ES2405505B2

ES2405505B2 - System and procedure to increase the current injected into the electrical network by electric generators during voltage dips produced in the network.

Info

Publication number: ES2405505B2
Application number: ES201130768A
Authority: ES
Inventors: Dionisio Ramírez Prieto; Sergio Martinez Gonzalez; Carlos Antonio Platero Gaona; Rosa María DE CASTRO FERNANDEZ
Original assignee: Alstom Technology AG; Universidad Politecnica de Madrid
Current assignee: GE Vernova GmbH
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2014-04-01
Anticipated expiration: 2031-05-12
Also published as: ES2405505A1; WO2012152975A1

Abstract

Sistema para incrementar la corriente inyectada en la red eléctrica por generadores eléctricos durante huecos de tensión producidos en la red, comprendiendo:#- un transformador de potencia (2) del generador eléctrico (1) con tomas en sus devanados;#- un cambiador de tomas en carga (3) con interruptores electrónicos para efectuar cambios de tomas en el transformador de potencia (2);#- un sistema de medida (5) para obtener la medida de las tensiones de fase en uno de los dos lados del transformador de potencia (2);#- un sistema de control (4) para:#- recibir las medidas efectuadas por el sistema de medida (5);#- analizar dichas medidas para:#- detectar huecos de tensión en la red eléctrica;#- determinar la toma del transformador de potencia (2) a conmutar para incrementar la corriente inyectada en la red eléctrica;#- ordenar la actuación de los interruptores del cambiador de tomas (3) para realizar el cambio de toma previamente determinado.System for increasing the current injected into the electric network by electric generators during voltage dips produced in the network, comprising: # - a power transformer (2) of the electric generator (1) with sockets in its windings; # - a heat exchanger sockets on load (3) with electronic switches to make changes of sockets in the power transformer (2); # - a measuring system (5) to obtain the measurement of the phase voltages on one of the two sides of the power transformer power (2); # - a control system (4) to: # - receive the measurements made by the measurement system (5); # - analyze these measures to: # - detect voltage gaps in the power grid; # - determine the power transformer socket (2) to be switched to increase the current injected into the mains; # - order the operation of the tap changer switches (3) to perform the previously determined tap change.

Description

Sistema y procedimiento para incrementar la corriente inyectada en la red eléctrica por generadores eléctricos durante huecos de tensión producidos en la red System and procedure to increase the current injected into the electrical network by electric generators during voltage dips produced in the network

5 Sector de la técnica 5 Technical sector

La invención se encuadra en el sector técnico de la generación y el transporte de energía eléctrica. Más concretamente, en la producción de energía eléctrica con dispositivos que presentan baja potencia de cortocircuito porcentual, esto es, baja contribución a la corriente de cortocircuito. Típicamente, aunque no exclusivamente, The invention falls within the technical sector of the generation and transport of electrical energy. More specifically, in the production of electrical energy with devices that have low percentage short-circuit power, that is, low contribution to the short-circuit current. Typically, but not exclusively,

lOen la generación de energía eléctrica de origen renovable o disperso con generadores que incluyen etapas de conversión energética mediante electrónica de potencia. In the generation of electricity of renewable or dispersed origin with generators that include stages of energy conversion through power electronics.

Estado de la técnica Un sistema de energía eléctrica es el conjunto de las instalaciones State of the art An electric power system is the set of installations

15 electrotécnicas para la generación, transporte y utilización de la energía eléctrica en una zona geográfica. Así, la misión de tal sistema es suministrar energía eléctrica a los consumidores que la demandan dentro de una determinada área geográfica. Adicionalmente, este suministro se debe realizar cumpliendo con unas condiciones de seguridad , de calidad y medioambientales adecuadas, con el mínimo coste posible. 15 electrotechnics for the generation, transport and use of electrical energy in a geographical area. Thus, the mission of such a system is to provide electricity to consumers who demand it within a certain geographical area. Additionally, this supply must be carried out in compliance with adequate safety, quality and environmental conditions, with the minimum possible cost.

20 Los generadores eléctricos son uno de los elementos fundamentales dentro de un sistema de energía eléctrica. Tradicionalmente, estos generadores son , en su mayor parte, grandes máquinas eléctricas rotativas síncronas. Así, el funcionamiento de los sistemas de energía eléctrica ha estado muy definido por las características de funcionamiento propias de este tipo de máquinas conectadas en red. Particularmente, 20 Electric generators are one of the fundamental elements within an electric power system. Traditionally, these generators are, for the most part, large synchronous rotary electric machines. Thus, the operation of electric power systems has been very defined by the operating characteristics of this type of networked machines. Particularly,

25 en lo que se relaciona con la presente invención, la filosofía de protección de los sistemas de energía eléctrica y las instalaciones y equipos asociados, se fundamentan en cómo se comportan dichos generadores ante los diferentes fallos o perturbaciones a los que puede estar sometido el sistema de energía eléctrica. En los últimos años, debido fundamentalmente al incremento en la utilización 25 in relation to the present invention, the philosophy of protection of electric power systems and associated facilities and equipment, are based on how these generators behave in the face of the different faults or disturbances to which the system may be subjected electric power In recent years, mainly due to the increase in utilization

30 de fuentes renovables de energía para la generación de electricidad, esta situación está cambiando. Se están instalando otros tipos de generadores eléctricos cuyas características de funcionamiento son diferentes a las de los generadores síncronos. Mientras el grado de penetración de estos nuevos generadores en los sistemas de energía eléctrica era poco significativo, las características de funcionamiento de los 30 of renewable energy sources for electricity generation, this situation is changing. Other types of electric generators whose operating characteristics are different from those of synchronous generators are being installed. While the degree of penetration of these new generators in electric power systems was insignificant, the operating characteristics of the

35 sistemas no se veían alteradas sustancialmente. Sin embargo, el aumento de su nivel de penetración, ha ido poniendo de manifiesto alteraciones en el funcionamiento de los sistemas que han obligado a los operadores de los sistemas de energía eléctrica a imponer requisitos cada vez más estrictos a estos nuevos generadores. Estos requisitos son de diversa índole, pero se puede decir que, en general, están orientados 35 systems were not substantially altered. However, the increase in their level of penetration has revealed changes in the operation of systems that have forced operators of electric power systems to impose increasingly stringent requirements on these new generators. These requirements are of various kinds, but it can be said that, in general, they are oriented

5 a que los nuevos generadores incorporen sistemas complementarios para que las características de funcionamiento conjunto se asemejen a las de los generadores síncronos. Así, por ejemplo, la capacidad para soportar huecos de tensión es ya un requisito que se incluye en muchos códigos de red y, en consecuencia, los fabricantes de generadores ya la incluyen habitualmente entre las prestaciones de sus equipos. 5 that the new generators incorporate complementary systems so that the characteristics of joint operation resemble those of the synchronous generators. Thus, for example, the ability to withstand voltage dips is already a requirement that is included in many network codes and, consequently, generator manufacturers usually already include it among the performance of their equipment.

10 Actualmente, en sistemas de energía eléctrica con elevado nivel de penetración de generadores eléctricos no convencionales, se empieza a poner de manifiesto un problema relacionado con su menor capacidad de contribución a la corriente de cortocircuito en caso de defecto, comparada con la de los generadores síncronos. Esta capacidad es especialmente baja en los generadores, o agrupaciones de generadores, 10 Currently, in electrical energy systems with a high level of penetration of unconventional electric generators, a problem related to their lower capacity to contribute to the short-circuit current in case of a defect, compared to that of the generators, is beginning to be revealed. synchronous This capacity is especially low in generators, or generator groups,

15 en los que la totalidad de la energía eléctrica producida se vierte a la red eléctrica a través de un convertidor electrónico. Por ejemplo, en las plantas solares fotovoltaicas o en los generadores eólicos con convertidor electrónico de potencia plena. Conviene resaltar que un análisis superficial de la situación podría concluir que resulta beneficioso que, en caso de defecto en la red eléctrica, la corriente de cortocircuito 15 in which all the electricity produced is poured into the electricity grid through an electronic converter. For example, in photovoltaic solar plants or in wind generators with full power electronic converter. It should be noted that a superficial analysis of the situation could conclude that it is beneficial that, in the event of a fault in the power grid, the short-circuit current

20 aportada por estos generadores sea porcentualmente inferior a la que aportan los generadores convencionales. Esto es parcialmente cierto, por ejemplo, en lo que se refiere al dimensionado de la aparamenta de corte del sistema de energía eléctrica. Sin embargo, es importante destacar que una buena parte de filosofía de protección de dicho sistema se basa en que los defectos de aislamiento se detectan debido a las 20 provided by these generators is percentage lower than that provided by conventional generators. This is partially true, for example, in regard to the dimensioning of the switchgear of the electric power system. However, it is important to note that a good part of the protection philosophy of this system is based on the fact that insulation defects are detected due to

25 altas corrientes que llevan asociadas, al menos, en los sistemas convencionales. La disminución de la contribución de los nuevos generadores a la corriente de cortocircuito, por tanto, supone un problema para la protección del sistema de energía eléctrica. La presente invención tiene como objeto aportar una solución a este problema, 25 high currents that have been associated, at least, in conventional systems. The decrease in the contribution of the new generators to the short-circuit current, therefore, is a problem for the protection of the electric power system. The present invention aims to provide a solution to this problem,

30 mediante una nueva forma de utilización de un transformador con tomas y con cambiador de las mismas en carga. Equipos aparentemente similares son conocidos y utilizados desde hace muchas décadas, como se puede ver, por ejemplo, en el documento de patente US1641271 , de 1927. Sin embargo, su utilización en sistemas de energía eléctrica está orientada al cambio de tomas en régimen cuasi permanente, 30 by means of a new way of using a transformer with sockets and with a changer in charge. Apparently similar equipment has been known and used for many decades, as can be seen, for example, in patent document US1641271, of 1927. However, its use in electric power systems is aimed at changing sockets in a quasi-permanent regime. ,

35 nunca durante huecos de tesión y siempre sobre sistemas equilibrados y para el control de la tensión, en los que no es importante la rapidez de respuesta del control de tomas. 35 never during tension gaps and always on balanced systems and for tension control, in which the speed of response of the tap control is not important.

Esta utilización convencional de un transformador con cambio de tomas en carga ha deparado en la especialización funcional de los equipos para resolver tal 5 problema, como puede comprobarse por ejemplo en los documentos de patente This conventional use of a transformer with change of sockets in load has resulted in the functional specialization of the equipment to solve such problem, as can be verified for example in the patent documents

US20110005910, US20110000769 y US20100263996. Asi, los equipos aeluales eslan US20110005910, US20110000769 and US20100263996. Thus, eselual teams are

optimizados para un funcionamiento en régimen cuasi permanente, con pocas maniobras por hora, y su operación está orientada a controlar la tensión. En resumen, existe un cierto prejuicio técnico sobre la utilización de estos equipos como optimized for a quasi-permanent operation, with few maneuvers per hour, and its operation is oriented to control the tension. In summary, there is a certain technical prejudice about the use of this equipment as

10 reguladores de tensión lentos. 10 slow voltage regulators.

Descripción de la invención La presente invención propone una utilización especial de un transformador con cambio de tomas en carga para actuar sobre la intensidad, en lugar de la tensión, DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention proposes a special use of a transformer with change of sockets in load to act on the intensity, instead of the voltage,

15 durante el régimen transitorio asociado a un cortocircuito, y la especificación de sus características para cumplir tal función. Por otra parte, a diferencia del uso convencional de los transformadores con cambiador de tomas en carga, donde su función es el control de una magnitud (la tensión ), la función de la presente invención es multiplicar, en lugar de controlar, otra magnitud (la corriente). 15 during the transitory regime associated with a short circuit, and the specification of its characteristics to fulfill this function. On the other hand, unlike the conventional use of transformers with tap-changer, where its function is the control of a magnitude (the voltage), the function of the present invention is to multiply, instead of controlling, another magnitude ( the current).

20 Por otra parte, para conseguir esta multiplicación de la corriente, no basta con hacer un cambio de tomas del transformador que permita el cambio de relación de intensidades descrito anteriormente. Además, hay que combinarlo con un procedimiento para hacer funcionar el generador (incluido el convertidor) como una fuente de intensidad, en lugar de como fuente de tensión, para asegurar que, una vez 20 On the other hand, to achieve this multiplication of the current, it is not enough to make a change of sockets of the transformer that allows the change of intensity ratio described above. In addition, it must be combined with a procedure to operate the generator (including the converter) as a current source, rather than as a voltage source, to ensure that, once

25 cambiadas las tomas, no se supera el valor nominal de la corriente del convertidor electrónico. Adicionalmente a esta función principal, el procedimiento debe incluir la vigilancia y el control de la tensión en el lado del convertidor, ya que el sistema descrito en la presente invención sólo puede utilizarse cuando hay una disminución de la tensión en la línea (típicamente debido a un cortocircuito) ya que, al cambiar la 25 after switching the sockets, the nominal value of the electronic converter current is not exceeded. In addition to this main function, the procedure must include monitoring and control of the voltage on the side of the converter, since the system described in the present invention can only be used when there is a decrease in the voltage in the line (typically due to a short circuit) because, by changing the

30 relación de transformación para multiplicar la corriente en uno de los bobinados del transformador, también se produce una multiplicación de la tensión en el bobinado opuesto conectado al convertidor electrónico, pudiendo bloquearlo e incluso destruirlo. Hay que tener en cuenta que el valor de la tensión en el bus de corriente continua de un inversor está directamente relacionado con la tensión de la red a que está 30 transformation ratio to multiply the current in one of the transformer windings, there is also a multiplication of the voltage in the opposite winding connected to the electronic converter, being able to block and even destroy it. It must be borne in mind that the value of the voltage in the direct current bus of an inverter is directly related to the voltage of the grid to which it is

35 conectado, debido a los diodos en antipara lelo conectados a sus interruptores estáticos. En consecuencia, al cambiar las tomas aumenta la tensión en los bobinados del transformador conectado al inversor, de forma que la rectificación efectuada por los diodos cargará los condensadores del bus de corriente continua del inversor, incrementando su tensión, pudiendo destruirlos a ellos y a los interruptores estáticos 35 connected, due to lelo antipara diodes connected to their static switches. As a result, changing the sockets increases the voltage in the windings of the transformer connected to the inverter, so that the rectification made by the diodes will charge the capacitors of the inverter's direct current bus, increasing its voltage, being able to destroy them and the switches static

5 del inversor. Por este motivo, el sistema de control debe efectuar una medida de la tensión de red y efectuar el cambio en la relación de transformación sólo en los casos en los que detecte un hueco de tensión. 5 of the inverter. For this reason, the control system must measure the mains voltage and change the transformation ratio only in cases where it detects a voltage gap.

Cuando el sistema de control detecta un hueco monofásico o bifásico, la regulación del convertidor electrónico reacciona intentando anular la secuencia inversa When the control system detects a single-phase or two-phase gap, the regulation of the electronic converter reacts by trying to cancel the reverse sequence

10 y restaurar la secuencia directa, inyectando las adecuadas corrientes por las líneas dentro de los límites del convertidor y conmutando las tomas del transformador de la misma manera que en el caso de huecos trifásicos. 10 and restore the direct sequence, injecting the appropriate currents through the lines within the limits of the converter and switching the transformer sockets in the same way as in the case of three-phase gaps.

Breve descripción de las figuras Brief description of the figures

15 Para la mejor compresión de lo descrito en esta memoria, se incluyen unas figuras en las que se representan, exclusivamente a modo de ejemplos ilustrativos y sin carácter limitativo, algunas realizaciones posibles de la invención. For the best understanding of what is described herein, some figures are included in which only possible embodiments of the invention are represented by way of illustrative examples and without limitation.

La Figura 1 muestra un esquema de conexiones de una posible realización del sistema de la invención, para el caso de un sistema trifásico a cuatro hilos con 20 transformador estrella-estrella con varias tomas. Figure 1 shows a wiring diagram of a possible embodiment of the system of the invention, in the case of a three-phase four-wire system with a star-star transformer with several sockets.

La Figura 2 muestra un esquema de conexiones para el caso de un sistema trifásico a tres hilos con transformador estrella-estrella con dos tomas en el lado de red. Figure 2 shows a connection scheme for the case of a three-phase three-wire system with star-star transformer with two sockets on the network side.

La Figura 3 muestra el detalle de la maniobra de una de las fases del 25 cambiador de tomas estático tras la detección del hueco de tensión asociado al cortocircuito en algún punto del sistema de energía eléctrica. Figure 3 shows the detail of the maneuver of one of the phases of the static tap changer after the detection of the voltage gap associated with the short circuit at some point of the electrical power system.

La Figura 4 muestra, de forma análoga, el detalle de la maniobra de una de las fases del cambiador de tomas estático tras la detección de la recuperación de la tensión una vez eliminado el cortocircuito. Figure 4 shows, in an analogous way, the detail of the maneuver of one of the phases of the static tap-changer after the detection of the voltage recovery once the short circuit has been eliminated.

30 La Figura 5 muestra un ensayo de laboratorio en el que se ha registrado el nivel de tensión de la red en régimen permanente y durante un hueco, y además se han registrado las tres corrientes senoidales correspondientes a cada una de las fases de la red trifásica, medidas en el lado de red del transformador. 30 Figure 5 shows a laboratory test in which the voltage level of the network in permanent regime and during a gap has been recorded, and in addition the three sinusoidal currents corresponding to each of the phases of the three-phase network have been recorded , measures on the network side of the transformer.

35 Descripción de una realización preferida 35 Description of a preferred embodiment

La invención trata de un sistema y procedimiento que incrementa la corriente que aporta un sistema generador a la red eléctrica durante huecos de tensión, pero sin aumentar por ello la corriente que aporta el generador eléctrico. The invention deals with a system and method that increases the current that a generator system brings to the power grid during voltage dips, but without thereby increasing the current that the electric generator provides.

La Figura 1 muestra un esquema de conexiones de una posible realización del Figure 1 shows a wiring diagram of a possible embodiment of the

5 sistema de la invención, para el caso de un sistema trifásico a cuatro hilos con transformador (2) estrella-estrella con varias tomas. Se muestra el generador (1) o conjunto de generadores (incluidos los convertidores electrónicos si fuera el caso), cuya corriente de cortocircuito se pretende incrementar con la presente invención. Únicamente se muestran sus terminales de conexión con el exterior_ Los tres primeros, 5 system of the invention, in the case of a three-phase four-wire system with transformer (2) star-star with several sockets. The generator (1) or set of generators (including electronic converters, if applicable) is shown, whose short-circuit current is intended to be increased with the present invention. Only their connection terminals to the outside are shown_ The first three,

10 empezando por la parte superior, son los terminales de fase (R, S, T), mientras que el cuarto es el terminal de neutro (N). También se muestra el sistema de energía eléctrica (6) al que se vierte la energía producida por el generador (1)_ El sistema de la invención está representado por los cuatro bloques restantes: el transformador de potencia (2), el cambiador de tomas en carga (3), el sistema de control (4) Y el sistema 10 starting at the top, are the phase terminals (R, S, T), while the fourth is the neutral terminal (N). Also shown is the electric power system (6) to which the energy produced by the generator (1) is poured _ The system of the invention is represented by the four remaining blocks: the power transformer (2), the tap changer under load (3), the control system (4) and the system

15 de medida (5). 15 measurement (5).

La figura se incluye a los efectos de ilustrar la invención con un ejemplo, pero sin carácter limitativo_ Así, por ejemplo, aunque la figura representa un sistema trifásico a cuatro hilos con conexión estrella-estrella, la invención es aplicable a sistemas monofásicos o trifásicos, a tres o cuatro hilos, de cualquier combinación The figure is included for the purpose of illustrating the invention with an example, but without limitation. Thus, for example, although the figure represents a three-phase four-wire system with star-star connection, the invention is applicable to single-phase or three-phase systems, three or four wires, of any combination

20 primario-secundario (triángulo, estrella o zig-zag). Para incrementar la corriente de cortocircuito de generadores o agrupaciones de generadores eléctricos el sistema incluye: -Un transformador de potencia (2) con varias tomas en uno o en varios de sus devanados, distribuidas para obtener una o varias relaciones de transformación de 25 intensidades, incluidos valores ostensiblemente diferentes del nominal. 20 primary-secondary (triangle, star or zigzag). To increase the short-circuit current of generators or clusters of electric generators, the system includes: - A power transformer (2) with several sockets in one or several of its windings, distributed to obtain one or several transformation ratios of 25 intensities, including values ostensibly different from the nominal.

--: Un cambiador de tomas en carga (3) para dicho transformador que permita el cambio directo a la toma deseada y/o el cambio pasando por las lomas intermedias, con un tiempo de actuación adecuado a la rapidez con que se pretenda incrementar la corriente. Típicamente este tiempo de actuación deberá ser del orden de un periodo de A load tap changer (3) for said transformer that allows the direct change to the desired tap and / or the change passing through the intermediate hills, with a time of appropriate action at the speed with which it is intended to increase the current. Typically this action time should be of the order of a period of

30 onda de la frecuencia industrial del sistema de energía eléctrica al que se conecta o menos, aunque, dependiendo de la filosofía de protección de la red, puede ser mayor. En la figura 1 se puede ver un diagrama funcional del cambiador de tomas (3)_ Los interruptores representados, no son limitativos de ningún tipo de tecnología, mecánica 30 wave of the industrial frequency of the electrical power system to which it is connected or less, although, depending on the network protection philosophy, it may be higher. In figure 1 you can see a functional diagram of the tap-changer (3) _ The switches shown are not limiting of any type of technology, mechanical

o de estado sólido, que cumpla con las especificaciones de tiempo de actuación_ or solid state, which meets the specifications of the acting time_

--: Un sistema de medida (5) de intensidades y/o tensiones. La forma más básica de implementación del sistema de la invención requiere únicamente la medida de la tensión de todas las fases (por ejemplo: tres, en el caso trifásico; una, en el monofásico; etc.), en cualquiera de los dos lados del transformador de potencia. Por ejemplo, en la figura 1 se puede ver un sistema de medida de las tres tensiones de fase en el lado de red del transformador de potencia, a la salida del cambiador de tomas (3). Si se quiere tener mayor control sobre el sistema de la invención, o incluso integrar su control con el del generador (incluido el convertidor electrónico), se pueden añadir las intensidades de línea al sistema de medida. A measurement system (5) of intensities and / or voltages. The most basic form of implementation of the system of the invention requires only the measurement of the voltage of all phases (for example: three, in the three-phase case; one, in the single-phase; etc.), on either side of the power transformer. For example, in figure 1 a measurement system of the three phase voltages can be seen on the network side of the power transformer, at the outlet of the tap-changer (3). If you want to have more control over the system of the invention, or even integrate its control with that of the generator (including the electronic converter), line intensities can be added to the measurement system.

--: Un sistema de control (4) que, en función de las medidas anteriores, permita gobernar el cambio de tomas (3) del transformador (2). En el ejemplo de la Figura 1 se representa un sistema de control (4) que recibe, como entradas, las medidas de las tres tensiones de fase y actúa, como salidas, sobre la apertura independiente de los nueve interruptores que conforman el cambiador de tomas (3). A control system (4) that, depending on the previous measures, allows to govern the change of sockets (3) of the transformer (2). In the example of Figure 1 a control system (4) is shown that receives, as inputs, the measurements of the three phase voltages and acts, as outputs, on the independent opening of the nine switches that make up the tap changer (3).

La Figura 2 muestra un esquema de conexiones para el caso de un sistema trifásico a tres hilos con transformador (2) estrella-estrella con dos tomas en el lado de red. En este caso, el generador (1) incluye una máquina eléctrica generadora (7) y un convertidor electrónico (8). También se muestra el sistema eléctrico (6) al que se vierte la energía producida por el generador. El sistema de la invención está representado por los tres bloques restantes: el transformador de potencia (2), el cambiador de tomas en carga (3) estático y el sistema de control (4). El sistema de control (4) recibe las señales de medida del convertidor (9) y de la red eléctrica (10). A su vez, el sistema de control emite como salidas las señales de disparo de los interruptores estáticos del convertidor electrónico (11) formadas por trenes de pulsos generados con el modulador de vectores espaciales (SVM), que activan y desactivan sucesivamente los seis IGBT que componen el inversor, y del cambiador de tomas estático (12). Figure 2 shows a connection scheme for the case of a three-phase three-wire system with star-star transformer (2) with two sockets on the network side. In this case, the generator (1) includes an electric generating machine (7) and an electronic converter (8). The electrical system (6) to which the energy produced by the generator is poured is also shown. The system of the invention is represented by the three remaining blocks: the power transformer (2), the static on-load tap-changer (3) and the control system (4). The control system (4) receives the measurement signals from the converter (9) and from the mains (10). In turn, the control system outputs the trip signals of the static switches of the electronic converter (11) formed by pulse trains generated with the space vector modulator (SVM), which activate and deactivate successively the six IGBTs make up the inverter, and the static tap changer (12).

Las tomas del transformador (2) pueden estar en uno cualquiera de los bobinados trifásicos (primario o secundario) para ajustar la relación de transformación de tensiones y corrientes. las tomas pueden seleccionarse activando o desactivando interruptores electrónicos construidos a base de tiristores en antiparalelo, de conducción instantánea y bloqueo forzado o natural. The transformer sockets (2) can be in any one of the three-phase windings (primary or secondary) to adjust the voltage and current transformation ratio. The sockets can be selected by activating or deactivating electronic switches built on thyristors in antiparallel, instantaneous driving and forced or natural blocking.

El sistema de control (4) está basado en microprocesador que implementa la regulación de la potencia entregada a la red por el generador eléctrico (1) a través de un convertidor electrónico (8) así como el control de las tomas (3) del transformador. The control system (4) is based on a microprocessor that implements the regulation of the power delivered to the network by the electric generator (1) through an electronic converter (8) as well as the control of the sockets (3) of the transformer .

El sistema de control (4) mide el valor de la tensión en la red eléctrica y, cuando detecta que se ha producido un hueco de tensión, decide qué toma trifásica debe conmutar teniendo en cuenta que la subida de tensión que se experimentará en bornes del convertidor electrónico (8) debido al cambio en la relación de The control system (4) measures the value of the voltage in the mains and, when it detects that a voltage gap has occurred, it decides which three-phase socket must be switched taking into account that the voltage rise that will be experienced in terminals of the electronic converter (8) due to the change in the ratio of

5 transformación debe ser admisible para éste. Se entiende por admisible aquél valor de tensión de red menor o igual al máximo valor de tensión alterna que el inversor a su vez puede generar. De esta forma se garantiza que el inversor sea capaz de hacer fluir potencia hacia la red. 5 transformation must be admissible for it. It is understood that the value of mains voltage less than or equal to the maximum value of alternating voltage that the inverter can generate. This ensures that the inverter is able to flow power to the network.

El criterio de selección de la toma se basa en inyectar la máxima corriente 10 trifásica en la línea sin que el incremento de tensión en bornes del convertidor electrónico (8) lo bloquee o destruya. The selection criterion of the socket is based on injecting the maximum three-phase current 10 into the line without being blocked or destroyed by the increase in terminal voltage of the electronic converter (8).

El sistema de control (4) realiza la medida de dos de las tres tensiones de la red para la detección del hueco de tensión , calculando con ellas el módulo del fasor espacial tensión de red. The control system (4) measures two of the three voltages in the network for the detection of the voltage gap, calculating with them the module of the space phasor network voltage.

15 En la realización preferida, el sistema de control realiza la detección de huecos desequilibrados monofásicos o bifásicos mediante el algoritmo de separación en secuencias directa e inversa denominado "oelayed Signal Cancellation" (OSC). En condiciones normales la descomposición de la tensión de la red sólo presenta secuencia directa mientras que si se produce un fallo desequilibrado aparece además In the preferred embodiment, the control system performs the detection of unbalanced monophasic or biphasic gaps by means of the direct and inverse sequence separation algorithm called "oelayed Signal Cancellation" (OSC). Under normal conditions, the breakdown of the mains voltage only presents a direct sequence while if an unbalanced fault occurs, it also appears

20 una componente de secuencia inversa. Cuando el sistema de control detecta un hueco monofásico o bifásico, la regulación del convertidor electrónico reacciona intentando anular la secuencia inversa y restaurar la secuencia directa, inyectando las adecuadas corrientes por las líneas dentro de los límites del convertidor y conmutando las tomas del transformador de la 20 a reverse sequence component. When the control system detects a single-phase or two-phase gap, the regulation of the electronic converter reacts by trying to cancel the reverse sequence and restore the direct sequence, injecting the appropriate currents through the lines within the limits of the converter and switching the sockets of the transformer of the

25 misma manera que en el caso de huecos trifásicos. La conmutación de la toma trifásica, cuyo fin es incrementar la corriente en la línea, puede realizarse eliminando espiras en el bobinado trifásico conectado a la red o añadiendo espiras en el bobinado trifásico conectado al convertidor electrónico. 25 same way as in the case of three-phase gaps. The switching of the three-phase socket, whose purpose is to increase the current in the line, can be done by removing turns in the three-phase winding connected to the network or adding turns in the three-phase winding connected to the electronic converter.

Para realizar una conmutación con menor corriente transitoria en los bobinados 30 del transformador, el sistema de control mide la corriente en las tres líneas y realiza la conmutación de las tomas cuando la corriente en cada línea pasa por cero. To perform a switching with lower transient current in the windings 30 of the transformer, the control system measures the current in the three lines and performs the switching of the sockets when the current in each line passes through zero.

Una vez detectado el hueco de tensión, el sistema de control (4) desconecta una parte del bobinado trifásico conectado a la red. Para ello, cuando la corriente en cada una de las fases pase por cero, cortocircuita el bobinado correspondiente Once the voltage gap has been detected, the control system (4) disconnects a part of the three-phase winding connected to the network. To do this, when the current in each of the phases passes through zero, it short-circuits the corresponding winding

35 mediante el cierre del interruptor en paralelo con él y abre el interruptor en serie, de acuerdo con la secuencia de maniobra que se muestra en la Figura 3, en tres etapas de izquierda a derecha correspondientes a tres instantes consecutivos, donde solamente se ha representado una de las fases del cambiador de tomas (3). En la primera etapa (izquierda), se muestra el interruptor estático superior en conducción y 35 by closing the switch in parallel with it and opening the switch in series, in accordance with the maneuvering sequence shown in Figure 3, in three stages from left to right corresponding to three consecutive moments, where it has only been represented one of the phases of the tap changer (3). In the first stage (left), the upper static switch is shown driving and

5 el inferior en bloqueo. En la segunda etapa (centro), se muestra el interruptor estático superior en bloqueo y el inferior en conducción, pero en el paso por cero de la corriente. Y en la tercera etapa (derecha), se muestra el interruptor estático superior en bloqueo y el inferior en conducción con un valor no nulo de la corriente. 5 the lower one in blocking. In the second stage (center), the upper static switch in blocking and the lower one in conduction are shown, but in the zero crossing of the current. And in the third stage (right), the upper static switch in blocking and the lower one in conduction with a non-zero current value are shown.

Una vez que el sistema de control (4) detecta que ha desaparecido el hueco de Once the control system (4) detects that the hollow of the

10 tensión en la red, una vez eliminado el cortocircuito, reconecta sucesivamente cada uno de los bobinados a medida que cada una de las corrientes de línea va pasando por cero, de acuerdo con la secuencia de maniobra que se muestra en la Figura 4, en tres etapas de izquierda a derecha correspondientes a tres instantes consecutivos, donde solamente se ha representado una de las fases del cambiador de tomas. En la 10 voltage in the network, once the short circuit is eliminated, successively reconnects each of the windings as each of the line currents goes through zero, according to the maneuver sequence shown in Figure 4, in three stages from left to right corresponding to three consecutive moments, where only one of the phases of the tap changer has been represented. In the

15 primera etapa (izquierda), se muestra el interruptor estático superior en bloqueo y el inferior en conducción. En la segunda etapa (centro), se muestra el interruptor estático superior en conducción, pero en el paso por cero de la corriente, y el inferior en bloqueo. Y en la tercera etapa (derecha), se muestra el interruptor estático superior en conducción, con un valor no nulo de la corriente, y el inferior en bloqueo. In the first stage (left), the upper static switch in blocking and the lower one in conduction are shown. In the second stage (center), the upper static switch is shown in conduction, but in the zero crossing of the current, and the lower one in blocking. And in the third stage (right), the upper static switch in conduction is shown, with a non-zero current value, and the lower one in blocking.

20 En la realización preferida, la regulación del convertidor electrónico de conexión a red se realiza con control de corriente para asegurar que el cambio de tomas no afecta a la corriente obtenida del generador eléctrico al incrementarse con el cambio de tomas la tensión alterna en los terminales de dicho inversor. La Figura 5 muestra un ensayo de laboratorio en el que se ha registrado el In the preferred embodiment, the regulation of the electronic mains converter is carried out with current control to ensure that the change of sockets does not affect the current obtained from the electric generator as the alternating voltage at the terminals increases with the change of sockets of said investor. Figure 5 shows a laboratory test in which the

25 nivel de tensión de la red en régimen permanente y durante un hueco. Asimismo, se han registrado las tres corrientes senoidales correspondientes a cada una de las fases de la red trifásica, medidas en el lado de red del transformador. Se comprueba que, durante el hueco de tensión , la corriente en la línea aumenta considerablemente debido a la conmutación de las tomas. 25 voltage level of the network in permanent mode and during a gap. Likewise, the three sine currents corresponding to each of the phases of the three-phase network, measured on the network side of the transformer, have been recorded. It is verified that, during the voltage gap, the current in the line increases considerably due to the switching of the sockets.

Es también objeto de la presente invención un procedimiento, implantado en el sistema de control, para incrementar la corriente de cortocircuito del generador o conjunto de generadores. El procedimiento es cíclico y comienza con el cálculo del valor eficaz de las tensiones de las fases, a partir de sus medidas, y la comparación The object of the present invention is also a method, implemented in the control system, to increase the short-circuit current of the generator or set of generators. The procedure is cyclic and begins with the calculation of the effective value of the phase voltages, from their measurements, and the comparison

35 con su valor nominal. Si la diferencia está dentro del margen normal de funcionamiento del generador o del regulador de tensión (si lo hubiera), el sistema de la invención no debe actuar. Si la diferencia es mayor, se calcula la toma del transformador que lleve su tensión del lado de generador al nivel más cercano a su valor nominal, lo cual lleva implícito el incrementar la intensidad en el lado de red al valor más alto compatible con 35 with its nominal value. If the difference is within the normal operating range of the generator or voltage regulator (if any), the system of the invention should not act. If the difference is greater, the transformer socket that takes its voltage from the generator side to the level closest to its nominal value is calculated, which implies increasing the intensity on the network side to the highest value compatible with

5 una tensión admisible por el generador, además de hacer funcionar al generador (incluido el convertidor electrónico) como una fuente de intensidad. Una vez calculada la toma, el sistema de control ordena la actuación de los interruptores del cambiador de tomas para realizar el cambio calculado, y se comienza un nuevo ciclo del procedimiento. 5 a voltage admissible by the generator, in addition to operating the generator (including the electronic converter) as a current source. Once the tap is calculated, the control system orders the operation of the tap changer switches to perform the calculated change, and a new procedure cycle is started.

Claims

1.-System to increase the current injected into the electrical network by electric generators during voltage dips produced in the network, characterized in that it comprises:

--: un transformador de potencia (2) del generador eléctrico (1) con una pluralidad de tomas en al menos uno de sus devanados; a power transformer (2) of the electric generator (1) with a plurality of sockets in at least one of its windings;

--: un cambiador de tomas en carga (3) con una pluralidad de interruptores electrónicos encargados de efectuar cambios de tomas en el transformador de potencia (2) según unas determinadas órdenes de control; a load tap changer (3) with a plurality of electronic switches responsible for making tap changes in the power transformer (2) according to certain control orders;

--: un sistema de medida (5) encargado de obtener la medida de las tensiones de fase en uno de los dos lados del transformador de potencia (2); -un sistema de control (4) configurado para: a measuring system (5) responsible for obtaining the measurement of the phase voltages on one of the two sides of the power transformer (2); -a control system (4) configured to:

* *: recibir las medidas efectuadas por el sistema de medida (5); receive the measurements made by the measurement system (5);

* *: analizar dichas medidas para, cuando se produce un hueco de analyze these measures to, when a gap occurs

power grid voltage:

--: detectar dicho hueco de tensión; detect said tension gap;

--: determinar, según un determinado criterio de selección, la toma determine, according to a certain selection criteria, the take

of the power transformer (2) to be switched to increase the

current injected into the power grid;

--: ordenar la actuación de los interruptores del cambiador de order the operation of the changer switches

shots (3) to make the previously determined tap change; and why the measuring system (5) is configured to obtain the voltage measurement of a.c. of the network on the side of the electronic converter (8) of the generator (1), and where the control system (4) is configured to select that socket that generates the maximum injection of current in the network and such that the voltage in terminals of the electronic converter (8) is equal to or less than its nominal voltage, operating the electronic converter (8) as a current source to ensure that, once the sockets have been changed, its nominal current value is not exceeded.

2. System according to claim 1, characterized in that the measurement system (5) is additionally configured to obtain the measurement of the current of the different phases, and where the control system (4) is configured to order the action of the tap changer switches (3) when the current in each of the phases is close to zero.

3. System according to claim 2, characterized in that in order to carry out the maneuvering sequence for the change of the intake of each phase the control system (4) is configured to close the phase current at zero crossing. Switch in parallel with the winding and open the switch in series.

4. System according to any of the preceding claims, characterized in that the control system (4) is additionally configured to, depending on the measurements made by the measurement system (5), detect the end of the voltage gap and order the operation of the tap changer switches (3) to

10 make the change to the nominal operating socket.

5. System according to claim 4 when it depends on the 2, characterized in that to perform the maneuver sequence for the change to the nominal socket in each phase the control system (4) is configured to, in the zero crossing of the

15 phase current, open the switch in parallel with the winding and close the switch in series.

6. System according to any of the preceding claims, characterized in that the analysis of the measures to determine the voltage gaps comprises

20 calculate the effective value of the phase voltages and compare them with their nominal value, so that if the difference is greater than a certain margin, the presence of a voltage gap is determined.

7. System according to any of the preceding claims, characterized

25 because the control system (4) is configured to detect unbalanced monophasic or biphasic gaps by means of the direct and inverse sequence separation algorithm DSe.

8. System according to any of the preceding claims, characterized

30 because the switching of the socket to increase the current injected into the electrical network is carried out in one of the following ways: - eliminating turns in the winding of the transformer (2) connected to the network; - adding turns on the winding of the transformer (2) connected to the

generator (1).

12

9.-Procedure to increase the current injected into the electric network by electric generators during voltage dips produced in the network, where the power transformer (2) of the electric generator (1) has a plurality of sockets in at least one of its windings, characterized in that the procedure comprises:

--: obtener la medida de las tensiones de fase en uno de los dos lados del transformador de potencia (2); -analizar dichas medidas para, cuando se produce un hueco de tensión en la red eléctrica: obtain the measurement of the phase voltages on one of the two sides of the power transformer (2); -analyze these measures for, when a voltage gap occurs in the power grid:

* detect said voltage gap;

* *: determinar, según un determinado criterio de selección, la toma del transformador de potencia (2) a conmutar para incrementar la corriente inyectada en la red eléctrica; determine, according to a certain selection criteria, the power transformer socket (2) to be switched to increase the current injected into the power grid;

* *: efectuar en el transformador de potencia (2) el cambio de toma determinado previamente; -obtener la medida de la tensión de c.a. de la red en el lado del convertidor carry out the previously determined tap change in the power transformer (2); - obtain the measurement of the voltage of a.c. of the network on the side of the converter

electronic (8) of the generator (1). Y

--: seleccionar aquella toma que genere la máxima inyección de corriente en la red y tal que la tensión en bornes del convertidor electrónico (8) sea igualo inferior a su tensión nominal, haciendo funcionar al convertidor electrónico (8) como una fuente de intensidad para asegurar que, una vez cambiada las tomas, no se supere su valor nominal de corriente. select that outlet that generates the maximum injection of current in the network and such that the terminal voltage of the electronic converter (8) is equal to or less than its nominal voltage, operating the electronic converter (8) as a source of current to ensure that , once the sockets have been changed, their nominal current value is not exceeded.

10. Method according to claim 9, characterized in that it further comprises:

--: obtener la medida de la corriente de las distintas fases; obtain the measurement of the current of the different phases;

--: efectuar el cambio de toma cuando la corriente en cada una de las fases es make the tap change when the current in each of the phases is

next to zero.

11. Method according to claim 10, characterized in that the maneuvering sequence for the change of tapping of each phase comprises, in the zero crossing of the phase current, closing the switch in parallel with the winding and opening the switch in Serie.

13

12. Method according to any of claims 9 to 11, characterized in that it further comprises detecting the termination of the voltage gap and making the change to the nominal operating socket.

13. Method according to any of claims 9 to 12, characterized in that the analysis of the measures to determine the voltage gaps comprises calculating the effective value of the phase voltages and comparing them with their nominal value, so that if the difference is greater than a certain margin, the presence of a voltage gap is determined.

14. Method according to any of claims 9 to 13, characterized in that it comprises detecting unbalanced monophasic or biphasic gaps by means of the direct and inverse sequence separation algorithm DSe.

15. Method according to any of claims 9 to 14, characterized in that the switching of the socket to increase the current injected into the electricity network is carried out in one of the following ways:

--: eliminando espiras en el bobinado del transformador (2) conectado a la red; -añadiendo espiras en el bobinado del transformador (2) conectado al eliminating turns in the winding of the transformer (2) connected to the network; - adding turns on the winding of the transformer (2) connected to the

20 generator (1).