BRPI0812229B1

BRPI0812229B1 - dispositivo para medição de tensão para conectar a um elemento de divisão de tensão primário e sistema para o controle de um processo elétrico

Info

Publication number: BRPI0812229B1
Application number: BRPI0812229A
Authority: BR
Inventors: Björklund Hans; Nyberg Krister
Original assignee: Abb Schweiz Ag; Abb Technology Ag
Priority date: 2007-06-07
Filing date: 2008-06-02
Publication date: 2019-02-05
Also published as: US20100244865A1; ZA200908167B; EP2156529A1; BRPI0812229A2; KR20100023024A; CN101523678B; KR101164476B1; US8305095B2; HK1136093A1; CN101523678A; WO2008148727A1; DK2156529T3; EP2156529B1

Abstract

medições de voltagem de elementos eletricamente condutores em sistemas para o controle de processos elétricos a presente invenção refere-se a um dispositivo para a medição de voltagem (34) para conexão a um elemento de divisão de voltagem primário provido entre a terra e um elemento eletricamente condutor em um sistema para controlar um processo elétrico, bem como um tal sistema. o dispositivo (34) inclui pelo menos um primeiro ramal de elementos de divisão de voltagem secundários (rs1, rs2), em que o ramal é adaptado para ser conectado em paralelo com o elemento de divisão de voltagem primário, e uma primeira unidade de medição (38) conectada a um dos elementos de divisão de voltagem secundários (rs2) do primeiro ramal e disposto para medir a voltagem através desse elemento de divisão de voltagem secundário e proporcionar um primeiro sinal de voltagem (v1) correspondendo a uma voltagem do elemento eletricamente condutor.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DISPOSITIVO PARA MEDIÇÃO DE TENSÃO PARA CONECTAR A UM ELEMENTO DE DIVISÃO DE TENSÃO PRIMÁRIO E SISTEMA PARA O CONTROLE DE UM PROCESSO ELÉTRICO.

Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a um sistema para controlar um processo elétrico, bem como a um dispositivo para medição de tensão para a provisão em tal sistema.

Antecedentes [002] Em sistemas para controlar processos elétricos, tal como para o controle da geração e da transmissão de energia elétrica, isto é, sistema para transmissão e geração de energia de alta tensão, é necessário medir a tensão em vários pontos no sistema, tal como, por exemplo, em uma linha de energia de modo a proporcionar um controle e proteção do sistema.

[003] De modo a prover um sistema confiável, pode existir redundância em relação aos dispositivos de controle e de proteção providos. Tais dispositivos de redundância que diversos dispositivos de controle e de proteção paralelos diferentes podem necessitar para receber as medições a partir do mesmo elemento no processo.

[004] A WO2006/128397 descreve um sistema HVCC, em que duas conexões separadas para uma linha de energia são providas de modo a prover redundância em relação aos resultados para medição.

[005] Contudo, quando o sistema é um sistema de alta tensão é frequentemente necessário limitar o número de contatos aos elementos do sistema tão pouco quanto possível. De outro modo, pode ter um risco de tensão disruptiva (flashover). Isto é especialmente o caso nos sistemas de transmissão de energia em Ultra-alta HVCC (Corrente Contínua de Alta Tensão).

[006] Uma forma de resolver esse problema pode ser prover am

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2/17 plificadores duplicados conectados a um elemento de divisão de tensão. As medições de tensão de um elemento de sistema, tal como uma linha de energia, podem ser executadas através de amplificadores duplicados diretamente conectados ao dito um elemento de divisão de tensão primário. Contudo, com essa solução pode não ser possível assegurar uma confiabilidade suficientemente alta. Os amplificadores podem adicionalmente não ser possíveis de serem substituídos durante a operação.

[007] É, portanto, uma necessidade para um aperfeiçoamento quando da medição e tensão de elementos eletricamente condutores em um sistema para controlar um processo elétrico.

Sumário da Invenção [008] A presente invenção é geralmente direcionada para a provisão de um dispositivo para medição de tensão, que é facilmente representável em escala para capacitar a provisão de um ou mais sinais de tensão com relação à tensão de um elemento do sistema eletricamente condutor sem ter que aumentar o número de contatos do elemento do sistema.

[009] De acordo com os princípios da presente invenção existe somente uma tensão medida no elemento eletricamente condutor. Essa é então dividida em uma tensão intermediária por um elemento de divisão de tensão primário. Uma tensão intermediária única é então provida para um número representado em escala de ramais paralelos com os elementos de divisão de tensão secundários, em que um elemento de divisão de tensão secundário em cada ramal proporciona um sinal de tensão separado.

[0010] Um objetivo da presente invenção é, portanto, prover um dispositivo para medição de tensão para a conexão a um elemento de divisão de tensão primário provido em um sistema para controlar um processo elétrico, cujo dispositivo é facilmente representado em escala

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3/17 para capacitar a provisão de um ou mais sinais de tensão com relação à tensão do elemento eletricamente condutor.

[0011] Esse objetivo está de acordo com um primeiro aspecto da presente invenção resolvido através de um dispositivo para a medição de tensão para a conexão a um elemento de divisão de tensão primário provido entre o terra e um elemento eletricamente condutor em um sistema para controlar um processo elétrico e compreendendo:

pelo menos um primeiro ramal de elementos de divisão de tensão secundários, em que o ramal é adaptado para ser conectado em paralelo com o elemento de divisão de tensão primário, e uma primeira unidade de medição conectada a um dos elementos de divisão de tensão secundários do primeiro ramal e disposto para medir a tensão através desse elemento de divisão de tensão secundário e prover um primeiro sinal de tensão correspondendo a uma tensão do elemento eletricamente condutor.

um outro objetivo da presente invenção é prover um sistema para controlar um processo elétrico incluindo pelo menos uma estação de controle, um elemento eletricamente condutor, um elemento de divisão de tensão primário provido entre o elemento eletricamente condutor e o terra, bem como um dispositivo para medição de tensão, em que o dispositivo para medição de tensão é facilmente representado em escala para capacitar a provisão de um ou mais sinais de tensão com relação à tensão do elemento eletricamente condutor.

[0012] Esse objetivo é, de acordo com um segundo aspecto da presente invenção, resolvido através de um sistema para o controle de um processo elétrico incluindo pelo menos uma estação de controle, um elemento eletricamente condutor, um elemento de divisão de tensão primário provido entre o elemento eletricamente condutor e o terra, bem como um dispositivo para medição de tensão, em que o dito dispositivo para medição de tensão inclui:

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- pelo menos um primeiro ramal de elementos de divisão de tensão secundário conectado em paralelo com o elemento de divisão de tensão primário, e

- uma primeira unidade de medição conectada a um dos elementos de divisão de tensão secundários do primeiro ramal e disposto para medir a tensão através desse elemento de divisão de tensão secundário e prover um primeiro sinal de tensão correspondendo a uma tensão do elemento eletricamente condutor para a estação de controle.

[0013] A presente invenção tem um número de vantagens. Ela garante que a tensão disruptiva entre os vários elementos de divisão de tensão é limitada. Se os elementos de divisão de tensão secundários forem passivos é adicionalmente possível que qualquer desvio de temperatura entre os elementos de divisão de tensão primários e os elementos de divisão de tensão secundários não influencie as medições. O dispositivo para medição de tensão é de fácil manutenção. É possível para o serviço prover a manutenção durante a operação. O dispositivo é adicionalmente representável em escala, de modo que mais ou menos ramais possam ser providos com base na necessidade.

Breve descrição dos desenhos [0014] A presente invenção irá a seguir ser descrita com referência sendo feita aos desenhos anexos, em que:

a figura 1 esquematicamente ilustra um sistema para transmissão de energia em cujo sistema os princípios da presente invenção podem ser aplicados, a figura 2 esquematicamente ilustra um número de elementos de divisão de tensão primários conectados entre uma linha de energia no sistema da figura 1 e o terra, em que um elemento de divisão de tensão primário é conectado para um dispositivo para medição

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5/17 de tensão de acordo com a invenção, a figura 3 esquematicamente ilustra um dispositivo para medição de tensão de acordo com a presente invenção, e a figura 4 esquematicamente ilustra um número de unidades em uma estação de controle sendo conectada ao dispositivo para medição de tensão da presente invenção.

Descrição detalhada da invenção [0015] A seguir, uma descrição detalhada das modalidades preferidas de um dispositivo e um sistema de acordo com a presente invenção irá ser dada.

[0016] A figura 1 esquematicamente ilustra um sistema para controlar um processo elétrico. Tais processos incluem processos para controlar a geração e a transmissão de energia elétrica, isto é, sistemas de transmissão e de geração de energia de alta tensão (acima de 50 kV) ou ultra-alta tensão (acima de 400 kV). O sistema da figura 1 é um tal sistema na forma de um sistema de transmissão de energia de alta tensão 10. O sistema de transmissão de energia é no exemplo dado na figura 1 adicionalmente um sistema de transmissão de energia HVCC (Corrente Contínua de Alta Tensão). Deve ser entendido que a presente invenção não está limitada a tal sistema, mas pode ser usada em outros tipos de sistemas de transmissão de energia de alta tensão ou de ultra-alta tensão, tal como por exemplo, FCATS (Sistema de Transmissão de Corrente Alternada Flexível).

[0017] Na figura existe uma primeira linha de energia CA 12, que é aqui uma linha de energia de três fases, que leva a um primeiro transformador 14. O primeiro transformador 14 é conectado a um primeiro conversor 16, que converte a tensão de CA para uma tensão CC. Esse primeiro conversor 16 é por sua vez conectado a uma primeira linha de energia CC 20, que por sua vez leva a um segundo conversor 24, que é um conversor convertendo energia CC em energia CA. O segundo

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6/17 conversor 24 é por sua vez conectado a um segundo transformador 28. O segundo transformador é por sua vez conectado a uma segunda linha de energia CA 30, que é também aqui uma linha de energia trifásica. Os primeiro e segundo conversores 16 e 24 são, adicionalmente, conectados à terra e existe também que cada um deles é conectado, nessas conexões de terra, a um terceiro e um quarto conversores 18 e 26, que são por sua vez conectados a uma segunda linha de energia CC 22. O terceiro conversor 18 é aqui do mesmo tipo que o primeiro conversor 16, enquanto o quarto conversor 26 é do mesmo tipo que o segundo conversor 24. No sistema na figura 1, as linhas de energia de CC 20 e 22 podem formar um enlace de CC de pelo menos diversos quilômetros de comprimento de modo a ser usado para transmitir energia em perdas reduzidas por uma distância considerável. Contudo, é também possível usar a mesma configuração para interconectar duas linhas de energia de CA com, por exemplo, diferentes frequências de CA em uma e a mesma localização.

[0018] O sistema ilustrado na figura 1 é um assim chamado sistema bipolar, em que a primeira linha de energia CC 20 é provida em uma primeira tensão positiva e a segunda linha de energia de CC 22 é provida em uma segunda tensão negativa. Isso significa que existe um trajeto de corrente contínua provido pela primeira linha de energia de CC 20 e um trajeto de corrente de retorno provido pela segunda linha de energia de CC 22. Contudo, deve ser observado que, ao contrário, é possível prover um sistema de monopolo através da remoção do trajeto de retorno provido pela segunda linha de energia de CC 22 e remover os terceiro e quarto conversores 18 e 26. Em um sistema monopolo, os primeiro e segundo conversores 16 e 24 podem, ao contrário, somente serem conectados entre a primeira linha de energia de CC e o terra. Nesse caso, um trajeto de retorno pode ser provido vio terra.

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7/17 [0019] A figura 2 esquematicamente ilustra um número de elementos de divisão de tensão sendo conectados a um elemento do sistema na figura 1, a saber uma das linhas de energia e, mais particularmente, a primeira linha de energia 20. Esses elementos de divisão de tensão, que de acordo com a invenção são elementos de divisão de tensão primários, são aqui conectados em série entre a linha de energia e o terra. Existe na figura 1 um primeiro elemento de divisão de tensão primário RP1 sendo conectado entre a linha de energia 20 e uma primeira extremidade de um segundo elemento de divisão de tensão primário RP2. Uma segunda extremidade do segundo elemento de divisão de tensão primário RP2 é, por sua vez, conectado a uma primeira extremidade de um terceiro elemento de divisão de tensão primário RP3. Existe também um quarto elemento de divisão de tensão primário RP4 conectado entre o terra e uma segunda extremidade do terceiro elemento de divisão de tensão RP3. Todos esses elementos de divisão de tensão são providos na forma de resistores, que podem com vantagem ter os mesmos valores de resistência. Existe adicionalmente um primeiro capacitor C1 conectado em paralelo com um primeiro elemento de divisão de tensão RP1, um segundo capacitor C2 conectado em paralelo com o segundo elemento de divisão de tensão RP2, um terceiro capacitor C3 conectado em paralelo com o terceiro elemento de divisão de tensão RP3 e um quarto capacitor C4 conectado em paralelo com o quarto elemento de divisão de tensão RP4. Um dos elementos de divisão de tensão primários, aqui o quarto elemento de divisão de tensão primário RP4 é, adicionalmente, conectado a um dispositivo para medição de tensão 34 através de um cabo 32. O cabo 32 aqui inclui dois condutores, em que um é conectado a uma primeira extremidade do quarto elemento de divisão de tensão RP4 e o outro é conectado a uma segunda extremidade do quarto elemento de divisão de tensão RP4. O cabo 32 é, preferencialmente, um cabo protegido e,

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8/17 então, com a vantagem de um cabo duplo protegido. Aqui deve ser entendido que somente quatro elementos de divisão de tensão são providos, de modo a simplificar a descrição da presente invenção e que, na realidade, muitos mais podem ser providos em série entre a linha de energia e o terra.

[0020] De modo a proteger e controlar o sistema na figura 1, existe a necessidade de medir várias propriedades, tal como correntes e voltagens de vários elementos eletricamente condutores envolvidos no processo. Isso é feito de modo a controlar e proteger o sistema. Um de tais elementos, é claro, uma linha de energia, tal como a primeira linha de energia. Em tal proteção e controle é, assim, necessário medir voltagens, tal como a tensão da linha de energia, e prover essa tensão medida para os dispositivos de controle e proteção, tal como os computadores de controle e proteção. Nesses sistemas é, adicionalmente, frequente uma necessidade de prover redundância com relação à proteção e ao controle, de modo a assegurar que o sistema seja confiável. Isso significa que diversos dispositivos de controle e proteção necessitam receber as mesmas medições de tensão. Isso normalmente significa que também os elementos de divisão de tensão usados para obter medição de valores deve ser redundante. Contudo, se mais do que um de tal elemento de divisão de tensão é conectado a um elemento do sistema eletricamente condutor, tal como uma linha de energia, tendo um nível de tensão alto ou ultra- alto, existe o risco de tensão disruptiva, uma vez que isso pode normalmente envolver dois pontos de contato para o elemento do sistema. Seria, portanto, vantajoso se somente um elemento de divisão de tensão primário fosse usado para tais medições de tensão.

[0021] É, portanto, uma necessidade para capacitar a provisão de medições de dispositivos redundantes de controle e de proteção sem ter um aumento do número de pontos para medição e de elementos de

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9/17 divisão de tensão primários conectados a um elemento eletricamente condutor, tal como uma linha de energia, em um sistema para controlar um processo elétrico.

[0022] Agora segue uma descrição de um dispositivo para medição de tensão, que resolve esse problema.

[0023] A figura 3 esquematicamente ilustra um dispositivo para medição de tensão 34 de acordo com uma modalidade da presente invenção. O dispositivo 34 inclui uma unidade de interface 36 e uma primeira, segunda e terceira unidades para medição 38, 40, 42 conectadas a essa unidade de interface 36. A unidade de interface 36 inclui um filtro 44 para conectar o cabo na figura 2. Esse filtro 44 tem dois orifícios de entrada, um orifício de entrada conectado a um dos condutores do cabo e o outro orifício de entrada conectado ao outro condutor do cabo. O filtro 44 pode ser um filtro passa-baixa ajustado para filtrar os componentes de sinal acima, por exemplo, de 20 a 30 kHz. O filtro 44 tem adicionalmente a vantagem de ser um filtro passivo. O filtro 44 também tem dois orifícios de saída. Na unidade de interface existem aqui providos três ramais de elementos de divisão de tensão secundários conectados entre os orifícios de saída do filtro 44. Esses ramais são conectados em paralelo um com o outro. Dessa forma, os ramais são assim também adaptados para serem conectados em paralelo com o quarto elemento de divisão de tensão primário da figura 2. Um primeiro ramal inclui um primeiro elemento de divisão de tensão secundário RS1 conectado em série com um elemento de divisão de tensão secundário RS2, um segundo ramal inclui um terceiro elemento de divisão de tensão secundário RS3 conectado em série com um quarto elemento de divisão de tensão secundário RS4 e um terceiro ramal inclui um quinto elemento de divisão de tensão secundário RS5 conectado em série com um sexto elemento de divisão de tensão secundário RS6. Esses elementos de divisão de tensão secundários são

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10/17 aqui todos providos como resistores. Aqui pode ter adicionalmente uma relação entre os primeiro e segundo elementos de divisão de tensão secundários RS1 e RS2 de cerca de 10:1. O mesmo relacionamento pode também ser provido entre os terceiro e quarto RS3 e RS4, bem como entre os quinto e sexto elementos de divisão de tensão secundários RS5 e RS6. Todos os elementos de divisão de tensão secundários são aqui, adicionalmente, elementos passivos, isto é, eles não necessitam ser conectados a qualquer fonte de energia para seu funcionamento.

[0024] A primeira unidade de medição 38 é conectada a um dos elementos de divisão de tensão secundários do primeiro ramal, aqui o segundo elemento de divisão de tensão secundário RS2, e mede a tensão através desse elemento de divisão de tensão secundário. Através dessa medição, ele adicionalmente proporciona um primeiro sinal de tensão V1 que corresponde a uma tensão do elemento eletricamente condutor, isto é, que aqui corresponde a uma tensão da primeira linha de energia na figura 2. A segunda unidade de medição 40 é aqui conectada a um dos elementos de divisão de tensão secundários do segundo ramal, aqui o quarto elemento de divisão de tensão secundário RS4. A segunda unidade de medição 40 mede a tensão através desse elemento de divisão de tensão secundário e proporciona um segundo sinal de tensão V2 correspondendo à mesma tensão da primeira linha de energia. Da mesma forma, a terceira unidade de medição 42 é conectada a um dos elementos de divisão de tensão secundários do terceiro ramal, aqui o sexto elemento de divisão de tensão secundário RS6, e ele mede a tensão através desse elemento de divisão de tensão secundário e proporciona um terceiro sinal de tensão V3. Também esse terceiro sinal de tensão V3 aqui corresponde à mesma tensão da primeira linha de energia.

[0025] Esses sinais de tensão V1, V2 e V3 são, então, transferidos

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11/17 para uma estação de controle 80 (vide figura 4), de modo a ser usado na redundância de controle e proteção do sistema. De modo a obter isso, cada unidade de medição 38, 40 e 42 pode ser provida com um amplificador 46, 52 e 58 conectado ao elemento de divisão de tensão secundário correspondente RS2, RS4 e RS6, cujo amplificador pode ser um amplificador de alta precisão e de alta velocidade. Cada amplificador 46, 52, 58 pode por sua vez ser conectado a um circuito lógico 48, 54, 60 tendo um dispositivo de conversão A/D para converter o sinal de tensão correspondente a partir de uma representação analógica para digital, um dispositivo para possibilitar o endereçamento, bem como um dispositivo para possibilitar a codificação de erro e correção. Cada circuito lógico 48, 54, 60 envia um número de amostras de tensão da tensão medida através do elemento de divisão de tensão secundário correspondente na forma serial. O dispositivo de codificação de erro e correção pode aqui ser usado para notificar uma falha detectada da estação de controle 80. Cada circuito lógico 48, 54, 60 pode adicionalmente ser conectado a uma unidade de conversão eletroóptica correspondente 50, 56 e 62 para converter o sinal de tensão elétrico correspondente a partir do domínio elétrico para o óptico. Essas unidades de conversão eletro- ópticas 50, 56 e 62 podem ser LEDs (diodos emissores de luz) ou lasers. Cada unidade de medição 38, 40 e 42 é adicionalmente conectada a unidades de controle e proteção na estação de controle 80. Por essa razão, cada unidade de conversão eletro-óptica 50, 56 e 62 é conectada a uma fibra óptica correspondente 64, 66 e 68 levando à estação de controle 80. Dessa forma, cada unidade de medição 38, 40, 42 proporciona um canal de medição levando para a estação de controle 80.

[0026] Como mencionado acima, a unidade de interface 36 somente inclui partes passivas e, portanto, essas partes não necessitam de qualquer energia. Contudo, as partes da unidade de medição 38,

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40, 42 são normalmente ativas. De acordo com uma variação da presente invenção, a energia para essas partes pode ser fornecida pelos sistemas de bateria redundantes providos na estação de controle 80. Por essa razão, podem existir primeira e segunda conexões elétricas 76 e 78 levando da estação de controle 80 para o dispositivo para medição de tensão 34. O dispositivo para medição de tensão 34 aqui também inclui dois conversores CC/CC 70 e 72, em que um 70 é conectado a uma conexão elétrica 76 e o outro 72 é conectado a outra conexão elétrica 78. Esses dois conversores 70 e 72 podem, por sua vez, ser conectados a um circuito de diodo 74, que por sua vez é conectado a cada unidade de medição 38, 40 e 42. O circuito de diodo 74 é aqui disposto para sempre fornecer energia para as unidades para medição 38, 40 e 42, se uma ou ambas as conexões elétricas 76 e 78 proporcionam energia elétrica.

[0027] A figura 4 finalmente ilustra de forma esquemática algumas unidades na estação de controle 80, cujas unidades são usadas de acordo com a presente invenção para o controle e a proteção no sistema. A estação de controle 80 assim inclui um equipamento de controle e proteção. A fibra óptica 64 deixando a primeira unidade de medição 38 aqui leva para uma primeira unidade de interface 82, que inclui um dispositivo para converter o primeiro sinal de tensão, que é recebido na forma serial, a partir do domínio óptico para o elétrico e para transferir o sinal convertido para um primeiro dispositivo de controle, que aqui é um primeiro computador de controle CCA 88 e para um primeiro dispositivo de proteção, que aqui é um primeiro computador de proteção PCA 90. A fibra óptica 66 deixando a segunda unidade de medição 40 aqui leva para uma segunda unidade de interface 84, que inclui um dispositivo para converter o segundo sinal de tensão a partir do domínio óptico para o elétrico e para transferir o sinal convertido para um segundo dispositivo de controle, que aqui é um segundo

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13/17 computador de controle CCB 92 e para um segundo dispositivo de proteção, que aqui é um segundo computador protetor PCB 94. A fibra óptica 68 leva à terceira unidade de medição 42 aqui levando para uma terceira unidade de interface 86, que inclui um dispositivo para converter o terceiro sinal de tensão do domínio óptico para o elétrico e para transferir o sinal convertido para um terceiro dispositivo protetor, que aqui é um terceiro computador protetor PCC 96. Existe finalmente um primeiro sistema de bateria 98 conectado a uma primeira conexão elétrica 76 e a um segundo sistema de bateria 100 conectado a segunda conexão elétrica 78 para fornecer energia para as unidades de medição 38, 40 e 42 do dispositivo para medição de tensão 34. Esses sistemas de bateria 98 e 100 tipicamente fornecem energia de CC em 120 V, enquanto os conversores de CC/CC convertem essa energia para energia de fornecimento de CC em 24 V.

[0028] A razão para ter dois computadores de controle é a redundância. A razão para ter três computadores protetores é aqui de modo a ter a assim chamada operação duas em três. Isso significa que uma certa ação protetora é executada se for decidida por uma maioria dos computadores protetores.

[0029] O dispositivo para medição de tensão, de acordo com a presente invenção, pode com vantagem ser provido na proximidade do elemento de divisão de tensão primário e, assim, também ser separado a partir de ou provido em uma distância a partir da estação de controle. De modo a facilitar a manutenção durante a operação é, contudo, vantajoso se ele for provido no lado externo das cercas de segurança que podem ser providas em cada lado de tais linhas de energia. [0030] De acordo com a presente invenção existe somente uma tensão medida na linha de energia. Isso é, então, dividida em uma tensão intermediária pelo quarto elemento de divisão de tensão primário. Essa única tensão intermediária é, então, provida para os três ra

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14/17 mais, a partir de onde três sinais de tensão são obtidos os quais são separadamente providos para a estação de controle. Dessa forma, é garantido que as tensões disruptivas entre os vários elementos de divisão de tensão sejam limitadas.

[0031] Através da provisão de ramais separados que são providos em paralelo com o elemento de divisão de tensão primário, existe adicionalmente uma redundância provida. Isso significa que se um canal se torna errôneo, os outros dois podem ainda prover medições, o que aumenta a confiabilidade. Através de ter elementos passivos na unidade de interface do dispositivo para medição de tensão é adicionalmente possível que quaisquer desvios de temperatura entre os elementos de divisão de tensão primários e os elementos de divisão de tensão secundários não influenciem nas medições. Isso pode requerer que os elementos de divisão de tensão primários sejam igualmente dimensionados e que o trabalho corrente nos ramais não seja muito alto. A segurança do dispositivo para medição de tensão é assim muito alta. Esse dispositivo para medição de tensão é também de fácil manutenção. Isso é possível para o serviço e para prover a manutenção durante a operação do dispositivo para medição de tensão. O dispositivo para medição de tensão é também reproduzível em escala, de modo que mais ou menos ramais possam ser providos com base em quantos sejam necessários. O uso de fibras ópticas tem a vantagem adicional de prover uma alta imunidade para o EMI (interferência eletromagnética), o risco para os problemas de EMC (compatibilidade eletromagnética) é assim reduzido, que pode especialmente ser o caso dos cabos longos passando através da engrenagem de comutação de alta tensão. O EMC pode ser problemático quando o requerimento é alto nas respostas de rápido transiente das voltagens medidas.

[0032] É possível adicionar umas poucas características à invenção descrita. É possível prover um dispositivo para determinar uma

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15/17 temperatura externa e uma temperatura dentro do dispositivo para medição de tensão e, então, mais particularmente, na unidade de interface, e um dispositivo para ajustar os valores para medição de tensão com base nessa diferença. Isso pode prover uma precisão mais alta nos valores de medição.

[0033] É também possível prover entradas em cada um dos canais de medição para detectar uma baixa pressão de gás no dispositivo para medição de tensão. Isso pode ser usado para gerar um alarme para parar a transferência de energia, uma vez que o dispositivo para medição de tensão pode não ser capaz de gerir alta tensão quando a pressão de gás está diminuindo.

[0034] A parte do circuito lógico de cada unidade de medição que proporciona codificação de erro e proteção, por exemplo, a codificação CRC, pode ser visto agora como meio para a supervisão interna e a detecção de falhas no canal de medição correspondente e no dispositivo para notificar uma falha detectada para a estação de controle. Um código incorreto, então, gera um alarme e esse alarme pode ser usado para comutar entre os computadores de controle. Um computador de controle pode aqui ser um computador de controle ativo e o outro computador de controle pode ser um computador de controle em prontidão na posição de espera. Isso significa que o computador em posição de espera executa todas as funções de um computador ativo. Contudo, quaisquer comandos que sejam gerados não são usados no controle do sistema, eles foram tornados inativos. Tão logo que um computador em posição de espera se torne um computador ativo, esses comandos são ativados. Isso capacita uma rápida mudança de posição de espera para ativo do computador em questão, que é frequentemente necessária no controle de ciclo fechado. O alarme acima mencionado gerado com base no erro incorreto e nos códigos de proteção pode, portanto, ser usado para rapidamente comutar entre um

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16/17 computador de controle ativo e um em posição de espera. Para um computador de proteção, o sistema de proteção correspondente pode ser desligado com base em um alarme. No caso dos computadores de proteção estarem operando de acordo com o esquema dois de três, isso significa que um alarme pode induzir os computadores de proteção a comutarem para uma operação redundante normal.

[0035] Existe um número de modificações adicionais que podem ser feitas na presente invenção fora daquelas que já foram mencionadas. A invenção pode ser aplicada a outros elementos eletricamente condutores do que as linhas de energia, tais como, por exemplo, disjuntores. O filtro na unidade de interface pode ser omitido. Cada ramal pode incluir mais elementos de divisão de tensão secundários do que dois, uma vez que sejam usados para obter sinais de tensão. O número de ramais pode adicionalmente ser variado. O dispositivo para medição de tensão pode, por exemplo, incluir somente um ramal, dois ramis ou mesmo mais do que três ramais todos dependendo de quantos sinais de tensão para o mesmo ponto de medição do elemento eletricamente condutor são necessários. Naturalmente, existem tantas unidades de medição quanto são os ramais. Nas unidades de medição é possível omitir o amplificador, o circuito lógico e também a unidade de conversão eletro-óptica. O dispositivo para medição de tensão foi adicionalmente descrito acima como sendo conectado ao quarto elemento de divisão de tensão primário, que foi o elemento sendo localizado mais afastado do elemento eletricamente condutor e, assim, mais próximo do terra. Isso é vantajoso a partir de um ponto de vista de segurança e de capacidade de acesso. Deve ser, contudo, entendido que o dispositivo para medição de tensão pode ser conectado a quaisquer dos elementos de divisão de tensão primários. Os conversores CC/CC podem, adicionalmente, ser providos na estação de controle como pode o circuito de diodo.

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17/17 [0036] A partir da discussão acima é evidente que a presente invenção possa ser variada em uma multiplicidade de formas. Deve ser, consequentemente, observado que a presente invenção deve somente ser limitada às reivindicações a seguir.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo para medição de tensão (34) para conectar a um elemento de divisão de tensão primário (RP4) provido entre o terra e um elemento eletricamente condutor (20) em um sistema (10) para controlar um processo elétrico e compreendendo,

- um primeiro ramal de elementos de divisão de tensão secundários (RS1, RS2), incluindo dois ou mais elementos de divisão de tensão, em que o dito primeiro ramal é adaptado para ser conectado em paralelo com o dito elemento de divisão de tensão primário (RP4), e

- uma primeira unidade de medição (38) conectada a um dos elementos de divisão de tensão secundários (RS2) do primeiro ramal e disposta para medir a tensão através desse elemento de divisão de tensão secundário e prover um primeiro sinal de tensão (V1) correspondendo a uma tensão do elemento eletricamente condutor (20), caracterizado pelo fato de que,

- um segundo ramal de elementos de divisão de tensão secundários (RS3, RS4) incluindo dois ou mais elementos de divisão de tensão, em que o dito segundo ramal é conectado em paralelo com o dito primeiro ramal, e uma segunda unidade de medição (40) conectada a um dos elementos de divisão de tensão secundários do segundo ramal e disposta para medir a tensão através desse elemento de divisão de tensão secundário e prover um segundo sinal de tensão (V2) correspondendo à mesma tensão do elemento eletricamente condutor.
2. Dispositivo para medição de tensão (34), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende uma unidade de conversão eletro-óptica (50, 56, 62) em cada unidade de medição (38, 40, 42) para converter o sinal de tensão correspondente (V1, V2, V3) a partir do domínio elétrico para o óptico, de

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2/4 modo a ser transmitido para uma estação de controle (80) do sistema (10).
3. Dispositivo para medição de tensão (34), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um dispositivo para conversão A/D (48, 54, 60) em cada unidade de medição (38, 40, 42) para converter o sinal de tensão correspondente a partir de uma representação analógica para uma digital.
4. Dispositivo para medição de tensão (34), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um amplificador (46, 52, 58) em cada unidade de medição (38, 40, 42).
5. Dispositivo para medição de tensão (34), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um filtro (44) entre cada ramal e o elemento de divisão de tensão primário (RP4).
6. Dispositivo para medição de tensão (34), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um dispositivo para a determinação de uma temperatura externa e de uma temperatura dentro do dispositivo para medição de tensão e um dispositivo para ajustar os valores para medição de tensão.
7. Dispositivo para medição de tensão (34), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que cada unidade de medição (38, 40, 42) proporciona um canal para medição para uma estação de controle (80) do sistema (10).
8. Dispositivo para medição de tensão (34), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende entradas em cada um dos canais para medição para detecção de baixa pressão de gás.
9. Dispositivo para medição de tensão (34), de acordo com

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3/4 a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um dispositivo (48, 54, 60) para a supervisão interna e detecção de falhas em cada um dos canais para medição e um dispositivo para notificar uma falha detectada para a dita estação de controle (80).
10. Dispositivo para medição de tensão (34), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um dispositivo (70, 72, 74) para receber energia de forma redundante dos sistemas de bateria redundantes (98, 100) no sistema (10).
11. Sistema (10) para o controle de um processo elétrico incluindo pelo menos uma estação de controle (80), um elemento eletricamente condutor (20), um elemento de divisão de tensão primário (RP4) provido entre o elemento eletricamente condutor e o terra, bem como um dispositivo para medição de tensão (34), em que o dito dispositivo para medição de tensão (34) inclui,

- pelo menos um primeiro ramal de elementos de divisão de tensão secundários (RS1, RS2) incluindo dois ou mais elementos de divisão de tensão, o dito primeiro ramal sendo conectado em paralelo com o dito elemento de divisão de tensão primário (RP4), e

- uma primeira unidade de medição (38) conectada a um dos elementos de divisão de tensão secundários (RS2) do primeiro ramal e disposto para medir a tensão através desse elemento de divisão de tensão secundário e prover um primeiro sinal de tensão (V1) correspondendo a uma tensão do elemento eletricamente condutor (20) para a dita estação de controle (80), caracterizado pelo fato de que,

- um segundo ramal de elementos de divisão de tensão secundários (RS3, RS4) incluindo dois ou mais elementos de divisão de tensão e conectado em paralelo com o dito primeiro ramal, e

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- uma segunda unidade de medição (40) conectada a um dos elementos de divisão de tensão secundários do segundo ramal e disposta para medir a tensão através desse elemento de divisão de tensão secundário e prover um segundo sinal de tensão (V2) correspondendo à mesma tensão do elemento eletricamente condutor.
12. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a dita estação de controle (80) inclui dispositivos de controle e proteção (88, 90) recebendo o dito primeiro sinal de tensão.
13. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo para medição de tensão (34) é separado a partir da estação de controle (80).