AEL-CPSS-02S Sistema de Potencia de Micro-Redes con Generación y Cargas, con SCADA

MICRO-GRIDS POWER SYSTEM WITH POWER GENERATION AND LOADS, WITH SCADA - AEL-CPSS-02S

SISTEMAS INNOVADORES

La Aplicaciones de Sistemas Eléctricos de Micro-Redes Inteligentes Compactas, con Control Automático de la Generación y Cargas, con SCADA, "AEL-CPSS-02S ", ha sido diseñada por Edibon para la formación a nivel teórico-práctica en el campo de los sistemas de Micro- Redes Inteligentes de Energía.

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Descripción General

La Aplicaciones de Sistemas Eléctricos de Micro-Redes Inteligentes Compactas, con Control Automático de la Generación y Cargas, con SCADA, "AEL-CPSS-02S ", ha sido diseñada por Edibon para la formación a nivel teórico-práctica en el campo de los sistemas de Micro- Redes Inteligentes de Energía.

Esta aplicación AEL-CPSS-02S ofrece diversos niveles de formación que dotarán al usuario del conocimiento y las habilidades esenciales sobre los principios fundamentales de las micro-redes en el contexto del control, la distribución y el consumo de la energía.

Para dicho fin, la aplicación incluye un manual específico en el que se explican, a nivel teórico, los aspectos relativos a los sistemas de micro-redes. Su temática abarca desde la coordinación de diferentes fuentes de energía trabajando en una misma red de distribución hasta cómo abordar temas tan importantes como la coordinación de las protecciones, el control de los generadores eléctricos y la respuesta del sistema ante un black-out para mantener la continuidad en el suministro eléctrico, etc. Por otro lado, se proporcionan una serie de módulos incluidos y opcionales para la puesta en práctica de todos los conceptos teóricos previamente estudiados en el manual.

Una de las ventajas de esta aplicación es su carácter modular y su flexibilidad. Esto permite realizar diferentes configuraciones de Micro- Redes reales. Por ejemplo, el usuario puede configurar el sistema de potencia como "Generación + Distribución + Consumo" trabando con el generador eléctrico en modo isla o puede también configurar la aplicación interconectando el generador con la red eléctrica "Red Eléctrica + Generación + Consumo" realizando operaciones de gestión del generador en paralelo con la red. En cualquier instante el usuario puede sincronizar el generador con la propia red eléctrica del laboratorio y establecer una red de reparto de energía real, o bien trabajar en modo isla y conformar una Micro-Red con una o más fuentes de generación de energía.

A nivel funcional todo el sistema puede ser controlado, bien de forma local mediante el accionamiento de interruptores, contactores y señales, o bien de forma remota, mediante el Software de Control y Adquisición de Datos opcional.

Opcionalmente, el AEL-CPSS-02S ofrece un software de adquisición y control de datos (AEL-CPSS-02S/CCSOF) y un módulo PLC de control que permitirán al usuario llevar a cabo el control remoto de la micro-red. El sistema SCADA permite llevar a cabo las operaciones más importantes realizadas en los sistemas de potencia reales tales como el control de la velocidad y la tensión de la turbina y el generador síncrono, maniobras de acoplamiento del generador con la red (sincronización), operaciones en modo isla con el generador síncrono (concepto micro-red), conmutación de cargas, medidas de los valores de corriente y voltaje en diferentes puntos del sistema de potencia, etc.

Además, se puede adquirir de forma opcional la aplicación AEL-IOP-01S. Esta aplicación se compone de un segundo grupo motor-generador con sus respectivos módulos de control y medida para poder trabajar con varias fuentes de generación en paralelo. Esto permitirá al usuario realizar estudios de reparto de carga de varios generadores conectados en paralelo dando suministro a la micro-red.

A continuación se describe la funcionalidad de los módulos más importantes que incluye esta aplicación:

Unidad de Relé de Control y Protección del Generador

Es un dispositivo industrial de control y protección de grupos de generación de potencia con más de 150 variables configurables distintas. El dispositivo proporciona diferentes niveles de accesibilidad para su configuración. Por ejemplo, se pueden ajustar los umbrales de protección de sobrecorriente (50/51), sobre/subtensión, sobre/sub-frecuencia (81), potencia inversa, sobre/sub-velocidad de la turbina (12), número de polos de la máquina, potencia nominal, etc. Además, para el ajuste avanzado del control del grupo turbina-generador, es posible realizar la configuración de los parámetros PID de control del sistema de acuerdo a las diferentes circunstancias en las que se puedan encontrar el generador y la turbina.

Durante la puesta en marcha del grupo motor-generador, el software de configuración del relé (incluido) permite monitorizar las señales PID, analizar perturbaciones del generador y hacer reajustes del control en tiempo real.

Dada la versatilidad del relé de Control y Protección del Generador, Edibon suministra este dispositivo configurado para trabajar desde cero perfectamente con el grupo motor-generador. Además se proporciona un archivo de configuración para la restauración de los valores de configuración iniciales del relé. De esta forma, el usuario podrá manipular cualquier parámetro y tendrá la posibilidad de volver a la configuración inicial.

La gran ventaja de este dispositivo es que permite gestionar el grupo motor-generador para dar suministro eléctrico de forma autónoma a una micro-red y, a su vez, permite sincronizar el generador con la red eléctrica para trabajar como sistema de apoyo de la red principal.

Regulador de voltaje automático

Este dispositivo está diseñado para controlar la excitación del generador síncrono tanto manual como automáticamente. Dispone de un interruptor que permite al usuario seleccionar el modo de control. En el modo de control manual, es posible controlar la corriente de excitación del generador mediante un potenciómetro y observar los efectos de la tensión de salida del generador. En modo de control automático, la Unidad de Relé de Control y Protección del Generador toma el control de la excitación. De esta forma, el usuario podrá estudiar el funcionamiento del sistema completo trabajando de forma autónoma, tal y como funciona una central real, o bien tomando el control de la instalación para estudiar los efectos del cambio de la excitación del generador en el sistema eléctrico.

Módulo de banco de resistencias trifásicas conmutables

Este módulo tiene la finalidad de realizar un consumo local de la energía generada por el generador síncrono. Dispone de tres interruptores que permiten introducir, de forma escalonada, tres niveles de consumo de potencia activa diferentes.

Analizador del generador de CC

Este módulo permite medir los parámetros eléctricos de la excitación del generador síncrono (V, I, P).

Controlador de la velocidad de la turbina

Este dispositivo permite controlar la velocidad de la turbina de forma manual o automática. Cuando se selecciona el modo de control manual, el usuario puede regular la velocidad de la turbina mediante un potenciómetro que incorpora este módulo. Con el modo de control automático, el Relé de Control y Protección del Generador controlará la turbina mediante una señal analógica 0-10V. De esta forma, el usuario podrá estudiar el funcionamiento del sistema completo trabajando de forma autónoma, tal y como funciona una central real, o bien tomando el control de la instalación para estudiar los efectos del cambio de la velocidad de la turbina en el sistema eléctrico.

El AEL-CPSS-02S incluye los siguientes módulos:

    • N-ALI01. Fuente de Alimentación Principal Industrial.
    • N-VVCA5K. Controlador de Velocidad del Motor de 5 kW.
    • N-EALDC/G. Analizador DC del Generador.
    • N-AVR/P. Regulador de Tensión Automático.
    • N-ERP-PGC01. Módulo de Relé de Protección del Generador.
    • N-EALD. Equipo Analizador de Líneas con Adquisición de Datos.
    • N-CAR35T3D. Módulo de Banco de Resistencias Trifásico Conmutable Digital.
    • GMG4.5K3PH. Grupo Motor-Generador de 4,5 kW.

Módulo requerido con el SCADA opcional:

    • N-PLC04. Módulo de control PLC04.

PC requerido con el SCADA opcional:

    • AEL-PC. Ordenador y pantalla táctil (para trabajar con el sistema de control SCADA opcional).

Aplicación opcional:

Se puede adquirir la aplicación AEL-IOP-01S, Funcionamiento en paralelo y en isla, con SCADA, como complemento del AEL-CPSS-02S para estudiar operaciones en paralelo y en isla con dos generadores en una micro-red.

El AEL-IOP-01S incluye los siguientes módulos:

    • N-VVCA5K. Controlador de Velocidad de Motores de 5 KW.
    • N-EALDC/G. Analizador DC del Generador.
    • N-AVR/P. Regulador de Tensión Automático.
    • N-ERP-PGC01. Módulo de Relé de Protección del Generador.
    • N-EALD. Equipo Analizador de Líneas con Adquisición de Datos.
    • GMG4.5K3PH. Grupo Motor-Generador de 4,5 kW.

Módulo requerido con el SCADA opcional:

    • N-PLC05. Módulo de control PLC05.

La aplicación AEL-CPSS-02S se monta en rack.

Esta aplicación requiere los siguientes racks:

    • N-RACK-A.
    • N-RACK-M.
    • N-RACK-B (4 unidades).

Opcionalmente se puede suministrar el AEL-WBR, Banco de trabajo de eléctrico (rack), para colocar el/los rack/s.

Este equipo puede ser suministrado con el Sistema EDIBON de Control desde Computador (PC), SCADA, e incluye: el equipo + paquetes de software de adquisición y gestión de datos controlados desde computador, para controlar el proceso y todos los parámetros involucrados.

EJERCICIOS Y PRÁCTICAS GUIADAS

EJERCICIOS GUIADOS INCLUIDOS EN EL MANUAL

  1. Estudio de los sistemas eléctricos de generación en micro-redes.
  2. Análisis de las mediciones de los flujos de potencia del generador síncrono en las micro-redes.
  3. Análisis de la potencia activa y reactiva del generador en las micro-redes.
  4. Operaciones de sincronización automática del generador síncrono con la red eléctrica.
  5. Estudio del generador síncrono en funcionamiento modo isla en micro-redes.
  6. Estudio de la regulación de la excitación/voltaje del generador síncrono en modo isla en micro-redes.
  7. Estudio de la regulación de la turbina (control de la frecuencia) en las micro-redes.
  8. Estudio de la regulación de la excitación/voltaje del generador síncrono en micro-redes.
  9. Estudio de la regulación del factor de potencia del generador síncrono en micro-redes.

MÁS EJERCICIOS PRÁCTICOS QUE PUEDEN REALIZARSE CON ESTE EQUIPO

Algunas posibilidades prácticas con SCADA opcional:

  1. Control remoto de sistemas eléctricos de generación en micro-redes.
  2. Análisis con el software SCADA de flujos de potencia del generador síncrono en micro-redes.
  3. Análisis con el software SCADA de la potencia activa y reactiva del generador síncrono en micro-redes.
  4. Control remoto del generador síncrono en micro-redes.

Prácticas adicionales con la aplicación opcional AEL-IOP-01S.

  1. Control de varios generadores en una red independiente.
  2. Control de varios generadores en modo de generación en paralelo.
  3. Control de la frecuencia manual/automático de generadores síncronos.
  4. Control del voltaje manual/automático de generadores síncronos.
  5. Control del factor de potencia del generador en modo isla.

Otras prácticas posibles que pueden realizarse con este equipo:

  1. Varios alumnos pueden visualizar simultáneamente los resultados. Visualizar todos los resultados en la clase, en tiempo real, por medio de un proyector o una pizarra electrónica.
  2. El Sistema de Control desde Computador con SCADA permite una simulación industrial real.
  3. Este equipo es totalmente seguro ya que dispone de dispositivos de seguridad mecánicos, eléctricos/electrónicos y de software.
  4. Este equipo puede usarse para realizar investigación aplicada.
  5. Este equipo puede usarse para impartir cursos de formación a Industrias, incluso a otras Instituciones de Educación Técnica.
  6. El usuario puede realizar otros ejercicios diseñados por él mismo.
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