BR102020010058B1

BR102020010058B1 - Método, dispositivo e sistema para determinação de um arco em uma linha de transmissão de energia

Info

Publication number: BR102020010058B1
Application number: BR102020010058-0A
Authority: BR
Inventors: Robert Frankenberg; Gottfried IRA
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2019-05-29
Filing date: 2020-05-20
Publication date: 2023-12-19
Also published as: ZA202002637B; EP3745146A1; EP3745146B1; US20200379055A1; BR102020010058A2; AU2020202799A1; US11360156B2; AU2020202799B2

Abstract

a presente invenção refere-se a um método para determinar uma propriedade de linha na forma de um arco em uma linha de transmissão de energia (k1 - k3, l1 - l3), em que pelo menos um sinal de teste (u11, u21, u31, u41) é acoplado à linha de transmissão de energia (k1 - k3, l1 - l3), e um sinal de interferência em um ponto de interferência (100, 101), que é formado pelo arco, é gerado ao longo da linha de transmissão de energia (k1 - k3, l1 - l3) com a ajuda do pelo menos um sinal de teste (u11), cujo sinal de interferência é obtido como pelo menos um sinal de medida (u12), e a propriedade de linha é determinada do pelo menos um sinal de medida (u12), em que a propriedade de linha é determinada por detecção de pelo menos um produto de intermodulação do pelo menos um sinal de teste (u11) e do sinal de rede da linha de transmissão de energia (k1 - k3, l1 - l3) no pelo menos um sinal de medida (u22).

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um método para determinação de uma propriedade de linha, na forma de um arco em uma linha de transmissão de energia, em que pelo menos um sinal de teste é acoplado à linha de transmissão de energia e um sinal de interferência é gerado em um ponto de interferência ao longo da linha de transmissão de energia com a ajuda do pelo menos um sinal de teste, cujo sinal de interferência é obtido como pelo menos um sinal de medida, e a propriedade da linha é determinada do pelo menos um sinal de medida.

[0002] A presente invenção também refere-se a um dispositivo e a um sistema para determinar uma propriedade de linha, na forma de um arco em uma linha de transmissão de energia, compreendendo pelo menos um meio de acoplamento para acoplar pelo menos um sinal de teste na e acoplar pelo menos um sinal de medida fora da linha de transmissão de energia, e um dispositivo de processamento com um dispositivo de controle, pelo menos um dispositivo gerador e pelo menos um dispositivo de medida, em que o dispositivo de controle é projetado para gerar o pelo menos um sinal de teste, com a ajuda do pelo menos um dispositivo gerador, e alimentar o mesmo à linha de transmissão de energia, com a ajuda do pelo menos um meio de acoplamento, e acoplar pelo menos um sinal de interferência, que é gerado em pelo menos um ponto de interferência ao longo da linha de transmissão de energia, com a ajuda do pelo menos um sinal de teste, fora da linha de transmissão de energia, com a ajuda do pelo menos um meio de acoplamento, e obter o pelo menos um sinal de medida, com a ajuda do pelo menos um dispositivo de medida.

[0003] Com as redes de transmissão, há o desejo de identificar as interferências o mais rapidamente possível para garantir uma alta disponibilidade ou uma alta segurança da rede.

[0004] No entanto, os métodos conhecidos na técnica precedente têm, frequentemente, uma confiabilidade inadequada quando são identificadas as interferências.

[0005] Por exemplo, os valores momentâneos para corrente e voltagem podem ser obtidos por meio de medidas "fasoriais sincronizadas", com a ajuda de sensores distribuídos. Esforços podem ser feitos subsequentemente para deduzir uma possível interferência. No entanto, uma percepção correspondente é complicada e cara, uma vez que os sensores precisam ser sincronizados entre si em uma maneira elaborada, ou medidas complicadas precisam ser conduzidas.

[0006] Por análise do espectro de frequência das harmônicas da frequência da voltagem de rede, outros métodos tentam fazer uma indicação correspondente com relação à identificação de interferências, o que, no entanto, nem sempre resulta em resultados satisfatórios.

[0007] Os pedidos de patentes US 2018/115144 A1 e US 2013/226479 A1 mencionam um sistema para identificar arcos, que são baseados em uma análise geral do espectro de frequência, ou uma avaliação em faixa estreita das harmônicas da voltagem de rede com um arco ocorrendo. No entanto, a sua confiabilidade de identificação se mantém abaixo de uma precisão desejada.

[0008] A identificação segura de interferências, que podem ser provocadas por uma centelha ou por descargas na forma de um arco elétrico intermitente em um sistema de fornecimento de energia, é de uma relevância significativa. A identificação de pequenas correntes residuais é particularmente importante, em outras palavras "falhas de alta impedância" com menos de 10 amperes. Essas interferências, em particular, arcos, podem ser descritos como uma propriedade de linha de uma linha de transmissão de energia.

[0009] Os arcos que ocorrem em engenharia de energia elétrica, durante as operações de comutação, são referidas como arcos de chaves. Os arcos indesejados, que resultam frequentemente em dano ou acidentes, são referidos como arcos de interferência.

[0010] Um arco é produzido com uma diferença de potencial elétrico e densidade de corrente suficientemente altas em consequência de ionização de impacto. A descarga de gás forma um plasma, no qual as partículas, tais como átomos ou moléculas, são ionizadas pelo menos parcialmente. Os portadores de carga livres resultam no gás ficando eletricamente condutor. A grande parte dos plasmas é virtualmente neutra, o número de íons e de elétrons é portando idêntico. Uma vez que os íons são essencialmente mais lentos comparados com os elétrons muito mais leves, os elétrons são frequentemente quase que exclusivamente relevantes para o transporte de corrente.

[0011] A identificação segura de arcos descontínuos ou intermitentes, particularmente aqueles com baixas correntes ("falha de alta impedância" com menos de dez amperes), é frequentemente difícil em um sistema de fornecimento de energia por grandes distâncias.

[0012] Um sinal de interferência, gerado diretamente por um arco, pode ser de uma faixa muito ampla na faixa de frequência. A alta dispersão das linhas de energia pode afetar desfavoravelmente o sinal de interferência de faixa ampla de um modo tal que, após uma distância correspondente ao longo de uma linha de energia, não é mais útil para uma identificação segura.

[0013] O objeto da invenção é proporcionar um método que supere as desvantagens na técnica precedente e com o qual as interferências, em redes de média ou alta voltagem, possam ser identificadas com segurança e a um custo efetivo.

[0014] O objeto é atingido por um método do tipo citado na introdução, no qual a propriedade de linha é determinada por detecção de pelo menos um produto de intermodulação do pelo menos um sinal de teste e um sinal de rede da linha de transmissão de energia, no pelo menos um sinal de medida.

[0015] Por determinação inventiva da propriedade de linha, uma ocorrência de um arco pode ser identificada com segurança.

[0016] Por conseguinte, é facilmente possível que um ponto de interferência, que gera produtos de intermodulação de um sinal de teste e de um sinal de rede da linha de transmissão de energia, seja capaz de ser identificado com segurança.

[0017] Por exemplo, quando da abertura ou fechamento de chaves de alta ou média voltagem, uma centelha, na forma de um arco, ou um arco contínuo pode resultar entre os contatos de uma chave. Esse arco pode resultar em um sinal elétrico, que é alimentado à linha de alta voltagem, gerando um sinal de interferência no local do arco. Uma chave desse tipo pode ser, por exemplo, um isolador, ligado em série com a linha de transmissão de energia.

[0018] Um comportamento elétrico não linear é característico de um arco desse tipo e pode ser descrito com a ajuda de uma resistência diferencial negativa.

[0019] Se um sinal de teste for aplicado a um ponto de interferência com uma resistência diferencial negativa, produtos de intermodulação do sinal de teste e do sinal útil, em outras palavras, a voltagem de rede com a frequência de rede, são gerados e podem ser medidos e avaliados.

[0020] A intermodulação refere-se à emergência de frequências, quando duas ou mais diferentes frequências são processadas por um sistema com uma função de transmissão não linear.

[0021] No caso mais simples de duas diferentes frequências e , que são encaminhadas por um sistema com uma função de transmissão não linear, uma soma das frequências, que são referidas llMtçãii>8877ÍI23(í(f(f>l2334.dee(2()í()l52ÍÍI23).piig>. 1901735 como produtos de intermodulação, é formada por intermodulação, na forma de: ou para um caso com três frequências, com k1,k2,k3ϵZa ordem 0e: ou

[0022] Alguns produtos de intermodulação, no caso de duas frequências f1ef2eno caso de três frequências f1,f2ef3são citados por meio de exemplo na Tabela 1: Tabela 1: Ordem de sinais de intermodulação

[0023] A frequência,^ pode ser a frequência de rede de um sinal de rede (por exemplo, 50 ou, por exemplo, 60 Hz), por exemplo, e as frequências r e f-: podem ser incluídas em um sinal de teste.

[0024] Os produtos de intermodulação também podem ser gerados com mais de três frequências em um sinal de teste.

[0025] O método inventivo também tem a vantagem de que centelhas na rede também podem ser identificadas com segurança a uma grande distância de um ponto central, tal como, por exemplo, uma subestação.

[0026] Essencialmente, o método pode ser usado para qualquer tipo de linha, que seja adequada para transmissão de energia. Esses tipos de linha são, por exemplo, linhas aéreas, cabos, linhas com isolamento para gás (GIL) ou fios de contato aéreos para sistemas ferroviários em várias configurações, tais como linhas de fases múltiplas, linhas de fase única ou linhas de corrente contínua.

[0027] Na maior parte dos casos, as linhas de fases múltiplas são usadas para transmissão de energia nas faixas de alta e média voltagens.

[0028] Um indicador da detecção de uma ruptura de cabo ou de uma falha de terra de alta resistência sem uma interrupção de linha, tal como é provocada, por exemplo, em consequência de um arqueamento de linha aérea ou de contato da linha com uma árvore, pode ser formado como uma propriedade de linha.

[0029] A propriedade de linha também pode indicar a localização de uma falha detectada.

[0030] O ponto de interferência pode ser, por exemplo, formado por um arco.

[0031] Em outras palavras, um sinal de teste, alimentado a uma linha de transmissão de energia, pode ser gerado no ponto de interferência pela propriedade não linear do arco, o dito sinal de interferência tendo produtos de intermodulação e sendo capaz de ser detectado e avaliado como um sinal de medida por um dispositivo de processamento.

[0032] Vários sinais de teste também podem ser alimentados, por exemplo, à mesma linha de transmissão de energia em diferentes locais, para aumentar a cobertura do dispositivo de teste.

[0033] Além do mais, um sinal de teste compartilhado com várias frequências isoladoras pode ser usado para gerar diretamente produtos de intermodulação, que tenham propriedades particularmente vantajosas em consequência de suas respostas de frequência, por exemplo, com a propagação na rede de transmissão de energia, e, por conseguinte, aperfeiçoar ainda mais a velocidade de identificação ou sua confiabilidade.

[0034] Em um desenvolvimento da invenção, proporciona-se que um arco seja forçado em consequência de um processo de comutação de uma chave de alta voltagem, conectada à linha de transmissão de energia. Isso garante que o arco possa ser gerado diretamente e, desse modo, a propriedade de linha ou uma identificação do arco pode ser determinada sistematicamente.

[0035] As chaves de alta voltagem podem ser disjuntores, comutadores de carga, desconectores de carga ou isoladores. As chaves de alta voltagem são usadas em subestações, instalações distribuidoras de carga ou, também, no campo de instalações de geração de energia, e são controladas remotamente de centros de controle. Podem ser equipadas com uma transmissão motorizadas, uma unidade com freio de mola ou uma unidade de ar comprimido. Projetos compactos podem ser encontrados em instalações de comutação isoladas por gás.

[0036] Quando usado no setor ferroviário ou de transporte, um coletor de corrente de um veículo, tal como uma locomotiva elétrica um ônibus elétrico, para conexão com um fio de contato montado na pista pode ser entendido como uma chave de alta voltagem.

[0037] Em um desenvolvimento da invenção, proporciona-se que um período de tempo do processo de comutação seja considerado quando da determinação de pelo menos um parâmetro de linha.

[0038] Uma vez que, nesse caso, a localização e o período de tempo do arco são conhecidos, um sinal de medida detectado pode ser atribuído unicamente ao processo de comutação a ser disparado.

[0039] Em um desenvolvimento da invenção, proporciona-se que a propriedade de linha seja determinada ou identificada por detecção de produtos de intermodulação de números ímpares no sinal de medida.

[0040] Isso gera uma detecção particularmente segura de um arco. Desse modo, pode ser distinguido facilmente de outras influências de interferência, que também geram produtos de intermodulação de números pares no sinal de medida.

[0041] Em um desenvolvimento da invenção, proporciona-se que a propriedade de linha seja determinada ou identificada por pelo menos um produto intermediário, que tem no máximo a décima ordem.

[0042] Por conseguinte, uma detecção particularmente segura de um arco é obtida.

[0043] Em um desenvolvimento da invenção, proporciona-se que a pelo menos uma propriedade de linha seja determinada ou identificada por pelo menos dois produtos de intermodulação.

[0044] Isso significa que a confiabilidade quando da determinação do parâmetro de linha pode ser aperfeiçoada ainda mais,

[0045] Em um desenvolvimento da invenção, proporciona-se que a propriedade de linha seja determinada ou identificada pela relação de amplitude e/ou retardos de fases dois pelo menos dois produtos de intermodulação.

[0046] Por conseguinte, isso significa que a confiabilidade, quando da determinação do parâmetro de linha, pode ser aperfeiçoada ainda mais desde que a relação de sinal para ruído possa ser aumentada.

[0047] Em um desenvolvimento da invenção, proporciona-se que a pelo menos uma propriedade de linha seja determinada ou identificada por pelo menos um harmônico do pelo menos um sinal de teste e/ou do pelo menos um produto de intermodulação.

[0048] Por conseguinte, a confiabilidade pode ser aperfeiçoada ainda mais quando da determinação do parâmetro de linha.

[0049] Em um desenvolvimento da invenção, proporciona-se que pelo menos um sinal de teste seja de faixa estreita, em outras palavras, tenha uma relação entre a largura de faixa e a frequência média do sinal de teste inferior a 10%, de preferência, inferior a 5%, particularmente, inferior a 3% ou inferior a 1,5%.

[0050] Isso significa que o sinal de medida não seja enfraquecido na linha de transmissão de energia.

[0051] Em um desenvolvimento da invenção, proporciona-se que o pelo menos um sinal de referência tenha uma frequência que seja superior por um fator 20 do que a frequência da rede da linha de transmissão de energia, de preferência, superior por um fator 50, particularmente, superior por um fator 500 ou 100.

[0052] Isso significa que o sinal de medida, na faixa de frequência, seja afastado das frequências que são provocadas pelas interferências gerais na linha de transmissão de energia.

[0053] A dispersão de linha de uma linha de transmissão de energia, tal como uma linha de rede de fases múltiplas, pode ser considerada essencialmente constante no caso de sinais inferior a largura de faixa de 1 kHz.

[0054] Por conseguinte, as amplitudes de produtos misturados individuais relativamente entre si podem ser consideradas aproximadamente como independentes da linha da rede, entre a centelha e o dispositivo de medida.

[0055] Em um desenvolvimento da invenção, proporciona-se que pelo menos uma relação de fases do pelo menos um sinal de teste e do pelo menos um sinal de medida seja determinada, que é usada para determinar a localização da ocorrência do ponto de interferência da linha de transmissão de energia.

[0056] Isso facilita a localização do ponto de interferência da linha de transmissão de energia.

[0057] O objeto da invenção é também obtido por um dispositivo do tipo citado na introdução, em que o dispositivo de processamento é projetado para conduzir o método inventivo e determinar a pelo menos uma propriedade de linha do pelo menos um sinal de medida ou identificar o arco.

[0058] Em um desenvolvimento da invenção, proporciona-se que a linha de transmissão de energia seja uma linha aérea, um cabo ou uma linha com isolamento para gás de um sistema de transmissão de energia.

[0059] O objeto da invenção é também por um sistema para determinar uma propriedade de linha na forma de um arco, ou para identificar o arco de uma linha de transmissão de energia na forma de um fio de contato aéreo, compreendendo um meio de transporte operado eletricamente com um coletor de corrente, para conexão com o fio de contato aéreo, e um dispositivo inventivo, em que o ponto de interferência é formado por um arco entre o fio de contato aéreo e o coletor de corrente.

[0060] O fio de contato aéreo é proporcionado a um meio de transporte operado eletricamente, que obtém a energia, para operação do meio de transporte, da linha de transmissão de energia, por exemplo, por meio de um coletor de corrente.

[0061] O veículo ou meio de transporte operado eletricamente pode ser, por exemplo, um trem, um bonde, um ônibus ou um veículo para carga pesada.

[0062] Isso significa que um acoplamento elétrico de um veículo móvel operador eletricamente a um fio de contato aéreo pode ser testado uma vez ou também continuamente durante a viagem. Isso possibilita testar o desgaste no coletor de corrente ou no fio de contato aéreo, por exemplo, pelo número ou pela intensidade dos arcos sendo avaliado. A invenção é descrita abaixo em mais detalhes com referência às modalidades exemplificativas mostradas nos desenhos em anexo. Os desenhos mostram: Figura 1 - uma primeira modalidade exemplificativa de um diagrama de blocos de uma disposição de circuito inventiva, com um acoplamento a um sinal de referência para todas as fases da linha de transmissão de energia; Figura 2 - uma segunda modalidade exemplificativa de um diagrama de blocos de uma disposição de circuito inventiva, com um acoplamento de um sinal de referência trifásico ao ponto em estrela virtual da linha de transmissão de energia; Figura 3 - um primeiro exemplo de um sinal de medida, que tem produtos de intermodulação; Figura 4 - um segundo exemplo de um sinal de medida, que tem produtos de intermodulação; Figura 5 - um terceiro exemplo de um sinal de medida, que não tem produtos de intermodulação; e Figura 6 - um quarto exemplo de um sinal de medida, que tem produtos de intermodulação.

[0063] A Figura 1 mostra uma primeira modalidade exemplificativa de um dispositivo inventivo com um acoplamento de um sinal de referência com todas as fases de uma linha de transmissão de energia trifásica.

[0064] A invenção pode ser formada por um circuito eletrônico, que representa um dispositivo para determinar pelo menos uma propriedade de linha na forma de um arco de uma linha de transmissão de energia K1 - K3, L1 - L3, na forma de uma linha de fases múltiplas.

[0065] A linha de transmissão de energia K1 - K3 representa uma linha de alta voltagem e a linha de transmissão de energia L1 - L3 uma linha de voltagem média, em que as linhas individuais das duas linhas de transmissão de energia K1 - K3, L1 - L3 são acopladas umas às outras por meio de um transformador T0 correspondente.

[0066] Um dispositivo de processamento 10 tem um dispositivo de controle 20, um dispositivo gerador TX1 e um dispositivo de medida RX1.

[0067] O dispositivo de controle 20 é projetado para gerar um sinal de teste U11, com a ajuda do dispositivo gerador TX1, e alimentar o mesmo na linha de transmissão de energia L1 - L3, com a ajuda do meio de acoplamento.

[0068] O dispositivo na Figura 1 tem um meio de acoplamento para acoplar um sinal U11 à linha de transmissão de energia L1 - L3 e para desacoplar um sinal U12 da linha de transmissão de energia L1 - L3.

[0069] Nesse exemplo, o meio de acoplamento é formado por um circuito de acoplamento correspondente com um transformador T1 com os enrolamentos N11, N12, N13 e N14, os capacitores C11 - C13 e um indutor L11.

[0070] Os enrolamentos N11, N12, N13 e N14 do transformador T1 são fortemente acoplados entre si por meio de um núcleo de ferro ou ferrita compartilhado.

[0071] O circuito de acoplamento permite que o sinal de teste U11 seja alimentado e o sinal de medida U12 seja desacoplado das linhas individuais da linha de transmissão de energia L1 - L3 por meio do transformador T1 e dos capacitores C11 - C13.

[0072] O transformador T1 proporciona um desacoplamento galvânico do dispositivo gerador TX1 ou do dispositivo de medida RX1 com relação à voltagem média na linha de fornecimento de energia L1 - L3.

[0073] O dispositivo de controle 20 é também projetado para detectar um sinal de interferência, que é gerado em um ponto de interferência 100 ao longo da linha de transmissão de energia L1 - L3, para desacoplar o mesmo da linha de transmissão de energia L1 - L3 com a ajuda do meio de acoplamento e detectar o mesmo como um sinal de medida U12 com a ajuda do dispositivo de medida RX1.

[0074] O ponto de interferência 100, 101 pode ser um ponto de interferência que é formado por um arco no local do arco.

[0075] O ponto de interferência 100 resulta no sinal de teste U11 alimentado à linha K1 - K3, L1 - L3 gerando um sinal de interferência com produtos de intermodulação, que pode ser detectado pelo dispositivo de processamento 10 como um sinal de medida U12.

[0076] O dispositivo de processamento 10 é projetado ainda para conduzir o método inventivo e determinar a propriedade de linha na forma do arco do sinal de medida U12.

[0077] Nesse caso, o sinal de teste U11 é acoplado à linha de transmissão de energia L1 - L3. Um sinal de interferência com produtos de intermodulação é gerado no ponto de interferência 100 ao longo da linha de transmissão de energia L1 - L3, que é provocado por um arco e que é novamente recebido como o sinal de medida U12.

[0078] O ponto de interferência 100 pode aparecer ao longo da linha de transmissão de energia da rede de média voltagem L1 - L3 por meio de um arco, mas também ao longo da linha de transmissão de energia da rede de alta voltagem K1 - K3 como um ponto de interferência 101, em que o transformador T0 é superacoplado a sinais em frequências de medida no sinal de medida U12, em outras palavras, os produtos de intermodulação, de um lado K1 - K3 ao outro lado L1 - L3 do transformador T0. Pode ser necessário, nesse caso, proporcionar medidas correspondentes que aperfeiçoam um superacoplamento desejado com as frequências relevantes.

[0079] A propriedade de linha é determinada do sinal de medida U12, em que a propriedade de linha é um indicador da ocorrência do ponto de interferência 100.

[0080] A propriedade de linha é determinada por detecção de um produto de intermodulação do sinal de teste U11 e do sinal de rede da linha de transmissão de energia K1- K3, L1 - L3 no sinal de medida U12.

[0081] O produto de intermodulação no sinal de medida U12 é gerado em um arco do ponto de interferência 100 da linha de transmissão de energia L1 - L3.

[0082] O arco pode ser provocado controladamente por um processo de comutação de uma chave de alta voltagem, tal como um isolador do tipo tesoura, ao longo da linha de transmissão de energia, em consequência do que o período de tempo do processo de comutação pode ser obtido ou determinado de antemão.

[0083] O período de tempo do processo de comutação pode ser considerado quando da determinação do parâmetro de linha para simplificar a avaliação do sinal de medida U12.

[0084] A propriedade de linha também pode ser determinada por dois ou mais produtos de intermodulação.

[0085] A propriedade de linha pode ser determinada ainda por um harmônico do sinal de teste U11.

[0086] O sinal de teste U11 é senoidal e de faixa estreita, em outras palavras nesse exemplo, tem uma relação entre a largura de faixa e a frequência média abaixo de 1%.

[0087] O sinal de teste U11 se situa a uma frequência de 30 kHz, e, de acordo com a Figura 3, se situa a uma frequência que é maior por um fator 600 do que a frequência da rede de, por exemplo, 50, ou por exemplo, 60 Hz da linha de transmissão de energia K1 - K3, L1 - L3.

[0088] As operações de comutação em sistemas de fornecimento de energia elétrica são geralmente acompanhadas por arcos. Esses podem ser identificados incorretamente como erros.

[0089] No entanto, uma vez que as operações de comutação são conhecidas a priori, uma mensagem de erro correspondente pode ser eliminada.

[0090] Além do mais, uma operação de comutação também pode ser usada para testar a função do meio de acoplamento e do dispositivo de medida por um sinal de teste, que é alimentado simultaneamente à operação de comutação e que é, consequentemente, avaliado.

[0091] Um sinal de comunicação de um sistema PLC (de Comunicação em Linha de Energia) também pode ser usado como um sinal de teste.

[0092] O sinal de referência pode ser alimentado a qualquer fase da rede de fases múltiplas. De modo similar, o sinal de medida pode ser desacoplado.

[0093] A cobertura do método, em outras palavras, a distância entre um dispositivo de medida e um local de erro, pode ser limitada por determinações regulatórias, tais como, por exemplo, potência de transmissão máxima permissível para dispositivos do tipo PLC.

[0094] Com grandes redes, pode ser, portanto, necessário proporcionar dois ou mais dispositivos de medida. Nesse caso, os dispositivos de medida, para reduzir ou impedir interferências mútuas, podem operar a diferentes frequências.

[0095] Com o conhecimento das fases precisas de sinais de medida em diferentes locais, por exemplo, com a ajuda de vários dispositivos de medida, após sincronização dos sinais de medida com a ajuda de sinais de referência ou uso de referência de tempo de GPS, a localização da falha pode ser limitada.

[0096] Uma avaliação da rotação de fase de um sinal de medida por consideração de operações de comutação atuadas na rede pode permitir um cheque de função ou uma recalibração automática da determinação de distância, uma vez que os locais dos dispositivos de medida e da chave de alta voltagem atuada são bem conhecidos.

[0097] A Figura 2 mostra uma segunda modalidade exemplificativa para um dispositivo inventivo com um acoplamento de um sinal de referência trifásico ao ponto em estrela virtual da linha de transmissão de energia.

[0098] A alimentação alternativa de sinais de referência, com a ajuda de um ponto em estrela virtual, propicia uma alimentação sem ligação à terra de um sinal de referência trifásico.

[0099] Proporciona-se, nesse caso, que um sinal de teste U21, U31, U41 separado seja gerado pelos respectivos geradores TX2 - TX4 para cada fase da linha trifásica K1 - K3, L1 - L3 e seja recebido por um receptor RX2 como um sinal de medida U22 associado.

[00100] Nesse exemplo, o meio de acoplamento é formado dos transformadores T2 - T5 com os enrolamentos N21, N22, N31, N32, N41, N42, N51 e N52, os capacitores C21 - C23 e os inductores L21 - L23.

[00101] Para um dispositivo de processamento 11 e um dispositivo de controle 21, as modalidades na Figura 1 se aplicam com relação ao sinal de medida U12, e também aos aspectos da linha trifásica K1 - K3, L1 - L3 e ao ponto de interferência 100.

[00102] Para ambas as variantes de alimentação de acordo com as Figuras 1 e 2, os aspectos adicionais mencionados ainda agora se aplicam.

[00103] É favorável se vários sinais de referência forem aplicados com diferentes faixas de amplitude e frequência para aumentar ainda mais a confiabilidade da detecção de interferência por meio de uma medida adaptativa, repetida. Nesse caso, varreduras ou cascatas de frequências predefinidas podem ser aplicadas ao sinal de teste, tanto em um método de tom único quanto em um método de tons múltiplos.

[00104] Além dos produtos de intermodulação, os harmônicos do respectivo sinal de referência também podem ser avaliados.

[00105] Uma vez que a voltagem da rede também pode ser identificada no sinal de medida em termos de frequência e fase, métodos sensíveis a fases, tal como uma desmodulação síncrona, também podem ser usados para determinar os produtos de intermodulação.

[00106] Isso pode permitir uma distinção mais fina entre as fontes de intermodulação. Além do mais, uma maior relação de sinal para ruído pode ser obtida.

[00107] O sinal de teste pode ter diferentes sequências de sinais, tais como senoidal, codificada ou modulada.

[00108] Além do mais, o sinal de teste pode ser modulado de vários modos, e uma identificação correspondente pode ser conduzida com métodos de processamento de sinais digitais conhecidos.

[00109] Para avaliar a não linearidade, os produtos de intermodulação não precisam, necessariamente, ser usados apenas entre a frequência do sinal de referência e a frequência da rede.

[00110] Quando um sinal de teste, com duas ou mais frequências (sinal de tons múltiplos), é emitido, e também quando dois ou mais sinais de referência são recebidos a diferentes frequências com diferentes dispositivos de teste na mesma rede de linha, os sinais de teste e também os seus produtos mistos podem ser também observados entre relativamente entre eles.

[00111] Nesse caso, as proporções das distorções harmônicas da voltagem de rede podem ser eliminadas em consequência da falha.

[00112] Uma classificação do erro de linha identificado pode ocorrer com base nos produtos de intermodulação medidos.

[00113] Em outra modalidade exemplificativa, não mostrada, o meio de acoplamento para uma linha de fornecimento de energia de fase única pode ser por um circuito de acoplamento correspondente, similarmente à Figura 1, mas apenas com um único capacitor de acoplamento relativo à linha de fornecimento de energia.

[00114] As figuras apresentadas a seguir mostram em todos os casos exemplos de um sinal de medida senoidal com uma energia 1 acima de uma faixa de frequência 2.

[00115] A Figura 3 mostra um primeiro exemplo de um sinal de medida senoidal a uma frequência média de 30,0 kHz, que tem produtos de intermodulação de números ímpares, que podem ser usados para uma detecção de arco.

[00116] Os produtos mistos podem ser identificados a 30 kHz ± 100 Hz, a 30 kHz ± 200 Hz e a 30 kHz ± 300 Hz.

[00117] No entanto, nenhum produto misto pode ser identificado a 30 kHz ± 50 Hz, a 30 kHz ± 150 Hz e a 30 kHz ± 250 Hz.

[00118] A característica de uma não linearidade de um arco resulta em produtos mistos de números ímpares no sinal de medida.

[00119] A característica de uma não linearidade, que pode ser provocada por componentes do sistema nas redes de média voltagem, tais como aquelas de transformadores ou capacitores, resulta, predominantemente em produtos mistos de números pares no sinal de medida.

[00120] Portanto, além de uma diferença de amplitude entre as reflexões de um sinal de teste nos componentes do sistema, o tipo de produtos mistos (número par / número ímpar) no sinal de medida pode ser usado também para diferenciar entre as causas de interferência e é usado para determinar uma propriedade de linha na forma de um arco.

[00121] A Figura 4 mostra um segundo exemplo de um sinal de teste senoidal com uma frequência média de 30,0 kHz, mas medida na sua primeira frequência harmônica de 60,0 kHz, que tem, igualmente, produtos de intermodulação a 60,0 kHz.

[00122] Os produtos mistos podem ser identificados a 60 kHz ± 50 Hz, a 60 kHz ± 150 Hz e a 60 kHz ± 250 Hz.

[00123] No entanto, nenhum produto misto pode ser identificado a 60 kHz ± 100 Hz e a 60 kHz ± 200 Hz.

[00124] A Figura 5 mostra um terceiro exemplo de um sinal de medida senoidal de amplitude estreita com uma frequência média de 30,0 kHz, que não tem quaisquer produtos de intermodulação. Consequentemente, não há quaisquer produtos de intermodulação de números ímpares e, portanto, quaisquer arcos.

[00125] A Figura 6 mostra um quarto exemplo de um sinal de medida senoidal de faixa estreita com uma frequência média de 30,0 kHz, que tem produtos de intermodulação.

[00126] Os produtos de intermodulação de números ímpares podem ser identificados a 30 kHz ± 100 Hz, a 30 kHz ± 200 Hz e a 30 kHz ± 300 Hz.

[00127] O alto nível de intermodulação, por um lado, e a identificação de produtos de intermodulação de números ímpares, por outro lado, podem ser critérios para detectar um arco 100. LISTA DE CARACTERES DE REFERÊNCIA 1 - Potência [dB] 2 - Frequência [kHz] 10 , 11 - Dispositivo de processamento 20, 21 - Dispositivo de controle 100, 101 - Ponto de interferência, localização de um arco U11, U21, U31, U41 - sinal de referência U12, U22 - Sinal de medida C11-C13 C21-C23 - capacitor K1-K3, HV - Rede de alta voltagem de linha de fases múltiplas L1-L3, MV - Rede de média voltagem de linha de fases múltiplas L11, L21 - L23 - indutor N11, N12, N13, N14 N21, N22, N31, N32 N41, N42, N51, N52 - Enrolamento RX1, RX2 - Dispositivo de medida T0-T5 - Transformador TX1-TX4 - Dispositivo gerador

Claims

1. Método para determinar uma propriedade de linha na forma de um arco em uma linha de transmissão de energia (K1 - K3, L1 - L3), em que pelo menos um sinal de teste (U11, U21, U31, U41) é acoplado à linha de transmissão de energia (K1 - K3, L1 - L3), e um sinal de interferência em um ponto de interferência (100, 101), que é formado pelo arco, é gerado ao longo da linha de transmissão de energia (K1 - K3, L1 - L3) com a ajuda do pelo menos um sinal de teste (U11, U21, U31, U41), cujo sinal de interferência é obtido como pelo menos um sinal de medida (U12, U22) e a propriedade de linha é determinada do pelo menos um sinal de medida (U12, U22), caracterizado pelo fato de que a propriedade de linha é determinada por detecção de pelo menos um produto de intermodulação do pelo menos um sinal de teste (U11, U21, U31, U41) e do sinal de rede da linha de transmissão de energia (K1 - K3, L1 - L3) no pelo menos um sinal de medida (U12, U22).

2. Método, de acordo com a reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que o arco é provocado por um processo de comutação de uma chave de alta voltagem, conectada à linha de transmissão de energia.

3. Método, de acordo com a reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que o período de tempo do processo de comutação é considerado quando o pelo menos um propriedade de linha é determinado.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a propriedade de linha é determinada por detecção de produtos de intermodulação de números ímpares.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a propriedade de linha é determinada por pelo menos um produto de intermodulação até a décima ordem.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a propriedade de linha é determinada por pelo menos dois produtos de intermodulação.

7. Método, de acordo com a reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que a propriedade de linha é determinada pela relação de amplitude e/ou retardos de fase dos pelo menos dois produtos de intermodulação.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a propriedade de linha é determinada ainda por pelo menos um harmônico do pelo menos um sinal de teste (U11, U21, U31, U41) e/ou o pelo menos um produto de intermodulação.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um sinal de teste (U11, U21, U31, U41) tem uma relação entre a largura de faixa e a frequência média inferior a 10%, de preferência, inferior a 5%, particularmente, inferior a 3% ou inferior a 1,5%.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um sinal de teste (U11, U21, U31, U41) tem uma frequência que é maior por um fator 20 do que a frequência da rede da linha de transmissão de energia (K1 - K3, L1 - L3), de preferência, maior por um fator 50, particularmente, maior por um fator 500 ou 1.000.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma relação de fases entre o pelo menos um sinal de teste (U11, U21, U31, U41) e o pelo menos um sinal de medida (U12, U22) é determinada e usada para determinar a localização da ocorrência do ponto de interferência (100, 101) da linha de transmissão de energia (K1 - K3, L1 - L3).

12. Dispositivo para determinar uma propriedade de linha na forma de um arco de uma linha de transmissão de energia (K1 - K3, L1 - L3), compreendendo: pelo menos um meio de acoplamento para acoplar pelo menos um sinal de teste (U11, U21, U31, U41) na e acoplar pelo menos um sinal de medida (U12, U22) fora da linha de transmissão de energia (K1 - K3, L1 - L3); e um dispositivo de processamento (10, 11) com um dispositivo de controle (20, 21), pelo menos um dispositivo gerador (TX1, TX2, TX3, TX4) e pelo menos um dispositivo de medida (RX1, RX2), em que o dispositivo de controle (20, 21) é projetado para gerar o pelo menos um sinal de teste (U11, U21, U31, U41) com a ajuda do pelo menos um dispositivo gerador (TX1, TX2, TX3, TX4), e alimentar o mesmo à linha de transmissão de energia (K1 - K3, L1 - L3) com a ajuda do pelo menos um meio de acoplamento, e acoplar pelo menos um sinal de interferência, que é gerado em pelo menos um ponto de interferência (100) ao longo da linha de transmissão de energia (K1 - K3, L1 - L3) com a ajuda do pelo menos um sinal de teste (U11, U21, U31, U41), com a ajuda do pelo menos um meio de acoplamento (T1 - T5, C11 - C13, C21, C23, L11, L:21 - 23), fora da linha de transmissão de energia (K1 - K3, L1 - L3), e detectar o pelo menos um sinal de medida (U12, U22) com a ajuda do pelo menos um dispositivo de medida (RX1, RX2), caracterizado pelo fato de que o dispositivo de processamento (10, 11) é projetado para executar o método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, e determinar a propriedade de linha do pelo menos um sinal de medida (U12, U22).

13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que a linha de transmissão de energia (K1 - K3, L1 - L3) é uma linha aérea, um cabo, uma linha com isolamento de gás ou um fio de contato aéreo para um meio de transporte operado eletricamente.

14. Sistema para determinar uma propriedade de linha na forma de um arco em uma linha de transmissão de energia (K1 - K3, L1 - L3) na forma de um fio de contato aéreo, caracterizado pelo fato de que compreende um meio de transporte operado eletricamente com um coletor de corrente para conexão ao fio de contato aéreo e a um dispositivo, como definido na reivindicação 12), em que o ponto de interferência (100, 101) é formado por um arco entre o fio de contato aéreo e o coletor de corrente.