ES1076428U - Dispositivo de monitorización para una red instalada de manera aislada de una instalación fotovoltaica. - Google Patents

Abstract

1. Dispositivo de monitorización para una red (2) eléctrica instalada de manera aislada de una instalación (4) fotovoltaica, conun circuito de medición de cortocircuito que comprende un primer conductor (12) eléctrico del circuito de medición para la conexión de un primer polo (8) eléctrico de la instalación (4) fotovoltaica a través de al menos un componente (13) de protección con un punto (20) de referencia y un segundo conductor (14) eléctrico del circuito de medición para la conexión de un segundo polo (10) eléctrico de la instalación (4) fotovoltaica a través de al menos un componente (13) de protección con el punto (20) de referencia, formando los dos conductores (12, 14) del circuito de medición conjuntamente un cortocircuito entre los dos polos (8, 10) eléctricos de la instalación fotovoltaica,un primer componente (16) conectado entre uno de los conductores (12, 14) del circuito de medición y el punto (20) de referencia yun dispositivo (22) de medición para la medición de una magnitud característica eléctrica del primer componente (16), pudiendo detectarse, en respuesta a un valor de la magnitud característica distinto de cero y/o a una variación del valor de la magnitud característica, un corte eléctrico de la instalación (4) fotovoltaica con el punto (20) de referencia.2. Dispositivo de monitorización según la reivindicación anterior, adicionalmente con un segundo componente (18) dispuesto en el segundo conductor (14) del circuito de medición del circuito de medición de cortocircuito, estando dispuesto el primer componente (16) para la medición de una magnitud característica eléctrica en el primer conductor (12) eléctrico del circuito de medición en el circuito de medición de cortocircuito.3. Dispositivo de monitorización según la reivindicación anterior, en el que el dispositivo (22) de medición está configurado para la medición de la magnitud característica eléctrica del primer y del segundo componente (16, 18).4. Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones 2 ó 3, en el que el dispositivo (22) de medición comprende un circuito (24, 26) comparador para la comparación del valor de la magnitud característica eléctrica del primer y del segundo componente (16, 18), detectando el circuito comparador (24, 26) en caso de valores distintos de la magnitud característica eléctrica un corte eléctrico de la red (2) eléctrica instalada de manera aislada con el punto (20) de referencia.5. Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la magnitud característica eléctrica es la tensión eléctrica en caída en el primer o segundo componente (16, 18) o la corriente eléctrica que fluye a través del primer o segundo componente (16, 18).6. Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer y/o segundo componente (16, 18) es en cada caso una impedancia.7. Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la conexión con el punto (20) de referencia se realiza en cada caso a través de una cadena de impedancias (13) de protección conectadas en serie para puentear separaciones y/o distancias de fuga.8. Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores, en el que en el circuito (24, 26) comparador está comprendido un convertidor (24) analógico-digital para convertir la magnitud característica eléctrica en una señal digital así como un microcontrolador (26) para comparar las señales digitales y/o para calcular desviaciones.9. Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo de medición y evaluación comprende un dispositivo de indicación para la indicación de un caso de fallo y/o un dispositivo de protección para cortocircuitar o desconectar la red (2) eléctrica instalada de manera aislada, para prevenir un posible riesgo para las personas y los equipos.10. Instalación (4) fotovoltaica, que comprendeal menos un módulo fotovoltaico para la generación de corriente eléctrica, estando configurada la red (2) eléctrica de la instalación (4) fotovoltaica como red (2) eléctrica instalada de manera aislada yel dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores.

Description

Dispositivo de monitorización para una red instalada de manera aislada de una instalación fotovoltaica.

Campo de la invención

La invención se refiere a un dispositivo de monitorización para una red instalada de manera aislada de una instalación fotovoltaica.

Antecedentes de la invención

Las redes eléctricas de una instalación fotovoltaica suelen instalarse de manera aislada, en el caso de tamaños de red pequeños y medianos, por motivos de practicabilidad. Esto tiene la ventaja de que, por ejemplo en el caso de un fallo a tierra de uno de los polos eléctricos, únicamente se traslada el potencial de este polo al potencial de tierra. La red eléctrica es por tanto “segura frente a fallos” porque un contacto a tierra individual no muestra ningún perjuicio o apenas presenta perjuicios en el funcionamiento.

Otra ventaja de una red instalada de manera aislada es el aprovechamiento de la diferencia de potencial completa entre los dos polos eléctricos y por consiguiente de la potencia máxima de la instalación fotovoltaica.

En el caso de instalaciones pequeñas y medianas, una estructura de este tipo es posible si estas instalaciones están protegidas mediante una protección frente a rayos externa, por ejemplo un pararrayos doméstico. En el caso de instalaciones grandes, la protección frente rayos es más complicada de implementar, por lo que normalmente se ponen a tierra de manera unilateral.

Sin embargo, debido a esto se cuenta con una mayor propensión a fallos, ya que la red ya no está instalada de manera segura frente fallos. Además, en determinadas circunstancias, puede suceder que se renuncie a una determinada parte de la potencia que puede generarse. Esto se debe a que el potencial de tierra normalmente puede ser mayor o presenta un valor distinto de cero.

Otro motivo para la puesta a tierra de la red eléctrica instalada de manera aislada es la alta tensión de servicio de las instalaciones fotovoltaicas grandes, que puede llegar hasta ser del orden de varios miles de voltios, siendo lo habitual en la actualidad del orden de hasta 1000 voltios.

Los monitores de fallo a tierra convencionales se construyen para redes de corriente de tensión baja entre la red y un punto de tierra. En una instalación de este tipo es desventajoso que no pueda medirse una puesta a tierra capacitiva. Además, una “evaluación errónea” de una tensión residual entre el acoplamiento de red y el potencial de tierra puede llevar a falsas alarmas. Esto se debe a un potencial de tierra oscilante y a una impedancia de acoplamiento, posiblemente dependiente de las condiciones de intemperie, de la red con el punto de tierra. Tampoco pueden reconocerse fallos de aislamiento “simétricos”. Los fallos de aislamiento simétricos son fallos que aparecen en ambos polos eléctricos de la red eléctrica. Finalmente, para tales monitores de fallo a tierra convencionales no se usan para mediciones sensibles monitores de fallo a tierra pasivos, sino que deben utilizarse monitores de fallo a tierra activos. Esto no es posible o sólo de manera limitada con los alternadores de red utilizados habitualmente en instalaciones fotovoltaicas.

Descripción general de la invención

La invención se plantea por tanto el objetivo de proporcionar un dispositivo de monitorización para instalaciones fotovoltaicas, que evite los problemas mencionados o al menos los reduzca y que ofrezca también para instalaciones fotovoltaicas grandes la posibilidad de usar una red eléctrica instalada de manera aislada con un alto nivel de seguridad.

El objetivo de la invención se soluciona mediante el objeto de las reivindicaciones independientes. Perfeccionamientos ventajosos de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes.

Según la invención se propone un dispositivo de monitorización que puede detectar un posible fallo a tierra de al menos un polo eléctrico de la instalación fotovoltaica.

La instalación fotovoltaica presenta una red eléctrica instalada de manera aislada con un primer y un segundo polo eléctrico. En el caso de una red eléctrica instalada de manera aislada, normalmente ningún polo de la instalación fotovoltaica está unido con un punto de tierra. Una conexión con un punto de tierra sólo tiene lugar en caso de que se produzca un fallo, tal como un cortocircuito de uno de los polos eléctricos en forma de una de las líneas eléctricas dentro de la instalación fotovoltaica con un punto de tierra.

Un punto de tierra puede ser, a este respecto, en caso de fallo, cualquier punto de conexión conductor de electricidad, que se una con un polo de la instalación fotovoltaica, como por ejemplo una conexión de tierra de un pararrayos. En particular también son puntos de conexión de otras redes eléctricas, pudiendo realizarse una conexión con otra red eléctrica, por ejemplo la red de corriente doméstica, también indirectamente por ejemplo a través de una aparato eléctrico o corriente de fuga.

Para la monitorización de un fallo a tierra o cualquier otro caso de fallo eléctrico se conecta según la invención un circuito de medición eléctrico a la instalación fotovoltaica, uniéndose un primer conductor eléctrico del circuito de medición con el primer polo eléctrico de la instalación fotovoltaica así como un segundo conductor eléctrico del circuito de medición con el segundo polo eléctrico de la instalación fotovoltaica. Los conductores del circuito de medición se conectan por tanto con un primer extremo en cada caso a un polo eléctrico de la instalación fotovoltaica. Los dos conductores eléctricos del circuito de medición forman un circuito de corriente de cortocircuito de la red instalada de manera aislada de la instalación fotovoltaica, realizándose, para limitar la corriente que fluye desde la instalación fotovoltaica a través de los conductores del circuito de medición, ambos conductores del circuito de medición preferiblemente de alta impedancia. El circuito de medición de cortocircuito así formado representa por consiguiente un dispositivo integrado adicionalmente en la red eléctrica de la instalación fotovoltaica con fines de medición y evaluación. Ambos conductores eléctricos del circuito de medición están unidos en sus segundos extremos opuestos a los polos de la instalación fotovoltaica con un punto de referencia, que con el caso de fallo eléctrico de la instalación fotovoltaica presenta un potencial de referencia común. Puede tratarse, por ejemplo, de un punto de tierra.

Un punto de referencia, denominado a continuación punto de tierra, es por tanto un potencial de referencia común que conecta eléctricamente el caso de fallo de la instalación fotovoltaica y los segundos extremos opuestos a los polos de la instalación fotovoltaica de los conductores del circuito de medición. Un fallo a tierra es la conexión eléctrica a este potencial de referencia común.

Entre uno de los conductores del circuito de medición y el punto de tierra está conectado un primer componente electrónico. El dispositivo de monitorización comprende además un dispositivo de medición para la medición de una magnitud característica eléctrica del primer componente. El dispositivo de medición presenta en particular dos líneas de entrada, denominadas canales, para obtener, en puntos de medición antes y después del primer componente, en particular mediante cálculo de la diferencia, el valor de la magnitud característica eléctrica.

En el caso de que no haya ningún fallo a tierra o caso de fallo en la instalación fotovoltaica, a través del componente electrónico no fluye ninguna corriente o sólo una corriente reducida en el punto de tierra o desde el punto de tierra. Un valor de la magnitud característica eléctrica distinto de cero y/o una variación del valor de la magnitud característica indica, por consiguiente, un fallo a tierra de la instalación fotovoltaica. La existencia de un fallo a tierra se detecta por tanto en respuesta a un valor de la magnitud característica eléctrica distinto de cero y/o a una variación del valor de la magnitud característica eléctrica del primer componente electrónico.

En una forma de realización preferida del dispositivo de monitorización, el primer componente está conectado en el circuito de medición, y allí en el primer conductor del circuito de medición. Además, el dispositivo de monitorización presenta un segundo componente que está conectado en el circuito de medición en el segundo conductor del circuito de medición. Los dos conductores eléctricos del circuito de medición están conectados también en esta forma de realización del dispositivo de monitorización con un punto de tierra. Los conductores del circuito de medición se conectan en el otro lado respectivamente a un polo eléctrico de la instalación fotovoltaica.

Un dispositivo de monitorización de este tipo puede detectar, en el caso de un posible fallo a tierra, el punto de fallo porque es posible delimitar el lugar en uno de los dos polos eléctricos de la instalación fotovoltaica y por tanto el punto de fallo del fallo a tierra puede detectarse mejor.

En esta forma de realización preferida, el dispositivo de medición mide la magnitud característica eléctrica del primer y del segundo componente. Preferiblemente el dispositivo de medición presenta para ello tres canales, para obtener en puntos de medición antes del primer componente, entre el primer y el segundo componente así como después del segundo componente, en particular mediante el cálculo de la diferencia, el valor de la magnitud característica eléctrica. Dado el caso, para la medición de la magnitud característica eléctrica de los dos componentes puede usarse respectivamente un circuito diferente para la medición de la magnitud característica eléctrica y alimentarse la señal obtenida a un circuito comparador. Esta disposición se entiende también como un dispositivo de medición.

Dado el caso, el dispositivo de medición presenta una memoria para almacenar parámetros de los componentes que deben medirse, en particular la impedancia y/o el comportamiento térmico de la impedancia del componente o de los componentes.

El dispositivo de monitorización presenta además, preferiblemente un circuito comparador para la comparación del valor de la magnitud característica eléctrica del primer y del segundo componente. El circuito comparador es, en particular, un comparador analógico. Preferiblemente, el circuito comparador es un convertidor analógico-digital con un microcontrolador conectado aguas abajo, de modo que los valores de las magnitudes características eléctricas se convierten en señales digitales y éstas se comparan en particular directamente en el microcontrolador conectado aguas abajo. El microcontrolador puede calcular en particular desviaciones entre los valores de las magnitudes características eléctricas de los componentes. Preferiblemente, el microcontrolador puede retransmitir, en caso de desviaciones, una señal de información, de modo que sean posibles otras medidas, por ejemplo una indicación del error o medidas de protección.

La magnitud característica eléctrica es en particular la tensión eléctrica en caída en el primer o segundo componente

o la corriente eléctrica que fluye a través del primer o segundo componente.

Los componentes electrónicos son en particular impedancias, tal como resistencias óhmicas.

La conexión de alta impedancia de los polos eléctricos de la instalación fotovoltaica se implementa en particular en cada caso a través de una cadena de impedancias de protección conectadas en serie. De manera ventajosa se crean con ello separaciones y distancias de fuga para ambos polos de la instalación fotovoltaica, de modo que se puentea una mayor distancia espacial. Esto es ventajoso para la separación de la tensión del potencial de tierra cuando se utiliza una tensión superior a 400 V.

Dado el caso, el dispositivo de monitorización dispara, en respuesta a la detección de un fallo a tierra, medidas de señal y de protección adecuadas, como por ejemplo una señalización óptica o acústica o la separación de la red eléctrica de otros dispositivos, como por ejemplo alternadores, o un cortocircuitado de la red eléctrica de la instalación fotovoltaica. Para el dispositivo de monitorización son adecuadas por consiguiente las medidas de señal y/o protección con el fin de prevenir riesgos para personas y/o aparatos.

A continuación se explica más detalladamente la invención por medio de ejemplos de realización y en referencia a las figuras, proporcionándose a los elementos iguales y similares en parte los mismos números de referencia y las características de los diferentes ejemplos de realización pueden combinarse entre sí.

Breve descripción de las figuras

Muestran:

la figura 1 una primera forma de realización de la invención con un dispositivo de monitorización para un conductor eléctrico del circuito de medición de un circuito de medición de cortocircuito

la figura 2 una forma de realización de la invención con un dispositivo de monitorización para dos conductores eléctricos del circuito de medición

la figura 3 una forma de realización de la invención con una cadena de impedancias de protección

la figura 4 la forma de realización igual que la de la figura 3 con un caso de fallo dibujado

la figura 5 la forma de realización igual que la de la figura 3 con un caso de fallo alternativo dibujado

la figura 6 la forma de realización igual que la de la figura 2 con una conexión alternativa al punto de tierra

Descripción detallada de las figuras

La figura 1 muestra una primera forma de realización de una red 2 eléctrica instalada de manera aislada de una instalación 4 fotovoltaica según la invención. La red 2 está conectada mediante un primer y un segundo polo 8, 10 eléctrico a un terminal 6 de conexión. Un circuito de medición eléctrico está conectado mediante un primer y un segundo conductor 12, 14 eléctrico del circuito de medición también con el terminal 6 de conexión y por tanto con el primer o el segundo polo de la instalación fotovoltaica. Para evitar altas corrientes a través del circuito de medición y grandes pérdidas a través del circuito de medición está conectado en el primer y el segundo conductor 12, 14 del circuito de medición del circuito de medición respectivamente un componente 13 de protección, en particular una impedancia de protección. Las impedancias de protección son, en el presente ejemplo, resistencias óhmicas. Cuando deben medirse campos alternos eléctricos, los componentes 13 de protección son condensadores.

El circuito de medición eléctrico está conectado en el otro extremo con un punto 20 de tierra. Entre los conductores 12, 14 del circuito de medición y el punto 20 de tierra está conectado un primer componente 16. El primer componente 16 también es, en particular, una impedancia, por ejemplo una resistencia óhmica, no debiendo corresponder el valor de la resistencia del primer componente 16 con el valor de la resistencia de los componentes 13 de protección.

Para mantener baja la caída de tensión en el primer componente 16 en comparación con los componentes 13 de protección, el valor de la resistencia del primer componente 16 se elije claramente menor que el de los componentes 13 de protección. En particular el valor de la resistencia del primer componente 16 es del orden de 1000 veces menor que el valor de los componentes 13 de protección. En los ejemplos mostrados, los componentes de protección tienen una resistencia óhmica del orden de MO, el primer componente 16 tiene una resistencia óhmica del orden de kO.

Si la red 2 eléctrica instalada de manera aislada está libre de fallos, es decir en particular sin una conexión a tierra incorrecta, es decir no deseada, aparece entre el terminal 6 de conexión, a través del primer conductor 12 eléctrico del circuito de medición y el segundo conductor 14 eléctrico del circuito de medición, un circuito de corriente cerrado, eligiéndose los componentes 13 de protección de manera que la intensidad de la corriente reinante en los mismos sea muy pequeña.

Durante una medición de la magnitud característica eléctrica en el primer componente 16 por medio del dispositivo 22 de medición y/o evaluación, la magnitud característica eléctrica proporciona el resultado de si existe un estado de fallo de la red. Si a través del primer componente 16 en la forma de realización mostrada no fluye ninguna corriente,

o sólo una muy baja, desde la red o hacia la red, entonces no existe ningún fallo a tierra. La magnitud característica eléctrica medida es en este caso es la tensión eléctrica en caída en la resistencia 16, a partir de la que puede deducirse la corriente eléctrica.

Preferiblemente la tensión se mide en el primer componente 16 porque respectivamente una toma antes y después del primer componente 16 conduce al dispositivo 22 de medición y/o evaluación. La toma delante del primer componente 16 se denomina CH1, canal 1, la toma después del primer componente 16 se denomina CH2, canal 2. El valor de la magnitud característica eléctrica medida, para la forma de realización mostrada la tensión eléctrica, se convierte directamente por medio de un convertidor 24 analógico-digital (ADC 24) en una señal digital. El resto de la evaluación de la señal digital tiene lugar a través de un microcontrolador 26.

En caso de fallo, es decir de una conexión a tierra no deseada de uno de los polos 8, 10 de la red 2 eléctrica instalada de manera aislada de la instalación 4 fotovoltaica, o bien aparece un flujo de corriente en el circuito de medición entre el primer y el segundo conductor 12, 14 del circuito de medición y fluye a través del primer componente 16, o bien sale un flujo de corriente del circuito de medición y también fluye a través del primer componente 16. En ambos casos, es decir tanto en un caso de fallo en el primer polo 8 eléctrico como en un caso de fallo en el segundo polo 10 eléctrico, el fallo se detecta por medio del primer componente 16. El caso de fallo se determina cuando se supera un valor umbral predeterminado del valor de la magnitud característica eléctrica en el primer componente 16, en este ejemplo la tensión en caída en el componente 16.

La figura 2 muestra otra forma de realización de la invención, que comprende, además del primer componente 16, un segundo componente 18. A este respecto se miden y evalúan las magnitudes características eléctricas del primer componente 16 y del segundo componente 18 del dispositivo 22 de medición y/o evaluación. También se elige el valor de la resistencia óhmica del segundo componente 18, al igual que el valor del primer componente 16, menor que el valor de los componentes 13 de protección, para reducir la caída de tensión en el ADC 24.

Para compensar la influencia ejercida por el primer componente 16 en el primer conductor 12 eléctrico del circuito de medición, por ejemplo una variación de la resistencia total, en el segundo conductor 14 del circuito de medición está incorporado un componente 15 compensador. El primer componente 16, el segundo componente 18 así como el componente 15 compensador tienen de manera ideal la misma resistencia óhmica. Si las resistencias de los componentes 16, 18 primero y segundo, son tan diferentes que no se consigue la precisión deseada, el dispositivo 22 de medición y/o evaluación comprende un cálculo de compensación o una compensación similar de las resistencias. Para ello, el microcontrolador 26 comprende una memoria, en la que se almacenan las resistencias de los componentes empleados. Por ejemplo, en el caso de un cálculo por medio del microcontrolador 26 puede estar previsto entonces un multiplicador para el valor de una de las señales digitales obtenidas, con lo cual se posibilita además también una adaptación de la electrónica de medición y/o evaluación a los componentes 16, 18 empleados, por ejemplo cuando se reemplazan los componentes.

Para la medición de la magnitud característica eléctrica, en este caso la tensión eléctrica en los dos componentes 16, 18, se coloca una toma en tres puntos: delante del segundo componente 18, denominado en la figura 2 CH1 (canal l), entre ambos componentes 16, 18, denominado en la figura 2 CH2, así como después del primer componente 16, denominado en la figura 2 CH3.

El tipo de interconexión anteriormente mencionada con la toma en los tres puntos (CH1, CH2, CH3) posibilita, durante una medición de la magnitud característica eléctrica en dos componentes 16, 18, no obstante, que baste únicamente con tres puntos de medición. De esta manera puede medirse la diferencia de potencial entre CH1 y CH2 así como entre CH2 y CH3. Los potenciales medidos se convierten por medio del convertidor 24 analógico-digital en señales digitales. Mediante un sencillo cálculo de la diferencia digital se determina el valor de la diferencia de potencial en el segundo componente 18 según U2=CH1-CH2, el valor de la diferencia de potencial en el primer componente 16 según U1=CH2-CH3.

La conexión mostrada en la figura 2 del ADC 24 en un punto de tierra mediante el divisor de tensión (U+ y U-) posibilita la medición tanto de tensiones positivas como de negativas, aun pudiendo utilizarse sólo en cada caso la mitad del intervalo de tensión posible del ADC. Según el caso de aplicación, se utiliza ésta o una posibilidad de aplicación mostrada con la figura 6.

La figura 3 muestra otra forma de realización de la invención, en la que en ambos conductores 12, 14 del circuito de medición está incorporada respectivamente una cadena de componentes 13 de protección. Mediante la cadena de componentes 13 de protección se forman secciones de protección y distancias de fuga para altas tensiones, ya que en cada componente 13 de protección cae ahora una parte de la tensión total de la red 2 eléctrica instalada de manera aislada de la instalación 4 fotovoltaica. Con esto y debido a la formación de distancias por medio de la disposición en fila de los componentes 13 de protección, se garantiza también con tensiones operativas altas, en particular a 1000 V y por encima, una separación eléctrica segura de la red 2 eléctrica del entorno de tierra del punto 20 de tierra.

Resulta evidente que también la forma de realización mostrada en la figura 1 puede presentar una cadena de componentes 13 de protección de este tipo.

En la figura 3 se muestra además con S1 el flujo de corriente para el caso libre de fallos. Las flechas I1 a I4 simbolizan las corrientes esperadas. Para el caso libre de fallos representado en la figura 3 se cumple, en el ejemplo de realización mostrado, I1 = I2 = I3; I4 = 0. Tampoco fluye ninguna corriente desde el punto de tierra o del punto de tierra a la red. El flujo de corriente homogéneo en I1, I2 e I3 puede constatarse a través de CH1, CH2 y CH3 con el dispositivo de medición y/o evaluación. Esto constituye el estado normal, que puede monitorizarse por medio del dispositivo de monitorización mostrado.

La figura 4 muestra la forma de realización representada en la figura 3 con un caso de fallo mostrado con una línea discontinua. El caso de fallo (fallo a tierra) en el primer polo 8 eléctrico de la instalación 4 fotovoltaica constituye un fallo asimétrico, lleva a una variación del flujo de corriente en el dispositivo de monitorización, tal como se representa simbólicamente con el flujo de corriente S2 y las flechas I1 a I4. El flujo de corriente se conducirá en el caso de fallo mostrado desde el segundo polo 10 eléctrico al punto 20 de tierra y a través de una conexión de potencial de referencia común al polo 8. Por consiguiente, en el caso de fallo se produce un flujo de corriente diferente entre el primer componente 16 y el segundo componente 18, lo que puede constatarse por medio del dispositivo 22 de medición y evaluación. En el caso de un corte completo, sin resistencia, del primer polo 8 eléctrico con el punto 20 de potencial de referencia común, el flujo de corriente desaparecerá a través del primer conductor 12 eléctrico del circuito de medición, es decir bajará hasta I3 = 0, tal como se ilustra en la figura 4. El error mostrado en este caso también puede detectarse, porque el flujo de corriente a través del primer componente 16 se compara con el que atraviesa el segundo componente 18. Con un valor aproximadamente igual del flujo de corriente se considera que la red está libre de fallos. Con una diferencia claramente definida mediante valores umbral entre los dos flujos de corriente a través del primer componente 16 o el segundo componente 18 existen un caso de fallo.

En el microcontrolador se divide, en el caso más sencillo, el resultado de la medición para la primera diferencia de potencial U1 (CH3-CH2) entre el resultado de la segunda medición de diferencia de potencial U2 (CH2-CH1). Una desviación del resultado U1/U2=1 por encima de un valor umbral definido da como resultado una indicación de que existe un caso de fallo.

Dado el caso, tras la detección del fallo, pueden adoptarse medidas de indicación y/o protección adicionales, tal como por ejemplo la activación de un piloto de alerta o un tono de alerta o también la separación y/o cortocircuitado de toda la red 2 eléctrica de la instalación 4 fotovoltaica para proteger el entorno, como personas y/o aparatos.

La figura 5 muestra igualmente la forma de realización de la figura 3 con otro caso de fallo. El caso de fallo es un fallo a tierra en el segundo polo 10 eléctrico de la instalación 4 fotovoltaica y constituye también un caso de fallo asimétrico, que puede constatarse a través de un flujo de corriente variado en el dispositivo de monitorización. Tal como se muestra en la figura 5 con el flujo de corriente S3 así como las flechas I1 a I4, la corriente fluirá desde el segundo polo 10 eléctrico a través de una conexión de potencial de referencia común (en este ejemplo una conexión de tierra no deseada) hacia el punto 20 de referencia (en este ejemplo el punto 20 de tierra) y a través del primer conductor 12 eléctrico del circuito de medición de vuelta a la instalación 4 fotovoltaica. Al igual que en la forma de realización de la figura 4, la magnitud característica eléctrica del primer componente 16 presenta un valor distinto al del segundo componente 18. En el caso mostrado de la figura 5, la magnitud característica es la tensión que cae en la resistencia 16, a partir de la cual se deduce la corriente que fluye a través de la resistencia 16.

La figura 6 muestra otra forma de realización de la invención. La figura 6 se diferencia de la figura 2 por una estructura alternativa del dispositivo 22 de medición y/o evaluación así como por un punto 20 de tierra realizado de manera común. El diodo V1 desacopla el circuito de medición de cortocircuito del punto 20 de tierra, la tensión de alimentación vcc introduce a este respecto a través de la resistencia R31 una tensión definida, para compensar la tensión umbral del diodo V1. El convertidor 24 analógico-digital está conectado, en la forma de realización mostrada, directamente con el punto 20 de tierra. La forma de realización mostrada hace que el procedimiento de medición mostrado, en particular el circuito de medición de cortocircuito, sea insensible frente a oscilaciones del potencial de tierra, ya que el procedimiento de medición mostrado con las figuras 2 a 6 puede realizarse únicamente con una comparación de potencial directa de los dos conductores del circuito de medición y el flujo de corriente no tiene que medirse necesariamente con respecto al punto 20 de referencia. En esta realización a modo de ejemplo es posible por tanto la medición únicamente de tensiones positivas en el ADC 24, estando disponible el intervalo de tensión total del ADC 24. Mediante V1 se establece además, a este respecto, una desviación (offset) para la medición en el primer componente 16, de modo que es posible una medición en el mismo con la conexión mostrada.

La medición del segundo componente 18 permite en todas las formas de realización mostradas, con ayuda de un procesamiento posterior en el microcontrolador 26, deducir también la tensión total de la instalación de la instalación fotovoltaica.

Resulta evidente para el experto en la técnica que las formas de realización anteriormente descritas deben entenderse a modo de ejemplo, y que la invención no se limita a las mismas, sino que puede variarse de múltiples formas, sin salirse de la invención. También resulta evidente que las características, independientemente de si se dan a conocer en la descripción, las reivindicaciones, las figuras o de otro modo, definen partes componentes esenciales también individualmente de la invención, incluso aunque se describan conjuntamente con otras características.

Lista de números de referencia

2

Red eléctrica instalada de manera aislada de la instalación fotovoltaica

4

Instalación fotovoltaica

6

Terminal de conexión

8

Primer polo eléctrico de la instalación fotovoltaica

5

10 Segundo polo eléctrico de la instalación fotovoltaica

12

Primer conductor eléctrico del circuito de medición del circuito de medición de cortocircuito

13

Componente de protección

14

Segundo conductor eléctrico del circuito de medición del circuito de medición de cortocircuito

15

Componente compensador

10

16 Primer componente

18

Segundo componente

20

Punto de referencia

22

Dispositivo de medición y/o evaluación

24

Convertidor analógico-digital

15

26 Microcontrolador

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES

   1. Dispositivo de monitorización para una red (2) eléctrica instalada de manera aislada de una instalación (4) fotovoltaica, con

   un circuito de medición de cortocircuito que comprende un primer conductor (12) eléctrico del circuito de medición para la conexión de un primer polo (8) eléctrico de la instalación (4) fotovoltaica a través de al menos un componente (13) de protección con un punto (20) de referencia y un segundo conductor (14) eléctrico del circuito de medición para la conexión de un segundo polo (10) eléctrico de la instalación (4) fotovoltaica a través de al menos un componente (13) de protección con el punto (20) de referencia, formando los dos conductores (12, 14) del circuito de medición conjuntamente un cortocircuito entre los dos polos (8, 10) eléctricos de la instalación fotovoltaica,

   un primer componente (16) conectado entre uno de los conductores (12, 14) del circuito de medición y el punto (20) de referencia y

   un dispositivo (22) de medición para la medición de una magnitud característica eléctrica del primer componente (16), pudiendo detectarse, en respuesta a un valor de la magnitud característica distinto de cero y/o a una variación del valor de la magnitud característica, un corte eléctrico de la instalación (4) fotovoltaica con el punto (20) de referencia.
2. 2. Dispositivo de monitorización según la reivindicación anterior, adicionalmente con un segundo componente

   (18) dispuesto en el segundo conductor (14) del circuito de medición del circuito de medición de cortocircuito, estando dispuesto el primer componente (16) para la medición de una magnitud característica eléctrica en el primer conductor (12) eléctrico del circuito de medición en el circuito de medición de cortocircuito.

3. 3.

   Dispositivo de monitorización según la reivindicación anterior, en el que el dispositivo (22) de medición está configurado para la medición de la magnitud característica eléctrica del primer y del segundo componente (16, 18).

4. 4.

   Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones 2 ó 3, en el que el dispositivo (22) de medición comprende un circuito (24, 26) comparador para la comparación del valor de la magnitud característica eléctrica del primer y del segundo componente (16, 18), detectando el circuito comparador (24, 26) en caso de valores distintos de la magnitud característica eléctrica un corte eléctrico de la red (2) eléctrica instalada de manera aislada con el punto (20) de referencia.

5. 5.

   Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la magnitud característica eléctrica es la tensión eléctrica en caída en el primer o segundo componente (16, 18) o la corriente eléctrica que fluye a través del primer o segundo componente (16, 18).

6. 6.

   Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer y/o segundo componente (16, 18) es en cada caso una impedancia.

7. 7.

   Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la conexión con el punto (20) de referencia se realiza en cada caso a través de una cadena de impedancias (13) de protección conectadas en serie para puentear separaciones y/o distancias de fuga.

8. 8.

   Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores, en el que en el circuito (24, 26) comparador está comprendido un convertidor (24) analógico-digital para convertir la magnitud característica eléctrica en una señal digital así como un microcontrolador (26) para comparar las señales digitales y/o para calcular desviaciones.

9. 9.

   Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo de medición y evaluación comprende un dispositivo de indicación para la indicación de un caso de fallo y/o un dispositivo de protección para cortocircuitar o desconectar la red (2) eléctrica instalada de manera aislada, para prevenir un posible riesgo para las personas y los equipos.

10. 10.

    Instalación (4) fotovoltaica, que comprende

    al menos un módulo fotovoltaico para la generación de corriente eléctrica, estando configurada la red (2) eléctrica de la instalación (4) fotovoltaica como red (2) eléctrica instalada de manera aislada y

    el dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores.