WO2011004050A1 - Procedimiento para la compensación de los desequilibrios en el suministro de energía eléctrica, así como el dispositivo compensador para su puesta en práctica - Google Patents

Procedimiento para la compensación de los desequilibrios en el suministro de energía eléctrica, así como el dispositivo compensador para su puesta en práctica Download PDF

Info

Publication number
WO2011004050A1
WO2011004050A1 PCT/ES2010/070477 ES2010070477W WO2011004050A1 WO 2011004050 A1 WO2011004050 A1 WO 2011004050A1 ES 2010070477 W ES2010070477 W ES 2010070477W WO 2011004050 A1 WO2011004050 A1 WO 2011004050A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
active
reactive
phase
imbalance
currents
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/ES2010/070477
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Vicente LEÓN MARTÍNEZ
Joaquín MONTAÑANA ROMEU
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universidad Politecnica de Valencia
Original Assignee
Universidad Politecnica de Valencia
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universidad Politecnica de Valencia filed Critical Universidad Politecnica de Valencia
Publication of WO2011004050A1 publication Critical patent/WO2011004050A1/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1807—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using series compensators, e.g. thyristor-controlled series capacitors [TCSC]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1821—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
    • H02J3/1828—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepwise control, e.g. switched capacitor banks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1821—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
    • H02J3/1835—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Definitions

  • the object to which the invention of the present application refers is a "Procedure for the compensation of imbalances in the supply of electrical energy, as well as the compensating device for its implementation".
  • the Procedure for the compensation of imbalances in the supply of electrical energy allows balancing (balancing) the energy supplies of the three-phase electrical network to any receiver or electrical installation single-phase or three-phase, with energy consumption variable over time.
  • the Procedure can also be applied to receivers and electrical installations, single-phase or three-phase, with fixed energy consumption.
  • variable imbalance compensating device for the implementation of the present invention, obtained from the Procedure, can be implemented in two alternative ways: a) continuous variable and b) discrete or stepwise variable. In the latter case, the concept of asymmetry or imbalance step is established as a fundamental design parameter of the compensating device. Likewise, the asymmetry or unbalance step of the active loads and the asymmetry or unbalance step of the reactive loads are distinguished in the compensating device.
  • active filters are electronic converters that have the ability to supply a current system equal to the imbalance currents caused by the unbalanced loads.
  • active filters There are patented a large number of active filters, whose difference lies, fundamentally, in the control circuit (hardware and software) necessary to obtain the imbalance currents.
  • active filters are rarely used in most industrial applications, due to their high price, and they are not usually applied for the imbalance compensation but for the elimination of harmonic distortions.
  • sequence filters to three and four wires, patented by the Polytechnic University of Valencia (ES 2 156 828 and ES 2 169 651). These are passive devices, formed by coils and capacitors, which are capable of balancing fixed loads. They are not useful for the compensation of imbalances caused by variable loads.
  • the purpose of the invention which constitutes the object of this patent, consists in overcoming the disadvantages of the devices of compensation of the imbalances currently available, described above, and their replacement by compensators of variable, active and passive imbalances, based on the Unifying Theory of Electric Power, developed by the authors of this invention.
  • the procedure for the discrete compensation (to steps) of the imbalances in the supply of electric power comprises the following operations: 1) Digital processing of electrical signals.
  • I az I z • cos ( ⁇ vz - ⁇ iz )
  • I rz I z • sen ( ⁇ vz - ⁇ iz )
  • the matrices of the active and reactive powers of each phase of the electrical network (P z , Q z ) are obtained as:
  • the imbalance power of each phase of the electrical network defines the joint effect of the imbalance caused by the active and reactive loads of each phase. It is obtained by any of the following expressions:
  • the variations of active and reactive currents of each phase, necessary to determine the imbalance powers due to the active and reactive loads of each phase of the electrical network are obtained by the difference between the active current and reactive of each phase (l az , I ⁇ ) and the minimum value of these currents in the electricity grid (l az min, Irz mmj- az az az min rz rz rz min
  • the variations of active and reactive powers of each phase, necessary to determine the imbalance powers due to the active and reactive loads of each phase of the electrical network are obtained by the difference between the active and reactive power of each phase (P z , Qz) and its minimum value (P z m ⁇ n> Q zm , n):
  • the imbalance step is defined as the lowest imbalance power that the imbalance compensator can supply.
  • the value of the power of the step can be established: 1) based on the analysis of the electrical network that is to be compensated and 2) with a predetermined value, in case of mass production.
  • Variable imbalance compensators must have the same number of active steps in each phase, and also the same number of reactive steps. But during normal operation of the compensator, not all available steps are always used. For this reason, the number of active and reactive steps that must be connected in each phase (N pz , N qz ) is defined as the entire part of the quotient between the imbalance powers due to the active and reactive loads (A pz , A qz ), measured at any time, according to the third step, and the power of the step (A p eS c, A q eS c):
  • the complex admittances of its elements are obtained by the following general expressions:
  • I h i J 2 - [V3 (A; 2 - A; 3 ) + 2A; 1 -A q2 - A q3 ]
  • ⁇ h3 J 2 "[ ⁇ A P i - A ; 2 ) -A ql - A q2 + 2A q3 ]
  • a p2 , A qz are the real values of the imbalance powers supplied by the compensator, V is the effective value of the simple voltages of the phases and j is the imaginary unit.
  • N pz and N qz defined in operation 5.
  • the procedure for the variable, continuous compensation of the imbalances in the electricity supply includes the following operations, in addition to the first, second and third indicated for the discrete imbalance compensators:
  • ⁇ c i - (V 12 -X 1 -V 31 -Y 13 + V 1 -Y 111 )
  • ⁇ 2 - (V 23 - ⁇ 2 -V 12 - ⁇ 1 + V 2 - ⁇ h2 )
  • V 12 , V 23 , V 31 are the line voltages of the power grid
  • admittances are express as:
  • ⁇ l2 J ( ⁇ I a2 - ⁇ I a3 )
  • ⁇ l3 J (AI a3 - ⁇ I al )
  • V is the effective value of the phase voltages of the electrical network
  • j is the imaginary unit and the variations of active and reactive currents of each phase ( ⁇ I az , ⁇ I rz ) are obtained as indicated in the third operation of the discrete compensator, in steps.
  • the implementation device for the compensation of the imbalances of the electrical networks consists of a power circuit and a control circuit.
  • the power circuit is formed by variable coils and capacitors, obtained from a fixed capacitor and a variable coil, associated in series or in parallel.
  • the power circuit consists of several active and reactive steps formed by coils and capacitors, which can be adjusted at will and connected and disconnected by contactors or static switches.
  • the elements of the power circuit of the continuous imbalance compensators consist of static switches.
  • the control circuits of the imbalance compensators of the electrical networks are formed by a physical system for measuring and acquiring electrical signals (hardware), and a program for measuring the imbalances (software) developed by the same authors of the invention.
  • the system of measurement and acquisition of electrical signals consists of:
  • the Program or software for measuring the imbalances and the operation of the control circuit is composed of the following programming parts (program modules):
  • - Acquisition module responsible for acquiring voltage and intensity samples, which are stored in a vector for each voltage and intensity.
  • Imbalance step module (only for discrete compensators), in charge of determining the number of active and reactive steps to be used at each moment, based on the values obtained from the imbalance module and the power set for the step of active and reactive.
  • Figure 1 Schematically shows the elements of a preferred embodiment of the variable imbalance compensator, in steps, the connection between said elements and the connection of the compensator to the power grid and to the unbalanced installation.
  • Figure 2. Shows a preferred embodiment of the previous compensator with variable capacitors and coils.
  • Figure 3 Schematically shows another preferred embodiment of a variable imbalance compensator, to steps, and its connection to the power grid and to the unbalanced installation.
  • Figure 4. Shows the constitution and the integral elements of active and reactive steps adjustable in value, for the variable compensator, to steps, above.
  • Figure 5. Shows the flow chart of the operations corresponding to the procedure for a variable compensator, in steps.
  • Figure 6. Shows the flow chart of the operations corresponding to the procedure for a variable, continuous compensator.
  • FIG. 7 Shows the parts that make up the control circuit of any variable imbalance compensator, according to another preferred embodiment of the invention.
  • This parameter is the number of active (N p ) and reactive (N q ), defined as the entire part of the value that, respectively, results from dividing the maximum imbalance powers due to the active and reactive loads (A p max , A q max ), which may occur at any stage of the electricity grid, and the imbalance steps of active and reactive loads (A peS c, A q eS c):
  • N pz , N qz The number of active and reactive steps that must be connected in each phase (N pz , N qz ) during the operation of the compensator are obtained as the entire part of the quotient between the imbalance powers due to the active and reactive loads (A pz , A qz ), measured at any time and the power of the step (A p eS c, A q eS c):
  • the compensator will provide imbalance powers (A p2 , A q2 ):
  • ⁇ h3 J 2 - [Vs (A; - A 2) - A ql - A; 2 + 2A q3 ]
  • N pz and N qz defined in operation 5.
  • V is the effective value of the phase voltages of the electrical network
  • j is the imaginary unit and the variations of active and reactive currents of each phase ( ⁇ I az , ⁇ I rz ).
  • ⁇ c i - (V 12 -X 1 -V 31 -Y 13 + V 1 -Y 111 )
  • ⁇ 2 - (V 23 - ⁇ 2 -V 12 - ⁇ 1 + V 2 - ⁇ h2 )
  • ⁇ c3 - (V 31 -X 3 -V 23 -Y 12 + v 3 -Y 113 )
  • V 12 , V 23 , V 31 are the line voltages of the power grid.
  • FIGS 1, 2, 3 and 4 schematically show the power circuits, and their integral elements, necessary to carry out the Procedure of Figure 5.
  • the control or regulator circuit shown in Figure 7, is useful for the implementation of the procedures shown in Figures 5 and 6.
  • the control circuit consists of the acquisition means, formed by measurement transducers (10) and an acquisition device (11), which must be of high speed in the case of the procedure set forth in Figure 6.
  • the signals obtained by these elements are transmitted to the processing means (12), which can be both a DSP and a processor, or a combination of both.
  • the processing means (12) which can be both a DSP and a processor, or a combination of both.
  • the operations of the procedure described above are carried out in the processing medium, in this example in accordance with a measurement program comprising the following modules:
  • - Acquisition module responsible for acquiring voltage and intensity samples, which are stored in a vector for each voltage and intensity.
  • - Imbalance step module (only for discrete compensators), in charge of determining the number of active and reactive steps to be used at each moment, based on the values obtained from the imbalance module and the power set for the step of active and reactive.
  • - Current reference module (only for continuous compensators), in charge of comparing the variations of active and reactive current of each phase with maximum values set as a reference.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

Procedimiento que busca la compensación de los desequilibrios en el suministro de energía eléctrica, que puede ser implementado en dos alternativas, a) variable continuo y b) variable discreto a escalones, que consta de las siguientes etapas: Adquisición de señales, Medida de corrientes, Medidas de potencias activas y reactivas, calculo de las potencias de desequilibrio, establecimiento de un valor de referencia que puede ser el valor de los escalones de activa y reactiva o valor máximo de las corrientes de activa y reactiva y cálculo de las admitancias del compensador y de corriente del compensador en el caso de un compesador variable, dodne dispositivo consta de un circuito de potencia (condensadores y bobinas) y un circuito de control (adquisición de señales y programa de medida de desequilibrios.

Description

PROCEDIMIENTO PARA LA COMPENSACIÓN DE LOS DESEQUILIBRIOS EN
EL SUMINISTRO DE ENERGÍA ELÉCTRICA, ASÍ COMO EL DISPOSITIVO
COMPENSADOR PARA SU PUESTA EN PRÁCTICA. DESCRIPCIÓN
OBJETO DE LA INVENCIÓN.
El objeto al cual se refiere Ia invención de Ia presente solicitud, es un "Procedimiento para Ia compensación de los desequilibrios en el suministro de energía eléctrica, así como el dispositivo compensador para su puesta en práctica".
El Procedimiento para Ia compensación de los desequilibrios en el suministro de energía eléctrica, así como el dispositivo compensador para su puesta en práctica objeto de Ia presente invención permite equilibrar (balancear) los suministros de energía de Ia red eléctrica trifásica a cualquier receptor o instalación eléctrica monofásica o trifásica, con consumos energéticos variables en el tiempo. El Procedimiento también puede ser aplicado a receptores e instalaciones eléctricas, monofásicas o trifásicas, con consumos energéticos fijos.
El dispositivo compensador de desequilibrios variable, para Ia puesta en práctica de Ia presente invención, obtenido a partir del Procedimiento, puede ser implementado de dos maneras alternativas: a) variable continuo y b) variable discreto o a escalones. En este último caso, se establece el concepto de escalón de asimetría o de desequilibrio como parámetro de diseño fundamental del dispositivo compensador. Asimismo, se distinguen en el dispositivo compensador el escalón de asimetría o de desequilibrio de las cargas activas y el escalón de asimetría o de desequilibrio de las cargas reactivas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN. Los desequilibrios de las cargas eléctricas dan lugar a suministros de energía de distinto valor en cada fase de las redes eléctricas trifásicas. Este funcionamiento es ineficiente, ya que son necesarias mayores corrientes para transferir un determinado valor de energía útil o activa, Io cual implica un incremento de las pérdidas energéticas, por Joule, así como un incremento de Ia potencia necesaria de los transformadores y generadores eléctricos.
Una de las técnicas utilizadas desde antiguo para reducir estos efectos adversos de los desequilibrios es el reparto equitativo de cargas entre las tres fases de Ia red eléctrica. Esta medida tiene efectos limitados sobre los desequilibrios y es de difícil aplicación en baja tensión, debido a Ia gran diversidad de cargas eléctricas monofásicas y su empleo no coordinado.
Otra solución conocida para paliar los efectos de los desequilibrios es el empleo de "filtros activos". Estos dispositivos son convertidores electrónicos que tienen Ia capacidad de suministrar un sistema de corrientes igual a las corrientes de desequilibrio originadas por las cargas desequilibradas. Existen patentados un gran número de filtros activos, cuya diferencia estriba, fundamentalmente, en el circuito de control (hardware y software) necesario para Ia obtención de las corrientes de desequilibrio. No obstante, los filtros activos son escasamente utilizados en Ia mayoría de las aplicaciones industriales, debido a su elevado precio, y no suelen ser aplicados para Ia compensación de desequilibrios sino para Ia eliminación de las distorsiones armónicas. También son conocidos los "filtros de secuencia" a tres y a cuatro hilos, patentados por Ia Universidad Politécnica de Valencia (ES 2 156 828 y ES 2 169 651). Se trata de dispositivos pasivos, formados por bobinas y condensadores, que son capaces de equilibrar cargas fijas. No son útiles para Ia compensación de los desequilibrios originados por cargas variables.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La finalidad de Ia invención, que constituye el objeto de esta Patente, consiste en Ia superación de los inconvenientes propios de los dispositivos de compensación de los desequilibrios actualmente disponibles, precedentemente descritos, y su sustitución por compensadores de desequilibrios variables, activos y pasivos, basados en Ia Teoría Unificadora de Ia Potencia Eléctrica, desarrollada por los autores de esta invención.
El procedimiento para Ia compensación discreta (a escalones) de los desequilibrios en el suministro de energía eléctrica, comprende las siguientes operaciones: 1) Procesado digital de señales eléctricas.
A partir de las muestras obtenidas por el Sistema físico de medida y adquisición de señales eléctricas del dispositivo, se obtienen las matrices de valores eficaces (Vz, lz) y fases iniciales (civz, αιz) de tensión e intensidad de frecuencia fundamental de cada fase (z=1 ,2,3) de Ia red eléctrica.
2) Obtención de las corrientes y potencias activas y reactivas.
Con las matrices anteriores se obtienen las matrices de los valores eficaces de las corrientes activas y reactivas de cada fase de Ia red eléctrica (laz, Ir∑), según las siguientes expresiones:
Iaz = Iz• cos(αvz - αiz) Irz = Iz• sen(αvz - αiz)
Asimismo y en base a las matrices de tensiones y a las matrices de las corrientes activas y reactivas, se obtienen las matrices de las potencias activas y reactivas de cada fase de Ia red eléctrica (Pz, Qz) como:
P x z = V v z I xaz O Vz = V v z I 1Tz
3) Determinación de las potencias de desequilibrio de cada fase. Cualquier variación de Ia corriente activa (ΔIaz ) o de Ia potencia activa ( ΔPZ ) en una fase de Ia red eléctrica respecto del valor correspondiente al suministro equilibrado, produce un desequilibrio, cuya magnitud está definida por Ia potencia de desequilibrio debida a las cargas activas de dicha fase, obtenida por Ia expresión:
Figure imgf000006_0001
Asimismo, una variación de Ia corriente reactiva ( ΔIrz) o de Ia potencia reactiva (ΔQZ) en cada fase de Ia red eléctrica respecto de los valores correspondientes al suministro equilibrado, da lugar a un desequilibrio, de valor definido por Ia potencia de desequilibrio causada por las cargas reactivas de dicha fase, expresada como:
Figure imgf000006_0002
La potencia de desequilibrio de cada fase de Ia red eléctrica define el efecto conjunto del desequilibrio provocado por las cargas activas y reactivas de cada fase. Se obtiene por cualquiera de las siguientes expresiones:
AZ = A/ A2 Z + A2 Z = Λ/2 - (ΔPZ 2 + ΔQ2) = V2 VZ 2 VΔ4 + ΔI
En una realización preferida de Ia invención, las variaciones de corrientes activas y reactivas de cada fase, necesarias determinar las potencias de desequilibrio debidas a las cargas activas y reactivas de cada fase de Ia red eléctrica, se obtienen por Ia diferencia entre Ia corriente activa y reactiva de cada fase (laz, I∑) y el valor mínimo de estas corrientes en Ia red eléctrica (laz min, Irz mmj- az az az min rz rz rz min
En otra realización preferida, las variaciones de potencias activas y reactivas de cada fase, necesarias para determinar las potencias de desequilibrio debidas a las cargas activas y reactivas de cada fase de Ia red eléctrica, se obtienen por Ia diferencia entre Ia potencia activa y reactiva de cada fase (Pz, Qz) y su valor mínimo (Pz mιn> Qz m,n):
ΔPz = Pz - Pz min ΔQZ = QZ - Qz min
4) Establecimiento del valor del escalón de desequilibrio de las cargas activas y reactivas (Ap esc , Aq esc).
Para un compensador de desequilibrio pasivo, variable a escalones, se define el escalón de desequilibrio como Ia menor potencia de desequilibrio que puede suministrar el compensador de desequilibrio. Cuanto más pequeño sea el escalón, tanto más precisa será Ia compensación del desequilibrio, pero el dispositivo compensador deberá tener más escalones; por ello, su circuito de control o regulador será más complejo, y el compensador más caro. El valor de Ia potencia del escalón puede establecerse: 1 ) en base al análisis de Ia red eléctrica que se desea compensar y 2) con un valor predeterminado, en caso de fabricación en serie.
5) Determinación del número de escalones de activa y de reactiva a conectar en cada fase (Npz , Nqz). El número de escalones de activa (Np) y de reactiva (Nq) son Ia parte entera del valor que, respectivamente, resulta de dividir las potencias de desequilibrio máximas debidas a las cargas activas y reactivas (Ap max , Aq max), que pueden presentarse en cualquier fase de Ia red eléctrica, y los escalones de desequilibrio de las cargas activas y reactivas (Ap eSc , Aq eSc):
Figure imgf000007_0001
Los compensadores de desequilibrio variables deben tener el mismo número de escalones de activa en cada fase, e igualmente el mismo número de escalones de reactiva. Pero durante el funcionamiento normal del compensador no siempre son utilizados todos los escalones disponibles. Por esta razón, se definen el número de escalones de activa y de reactiva que deben ser conectados en cada fase (Npz , Nqz) como Ia parte entera del cociente entre las potencias de desequilibrio debidas a las cargas activas y reactivas (Apz , Aqz), medidas en cualquier instante, según el tercer paso, y Ia potencia del escalón (Ap eSc , Aq eSc):
Figure imgf000007_0002
Si estos cocientes son números enteros los desequilibrios originados por las cargas activas y reactivas son compensados completamente. Si alguno de ellos, o los dos, son números fraccionarios, el compensador suministrará potencias de desequilibrio (Ap2 , Aq2 ) diferentes de las provocadas por las cargas activas (Apz , Aqz): ^ A rpz = N ± Λ pz• ^ A p esc ^ A qrz = N ± Λ qz• ^ A q esc
En este caso, Ia compensación del desequilibrio no será completa, sino aproximada. 6) Cálculo de las admitancias de los elementos del compensador de desequilibrio.
En una primera realización preferida del compensador discreto, a escalones, las admitancias complejas de sus elementos se obtienen por las siguientes expresiones generales:
Figure imgf000008_0001
Ϋhi = J 2-[V3(A;2 - A;3) + 2A;1 -Aq2 - Aq3]
Yh2 - j . /7 2 [^3(Ap3 Ap1) Aql + 2Aq2 Aq3J
Ϋh3 = J 2"[^A Pi - A;2) -Aql - Aq2 +2Aq3]
En donde Ap2 , Aqz son los valores reales de las potencias de desequilibrio suministradas por el compensador, V es el valor eficaz de las tensiones simples de las fases y j es Ia unidad imaginaria.
En una segunda realización preferida del compensador discreto, a escalones, en Ia que los escalones de activa y de reactiva están separados, las impedancias complejas de cada escalón se expresan como:
- Escalones de activa:
Figure imgf000009_0001
Z ^hI
Figure imgf000009_0002
Escalones de reactiva:
Figure imgf000009_0003
El número de escalones de activa y de reactiva a conectar en esta última realización preferida está definido por Npz y Nqz, definidos en Ia operación 5.
El procedimiento para Ia compensación variable, continua, de los desequilibrios en el suministro de energía eléctrica, comprende las siguientes operaciones, además de las primera, segunda y tercera indicadas para los compensadores de desequilibrio discretos:
1) Establecer un valor de referencia para las variaciones de las corrientes activas y reactivas de cada fase. Deben fijarse unos valores de referencia máximos para las variaciones de las corrientes activa (Δla max ) y reactiva ( ΔIr max), de tal forma que si las variaciones de corrientes activa y reactiva de cada fase ( ΔIaz , ΔIrz ), obtenidas según Ia tercera operación del compensador discreto, superan estos valores de referencia, el circuito de control del compensador continuo actúe sobre los interruptores del circuito de potencia.
2) Obtener las corrientes que debe suministrar el compensador en cada una de sus fases. Las corrientes suministradas por el compensador de desequilibrios continuo se obtienen como:
ϊci = -(V12 -X1-V31 -Y13 + V1-Y111)
^2 = -(V23 -^2 -V12 -^1 + V2 -Ϋh2)
ϊc3 Hv31-X3-V23 -Y12 + v3 -Y113)
Expresiones en las que Vz (z=1,2,3) son las tensiones de las fases de Ia red eléctrica, (V12, V23, V31) son las tensiones de línea de Ia red eléctrica, y las admitancias se expresan como:
Yii=Jwb(ΔIai-ΔIa2)
Ϋl2 = J (ΔIa2-ΔIa3) Ϋl3 = J (AIa3-ΔIal)
Y --J- [V3(ΔIa2-ΔIa3) + 2ΔIrl-ΔIr2-ΔIr3]
hl " 3V
Y [V3(ΔIa3-ΔIal)-ΔIrl+2ΔIr2-ΔIr3]
h2 - "J 3V-
Y γh3 - - J [V3(ΔIal-ΔIa2)-ΔIrl-ΔIr2+2ΔIr3]
3V
En donde V es el valor eficaz de las tensiones de fase de Ia red eléctrica, j es Ia unidad imaginaria y las variaciones de corrientes activas y reactivas de cada fase (ΔIaz , ΔIrz) se obtienen tal como se indicó en Ia tercera operación del compensador discreto, a escalones.
El dispositivo de puesta en práctica para Ia compensación de los desequilibrios de las redes eléctricas consta de un circuito de potencia y de un circuito de control.
En una primera realización preferida de los compensadores discretos, a escalones, el circuito de potencia está formado por bobinas y condensadores variables, obtenidos a partir de un condensador fijo y una bobina variable, asociados en serie o en paralelo. En una segunda realización preferida de los compensadores discretos, a escalones, el circuito de potencia está formado por varios escalones de activa y de reactiva formados por bobinas y condensadores, que pueden ser ajustados a voluntad y conectarse y desconectarse mediante contactores o interruptores estáticos.
Los elementos del circuito de potencia de los compensadores de desequilibrios continuos está formado por interruptores estáticos.
Los circuitos de control de los compensadores de desequilibrios de las redes eléctricas, tanto discretos como continuos, que son objeto de Ia presente invención, están formados por un Sistema físico de medida y adquisición de señales eléctricas (hardware), y un Programa de medida de los desequilibrios (software) desarrollado por los mismos autores de Ia invención. El sistema de medida y adquisición de señales eléctricas se compone de:
- Sensores de medida de tensión e intensidad del sistema eléctrico, encargados de medir los valores instantáneos de dichas variables.
- Acondicionadores de señal que adaptan Ia corriente del secundario de cada sensor, al nivel de tensión aplicable a las entradas analógicas de Ia tarjeta de adquisición.
- Tarjeta de adquisición, encargada de convertir las señales analógicas de tensión e intensidad, en una serie de muestras discretas que se utilizan como entrada en el programa de medida de Ia potencia eléctrica.
- Sistema procesador, con una placa base en Ia que se coloca Ia tarjeta de adquisición para que se puedan intercambiar las muestras discretas de las señales de tensión e intensidad, con el Programa de medida de Ia potencia eléctrica.
El Programa o software para Ia medida de los desequilibrios y el funcionamiento del circuito de control (regulador) se compone de las siguientes partes de programación (módulos de programa):
- Módulo de adquisición, encargado de adquirir muestras de tensión e intensidad, que se guardan en un vector para cada tensión e intensidad.
- Módulo de análisis, encargado de obtener las matrices, en valor eficaz y en fase, de las tensiones e intensidades, para Ia frecuencia fundamental, a partir de las muestras adquiridas en el módulo anterior; obteniéndose además los valores eficaces de las intensidades activas y reactivas de cada fase, por integración numérica.
- Módulo de potencias activas y reactivas, encargado de calcular los valores de las potencias activas y reactivas de cada fase, a partir de los valores eficaces de tensiones e intensidades obtenidos en el módulo anterior.
- Módulo de desequilibrios, encargado de obtener las potencias de desequilibrio debidas a las cargas activas y reactivas a partir de las variaciones de corrientes o de las variaciones de las potencias activas y reactivas de cada fase respectyo de los valores correspondientes al sistema equilibrado.
- Módulo de escalón de desequilibrio (únicamente para compensadores discretos), encargado de determinar el número de escalones de activa y de reactiva a utilizar en cada instante, a partir de los valores obtenidos del módulo de desequilibrios y de Ia potencia fijada para el escalón de activa y de reactiva.
- Módulo de referencia de corrientes (únicamente para compensadores continuos), encargado de comparar las variaciones de corriente activa y reactiva de cada fase con unos valores máximos fijados como referencia.
- Módulo de admitancias, encargado de obtener los valores de las admitancias complejas de los elementos del compensador, que determinan las corrientes suministradas por el compensador.
- Módulo de corrientes suministradas (únicamente para compensadores continuos), encargado de obtener las corrientes de desequilibrio que debe suministrar el compensador, obtenidas a partir del módulo de admitancias.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS.
Para complementar Ia descripción de Ia invención y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus características, de acuerdo con ejemplos preferentes de realización práctica de Ia misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado Io siguiente: Figura 1.- Muestra esquemáticamente los elementos integrantes de una realización preferente del compensador de desequilibrios variable, a escalones, Ia conexión entre dichos elementos y Ia conexión del compensador a Ia red eléctrica y a Ia instalación desequilibrada.
Figura 2.- Muestra una realización preferida del compensador anterior con condensadores y bobinas variables.
Figura 3.- Muestra esquemáticamente otra realización preferente de un compensador de desequilibrios variable, a escalones, y su conexión a Ia red eléctrica y a Ia instalación desequilibrada.
Figura 4.- Muestra Ia constitución y los elementos integrantes de escalones de activa y reactiva ajustables en valor, para el compensador variable, a escalones, anterior.
Figura 5.- Muestra el diagrama de flujos de las operaciones correspondientes al procedimiento para un compensador variable, a escalones. Figura 6.- Muestra el diagrama de flujos de las operaciones correspondientes al procedimiento para un compensador variable, continuo.
Figura 7.- Muestra las partes que componen el circuito de control de cualquier compensador de desequilibrios variable, acuerdo con otra realización preferida de Ia invención.
DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE. Para mostrar con claridad Ia naturaleza y el alcance de Ia aplicación ventajosa del Procedimiento para Ia compensación de los desequilibrios en el suministro de Ia energía eléctrica, así como el dispositivo para su puesta en práctica, se describen seguidamente las características operacionales de dispositivo compensador y del procedimiento de compensación de los desequilibrios seguido, haciendo referencia a los diagramas que, por representar realizaciones preferentes de aquellos, con carácter informativo, deben considerarse en su sentido más amplio y no como limitadores de Ia aplicación y el contenido de Ia invención. Una posible realización del procedimiento para Ia compensación de los desequilibrios en el suministro de energía eléctrica, objeto de Ia presente invención, se muestra en Ia figura 5 y comprende las siguientes operaciones:
- Adquisición de señales eléctricas (A) procedentes del medio de adquisición de datos (10) mostrado en Ia figura 7, del que se obtienen N muestras de tensiones y corrientes de cada fase de Ia red trifásica, cuyo número depende de Ia frecuencia de muestreo, fm. Tras un filtrado digital de dichas muestras mediante un filtro digital paso bajo FIR o MR, se generan dos matrices, Vi(n) e ii(n), formadas por las N muestras de tensiones y corrientes de cada fase correspondientes a Ia frecuencia fundamental (50 Hz ó 60 Hz).
- Medida de corrientes de las fases (B). De Ia medida anterior quedan definidos los fasores temporales de frecuencia fundamental de las tensiones y corrientes de las fases [(V15V25V3) , (I1J2Js) ]- De los mismos, se obtienen las componentes activas (Iai>Ia2>Ia3) y reactivas(Iri>Ir2>Ir3) , de frecuencia fundamental, de las corrientes de las fases (z=1 ,2,3), como:
!az = 1 Z • cos(αvz - αiz) Irz = Iz • sen(αvz - αiz)
- Medida de las potencias activas y reactivas de las fases (C). A partir de los valores de las corrientes activas y reactivas de cada fase, se obtienen las potencias activas y reactivas de cada fase (z=1 ,2,3) como:
P x z = V v z I xaz O Vz = V v z I 1Tz
- Cálculo de las potencias de desequilibrio debidas a las cargas activas y reactivas (D). Una vez registrado el valor mínimo de las corrientes activas y reactivas (la∑mm , Ir∑mm) y de las potencias activas y reactivas (PZ mm , Q∑mm) de las tres fases de Ia red eléctrica, se obtienen las variaciones de corrientes activas y reactivas, respecto de los valores correspondientes al suministro equilibrado: az az az miα rz rz rz miα
y las variaciones de potencia activa y reactiva de cada fase respecto de las correspondientes al sistema equilibrado:
ΔPz = Pz - Pz min ΔQZ = QZ - Qz min
De donde las potencias de desequilibrio debidas a las cargas activas y a las cargas reactivas se obtienen, respectivamente, como:
Figure imgf000015_0001
Determinación del número de escalones de activa y de reactiva usados en cada fase (E). Una vez fijadas Ia potencia del escalón de activa y de reactiva (Ap esc , Aq eSc), definidas como Ia menor potencia de desequilibrio para las cargas activas y reactivas que puede suministrar el compensador, puede obtenerse un parámetro de diseño de los compensadores de desequilibrio variables, a escalones, en cualquiera de las dos realizaciones preferidas, mostradas en las figuras 1 , 2, 3 y 4. Este parámetro, antes aludido, es el número de escalones de activa (Np) y de reactiva (Nq), definidos como Ia parte entera del valor que, respectivamente, resulta de dividir las potencias de desequilibrio máximas debidas a las cargas activas y reactivas (Ap max , Aq max), que pueden presentarse en cualquier fase de Ia red eléctrica, y los escalones de desequilibrio de las cargas activas y reactivas (ApeSc , Aq eSc):
A p max A q max
ISL = ent Nq = ent
A p esc A q esc
El número de escalones de activa y de reactiva que deben ser conectados en cada fase (Npz , Nqz) durante el funcionamiento del compensador se obtienen como Ia parte entera del cociente entre las potencias de desequilibrio debidas a las cargas activas y reactivas (Apz , Aqz), medidas en cualquier instante y Ia potencia del escalón (Ap eSc , Aq eSc):
A pz A qz
Npz = ent Nqz = ent
v A p esc y A q esc / Cálculo de las admitancias del compensador de desequilibrio variable, a escalones (F). En su funcionamiento, el compensador suministrará unas potencias de desequilibrio (Ap2 , Aq2 ):
N
Figure imgf000016_0001
1^ qz -
Figure imgf000016_0002
esc
La sustitución de estas potencias en las expresiones siguientes determina el valor de las admitancias de los elementos del compensador variable, a escalones, mostrado en las figuras 1 y 2:
Yü = J\ 3V /Z6TV ,22 (Apl ~ Ap2 )
Figure imgf000016_0003
2
Yi3 = -U ' 3V /Z6TV ι-22 ^AP3 ~ Apl)
Ϋhi = - A;3) + 2Aql - A;2 - A;3]
%2 = - APi) - Aqi + 2A;2 - A;3]
Figure imgf000016_0004
Ϋh3 = J 2-[Vs(A;! - A;2) - Aql - A;2 +2Aq3]
En donde Ap2 , Aqz son los valores reales de las potencias de desequilibrio suministradas por el compensador, V es el valor eficaz de las tensiones simples de las fases y j es Ia unidad imaginaria. En una segunda realización preferida del compensador discreto, a escalones, mostrada en las figuras 3 y 4, en Ia que los escalones de activa y de reactiva están separados, las impedancias complejas de cada escalón se obtienen como: - Escalones de activa:
Figure imgf000017_0001
Z ^hI
Figure imgf000017_0002
Escalones de reactiva:
Figure imgf000017_0003
El número de escalones de activa y de reactiva a conectar en esta última realización preferida está definido por Npz y Nqz, definidos en Ia operación 5.
Otra posible realización del procedimiento para Ia compensación de los desequilibrios en el suministro de energía eléctrica, objeto de Ia presente invención, se muestra en Ia figura 6 y aplicado a compensadores variables, continuos, comprende las siguientes operaciones:
- Adquisición de señales eléctricas (A) procedentes del medio de adquisición de datos (10) mostrado en Ia figura 7, del que se obtienen N muestras de tensiones y corrientes de cada fase de Ia red trifásica, cuyo número depende de Ia frecuencia de muestreo, fm. Tras un filtrado digital de dichas muestras mediante un filtro digital paso bajo FIR o MR, se generan dos matrices, Vi(n) e ii(n), formadas por las N muestras de tensiones y corrientes de cada fase correspondientes a Ia frecuencia fundamental (50 Hz ó 60 Hz). - Medida de corrientes de las fases (B). De Ia medida anterior quedan definidos los fasores temporales de frecuencia fundamental de las tensiones y corrientes de las fases [(V15V25V3) , (I1J2J3) ]. De los mismos, se obtienen las componentes activas (Iai>Ia2>Ia3) y reactivas (I ri»Ir2 »^3) , de frecuencia fundamental, de las corrientes de las fases (z=1 ,2,3), como:
Iaz = Iz• cos(αvz - αiz) Irz = Iz• sen(αvz - αiz) - Medida de las potencias activas y reactivas de las fases (C). A partir de los valores de las corrientes activas y reactivas de cada fase, se obtienen las potencias activas y reactivas de cada fase (z=1 ,2,3) como:
Figure imgf000018_0001
- Cálculo de las potencias de desequilibrio debidas a las cargas activas y reactivas (D). Una vez registrado el valor mínimo de las corrientes activas y reactivas (Uz mm , Ir∑mm) y de las potencias activas y reactivas (PZ mm , Qz mm) de las tres fases de Ia red eléctrica, se obtienen las variaciones de corrientes activas y reactivas, respecto de los valores correspondientes al suministro equilibrado:
az ~ az az min rz ~ rz rz min y las variaciones de potencia activa y reactiva de cada fase respecto de las correspondientes al sistema equilibrado:
ΔPz = Pz - Pz min ΔQZ = QZ - Qz min
De donde las potencias de desequilibrio debidas a las cargas activas y a las cargas reactivas se obtienen, respectivamente, como:
Figure imgf000018_0002
Fijar unos valores de referencia máximos para las variaciones de las corrientes activas y reactivas en cada fase (G). La comparación de estos valores ( ΔIa max , ΔIr max ) con las variaciones de corrientes activas de las fases ( ΔIaz , ΔIrz ) determina el funcionamiento o no del compensador, inyectando o no señales de control a los interruptores del circuito de potencia a través del amplificador de potencia (13) del circuito de control o regulador, mostrado en Ia figura 7. Determinación de las admitancias de cálculo (H). Estas admitancias caracterizan los elementos a los que equivale el compensador durante su funcionamiento y se obtienen como:
Figure imgf000019_0001
Y -J- [V3(ΔIa2-ΔIa3) + 2ΔIrl-ΔIr2-ΔIr3]
hl " 3V
Y -J- [V3(ΔIa3-ΔIal)-ΔIrl+2ΔIr2-ΔIr3]
h2 " 3V
Y γh3 - - J [V3(ΔIal-ΔIa2)-ΔIrl-ΔIr2+2ΔIr3]
3V
En donde V es el valor eficaz de las tensiones de fase de Ia red eléctrica, j es Ia unidad imaginaria y las variaciones de corrientes activas y reactivas de cada fase (ΔIaz , ΔIrz ).
Obtención de las corrientes de desequilibrio suministradas por el compensador continuo (J). A partir de los valores de las admitancias expresadas más arriba, las corrientes suministradas por el compensador de desequilibrios continuo se obtienen como:
ϊci = -(V12 -X1-V31 -Y13 + V1-Y111)
^2 = -(V23 -^2 -V12 -^1 + V2 -Ϋh2)
ϊc3 = -(V31 -X3 -V23 -Y12 + v3 -Y113)
Expresiones en las que V2 (z=1,2,3) son las tensiones de las fases de Ia red eléctrica, (V12, V23, V31) son las tensiones de línea de Ia red eléctrica.
Las figuras 1, 2, 3 y 4 muestran esquemáticamente los circuitos de potencia, y sus elementos integrantes, necesarios para llevar a cabo el procedimiento de Ia figura 5. El circuito de control o regulador, mostrado en Ia figura 7, es útil para Ia puesta en práctica de los procedimientos mostrados en las figuras 5 y 6. El circuito de control consta del medio de adquisición, formado por unos transductores de medida (10) y un dispositivo de adquisición (11 ), que debe ser de alta velocidad en el caso del procedimiento incicado en Ia figura 6. Las señales obtenidas por estos elementos se transmiten al medio de procesamiento (12), que puede ser tanto un DSP como un procesador, o una combinación de ambos. Además, hay una etapa preamplificadora de potencia (13) encargada de suministrar señales eléctricas a los interruptores. Las operaciones del procedimiento descrito más arriba se efectúan en el medio de procesamiento, en este ejemplo de acuerdo con un programa de medida que comprende los siguientes módulos:
- Módulo de adquisición, encargado de adquirir muestras de tensión e intensidad, que se guardan en un vector para cada tensión e intensidad.
- Módulo de análisis, encargado de obtener las matrices, en valor eficaz y en fase, de las tensiones e intensidades, para Ia frecuencia fundamental, a partir de las muestras adquiridas en el módulo anterior; obteniéndose además los valores eficaces de las intensidades activas y reactivas de cada fase, por integración numérica.
- Módulo de potencias activas y reactivas, encargado de calcular los valores de las potencias activas y reactivas de cada fase, a partir de los valores eficaces de tensiones e intensidades obtenidos en el módulo anterior.
- Módulo de desequilibrios, encargado de obtener las potencias de desequilibrio debidas a las cargas activas y reactivas a partir de las variaciones de corrientes o de las variaciones de las potencias activas y reactivas de cada fase respectyo de los valores correspondientes al sistema equilibrado.
- Módulo de escalón de desequilibrio (únicamente para compensadores discretos), encargado de determinar el número de escalones de activa y de reactiva a utilizar en cada instante, a partir de los valores obtenidos del módulo de desequilibrios y de Ia potencia fijada para el escalón de activa y de reactiva. - Módulo de referencia de corrientes (únicamente para compensadores continuos), encargado de comparar las variaciones de corriente activa y reactiva de cada fase con unos valores máximos fijados como referencia.
- Módulo de admitancias, encargado de obtener los valores de las admitancias complejas de los elementos del compensador, que determinan las corrientes suministradas por el compensador.
- Módulo de corrientes suministradas (únicamente para compensadores continuos), encargado de obtener las corrientes de desequilibrio que debe suministrar el compensador, obtenidas a partir del módulo de admitancias.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1.- Procedimiento para Ia compensación de los desequilibrios en el suministro de energía eléctrica, caracterizado por que comprende las siguientes operaciones:
- Adquisición de señales eléctricas (A) obteniéndose N muestras de tensiones y corrientes de cada fase de Ia red trifásica, obteniendo unas matrices de valores eficaces (Vz, lz) y fases iniciales (civz, αιz) de tensión e intensidad de frecuencia fundamental de cada fase (z=1 ,2,3) de Ia red eléctrica
- Medida de corrientes de las fases (B), de Ia medida anterior quedan definidos los fasores temporales de frecuencia fundamental de las tensiones y corrientes de las fases [(V15V25V3) , (Ϊ1Λ2Λ3) ], obteniéndose de los mismos las matrices de los valroes eficaces de las correientes activas (I ai »^2 Λai) y reactivas (I ri»Ir2»Ir3) , de frecuencia fundamental, de las corrientes de las fases (z=1 ,2,3), obtenidas como:
Iaz = Iz• cos(αvz - αiz) Irz = Iz• sen(αvz - αiz)
- Medida de las potencias activas y reactivas de las fases (C). A partir de los valores de las corrientes activas y reactivas de cada fase, se obtienen las potencias activas y reactivas de cada fase (z=1 ,2,3) como:
Figure imgf000022_0001
- Determinación de las potencias de desequilibrio de cada fase, (D)
- Ia potencia de desequilibrio debida a las cargas activas de dicha fase, se obtiene por Ia expresión:
Figure imgf000022_0002
donde ( ΔIaz) representa Ia variación de Ia corriente activa y ( ΔPZ ) Ia variación de potencia activa respecto del suminsitro equilibrado,
- Ia potencia de desequilibrio debido a las cargas reactivas de dicha fase se obtiene por Ia expresión:
Figure imgf000022_0003
= V2 Vz - ΔIrz donde (ΔIrz) representa Ia variación de Ia corriente reactiva y( ΔQz) la Ia variación de Ia potencia reactiva en cada fase de Ia red eléctrica respecto de los valores correspondientes al suministro equilibrado, y Ia potencia de desequilibrio de cada fase de Ia red eléctrica se obtiene por cualquiera de las siguientes expresiones:
K = V AjL + A2 Z = J 2• (ΔPZ 2 + AQl ) = V2 V2 ^4 + ΔI2 Z
- Establecimiento de un valor de referencia como valor tal que si se supera, un circuito de control del compensador actúa sobre unos interruptores de un circuito de potencia.
- Cálculo de las admitancias de los elementos del compensador de desequilibrio. 2.- Procedimiento para Ia compensación de los desequilibrios en el suministro de energía eléctrica, según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque, las variaciones de corrientes activas y reactivas de cada fase, necesarias determinar las potencias de desequilibrio debidas a las cargas activas y reactivas de cada fase de Ia red eléctrica, se obtienen por Ia diferencia entre Ia corriente activa y reactiva de cada fase (laz, U y un valor mínimo de estas corrientes en Ia red eieCtriCa (laz mín, Irz mmj.
az ~ az az min rz ~ rz rz min
3.- Procedimiento para Ia compensación de los desequilibrios en el suministro de energía eléctrica, según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque las variaciones de potencias activas y reactivas de cada fase, necesarias para determinar las potencias de desequilibrio debidas a las cargas activas y reactivas de cada fase de Ia red eléctrica, se obtienen por Ia diferencia entre Ia potencia activa y reactiva de cada fase (Pz, Qz) y su valor mínimo (Pz mιni Q2 mm):
ΔPz = Pz - Pz min ΔQZ = QZ - Qz min A - Procedimiento para Ia compensación de los desequilibrios en el suministro de energía eléctrica, según Ia reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque para un compensador de desequilibrio variable a escalones, el valor de referencia es el valor de un escalón de desequilibrio de las cargas activas y reactivas (Ap ΘSc , Aq ese), siendo definido como Ia menor potencia de desequilibrio que puede suministrar el compensador de desequilibrio, continuando el procedimiento con las siguientes etapas:
- Determinación del número de escalones de activa y de reactiva usados en cada fase (E), una vez fijadas Ia potencia del escalón de activa y de reactiva (Ap esc , Aq esc), donde el número de escalones se define como Ia parte entera del valor que, respectivamente, resulta de dividir las potencias de desequilibrio máximas debidas a las cargas activas y reactivas (Ap max , Aq max), que pueden presentarse en cualquier fase de Ia red eléctrica, y el valor del escalón de desequilibrio de las cargas activas y reactivas (ApeSc , Aq eSc):
A p max A q max
ISL = ent Nq = ent
A p esc A q esc
- Determinación del número de escalones de activa y reactiva que deben ser conectados en cada (Npz , Nqz) durante el funcionamiento del compensador obtenidos como Ia parte entera del cociente entre las potencias de desequilibrio debidas a las cargas activas y reactivas (Apz , Aqz), medidas en cualquier instante y Ia potencia del escalón (Ap eSc , Aq eSc):
Figure imgf000024_0001
- Cálculo de las potencias de desequilibrio suministradas
^ Arpz = N ± Λ pz• ^ Ap esc ^ Aqrz = N ± Λ qz• ^ Aq esc
5 .- Procedimiento para Ia compensación de los desequilibrios en el suministro de energía eléctrica, según Ia reivindicación 4 caracterizado por que para el cálculo de las admitancias de los elementos del compensador de desequilibrio, se emplean las siguientes expresiones:
Figure imgf000025_0001
2
Yi3 = -U ' 3V /Z6TV ι-22 ^AP3 ~ Apl)
ΫM = J 2-[V3(A;2 - A;3) + 2A;1 -Aq2 - Aq3]
Figure imgf000025_0002
Yh3 = J pr 2 [^^(Api - Ap2) -Aql - Aq2 + 2Aq3J
En donde Ap2 , Aqz son los valores reales de las potencias de desequilibrio suministradas por el compensador, V es el valor eficaz de las tensiones simples de las fases y j es Ia unidad imaginaria.
6.- Procedimiento para Ia compensación de los desequilibrios en el suministro de energía eléctrica, según Ia reivindicación 4 caracterizado por que en el caso de que los escalones de activa y de reactiva están separados, las impedancias complejas de cada escalón se obtienen como:
- Escalones de activa:
Zhip = °°
7 . Sv2 Zii
¿h2p - J .
^p esc zi2 = OO
Figure imgf000025_0003
Escalones de reactiva:
Figure imgf000026_0001
El número de escalones de activa y de reactiva a conectar en esta última realización preferida está definido por Npz y Nqz,. 7.- Procedimiento para Ia compensación de los desequilibrios en el suministro de energía eléctrica, según Ia reivindicación 2 ó 3 caracterizado por que en el caso de un compensador varible, el valor de referencia a establecer son los valores de referencia máximos para las variaciones de las corrientes activa (
Δla max ) y reactiva (ΔIr max), de tal forma que si las variaciones de corrientes activa y reactiva de cada fase (ΔIaz , ΔIrz ), obtenidas, el circuito de control del compensador continuo actúe sobre los interruptores del circuito de potencia, y donde Ia determinación de las admitanacias de cálculo se obtiene como:
Figure imgf000026_0002
Yi3=Jwb(ΔIa3-ΔIai)
YM = - ΔIa3) + 2ΔIrl - ΔIr2 - ΔIr3]
%2 = - ΔIal) - ΔIrl + 2ΔIr2 - ΔIr3]
Figure imgf000026_0003
Ϋh3 = ^[^(ΔIai - ΔIβ2) - ΔIrl - ΔIr2 + 2ΔIr3] en donde V es el valor eficaz de las tensiones de fase de Ia red eléctrica, j es Ia unidad imaginaria y las variaciones de corrientes activas y reactivas de cada fase (ΔIaz , ΔIrz ). y en donde las las corrientes de desequilibrio suministradas por el compensador continuo (J) se obtienen a partir de los valores de las admitancias expresadas más arriba, y según las siguientes expresiones:
^i = "(Vi2 - Yu - V31 - Y13 + V1 - Ϋhl)
^2 = -(V23 -Yi2 -V12 -Y11 + v2 -Y112)
^3 = -(V3I -Yi3 -V23 -Y12 + v3 -Y113)
Expresiones en las que Vz (z=1 ,2,3) son las tensiones de las fases de Ia red eléctrica, (V12, V23, V31 ) son las tensiones de línea de Ia red eléctrica.
8.- Dispositivo compensador para Ia puesta en práctica del procedimiento anteriormente reivindicado caracterizado porque comprende:
- un circuito de potencia formado por bobinas y condensadores variables,
- un circuito de control que está formado por: un sistema físico de medida y adquisición de señales eléctricas, que a su vez se compone de: - Sensores de medida de tensión e intensidad del sistema eléctrico, encargados de medir los valores instantáneos de dichas variables.
Acondicionadores de señal que adaptan Ia corriente del secundario de cada sensor, al nivel de tensión aplicable a las entradas analógicas de Ia tarjeta de adquisición.
Tarjeta de adquisición, encargada de convertir las señales analógicas de tensión e intensidad, en una serie de muestras discretas que se utilizan como entrada en el programa de medida de Ia potencia eléctrica.
- Sistema procesador, con una placa base en Ia que se coloca
Ia tarjeta de adquisición para que se puedan intercambiar las muestras discretas de las señales de tensión e intensidad, con el Programa de medida de Ia potencia eléctrica. un programa de medida de los desequilibirios que comprende los siguientes módulos:
Módulo de adquisición, encargado de adquirir muestras de tensión e intensidad, que se guardan en un vector para cada tensión e intensidad.
- Módulo de análisis, encargado de obtener las matrices, en valor eficaz y en fase, de las tensiones e intensidades, para Ia frecuencia fundamental, a partir de las muestras adquiridas en el módulo anterior; obteniéndose además los valores eficaces de las intensidades activas y reactivas de cada fase, por integración numérica.
- Módulo de potencias activas y reactivas, encargado de calcular los valores de las potencias activas y reactivas de cada fase, a partir de los valores eficaces de tensiones e intensidades obtenidos en el módulo anterior.
- Módulo de desequilibrios, encargado de obtener las potencias de desequilibrio debidas a las cargas activas y reactivas a partir de las variaciones de corrientes o de las variaciones de las potencias activas y reactivas de cada fase respectyo de los valores correspondientes al sistema equilibrado.
- Módulo de escalón de desequilibrio (únicamente para compensadores discretos), encargado de determinar el número de escalones de activa y de reactiva a utilizar en cada instante, a partir de los valores obtenidos del módulo de desequilibrios y de Ia potencia fijada para el escalón de activa y de reactiva.
- Módulo de referencia de corrientes (únicamente para compensadores continuos), encargado de comparar las variaciones de corriente activa y reactiva de cada fase con unos valores máximos fijados como referencia. - Módulo de admitancias, encargado de obtener los valores de las admitancias complejas de los elementos del compensador, que determinan las corrientes suministradas por el compensador.
- Módulo de corrientes suministradas (únicamente para compensadores continuos), encargado de obtener las corrientes de desequilibrio que debe suministrar el compensador, obtenidas a partir del módulo de admitancias.
9.- Dispositivo compensador según Ia reivindicación 8 caracterizado porque las bobinas y condensadores del circuito de potencia están obtenidos a partir de un consdensador fijo y una bobina variable asociados en serie o paralelo.
10.- Dispositivo compensador según Ia reivindicación 8 caracterizado porque las bobinas y condensadores del circuito de potencia para un compensador discreto a escalones , las bobinas y condensadores se conectan y desconectan a voluntad mediante contactores o interruptores estáticos.
PCT/ES2010/070477 2009-07-09 2010-07-09 Procedimiento para la compensación de los desequilibrios en el suministro de energía eléctrica, así como el dispositivo compensador para su puesta en práctica Ceased WO2011004050A1 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES200901611A ES2333838B2 (es) 2009-07-09 2009-07-09 Procedimiento para la compensacion de los desequilibrios en el suministro de energia electrica, asi como el dispositivo compensador para supuesta en practica.
ESP200901611 2009-07-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011004050A1 true WO2011004050A1 (es) 2011-01-13

Family

ID=41668533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/ES2010/070477 Ceased WO2011004050A1 (es) 2009-07-09 2010-07-09 Procedimiento para la compensación de los desequilibrios en el suministro de energía eléctrica, así como el dispositivo compensador para su puesta en práctica

Country Status (2)

Country Link
ES (1) ES2333838B2 (es)
WO (1) WO2011004050A1 (es)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105932692A (zh) * 2016-05-30 2016-09-07 鹿寨县众盛商贸有限公司 一种新型配电网无功补偿装置
EP3232207A4 (en) * 2014-12-11 2018-09-12 Universitat Politècnica de València Method and system for measuring imbalances in an electrical grid

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2539534B1 (es) * 2014-10-03 2016-02-19 Jaime MARTÍN ASENSIO Sistema recuperador de energía

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3942100A (en) * 1973-03-14 1976-03-02 Bbc Brown Boveri & Company Limited Adjustable reactive power compensator for a transmission line

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3942100A (en) * 1973-03-14 1976-03-02 Bbc Brown Boveri & Company Limited Adjustable reactive power compensator for a transmission line

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FANG ET AL.: "A Universal STATCOM with Delta- Connected Cascade Multilevthe Inverter", 35A CONFERENCE ANUAL OF IEEE POWER ELECTRONICS SPECIALISTS, 2004 *
LIN ET AL.: "A Real-Time Calculation Method for Optimal Reactive Power Compensator.", IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS, vol. 4, no. 2, May 1989 (1989-05-01) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3232207A4 (en) * 2014-12-11 2018-09-12 Universitat Politècnica de València Method and system for measuring imbalances in an electrical grid
CN105932692A (zh) * 2016-05-30 2016-09-07 鹿寨县众盛商贸有限公司 一种新型配电网无功补偿装置

Also Published As

Publication number Publication date
ES2333838B2 (es) 2011-02-07
ES2333838A1 (es) 2010-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2886050T3 (es) Método y disposición para detectar una operación de funcionamiento en isla de un generador de potencia distribuida
CN105021879B (zh) 用于监测无变压器的光伏逆变器的泄漏电流的装置
WO2016029890A1 (en) Method and device for automatic tuning a continuously and/or discretely tunable arc suppression coil in the compensated network of an electrical system
RU2014120171A (ru) Способ и устройство для ввода электрического тока в электрическую сеть
JP5990863B2 (ja) 単独運転検出装置とその方法、パワーコンディショナ、および、分散型電源システム
WO2011004050A1 (es) Procedimiento para la compensación de los desequilibrios en el suministro de energía eléctrica, así como el dispositivo compensador para su puesta en práctica
CN105978039B (zh) 微网孤岛下低频率偏移的三相多逆变器并联运行控制方法
CN107342598A (zh) 一种基于谐波阻抗控制的孤岛微电网谐波功率分配方法
CN109030964A (zh) 三相四线系统中无需相位测量的不平衡度计算方法
Nos Control strategy of shunt active power filter based on an algebraic approach
US20100121586A1 (en) unbalance power of an electrical facility or system, along with the device for its calibration
CN104953602B (zh) 一种三相负载自动平衡调节参数的优化方法
Caldeira et al. Impact analysis of the BESS insertion in electric grid using real-time simulation
Afghoul et al. Robust switched fractional controller for performance improvement of single phase active power filter under unbalanced conditions
US10032556B2 (en) DC compensation for high DC current in transformer
CN109726490A (zh) 一种用于电力系统状态空间模型辨识的低频段多正弦信号设计方法
Joshi et al. High frequency spectral components in distribution voltages and currents due to photovoltaic resources
CN104022532A (zh) 一种光伏发电系统的并网逆变器控制方法及系统
CN102684211B (zh) 三相三线不平衡负荷补偿装置及其控制方法
Sezi Fast and accurate measurement of power system frequency
RU2834682C1 (ru) Активный фильтр высших гармоник трехфазной сети
WO2023139300A1 (es) Procedimiento para el mantenimiento del campo magnético en máquinas de inducción trifásicas ante perturbaciones de las tensiones de la red
CN108493963B (zh) 考虑两相有功功率平衡的相间电纳配置方法
CN207896673U (zh) 一种配电变压器三相负荷不平衡调节装置
ES2702530A1 (es) Procedimiento de realizacion de un compensador integral y compensador integral obtenido por el mismo

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10796762

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10796762

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1