BR102014024546A2 - sistema, método, e sistema de controle de monitoramento configurado para detectar a descarga parcial em um componente elétrico - Google Patents
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Abstract
sistema, método, e sistema de controle de monitoramento configurado para detectar a descarga parcial em um componente elétrico um sistema para a detecçâbo de descarga parcial em componentes elétricos pode incluir um sistema de controle que pode operar um acionamento em um sistema de automaçào industrial. o sistema de automaç~o industrial pode incluir os componentes elétricos sendo analisados para descarga parcial. o sistema pode também incluir um ou mais sensores acústicos que podem detectar uma ou mais formas acústicas de onda geradas dentro de pelo menos um dos componentes elétricos. o sistema também pode incluir um sistema de monitoramento que pode receber as formas acústicas de onda dos sensores acústicos e determinar se um componente elétrico experimenta uma descarga parcial com base nas formas acústicas de onda. o sistema de monitoramento pode entào enviar uma notificaçào ao sistema de controle quando um componente elétrico estiver determinado a experimentar uma descarga parcial, de maneira que a notificaçào indica que o componente elétrico experimenta uma descarga parcial.
Description
SISTEMA, MÉTODO, E SISTEMA DE CONTROLE DE MONITORAMENTO CONFIGURADO PARA DETECTAR A DESCARGA PARCIAL EM UM COMPONENTE ELÉTRICO
HISTÓRICO DA INVENÇÃO
[001] As realizações da presente revelação se referem geralmente a sistemas e métodos para a predição de quando componentes elétricos nos sistemas de automação industrial podem se tornar inoperantes. Mais especificamente, a presente revelação se refere à detecção de descarga parcial nos componentes elétricos utilizados em sistemas de automação industrial.
[002] Os sistemas de automação industrial podem empregar vários tipos de dispositivos eletrônicos como um acionamento de corrente alternada (CA) para prover uma tensão CA controlável para vários dispositivos em um sistema de automação industrial. O acionamento CA pode receber tensão CA de uma fonte de tensão CA e converter a tensão CA recebida em tensão de corrente continua (CC) usando um retificador. 0 acionamento CA pode então converter a tensão CC em uma tensão CA controlável usando um inversor. Em certos casos, um acionamento CA regenerativo pode prover potência regenerada de volta para uma grade ou para uma fonte de tensão CA do inversor.
[003] Além do acionamento CA, o sistema de automação industrial pode incluir componentes elétricos, como filtros indutores-capacitor-indutor (LCL), capacitores de linha, transformadores, e similares para permitir que o sistema de automação industrial opere. Infelizmente, como os componentes elétricos são utilizados por toda a vida do sistema de automação industrial, é agora reconhecido que os componentes elétricos mostram poucas características de degradação antes de se tornarem inoperantes. Assim, é agora reconhecido que são desejados melhores sistemas e métodos para a detecção quando um componente elétrico podem ser tornar inoperáveis antes de realmente se tornarem inoperáveis.
BREVE DESCRIÇÃO
[004] Em uma realização, um sistema para a detecção de descarga parcial em componentes elétricos pode incluir um sistema de controle que pode operar um acionamento em um sistema de automação industrial. O sistema de automação industrial pode incluir os componentes elétricos sendo analisados para descarga parcial. Os componentes elétricos podem incluir qualquer dispositivo elétrico que possa ser eletricamente acoplado ao acionamento. O sistema também pode incluir um ou mais sensores acústicos que podem detectar uma ou mais formas acústicas de onda geradas dentro de pelo menos um dos componentes elétricos. 0 sistema também pode incluir um sistema de monitoramento que pode receber as formas acústicas de onda dos sensores acústicos e determinar se um • componente elétrico experimenta uma descarga parcial com base nas formas acústicas de onda. O sistema de monitoramento pode então enviar uma notificação ao sistema de controle quando um componente elétrico estiver determinado a experimentar uma descarga parcial, de maneira que a notificação indica que o componente elétrico experimenta uma descarga parcial.
[005] Em outra realização, um método para a proteção de dispositivos em um sistema de automação industrial pode incluir o recebimento de um primeiro sinal indicando que uma ou mais entradas associadas com um acionamento estão energizadas. O método pode então incluir o recebimento de uma ou mais formas acústicas de onda de um ou mais sensores acústicos fisicamente dispostos em um componente elétrico após um ou mais tensões transientes nas entradas tiverem se ajustado. Aqui, o componente elétrico pode ser direta ou indiretamente eletricamente acoplado ao acionamento. 0 método pode então incluir a determinação se o componente elétrico experimenta uma descarga parcial com base nas formas acústicas de onda e o envio de um segundo sinal para um ou mais- sistemas de controle quando o componente elétrico experimenta uma descarga parcial. O segundo sinal pode fazer com que um ou mais componentes elétricos no sistema de automação industrial desliguem eletricamente do acionamento.
[006] Em ainda outra realização, um sistema de controle de monitoramento pode incluir uma componente de comunicação que pode comunicar-se com um ou mais sensores acústicos acoplados a um componente elétrico em um sistema de automação industrial e um acionamento sistema de controle que pode operar um acionamento no sistema de automação industrial. 0 sistema de controle de monitoramento também pode incluir um processador que pode receber uma ou mais formas acústicas de onda dos sensores acústicos e determinar se o componente elétrico experimenta uma descarga parcial com base nas formas acústicas de onda. O sistema de controle de monitoramento pode então enviar uma notificação ao sistema de controle de acionamento quando o componente elétrico estiver determinado a experimentar uma descarga parcial.
DESENHOS
[007] Essas e outras características, aspectos, e vantagens da presente invenção se tornarão melhor entendidos quando for lida a seguinte descrição detalhada com referência aos desenhos de acompanhamento em que caracteres iguais representam peças iguais nos desenhos, em que: [008] A FIGURA 1 ilustra um diagrama de blocos de um sistema de detecção de descarga parcial (PD), de acordo com realizações apresentadas aqui;
[009] A FIGURA 2 ilustra um diagrama de blocos de um sistema de monitoramento de descarga parcial (PD) que pode fazer parte do sistema de detecção (PD) da FIGURA 1, de acordo com realizações apresentadas aqui;
[010] A FIGURA 3 ilustra a vista em perspectiva de um sensor acústico acoplado a um capacitor trifãsico, de acordo com realizações apresentadas aqui;
[011] A FIGURA 4 ilustra um diagrama de circuito elétrico do capacitor trifásico da FIGURA 3, de acordo com realizações apresentadas aqui;
[012] A FIGURA 5 ilustra um diagrama de blocos de um sistema de acionamento de automação industrial trifásico exemplar que emprega o sistema de detecção (PD) da FIGURA 1, de acordo com realizações apresentadas aqui;
[013] A FIGURA 6 ilustra um fluxograma de um método para a determinação se um componente em um sistema de automação industrial experimenta uma descarga parcial usando o sistema de detecção (PD) da FIGURA 1, de acordo com realizações apresentadas aqui; e [014] A FIGURA 7 ilustra um fluxograma de um método para a determinação, em tempos programados de manutenção, se um componente elétrico experimenta uma descarga parcial usando o sistema de detecção (PD) da FIGURA 1, de acordo com realizações apresentadas aqui.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[015] Serão descritas uma ou mais realizações específicas abaixo. Em um esforço para proporcionar uma descrição concisa dessas realizações, nem todas as características de uma realização real são descritas na especificação. Deve ser apreciado que no desenvolvimento dessas realizações reais, como em qualquer projeto ou projeto de engenharia, várias decisões específicas da realização devem ser tomadas para se obter as metas específicas dos desenvolvedores, em conformidade com as restrições referentes ao sistema e referentes ao negócio, que podem variar de uma realização para outra. Além disso, deve ser apreciado que esse esforço de desenvolvimento pode ser complexo e consumir muito tempo, mas que será, não obstante, uma rotina necessária do projeto, da fabricação e da realização para os técnicos no assunto tendo o benefício dessa revelação.
[016] Ao introduzir elementos de várias realizações da presente invenção, os artigos "um," "uma," "o/a," e "dito/a" significam que existem um ou mais dos elementos. Os termos "compreendendo," "incluindo," e "tendo" pretendem ser inclusivos e significar que pode haver outros elementos além dos elementos listados.
[017] As realizações da presente revelação são geralmente direcionadas para um sistema de detecção de descarga parcial (PD) que pode usar sensores acústicos para predizer quando um componente elétrico pode se tornar inoperante. Em uma realização, um ou mais sensores acústicos podem ser dispostos no alojamento de um componente elétrico, como um capacitor, para monitorara as formas acústicas de onda sendo geradas dentro do componente elétrico. Isto é, quando o componente elétrico é energizado em sua tensão nominal ou real, um ou mais sensores acústicos podem receber as formas acústicas de onda sendo produzidas dentro do componente elétrico. Em certas realizações, um sistema de monitoramento de descarga parcial (PD) pode então receber as formas acústicas de onda e determinar se o componente elétrico experimenta uma descarga parcial com base nas formas acústicas de onda.
[018] Se o sistema de monitoramento PD detectar uma descarga parcial dentro do componente elétrico, o sistema de monitoramento PD pode enviar uma mensagem pára um sistema de controle de acionamento de automação industrial indicando que o componente elétrico experimenta uma descarga parcial e pode logo se tornar inoperante. No recebimento dessa mensaqem do sistema de monitoramento PD, o sistema de controle de acionamento de automação industrial pode realizar várias ações com base no componente elétrico que logo se tornará inoperante. Por exemplo, o sistema de controle de acionamento de automação industrial pode enviar um sinal para dispositivos a jusante para desligã-los ou isolá-los eletricamente do restante do sistema de automação industrial, enviar uma mensagem ao pessoal adequado indicando que o componente elétrico pode logo se tornar inoperante, enviar um sinal a vários anunciantes para solicitar manutenção para o sistema de automação industrial, e assim por diante. Pelo monitoramento da presença da descarga parcial enquanto os componentes elétricos estão instalados no sistema de automação industrial, o sistema de controle de acionamento de automação industrial pode garantir que o sistema de automação industrial opera efetiva e seguramente evitando que o sistema de automação industrial fique online quando um componente elétrico se tornar inoperante (isto é, falhar).
[019] Como introdução, a FIGURA 1 ilustra um diagrama de blocos de um sistema de detecção de descarga parcial (PD) 10. O sistema de detecção (PD) 10 pode incluir um ou mais sensores acústicos 12, um sistema de monitoramento de descarga parcial (PD) 14, um acionamento de automação industrial 16, e um acionamento sistema de controle 18. Como mostrado na FIGURA 1, em certas realizações, os sensores acústicos 12, um componente eletrônico sendo monitorado pelos sensores acústicos 12, e o sistema de monitoramento PD 14 podem ser integrais com o acionamento 16. Isto é, os sensores acústicos 12, o componente, eletrônico sendo monitorado pelos sensores acústicos 12, e o sistema de monitoramento PD 14 podem estar fisicamente abrigados dentro das paredes ou de abrigos do acionamento 16. Entretanto, deve ser notado, que os sensores acústicos 12, o componente eletrônico sendo monitorado pelos sensores acústicos 12, e o sistema de monitoramento PD 14 também podem se localizar fora do abrigo do acionamento 16 .
[020] O sensor acústico 12 pode ser qualquer tipo de sensor que possa ser capaz de detectar dados acústicos brutos (isto é, formas acústicas de onda). Por exemplo, o sensor acústico 12 pode incluir um sensor ultrassônico capaz de detectar formas acústicas de onda em frequências de até pelo menos 300kHz. Em certas realizações, o sensor acústico 12 pode estar fisicamente acoplado a um componente elétrico como um transformador, um capacitor, ou similares. Em uma realização, o sensor acústico 12 pode estar fisicamente acoplado ao componente elétrico no meio de uma superfície plana do componente elétrico, O sensor acústico 12 também pode ser colocado em uma superfície do componente elétrico que tenha a maior área de superfície. Onde o sensor acústico 12 estiver colocado, o sensor acústico 12 pode detectar ou sentir as formas acústicas de onda sendo geradas a partir do componente elétrico depois que as formas acústicas de onda viajarem da fonte da descarga parcial para o mesmo sensor acústico 12. Colocando o sensor acústico 12 no centro da superfície, o sensor acústico 12 pode detectar mais efetivamente formas acústicas de onda que possam ser geradas de qualquer canto do componente elétrico. Em uma realização, o sensor acústico 12 pode ser fixado ao componente elétrico por meio de um suporte magnético.
[021] Geralmente, a descarga parcial não deve existir em qualquer componente elétrico. A existência de qualquer descarga parcial em um componente elétrico é tipicamente indicativa de rompimento dielétrico da isolação dentro do componente elétrico. Além disso, uma vez a descarga parcial se tornando presente em um componente elétrico, o componente elétrico tipicamente falha ou se torna inoperante logo depois. Assim, os fabricantes dos componentes elétricos normalmente realizam testes de descarga parcial antes de completarem o processo de fabricação do componente elétrico.
[022] As técnicas convencionais dos testes de descarga parcial incluem testes de descarga elétrica parcial, que podem envolver o acoplamento a uma fonte de alta tensão a um (isto é, não acoplado a qualquer outro componente) componente elétrico isolado e a determinação se qualquer arco elétrico esteja ocorrendo, qualquer corrente de fuga detectada, ou similar. Entretanto, quando um componente elétrico estiver eletricamente acoplado a outro componente ou sistema, como o acionamento de automação industrial 16, testes elétricos do componente elétrico da descarga parcial se tornam cada vez mais difíceis. Isto é, como o componente elétrico não está mais isolado quando acoplado a outro componente ou sistema, as técnicas de testes de descarga elétrica parcial se tornam difíceis, jã que a alta tensão provida para os testes será acoplada a outro componente ou sistema, de forma oposta a somente um componente elétrico.
[023] Mantendo o que foi dito em mente, o sensor acústico 12 pode detectar a descarga parcial em um componente elétrico mesmo quando o componente elétrico estiver eletricamente acoplado a outro dispositivo, sistema, ou similar com base nas formas acústicas de onda que detecta ou percebe. Isto é, se o sensor acústico 12 detectar ou sentir formas acústicas de onda sendo geradas dentro do componente elétrico, o sensor acústico 12 pode enviar dados acústicos brutos que incluem as formas acústicas de onda detectadas para o sistema de monitoramento PD 14 . Assim, o sistema de monitoramento PD 14 pode ser comunicativamente acoplado ao sensor acústico 12 por meio de uma conexão com ou sem fio. Após receber os dados acústicos brutos, o sistema de monitoramento PD 14 pode analisar os dados acústicos brutos para determinar se os dados acústicos brutos indicam que o componente elétrico fisicamente acoplado ao sensor acústico 12 experimenta uma descarga parcial.
[024] Geralmente, a descarga parcial ocorre no interior de um componente elétrico após a degradação da isolação dentro do componente elétrico, de maneira que o espaço entre dois condutores possa não ser suficiente para evitar o arco elétrico ou similar. Durante o incidente de descarga parcial, pode ser liberada uma quantidade de energia devido à descarga parcial. Essa liberação de energia pode ser a fonte das formas acústicas de onda detectadas pelos sensores acústicos 12 e analisadas pelo sistema de monitoramento PD 14. Em uma realização, o sistema de monitoramento PD 14 pode determinar se as formas acústicas de onda detectadas indicam que o componente elétrico experimenta uma descarga parcial por meio da análise das formas acústicas de onda na faixa de frequências entre 20 kHz e 300 kHz.
[025] Além de receber as formas acústicas de onda detectadas, o sistema de monitoramento PD 14 pode receber um sinal que corresponde a um sinal de tensão sendo aplicado ao componente elétrico. Usando o sinal de tensão, que pode ser uma onda senoidal de corrente alternada (AC), o sistema de monitoramento PD 14 pode determinar se a natureza das formas acústicas de onda é periódica. Isto é, o sistema de monitoramento PD 14 pode determinar se as formas acústicas de onda detectadas estão sincronizadas com o pico do sinal de tensão sendo aplicado ao componente elétrico. Em certas realizações, a descarga parcial pode ser periódica e pode ocorrer mais provavelmente durante os niveis de tensão de pico do sinal de tensão sendo aplicado ao componente elétrico monitorado. Assim, o sistema de monitoramento PD 14 pode usar o sinal de tensão com as formas acústicas de onda detectadas para determinar se o componente elétrico sendo monitorado experimenta uma descarga parcial.
[026] Após a determinação se as formas acústicas de onda detectadas indicam que o componente elétrico experimenta uma descarga parcial, o sistema de monitoramento PD 14 pode enviar uma notificação ou similar indicando o mesmo ao acionamento de automação industrial 16. Em uma realização, o sistema de monitoramento PD 14 pode enviar uma notificação ao sistema de controle de acionamento 18. Geralmente, o sistema de controle de acionamento 18 pode incluir um determinado código lógico ou executável por computador que possa controlar a operação do acionamento 16. Assim, o sistema de controle de acionamento 18 pode monitorar várias condições que estão associadas com o acionamento 16 e pode realizar várias ações com base nas condições monitoradas. Por exemplo, depois que o sistema de controle de acionamento 18 receber uma notificação indicando que o componente elétrico experimenta uma descarga parcial, o sistema de controle de acionamento 18 pode notificar o usuário sobre a situação da descarga parcial, interromper a operação do acionamento 16, enviar um ou mais sinais aos dispositivos a montante ou a jusante para desligamento, ou similar. Outros detalhes com relação às ações que podem ser realizadas pelo sistema de controle de acionamento 18 serão discutidos em maiores detalhes com referência às FIGURAS 6 e 7 abaixo.
[027] Para efetivamente permitir que o sistema de monitoramento PD 14 e o sistema de controle de acionamento 18 realizem as operações acima descritas, o sistema de monitoramento PD 14 e o sistema de controle de acionamento 18 podem incluir vários componentes que podem receber dados, processar dados, comunicar dados, guardar dados, e assim por diante. A FIGURA 2 mostra um diagrama de blocos detalhado 20 do sistema de monitoramento PD 14 e alguns dos componentes que podem permitir ao sistema de monitoramento PD realizar as técnicas descritas na presente. Apesar de a FIGURA 2 ilustrar componentes que podem fazer parte do sistema de monitoramento PD 14, deve ser notado que o sistema de controle de acionamento 18 também pode incluir os componentes mostrados na FIGURA 2. Como mostrado na figura, o sistema de monitoramento PD 14 pode incluir uma componente de comunicação 22, um processador 24, uma memória 26, uma armazenagem 28, portas de entrada/saída (1/0) 30, e similares. O componente de comunicação 22 pode ser um componente de comunicação' com ou sem fio que possa facilitar a comunicação entre o sensor acústico 12, o sistema de controle de acionamento 18, outros sistemas de controle, e similares. O processador 24 pode ser qualquer tipo de processador computador ou microprocessador capaz de executar um código executável por computador. A memória 26 e a armazenagem 28 podem ser quaisquer artigos adequados de fabricação que possam servir como mídia para guardar código executável por processador, dados, ou similar. Esses artigos de fabricação podem representar mídia não transitória de leitura por computador (isto é, qualquer forma adequada de memória ou de armazenagem) que possam guardar o código executável por processador utilizado pelo processador 24 para determinar se o componente elétrico fisicamente acoplado ao sensor acústico 12, onde não transitório simplesmente indica que o meio é tangível e não um sinal. (028] Em uma realização, o sensor acústico 12 pode estar fisicamente ligado a um componente elétrico, como um capacitor. Por exemplo, a FIGURA 3 ilustra uma vista em perspectiva 40 do sensor acústico 12 fisicamente acoplado a uma superfície de um capacitor trifásico 42. Como mostrado na FIGURA 3, o sensor acústico 12 pode estar fisicamente disposto em um lado do capacitor trifásico 42 que tenha a maior área de superfície 44. Geralmente, o sensor acústico 12 pode mais efetivamente monitorar as formas acústicas de onda dentro do capacitor trifásico 42 quando colocado no centro de uma respectiva área de superfície. Quando o sensor acústico 12 receber as formas acústicas de onda geradas de dentro do capacitor trifásico 42, o sensor acústico 12 pode enviar os dados acústicos brutos correspondentes para o sistema de monitoramento PD 14 . O sistema de monitoramento PD 14 pode então analisar os dados acústicos brutos como acima discutidos. Após analisar os dados acústicos brutos, o sistema de monitoramento PD 14 pode enviar os resultados da análise ao sistema de controle de acionamento 18, que pode realizar várias ações com base nos resultados.
[029] O capacitor trifásico 42 pode incluir quatro terminais 46, 48, 50, 52, de maneira que três dos terminais (por exemplo, 46, 48, 50) podem estar eletricamente acoplados ao respectivo capacitor, enquanto o quarto terminal (por exemplo, 52) pode estar eletricamente acoplado a um nodo neutro, em que os terminais opostos de três dos terminais (por exemplo, 46, 48, 50) podem estar eletricamente acoplados entre si. Para melhor ilustrar as conexões elétricas dos três capacitores no capacitor trifásico 42, a FIGURA 4 ilustra um diagrama de circuito elétrico 60 que corresponde ao capacitor trifásico 42 acima descrito. Como ilustrado na FIGURA 4, o capacitor trifásico 42 pode incluir três capacitores 62, 64, 66 que podem ser eletricamente acoplados aos terminais 46, 48, 50, respectivamente. Além disso, cada capacitor 62, 64, 6 6 também pode estar eletricamente acoplado entre si para formar um nodo neutro 68, que pode estar eletricamente acoplado ao quarto terminal 52. Apesar de as FIGURAS 3 e 4 mostrarem o capacitor trifásico 42 sendo monitorado pelo sensor acústico 12, deve ser notado que o capacitor trifásico 42 é provido como exemplo, e o componente elétrico sendo monitorado pelo sensor acústico 12 pode incluir qualquer tipo de componente elétrico como um transformador, um indutor, e similar.
[030] Em certas realizações, o capacitor trifásico 42 pode ser usado em um sistema de acionamento de automação industrial trifásico como parte de um capacitor de linha, um filtro indutor-capacitor-indutor (LCL), um filtro indutor-capacitor (LC) , ou similar. A FIGURA 5 ilustra um sistema exemplar de acionamento de automação industrial trifásico 80 que'pode usar o sistema de monitoramento PD 14 para determinar se um componente elétrico dentro do sistema de acionamento de automação industrial trifásico 80 experimenta uma descarga parcial. Com referência agora à FIGURA 5, o sistema de acionamento de automação industrial trifásico 80 pode incluir uma fonte de potência CA trifãsica 82, alguns capacitores trifásicos 42, os sensores acústicos 12, o sistema de monitoramento PD 14, o acionamento 16, e o sistema de controle de acionamento 18. Em uma realização, cada capacitor trifásico 42 pode ter um ou mais sensores acústicos 12 fisicamente dispostos em uma superfície de um respectivo capacitor trifásico 42. Assim, os sensores acústicos 12 podem receber formas acústicas de onda que podem ter sido originadas dentro do respectivo capacitor trifásico 42. Como acima mencionado, os sensores acústicos 12 podem enviar dados acústicos brutos para o sistema de monitoramento PD 14 para determinar se os dados acústicos brutos são indicativos de descarga parcial que ocorra dentro do respectivo capacitor trifásico 42. Em uma realização, o sensor acústico 12 pode enviar informações de identificação também para os dados acústicos brutos, de maneira que o sistema de monitoramento PD 14 pode identificar qual capacitor trifásico 42 corresponde aos dados acústicos brutos recebidos. Quando o sistema de monitoramento PD 14 determinar se a descarga parcial está ocorrendo em um ou mai.s dos capacitores trifãsicos 42 no sistema de acionamento de automação industrial trifásico 80, o sistema de monitoramento PD 14 pode enviar ao sistema de controle de acionamento 18 uma mensagem ou notificação indicando que a descarga parcial está ocorrendo dentro do respectivo capacitor trifásico 42.
[031] Em certas realizações, o sistema de controle de acionamento 18 pode iniciar um processo para a determinação se um componente elétrico, como o capacitor trifásico 42, experimenta uma descarga parcial. Por exemplo, o sistema de controle de acionamento 18 pode enviar um comando ou sinal ao sistema de monitoramento PD 14 para iniciar um processo para a determinação se um componente elétrico em um sistema de automação industrial experimenta uma descarga parcial. A FIGURA 6 ilustra um fluxograma desse processo (isto é, método 90) que o sistema de monitoramento PD 14 pode empregar para a determinação se um componente elétrico em um sistema de automação industrial experimenta uma descarga parcial, enquanto o componente elétrico fizer parte ou estiver acoplado ao sistema de automação industrial.
[032] Com referência agora à FIGURA 6, no bloco 92, o sistema de monitoramento PD 14 pode receber um sinal indicando que as entradas para o acionamento 16 foram energizadas em uma tensão nominal. Em uma realização, o método 90 pode ser realizado quando o acionamento 16 estiver operando em um modo de prontidão. O acionamento 16 pode estar operando no modo de prontidão quando as entradas do acionamento 16 forem energizadas, mas o acionamento 16 não tiver iniciado a prosseguir com a corrente em sua carga. Assim, o sinal indicando que as entradas do acionamento 16 foram energizadas também pode incluir formas de onda de tensão que correspondam à tensão sendo aplicada às entradas do acionamento 16.
[033] No bloco 94, o sistema de monitoramento PD 14 pode determinar se as tensões transientes das entradas do acionamento 16 foram estabelecidas. Isto é, o sistema de monitoramento PD 14 pode analisar as formas de onda de tensão que correspondem à tensão sendo aplicada às entradas do acionamento 16 para determinar se os transientes nas formas de onda de tensão se estabeleceram. Caso as tensões transientes não tiverem se estabelecido, o sistema de monitoramento PD 14 pode retornar ao bloco 94 e continuar monitorando as tensões transientes até se estabelecerem. Depois do estabelecimento das tensões transientes, o sistema de monitoramento PD 14 pode prosseguir para o bloco 96 e receber os dados acústicos brutos dos sensores acústicos 12, que podem estar fisicamente acoplados ao componente elétrico sendo testado.
[034] No bloco 98, o sistema de monitoramento PD 14 pode determinar se a descarga parcial está presente nos dados acústicos brutos. O sistema de monitoramento PD 14 pode determinar se descarga parcial está presente nos dados acústicos brutos por meio da análise das formas acústicas de onda nos dados acústicos brutos para determinar se as formas acústicas de onda incluem uma assinatura acústica que corresponda à descarga parcial. Como acima mencionado, o sistema de monitoramento PD 14 pode determinar se as formas acústicas de onda detectadas indicam que o componente elétrico experimenta uma descarga parcial com base em se as formas acústicas de onda existem entre 20 kHz e 300 kHz. Além disso, o sistema de monitoramento PD 14 pode determinar se a natureza das formas acústicas de onda é periódica e se as formas acústicas de onda estão sincronizadas com o pico da tensão de entrada aplicada ao componente elétrico.
[035] Se, no bloco 98, o sistema de monitoramento PD 14 determinar que a descarga parcial não está presente no componente elétrico, o sistema de monitoramento PD 14 pode proceder para o bloco 100 e enviar um sinal ao sistema de controle de acionamento 18 que indica que não foi detectada nenhuma descarga parcial no componente elétrico. Se, entretanto, no bloco 98, o sistema de monitoramento PD 14 determinar que a descarga parcial está presente no componente elétrico, o sistema de monitoramento PD 14 pode prosseguir para o bloco 102.
[036] No bloco 102, o sistema de monitoramento PD 14 pode determinar se a amplitude da forma acústica de onda detectada é maior que algum limite. Alternativamente, o sistema de monitoramento PD 14 pode determinar se a crescente inclinação da forma acústica de onda detectada é maior que algum limite. Se a amplitude ou a crescente inclinação não for maior que o limite, o sistema de monitoramento PD 14 pode prosseguir para o bloco 104 e enviar uma notificação de alerta ao sistema de controle de acionamento 18. A notificação de alerta pode indicar que o componente elétrico sendo monitorado pode estar experimentando uma descarga parcial e que o componente eletrônico pode se tornar inoperante no futuro.
[037] Se, entretanto, no bloco 102, o sistema de monitoramento PD 14 determinar que a amplitude ou a crescente inclinação das formas acústicas de onda é maior que o limite, o sistema de monitoramento PD 14 pode enviar um sinal de desengate ao sistema de controle de acionamento 18. O sinal de desengate pode indicar que o componente elétrico experimenta uma descarga parcial e pode logo se tornar inoperante. Assim, o sinal de desengate pode fazer o sistema de controle de acionamento 18 interromper a operação do acionamento 16, enviar um sinal a um ou mais dispositivos a montante ou a jusante para desconectar ou desligar do sistema ou similar. Com referência novamente ao bloco 98, em certas realizações, se o sistema de monitoramento PD 14 determinar que a descarga parcial está presente no componente elétrico, o sistema de monitoramento PD 14 pode prosseguir para o bloco 106 e enviar o sinal de desengate ao sistema de controle de acionamento 18 como acima descrito. Assim, o sistema de monitoramento PD 14 pode continuar a enviar a notificação de alerta ao sistema de controle de acionamento 18.
[038] Em uma realização, o método 90 pode ser realizado periodicamente para determinar se o componente elétrico se tornará inoperante em futuro próximo. Assim, o sistema de controle de acionamento 18 pode monitorar continuamente a integridade de vários componentes eletrônicos dentro do sistema de automação industrial.
[039] Além de realizar o teste da descarga parcial enquanto o acionamento 16 está no modo de prontidão, o sistema de controle de acionamento 18 também pode testar se um componente elétrico experimenta uma descarga parcial nos intervalos programados de manutenção. Por exemplo, a FIGURA 7 ilustra um fluxograma de um método 110 para determinar, em tempos programados de manutenção, se um componente elétrico, como o capacitor trifãsico 42, experimenta uma descarga parcial.
[040] Com referência à FIGURA 7, no bloco 112, o sistema de controle de acionamento 18 pode receber uma programação de manutenção em uma ou mais,vezes em que vários componentes no sistema de automação industrial possam ser programados para inspeção, manutenção ou similar. Após receber a programação de manutenção, o sistema de controle de acionamento 18 pode, no bloco 114, enviar um sinal ao sistema de monitoramento PD 14 em cada época programada de acordo com a programação de manutenção. O sinal pode instruir o sistema de monitoramento PD 14 para monitorar as formas acústicas de onda recebidas pelos sensores acústicos 12 fisicamente dispostos no componente elétrico. Quando o sistema de monitoramento PD 14 receber o sinal, o sistema de monitoramento PD 14 pode determinar se as formas acústicas de onda recebidas dos sensores acústicos 12 indicam que o componente elétrico experimenta uma descarga parcial usando as técnicas discutidas acima, Se o sistema de monitoramento PD 14 determinar que o componente elétrico experimenta uma descarga parcial, o sistema de monitoramento PD 14 pode enviar uma notificação ao sistema de controle de acionamento 18 indicando que descarga parcial está ocorrendo no componente elétrico.
[041] Mantendo isso em mente, no bloco 116, o sistema de controle de acionamento 18 pode determinar se recebeu uma notificação indicando que descarga parcial está ocorrendo no componente elétrico. Se o sistema de controle de acionamento 18 receber a notificação, o sistema de controle de acionamento 18 pode prosseguir para o bloco 118. No bloco 118, o sistema de controle de acionamento 18 envia uma notificação ao usuário do acionamento sistema de controle 18 indicando que o componente elétrico experimenta uma descarga parcial. Em outra realização, se o sistema de controle de acionamento 18 receber a notificação, o sistema de controle de acionamento 18 pode prosseguir para o bloco 120 e enviar um sinal de desengate para os componentes a montante e/ou a jusante. Como acima mencionado, o sinal de desengate pode fazer com que os componentes a montante e/ou a jusante desliguem ou que sejam removidos do sistema de automação industrial, isolando-os assim eletricamente do componente eletrônico que passa pela descarga parcial. Em uma realização, se o sistema de controle de acionamento 18 receber a notificação, o sistema de controle de acionamento 18 pode desligar ou isolar-se eletricamente do sistema de automação industrial para proteger os demais componentes no sistema de automação industrial.
[042] Referindo-se de novo ao bloco 116, se o sistema de controle de acionamento 18 não receber uma notificação indicando que descarga parcial está ocorrendo no componente elétrico, o sistema de controle de acionamento 18 pode retornar para o bloco 112 e repetir o método 110.
Testando os componentes elétricos com relação à descarga parcial nos intervalos programados de manutenção, o sistema de controle de acionamento 18 pode prever quando um componente elétrico pode logo falhar. Assim, o sistema de controle de acionamento 18 pode informar o pessoal adequado para garantir que o componente elétrico defeituoso seja substituído, de maneira que o sistema de automação industrial possa operar de forma mais eficiente.
[043] Apesar de somente algumas características da invenção terem sido ilustradas e descritas na presente, muitas modificações e alterações ocorrerão aos técnicos no assunto. Portanto, deve ser entendido que as reivindicações anexas pretendem cobrir todas essas modificações e alterações que estiverem dentro do verdadeiro espírito da invenção.
REIVINDICAÇÕES
Claims (20)
1. SISTEMA, caracterizado por compreender: um sistema de controle configurado para operar um acionamento em um sistema de automação industrial, em que o sistema de automação industrial compreende um ou mais componentes elétricos eletricamente acoplados ao acionamento; um ou mais sensores acústicos configurados para detectar uma ou mais formas acústicas de onda geradas dentro de pelo menos um dos componentes elétricos; um sistema de monitoramento configurado para: receber as -formas acústicas de onda dos sensores a PM ct* 1 C2 « d L* U. to L< . vj ΰ / determinar se pelo menos um dos componentes elétricos experimenta uma descarga parcial com base nas formas acústicas de onda; e enviar uma notificação ao sistema de controle quando o pelo menos um dos componentes elétricos estiver determinado a experimentar uma descarga parcial, em que a notificação indica que o pelo menos um dos componentes elétricos experimenta uma descarga parcial.
2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um ou mais sensores acústicos compreender um ou mais sensores ultrassônicos.
3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um ou mais sensores acústicos estarem configurados para detectar as formas acústicas de onda nas frequencies até pelo menos 300kHz.
4. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por pelo menos um dos componentes elétricos compreender um capacitor ou um transformador.
5. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um ou mais sensores acústicos estarem fisicamente acoplados a uma superfície do pelo menos um dos componentes elétricos, em que a superfície corresponde a uma maior área de superfície de pelo menos um dos componentes elétricos.
6. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo sistema de monitoramento ser configurado para determinar se pelo menos um dos componentes elétricos experimenta uma descarga parcial por meio da análise das formas acústicas de onda em uma faixa de frequências entre 20 kHz e 300 kHz.
7. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo sistema de monitoramento'ser configurado para determinar se pelo menos um dos componentes elétricos experimenta uma descarga parcial pelo/a: recebimento de um sinal de tensão que corresponde a uma tensão sendo aplicada a pelo menos. um dos componentes elétricos; e determinação que pelo menos um dos componentes elétricos experimenta uma descarga parcial quando as formas acústicas de onda estiverem sincronizadas com o pico do sinal de tensão.
8. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo sistema de controle ser configurado para interromper uma operação do acionamento após o recebimento da notificação.
9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo sistema de controle ser configurado para enviar um sinal de desengate a um ou mais dispositivos acoplados a montante ou a jusante do acionamento.
10. MÉTODO, caracterizado por compreender: o recebimento de um primeiro sinal indicando que uma ou mais entradas associadas a um acionamento estão energizadas; o recebimento de uma ou mais formas acústicas de onda de um ou mais sensores acústicos fisicamente dispostos em um componente elétrico após um ou mais tensões transientes nas entradas tiverem se ajustado, em que o componente elétrico é eletricamente acoplado ao acionamento; a determinação se o componente elétrico experimenta uma descarga parcial com base nas formas acústicas de onda,* e o envio de um segundo sinal a um ou mais sistemas de controle quando o componente elétrico experimenta uma descarga parcial, em que o segundo sinal é configurado para fazer com que um ou mais componentes elétricos acoplados ao sistema de automação industrial desliguem eletricamente do acionamento.
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo envio do segundo sinal compreender: a determinação se uma ou mais amplitudes de uma ou mais formas acústicas de onda são maiores que um limite; e o envio do segundo sinal quando a uma ou mais amplitudes forem maiores que o limite.
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pela determinação de que, se o componente elétrico estiver experimentando uma descarga parcial com base nas formas acústicas de onda compreende a determinação que as formas acústicas de onda estão presentes em uma faixa de frequências entre 20 kHz e 300 kHz.
13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pela determinação de que, se o componente elétrico experimenta uma descarga parcial com base nas formas acústicas de onda, compreende: a determinação que as formas acústicas de onda estão presentes em uma faixa de frequências entre 20 kHz e 300 kHz; e a determinação que as formas acústicas de onda são periódicas.
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pela determinação de que, se o componente elétrico experimenta uma descarga parcial com base nas formas acústicas de onda, compreende: o recebimento de um sinal de tensão que corresponde a uma tensão sendo aplicada ao componente elétrico; a determinação que as formas· acústicas de onda estão presentes em uma faixa de frequências entre 20 kHz e 300 kHz; e a determinação que as formas acústicas de onda são periódicas com relação a cada pico do sinal de tensão.
15. SISTEMA DE CONTROLE DE MONITORAMENTO CONFIGURADO PARA DETECTAR A DESCARGA PARCIAL EM UM COMPONENTE ELÉTRICO, caracterizado pelo sistema de controle de monitoramento compreender: uma componente de comunicação configurada para comunicar com um ou mais sensores acústicos acoplados a um componente elétrico em um sistema de automação industrial e um acionamento sistema de controle configurado para operar um acionamento no sistema de automação industrial; e um processador configurado para: receber uma ou mais formas acústicas de onda dos sensores acústicos; determinar se o componente elétrico experimenta uma descarga parcial com base nas formas acústicas de onda; e enviar uma notificação ao sistema de controle de acionamento quando o componente elétrico estiver determinado a experimentar uma descarga parcial.
16. SISTEMA DE CONTROLE DE MONITORAMENTO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo componente de comunicação ser configurado para comunicar-se com os sensores acústicos e o sistema de controle de acionamento por meio de um ou mais conexões com ou sem fio.
17. SISTEMA DE CONTROLE DE MONITORAMENTO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelos sensores acústicos estarem fisicamente dispostos no componente elétrico.
18 Ο Ο Τ' nm ΠΛΤ«ΤΦΌΑΤ ΤΓ TMP τν/τθί"ΝΎT ΦΑΠ 7\ Α/ίΙΡΤνΤΠΤ^ ^ λ ο . blb 1 &ΜΑ. L·)Jiíj CUiM X Ja.CXXj11i XJXti iViUiMX X XXr\~r\Jui.fc!jiNí X vX f CXG ciCΌΧΓCIO com a reivindicação 15, caracterizado por pelo menos um dos sensores acústicos estar fisicamente disposto no meio de uma superfície do componente elétrico.
19. SISTEMA DE CONTROLE DE MONITORAMENTO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pela superfície corresponder a uma maior área de superfície do componente elétrico.
20. SISTEMA DE CONTROLE DE MONITORAMENTO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo processador ser configurado para receber as formas acústicas de onda quando o acionamento estiver no modo de prontidão..
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| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
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Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 01/10/2014, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. |