ES2200564T3

ES2200564T3 - Detector de corrientes electricas de alta intensidad.

Info

Publication number: ES2200564T3
Application number: ES99953727T
Authority: ES
Inventors: Benny Aaris Klemar; Henrik Faerch
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 1999-11-03
Filing date: 1999-11-03
Publication date: 2004-03-01
Anticipated expiration: 2019-11-03
Also published as: EP1230556A1; DE69908664T2; AU769870B2; EP1230556B1; DK1230556T3; AU1031400A; US6741069B1; ATE242490T1; DE69908664D1; WO2001033234A1

Abstract

Sistema de detección y registro de corrientes de rayos en un conductor de rayos (2), que comprende un detector (6) que contiene, al menos, una fuente de energía (7), un circuito de medición (8) y un medio convertidor (9), estando provisto el citado circuito de medición (8) y el medio convertidor (9) con energía eléctrica por la citada fuente de energía (7), y en el que el citado sistema comprende, además, un medio de registro (11) acoplado de manera no galvánica al citado medio convertidor (9), para recibir del citado detector (6) los datos referentes a la citada corriente de rayos y una bobina de medición (5) conectada al citado circuito de medición (8) y acoplada inductivamente al citado conductor de rayos (2), caracterizado porque la citada fuente de energía (7) recibe su energía eléctrica de las citadas corrientes de rayos a través de un acoplamiento (4) no galvánico entre el citado conductor de rayos (2) y la citada fuente de energía (7), y en el que las propiedades dinámicas de la citada fuente de energía (7) son tales que pueden proporcionar al citado medio convertidor (9) con la energía eléctrica requerida durante el periodo de tiempo durante el cual se requiere que funcione el citado medio convertidor (9) con el fin de transferir datos referidos a la citada corriente de rayos desde el citado detector (6) al citado medio de registro (11).

Description

Detector de corrientes eléctricas de alta intensidad.

Campo técnico

La presente invención se refiere, en general, a la detección y registro de corrientes eléctricas de alta intensidad, y más en particular, a la detección y registro de corrientes de rayos que circulan en un conductor de rayos, por ejemplo en una turbina eólica.

Técnica anterior

Con el fin de garantizar el mantenimiento adecuado de sistemas que, potencialmente, podrían estar sujetos a corrientes eléctricas de alta intensidad no deseadas que circulan a través del sistema, por ejemplo si el sistema forma parte de un trayecto de corrientes de rayos en un conductor de rayos, a menudo se requiere monitorizar continuamente el sistema y medir y registrar la intensidad de las corrientes de rayos, la fecha de la corriente de rayo y el número de ocurrencias de corrientes de rayos en un periodo de tiempo dado.

Un procedimiento y un aparato para medir y registrar una corriente de rayos en un conductor de rayos, se muestra en el documento EP 757797 ("Procedimiento para monitorizar el equipo de protección de rayos"). Este aparato, básicamente, comprende un núcleo magnético alrededor del conductor de rayos, de manera que cuando una corriente de rayos circula en el conductor de rayos, generará un campo magnético en el núcleo. Se dispone un devanado alrededor del núcleo citado, de manera que el citado campo magnético, por medio de inducción, generará una corriente eléctrica en el devanado. El devanado está acoplado a un circuito de medición y a un circuito de registro que registra la intensidad de la corriente de rayos y la fecha de la corriente de rayos. Estos circuitos se activan por medio de una fuente de energía. Adicionalmente, el dato registrado se puede enviar a una línea telefónica, a través de un acoplamiento no galvánico (por medidas de seguridad).

El documento US 5.892.430 muestra, además, un sensor de línea de potencia autoactivado, que comprende una capa de núcleo para enrollarse alrededor de una línea de energía de CA, una capa de devanado que comprende un número de devanados que van a ser activados por la CA que circula en la línea de energía, y dispuestos alrededor de la capa de núcleo, medios para detectar condiciones relevantes en la citada línea de energía alterna y medios activados por el citado devanado y en comunicación con el citado medio sensor, para transmitir una señal que representa la citada condiciones en la línea de energía de CA.

Además, el documento US 4.904.996 muestra un sistema de monitorización móvil para que se mueva sobre un conductor en una línea de energía de CA y que comprende unos módulos de propulsión delantero y trasero que rodean al citado conductor y que se utilizan para transportar el equipo de monitorización entre los mismos. Este equipo comprende medios tales como cámaras de vídeo e infrarrojo y medios para detectar problemas y disfunciones de la línea de energía. El equipo también comprende medios de transmisor para la comunicación con un receptor en el suelo.

Finalmente, el documento JP 8227788A muestra un sistema de medición de sobrecargas por rayos, para utilizarse en instalaciones de transmisión de alto voltaje, que comprende una bobina de detección, cuyas señales se convierten en señales ópticas y se transmiten a la estación de tierra por medio de una fibra óptica.

Con el fin de garantizar un funcionamiento no interrumpido de un sistema de monitorización para protectores de rayos, es importante que la fuente de energía que suministra energía eléctrica a los circuitos de monitorización esté protegida contra fallos, por ejemplo producidos por la caída de la línea de energía, un fallo que puede permanecer sin detección durante un período de tiempo. Un procedimiento de evitar tales problemas es proporcionar al sistema con algún tipo de medio de respaldo de la fuente de energía, pero una solución más ventajosa sería poder evitar completamente que el suministro de energía fuese provisto por la línea de energía. La presente invención estudia esta posibilidad.

Exposición de la invención

El objetivo de la presente invención es proporcionar un detector de corrientes eléctricas de alta intensidad, tales como corrientes de rayos en un conductor de rayos, por ejemplo en una turbina eólica, monitorizando el citado detector continuamente las corrientes de rayos en el conductor de rayos, en el que el citado detector proporciona una fiabilidad mejorada, en el que la energía precisada por el medio detector está proporcionada por la misma corriente de rayos, en lugar de serlo por una fuente de energía acoplada al suministro principal. Este objetivo se consigue con la ayuda de un sistema que incluye las características establecidas en la cláusula caracterizadora de la reivindicación 1. Una realización específica de la misma se define en la realización 2.

Es un objetivo adicional de la presente invención proporcionar una transmisión segura y fiable de datos desde el citado detector a equipos sucesivos de registro y/o proceso situados en una posición remota en relación con el detector. Este objetivo se consigue de acuerdo con las características establecidas en la cláusula caracterizadora de la reivindicación 3.

Realizaciones adicionalmente ventajosas de la invención se describen en el resto de las reivindicaciones independientes.

El efecto ventajoso de la presente invención es que el funcionamiento del detector es independiente del suministro de energía externa, de manera que el funcionamiento permanece sin ser afectado, por ejemplo, por la caída del voltaje de la red. Tales caídas son típicas en relación con la actividad de los rayos y en algunos lugares, el suministro de la red incluso se desconecta deliberadamente durante la actividad de los rayos. Las caídas del suministro de red durante la actividad de rayos es, por lo tanto, una situación típica.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describirá a continuación por medio de realizaciones ejemplares de la misma y con referencia al dibujo que se acompaña, en el que:

La figura 1 es un diagrama de bloques esquemático de un trayecto de corriente de rayos y del detector de rayos asociado, conectado a un ordenador y utilizado en una turbina eólica, de acuerdo con la invención.

Descripción detallada de la invención

Haciendo referencia a la figura 1, se muestra una realización de la presente invención que específicamente se va a utilizar en la turbina eólica. La figura muestra esquemáticamente un conductor 2 de rayos situado en el interior de cada uno de los alabes de la turbina eólica y que conecta la punta del alabe 1, de una manera conocida por sí misma, por medio de partes de componentes mecánicos de la turbina eólica (no mostrada en los dibujos), a la tierra 3.

El detector 6 comprende una fuente de energía 7 interna para el mismo detector, un circuito de medición 8 que mide la intensidad de la corriente de rayos que circula en el conductor de rayos 2 situado en el alabe de la turbina eólica, y un medio convertidor 9 para recibir la señal de salida del circuito de medición 8 y convertir esta señal a una forma adecuada para que sea trasmitida a través de la conexión no galvánica, a un medio de registro y/o proceso, que aquí se muestra como el ordenador 11. Un medio adecuado de transmisión de señales entre el detector 6 y el medio 11 de registro/proceso sería por medio de una fibra óptica. En este caso, el medio convertidor 9 debe convertir, por ejemplo, la señal de salida eléctrica del circuito de medición 8, que es una función de la intensidad de la corriente de rayos, en una señal luminosa de una intensidad y composición espectral adecuada para la siguiente fibra óptica 10. A continuación, un medio convertidor inverso correspondiente (no mostrado) estaría provisto en el medio de registro/proceso 11.

La entrada al circuito de medición 8 consiste en la realización que se muestra en la figura 1, de una señal eléctrica provista por la bobina de medición 5 colocada en proximidad cercana al conductor de rayos 2, de manera que una corriente de rayos, que circula en el conductor de rayos 2, por inducción genera un voltaje en los dos terminales de la bobina de medición 5. Por ejemplo, se podría utilizar una construcción de la bobina de medición que muestra la disposición mostrada en el documento de patente mencionado con anterioridad EP 757797, aunque los especialistas en la técnica podrían concebir otras muchas disposiciones.

Una parte esencial de la presente invención es la fuente de energía 7, que en la realización presente está provista con energía eléctrica por la corriente de rayos, por medio de la bobina de potencia 4, a través de cuyos terminales se acumula rápidamente un voltaje, tan pronto como la corriente de rayos empieza a circular a través del conductor de rayos. La fuente de energía 7 proporciona voltajes de CC al circuito de medición 8 y al medio convertidor 9. Es un requisito que la fuente de energía 7 pueda proporcionar estos voltajes de CC tan pronto como el circuito de medición 8 y el medio convertidor 9 inicien su funcionamiento, así como se requiere que la fuente de energía 7 pueda mantener los niveles de voltaje de CC necesarios durante el período de tiempo en el cual el circuito de medición 8 y el medio convertidor 9 deben estar funcionando. De esta manera, la dinámica de la fuente de energía 7 y de la bobina de potencia 4 se debe optimizar a la dinámica de circuito de medición 8 y al medio convertidor 9.

La presente invención se ha descrito más arriba con referencia a una realización específica de la misma, pero se debe entender que son posibles otras realizaciones, por ejemplo estando el medio de conexión entre la corriente de rayos y la fuente de energía 4 y/o entre el medio convertidor 9 y el medio de registro/proceso 11 y un especialista en la técnica podría concebirlo de otra manera y también se encontraría en la amplitud de la presente invención.

Claims

1. Sistema de detección y registro de corrientes de rayos en un conductor de rayos (2), que comprende un detector (6) que contiene, al menos, una fuente de energía (7), un circuito de medición (8) y un medio convertidor (9), estando provisto el citado circuito de medición (8) y el medio convertidor (9) con energía eléctrica por la citada fuente de energía (7), y en el que el citado sistema comprende, además, un medio de registro (11) acoplado de manera no galvánica al citado medio convertidor (9), para recibir del citado detector (6) los datos referentes a la citada corriente de rayos y una bobina de medición (5) conectada al citado circuito de medición (8) y acoplada inductivamente al citado conductor de rayos (2), caracterizado porque la citada fuente de energía (7) recibe su energía eléctrica de las citadas corrientes de rayos a través de un acoplamiento (4) no galvánico entre el citado conductor de rayos (2) y la citada fuente de energía (7), y en el que las propiedades dinámicas de la citada fuente de energía (7) son tales que pueden proporcionar al citado medio convertidor (9) con la energía eléctrica requerida durante el periodo de tiempo durante el cual se requiere que funcione el citado medio convertidor (9) con el fin de transferir datos referidos a la citada corriente de rayos desde el citado detector (6) al citado medio de registro (11).

2. Sistema de detección y registro de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el citado acoplamiento no galvánico es un acoplamiento inductivo provisto a través de una bobina de potencia (4).

3. Sistema de detección y registro de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el citado circuito de medición (8) mide la intensidad de la citada corriente de rayos.

4. Sistema de detección y registro de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el citado medio de registro (11) registra el número de rayos y el momento de ocurrencia de estos rayos.

5. Sistema de detección y registro de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la citada bobina de medición (5) y la citada bobina de potencia (4) están combinadas en una bobina común.