio 465 de restauración que se introducen en el sistema 405 FDIR para generar un plan 430 de restauración de energía para cada zona 445 desenergizada. En forma alternativa, se pueden generar uno o más planes 430 para cada zona 445 desenergizada. El plan 430 de restauración de energía incluye los interruptores a ser modificados, y el orden en secuencia en el cual se deben modificar los interruptores. El criterio 465 de restauración se puede introducir en el sistema 405 FDI R con el uso de por lo menos un dispositivo 470 de interfaz humana o con el uso de un sistema remoto (no mostrado) conectado con el sistema 405 FDI R, con el uso de la red (no mostrada). El dispositivo 470 de interfaz humana, por ejemplo, puede ser un teclado, un mouse, una pantalla de tacto o cualquier otro dispositivo de interfaz humana que permite al sistema 405 FDI R funcionar como se describe aquí. El criterio 465 de restauración puede incluir, sin limitar, el número de clientes que necesitan restaurar la energ ía, la importancia relativa de los clientes y/o los requerimientos para el números de pasos de interrupción necesarios, etc.

En la modalidad ejemplificativa, el sistema 400 de restauración de energ ía incluye un sistema 475 de generación de respuesta de demanda. El sistema 475 de generación de respuesta de demanda se comunica con uno o más sitios del cliente (no mostrados) acoplados con la red 100 para proteger las cargas dentro de una zona, por ejemplo, las zonas 445 desenergizadas y/o las zonas 455 alternativas. Más en particular, el motor 425 de restauración puede transmitir una solicitud 480 de protección que está con base en el plan 430 de restauración de energ ía para el sistema 475 de generación de respuesta de demanda. El sistema 475 de generación de respuesta de demanda determina, con base en la solicitud 480 de protección , los sitios del cliente que recibirán la solicitud 485 de protección del cliente Por ejemplo, la solicitud 480 de protección puede especificar uno o más sitios del cliente o pueden especificar las cargas objetivo para las zonas 445 o las fuentes 455. La solicitud 485 de protección del cliente se transmite al sistema de respuesta de demanda del cliente (no mostrado), tal como a un medidor de usuario final o a un dispositivo inteligente en el sitio del cliente. El sistema de respuesta de demanda del cliente está configurado para reducir selectivamente o desconectar las cargas del cliente en el sitio del cliente en respuesta a la solicitud 485 de protección del cliente.

Por ejemplo, la solicitud 485 de protección se puede generar con base en si los interruptores en el plan 430 tienen suficiente capacidad para suministrar la carga pronosticada y/o si las fuentes 455 alternativas en el plan 430 tienen suficiente energía para cargas máximas en las zonas 445 desenergizadas. Más en particular, la solicitud 480 de protección puede indicar que la protección debe ocurrir en la zona 445 desenergizada y/o en la fuente 455 alternativa .

En la modalidad ejemplificativa, el sistema 405 FDI R incluye un despliegue 460. El sistema 405 FDI R está configurado para desplegar, con el uso de un despliegue 490, una visualización de múltiples dimensiones de las zonas 445 desenergizadas, las áreas 455 de fuente alternativas y/o las zonas 445 y las áreas 455 de conexión de los interruptores. Por ejemplo, la topolog ía 435 se puede desplegar encima de un mapa geográfico correspondiente. Las zonas 445 desenergizadas y/o las áreas 455 fuente alternativas pueden ser desplegadas encima de la topolog ía 435 y del mapa geográfico. U n operador del sistema 405 FDI R puede usar el dispositivo 470 de interfaz humana para solicitar información adicional desde el sistema 405 FDI R a ser desplegado. Por ejemplo, cuando el operador hace clic en el interruptor desplegado, el despliegue 490 puede desplegar la capacidad real del interruptor. Como otro ejemplo, cuando el operador hace clic en una zona desplegada, la carga real y/o pronosticada de la zona desplegada se puede visualizar.

El sistema 405 FDIR transmite, en forma selectiva, comandos a los interruptores incluidos en el plan 430 de restauración. Más en particular, en la secuencia especificada por el plan 430, el sistema 405 FDIR instruye a los interruptores para cambiar su estado operativo (es decir, abiertos, cerrados, encendidos, apagados, etc.) de conformidad con el plan 430. El sistema 405 FDIR puede comunicarse con los interruptores a través de los controladores 101, 102 y/o 103. En forma alternativa, el sistema 405 FDIR despliega los planes 430 con el uso del despliegue 490. Más en particular, cada paso del plan 430 se puede desplegar en forma selectiva de manera que el operador puede ver los flujos de carga, los efectos de cascada, etc., del plan 430. Por ejemplo, el operador puede "mover" el plan 430 hacia adelante o atrás para visualizar cada paso. El operador puede ejecutar, en forma selectiva, uno o más pasos del plan 430 y/o uno o más planes 430 con el uso del dispositivo 470 de interfaz.

Para ilustrar una posible operación del sistema 400 de restauración de energía, se ofrece un ejemplo, en donde una falla ocurre en el nodo 318 y los interruptores 312, 323 y 337 están abiertos. La falla se detecta por el motor 406 de detección de falla y se comunica al motor 407 de aislamiento. El motor 407 de aislamiento aisla la falla al abrir los interruptores 317, 319 y 321. De conformidad con esto, la zona 212 se divide efectivamente en cuatro zonas: el área de falla aislada que incluye al nodo 318, un área que puede recibir energía desde el alímentador 12, una zona de apagón que incluye al nodo 320, y una zona de apagón que contiene al 322. El motor 425 de restauración puede generar un plan 430 para restaurar la energía para el nodo 322 al cerrar el interruptor 323, lo cual acopla el nodo 322 con el nodo 222. En forma similar, el motor 425 de restauración puede generar un plan 430 para restaurar la energía en el nodo 322 al cambiar los estados del interruptor y/o al generar los eventos de respuesta de demanda o las solicitudes de protección del cliente.

Como otro ejemplo y para continuar con el ejemplo anterior, pero en donde el interruptor 323 no está cerrado debido a que la zona 222 está determinada, por ejemplo, por el sistema 415 de pronóstico y/o el motor 425 de restauración, como con energía insuficiente para suministrar energía al nodo 322, el motor 425 de restauración puede generar un plan 430 que incluye uno o más de los siguientes, sin limitar: un interruptor 326 abierto para dividir la zona 222, usar el sistema 475 de generación de respuesta de demanda para disminuir la carga en el área dividida de la zona 222 que incluye al nodo 324 y para disminuir la carga en la zona 221, cerrar los interruptores 313 y 323 para acoplar los nodos 322 y 324 con la zona 221. Los ejemplos anteriores tienen el propósito de ser ejemplificativos y no tienen ninguna intención limitante. Sin embargo, se debe apreciar a partir de los ejemplos anteriores, que los planes de restauración pueden incluir más que instrucciones para cerrar un interruptor para suministrar energía de una zona a una zona desenergizada. Más bien, las zonas se pueden reconfigurar por un motor 425 de restauración y no se limitan a las configuraciones de pre-falla.

La Figura 3 es un diagrama 500 de flujo que ilustra un método ejemplificativo para usar al sistema 400 de restauración de energía. En una modalidad, los pasos del diagrama 500 de flujo se pueden incorporar como un código ejecutable por computadora almacenado en un medio legible por computadora. En forma alternativa o además, un dispositivo de procesamiento se puede configurar para ejecutar los pasos del diagrama de flujo 500. Después de que se identifica 505 una zona desenergizada, un tiempo T estimado se calcula 510 para restaurar la energía para la zona desenergizada desde las fuentes que suministran energía a la zona desenergizada antes de la falla o fallas que desenergizaron tal zona desenergizada. En otras palabras, el tiempo T es un estimado del tiempo requerido para restaurar la zona desenergizada en normal. El tiempo T se puede calcular por el sistema 400 o se puede introducir en el sistema 400 o en el sistema 405 por el operador.

Una demanda o carga pronosticada, para la zona desenergizada se genera 515 para el tiempo T, con el uso de por ejemplo, el sistema 415 de pronóstico. La demanda máxima pronosticada para la zona desenergizada durante el tiempo T se identifica 520. Un margen de seguridad se añade 525 a la demanda máxima pronosticada. El margen de seguridad puede ser un porcentaje, tal como 5%, 10%, 15%, 20% o 25% de la demanda máxima pronosticada, o un número predeterminado de watts o amperios.

Las fuentes alternativas de energía para la zona desenergizada se identifican 530 con el uso de por ejemplo, el motor 450 de fuente alternativa. Una demanda pronosticada para cada fuente alternativa se genera 535 para el tiempo T con el uso de por ejemplo, el sistema 415 de pronóstico. La demanda máxima pronosticada para cada fuente alternativa se identifica 540. Un margen de seguridad se añade 545 en la demanda máxima pronosticada para cada fuente alternativa.

Las demandas pronosticadas para las zonas desenergizadas y para las fuentes alternativas pueden estar con base en las mediciones reales, por ejemplo, desde el sistema 440 de medición en tiempo real, en las proyecciones de valor históricas, por ejemplo, los cambios de carga por la hora del día, y/o sobre otros planes de configuración emitidos, por ejemplo, durante una tormenta, múltiples fallas pueden ocurrir en diferentes zonas de la red 100, y la restauración de una falla puede afectar las cargas disponibles para restaurar la energía en otras zonas. Se puede generar más de un pronóstico 515, 535 para el tiempo T, en cuyo caso, el máximo entre todos los pronósticos se identifica 520 para la zonas desenergizadas y/o se identifica 540 para las fuentes alternativas.

Los interruptores a ser usados para suministrar energía a la zona desenergizada desde cada fuente alternativa se identifican 550. La máxima capacidad de energía real para cada interruptor identificado se determina 555. En una modalidad, las capacidades de fuente reales se calculan con el uso de un algoritmo de revisión de capacidad. El sistema 405 FDIR puede comunicarse con el sistema 440 de mediciones en tiempo real y/o con los controladores 101, 102 y/o 103 para adquirir los límites de capacidad de fuente real de los interruptores identificados. Más en particular, el sistema 440, con el uso del sistema 405 FDIR, puede determinar los límites de capacidad de fuente real al analizar las mediciones en tiempo real con el uso de por ejemplo, el flujo de energía y el análisis de contingencia. Con el uso de tales mediciones en tiempo real, el sistema 400 puede pronosticar el límite de capacidad real para cada interruptor identificado para el tiempo T o algún otro período de tiempo. En otra modalidad, la capacidad máxima indicada de cada interruptor identificado se usa mejor que la capacidad medida o calculada. Un margen de seguridad se añade 560 a la capacidad máxima de cada interruptor identificado. Por ejemplo, la capacidad máxima puede reducirse por un porcentaje de la capacidad máxima indicada o real.

El sistema 400 de restauración de energía determina 565, por ejemplo, con el uso del motor 425 de restauración y/o el sistema 405 FDIR, si la demanda máxima de la zona desenergizada puede suministrarse por las fuentes alternativas identificadas con base en la demanda máxima de cada fuente alternativa y la capacidad máxima de cada interruptor identificado. Cuando la demanda máxima de la zona desenergizada se puede suministrar, entonces se genera 570 un plan de restauración. El plan de restauración incluye a los interruptores identificados que se deben abrir o cerrar para suministrar energía a la zona desenergizada desde una o más de las fuentes alternativas y el orden en el cual se deben conmutar los interruptores. La selección de las fuentes alternativas, los interruptores y el orden de conmutación reducen el riesgo de fallas de energía en cascada durante el encendido de la zona desenergizada. Cuando el sistema 400 de restauración de energía intenta usar una fuente alternativa para suministrar más carga que las fuentes alternativas, la red 100 pueden experimentar voltajes cambiantes, que también pueden provocar un colapso de voltaje, o la poca factibilidad del flujo de energía. Tal condición se puede comunicar de regreso al motor 425 de restauración desde el sistema 440 de medición en tiempo real para usarse al generar nuevos planes.

Sin embargo, cuando las fuentes alternativas o los interruptores identificados no tienen la capacidad de cumplir con la demanda máxima pronosticada de la zona desenergizada, el sistema 400 de restauración de energía puede determinar 575 la cantidad de carga que se necesita reducir en la zona desenergizada y/o las fuentes alternativas con el fin de ofrecer la demanda máxima pronosticada de la zona desenergizada. Con base en la cantidad predeterminada de carga a ser reducida, se genera 580 una solicitud de protección, por ejemplo, una solicitud 480 de protección. La solicitud de protección se puede transmitir a los sitios del cliente, por ejemplo, a través del sistema 475 de respuesta de demanda, para reducir las cargas en la zona desenergizada y/o en las fuentes alternativas. Un plan de conmutación se genera 585 con base en las demandas pronosticadas que se reducen por la solicitud de protección. Más en particular, el plan de conmutación puede incluir un programa que coordina el tiempo de las solicitudes de protección enviadas a los sitios del cliente con las operaciones de conmutación.

Los métodos y sistemas aquí descritos proporcionan un medio eficiente y económico para restaurar la energía en las redes de distribución de energía. El sistema descrito genera planes de restauración que tienen mayores probabilidades de ser ejecutados con éxito y que requerirán menos reconfiguraciones futuras, lo cual requiere menos intervención del operador y reduce la oportunidad de que se tengan que recalcular planes de restauración. Los resultados pueden incluir tiempos de restauración más rápidos, menos multas para las compañías de servicios y una reconfiguración optimizada de la red de distribución.

El término dispositivo de procesamiento, como se usa aquí, se refiere a las unidades de procesamiento central, microprocesadores, microcontroladores, circuitos de ajuste de instrucción reducidos (RISC), circuitos integrados de aplicación específica (ASIC), circuitos lógicos y/o cualquier otro circuito, procesador y/o computadora con la capacidad de ejecutar las funciones anteriormente descritas.

Como se usa aquí, el término "software" y "firmware" son intercambiables e incluyen cualquier programa de computadora almacenados en la memoria para su ejecución, incluyendo la memoria RAM, memoria ROM, memoria EPROM, memoria EEPROM, y memoria RAM no volátil (NVRAM). Los tipos de memoria antes mencionados son solamente ejemplificativos y por lo tanto, no son limitantes de los tipos de memoria que se pueden usar para almacenar un programa de computadora.

Como se podrá apreciar con base en la especificación anterior, las modalidades antes descritas de la descripción se pueden implementar con el uso de técnicas de programación o ingeniería de cómputo que incluyen software de cómputo, hardware o cualquier combinación o sub-grupo de los mismos, en donde el efecto técnico es un método para restaurar la energía con base en las cargas pronosticadas. Cualquier programa resultante que tenga medios de código legibles por computadora, pueden incorporarse o proporcionar dentro de uno o más medios legibles por computadora, lo cual hace un producto de programa de computadora, es decir, un artículo de fabricación, de conformidad con las modalidades anteriormente descritas. El medio legible por computadora puede ser por ejemplo, pero no se limita a un disco duro (fijo), un disquete, un disco óptico, cinta magnética, memoria semiconductora, tal como una memoria de solamente lectura (ROM) y/o cualquier medio de transmisión/recepción tal como la Internet u otra red o enlace de comunicación. El artículo de fabricación que contiene el código de computadora se puede hacer y/o usar al ejecutar el código directamente desde un medio, al copiar el código desde un medio a otro medio o al transmitir el código sobre la red.

El orden de ejecución o funcionamiento de las operaciones en las modalidades de la invención ilustrada y descrita aqu í, no es esencial a menos que se especifique lo contrario. Esto es, las operaciones se pueden llevar a cabo en cualquier orden, a menos que se especifique lo contrario, y las modalidades de la invención pueden incluir menos operaciones u operaciones adicionales a las descritas. Por ejemplo, se contempla que ejecutar o llevar a cabo una operación particular, antes, durante o después de otra operación, se encuentra dentro del alcance de los aspectos de la invención.

Esta descripción escrita utiliza ejemplos para describir las diferentes modalidades de la materia anterior, incluyendo el mejor modo, y para permitir a las personas experimentadas en la técnica a practicar las modalidades de la materia, incluyendo hacer y usar cualquier dispositivo o sistema y llevar a cabo cualquier método incorporado. El alcance patentable de la materia aqu í descrita se define por las reivindicaciones y puede incluir otros ejemplos contemplados por las personas experimentadas en la técnica. Tales ejemplos tienen la intención se estar dentro del alcance de las reivindicaciones cuando tengan elementos estructurales que no difieran del lenguaje literal de las reivindicaciones o cuando incluyan elementos estructurales equivalentes con diferencias insustanciales del lenguaje literal de las reivindicaciones.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema (400) para usarse para restaurar la energía en una red (100) de distribución de energía, el sistema comprende: un sistema (415) de pronóstico configurado para generar información de pronóstico acerca de la red de distribución de energía; y un sistema (405) de detección de falla, aislamiento y recuperación (FDIR) acoplado con la red de distribución de energía configurado para: generar información de falla acerca de por lo menos una zona (211, 212, 213, 221, 222, 230) en la red de distribución de energía; recibir la información de pronóstico desde el sistema de pronóstico; identificar por lo menos una fuente alternativa de energía (455) para por lo menos una zona; y generar un plan de restauración con base en la información de falla y en la información de pronóstico.

2. El sistema (400) de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende un sistema (475) de respuesta de demanda acoplado con el sistema (405) FDIR, el sistema FDIR también está configurado para transmitir una solicitud (480) de protección al sistema de respuesta de demanda.

3. El sistema (400) de conformidad con la reivindicación 2, en donde el sistema (475) de respuesta de demanda está configurado para transmitir por lo menos una solicitud (480) de protección del cliente a por lo menos un sitio del cliente con base en la solicitud de protección, en donde la solicitud de protección del cliente tiene la capacidad de reducir la carga del cliente.

4. El sistema (400) de conformidad con la reivindicación 3, en donde el sistema (405) FDIR también está configurado para generar la solicitud (480) de protección con base en la información pronosticada.

5. El sistema (400) de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende un despliegue acoplado con el sistema (405) FDIR, el despliegue (490) está configurado para desplegar la zona (211, 212, 213, 221, 222, 230), la red (100) de distribución de energía y un mapa geográfico.

6. El sistema (400) de conformidad con la reivindicación 1, en donde el sistema (415) de pronóstico también está configurado para generar información de pronóstico acerca de la red (100) de distribución de energía con el uso de la información de historial de uso.

7. El sistema (400) de conformidad con la reivindicación 1, en donde el plan de restauración incluye una colección de interruptores (305, 312, 313, 323, 335, 337) en la red (100) de distribución de energía.

8. El sistema (400) de conformidad con la reivindicación 7, en donde el plan de restauración también incluye una secuencia predeterminada para conmutar cada uno de la colección de interruptores (305, 312, 313, 323, 335, 337) en la red (100) de distribución de energía.

9. Un sistema (405) de detección de falla, aislamiento y recuperación (FDIR) para usarse con el sistema (400) de restauración de energía acoplado con la red (100) de distribución de energía, el sistema FDIR está configurado para: generar información de falla acerca de por lo menos una zona (211, 212, 213, 221, 222, 230) en la red de distribución de energía; recibir información de pronóstico acerca del sistema de distribución de energía; identificar por lo menos una fuente alternativa de energía (455) para por lo menos una zona; y generar un plan de restauración con base en la información de falla y la información pronosticada.

10. El sistema FDIR (405) de conformidad con la reivindicación 9, en donde el control FDIR también está configurado para transmitir una solicitud (480) de protección a un sistema (475) de respuesta de demanda.