BR112016009373B1 - Sistema, e, método de detecção de descarga parcial - Google Patents

Abstract

sistema, e, método de detecção de descarga parcial um sistema de detecção de descarga parcial (1000) compreendendo um dispositivo de aquisição e processamento de descarga parcial (400) incluindo: um dispositivo de detecção de descarga parcial (401) configurado para prover um sinal elétrico detectado de descarga parcial (spd1) a partir de pulso de descarga parcial gerado por um primeiro objeto elétrico (100); um primeiro módulo de comunicação (407) configurado para receber um sinal de sincronização detectado levando valores de fase de sincronização detectados (?actn) e valores de tempo de referência correspondentes (tn) associados a uma tensão de alimentação elétrica (vac) de um segundo objeto elétrico (103). o sistema de detecção de descarga parcial inclui adicionalmente: um gerador de valor de fase (11) configurado para produzir valores de fase sintetizados (?syntn) representando um sinal de sincronização sintetizado (ssyn1), o gerador de valor de fase (11) sendo ajustável de acordo com erros de fase; um módulo de computação de erro (9) configurado para computar ditos erros de fase (?ti) a partir dos valores de fase sintetizados (?syntn), os valores de fase de sincronização detectados (?actn) e os valores de tempo de referência correspondentes (tn).

Description

FUNDAMENTOS Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a sistemas de detecção de descarga parcial e, particularmente, a sistemas para detectar pulsos de descarga parcial sincronizados com uma tensão de fonte de alimentação elétrica.

Descrição da Técnica Relacionada

[002] Detecção de descarga parcial é usada particularmente para identificar e medir descargas parciais em componentes elétricos e aparelhos, tais como: cabos de média, alta ou extra alta tensão, junções de cabo, isoladores de linha de sobrecarga, painéis de comando de média e alta tensão, cabos de tensão de alta e extra alta tensão usando Quadro de Distribuição Isolado a Gás (GIS), subestações, transformadores, motores.

[003] O termo descargas parciais é destinado a indicar uma recombinação indesejada de cargas elétricas ocorrendo no material dielétrico (isolante) de componentes elétricos, quando este último apresenta defeitos de vários tipos, eventualmente conduzindo a destruição do dielétrico. Aqui, uma corrente de pulso é gerada em porções do material dielétrico e faz com que uma onda eletromagnética se propague através dos cabos de alimentação ou terra do sistema elétrico relevante, e irradiando através dos vários meios em torno (material dielétrico, metais, ar, etc.).

[004] Para executar medições de descarga parcial em componentes elétricos AC (Corrente Alternada) é importante ter um sinal de referência de fase, isto é, um sinal que está sincronizado em fase e frequência com a alimentação de tensão AC do componente elétrico. Figuras de diagnósticos úteis são obtidas plotando a amplitude máxima dos pulsos de descarga parcial versus a fase da tensão de alimentação quando estes ocorrem.

[005] Em alguns casos, sentir a tensão de alimentação AC para obter seu ângulo de fase, implica em usar sensores específicos que devem ser conectados aos componentes em teste. Esta operação requer, em geral, que o componente seja desconectado de sua alimentação (desligado) e então reconectado: esta operação é frequentemente impraticável, apresenta altos custos indiretos e não pode ser feita de todo em muitos casos.

[006] O Documento WO-A-2009-150627 descreve, entre outros, um dispositivo de detecção de descarga parcial de pequeno tamanho, isolado e auto energizado, que permite que as medições sejam efetuadas com a mais alta segurança sem necessidade de conexão direta ao sistema em exame. O dispositivo compreende uma antena faixa larga adaptada para atuar como um sensor de campo elétrico e incluindo um primeiro condutor planar (isto é, um plano de terra) cooperando com um segundo condutor cujo perfil converge para o primeiro condutor planar em um ponto ou uma linha. O dispositivo de detecção de descarga parcial pode também detectar um sinal de sincronização, que é obtido captando a tensão de alimentação dos componentes de geração de descarga.

[007] Há condições práticas nas quais a detecção da tensão de alimentação de um componente de geração de descarga parcial pode ser realizada, nem em tecnologias com contato nem sem contato no componente de geração de descarga parcial, porém tem que ser efetuada em outro componente elétrico e distante do componente sob teste.

[008] O Documento JP-A-6-11534 descreve um sistema de medição de descarga parcial compreendendo uma parte de detecção de bobina solenoide que é provida em um cabo de energia que é colocado em um duto de trabalho dentro de uma câmara de visita subterrânea, o sinal de saída é detectado por uma parte de detecção de descarga parcial e então o sinal de detecção é transmitido à antena de uma tampa de bueiro por uma parte de transmissão de sinal de detecção. Uma fonte de alimentação de regulação DC recebe alimentação do cabo por um transformador, para receber a fonte de alimentação. A informação de fase de tensão aplicada do cabo é transmitida sobre a onda elétrica de um telefone móvel, a partir de uma subestação de um lado do terminal de transmissão provido de um transformador de tensão. Um dispositivo de recepção de tensão parcial e fase de tensão aplicada, que é provido próximo à tampa da câmara de visita subterrânea é provida com uma parte de recepção de sinal rádio e uma antena de recepção de sinal telefônico, obtém o sinal de descarga parcial do cabo de energia sob o teste e o sinal de informação de fase de tensão aplicada e então analisa o pulso de descarga parcial com a fase da tensão aplicada como parâmetro.

[009] O Documento JP200307551 descreve uma técnica de acordo com uma qual uma onda rádio apresentando um sinal do tempo enviado por um satélite GPS é recebida em uma parte de detecção de sinal de descarga parcial, e em uma parte de detecção de sinal de tensão de aplicação. Neste instante, o sinal e os sinais detectados pela parte de detecção de sinal de tensão de aplicação e pela parte de detecção de sinal de descarga parcial são gravados.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0010] O Requerente vivenciou que um aparelho de detecção de sinal de sincronização é necessário para referenciar a detecção de descarga parcial ao pulso da tensão elétrica alimentando o objeto elétrico sob teste. Em algumas situações, a detecção da tensão elétrica de alimentação AC é realizada remotamente com respeito ao aparelho detectando os pulsos de descarga parcial e a tensão elétrica de alimentação AC detectada é transmitida para o aparelho de sinal de descarga parcial. A transmissão da tensão elétrica de alimentação AC detectada torna difícil implementar efetivamente a sincronização entre os dois sinais detectados, uma vez que o sinal de sincronização detectado remotamente (correspondendo à tensão elétrica de alimentação AC) alcança o aparelho de descarga parcial com um retardo de tempo que não permite uma sincronização em tempo real com o sinal detectado em descarga parcial.

[0011] O Requerente verificou que dados de fase sintetizados reproduzindo o padrão de uma tensão elétrica AC detectada remotamente podem ser usados para sincronizar o sinal detectado de descarga parcial com o ângulo de fase da tensão de alimentação AC, desde que as fases sintetizadas sejam ajustadas com base em amostras da tensão elétrica AC detectada remotamente.

[0012] De acordo com um primeiro aspecto, a presente invenção refere-se a um sistema de detecção de descarga parcial compreendendo um dispositivo de aquisição e processamento de descarga parcial compreendendo: um dispositivo de detecção de descarga parcial configurado para prover um sinal elétrico detectado de descarga parcial a partir de pulso de descarga parcial gerado por um primeiro objeto elétrico; um primeiro módulo de comunicação configurado para receber um sinal de sincronização detectado levando valores de fase de sincronização detectados e valores de tempo de referência correspondentes associados a uma tensão de alimentação elétrica de um segundo objeto elétrico; um gerador de valor de fase configurado para produzir valores de fase sintetizados representando um sinal de sincronização sintetizado, o gerador de valor de fase sendo ajustável de acordo com erros de fase; um módulo de computação de erro, configurado para computar ditos erros de fase a partir dos valores de fase sintetizados, os valores de fase de sincronização detectados e valor de tempo de referência correspondente.

[0013] Em uma realização da invenção, o módulo de computação de erro é configurado para computar um erro de fase atual a partir de um valor de fase de sincronização detectado anterior associado a um valor de tempo de referência passado e a um valor de comparação. O dispositivo de aquisição e processamento de descarga parcial inclui adicionalmente: um módulo deslocador de tempo configurado para selecionar, dentre os valores de fase sintetizados, um valor de fase sintetizado passado gerado no dito valor de tempo de referência passado e prover dito valor de fase sintetizado passado como valor de comparação para o módulo de computação de erro.

[0014] Em uma realização da invenção, o sistema de detecção de descarga parcial compreende adicionalmente um aparelho de detecção de sincronização compreendendo: um módulo sensor para converter a tensão de alimentação elétrica em um sinal elétrico convertido; um módulo de processamento de sincronização estruturado para receber o sinal elétrico convertido e gerar dito sinal de sincronização associado os valores de fase de sincronização detectados aos valores de tempo de referência correspondentes; um segundo módulo de comunicação configurado para transmitir o dito sinal de sincronização detectado ao longo de uma rede de comunicação conectável ao dito primeiro módulo de comunicação.

[0015] Em uma realização da invenção, o sistema de detecção de descarga parcial compreende adicionalmente uma fonte de referência de tempo estruturada para prover um sinal de referência de tempo ao dispositivo de aquisição e processamento de descarga parcial e ao aparelho de detecção de sincronização para gerar ditos valores de tempo de referência. Dita fonte de referência de tempo pode ser uma das seguintes fontes: fonte de tempo do Sistema de Posicionamento Global (GPS), fonte de tempo de oscilador estável, fonte de tempo de rede IEEE 1588.

[0016] Em uma realização da invenção, o dispositivo de aquisição e processamento de descarga parcial é colocado remotamente ao segundo objeto elétrico. O dispositivo de aquisição e processamento de descarga parcial compreende: um dispositivo de aquisição configurado para processar o sinal elétrico de descarga parcial detectado e prover amplitude de descarga parcial.

[0017] De acordo com uma realização particular, o módulo de sensor do aparelho de detecção de sincronização é um dos seguintes dispositivos: transformador de tensão, acoplador capacitivo. O dispositivo de detecção de descarga parcial pode possuir um dos seguintes sensores: sensor de contato, sensor sem contato, sensor de Rogowsky, sensor magnético do tipo transformador acoplador, sensor de proximidade de campo magnético, sensor acústico, sensor piezelétrico, sensor de antena.

[0018] Em uma realização da invenção, o dispositivo de aquisição e processamento de descarga parcial compreende adicionalmente um primeiro gerador de relógio local, configurado para produzir, a partir do sinal de referência de tempo, um sinal de temporização para sincronizar o dispositivo de aquisição e o aparelho de detecção de sincronização compreende um segundo gerador de relógio local configurado para produzir ditos valores de tempo de referência a partir do sinal de referência de tempo.

[0019] Em uma realização da invenção, o sistema de detecção de descarga parcial compreende adicionalmente um visor conectado ao dispositivo de aquisição e processamento de descarga parcial e configurado para exibir ditos valores de amplitude de descarga parcial e correspondendo aos valores de fase sintetizados. Em uma realização particular, o dispositivo de aquisição e processamento de descarga parcial inclui adicionalmente um módulo de filtragem configurado para filtrar os erros de fase, reduzindo a transição de fase abrupta nos valores de fase sintetizados produzidos pelo gerador de valor de fase.

[0020] De acordo com uma realização, o gerador de valor de fase ajustável é configurado para gerar uma forma de onda digital periódica apresentando a frequência da dita tensão de alimentação elétrica e, particularmente, o gerador de valor de fase é um sintetizador digital direto (DDS), configurado para gerar um sinal com uma frequência na faixa de 0,01 Hz a 10 KHz.

[0021] A rede de comunicação (NTW) pode ser pelo menos uma das seguintes redes: uma rede por pacotes, uma Rede de Área Local (LAN), uma Rede de Área Extensa (WAN), Ethernet, WiFi, rede do Sistema Global para Comunicação Móvel (GSM)/3G.

[0022] De acordo com um segundo aspecto, a presente invenção refere-se a um método de detecção de descarga parcial, compreendendo, em um primeiro aparelho de processamento: detectar um pulso de descarga parcial gerado por um primeiro objeto elétrico e provendo um sinal elétrico de descarga parcial detectado; receber um sinal de sincronização detectado levando valores de fase de sincronização detectados e valores de tempo de referência correspondentes associados a uma tensão de alimentação elétrica de um segundo objeto elétrico; gerar uma pluralidade de valores de fase sintetizados representando um sinal de sincronização sintetizado; computar erros de fase a partir dos valores de fase sintetizados, os valores de fase de sincronização detectados e os valores de tempo de referência correspondentes; ajustar fases dos diversos valores de fase sintetizados de acordo com os erros de fase.

[0023] De acordo com uma realização específica, o método de detecção inclui adicionalmente: selecionar dentre a pluralidade de valores de fase sintetizados, um valor de fase sintetizado passado, gerado no dito valor de tempo de referência passado; em que computar ditos erros de fase inclui computar, em um instante atual, um erro de fase atual a partir de um valor de fase de sincronização detectado passado associado a um valor de tempo de referência passado e ao dito valor de fase sintetizado passado.

[0024] Em uma realização da invenção, o método de detecção inclui, em um segundo aparelho de processamento: converter a tensão de alimentação elétrica em um sinal elétrico convertido; receber o sinal elétrico convertido e gerar dito sinal de sincronização detectado, associando os valores de fase de sincronização detectados aos valores de tempo de referência correspondentes; transmitir na direção do dito aparelho de processamento, dito sinal de sincronização ao longo de uma rede de comunicação.

[0025] De acordo com uma realização particular, o método de detecção compreende adicionalmente: processar o sinal elétrico de descarga parcial detectado e prover valores de amplitude de descarga parcial, exibir ditos valores de amplitude de descarga parcial nos valores de fase sintetizados correspondentes.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0026] Características e vantagens adicionais serão mais aparentes a partir da seguinte descrição de uma realização preferida e de suas alternativas dadas a título de exemplo com referência aos desenhos anexos, nos quais: Figura 1 mostra um exemplo de um sistema de detecção de descarga parcial compreendendo um aparelho de aquisição e visualização de descarga parcial e um aparelho de detecção de sincronização; Figura 2 mostra uma realização de um dispositivo de aquisição e processamento incluído no dito aparelho de aquisição e visualização de descarga parcial; Figura 3 mostra uma realização de um sintetizador de frequência controlado, incluído no dispositivo de aquisição e processamento da Figura 2; Figura 4 mostras um exemplo de um visor incluído no aparelho de aquisição e visualização de descarga parcial da Figura 1; Figura 5a ilustra um exemplo da tendência de um sinal sintetizado de sincronização conforme gerado a partir do sintetizador de frequência controlado da Figura 3; Figura 5b ilustra um exemplo de um sinal sintetizado de sincronização reconstruído; Figura 6 é uma plotagem de amostras detectadas de descarga parcial sincronizadas com um sinal sintetizado.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0027] Na descrição a seguir, as mesmas referências alfanuméricas são usadas para elementos exemplificadores análogos quando estes são dispostos em desenhos diferentes. Figura 1 mostra um sistema de detecção de descarga parcial 1000 compreendendo um primeiro objeto elétrico 100 e pelo menos um aparelho de aquisição e visualização de descarga parcial 500 que inclui um dispositivo de aquisição e processamento 400 e um visor 300 (DYS-DEV). O aparelho de aquisição e visualização de descarga parcial 500 é um aparelho eletrônico empregável para detectar, medir e/ou analisar descargas parciais geradas por fontes eletrônicas, como o próprio objeto elétrico 100. O dispositivo de aquisição e processamento 400 pode ser portátil e inclui uma ou mais baterias.

[0028] De acordo com um exemplo, o primeiro objeto elétrico 100 é uma junção de cabo ou uma junção de vínculo cruzado que une um primeiro cabo elétrico 101 com um segundo cabo elétrico 102. O primeiro cabo elétrico 101 é alimentado com tensão elétrica AC (Corrente Alternada) VAC. Tipicamente, a tensão elétrica AC VAC possui uma frequência compreendida entre 1 Hz a cerca de 1000 Hz. A junção de cabo 100 pode produzir sinais impulsivos de descargas eletromagnéticas parciais Sd.

[0029] O sistema de detecção de descarga parcial 1000 também mostra um segundo objeto elétrico 103 e pelo menos um aparelho de detecção de sincronização 200. O aparelho de detecção de sincronização 200 pode ser portátil e inclui uma ou mais baterias. Como um exemplo, o segundo objeto elétrico 103 é um outro cabo ou uma terminação de média ou alta tensão (terminação MV/HV), que é conectado a uma rede elétrica de transmissão ou distribuição, conectada também ao primeiro objeto elétrico 100. Assim, o segundo objeto elétrico 103 é alimentado com uma tensão elétrica AC VAC apresentando as mesmas características no tempo (isto é, forma senoidal, frequência e fase) da tensão elétrica AC alimentando o primeiro objeto elétrico 100. O segundo objeto elétrico 103 pode ser adaptado para produzir e irradiar um primeiro sinal eletromagnético SES1 gerado por e sincronizado com a tensão elétrica AC VaC. O aparelho de detecção de sincronização 200 é configurado para detectar a tensão elétrica VaC alimentando o segundo objeto elétrico 103 e gerar dados digitais correspondentes representando a tensão elétrica AC VaC a ser provida ao aparelho de aquisição e visualização de descarga parcial 500. Particularmente, o aparelho de detecção de sincronização 200 e o aparelho de aquisição e visualização de descarga parcial 500 são distantes um do outro. Como um exemplo, o aparelho de detecção de sincronização 200 pode ser colocado a uma distância do aparelho de aquisição e visualização de descarga parcial 500 incluída na faixa de 1 m a 1000 km.

[0030] Na Figura 1, é também representada uma fonte de referência de tempo 800 (TM-REF) que é particularmente externa ao aparelho de aquisição e visualização de descarga parcial 500 e ao aparelho de detecção de sincronização 200. A fonte de referência de tempo 800 é uma fonte de tempo de precisão absoluta que pode ser acessada substancialmente sem deformação ou desvio, em diferentes localizações geográficas distantes. De acordo com uma primeira e realização preferida, a fonte de referência de tempo 800 é uma fonte de tempo de um Sistema de Posicionamento Global (GPS) ou outro sistema de posicionamento via satélite como um exemplo, GLONASS e GALILEO que irradiam um sinal de referência de tempo STM. O sistema GPS possui uma precisão teórica de cerca de 10 ns e está disponível mundialmente, ainda mais é relativamente barato. Receptores GPS provêm uma cadeia de texto contendo a data e horário universal (UTC) e um sinal de pulso (chamado 1PPS) a cada segundo que apresenta uma borda de subida colocada no início exato do segundo universal. Como também descrito a seguir, o aparelho de aquisição e visualização de descarga parcial 500 e o aparelho de detecção de sincronização 200 são providos de um receptor GPS respectivo. A precisão global obtenível com um sistema de posicionamento via satélite é bem abaixo de 1 μs que é uma resolução muito boa, considerando que corresponde a um ângulo de 0,018o para um sinal de 50 Hz e 0,022o para um de 60 Hz.

[0031] De acordo com uma outra realização, a fonte de referência de tempo 800 pode ser uma rede de computador definindo um sinal de tempo de sincronização usado para sincronizar os computadores/dispositivos da rede. Como um exemplo, a fonte de referência de tempo 800 é associada a uma rede conforme a IEEE 1588. Este padrão é sistemas associados permitem uma sincronização precisa (também abaixo de 1 μs) dentre dispositivos conectados à mesma rede. Isto é geralmente aplicado a Rede de Área Local (LAN) com fio, mas pode também ser empregada através de redes mais extensas com desempenhos ligeiramente reduzidos. Utilizar o método IEEE 1588 pode ser um método de sincronização preferido quando o sinal GPS não está disponível. A rede IEEE 1588 pode também ser usada vantajosamente como uma fonte de referência de tempo adicional 850 em conjunto com a fonte de referência de tempo 800, por exemplo, para trazer o sinal de tempo em localizações subterrâneas. Nestes casos, o sinal de sincronização GPS é conectado à rede local IEEE 1588 850 para sincroniza-la com o tempo universal, e a rede é usada para levar o sinal sem deformação aos dispositivos a serem sincronizados. Deve ser notado que protocolos simplificados IEEE 1588 ou similares podem ser vantajosamente implementados em enlaces de fibra óptica que podem abranger facilmente algumas dezenas de quilômetros.

[0032] De acordo com uma terceira realização, que pode ser empregada com distâncias e tempos curtos, a fonte de referência de tempo 800 pode compreender um oscilador estável incluído no aparelho de aquisição e visualização de descarga parcial 500 e outro oscilador estável incluído no aparelho de detecção de sincronização 200, que são sincronizados antes de realizar as medidas dos sinais PD e sinais de sincronização. Os dois osciladores estáveis podem também ser empregados como fontes de referência de tempos adicionais 900.

[0033] É feita agora referência ao aparelho de detecção de sincronização 200 que compreende um módulo de sensor 201 e um módulo de processamento de sincronização 202. O módulo de sensor 201 inclui, como um exemplo, um ou mais sensores de tensão, tais como transformadores de tensão ou acopladores capacitivos. Particularmente, o módulo de sensor 201 pode incluir três sensores de tensão, cada um conectado a uma das fases elétricas do segundo objeto elétrico 103. O módulo de sensor 201 é configurado para prover pelo menos um sinal elétrico SVAC representativo da tensão elétrica AC VAC.

[0034] De acordo com o exemplo descrito, o módulo de processamento de sincronização 202 inclui um dispositivo de amostragem 203 (SAMPL), uma unidade de controle 204 (CU), um primeiro relógio local 205 (LCK), um primeiro módulo de armazenagem local 206 (LST) e um primeiro módulo de interface de rede 207 (INT-NW). O dispositivo de amostragem 203 é configurado para amostrar o sinal elétrico SVaC com uma frequência adequada, preferivelmente maior do que 1000 vezes a frequência da tensão elétrica AC VaC alimentando o segundo objeto elétrico 103 (obtendo assim uma resolução de fase de pelo menos 1 grau) e gerar um sinal digital.

[0035] Particularmente, a unidade de controle 204, por meio de um módulo de processamento, é configurada para processar o sinal digital levando os dados amostrados para detectar precisamente cruzamentos por zero e período do sinal elétrico SVAC. Particularmente, a unidade de controle 204 é configurada para determinar uma lista de valores de fase de sincronização detectados ΦACtn, isto é, valores de fase do sinal elétrico SVAC e assim correspondente aos valores de fase da tensão elétrica AC VAC. De acordo com uma realização particular, o processamento executado pela unidade de controle 204 pode também executar filtragem passa baixa ou filtragem passa faixa para remover harmônicos ou ruído.

[0036] O primeiro relógio local 205 é estruturado para prover a unidade de controle 204 de dados digitais, a seguir chamados "marcação de tempo" representando um valor de tempo atual tn. De acordo com a realização descrita, o primeiro relógio local 205 é um relógio preciso e pode ser implementado como um contador digital funcionando em uma frequência incluída como um exemplo, na faixa de 1 MHz - 100 MHz e é sincronizado com a fonte de referência de tempo 800. Se a fonte de referência de tempo 800 é uma fonte GPS, o primeiro relógio local 205 é conectado ao receptor GPS (não mostrado nas figuras) para extrair o sinal de referência de tempo STM a ser usado para sincronizar o primeiro relógio local 205.

[0037] O primeiro relógio local 205 preferivelmente compreende um temporizador lento e um temporizador rápido. O temporizador lento é usualmente de 32 bits de extensão e conta em segundos e contém a data e o horário codificados com um número de segundos a partir de uma época dada. Em particular, a época Unix (1 de janeiro de 1970) é empregada, porém outras são possíveis dependendo do horário de referência usado. O temporizador rápido é também um contador, usualmente de 32 bits de extensão, que é incrementado a uma taxa muito rápida, em geral de poucos nanossegundos (por exemplo 5-10 ns) a 100 ns, e é usado para medir frações de 1 segundo. O contador lento é incrementado pelo overflow do contador rápido, isto é, uma vez que a soma do incremento do contador rápido alcança 1 segundo (por exemplo, 10.000.000 em incrementos de 100 ns), este é reiniciado e o contador lento é incrementado de 1. Preferivelmente, o primeiro relógio local 205 é cronometrado por um oscilador a cristal de quartzo local mostrando estabilidade de curta duração. Isto implica em que o primeiro relógio local 205 é capaz de manter o tempo correto com respeito à fonte de referência de tempo 800 por vários segundos ou minutos. No sentido de obter uma melhor precisão, o relógio pode ser ajustado periodicamente (por exemplo, uma vez a cada 1 ou 2 segundos) de acordo com o sinal de referência de tempo STM provido pela fonte de referência de tempo 800. É também observado que a unidade de controle 204 é configurada para associar cada valor de fase de sincronização detectado ΦACtn a uma marcação de tempo correspondente tn provida pelo primeiro relógio local 205.

[0038] O primeiro módulo de armazenagem local 206 é estruturado para armazenar um subconjunto dos dados amostrados (variando usualmente de uns poucos por período até uns poucos por segundo) com sua marcação de tempo associada. Particularmente, o primeiro módulo de armazenagem local 206 é configurado para armazenar o valor de fase de sincronização detectado ΦACtn, suas marcações de tempo tn e opcionalmente os valores de amplitude instantâneos da tensão AC. O primeiro módulo de armazenagem local 206 também permite recuperação subsequentemente dos dados armazenados.

[0039] O primeiro módulo de interface de rede 207 é configurado para conectar o aparelho de detecção de sincronização 200 a uma rede de computador NTW tal como: uma rede de pacote, uma Rede de Área Local (LAN) ou uma Rede de Área Extensa (WAN). A primeiro módulo de interface de rede 207 pode ser um modem de Ethernet, WiFi ou GSM/3G. Particularmente, o primeiro módulo de interface de rede 207 pode ser estruturado para permitir que o aparelho de detecção de sincronização 200 atue como um servidor de modo a ser remotamente requisitado a iniciar um fluxo de dados para uma das entradas disponíveis, ou para enviar dados armazenados. Para o streaming de dados, o protocolo UDP é empregado preferivelmente.

[0040] De acordo com uma outra realização, o aparelho de detecção de sincronização 200 pode ser um sincrofasor disponível comercialmente para efetuar a aquisição de dados requerida, enquanto streaming e armazenagem de dados podem ser executados com circuito add-on específico. Sincrofasores provêm informação de fase e amplitude para tensão e corrente em uma linha a intervalos de amostragem regulares, sincronizados com uma referência de tempo global. De acordo com o padrão IEEE 1344 (e revisões próximas) tal sincrofasor deveria também apresentar um erro abaixo de 1 μs.

[0041] De acordo com a realização descrita, o dispositivo de aquisição e processamento 400 (Figura 1) compreende um sensor de descarga parcial 401, um módulo de recepção 402 (REC-M), um dispositivo de aquisição 403 (ACQ), um segundo relógio local 404 (LCK), um sintetizador de frequência controlado 405 (FSYN), um segundo módulo de armazenagem local 406 (LST) e um segundo módulo de interface de rede 407 (INT-NW).

[0042] O sensor de descarga parcial 401 é adaptado para detectar os sinais de descarga Sd e convertê-los em um sinal elétrico recebido Sin (por exemplo, uma corrente elétrica) disponível em um primeiro terminal de saída 1. O sensor de descarga parcial 401 pode ser um sensor de contato ou um sensor sem contato. Um sensor de contato é posto em contato ou em proximidade com o primeiro aparelho elétrico 100 enquanto um sensor sem contato ou sem fio é adaptado para executar uma detecção remota, isto é, sem fios ou cabos conectando a fonte e o dispositivo sensor e sem contato físico. Como um exemplo, a detecção remota pode ser realizada a uma distância da fonte de sinal de 1 cm a 10 m. Exemplos de sensores de contato são: sensor de Rogowsky e sensor magnético do tipo transformador acoplador. Exemplos de sensores sem contato são: sensor de proximidade de campo magnético, sensor acústico e sensor piezelétrico.

[0043] De acordo com a realização mostrada na Figura 1, o sensor de descarga parcial 401 inclui uma antena 408 que pode ser montada, como um exemplo, sobre uma estrutura de suporte 409. Como um exemplo adicional, a antena 408 pode ser uma das seguintes antenas: pequena antena, antena de loop, antena de dipolo e ultra faixa larga. Preferivelmente, a antena 408 é de forma esférica e inclui uma esfera oca em material eletricamente condutor tal como, por exemplo, material de metal ou polímero. A antena de forma esférica 408 mostra, como um exemplo, um diâmetro compreendido entre 3 e 30 cm, preferivelmente compreendido entre 5 e 20 cm. Particularmente, a antena 408 pode ser análoga a aquela descrita no pedido de patente WO-A- 2009-150627. É observado que o sensor de descarga parcial 401 presente descrição também incluir um sensor configurado para detectar a tensão elétrica AC.

[0044] O módulo de recepção 402 é configurado para executar filtragem e amplificação do sinal elétrico recebido Sin e assim produzir um primeiro sinal de descarga parcial SpD1 a ser fornecido a dispositivo de aquisição 403. O dispositivo de aquisição 403 é configurado para executar as etapas de processamento de aquisição do sinal elétrico recebido Sin e sincronizar os pulsos de descarga parcial com a tensão elétrica AC VAC.

[0045] Exemplos particulares do módulo de recepção 402 e do dispositivo de aquisição 403 são mostrados na Figura 2. O módulo de recepção 402 é estruturado como um módulo de circuito entre a antena e o misturador de fase (front end) analógico e inclui um módulo de filtragem passa alta 2 e um primeiro amplificador 3. O módulo de filtragem passa alta 2 mostra uma respectiva entrada conectada ao primeiro terminal de saída 1, para o sinal elétrico recebido Sin e é estruturado para remover ruído de baixa frequência, tal como sinais apresentando frequências mais baixas do que 0,1 MHz. Como um exemplo, o módulo de filtragem passa alta 2 pode incluir um capacitor C1 conectado a um resistor R1.

[0046] Uma saída do módulo de filtragem passa alta 2 é conectada ao primeiro amplificador 3 possuindo um segundo terminal de saída 6 para prover o primeiro sinal de descarga parcial SpD1 como um exemplo, um outro filtro, tal como passa faixa, rejeita faixa ou filtro passa baixa (não mostrados) pode ser conectado à saída do módulo de filtragem passa alta 2 para obter uma resposta de frequência de faixa passante total com características desejadas. O primeiro amplificador 3 é provido de um primeiro terminal de alimentação 4 para uma tensão de alimentação V1 e um segundo terminal de alimentação conectado a um terminal de terra GND. O primeiro amplificador 3 mostra, como um exemplo, uma largura de faixa incluindo pelo menos a largura de faixa da antena 408 como um exemplo, uma largura de faixa variando de 0,1 MHz a 100 MHz.

[0047] O segundo módulo de armazenagem local 406, tal como uma Memória de Acesso Randômico (RAM) é estruturado para armazenar dados recebidos do aparelho de detecção de sincronização 200 e os dados providos pelo dispositivo de aquisição 403. O segundo relógio local 404 e o segundo módulo de interface de rede 407 podem ser análogos ao primeiro relógio local 205 e ao primeiro módulo de interface de rede 207, respectivamente. Particularmente, se a fonte de referência de tempo 800 é uma fonte GPS, o segundo relógio local 404 é conectado a um receptor GPS (não mostrado nas figuras) para extrair o sinal de referência de tempo STM a ser usado para sincronizar o segundo relógio local 404.

[0048] O segundo módulo de interface de rede 407 e o primeiro módulo de interface de rede 207 permitem uma comunicação entre o dispositivo de aquisição e processamento 400 e o aparelho de detecção de sincronização 200 via rede NTW.

[0049] O sintetizador de frequência controlado 405 é estruturado para gerar a partir de dados recebidos pelo aparelho de detecção de sincronização 200, uma pluralidade de valores de fase sintetizados, representando um sinal de sincronização sintetizado Ssyn1 a ser usado pelo aparelho de aquisição e visualização de descarga parcial 500 para analisar e plotar os pulsos detectados de descarga parcial. Uma realização particular do sintetizador de frequência controlado 405 será descrita com referência à Figura 3.

[0050] O dispositivo de aquisição 403 mostrado esquematicamente na Figura 2 compreende um módulo de conversão 410 e um módulo de processamento digital 411. O módulo de conversão 410 compreende um amplificador programável de faixa larga opcional 7 apresentando uma entrada conectada ao segundo terminal de saída 6 e uma respectiva saída conectada a um conversor analógico para digital 8 (ADC). O módulo de processamento digital 411, como um exemplo, um Arranjo de Porta Programável em Campo (FPGA), é estruturado para controlar o amplificador programável de faixa larga opcional 7 e receber dados do conversor analógico para digital 8. O amplificador programável de faixa larga opcional 7 pode ser programado para comunicar ao primeiro sinal de descarga parcial SpD1 um valor de desvio e um valor de ganho de amplificação por meio do sinal de desvio Sof e um sinal de ganho Sga provido pelo módulo de processamento digital 411, produzindo assim um sinal de saída amplificado Saout.

[0051] O amplificador programável de faixa larga opcional 7 permite, como um exemplo, uma variação de ganho contínua na faixa de cerca de -5 dB a +40 dB. O conversor analógico para digital 8 é estruturado para ser sincronizado por um sinal de relógio CK gerado pelo módulo de processamento digital 411 e gerar dados convertidos digitais DTA a serem enviados ao módulo de processamento digital 411. O conversor analógico para digital 8 é, como um exemplo, capaz de converter 250 mega-amostras por segundo com uma resolução de 8 bits. Esta frequência de amostragem permite adquirir o primeiro sinal de descarga parcial SpD1 com uma resolução de tempo de 4 ns. É observado que a maioria dos pulsos de descarga parcial são usualmente mais longos que 0,5 μs, o dispositivo de aquisição 403 permite adquirir a forma de onda do pulso e representa-la com um número de amostras compreendido entre 64 e 512.

[0052] Ainda mais, de acordo com um exemplo, o módulo de processamento digital 411 compreende: uma unidade de processamento 412 (PU), porta de entrada/saída 413, um módulo disparador 414 (TRM), um gerador de endereço 415 (ADD-GEN), um módulo de extração 416 (EXTR). A porta de entrada/saída 413 permite transferir comandos de saída Comm gerados pela unidade de processamento 412 para o amplificador programável de faixa larga opcional 7, sob a forma do sinal de desvio Sof e sinal de ganho Sga. O módulo de geração de endereço 415 é configurado para gerar os endereços necessários para escrever novos dados no segundo módulo de armazenagem local 406 e ler dados armazenados no dito módulo de armazenagem local 406, sob o controle da unidade de processamento 412.

[0053] O módulo disparador 414 é configurado para disparar a memorização no segundo módulo de armazenagem local 406 de amostras do sinal de saída amplificado Saout provido pelo conversor analógico para digital 8, somente para valores selecionados do sinal de saída amplificado Saout tais como, por exemplo, somente para pulsos positivos ou negativos apresentando amplitude (isto é, um valor absoluto) maior do que um nível limite. O módulo disparador 414 pode ser um módulo lógico operando sob controle da unidade de processamento 412 e compreendendo um ou mais comparadores para comparar os valores das amostras providas pelo conversor analógico para digital com um ou mais limites.

[0054] A unidade de processamento 412 pode ser configurada para efetuar memorização no segundo módulo de armazenagem local 406 de amostras do sinal de saída amplificado Saout selecionado pelo módulo disparador 414, juntamente com as marcações de tempo tn correspondentes providas pelo segundo relógio local 404. Ainda mais, a unidade de processamento 412 é configurada para controlar a memorização no módulo de armazenagem local 406 dos valores de fase do sinal de sincronização sintetizado Ssyn1 e suas marcações de tempo conforme disponível a partir do sintetizador de frequência controlado 405.

[0055] O módulo de extração 416 (por exemplo, um coprocessador) conectado à unidade de processamento 412, é configurado para efetuar extração, particularmente extração, em tempo real, de características de pulsos a partir dos dados armazenados no módulo de armazenagem local 406. Exemplos de possíveis características de pulsos extraídas pelo coprocessador são: valor de pico e polaridade, fase, energia, duração e estimativa aproximada dos parâmetros Weibull.

[0056] De acordo com uma primeira realização mostrada esquematicamente na Figura 3, o sintetizador de frequência controlado 405 é um módulo digital que compreende: um comparador de fase 9 (PH-CP), um módulo de filtro opcional 10 (FIL) e um oscilador 11 (OSC). O oscilador 11 é configurado para gerar os valores de fase sintetizados ΦSY'Nin representando o sinal de sincronização sintetizado Ssyn e é ajustável de acordo com erros de fase εti provido como sua entrada. O comparador de fase 9 é configurado para computar ditos erros de fase εti a partir dos valores de fase sintetizados ΦSYNtn, os valores de fase de sincronização detectados ΦSYNtn e as marcações de tempo correspondentes tn.

[0057] Em maior detalhe, o sintetizador de frequência controlado 405 é provido de uma entrada 13 para receber dados de entrada AC-DT (isto é, valores de fase de sincronização detectados ΦACtn e marcações de tempo representando valores de tempo de referência tn) obtidos a partir do aparelho de detecção de sincronização 200. O oscilador 11 pode ser um sintetizador de baixa frequência estruturado para gerar uma forma de onda digital periódica formando o sinal de sincronização sintetizado Ssyn. Particularmente, o oscilador 11 pode ser um DDS configurado para gerar um sinal com uma frequência na faixa de 0,01 Hz a 10 KHz. A fase e frequência do sinal gerado pelo oscilador 11 pode ser finalmente sintonizada de acordo com os resultados providos pelo comparador de fase 9. O comparador de fase 9 compreende uma primeira entrada conectada à entrada 13 para receber valores de fase de sincronização detectados ΦACtn e uma segunda entrada para receber valores de fase ΦSYNtn a partir de um deslocador de tempo de fase 12. Ainda mais, o comparador de fase 9 é configurado para prover, em uma saída correspondente, valores de erro de fase εi computados como a diferença entre os valores de fase em sua entrada.

[0058] O deslocador de tempo de fase 12 é estruturado para receber o valor de tempo passado tj a partir dos dados de entrada AC-DT associados a um valor de fase de sincronização detectado ΦACtj que está na entrada do comparador de fase 9 no instante atual ti. Ainda mais, o deslocador de tempo de fase 12 é adaptado para selecionar entre os valores de fase ΦSYNtn sintetizados um valor de fase sintetizado anterior ΦSYNtj gerado no dito valor de tempo passado tj e prover o valor de fase sintetizado anterior ΦSYNtj como valor de comparação para o comparador de fase 9. O módulo de filtro opcional 10 pode ser um filtro passa baixa ou um integrador, e é configurado para filtrar os valores de erro de fase εi de modo a evitar transição de fase abrupta em sua saída e mitigar uma possível recepção esporádica de amostras de tensão elétrica AC, produzindo valores de erro filtrados εFi.

[0059] Referindo-se agora ao visor 300 (Figuras 1 e 4), este compreende de acordo com uma realização particular os seguintes módulos/dispositivos: um transceptor 301 (TR) para trocar dados/comandos com o dispositivo de aquisição e processamento 400, como um exemplo, via segundo módulo de interface de rede 407, uma unidade de processamento adicional 302 (PU), um módulo de memória 303 (M), um módulo de visualização e interface 304 (DYS), tal como um teclado e/ou uma tela de toque. O visor 300 também permite receber dados digitais DS do dispositivo de aquisição e processamento 400. Particularmente, os dados digitais DS incluem os valores de amplitude de descarga parcial APDn, os valores de fase ΦSYNtn sintetizados e as marcações de tempo tn. O visor 300 é estruturado para produzir um padrão resolvido de fase no qual qualquer valor de amplitude de descarga parcial APDn está associado a um valor de fase ΦSYNtn do sinal de sincronização adequadamente sintetizado Ssyn1 que está sincronizado com a tensão elétrica AC VAC.

[0060] Como um exemplo, o visor 300 que é, como um exemplo, provido de uma Interface Gráfica de Usuário (GUI) permite exibir este padrão resolvido de fase no qual a amplitude máxima de cada pulso de descarga parcial é plotada versus o valor de fase correspondente. De acordo com um outro exemplo, o visor 300 pode ser incluído no dispositivo de aquisição e processamento 400 e opera sob o controle da unidade de processamento 412.

[0061] De acordo com uma realização específica, uma pluralidade de aparelhos de detecção de sincronização 200 e uma pluralidade de aparelhos de aquisição e visualização de descarga parcial 500 pode ser empregada para monitorar uma área particular e a rede NTW pode ser utilizada para localizar, isto é, recuperar uma lista descrevendo a localização, tipo de conexão, capacidades e endereço de rede dos ditos aparelhos disponíveis, requerendo o início do streaming de dados. O gerenciamento dos aparelhos disponíveis pode ser processado por um servidor centralizado. O Requerente observou que a fase da tensão elétrica AC em uma rede de energia é quase constante ao longo de uma certa área geográfica (até dezenas ou milhares de quilômetros), mas pode variar ligeiramente ao longo de uma área mais extensa (regiões, países, etc.). Uma abordagem conveniente pode ser configurar uma rede de aparelhos de detecção de sincronização 200 fixos, distribuídos ao longo de uma área geográfica extensa. Desta maneira, para cada aparelho de aquisição e visualização de descarga parcial 500 em uma localização, estarão disponíveis dados de fase substancialmente próximos para reconstruir a fase de sincronização.

[0062] Um exemplo particular do método de operação do sistema de detecção de descarga parcial 1000 é agora descrito. O aparelho de detecção de sincronização 200 e o aparelho de aquisição e visualização de descarga parcial 500 podem ser ativados ao mesmo tempo. O módulo de sensor 201 (Figura 1) detecta a tensão elétrica AC VAC associada a uma ou mais das linhas elétricas incluídas no segundo objeto elétrico 103. O dispositivo de amostragem 203 produz, a partir da tensão elétrica AC VaC, a lista de valores de fase de sincronização detectados ΦACtn da fase de tensão elétrica detectada. O primeiro relógio local 205, que é mantido sincronizado com a fonte de referência de tempo 800, produz marcações de tempo tn. A lista de valores de fase de sincronização detectados ΦACtn e as correspondentes marcações de tempo tn são armazenadas no primeiro módulo de armazenagem local 206 para pesquisas futuras ou para transmissão juntamente com a rede NTW, formando um fluxo de dados DT-STR que é enviado na direção do aparelho de aquisição e visualização de descarga parcial 500 por meio do primeiro módulo de interface de rede 207.

[0063] Preferivelmente, a técnica de streaming implementada pela rede NTW que é unidirecional, contínua e geralmente regular no tempo de transmissão de dados, mostra uma latência < 1s e assim torna possível operações de sincronização em tempo real. O termo "operações de sincronização em tempo real" significa que é possível plotar o padrão de descarga parcial enquanto é efetuada a medição dos pulsos de descarga parcial.

[0064] O fluxo de dados DT-STR transmitido ao longo da rede NTW é recebido pelo segundo módulo de interface de rede 407 do dispositivo de aquisição e processamento 400 e a lista de valores de fase de sincronização detectados ΦACtn e correspondente marcações de tempo tn é armazenada no segundo módulo de armazenagem local 406 a ser usado pelo dispositivo de aquisição 403 e/ou sintetizador de frequência controlado 405. Com referência ao dispositivo de aquisição e processamento 400, o sensor de descarga parcial 401 (Figura 2) detecta os sinais de descarga Sd e os converte no sinal elétrico recebido Sin que é filtrado e amplificado pelo módulo de recepção 402, obtendo assim o primeiro sinal de descarga parcial SpD1 a ser fornecido ao dispositivo de aquisição 403 que provê os dados convertidos DTA.

[0065] Os dados convertidos DTA são enviados ao módulo de processamento digital 411 e o módulo disparador 414 seleciona uma lista de valores de amplitude de descarga parcial APDn entre os dados convertidos DTA que são maiores do que um nível limite e permite sua memorização no segundo módulo de armazenagem local 406. Os valores de amplitude de descarga parcial APDn representam os valores de amplitude do sinal impulsivo eletromagnético de descarga parcial Sd. Ainda mais, o segundo relógio local 404 pode prover valores de marcações de tempo tn, cada um associado a valores de amplitude de descarga parcial APDn correspondentes, que podem ser memorizados no segundo módulo de armazenagem local 406.

[0066] O sintetizador de frequência controlado 405 (Figura 3) recebe os valores de fase de sincronização detectados ΦACtn e as marcações de tempo tn, gera o sinal de sincronização sintetizado Ssyn e provê os valores de fase ΦSYNtn sintetizados. Particularmente, em um instante atual ti, um valor de fase de sincronização detectado ΦACtj apresentando marcação passada de tempo tj, em que ti > tj, isto é, após uma latência devida à transmissão ao longo da rede NTW.

[0067] Deve ser notado que a latência associada à conexão ao longo da rede NTW ente o aparelho de detecção de sincronização 200 e o dispositivo de aquisição e processamento 400 pode ser não previsível e não constante para cada pacote de dados, devido a razões estruturais (retardo de propagação, roteamento, etc.) ou a protocolos de rede (uso de algoritmos de controle de fluxo, como TCP/IP). Esta latência, que pode ser até uma ou duas ordens de magnitude maior do que o período da tensão elétrica AC VAC (isto é, até segundos) impede o uso direto dos dados de entrada para sincronização e para operação em tempo real, seja porque os dados (por exemplo, valor de fase de sincronização detectado ΦACtj) já estão "velhos" quando este alcança o dispositivo de aquisição e processamento 400 (refere-se a um instante localizado a centenas de segundos no passado), seja devido a sua latência imprevisível.

[0068] Com referência ao sintetizador de frequência controlado 405, no instante atual ti, o deslocador de tempo de fase 12 recebe em sua entrada a marcação de tempo correspondente ao valor de tempo tj passado, e assim seleciona dentre os valores de fase ΦSYNtn sintetizados um valor de fase sintetizado anterior ΦSYNtj gerado no dito valor de tempo tj passado e provê dito valor de fase sintetizado anterior ΦSYNti como valor de comparação para o comparador de fase 9. O comparador de fase 9 calcula o valor da diferença entre o valor de fase de sincronização detectado ΦACtj no valor de tempo tj passado, e o valor de fase sintetizado anterior ΦSYNtj gerado no mesmo valor de tempo tj passado e gera um valor de erro de fase εi correspondente no instante atual ti. εi = ΦSYNtj - ΦACtj (1)

[0069] O valor de erro de fase εi computado, após a filtragem realizada pelo módulo de filtro opcional 10, é fornecido ao oscilador 11 para ajustar os valores de fase ΦSYNtn sintetizados gerados. Figura 5a mostra um exemplo do ajuste de fase realizado pelo sintetizador de frequência controlado 405 em um sinal de sincronização sintetizado Ssyn. Em maior detalhe, a tendência do sinal de sincronização sintetizado Ssyn, os valores de fase de sincronização detectados ΦACtn correspondentes e o comportamento dos pulsos de descarga parcial PD são mostrados na Figura 5a. Em um terceiro instante passado t = -0,25 um terceiro erro ε3 é calculado como na fórmula (1), em um segundo instante passado t = -0,11, um segundo erro de fase ε2 menor que o terceiro erro ε3 é calculado; em um primeiro instante passado t = -0,004 e em um instante atual t = 0, o erro de fase é nulo.

[0070] Com referência ao método descrito, é observado que valor de erro de fase εi tem sido calculado sem a necessidade de estimar qualquer latência fixa associada à rede NTW. É também notado que, devido à estabilidade de frequência relativamente alta da tensão elétrica AC VAC, mesmo novos valores de fase de sincronização detectados ΦACtn, marcações de tempo tn são enviadas por segundo a partir do aparelho de detecção de sincronização 200 para o dispositivo de aquisição e processamento 400, isto é suficiente para garantir uma boa sincronização de fase entre a tensão elétrica AC VaC e o oscilador 11: isto permite reduzir as exigências para o fluxo de dados (largura de faixa, latência, integridade, regularidade, etc.) na rede NTW e operar com (ou vantajosamente explorar) conexões de rede de baixa qualidade ou baixo custo. Como um exemplo, a rede NTW pode ser uma rede via satélite apresentando faixa reduzida (por exemplo, 56 kpbs) e latência de alguns segundos. Assim, usando o oscilador 11 como uma fonte de sincronização, uma vez que um pulso de descarga parcial (isto é, valores de amplitude aPDn) é adquirido, sua fase associada, isto é, o valor de fase sintetizado ΦSYNtj é imediatamente conhecido, independentemente de qualquer rede ou retardo de processamento. Particularmente, um valor de amplitude aPDi adquirido com uma marcação de tempo ti é associado a um valor de fase sintetizado ΦSYNti gerado com a mesma marcação de tempo ti. Uma lista de valores de amplitude APDn e os valores de fase ΦSYNtn sintetizados é transmitida ao visor 300. A unidade de processamento adicional 302 do visor 300 gerencia a visualização no módulo de visualização e interface 304 de uma plotagem representando os valores de amplitude aPDn nos valores de fase ΦSYNtn sintetizados correspondentes, conforme mostrado na Figura 6, como um exemplo. Esta visualização pode ser feita em tempo real, isto é, simultaneamente à aquisição dos valores de amplitude aPDn. De acordo com uma outra realização, a visualização não é realizada em tempo real: por exemplo, uma lista de valores de amplitude aPDn pode ser armazenada no módulo de armazenagem local 206 ou no módulo de memória 303 juntamente com os valores de fase de sincronização detectados ΦACtn e marcações de tempo tn. Subsequentemente (por exemplo, após 2-5 segundos) estes valores armazenados podem ser usados para computar o valor de erro de fase εi de acordo com a fórmula (1), o ajuste dos valores de fase ΦSYNtn sintetizados gerados produzido pelo oscilador 11 para permitir a visualização no módulo de visualização e interface 304 da plotagem representando os valores de amplitude APDn dos valores de fase ΦSYNtn sintetizados correspondentes.

[0071] É observado que, de acordo com uma funcionalidade adicional para o uso do sintetizador de frequência controlado 405, valores amostrados de amplitude AACtn da tensão elétrica AC VAC, os valores de fase de sincronização detectados ΦACtn e as marcações de tempo tn correspondentes recebidas pelo dispositivo de aquisição e processamento 400 podem ser memorizadas no segundo módulo de armazenagem local 406 para serem empregadas em uma re-sincronização posterior dos valores de amplitude aPDn. De acordo com este exemplo, a unidade de processamento adicional 302 computa uma senoide Sint (Figura 5b) interpolando um certo número de amostras da tensão elétrica AC VaC em uma janela de tempo TW (por exemplo, menos de 5 segundos) centrado em torno de cada marcação de tempo de pulso, e então obtendo a partir desta senoide computada o ângulo do pulso, um valor de fase. Este método adicional necessita adquirir um certo número de amostrar precedendo e seguindo cada pulso de descarga parcial, assim não é bem adequado para operações rápidas em tempo real. De acordo com este método adicional, somente amostras AC em torno do pulso PD que proporciona melhores resultados de interpolação são consideradas para computar uma única senoide de interpolação, uma vez que a frequência da rede pode apresentar desvio de tempo curto, porém mantem uma frequência média muito regular (assim desvio instantâneo não pode ser derivado de médias a longo prazo).

[0072] O Requerente testou a possibilidade de gerar marcações de tempo sincronizadas usando duas placas idênticas implementando o primeiro relógio local 205 e o segundo relógio local 404. Cada circuito de relógio foi implementado em um Arranjo de Porta Programável em Campo (FPGA) e testado com um relógio de 50 MHz gerado por um oscilador a quartzo, correspondendo a um incremento na taxa do contador rápido a 20 ns. O overflow do contador rápido (e assim um segundo instante) foi configurado para 50.000.000. As duas placas idênticas foram iniciadas juntas e a distorção de tempo foi gravada ao longo do tempo. Sem qualquer correção de uma referência comum externa, assim considerando apenas osciladores livres, o desvio variou de 60 a 2400 ns em 1 segundo. Ainda mais, empregando dois receptores GPS diferentes como fonte de referência de tempo 800 e usando o sinal de 1PPS para corrigir os contadores, o desvio foi quase cancelado e somente um desvio fixo de cerca de 40 ns foi mantido entre os dois osciladores. A qualidade da sincronização foi influenciada pela qualidade do sinal de GPS recebido, porém em cada caso o desvio entre dois temporizadores foi quase cancelado e somente um desvio < 100 ns estava presente. Este experimento confirmou a estabilidade de curta duração adequada de osciladores a quartzo e possibilidade de corrigir os temporizadores com referências externas. O temporizador foi também usado para gerar marcações de tempo para pulsos PD simulados com temporizações conhecidas. Os valores obtidos confirmaram a possibilidade de o sistema gerar marcações de tempo com uma precisão melhor do que 1 μs.

[0073] É observado que o sistema de detecção de descarga parcial 1000 permite efetuar a sincronização dos pulsos de descarga parcial adquiridos com a tensão elétrica AC mesmo se o objeto elétrico sob teste não permite a detecção local da tensão elétrica AC. Ainda mais, o uso do sintetizador de frequência 205 e a técnica de controle descrita dão a possibilidade de realizar aquisição em tempo real e plotar os pulsos de descarga parcial adequadamente sincronizados com a tensão elétrica AC detectada remotamente. Uma vez que a técnica de controle do sintetizador de frequência 205 não necessita que um grande número de amostras da tensão elétrica AC detectada seja processado, o sistema descrito pode ser implementado com uma rede mostrando exigências reduzidas para o fluxo de dados (largura de faixa, latência, integridade, regularidade, etc.) e baixa qualidade/custo da rede conectando o dispositivo de aquisição e processamento 400 ao aparelho de detecção de sincronização 200.

Claims (20)

1. Sistema de detecção de descarga parcial (1000) compreendendo: um dispositivo de processamento e aquisição de descarga parcial (400) compreendendo: um dispositivo de detecção de descarga parcial (401) configurado para prover um sinal elétrico detectado de descarga parcial (SPDI) a partir de pulso de descarga parcial gerado por um primeiro objeto elétrico (100); um primeiro módulo de comunicação (407) configurado para receber um sinal de sincronização detectado levando valores de fase de sincronização detectados (0Actn) e valores de tempo de referência correspondentes (tn) associados a uma tensão de alimentação elétrica (VAC) de um segundo objeto elétrico (103); caracterizado pelo fato de que compreende ainda: um gerador de valor de fase (11) ajustável configurado para produzir valores de fase sintetizados (ΦsYNtn) representando um sinal de sincronização sintetizado (Ssyn1), o gerador de valor de fase (11) ajustável sendo ajustável de acordo com erros de fase (εti); um módulo de computação de erro (9) configurado para computar ditos erros de fase (εti) a partir dos valores de fase sintetizados (ΦsYNtn), os valores de fase de sincronização detectados (0Actn) e os valores de tempo de referência correspondentes (tn); e um dispositivo de aquisição (403) configurado para receber o sinal elétrico de descarga parcial (SpD1) detectado e o sinal de sincronização sintetizado (Ssyn1) para sincronizar o pulso de descarga parcial com a tensão elétrica de alimentação (VAC).

2. Sistema de detecção de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o módulo de computação de erro (9) é configurado para computar, entre os erros de fase (εti), um erro de fase (εti) atual a partir de um valor de fase de sincronização detectado (ΦActj) anterior associado a um valor de tempo de referência passado (tj) e a um valor de comparação; e em que o dispositivo de aquisição e processamento de descarga parcial (400) inclui adicionalmente: um módulo deslocador de tempo (12) configurado para selecionar, dentre os valores de fase sintetizados (ΦsYNtn), um valor de fase sintetizado anterior (ΦsYNtj) anterior gerado no dito valor de tempo de referência passado (tj) e prover dito valor de fase sintetizado anterior como valor de comparação para o módulo de computação de erro (9).

3. Sistema de detecção de acordo com a reivindicação 1, incluindo adicionalmente um aparelho de detecção de sincronização (200) caracterizado pelo fato de que compreende: um módulo de sensor (201) para converter a tensão de alimentação elétrica (VAC) em um sinal elétrico convertido; um módulo de processamento de sincronização (204, 203) estruturado para receber o sinal elétrico convertido e gerar dito sinal de sincronização detectado associando os valores de fase de sincronização detectados (0Actn) aos valores de tempo de referência correspondentes; um segundo módulo de comunicação (207) configurado para transmitir dito sinal de sincronização detectado ao longo de uma rede de comunicação (NTW) conectável ao dito primeiro módulo de comunicação (407).

4. Sistema de detecção de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente: uma fonte de referência de tempo (800; 850; 900) estruturada para prover um sinal de referência de tempo ao dispositivo de aquisição e processamento de descarga parcial (400) e ao aparelho de detecção de sincronização (200) para gerar ditos valores de tempo de referência (tn).

5. Sistema de detecção de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a fonte de referência de tempo é uma das seguintes fontes: fonte de tempo GPS, fonte de tempo de oscilador estável, fonte de tempo de rede IEEE 1588.

6. Sistema de detecção de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de aquisição e processamento de descarga parcial (400) é colocado remotamente a partir do segundo objeto elétrico (103).

7. Sistema de detecção de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de aquisição (403) é configurado para processar o sinal elétrico de descarga parcial (SPDI) detectado e prover os valores de amplitude de descarga parcial (APDO).

8. Sistema de detecção de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que: o módulo de sensor (201) é um dos seguintes dispositivos: transformador de tensão, acoplador capacitivo.

9. Sistema de detecção de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de detecção de descarga parcial (401) é um dos seguintes sensores: sensor de contato, sensor sem contato, sensor de Rogowsky, sensor magnético do tipo transformador acoplador, sensor de proximidade de campo magnético, sensor acústico, sensor piezelétrico, sensor de antena.

10. Sistema de detecção de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que: o dispositivo de aquisição e processamento de descarga parcial (400) compreende um primeiro gerador de relógio (404) local, configurado para produzir, a partir do sinal de referência de tempo, um sinal de temporização para sincronizar o dispositivo de aquisição (403); o aparelho de detecção de sincronização (200) compreende um segundo gerador de relógio local (205) configurado para produzir, a partir do sinal de referência de tempo, ditos valores de tempo de referência (tn).

11. Sistema de detecção de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um visor (300) conectado ao dispositivo de aquisição e processamento de descarga parcial (400) e configurado para exibir ditos valores de amplitude de descarga parcial (APDΠ) nos valores de fase sintetizados (ΦsYNtπ) correspondentes.

12. Sistema de detecção de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de aquisição e processamento de descarga parcial (400) inclui adicionalmente: um módulo de filtragem (10) configurado para filtrar os erros de fase reduzindo a transição abrupta de fase nos valores de fase sintetizados (ΦSYNtn) produzidos pelo gerador de valor de fase ajustável (11).

13. Sistema de detecção de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gerador de valor de fase ajustável (11) é configurado para gerar uma forma de onda digital periódica apresentando a frequência da dita tensão de alimentação elétrica (VAC).

14. Sistema de detecção de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o gerador de valor de fase ajustável (11) é um sintetizador digital direto (DDS) configurado para gerar um sinal com uma frequência na faixa de 0,01 Hz a 10 KHz.

15. Sistema de detecção de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a rede de comunicação (NTW) é pelo menos uma das seguintes redes: uma rede de pacotes, uma Rede de Área Local (LAN), uma Rede de Área Extensa (WAN), Ethernet, WiFi, rede do Sistema Global para Comunicação Móvel (GSM)/rede 3G.

16. Sistema de detecção de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o aparelho de detecção de sincronização (200) é estruturado para transmitir o sinal de sincronização detectado levando valores de amplitude detectados de sincronização (AActn) representando a tensão de alimentação elétrica e associados a valores de fase de sincronização detectados (ΦACtn) e valores de tempo de referência (tn); o dispositivo de aquisição e processamento de descarga parcial (400) é configurado para gerar um sinal de sincronização reconstruído (Sint) a partir do sinal de sincronização detectado pela interpolação dos valores de amplitude detectados de sincronização (AACIΠ).

17. Método de detecção de descarga parcial, compreendendo: em um primeiro aparelho de processamento (400): detectar um pulso de descarga parcial gerado por um primeiro objeto elétrico (100) e provendo um sinal elétrico de descarga parcial detectado (SPDI); receber um sinal de sincronização detectado levando valores de fase de sincronização detectados (ΦACtn) e valores de tempo de referência correspondentes (tn) associados a uma tensão de alimentação elétrica (VAC) de um segundo objeto elétrico (103); caracterizado pelo fato de que compreende ainda: gerar uma pluralidade de valores de fase sintetizados (ΦSYNtn) representando um sinal de sincronização sintetizado (Ssyn1); computar erros de fase (εti) a partir dos valores de fase sintetizados (ΦSYNtn), os valores de fase de sincronização detectados (ΦACtn) e os valores de tempo de referência correspondentes (tn); ajustar fases dos diversos valores de fase sintetizados (ΦSYNtn) de acordo com os erros de fase (εti); em um dispositivo de aquisição (403): receber o sinal elétrico de descarga parcial (SpD1) detectado e o sinal de sincronização sintetizado (Ssyn1) e sincronizar o pulso de descarga parcial com a tensão elétrica de alimentação (VAC).

18. Método de detecção de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que inclui: selecionar, dentre a pluralidade dos valores de fase sintetizados (ΦsYNtn) um valor de fase sintetizado anterior (ΦsYNtj) gerado em um dito valor de tempo de referência passado (tj); e em que computar ditos erros de fase (εti) inclui computar, em um tempo atual (ti), um erro de fase atual (εti) a partir de um valor de fase de sincronização detectado (ΦACtj) passado associado ao dito valor de tempo de referência passado (tj) e ao dito valor de fase sintetizado anterior (ΦsYNtj).

19. Método de detecção de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que inclui, em um segundo aparelho de processamento (200): converter a tensão de alimentação elétrica (VAC) em um sinal elétrico convertido; receber o sinal elétrico convertido e gerar dito sinal de sincronização detectado, associando os valores de fase de sincronização detectados (0Actn) aos valores de tempo de referência correspondentes; transmitir na direção do dito primeiro aparelho de processamento (400) dito sinal de sincronização detectado ao longo de uma rede de comunicação (NTW).

20. Método de detecção de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende: processar o sinal elétrico de descarga parcial detectado (SPDI) e prover valores de amplitude de descarga parcial (aPDn) exibir ditos valores de amplitude de descarga parcial (aPDn) correspondendo aos valores de fase sintetizados (ΦsYNtn).

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