BR102015010810A2

BR102015010810A2 - método de calibração para melhorar uma precisão de medição, método para determinar valores de tensão individuais e sistema de monitoramento

Info

Publication number: BR102015010810A2
Application number: BR102015010810-9A
Authority: BR
Inventors: Rajaram Kolwalkar Amol; Arvind Kulkarni Abhijeet; Kumar Raghunathan Arun; Brendan O'sullivan Charles; Dinkar Vartak Sameer
Original assignee: General Electric Company
Priority date: 2014-05-13
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2018-08-14
Also published as: CA2891017C; CN105093149B; EP2950109B1; US9759798B2; JP2015219235A; CN105093149A; EP2950109A1; CA2891017A1; US20150331079A1

Abstract

método de calibração para melhorar uma precisão de medição, método para deteminar valores de tensão individuais e sistema de monitoramento. trata-se de um método de calibração para melhorar uma precisão de medição de um ou mais dispositivos de captação de tensão na presença de uma pluralidade de condutores. o método inclui acoplar operativamente pelo menos um dispositivo de captação de tensão do um ou mais dispositivos de captação de tensão para um condutor respectivo da pluralidade de condutores e determinar um valor de tensão captado do condutor respectivo com uso do pelo menos um dispositivo de captação de tensão. adicionalmente, o método inclui determinar uma matriz de calibração que tem fatores de acoplamento cruzado representativos de acoplamento cruzado entre uma antena do pelo menos um dispositivo de captação de tensão e outros condutores dentre a pluralidade de condutores e determinar um valor de tensão corrigido do condutor respectivo deduzindo-se pelo menos em parte contribuições do acoplamento cruzado a partir do valor de tensão captado do condutor respectivo com uso da matriz de calibração.

Description

(54) Título: MÉTODO DE CALIBRAÇÃO PARA MELHORAR UMA PRECISÃO DE MEDIÇÃO, MÉTODO PARA DETERMINAR VALORES DE TENSÃO INDIVIDUAIS E SISTEMA DE MONITORAMENTO (51) Int. Cl.: G01R 19/25; G01R 35/00; G01R 15/14 (30) Prioridade Unionista: 13/05/2014 US 14/276,253 (73) Titular(es): GENERAL ELECTRIC COMPANY (72) Inventor(es): AMOL RAJARAM KOLWALKAR; ABHIJEET ARVIND KULKARNI; ARUN KUMAR RAGHUNATHAN; CHARLES BRENDAN O'SULLIVAN; SAMEER DINKAR VARTAK (85) Data do Início da Fase Nacional:

12/05/2015 (57) Resumo: MÉTODO DE CALIBRAÇÃO PARA MELHORAR UMA PRECISÃO DE MEDIÇÃO, MÉTODO PARA DETEMINAR VALORES DE TENSÃO INDIVIDUAIS E SISTEMA DE MONITORAMENTO. Trata-se de um método de calibração para melhorar uma precisão de medição de um ou mais dispositivos de captação de tensão na presença de uma pluralidade de condutores. O método inclui acoplar operativamente pelo menos um dispositivo de captação de tensão do um ou mais dispositivos de captação de tensão para um condutor respectivo da pluralidade de condutores e determinar um valor de tensão captado do condutor respectivo com uso do pelo menos um dispositivo de captação de tensão. Adicionalmente, o método inclui determinar uma matriz de calibração que tem fatores de acoplamento cruzado representativos de acoplamento cruzado entre uma antena do pelo menos um dispositivo de captação de tensão e outros condutores dentre a pluralidade de condutores e determinar um valor de tensão corrigido do condutor respectivo deduzindo-se pelo menos em parte contribuições do acoplamento cruzado a partir do valor de tensão captado do condutor respectivo com uso da matriz de calibração.

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1/44 “MÉTODO PARA DETEMINAR VALORES DE TENSÃO INDIVIDUAIS E SISTEMA DE MONITORAMENTO”

Campo da Invenção [001] As realizações do presente relatório descritivo se referem aos dispositivos de captação de tensão e, mais particularmente, a métodos de calibração para os dispositivos de captação de tensão.

Antecedentes da Invenção [002] Recentemente, a desnivelamento do mercado de fornecimento de eletricidade tem conduzido à competição aumentada entre fornecedores de eletricidade. Agora, é relativamente comum que companhias e domicílios tenham uma escolha dentre vários fornecedores de eletricidade diferentes quando decidem que um fornecedor de eletricidade fornecerá suas necessidades de eletricidade. Isso tem conduzido à competição entre os fornecedores diferentes em matérias incluindo preço e qualidade de fornecimento. Adicionalmente, às vezes, os fornecedores de eletricidade precisam abastecer seus consumidores com eletricidade menos dispendiosa enquanto ainda garantem a mesma qualidade ou uma qualidade aperfeiçoada de fornecimento para seus consumidores. A fim de alcançar esses objetivos, os fornecedores de eletricidade precisam aperfeiçoar a eficiência de redes de eletricidade ou de sistema de distribuição de eletricidade. Ademais, devido ao desnivelamento, a perda de rede e a interrupção no fornecimento de eletricidade estão sendo penalizados agora.

[003] Tipicamente, constatou-se que mesmo em países muito desenvolvidos, aproximadamente 10% de toda a eletricidade gerada é perdida dentro das próprias redes de eletricidade. Por exemplo, uma parte da eletricidade que é transmitida através de um cabo transportador de corrente, também citado como uma “linha de potência” de uma rede de eletricidade pode ser perdida como um resultado de perdas de transmissão. Esta Figura que representa perda

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2/44 de eletricidade dentro da rede de eletricidade sobe para quase 25% em países menos desenvolvidos. Essa perda de potência na rede de eletricidade pode se dar devido a falhas não detectadas. Adicionalmente, essas falhas podem continuar não detectadas por longos períodos de tempo. Ademais, mesmo quando as falhas são detectadas, geralmente, é desafiador localizar as falhas em uma rede de eletricidade dispendiosa. Os fornecedores de eletricidade podem reduzir significativamente a quantidade de perda de eletricidade nas redes de eletricidade e realizar economias consideráveis no custo de produção da eletricidade fornecendo as informações das propriedades elétricas na rede de eletricidade (por exemplo, monitorando-se as redes de eletricidade) de uma maneira precisa. Ademais, monitorando de perto as redes de eletricidade, os fornecedores de eletricidade estarão em uma posição melhor para corrigir falhas nas redes de eletricidade rapidamente com inconveniências mínimas para seus consumidores, fornecendo, assim, uma qualidade aperfeiçoada de fornecimento para seus consumidores.

[004] Vários sensores foram desenvolvidos para medir uma corrente em um cabo transportador de corrente, como um cabo transportador de corrente em um sistema de distribuição de eletricidade de alta tensão. Por exemplo, os sensores de corrente ópticos são usados para medir a corrente no cabo transportador de corrente. Geralmente, os sensores de corrente ópticos são baseados no efeito de Faraday. Alguns sensores de corrente ópticos usam vidro bruto ou cabos de fibra óptica que circundam o cabo transportador de corrente. Embora os sensores de corrente ópticos tenham uma faixa dinâmica muito alta, no entanto, os sensores de corrente ópticos precisam abrir o cabo transportador de corrente na instalação, o que pode ser um procedimento dispendioso.

[005] Outro tipo de sensores que são usados para medir tensões nas redes de eletricidade pode empregar invólucros de metal dispostos ao redor

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3/44 dos cabos transportadores de corrente. Esses sensores usam os invólucros de metal com divisores de capacidade entre os cabos transportadores de corrente e um terra abaixo. Dentre outros fatores, a capacidade entre os invólucros de metal e os cabos transportadores de corrente depende da distância entre os invólucros de metal e os cabos transportadores de corrente. Consequentemente, os invólucros de metal podem ter capacidade limitada entre os cabos transportadores de corrente e os próprios invólucros de metal devido a um limite em um vão entre os invólucros de metal e os cabos transportadores de corrente. Adicionalmente, devido à capacidade limitada, o sensor pode ser influenciado por mudanças em condutores circundantes, como circuitos de medição. Ademais, um aumento em uma área do invólucro para aumentar uma capacidade entre os invólucros de metal e os cabos transportadores de corrente resulta tipicamente em um aumento em uma capacidade parasita do sensor. A capacidade parasita aumentada torna o sensor relativamente mais propenso a flutuações nos condutores circundantes.

[006] Adicionalmente, no caso de sensores configurados para medir valores de tensão na linha de potência, a medição de tensão impacta em conectar fisicamente o dispositivo medidor de tensão à linha de tensão e ao terra. Essa conexão física entre o dispositivo medidor de tensão e o terra é necessária para impedir que valores monitorados sejam afetados de maneira indesejável pela presença de qualquer objeto que possa existir entre o terra e o dispositivo medidor de tensão. A título de exemplo, um veículo de passagem, uma árvore, um animal ou um pássaro ou qualquer outro objeto disposto intencional ou involuntariamente próximo ao terra e/ou ao dispositivo medidor de tensão pode resultar em mudanças indesejáveis nos valores de medição do dispositivo medidor de tensão na ausência da conexão física entre o dispositivo medidor de tensão e o terra. Pode-se observar que fornecer essa conexão física entre os dispositivos medidores de tensão e o terra requer procedimentos de instalação

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4/44 complexos. Por exemplo, esses procedimentos de instalação são tanto demorados como precisam de muita mão-de-obra o que resulta em um aumento no custo da instalação do dispositivo medidor de tensão. Adicionalmente, pode ser necessário que a conexão física ao terra seja mantida e verificada periodicamente.

Descrição da Invenção [007] De acordo com os aspectos do presente relatório descritivo, obtém-se um método de calibração para melhorar uma precisão de medição de um ou mais dispositivos de captação de tensão na presença de uma pluralidade de condutores. O método inclui acoplar operativamente pelo menos um dispositivo de captação de tensão dentre o um ou mais dispositivos de captação de tensão a um condutor respectivo dentre a pluralidade de condutores e determinar um valor de tensão captado do condutor respectivo com uso do pelo menos um dispositivo de captação de tensão. Adicionalmente, o método inclui determinar uma matriz de calibração que tem fatores de acoplamento cruzado representativos de acoplamento cruzado entre uma antena do pelo menos um dispositivo de captação de tensão e outros condutores dentre a pluralidade de condutores e determinar um valor de tensão corrigido do condutor respectivo deduzindo-se pelo menos em parte contribuições do acoplamento cruzado a partir do valor de tensão captado do condutor respectivo com uso da matriz de calibração.

[008] De acordo com outro aspecto do presente relatório descritivo, obtém-se um método para determinar valores de tensão individuais de uma ou mais linhas de potência de linhas de potência multifásica. O método inclui acoplar operativamente os respectivos dispositivos de captação de tensão sem contato a uma ou mais linhas de potência dentre as linhas de potência multifásica. Adicionalmente, cada um dos respectivos dispositivos de captação de tensão sem contato inclui um primeiro elemento de impedância

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5/44 que tem uma primeira impedância, em que o primeiro elemento de impedância é configurado para ser acoplado operativamente a uma respectiva linha de potência da uma ou mais linhas de potência, uma antena acoplada operativamente ao primeiro elemento de impedância, em que um segundo elemento de impedância tem uma segunda impedância, e conjunto de circuitos de medição e de comunicação acoplado operativamente ao primeiro elemento de impedância. Ademais, o segundo elemento de impedância é formado em parte pela antena e um elemento de impedância parasita e em que o elemento de impedância parasita inclui uma impedância parasita. O método inclui adicionalmente determinar valores de tensão captados para a uma ou mais linhas de potência dentre as linhas de potência multifásica com uso dos respectivos dispositivos de captação de tensão sem contato. Adicionalmente, o método inclui determinar uma matriz de calibração que compreende fatores de acoplamento cruzado, em que os fatores de acoplamento cruzado são representativos de acoplamento cruzado entre os respectivos dispositivos de captação de tensão sem contato e outras linhas de potência dentre as linhas de potência multifásica. Além disso, o método inclui determinar os valores de tensão individuais das respectivas linhas de potência deduzindo-se pelo menos em parte as contribuições do acoplamento cruzado a partir dos valores de tensão captados com uso da matriz de calibração.

[009] De acordo ainda com outro aspecto do presente relatório descritivo, obtém-se um sistema de monitoramento que tem uma pluralidade de condutores, uma pluralidade de dispositivos de captação de tensão sem contato e uma unidade de monitoramento. A unidade de monitoramento é acoplada operativamente a um ou mais dispositivos de captação de tensão sem contato dentre a pluralidade de dispositivos de captação de tensão sem contato e é configurada para determinar valores de tensão do condutor respectivo dentre a pluralidade de condutores.

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Breve Descrição dos Desenhos [010] Estas e outras características, aspectos e vantagens do presente relatório descritivo se tornarão mais bem compreendidos quando a seguinte descrição detalhada for lida com referência aos desenhos anexos, nos quais caracteres iguais representam partes iguais por todos os desenhos, em que:

- a Figura 1 é uma representação esquemática de um dispositivo de captação de tensão sem contato que tem um alojamento eletricamente condutor, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo;

- a Figura 2 é uma representação esquemática de um dispositivo de captação de tensão sem contato que tem uma blindagem eletricamente condutora, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo;

- a Figura 3 é uma representação esquemática de um dispositivo de captação de tensão sem contato que tem uma antena, em que pelo menos uma parte da antena é eletricamente isolada, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo;

- a Figura 4 é uma representação esquemática de um sistema de monitoramento que emprega um dispositivo de captação de tensão sem contato, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo;

- a Figura 5 é uma representação esquemática de acoplamento cruzado entre as respectivas antenas dos dispositivos de captação de tensão sem contato e condutores vizinhos dos dispositivos de captação de tensão sem contato, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo; e

- a Figura 6 é um fluxograma para um método para instalar e calibrar um dispositivo de captação de tensão sem contato, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo.

Descrição de Realizações da Invenção [011] As realizações do presente relatório descritivo fornecem

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7/44 métodos de calibração para melhorar uma capacidade de captação de um ou mais dispositivos de captação de tensão na presença de uma pluralidade de condutores. Geralmente, quando uma corrente elétrica flui através de um condutor ou quando o condutor é eletricamente carregado, o condutor produz um campo eletromagnético. Esse campo eletromagnético do condutor é tipicamente proporcional a parâmetros elétricos (por exemplo, uma tensão e/ou corrente) do condutor. Adicionalmente, os campos eletromagnéticos de um ou mais condutores presentes em uma vizinhança do condutor pode influenciar de maneira indesejável os valores de tensão captados dos dispositivos de captação de tensão. Consequentemente, o valor de tensão captado de um dado condutor pode ser atribuído pelo menos em parte a um valor de tensão do dado condutor bem como valores de tensão de outros condutores dentre a pluralidade de condutores.

[012] Esse fenômeno no qual os dispositivos de captação de tensão são influenciados pelos campos eletromagnéticos dos condutores presentes na vizinhança e também afetados pelos campos eletromagnéticos de um condutor em que o dispositivo de captação de tensão é montado pode ser denominado como “acoplamento cruzado.” Adicionalmente, pode ser desejável deduzir pelo menos em parte ou anular o efeito do acoplamento cruzado a partir dos valores de tensão captados para obter um valor de tensão corrigido do condutor.

[013] Em certas realizações, o acoplamento cruzado pode ocorrer entre um dispositivo de captação de tensão e outro condutor de uma pluralidade de condutores. Em particular, o acoplamento cruzado pode ocorrer entre o dispositivo de captação de tensão e o outro condutor quando um campo eletromagnético do outro condutor interfere ou interage com o dispositivo de captação de tensão do condutor. Em certas realizações, em que os dispositivos de captação de tensão sãos dispositivos de captação de tensão sem contato,

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8/44 um ou mais condutores dentre a pluralidade de condutores podem empregar um ou mais respectivos dispositivos de captação de tensão sem contato. Adicionalmente, em algumas dessas realizações, pode haver o acoplamento cruzado entre um dado dispositivo de captação de tensão sem contato de um condutor respectivo dentre a pluralidade de condutores e outros condutores dentre a pluralidade de condutores. Esses outros condutores podem ser citados como condutores vizinhos. Esse acoplamento cruzado entre o dispositivo de captação de tensão sem contato e os condutores vizinhos podem afetar de maneira indesejável um valor de tensão captado do dado dispositivo de captação de tensão sem contato. Consequentemente, é desejável remover pelo menos parcialmente o efeito do acoplamento cruzado a partir do valor de tensão captado do dado dispositivo de captação de tensão sem contato para obter um valor de tensão do condutor respectivo. Vantajosamente, o valor de tensão do condutor obtido dessa forma é uma representação relativamente mais precisa do valor de tensão do condutor.

[014] Conforme usado por todo o presente relatório descritivo, o termo “condutor” refere-se a um condutor elétrico. Conforme usado no presente documento, o termo “sem contato” refere-se à ausência de contato físico direto entre o dispositivo de captação de tensão sem contato e uma superfície de referência e outros condutores (por exemplo, outras linhas de transmissão em transmissão de múltipla fase). Em um exemplo particular, o dispositivo de captação de tensão sem contato do presente relatório descritivo pode não ser acoplado direta e fisicamente ao terra para fornecer o potencial de referência. Pode-se observar que em algumas realizações a superfície referência pode ser um terra ou um condutor neutro. No entanto, em algumas outras realizações, a superfície de referência pode ser qualquer outra superfície diferente do terra, em que a superfície de referência tem um potencial conhecido, denominado como um “potencial de referência”.

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9/44 [015] Em certas realizações, os métodos de calibração podem ser usados para reduzir os efeitos de acoplamento cruzado entre a antena correspondente do um ou mais dispositivos de captação de tensão sem contato e condutores vizinhos dentre a pluralidade de condutores. Adicionalmente, os métodos de calibração podem ser usados para reduzir os efeitos de impedâncias parasitas para melhor mais a capacidade de captação em uma precisão do um ou mais dispositivos de captação de tensão sem contato. Em um exemplo, cada condutor dentre a pluralidade de condutores pode ser acoplado a um respectivo dispositivo de captação de tensão sem contato. No entanto, em outro exemplo, um ou mais condutores dentre a pluralidade de condutores podem não ser acoplados a um dispositivo de captação de tensão sem contato.

[016] Em um exemplo, os métodos de calibração podem ser usados para reduzir pelo menos parcialmente ou anular os efeitos do acoplamento cruzado entre os dispositivos de captação de tensão sem contato e as linhas de potência multifásica. Em um exemplo particular, as linhas de potência multifásica podem ser linhas de distribuição trifásicas. Adicionalmente, as linhas de potência multifásica podem ser uma parte da rede de distribuição para fornecimento de eletricidade. Conforme usado no presente documento, os termos “linha de distribuição”, “linha de transmissão” e “linha de potência” podem ser usados de maneira intercambiável por todo o presente relatório descritivo.

[017] Em operação, o campo eletromagnético que existe ao redor de uma linha de potência quando a corrente flui através da linha de potência pode influenciar de maneira indesejável os componentes eletrônicos dispostos em um ambiente circundante da linha de potência. Consequentemente, em caso de linhas de potência multifásica, quando cada linha de potência dentre as linhas de potência multifásica emprega um ou mais dispositivos de captação de tensão sem contato, cada dispositivo de captação de tensão sem contato pode ser influenciado pelo campo eletromagnético das outras linhas de potência dentre

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10/44 as linhas de potência multifásica. A título de exemplo, em caso de linhas de potência trifásicas, em que cada uma das linhas de potência trifásicas tem um respectivo dispositivo de captação de tensão sem contato, o valor de tensão medido por cada um dos dispositivos de captação de tensão sem contato pode refletir uma contribuição a partir das três linhas de potência, e não apenas a partir da respectiva linha de potência à qual o dispositivo de captação de tensão sem contato é acoplado para medir o valor de tensão. Consequentemente, é desejável medir um efeito do campo elétrico gerado por cada linha de potência em um dispositivo de captação de tensão que é acoplado operativamente a uma linha de potência vizinha para facilitar o cálculo de um valor de tensão corrigido da linha de potência. Os métodos do presente relatório descritivo podem ser usados para dispositivos de captação de tensão existentes bem como dispositivos de captação de tensão futuros.

[018] Em certas realizações, os dispositivos de captação de tensão sem contato podem ser preferenciais devido à facilidade de instalação. A título de exemplo, em caso dos dispositivos de captação de tensão sem contato não é necessário fornecer um contato físico entre o dispositivo de captação e o terra. Consequentemente, montar o dispositivo de captação de tensão sem contato principalmente impacta em acoplar fisicamente o dispositivo de captação de tensão sem contato no corpo configurado para transmitir a corrente. Por exemplo, caso o condutor seja uma linha de potência, o dispositivo de captação de tensão sem contato pode ser fixado na linha de potência. Adicional e vantajosamente, o dispositivo de captação de tensão sem contato não é influenciado pela presença ou ausência de objetos físicos entre o terra e o sensor. Portanto, pode ser desejável usar os dispositivos de captação de tensão sem contato. Adicionalmente, visto que o dispositivo de captação de tensão sem contato é acoplado operativamente a uma única linha de potência dentre linhas de potência multifásica, portanto, o dispositivo de captação de tensão sem

Petição 870180019182, de 09/03/2018, pág. 18/64 /44 contato não interfere na estrutura ou na disposição das linhas de potência.

[019] Em certas realizações, o dispositivo de captação de tensão sem contato pode incluir um primeiro elemento de impedância que tem uma primeira impedância e um segundo elemento de impedância que tem uma segunda impedância. A primeira e a segunda impedâncias podem ser usadas para medir a tensão do condutor. Os exemplos não limitantes do primeiro elemento de impedância podem incluir um ou mais resistores, um ou mais condensadores, um ou mais indutores, ou combinações dos mesmos. Em um exemplo, o dispositivo de captação de tensão sem contato pode incluir um condensador como o primeiro elemento de impedância. Em operação, o primeiro elemento de impedância é configurado para captar um parâmetro elétrico, como a tensão do condutor.

[020] Adicionalmente, o dispositivo de captação de tensão sem contato inclui uma antena que é acoplada operativamente ao primeiro elemento de impedância. A antena é configurada para formar o segundo elemento de impedância em conjunção com o elemento de impedância parasita. Em particular, o segundo elemento de impedância é formado pela antena e por um elemento de impedância parasita, em que o elemento de impedância parasita é formado entre a antena e a superfície de referência. Uma impedância do segundo elemento de impedância, também citada como “segunda impedância”, é uma combinação de uma impedância do elemento de impedância parasita, também citado como “impedância parasita”, e uma impedância da antena. Adicionalmente, devido ao modelo do dispositivo de captação de tensão sem contato, em algumas realizações, a impedância da antena pode ser desprezível comparada à impedância parasita. Nessas realizações, um valor da segunda impedância pode ser substancialmente semelhante a um valor da impedância parasita. Consequentemente, a segunda impedância pode ser substancialmente uma impedância parasita que aparece entre a antena e a superfície de

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12/44 referência. Em um exemplo não limitante, a impedância parasita pode incluir principalmente uma capacidade parasita.

[021] Adicionalmente, em certas realizações, o dispositivo de captação de tensão sem contato inclui conjunto de circuitos de medição e de comunicação, em que o conjunto de circuitos de medição e de comunicação é configurado para medir uma tensão do condutor com base no valor de tensão captado através do primeiro elemento de impedância. Adicionalmente, em certas realizações, o primeiro elemento de impedância pode estar disposto entre um primeiro nó e um segundo nó. De forma semelhante, a antena pode estar disposta entre outro primeiro nó e outro segundo nó. Ademais, o segundo nó do primeiro elemento de impedância pode ser acoplado operativamente ao primeiro nó da antena. Em um exemplo particular, o segundo nó do primeiro elemento de impedância e o primeiro nó da antena podem ser um nó comum entre o primeiro elemento de impedância e a antena. Em operação, o primeiro nó do primeiro elemento de impedância pode ser mantido no mesmo potencial do condutor. Mantendo o primeiro nó do primeiro elemento de impedância no mesmo potencial do condutor permite que o dispositivo de captação de tensão sem contato meça a tensão do condutor possibilitando que uma tensão correspondente ao condutor apareça através do primeiro elemento de impedância. Adicionalmente, o segundo nó da antena pode ser configurado para desenvolver uma tensão que é diferente da tensão do condutor. A tensão que aparece no segundo nó da antena pode ser produzida devido a uma corrente que flui através do elemento de impedância parasita. Consequentemente, a estrutura do dispositivo de captação de tensão sem contato permite que a combinação dos primeiro e segundo elementos de impedância atue como um divisor de tensão entre o condutor e a superfície de referência. Devido a essa divisão de tensão entre os primeiro e segundo elementos de impedância, uma diferença de tensão pode ser criada através do primeiro elemento de

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13/44 impedância. Adicionalmente, o conjunto de circuitos de medição e de comunicação pode ser configurado para medir essa diferença de tensão que aparece através do primeiro elemento de impedância. Em algumas realizações, o conjunto de circuitos de medição e de comunicação pode ser configurado para medir a tensão do condutor com base nos valores da primeira impedância, da segunda impedância e da diferença de tensão que aparece através do primeiro elemento de impedância.

[022] Em certas realizações, o dispositivo de captação de tensão sem contato inclui um elemento eletricamente condutor configurado para blindar o primeiro elemento de impedância de radiação eletromagnética que emana do condutor, como uma linha de potência transmissora de corrente. Adicionalmente, em algumas realizações, o elemento eletricamente condutor pode ser mantido na mesma tensão do condutor.

[023] Ademais, pode-se observar que a antena pode ser um corpo eletricamente condutor que tem uma primeira parte e uma segunda parte. Adicionalmente, um isolador elétrico pode estar disposto na primeira parte da antena a fim de impedir o curto elétrico do corpo eletricamente condutor da antena com o elemento eletricamente condutor. Adicionalmente, a segunda parte da antena pode estar disposta fora do isolador elétrico, bem como do elemento eletricamente condutor. A segunda parte da antena que está disposta fora do isolador elétrico, bem como do elemento eletricamente condutor, pode ser exposta à superfície de referência. Adicionalmente, a segunda parte da antena em conjunção com a superfície de referência pode contribuir para a formação da segunda impedância e/ou da impedância parasita. Em certas realizações, as dimensões da segunda parte da antena podem ser selecionadas a fim de facilitar valores relativamente menores de impedância de antena comparados à impedância parasita. A segunda parte da antena atua como o segundo nó da antena.

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14/44 [024] Em certas realizações, o dispositivo de captação de tensão sem contato pode ser configurado para comunicar o valor de tensão medido para uma localização determinada, como, porém, não limitada a uma unidade de controle, uma unidade de monitoramento, uma unidade de exibição ou combinações das mesmas. Adicionalmente, o dispositivo de captação de tensão sem contato pode ser configurado para comunicar o valor de tensão medido com uso do conjunto de circuitos de medição e de comunicação. Vantajosamente, o dispositivo de captação de tensão sem contato pode ser configurado para possibilitar o monitoramento em tempo real dos valores de tensão do condutor, como, porém, não limitado a uma linha de potência.

[025] Vantajosamente, os valores de medição do dispositivo de captação de tensão sem contato não são afetados de maneira indesejável ou adversa pela presença ou ausência de objetos eletricamente condutores ou eletricamente não condutores que podem estar intencional ou involuntariamente dispostos entre o dispositivo de captação de tensão sem contato e a superfície de referência enquanto o dispositivo de captação de tensão sem contato está captando e medindo os valores de tensão da linha de potência na qual está disposto. A título de exemplo, o valor de tensão medido de uma linha de potência medida pelo dispositivo de captação de tensão sem contato pode não ser afetado adversamente devido à presença de um corpo eletricamente condutor, como, porém, não limitado a um veículo estacionário ou em movimento na vizinhança da linha de potência. Adicionalmente, o dispositivo de captação de tensão sem contato é relativamente fácil de instalar se comparado a dispositivos de medição convencionais que precisam de uma conexão física direta entre o dispositivo de medição e o terra. Em particular, o dispositivo de captação de tensão sem contato é configurado para ser montado na linha de potência sem qualquer necessidade adicional de que o dispositivo de captação de tensão sem contato seja fisicamente acoplado ao terra.

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15/44 [026] Adicionalmente, um ou mais dispositivos de captação de tensão sem contato podem ser configurados para serem empregados em um sistema de monitoramento, em que o sistema de monitoramento pode incluir a unidade de controle e/ou a unidade de monitoramento. O um ou mais dispositivos de captação de tensão sem contato podem ser configurados para comunicar os valores de tensão medidos do condutor para a unidade de controle e/ou para a unidade de monitoramento. Em algumas realizações, o um ou mais dispositivos de captação de tensão sem contato podem incluir uma pluralidade de comunicadores de aquisição de dados (DACs). Em algumas realizações, os DACs podem formar parte do conjunto de circuitos de medição e de comunicação. Em certas realizações, os dados representativos da tensão da linha de potência são comunicados por um DAC para a unidade de controle, como o computador central de controle, em um sistema global para ligação de comunicação móvel (GSM). Essa é uma maneira barata e segura de enviar os dados à unidade de controle, a unidade de monitoramento, ou qualquer outro computador ou dispositivo central de controle.

[027] Ademais, em algumas realizações, o sistema de monitoramento pode formar parte de uma rede de eletricidade. Adicionalmente, a rede elétrica pode empregar um ou mais sistemas de monitoramento. Em algumas dessas realizações, a rede de eletricidade pode empregar uma pluralidade de linhas de potência, uma pluralidade de dispositivos de captação de tensão sem contato e um ou mais sistemas de monitoramento. Adicionalmente um ou mais dispositivos de captação sem contato dentre a pluralidade de dispositivos de captação de tensão sem contato podem ser acoplados operativamente a um ou mais sistemas de monitoramento. Em um exemplo, o sistema de monitoramento pode ser configurado para comunicar os valores de tensão medidos a uma unidade de controle na rede de eletricidade. Em certas realizações, os dispositivos de captação de tensão sem contato

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16/44 podem ser configurados para fornecer sinais representativos do valor de tensão de uma linha de potência correspondente da rede de eletricidade em uma área geográfica ampla de uma maneira com custo-benefício. Em uma realização, cada DAC dentre a pluralidade de DACs pode ter um ou mais dispositivos de captação de tensão sem contato associados, de modo que os sinais representativos dos valores de tensão das linhas de potência possam ser transmitidos de um dispositivo de captação de tensão sem contato para outro dispositivo de captação de tensão sem contato ou para a unidade de controle do mesmo ou de outros sistemas de monitoramento. Em um exemplo, as propriedades elétricas transmitidas de um DAC para a unidade de controle podem ser transmitidas para outro DAC antes de serem transferidas para a unidade de controle. Tendo uma pluralidade de DACs, o processamento pode ser realizado tanto nos DACs como na unidade de controle. Em um exemplo, os sinais podem ser amplificados no DAC e o armazenamento temporário dos dados pode ser realizado em cada DAC.

[028] Adicionalmente, o dispositivo de captação de tensão sem contato do presente relatório descritivo pode ser facilmente adaptável para faixas dinâmicas, larguras de banda e valores de sensibilidade diferentes. Em uma realização, o primeiro elemento de impedância pode ser modificado para adaptar o sensor de tensão sem contato às faixas dinâmicas, larguras de banda e aos valores de sensibilidade diferentes. A título de exemplo, em casos em que o primeiro elemento de impedância é um condensador, um condensador com capacidade maior pode ser usado para obter largura de banda inferior e viceversa. Em uma realização, um valor da primeira capacidade do primeiro elemento de impedância pode ser igual ou superior a cerca de 1 nF. Na mesma realização ou em uma realização diferente, um valor da capacidade parasita do segundo elemento de impedância pode ser inferior ou igual a cerca de 0,01 pF.

[029] A Figura 1 ilustra um dispositivo de captação de tensão sem

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17/44 contato 100. O dispositivo de captação de tensão sem contato 100 pode ser configurado para medir um valor de tensão de um condutor, como, porém, não limitado a uma linha de potência 102 em relação a uma superfície de referência 120. A linha de potência 102 pode ser uma linha de tensão alta, uma linha de tensão média ou qualquer outra linha de potência ou qualquer outro condutor elétrico que é configurado para transmitir a corrente elétrica. Em certas realizações, o dispositivo de captação de tensão sem contato 100 inclui um elemento eletricamente condutor na forma de um alojamento eletricamente condutor 104. O alojamento eletricamente condutor 104 pode ser configurado para blindar um ou mais componentes do dispositivo de captação de tensão sem contato 100 contra radiação eletromagnética da linha de potência 102. Adicionalmente, o alojamento eletricamente condutor 104 pode fornecer blindagem para um ou mais lados do dispositivo de captação de tensão sem contato 100. Em algumas realizações, o alojamento eletricamente condutor 104 pode ser mantido na mesma tensão da linha de potência 102. Em uma realização, o alojamento eletricamente condutor 104 pode ser desviado para a linha de potência 102 com uso de um conector eletricamente condutor 106. Mantendo o alojamento eletricamente condutor 104 no mesmo potencial da linha de potência 102 pode facilitar a redução de interferência produzida de outra forma devido à presença do campo elétrico ao redor dos componentes eletrônicos do dispositivo de captação de tensão sem contato 100. Adicionalmente, manter o alojamento eletricamente condutor 104 no mesmo potencial da linha de potência 102 melhora a precisão de medição do dispositivo de captação de tensão sem contato 100.

[030] Na realização ilustrada, o dispositivo de captação de tensão sem contato 100 inclui adicionalmente um primeiro elemento de impedância 108 disposto entre um primeiro nó 107 e um segundo nó 109. Em algumas realizações, o primeiro elemento de impedância 108 pode incluir um

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18/44 condensador, um resistor, um indutor ou combinações dos mesmos. Adicionalmente, o primeiro elemento de impedância 108 pode ter uma impedância que é citada como uma “primeira impedância” doravante. O primeiro elemento de impedância 108 é configurado para captar pelo menos um parâmetro elétrico da linha de potência 102. A título de exemplo, uma tensão que aparece através do primeiro elemento de impedância 108 é representativa do parâmetro elétrico captado da linha de potência 102. O primeiro elemento de impedância 108 é conectado à linha de potência 102 no primeiro nó 107.

[031] Adicionalmente, o primeiro elemento de impedância 108 é acoplado operativamente a uma antena 110 no segundo nó 109. O segundo nó 109 é um nó comum compartilhado entre o primeiro elemento de impedância 108 e a antena 110. Adicionalmente, a tensão que aparece através do primeiro elemento de impedância 108 é representativa da diferença de tensão que existe entre a linha de potência 102 e o segundo nó 109. Nas realizações nas quais o alojamento eletricamente condutor 104 é mantido na mesma tensão da linha de potência 102, a diferença de tensão entre a linha de potência 102 e o segundo nó 109 é a mesma da diferença de tensão entre o alojamento eletricamente condutor 104 e o segundo nó 109. Consequentemente, a diferença de tensão através do primeiro elemento de impedância 108 pode ser medida dispondo-se um dispositivo de captação de tensão, como um voltímetro 112, entre os nós 114 e 116.

[032] Adicionalmente, a antena 110 inclui uma primeira parte 130 e uma segunda parte 131. Pode-se observar que a primeira e a segunda partes 130 e 131 da antena 110 podem não ser entidades fisicamente diferentes. A primeira parte 130 da antena 110 pode ser a parte da antena 110 que é isolada do alojamento eletricamente condutor 104 com uso de um isolador elétrico 128. Adicionalmente, a segunda parte 131 da antena 110 pode ser a parte que está disposta fora do isolador elétrico 128. Adicionalmente, a segunda parte 131 da

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19/44 antena 110 pode estar disposta fora do alojamento eletricamente condutor 104. Adicionalmente, a segunda parte 131 da antena 110 pode ser exposta à superfície de referência 120, geralmente representada por um nó 124. Em certas realizações, o nó 122 da antena 110 é formado na segunda parte 131 da antena 110. Em particular, a antena 110 está disposta entre o nó 109 que é o primeiro nó da antena 110 e um nó 122 que é o segundo nó da antena 110. Adicionalmente, a segunda parte 131 da antena 110 é exposta fora do isolador elétrico 128.

[033] Na realização ilustrada, o dispositivo de captação de tensão sem contato 100 inclui um segundo elemento de impedância 133 que é formado por pelo menos uma parte da antena 110 e um elemento de impedância parasita 118. Em particular, o segundo elemento de impedância 133 é formado pela segunda parte 131 da antena 110 e pelo elemento de impedância parasita 118. Adicionalmente, o elemento de impedância parasita 118 está disposto entre a antena 110 e a superfície de referência 120. Em particular, o elemento de impedância parasita 118 existe entre o nó 122 da antena 110 e o nó 124 representativo da superfície de referência 120. Um valor de impedância do segundo elemento de impedância 133 pode ser denominado como uma segunda impedância. Pode-se observar que a segunda impedância é uma combinação de uma impedância parasita e uma impedância da antena. Adicionalmente, pode-se observar que a segunda impedância pode ser substancialmente semelhante à impedância parasita, visto que um valor da impedância da antena pode ser substancialmente inferior comparado a um valor da impedância parasita.

[034] Adicionalmente, nas realizações nas quais a superfície de referência é um terra, a impedância parasita pode ser definida como a capacidade parasita entre a antena 110 e o terra. No entanto, em outras realizações nas quais a superfície de referência 120 é uma superfície diferente

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20/44 do terra, a capacidade parasita pode ser definida como uma impedância entre a antena 110 e um potencial de referência, em que o potencial de referência é um potencial da superfície de referência 120.

[035] Adicionalmente, nas realizações nas quais pelo menos uma parte da antena 110 está disposta no isolador elétrico 128, todo o tamanho da antena 110 pode não ser importante, no entanto, apenas a segunda parte 131 da antena que está disposta fora do isolador elétrico 128 pode contribuir para a impedância parasita. Em algumas realizações, um comprimento da segunda parte 131 pode ser de cerca de até 10 cm. Consequentemente, pode ser desejável fornecer a antena 110 que tem dimensões relativamente pequenas da segunda parte 131 para fornecer impedância parasita relativamente alta ao elemento de impedância parasita. Pode-se observar que a impedância parasita alta ou a capacidade parasita baixa possibilita que o dispositivo de captação de tensão sem contato seja influenciado de maneira desejável por mudanças em condutores circundantes. Consequentemente, a impedância parasita aumentada rende o dispositivo de captação de tensão sem contato 100 relativamente menos propenso a flutuações nos condutores circundantes enquanto ainda mantém a separação física entre o dispositivo de captação de tensão sem contato 100 e a superfície de referência 120. Adicionalmente, em algumas realizações, a antena 110 pode ser um cabo, um fio, uma placa, uma estrutura alongada padronizada, um elemento de impedância ou combinações dos mesmos. Em uma realização, a antena 110 pode incluir um elemento de impedância concentrado. A título de exemplo, a antena 110 pode ser um condensador concentrado, em que um primeiro terminal do condensador está disposto no isolador elétrico 128 e um segundo terminal do condensador concentrado é exposto à superfície de referência 120.

[036] Adicionalmente, pode-se observar que a diferença de tensão (V1) entre os nós 107 e 109 do primeiro elemento de impedância 108 pode

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21/44 aparecer principalmente por causa da ação de divisor de impedância produzida devido à presença da antena 110 entre o primeiro elemento de impedância 108 e a superfície de referência 120. Em particular, a presença da antena 110 resulta na formação do segundo elemento de impedância 133, fornecendo, assim, a impedância dividida. Em um exemplo em que se assume a impedância de antena como sendo desprezível comparada à impedância parasita e em que o primeiro elemento de impedância 108 é um condensador, a antena 110 pode resultar na formação do condensador parasita. Adicionalmente nesse exemplo, o primeiro elemento de impedância 108 ou o condensador pode atuar como um divisor de tensão entre a linha de potência 102 e a superfície de referência 120.

[037] Em uma realização, a segunda impedância pode ser pelo menos cerca de 50 vezes maior que o valor da primeira impedância. Em outra realização, a segunda impedância pode ser pelo menos cerca de 100 vezes maior que o valor da primeira impedância. Ainda em outra realização, a segunda impedância é cerca de 100 a 10.000 vezes maior que o valor da primeira impedância. Em algumas realizações, a segunda impedância pode ter um valor relativamente alto, pois tem uma impedância parasita alta, uma impedância de antena alta ou ambas. Em algumas outras realizações, a segunda impedância pode ter um valor relativamente alto, pois tem uma impedância parasita alta. Enquanto o valor da primeira impedância é administrado principalmente pelo tipo de dispositivo que é usado como o primeiro elemento de impedância, a impedância parasita é administrada principalmente pelo tamanho da antena 110. Adicionalmente, o valor da impedância de antena pode ser administrado pelo elemento de impedância usado para formar a antena 110. A fim de ter um valor relativamente baixo para a primeira impedância, em algumas realizações, um condensador concentrado pode ser usado como o primeiro elemento de impedância 108.

[038] Em algumas realizações, a tensão na linha de potência 102

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22/44 pode ser calculada com uso do valor da primeira impedância, da segunda impedância e da diferença de tensão através do primeiro elemento de impedância 108. A tensão da linha de potência pode ser representada pela Equação (1)

V._Zl+Z2 ^L- Z!

*v₀

Equação (1) em que Vl representa a tensão da linha de potência 102 em relação à superfície de referência 120, Vo representa a diferença de tensão através do primeiro elemento de impedância, Z1 representa o primeiro valor de impedância, e Z2 representa o segundo valor de impedância. O valor de tensão através do primeiro elemento de impedância 108 pode ser administrado pela tensão da linha de potência 102, no entanto, o valor da segunda impedância pode ser administrado pela impedância de antena, pelo tamanho da antena 110 disposta fora do isolador elétrico 128 e pela distância entre a antena 110 e a superfície de referência 120. É desejável ter a variação mínima no valor da impedância parasita. Devido ao pequeno tamanho da antena 110, o valor da impedância parasita é relativamente alto. Portanto, vantajosamente, a variação no valor estimado da tensão (VL) da linha de potência 102 é minimizada. Consequentemente, a presença de condutores ou outros objetos entre o dispositivo de captação de tensão sem contato 100 e o terra 120 não afeta adversamente a medição dos valores de tensão na linha de potência 102.

[039] Em certas realizações, a saída do voltímetro 112 pode ser acoplada operativamente ao conjunto de circuitos de medição e de comunicação 132. Em algumas realizações, o conjunto de circuitos de medição e de comunicação 132 pode incluir um processador 134, um monitor 136 e um DAC 138. O conjunto de circuitos de medição e de comunicação 132 é configurado para medir a diferença de tensão através do primeiro elemento de impedância 108. Adicionalmente, o processador 134 do conjunto de circuitos de medição e

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23/44 de comunicação 132 é configurado para determinar um valor de tensão da linha de potência 102 com base no valor da primeira impedância, em um valor da tensão que aparece através do primeiro elemento de impedância 108 e no valor da segunda impedância. Adicionalmente, o valor determinado da tensão corrigida da linha de potência 102 pode ser comunicado sem fio para outros dispositivos de captação de tensão sem contato (não mostrados) ou para uma unidade de controle com uso do DAC 138.

[040] Além disso, as funções do processador 134 podem ser implantadas em várias linguagens de programação que incluem, porém não se limitam a Ruby, Pré-processador de Hipertexto (PHP), Perl, Delphi, Python, C, C++ ou Java. Esse código pode ser armazenado ou adaptado para armazenamento em um ou mais meios legíveis por máquina tangíveis, como em chips de repositório de dados, discos rígidos locais ou remotos, discos ópticos (isto é, CDs ou DVDs), unidades de estado sólido ou outros meios que podem ser acessados pelo sistema baseado em processador para executar o código armazenado.

[041] Em uma realização, o conjunto de circuitos de medição e de comunicação 132 pode ser um conjunto de circuitos de impedância de entrada alta. O conjunto de circuitos de medição e de comunicação 132 pode ser configurado para usar os valores da primeira impedância e da impedância parasita para determinar o valor de tensão corrigido da linha de potência 102. Na realização ilustrada, o conjunto de circuitos de medição e de comunicação 132 pode estar disposto no alojamento eletricamente condutor 104. No entanto, em uma realização alternativa não ilustrada aqui, o conjunto de circuitos de medição e de comunicação 132 podem estar dispostos fora do alojamento eletricamente condutor 104.

[042] O conjunto de circuitos de medição e de comunicação 132 é acoplado de forma comunicativa a outros dispositivos, como uma unidade de

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24/44 controle (não mostrada) ou outros dispositivos de captação de tensão sem contato com uso do DAC 138. Em uma realização, a unidade de controle pode ser configurada para receber dados representativos do valor de tensão da linha de potência 102 a partir do um ou mais dispositivos de captação sem contato 100.

[043] Em algumas realizações, o conjunto de circuitos de medição e de comunicação 132 pode ser configurado para fornecer um valor determinado de tensão da linha de potência 102 para a unidade de controle. Em uma realização, o conjunto de circuitos de medição e de comunicação 132 pode ser configurado para se comunicar com a unidade de controle com uso de um DAC 138 ou um transmissor/receptor de rádio. Em certas realizações, o dispositivo de captação de tensão sem contato 100 pode ser um dispositivo de captação remoto. O termo “dispositivo de captação remoto” pode ser usado para se referir a um dispositivo de captação que é acoplado de forma comunicativa a uma unidade de monitoramento e/ou a uma unidade de controle enquanto está localizado em uma localização remota em relação à unidade de monitoramento e/ou à unidade de controle. Em uma realização, o dispositivo de captação remoto pode ser acoplado sem fio à unidade de monitoramento e/ou à unidade de controle.

[044] Ademais, embora não ilustrado, o dispositivo de captação de tensão sem contato 100 pode incluir uma cobertura protetora ou revestimento que está disposto ao redor de pelo menos uma parte do alojamento eletricamente condutor 104. A cobertura protetora pode ser produzida a partir de materiais eletricamente não condutores, como, porém, não limitados a polímeros eletricamente não condutores ou cerâmicas eletricamente não condutoras. Adicionalmente, em uma realização, a cobertura protetora pode ser configurada para fornecer força mecânica e/ou proteção ambiental para o dispositivo de captação de tensão sem contato 100.

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25/44 [045] A Figura 2 ilustra uma realização alternativa do dispositivo de captação de tensão sem contato 100 da Figura 1. Na realização ilustrada, o dispositivo de captação de tensão sem contato 200 é acoplado operativamente a uma linha de potência 208 e configurado para medir uma tensão da linha de potência 208. O dispositivo de captação de tensão sem contato 200 inclui um primeiro elemento de impedância 202, uma antena 204 e um conjunto de circuitos de medição e de comunicação 206. O dispositivo de captação de tensão sem contato 200 pode ser configurado para ser montado na linha de potência 208. Adicionalmente, o dispositivo de captação de tensão sem contato 200 pode incluir um elemento eletricamente condutor na forma de uma blindagem eletricamente condutora 210. A blindagem eletricamente condutora 210 inclui uma primeira parte, a saber, uma primeira blindagem eletricamente condutora 212, e uma segunda parte, a saber, uma segunda blindagem eletricamente condutora 214. A primeira blindagem eletricamente condutora 212 da blindagem eletricamente condutora 210 está disposta entre o primeiro elemento de impedância 202 e a linha de potência 208. Consequentemente, a primeira blindagem eletricamente condutora 212 é configurada para blindar o dispositivo de captação de tensão sem contato 200 da radiação eletromagnética a partir da linha de potência 208. Adicionalmente, a segunda blindagem eletricamente condutora 214 da blindagem eletricamente condutora 210 está disposta entre a antena 204 e uma superfície de referência 216. A segunda blindagem eletricamente condutora 214 é configurada para impedir qualquer interferência elétrica entre a superfície de referência 216 e o primeiro elemento de impedância 202. Adicionalmente, a segunda blindagem eletricamente condutora 214 pode ser configurada para possibilitar a formação de um segundo elemento de impedância 225. Em particular, o segundo elemento de impedância 225 pode ser formado em parte pela antena 204 e um elemento de impedância parasita 218. Adicionalmente, o elemento de impedância parasita 218 pode estar disposto

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26/44 entre a antena 204 e a superfície de referência 216.

[046] Adicionalmente, a antena 204 inclui uma primeira parte 220, uma segunda parte 224 e um isolador elétrico 222. A primeira parte 220 da antena 204 pode estar disposta no isolador elétrico 222, ao passo que a segunda parte da segunda antena 204 pode estar disposta fora do isolador elétrico 222. A segunda parte 224 da antena 204 pode estar disposta no mesmo lado da segunda blindagem eletricamente condutora 214 como a superfície de referência 216. A segunda parte 224 da antena 204 em conjunção com a superfície de referência 216 pode formar o elemento de impedância parasita 218.

[047] Adicionalmente, a primeira e a segunda blindagens eletricamente condutoras 212 e 214 podem ser mantidas no mesmo potencial elétrico que a linha de potência 208. Embora não ilustrado, em certas realizações, a blindagem eletricamente condutora 210 pode incluir apenas um dentre a primeira ou a segunda blindagem eletricamente condutora 212 e 214. Em um exemplo, a blindagem eletricamente condutora 210 pode incluir apenas a primeira blindagem eletricamente condutora 212.

[048] A Figura 3 ilustra um dispositivo de captação de tensão sem contato 300 configurado para medir um valor de tensão de um condutor 302 em relação a uma superfície de referência 312. O dispositivo de captação de tensão sem contato 300 inclui um primeiro elemento de impedância, como um condensador 304, uma antena 306 e um conjunto de circuitos de medição e de comunicação 308. O conjunto de circuitos de medição e de comunicação 308 é configurado para medir um valor de tensão com base em um ou mais parâmetros elétricos captados pelo condensador 304 e um segundo elemento de impedância 320. Na realização ilustrada, assume-se que uma impedância de antena é substancialmente mais baixa que uma capacidade parasita. Consequentemente, a capacidade parasita é substancialmente semelhante à segunda impedância. Adicionalmente, a capacidade parasita pode ser captada através de um

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27/44 condensador parasita 310 formado entre a antena 306 e a superfície de referência 312. Na realização ilustrada, o condensador 304 é mostrado como um único condensador ou como um condensador concentrado, no entanto, em uma realização alternativa; uma pluralidade de condensadores pode ser usada para substituir o condensador 304. Em algumas dessas realizações, a pluralidade de condensadores pode ser acoplada eletricamente de maneira eficaz formando um condensador concentrado. Adicionalmente, a antena 306 pode incluir uma parte 314 que está disposta dentro de um isolador elétrico 316 e uma parte 318 que está disposta fora do isolador elétrico 316. A parte 318 disposta fora do isolador elétrico 316 forma um condensador parasita 310 em conjunção com a superfície de referência 312.

[049] A Figura 4 ilustra uma realização de um sistema de monitoramento 400 empregado em uma rede de eletricidade, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo. Na realização ilustrada, as linhas de potência 408, 410 e 412 podem ser acopladas operativamente a um polo elétrico comum para formar parte de uma rede de eletricidade maior. O sistema de monitoramento 400 inclui 3 dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406 dispostos em suas respectivas linhas de potência 408, 410 e 412, respectivamente. Os dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406 podem medir individualmente as tensões em suas respectivas linhas de potência 408, 410 e 412. Uma vez medidos os valores de tensão, os dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406 podem comunicar os valores de tensão medidos para uma unidade de monitoramento 414, como um computador central. Em casos em que os dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406 se comunicam com a unidade de monitoramento 414, a unidade de monitoramento 414 pode ser configurada para transmitir os dados para que uma unidade de controle 416 realize as etapas necessárias, quando necessário. A título de exemplo, caso uma flutuação, queda ou ascensão

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28/44 seja monitorada nos valores de tensão de uma ou mais linhas de potência 408, 410 e 412, os dispositivos de captação de tensão sem contato correspondentes 402, 404 e 406 podem se comunicar com a unidade de monitoramento 414 para transmitir os dados para que uma unidade de controle 416 realize medidas corretivas.

[050] Em certas realizações, cada dispositivo de captação sem contato 402, 404 e 406 pode incluir um processador correspondente (não mostrado na Figura 4). Em algumas dessas realizações, os processadores correspondentes podem ser configurados para se comunicar entre si. Dessa maneira, o processamento da tensão medida pode ser realizado em cada um dos dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406 que reduz o requisito elevado computacional da unidade de controle 416 e pode melhorar também a eficiência do sistema de monitoramento 400. Adicionalmente aos processadores individuais dos dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406, o sistema de monitoramento 400 pode incluir uma unidade de processador (não mostrada na Figura 4) disposta entre um ou mais dos dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406 e a unidade de monitoramento 414 ou a unidade de controle 416. A unidade de processador pode ser configurada para processar os dados recebidos a partir dos dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406 antes de transmitir os dados para a unidade de monitoramento 414 ou para a unidade de controle 416. Alternativamente, em algumas outras realizações, o sistema de monitoramento 400 pode incluir uma unidade de processador comum entre os dispositivos de captação sem contato 402, 404 e 406 para processar os sinais elétricos medidos a partir do um ou mais dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406 e transmitir os dados processados para a unidade de controle 416.

[051] Em algumas realizações, a unidade de monitoramento 414, a unidade de controle 416 ou ambas podem ser configuradas para armazenar

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29/44 as informações solicitadas em um repositório de armazenamento (não mostrado). Em uma realização, o repositório de armazenamento pode incluir dispositivos como um disco rígido, um disquete, um disco compacto regravável (CD-R/W), um Disco Versátil Digital (DVD), uma unidade flash, e/ou um dispositivo de armazenamento de estado sólido.

[052] Adicionalmente, em certas realizações, o sistema de monitoramento 400 pode incluir uma unidade de exibição 418. Em algumas realizações, a unidade de exibição 418 pode formar parte da unidade de monitoramento 414 ou da unidade de controle 416. Em certas realizações, dois ou mais dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406 podem estar dispostos ao longo de um comprimento das linhas de potência 408, 410 e 412.

[053] Em um exemplo não limitante, uma distância entre qualquer um dos dois dispositivos de captação de tensão sem contato adjacentes dispostos na mesma linha de potência pode ser de cerca de 1 quilômetro. Adicionalmente, as distâncias entre qualquer um dos dois dispositivos de captação de tensão sem contato dispostos de modo adjacente 402, 404 e 406 podem ser as mesmas ou diferentes para a mesma linha de potência. Os dados representativos da tensão da linha de potência de um ou mais dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406 podem ser medidos e/ou processados por uma ou mais unidades de monitoramento 418 antes de enviarem os dados para a unidade de controle 416. Em uma realização, os dados podem ser transmitidos a partir do dispositivo de captação de tensão sem contato para uma ou mais unidades de monitoramento 418 através de um DAC (não mostrado), em que o DAC pode formar parte dos dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406. Em algumas realizações, o sistema de monitoramento 400 pode incluir uma unidade de DAC adicional, adicionalmente às unidades de DAC individuais correspondentes aos dispositivos de captação

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30/44 de tensão sem contato 402, 404 e 406. Nessas realizações, a unidade de DAC pode ser configurada para executar cálculos nos dados recebidos a partir de um ou mais dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406 a fim de estimar o estado das linhas de potência 408, 410 e ao longo do comprimento das linhas de potência 408, 410 e 412. Em algumas dessas realizações, a unidade de DAC pode formar parte dos processadores individuais ou da unidade de processador comum para processar os dados representativos das propriedades elétricas da linha de potência, antes de transmitir os dados adiantados para a unidade de controle 416. Dessa maneira, a computação pode ser realizada em cada um dos DACs que pode ajudar a simplificar a construção dos sensores de medição individuais. Dependendo das condições da linha dentre as linhas de potência 408, 410 e 412 e da distribuição de ramificações e cargas na linha, várias combinações de dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406 podem ser empregadas nas linhas de potência 408, 410 e 412.

[054] Em certas realizações, o um ou mais dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406 podem ser configurados para serem alimentados diretamente a partir da linha de potência após a qual são montados. Adicionalmente, em uma realização, o um ou mais dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406 podem ser configurados para extrair potência operacional diretamente de um campo magnético da linha de potência.

[055] Adicionalmente, pode-se observar que os DACs dos dispositivos de captação de tensão sem contato individuais 402, 404 e 406 podem ou não estar em ligação de comunicação direta com a unidade de controle 416 ou com a unidade de monitoramento 414. Ademais, qualquer quantidade de unidades repetidoras ou outras unidades de monitoramento podem ser usadas para repetir o sinal dos dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406 a caminho da unidade de controle 416.

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31/44 [056] Adicionalmente, a posição de cada um dos dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406 pode ser obtida com uso de sistemas de posicionamento global padrão (GPS), por exemplo, durante a instalação dos dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406. Isso pode, por sua vez, ser usado como um todo ou em parte com o endereço desse dispositivo de captação de tensão sem contato particular. A posição dos dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406 pode ser usada para direcionar engenheiros para o dispositivo de captação de tensão sem contato particular a fim de facilitar mais a capacidade do pessoal de serviço para determinar a localização de uma falha. Ademais, as medições obtidas a partir das linhas de potência diferentes podem ser sincronizadas com o tempo. Em algumas realizações, os sinais de GPS podem ser usados para sincronizar com o tempo as medições através dos dispositivos de captação de tensão sem contato 402, 404 e 406.

[057] Em caso de linhas trifásicas, os dispositivos de captação de tensão sem contato podem estar dispostos em uma ou mais dentre as linhas trifásicas. Em uma realização, os valores de tensão das linhas trifásicas, conforme captados pelos dispositivos de captação de tensão sem contato, podem ser somados com uso de aritmética complexa. Em certas realizações, se houver uma condição de falha em uma linha de potência, os valores de corrente e tensão da linha de potência poderão ser usados para determinar uma localização da falha na linha de potência. Em algumas realizações, o sensor de valores do presente relatório descritivo pode ser integrado a um sensor de corrente. Nessas realizações, o sensor integrado pode ser usado para fornecer tanto os valores de corrente como os valores de tensão a fim de determinar a localização da falha na linha de potência.

[058] Uma vez definida a localização de falha ou a condição de falha, em algumas realizações, o pessoal de reparo pode ser alertado com uso

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32/44 de um dispositivo de comunicação móvel, como, porém, não limitado a um telefone celular, um pager e deve-se compreender que vários outros métodos para alertar o pessoal de reparo, como por rede GSM, podem ser usados.

[059] Ademais, pode-se observar que, em algumas realizações, cada dispositivo de captação de tensão sem contato pode ser eletricamente isolado da superfície de referência (por exemplo, um terra) e, por conseguinte, pode ser relativamente simples de instalar em uma linha de potência. Várias medições diferentes podem ser feitas a partir das linhas de potência elevadas pela adição desse equipamento de medição adicional.

[060] Adicionalmente, em certas realizações, um ou mais dispositivos de captação de tensão sem contato podem ser configurados para serem alimentados diretamente a partir da linha de potência após a qual são montados. A título de exemplo, o um ou mais dispositivos de captação de tensão sem contato podem ser configurados para extrair potência operacional diretamente do campo magnético da linha de potência.

[061] Em certas realizações, a pluralidade de condutores pode estar disposta em uma geometria determinada. Em uma realização particular, os condutores vizinhos podem estar dispostos em uma geometria determinada em relação a um condutor dentre a pluralidade de condutores que têm o dispositivo de captação de tensão sem contato. Os exemplos não limitantes da geometria determinada podem incluir uma distância entre dois ou mais condutores dentre a pluralidade de condutores, uma orientação relativa dos condutores, uma disposição dos condutores, um corte transversal dos condutores ou combinações dos mesmos. Em uma realização, a pluralidade de condutores podem estar dispostos paralelos entre si. Em outra realização, a disposição de três linhas de potência dentre as linhas de potência trifásicas pode ser triangular (consulte a Figura 5). Adicionalmente, nessa realização, a distância entre qualquer um dos dois condutores pode ser semelhante à distância entre

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33/44 quaisquer outros dois condutores.

[062] Ademais, o acoplamento cruzado entre o dispositivo de captação de tensão sem contato e os condutores vizinhos pode depender pelo menos parcialmente de localizações ou geometrias relativas do dispositivo de captação de tensão sem contato em relação aos condutores vizinhos. Adicionalmente, o acoplamento cruzado entre o dispositivo de captação de tensão sem contato e os condutores vizinhos pode depender pelo menos parcialmente de localizações ou geometrias relativas do dispositivo de captação de tensão sem contato em relação às blindagens eletricamente condutoras de dispositivos de captação de tensão sem contato dos condutores vizinhos. Adicionalmente, o acoplamento cruzado também pode depender de dimensões físicas da antena. A título de exemplo, uma antena que tem tamanho relativamente grande da antena pode exibir um acoplamento cruzado relativamente alto com condutores vizinhos. Em particular, a antena que tem uma segunda parte relativamente grande, isto é, a parte disposta fora do condutor elétrico, pode exibir um acoplamento cruzado relativamente alto com os condutores vizinhos. Consequentemente, a antena com a segunda parte maior pode ter impedância parasita inferior de maneira indesejável ou capacidade parasita maior de maneira indesejável.

[063] Adicionalmente, conforme discutido acima, em operação, como um resultado de valores de tensão de acoplamentos cruzados captados por um dispositivo de captação de tensão sem contato particular para um dado condutor pode não ser uma representação precisa do valor de tensão corrigido do condutor respectivo. Ademais, em algumas realizações, uma relação entre os valores de tensão corrigidos dos condutores e os valores de tensão captados dos condutores pode ser expressa em uma relação de matriz.

[064] Ademais, vantajosamente, devido ao modelo do dispositivo de captação de tensão sem contato, a primeira impedância pode ser

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34/44 substancialmente inferior e a segunda impedância ou a impedância parasita pode ser relativamente maior. A impedância parasita relativamente maior para a superfície de referência pode permanecer relativamente não perturbada por mudanças de impedância pequenas nas partes circundantes. Consequentemente, os métodos de calibração podem não ser influenciados de maneira indesejável por mudanças nas partes circundantes. Os exemplos não limitantes dessas mudanças podem incluir a presença de um condutor, além da pluralidade de condutores. Adicionalmente, pode-se observar que, em certas realizações, um fator de acoplamento cruzado em valores de tensão captados do dispositivo de captação de tensão sem contato é substancialmente constante independente das condições circundantes que seriam variáveis de local para local. Dessa forma, como os fatores de acoplamento cruzado não variam com condições ambientais e do meio ambiente, esses fatores de acoplamento cruzado podem ser determinados para uma configuração particular, como, porém, não limitada a uma configuração de laboratório. Adicionalmente, a contribuição do acoplamento cruzado pode ser deduzida pelo menos parcialmente a partir dos valores de tensão captados com uso de fatores de acoplamento de fase cruzado. Em uma realização, os fatores de acoplamento cruzado podem ser determinados com uso de uma relação de matriz entre os valores de tensão captados a partir do dispositivo de captação de tensão sem contato e de tensões corrigidas dos condutores.

[065] A Figura 5 ilustra uma representação esquemática 500 de acoplamento cruzado entre as antenas 502, 504 e 506 de dispositivos de captação de tensão sem contato 508, 510 e 512 e condutores vizinhos dos dispositivos de captação de tensão sem contato 508, 510 e 512. Em particular, o acoplamento cruzado pode ocorrer entre as segundas partes (isto é, as partes dispostas fora dos isoladores elétricos) das antenas 502, 504 e 506 dos dispositivos de captação de tensão sem contato 508, 510 e 512 e os condutores

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35/44 vizinhos dos dispositivos de captação de tensão sem contato 508, 510 e 512. Na realização ilustrada, os números de referência 508, 510 e 512 são representações dos dispositivos de captação de tensão sem contato. Ademais, o dispositivo de captação de tensão sem contato 508 é acoplado operativamente a um condutor 532, o dispositivo de captação de tensão sem contato 510 é acoplado a um condutor 534 e o dispositivo de captação de tensão sem contato 512 é acoplado operativamente a um condutor 536. A realização ilustrada representa uma disposição de linhas de potência multifásica, em que os condutores 532, 534 e 536 podem ser três linhas de potência de uma disposição de linhas de potência trifásicas. Em certas realizações, os métodos de calibração do presente relatório descritivo podem ser empregados para determinar valores de tensão individuais dos condutores 532, 534 e 536.

[066] Adicionalmente, o dispositivo de captação de tensão sem contato 508 inclui um primeiro elemento de impedância 514, um segundo elemento de impedância (não mostrado na Figura 5) que tem uma segunda impedância e a antena 502. Ademais, o primeiro elemento de impedância 514 tem uma primeira impedância (Z11). Adicionalmente, o segundo elemento de impedância é formado em parte pela antena 502 e um elemento de impedância parasita 516 que tem uma impedância parasita. Conforme discutido acima, a segunda impedância é substancialmente semelhante à impedância parasita (Zp1). De forma semelhante, o dispositivo de captação de tensão sem contato 510 inclui um primeiro elemento de impedância 520, um segundo elemento de impedância (não mostrado) que tem um elemento de impedância parasita 522 e a antena 504. Adicionalmente, o primeiro elemento de impedância 520 tem uma primeira impedância (Z22) e o elemento de impedância parasita 522 tem uma impedância parasita (Zp2). Da mesma forma, o dispositivo de captação de tensão sem contato 512 inclui um primeiro elemento de impedância 524, um segundo elemento de impedância que tem um elemento de impedância parasita 526 e a

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36/44 antena 506. Adicionalmente o primeiro elemento de impedância 524 tem uma primeira impedância (Z33) e o elemento de impedância parasita 526 tem uma impedância parasita (Zp3). Adicionalmente, conforme discutido acima, as segundas impedâncias dos dispositivos de captação de tensão sem contato 508, 510 e 512 são substancialmente semelhantes às respectivas impedâncias parasitas.

[067] Adicionalmente, embora não ilustrado na realização da Figura 5, cada um dos dispositivos de captação de tensão sem contato 508, 510 e 512 pode incluir, adicionalmente, o respectivo conjunto de circuitos de medição e de comunicação configurado para medir valores de tensão dos condutores respectivos 532, 534 e 536. Em uma realização, o valor de tensão de um condutor respectivo pode ser medido com base no valor da primeira impedância, no valor da segunda impedância e no valor da tensão que aparece através do primeiro elemento de impedância. Adicionalmente, uma superfície de referência é representada por meio do número de referência 530. A superfície de referência 530 pode ser a mesma ou diferente para os dispositivos de captação de tensão sem contato diferentes 508, 510 e 512. Em uma realização, a superfície de referência 530 pode ser um terra. Pode-se observar que, na realização ilustrada, os condutores 532, 534 e 536 estão dispostos paralelos entre si em uma disposição triangular. Adicionalmente, os condutores 532, 534 e 536 estão dispostos em distâncias semelhantes entre si. Ademais, pode-se observar que, em outras realizações, os condutores podem estar dispostos em outras disposições geométricas além da disposição triangular.

[068] Na realização ilustrada, uma linha tracejada 540 representa o acoplamento cruzado entre a antena 502 do dispositivo de captação de tensão sem contato 508 e o condutor vizinho 534 do dispositivo de captação de tensão sem contato 508. Adicionalmente, o número de referência 542 representa uma impedância parasita (Z12) devido ao acoplamento cruzado 540. De forma

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37/44 semelhante, uma linha tracejada 544 representa o acoplamento cruzado entre a antena 502 do dispositivo de captação de tensão sem contato 508 e o condutor vizinho 536 do dispositivo de captação de tensão sem contato 508. Adicionalmente, o número de referência 546 representa uma impedância parasita (Z13) devido ao acoplamento cruzado 544.

[069] De forma semelhante, uma linha tracejada 548 representa o acoplamento cruzado entre a antena 504 do dispositivo de captação de tensão sem contato 510 e o condutor vizinho 532 do dispositivo de captação de tensão sem contato 510. Adicionalmente, o número de referência 550 representa uma impedância parasita (Z21) devido ao acoplamento cruzado 548. De forma semelhante, uma linha tracejada 552 representa o acoplamento cruzado entre a antena 504 do dispositivo de captação de tensão sem contato 510 e o condutor 536. Adicionalmente, o número de referência 554 representa uma impedância parasita (Z23) devido ao acoplamento cruzado 552.

[070] Adicionalmente, uma linha tracejada 556 representa o acoplamento cruzado entre a antena 506 do dispositivo de captação de tensão sem contato 512 e o condutor vizinho 532 do dispositivo de captação de tensão sem contato 512. Adicionalmente, o número de referência 558 representa uma impedância parasita (Z31) devido ao acoplamento cruzado 556. De forma semelhante, uma linha tracejada 560 representa o acoplamento cruzado entre a antena 506 do dispositivo de captação de tensão sem contato 512 e o condutor 534. Adicionalmente, o número de referência 562 representa uma impedância parasita (Z32) devido ao acoplamento cruzado 560.

[071] Em certas realizações, uma tensão do condutor 532 pode ser representada como VL1. De forma semelhante, a tensão do condutor 534 pode ser representada como VL2, e a tensão do condutor 536 pode ser representada como VL3. Adicionalmente, a tensão através do primeiro elemento de impedância 514 do dispositivo de captação de tensão sem contato 508 é o

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38/44 valor de tensão captado do condutor 532 e pode ser representada como Vzi. Ademais, a tensão através do primeiro elemento de impedância 520 do dispositivo de captação de tensão sem contato 510 é o valor de tensão captado do condutor 534 e pode ser representada como Vz2. De forma semelhante, a tensão através do primeiro elemento de impedância 524 do dispositivo de captação de tensão sem contato 512 é o valor de tensão captado do condutor 536 e pode ser representada como Vz3.

[072] Em certas realizações, se Vlx for uma tensão de uma linha de distribuição X, e VzX for um valor medido ou captado da tensão para a linha de distribuição X, e 1, 2 e 3 representam três fases, e [M] será uma matriz de calibração, uma relação entre tensões de linhas de potência corretas (VLX) e valores de tensão captados (Vzx) pode ser representada em uma relação de matriz (VLX=[M] VzX ou VLX=[L]^-1 VzX). A Equação (2) mostra uma relação de matriz (isto é, L VLX= Vzx) para linhas de potência trifásicas. Adicionalmente, a matriz de calibração [M] é um inverso de matriz [L].

^11^12^13	rU!		Vz1
^21^22^23	Fl2	=	k/2
T31L32L33.	-Fl3-		Vz3-

Equação (2) [073] Adicionalmente, conforme representado pela Equação (3), a matriz de calibração [M] é um inverso de matriz [L].

M11M12M13		^11^12^13	-1
M21M22M23	=	L21L22L23
M31M32M33.		T31L32L33.

Equação (3) [074] Adicionalmente, pode-se observar que os elementos de matriz individuais são fornecidos pelo fenômeno de impedância parasita e de acoplamento cruzado entre uma antena de um dado dispositivo de captação de tensão sem contato e (1) os condutores vizinhos e/ou (2) as blindagens eletricamente condutoras dos dispositivos de captação de tensão sem contato

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39/44 dos condutores vizinhos. Conforme mencionado acima, devido ao acoplamento cruzado, a tensão que aparece através dos primeiros elementos de impedância 514, 520 e 524 dos dispositivos de captação de tensão sem contato 508, 510 e 512 é influenciada pelas tensões dos condutores vizinhos. Consequentemente, a título de exemplo, a tensão, Vzi, que aparece através do primeiro elemento de impedância 514 do dispositivo de captação de tensão 508 pode ser representada pela Equação (4) que é uma forma modificada da equação Vz1=Lh Vl1+ L12 Vl2 + L13 VL3.

[075] Pode-se observar que principalmente o termo 1/Z11, representa o inverso da primeira impedância e tem um valor relativamente grande se comparado a 1/Z12, 1/Z13 ou 1/Zp1. Consequentemente, em uma realização, o denominador nos coeficientes de VL1, VL2 e VL3 pode ser aproximado de modo a ser igual a cerca de 1/Z11.

[076] Ademais, o valor de tensão captado (Vz1) para o primeiro condutor 532, conforme captado pelo dispositivo de captação de tensão sem contato 508, pode ser representado pela Equação (4).

^12 ^13 Z_pi

1 , 1 , 1 ^V£1%11 -^12 Z13 Z ^12 ~V_L2 ^Jp1 ^13 ^ + A ₊ ^ ₊ J_

Zn Z12 Z13 Z_p1

Zn Z12 Z13 Zp1

-V.3

Equação (4) em que, o coeficiente de VL1 pode ser representado como L11, o coeficiente de V L1 pode ser representado como L12 e o coeficiente de VL1 pode ser representado como L13. Pode-se observar que o denominador do coeficiente L11 pode ser dominado por 1/Z11, visto que Z11 é relativamente menor que Zp1, Z12 e Z13.

[077] Na Equação (4), os coeficientes de Vl2 e Vl3 representam fatores de acoplamento cruzado L12 e L13, respectivamente. Teoricamente, é

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40/44 desejável ter os fatores de acoplamento cruzado L12 e L13 como zero. No entanto, devido ao fenômeno de acoplamento cruzado, os fatores de acoplamento cruzado são diferentes de zero. Para determinar a tensão, Vzi, através do primeiro elemento de impedância 514 do dispositivo de captação de tensão sem contato 508, em uma configuração conhecida, as correntes podem ser fornecidas nos condutores sequencialmente. Consequentemente, quando a tensão é determinada, VZ1, através do primeiro elemento de impedância 514, o fluxo de corrente nos condutores vizinhos 534 e 536 pode ser mantido em cerca de zero. Consequentemente, os valores dos termos Vl2 e Vl3 na equação (2) podem ser mantidos 0.

[078] Adicional e tipicamente, Z12 e Z13 são relativamente menores do que Zp1, consequentemente, os numeradores são dominados pelas impedâncias parasitas devido aos condutores 532, 534 e 536. Consequentemente, a matriz de calibração torna-se relativamente menos dependente da superfície de referência, como, terra, conforme a contribuição de Zp1 na Figura dos valores de tensão captados. Portanto, vantajosamente, a presença ou ausência de objetos que incluem condutores próximos à superfície de referência não interfere nos valores captados dos dispositivos de captação de tensão sem contato 508, 510 e 512.

[079] De forma semelhante, o valor de tensão captado, Vz2, que aparece através do primeiro elemento de impedância 520, do dispositivo de captação de tensão sem contato 510 e do valor de tensão captado, VZ3, que aparece através do primeiro elemento de impedância 524, do dispositivo de captação de tensão sem contato 512 pode ser determinado com uso de equações correspondentes semelhantes à Equação (4). Adicionalmente, os valores de VZ2 e VZ3 podem ser calculados e a matriz de calibração pode ser determinada, conforme representado pelas Equações (2) e (3).

[080] Em certas realizações, os termos da matriz de calibração [M]

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41/44 também podem depender de localizações e geometrias espaciais relativas das antenas dos dispositivos de captação de tensão sem contato 508, 510 e 512 e dos condutores vizinhos 532, 534 e/ou 536, bem como de blindagens eletricamente condutoras de dispositivos de captação de tensão sem contato dos condutores vizinhos. A título de exemplo, uma antena que tem tamanho relativamente grande pode ter um acoplamento cruzado relativamente maior com condutores vizinhos. Consequentemente, a antena que tem tamanho maior pode ter impedância parasita inferior. Adicionalmente, devido à dependência dos termos de matriz em relação à geometria relativa dos dispositivos de captação de tensão sem contato e dos condutores vizinhos, um ou mais dentre os termos de matriz podem ser o mesmo no laboratório, bem como no campo, se a geometria e relação espacial no campo e no laboratório forem relativamente semelhantes. Consequentemente, quando o dispositivo de captação de tensão sem contato é empregado no campo, um ou mais matrizes de calibração podem ser medidas antecipadamente no laboratório.

[081] Em certas realizações, a matriz de calibração pode ser modificada de tempos em tempos. A título de exemplo, a matriz de calibração pode ser modificada após um período de manutenção realizando-se um procedimento semelhante para medir uma tensão de condutor novamente no campo. Dessa forma, o dispositivo de captação de tensão sem contato pode fornecer precisão e medição de acoplamento cruzado das tensões dos condutores juntamente com suas fases.

[082] Em algumas realizações, os valores de Vl1, Vl2 e Vl3 podem ser medidos em uma configuração conhecida, como essa de um laboratório, em que os valores conhecidos de Vl1, Vl2 e Vl3 podem ser empregados. Adicionalmente, em algumas realizações, os condutores podem ser alimentados sequencialmente em momentos diferentes a fim de deduzir valores de vários fatores de acoplamento cruzado na matriz de calibração. Adicionalmente, em

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42/44 algumas dessas realizações, quando um dado condutor é alimentado, os outros condutores podem ser mantidos no potencial de referência. Ademais, os valores de Vl1, Vl2 e Vl3 podem ser reconstruídos com segurança tanto na fase como na amplitude fora das configurações do laboratório.

[083] Em certas realizações, os métodos de calibração do presente relatório descritivo podem ser usados em outros campos, como, porém, não limitado a outros parâmetros de campo elétrico ou a outros efeitos de campo elétrico, como, porém, não limitado a estresse mecânico gerado em um elemento piezoelétrico. Adicionalmente, os métodos semelhantes podem ser usados para valores de vazamento de corrente captados, captados em relação ao terra.

[084] A Figura 6 é um fluxograma 600 para um método para determinar valores de tensão individuais de um ou mais condutores de uma pluralidade de condutores. Na etapa 602, o método inclui acoplar operativamente pelo menos um dispositivo de captação de tensão do um ou mais dispositivos de captação de tensão a um condutor respectivo de uma pluralidade de condutores. Na etapa 604, o método inclui determinar um valor de tensão captado com uso do pelo menos um dispositivo de captação de tensão, em que o valor de tensão captado é fornecido pelo menos em parte por um valor de tensão do condutor respectivo e valores de tensão de outros condutores dentre a pluralidade de condutores. Adicionalmente, na etapa 606, o método inclui determinar uma matriz de calibração que compreende fatores de acoplamento cruzado representativos de acoplamento cruzado entre uma antena do pelo menos um dispositivo de captação de tensão e os outros condutores. Em um exemplo, o dispositivo de captação de tensão sem contato pode ser acoplado operativamente a um condutor em uma configuração de laboratório e uma matriz de calibração, como a matriz de calibração representada na Equação (2) pode ser determinada para o dispositivo de captação de tensão sem contato nas configurações de laboratório. Em um exemplo, a matriz de calibração pode ser

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43/44 fornecida alimentando sequencialmente condutores a fim de determinar o efeito de acoplamento cruzado de cada sensor vizinho no dispositivo de captação de tensão. Em uma realização, um dispositivo de captação de tensão individual com uma precisão conhecida pode ser usado para calcular a matriz de calibração. Em um exemplo, a precisão conhecida pode ser maior do que uma precisão desejável do dispositivo de captação de tensão sem contato.

[085] Em uma realização, 3 ou mais grupos independentes de tensões podem ser fornecidos nas três linhas de potência em três ou mais casos diferentes, e as respectivas matrizes [M] podem ser calculadas com uso das equações (2), (3) e (4). Ademais, na etapa 608, o método inclui determinar o valor de tensão do condutor respectivo deduzindo-se pelo menos em parte as contribuições do acoplamento cruzado a partir do valor de tensão captado com uso da matriz de calibração.

[086] Opcionalmente, o método também pode incluir sincronizar com o tempo os valores de tensão captados dos condutores respectivos. Em algumas realizações, os sinais de GPS podem ser usados para sincronizar com o tempo os valores de tensão captados através dos dispositivos de captação de tensão sem contato. Adicionalmente, em certas realizações, a matriz de calibração pode ser mais refinada para precisão melhorada de medições. A título de exemplo, um fator de correção para a matriz de calibração pode ser determinado com uso dos valores corrigidos e dos valores captados obtidos após a primeira calibração.

[087] Vantajosamente, os sistemas e métodos do presente relatório descritivo são configurados para fornecer valores de tensão que são relativamente mais precisos, melhorando, assim, a capacidade de captação nos fornecedores finais para facilitar o monitoramento das redes de distribuição.

[088] Embora apenas certas características da invenção tenham sido ilustradas e descritas no presente documento, várias modificações e

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44/44 mudanças estarão evidentes para os técnicos no assunto. Portanto, deve-se compreender que as reivindicações anexas se destinam a cobrir todas essas modificações e mudanças, desde que sejam abrangidas pelo verdadeiro escopo da invenção.

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Claims

Reivindicações

1. MÉTODO (600) PARA DETEMINAR VALORES DE TENSÃO INDIVIDUAIS, de uma ou mais linhas de potência de linhas de potência multifásica, caracterizado pelo fato de que compreende:

- acoplar (602) operativamente os respectivos dispositivos de captação de tensão sem contato (508, 510, 512) a uma ou mais linhas de potência das linhas de potência multifásica (532, 534, 536), em que cada um dos respectivos dispositivos de captação de tensão sem contato (508, 510, 512), compreende:

- um primeiro elemento de impedância (108) que tem uma primeira impedância, em que o primeiro elemento de impedância (108) é configurado para ser acoplado operativamente a uma respectiva linha de potência da uma ou mais linhas de potência (532, 534, 536);

- uma antena (502) acoplada operativamente ao primeiro elemento de impedância (108);

- um segundo elemento de impedância (133) que tem uma segunda impedância, em que o segundo elemento de impedância (133) é formado em parte pela antena (110) e um elemento de impedância parasita (118) e em que o elemento de impedância parasita (118) compreende uma impedância parasita;

- conjunto de circuitos de medição e de comunicação (132) acoplado operativamente ao primeiro elemento de impedância (108);

- determinar (604) valores de tensão captados (VZ1, VZ2, VZ3) para a uma ou mais linhas de potência das linhas de potência multifásica (532, 534, 536) com uso dos respectivos dispositivos de captação de tensão sem contato (508, 510, 512);

- determinar (606) uma matriz de calibração (M) que compreende fatores de acoplamento cruzado (L12, L13), em que os fatores de acoplamento

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2/5 cruzado (L12, L13) são representativos de acoplamento cruzado (540, 544, 548) entre os respectivos dispositivos de captação de tensão sem contato (508, 510, 512) e outras linhas de potência (102) dentre as linhas de potência multifásica (532, 534, 536); e

- determinar (608) os valores de tensão individuais das respectivas linhas de potência (102) deduzindo-se pelo menos em parte contribuições do acoplamento cruzado (540, 544, 548) a partir dos valores de tensão captados (VZ1, VZ2, VZ3) com uso da matriz de calibração (M).

2. MÉTODO (600), de acordo com a reinvindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma relação entre os valores de tensão individuais e os valores de tensão captados de três linhas de potência em linhas de potência trifásicas é representada por:

^11^12^13 Μ! Vz1 ^21^22^23 Vl2 = f/2 -L31L32L33- Vl3- Vz3.

em que, Vl1, Vl2 e Vl3 são os valores de tensão individuais das três linhas de potência, Vz1, Vz2 e Vz3 são os valores de tensão captados das três linhas de potência, e [L] é uma matriz.
3. MÉTODO (600), de acordo com a reinvindicação 2, caracterizado pelo fato de que a matriz de calibração é representada por:

M11M12M13 L11L12L13' [M] = ^21^22^23 _=[ ^21^22^23 M31M32M33. -^31^32^33-

em que [M] é a matriz de calibração.
4. MÉTODO (600), de acordo com qualquer uma das reinvindicações 2 a 3, caracterizado pelo fato de que um valor de tensão captado (VZ1, VZ2, VZ3) de um dispositivo de captação de tensão sem contato (508, 510, 512) acoplado a um primeiro condutor das linhas de potência trifásicas é definido por:

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3/5 ^12 ^13 ^p1

1 1 , 1 , 1 ^V£1^11 Ãl2 Ãl3

V_M + ' ^12 ^Jp1 ^13 ^ + A ₊ ^ ₊ J_

Zn Z12 Z13 Zp1 ^ + ^ + A ₊ _

Zn Z12 Z13 Zp1

-V_L3 — V_L2 em que, Z11 é a primeira impedância, Z12, Z13 são impedâncias parasitas entre a antena do dispositivo de captação de tensão sem contato e outras duas linhas de potência e Zp1 é uma capacidade parasita entre a antena (502) e uma superfície de referência.
5. MÉTODO (600), de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente sincronização de tempo dos valores de tensão captados (VZ1, Vz2, Vz3) dos respectivos dispositivos de captação de tensão sem contato (508, 510, 512) das linhas de potência.
6. MÉTODO (600), de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que cada linha de potência dentre as linhas de potência multifásica é acoplada operativamente a um respectivo dispositivo de captação de tensão sem contato (508, 510, 512).
7. MÉTODO (600), de acordo com a reinvindicação 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dispositivo de captação de tensão sem contato (508, 510, 512) compreende uma blindagem eletricamente condutora (210).
8. MÉTODO (600), de acordo com a reinvindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente fornecer correntes elétricas para as linhas de potência multifásica sequencialmente a fim de deduzir a matriz de calibração (M).
9. MÉTODO (600), de acordo com a reinvindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente manter outras linhas

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4/5 de potência dentre as linhas de potência multifásiea (532, 534, 536) em um potencial de referência, enquanto fornece simultaneamente as correntes elétricas para as linhas de potência multifásica (532, 534, 536) sequencialmente a fim de deduzir a matriz de calibração (M).
10. SISTEMA DE MONITORAMENTO (400), caracterizado pelo fato de que compreende:

- uma pluralidade de condutores (102),

- uma pluralidade de dispositivos de captação de tensão sem contato (100), em que cada dispositivo de captação de tensão sem contato dentre a pluralidade de dispositivos de captação de tensão sem contato (100) é acoplado a um condutor respectivo da pluralidade de condutores (102), em que um ou mais dispositivos de captação de tensão sem contato dentre a pluralidade de dispositivos de captação de tensão sem contato (100) compreendem:

- um primeiro elemento de impedância (108) que tem uma primeira impedância, em que o primeiro elemento de impedância (108) é configurado para ser acoplado operativamente ao condutor respectivo (102);

- uma antena (110) acoplada operativamente ao primeiro elemento de impedância (108);

- um segundo elemento de impedância (133) que tem uma segunda impedância, em que o segundo elemento de impedância (133) é formado em parte pela antena (110) e um elemento de impedância parasita (118), e em que o elemento de impedância parasita (118) compreende uma impedância parasita;

- conjunto de circuitos de medição e de comunicação (132) acoplado ao primeiro elemento de impedância (108) para medir o valor de tensão do condutor respectivo (102); e

- uma unidade de monitoramento (414) acoplada operativamente a um ou mais dispositivos de captação de tensão sem contato da pluralidade de dispositivos de captação de tensão sem contato (100) e configurada para:

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- determinar valores de tensão do condutor respectivo dentre a pluralidade de condutores (102),

- determinar uma matriz de calibração (M) que compreende fatores de acoplamento cruzado representativos de acoplamento cruzado entre um ou mais dispositivos de captação de tensão sem contato (100) e o respectivo um ou mais condutores vizinhos (102); e

- deduzir pelo menos em parte contribuições do acoplamento cruzado a partir de valores de tensão captados para obter valores de tensão corrigidos dos condutores dentre a pluralidade de condutores (102).
11. SISTEMA DE MONITORAMENTO (400), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de condutores (102) está disposta em uma geometria determinada um em relação ao outro.
12. SISTEMA DE MONITORAMENTO (400), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a geometria determinada compreende uma distância entre dois ou mais condutores dentre a pluralidade de condutores (102), orientação relativa dos condutores dentre a pluralidade de condutores (102), uma disposição dos condutores dentre a pluralidade de condutores (102), um corte transversal dos condutores dentre a pluralidade de condutores (102) ou combinações dos mesmos.
13. SISTEMA DE MONITORAMENTO (400), de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de condutores (102) compreende linhas de potência trifásicas e em que cada linha de potência dentre as linhas de potência trifásicas compreende um respectivo dispositivo de captação de tensão sem contato (100).

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