ES2288936T3 - Procedimiento para la proyeccion de una instalacion electrica y dispositivo de proyeccion. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la proyección de una instalación eléctrica con una red, que se extiende desde un lado de alimentación hasta un lado del consumidor, caracterizado porque se calcula una imagen de la red o bien a través de - cálculo de un circuito de corriente de alimentación con la ayuda de previsiones para medios eléctricos, de la potencia disponible y de la longitud del circuito de corriente y a través del - cálculo de un circuito de corriente de consumidores con la ayuda de previsiones para la carga prevista y la longitud del circuito de corriente o a través del - cálculo de un circuito de corriente de consumidores con la ayuda de previsiones para la carga prevista y la longitud del circuito de corriente y a través del - cálculo de un circuito de alimentación con la ayuda de la longitud del circuito de corriente y con la ayuda de resultados de algoritmos y con la ayuda de previsiones para el circuito de corriente de consumidores, - en el que, respectivamente, el circuito de corriente dealimentación y el circuito de corriente de consumidores están acoplados en una interfaz virtual.
Description
Procedimiento para la proyección de una
instalación eléctrica y dispositivo de proyección.
La invención se refiere a un procedimiento para
la proyección de una instalación eléctrica con una red, que se
extiende desde un lado de alimentación hacia un lado de
consumidores. La invención se refiere, además, a un dispositivo de
proyección para la realización del procedimiento.
Se conoce a partir del documento DE 42 09 168 C2
un procedimiento de proyección asistido por ordenador, que sirve
para la proyección de una instalación de automatización para una
instalación de conmutación. El procedimiento descrito allí
comprende todas las etapas que están relacionadas con la
planificación y la posición de la instalación de automatización. A
ellas pertenecen, por ejemplo, la proyección, la fijación de los
parámetros, la creación de informes de documentación, la fijación
de los parámetros del puesto de mando a distancia, la generación de
datos de funcionamiento para la instalación de automatización y la
creación de documentos técnicos, diagramas de circuitos,
estructuras de pantalla, listas de aparatos, precios y otros datos
técnicos.
En este caso, partiendo de un programa modular,
que se basa en un conjunto de datos de informaciones relacionadas
con circuitos estándar y aparatos estándar, se crea un modelo de la
instalación a proyectar. No se tiene en cuenta una incorporación de
la instalación de conmutación a controlar o de la instalación
primaria.
En la proyección de una instalación eléctrica,
por ejemplo para la alimentación de energía eléctrica de un
edificio, son necesarias muchas etapas de trabajo. En este caso, es
especialmente problemático seleccionar de una manera óptima los
medios de funcionamiento respectivos en lo que se refiere a las
diferentes posibilidades de diseño, especificaciones y otras
condiciones marginales.
La invención tiene el cometido de poner a
disposición un procedimiento automático, que permite, teniendo en
cuenta todas las reglas de cálculo necesarias para la proyección, el
cálculo y visualización de una imagen de la red, donde personas no
instruidas pueden realizar también la proyección. Además, debe
prepararse una instalación para la realización del
procedimiento.
La solución del cometido se consigue de acuerdo
con la invención con un procedimiento para la proyección de una
instalación eléctrica con una red, que se extiende desde un lado de
alimentación hacia un lado de consumidores, donde una imagen de la
red es calculada o bien a través del
- -
- cálculo de un circuito de corriente de alimentación con la ayuda de previsiones para medios eléctricos, de la potencia disponible y de la longitud del circuito de corriente y a través del
- -
- cálculo de un circuito de corriente de consumidores con la ayuda de previsiones para la carga prevista y la longitud del circuito de corriente o a través del
- -
- cálculo de un circuito de corriente de consumidores con la ayuda de previsiones para la carga prevista y la longitud del circuito de corriente y a través del
- -
- cálculo de un circuito de alimentación con la ayuda de la longitud del circuito de corriente y con la ayuda de resultados de algoritmos y con la ayuda de previsiones para el circuito de corriente de consumidores,
- -
- en el que, respectivamente, el circuito de corriente de alimentación y el circuito de corriente de consumidores están acoplados en una interfaz virtual.
De esta manera, está prevista una estructura,
que posibilita la formación de una imagen sencilla de la red con
elementos estándar. En este caso, la idea de partida es que la red
se reduce a sus elementos esenciales, a saber, generadores y
consumidores.
Es favorable que en la interfaz virtual se puede
interconectar una distribución secundaria, estando prevista para
las previsiones o bien para los resultados relacionados con el
circuito de corriente de alimentación una entrada para la longitud
del circuito de corriente de la distribución secundaria. De esta
manera, es posible la reproducción de cualquier red opcional con
medios sencillos.
Con ventaja, en el procedimiento se procede de
tal manera que para cada circuito de corriente, también para
derivaciones paralelas en el circuito de corriente de alimentación
y/o en el circuito de corriente de los consumidores, a partir de la
suma de las cargas hasta el circuito de corriente considerado se
realiza:
- a)
- El cálculo de instalaciones y/o de medidas de protección para la obtención de seguridad contra sobrecarga con la ayuda de la suma de las cargas y de tablas y algoritmos predeterminados así como con la ayuda de tablas de selección para la determinación de aparatos adecuados;
- b)
- el cálculo de instalaciones y/o de medidas de protección para la obtención de protección de cortocircuito para corrientes de cortocircuito, que se obtienen para el resultado según a) con la ayuda de algoritmos;
- c)
- el cálculo de instalaciones y/o de medidas para la protección de seres vivos contra la descarga eléctrica en el caso de contacto indirecto con la ayuda de resultados de a) y b) y con la ayuda de tablas y/o de algoritmos,
- d)
- el cálculo de la sección transversal de la potencia y/o de conductores paralelos con la ayuda de la evaluación de la longitud de la línea con la ayuda de los resultados según a) a c) desde un punto considerado de la línea hasta una carga considerada, bajo la escala de consideración de que en la carga, en virtud de la caída de la tensión, se produce una tensión para el funcionamiento correcto de la carga,
- e)
- para el caso de que estén previstas dos o más instalaciones de protección en serie, el cálculo de instalaciones, que presentan un comportamiento selectivo entre sí, con la ayuda de los resultados según a) a d) y con la ayuda de tablas de selección, en el caso de que las instalaciones de conmutación de protección no cumplan los requerimientos de selectividad,
- f)
- generación de la imagen de la red con la ayuda de los resultados acumulados según a) a e).
De esta manera, se tienen en cuenta y se cumplen
de una manera óptima todas las especificaciones de dimensión
esenciales y todas las condiciones marginales de una manera
consecuente y unitaria, constituyéndose de una manera
automática.
En este caso, es ventajoso que para dos o más
instalaciones de protección dispuestas en paralelo colocadas en
serie con respecto a instalaciones de protección antepuestas o
pospuestas, se genera una curva envolvente alrededor de las curvas
de resolución de las instalaciones de protección dispuestas en
paralelo y se visualicen estas curvas. De esta manera se consigue
una representación gráfica, que permite al operador un control
visual óptimo. En este caso, con la ayuda de valores predeterminados
se pueden modificar parámetros de ajuste de las instalaciones de
protección y se pueden visualizar en línea las curvas de resolución
resultantes. Las pequeñas correcciones pueden ser realizadas de
forma inmediata de una manera fácil para el usuario -también sin
conocimientos técnicos amplios.
Los parámetros de ajuste de las instalaciones de
protección se pueden preparar en una interfaz para una salida en
los aparatos de protección respectivos. De esta manera, es posible
un intercambio directo de datos, de modo que no son necesarias
fijaciones de parámetros o ajustes adicionales.
Con ventaja, la imagen de la red se visualiza a
modo de una estructura de árbol, que se conoce, en general, a
partir de representaciones de ficheros en PCs. De esta manera, el
usuario obtiene una representación general conocida, que ya es
habitual y de esta manera se simplifica la incorporación.
Con ventaja, se procede de tal manera que para
la obtención de carcasas de distribuciones secundaras para el
alojamiento de aparatos e instalaciones calculados si distribuye el
espacio para:
- -
- carriles de conexión principal,
- -
- accesorios (aparatos de medición, bolsas de diagramas de conexión),
- -
- módulos funcionales para cada aparato utilizable, que están constituidos esencialmente por un conjunto de montaje, para poder incorporar un aparato especial, por bornes y, dado el caso, por carriles intermedios y
- -
- para la carcasa.
A continuación, se puede llevar a cabo para los
aparatos e instalaciones calculados con ventaja una distribución
del espacio calculado asociado en los llamados campos en forma de
distribuciones o armarios de distribución. De esta manera se
realiza automáticamente también toda la proyección espacial de la
instalación teniendo en cuenta amplias condiciones marginales, por
ejemplo las medidas de los armarios y la necesidad de calor.
Además, de acuerdo con la invención, está
previsto un dispositivo de proyección para la realización del
procedimiento mencionado anteriormente, con un ordenador, una
pantalla, un teclado y, dado el caso, una interfaz, y una memoria,
en la que están memorizados una pluralidad de instalaciones
virtuales, aparatos e instalaciones de protección en tablas con sus
datos característicos, y con un generador, que genera la imagen de
la red a partir de las instalaciones, los aparatos y las
instalaciones de protección calculados. Las ventajas mencionadas
anteriormente y las ventajas siguientes del procedimiento se aplican
de una manera conveniente para el dispositivo de proyección.
A continuación se explican en detalle ejemplos
de realización de la invención, otras ventajas y detalles, con la
ayuda del dibujo. En este caso:
La figura 1 muestra elementos estándar para la
formación de una imagen de la red.
La figura 2 muestra una representación en
pantalla de una imagen de la red.
La figura 3 muestra una imagen en pantalla de un
circuito de corriente de consumidores.
La figura 4 muestra una imagen de pantalla para
un cable.
La figura 5 muestra una representación para la
determinación de la carcasa, y
Las figuras 6 y 7 muestran representaciones de
pantalla para curvas características de resolución.
El objetivo del procedimiento de proyección es
realizar la proyección de la alimentación de energía eléctrica para
edificios de una manera continua desde la alimentación del edificio
hasta el consumidor final de acuerdo con las normas y disposiciones
vigentes actualmente específicas del país, de una manera rápida y
automática (con la ayuda de un PC) sin conocimientos especiales
técnicos y de aparatos. En este caso se recurre a productos
suministrables concretos.
El procedimiento puede estar instalado como
software o como programa también en un PC o en una estación de
trabajo, siendo realizado el manejo con los medios de representación
y de manejo habituales: pantalla, teclado y ratón. Dado el caso,
están presentes también otras instalaciones adicionales habituales,
por ejemplo una impresora o un plotter para la emisión de
informaciones.
La proyección de la alimentación de energía
eléctrica para un edificio requiere muchas etapas de trabajo,
especialmente las siguientes.
- 1.
- Creación del concepto (en función del tipo de edificio),
- 2.
- Selección de los medios de funcionamiento como aparatos de conmutación y aparatos de protección, cables, transformadores, etc.
- 3.
- Fijación de las propiedades para la instalación como condiciones de tendido para cables y líneas, asociación de aparatos de protección a medios de funcionamiento, selección de las especificaciones y determinaciones en función del lugar de la instalación, etc.
- 4.
- Cálculo de la distribución de la carga, corrientes de cortocircuito, caída de la tensión, etc. de acuerdo con las reglas reconocidas de la técnica así como creación de una verificación de la selectividad.
- 5.
- Verificación de si se cumplen todas las especificaciones de instalación y de construcción específicas de los países.
Estas etapas requieren un gasto de tiempo alto.
El proceso de proyección es confuso, puesto que las etapas
individuales y los parámetros de influencia se influyen mutuamente.
Esto se documenta también porque los gremios internacionales hasta
ahora no han podido llegar a un acuerdo con un procedimiento común
en el modo de proceder.
Hasta ahora, en la proyección se recurre, en
general, a instalaciones o a partes de instalaciones existentes de
proyectos realizados. A tal fin se memorizan ejemplos de realización
típicos en forma de papel o en forma de tablas EXCEL o Tablas
ACCESS y se evalúan.
Esto conduce o bien a un gasto de tiempo alto o
a instalaciones dimensionadas de forma no económica, puesto que las
instalaciones realizadas antiguas y el nuevo proyecto en pocas
ocasiones coinciden, Además, una proyección de este tipo solamente
puede ser realizada por especialistas.
Las reglas de cálculo válidas, en general, para
cortocircuitos, flujo de carga, caída de la tensión (ver también
las explicaciones siguientes con relación al procedimiento de
proyección) se depositan como núcleo de cálculo en el sentido de
cálculos o fórmulas normalizadas. Las reglas de proyección están
depositadas en función de los tipos de circuitos y de las
condiciones de proyección como métodos.
A través de los ajustes por defecto se pueden
adaptar tanto los parámetros para los métodos como también para el
núcleo de cálculo a los requerimientos específicos de los países o
específicos de los usuarios. A través de los ajustes básicos
dependientes de los países o dependientes de los usuarios se puede
realizara través de un sistema experto una proyección económica,
adaptada a los requerimientos del usuario o del tipo de edificio,
sin que se requieren conocimientos técnicos especiales de los
usuarios. La proyección se realiza de forma automática en un
periodo de tiempo muy corto.
En caso necesario, a través de una modificación
de los valores por defecto o una modificación de medios de
funcionamiento individuales, se puede adaptar el procedimiento de
proyección a requerimientos especiales de técnicos o de tipos de
edificios. El usuario puede proyectar tanto de arriba hacia abajo,
es decir, partiendo de la alimentación hacia los consumidores
individuales, como también desde abajo hacia arriba, es decir,
reacción de un balance de energía a partir de los consumidores
hacia la alimentación.
\newpage
Para que también los usuarios no experimentados
puedan conseguir rápidamente un resultado correcto desde el punto
de vista económico y técnico, se ha realizado una estructuración
para el procedimiento, El objetivo es conseguir pocas etapas de
manejo, siempre del mismo tipo. Ver a este respecto la figura 1. Se
han definido las siguientes estructuras, elementos normalizados de
la red y también elementos básicos.
Éstos se pueden tratar en cada caso de acuerdo
con un mismo esquema:
- 1.
- Definición del nodo de partida (alimentación, distribución). Esto es asumido la mayoría de las veces por las etapas precedentes.
- 2.
- Definición del nodo de destino (distribución, carga).
- 3.
- Cálculo y dimensionado de la conexión (función de protección, cable/carril).
Además, se lleva a cabo una estructuración para
el manejo.
- 1.
- Representación e introducción solamente de los parámetros absolutamente necesarios (ajustes por defecto).
- 2.
- En caso necesario, indicaciones detalladas sobre otras medidas.
La superficie está dividida en varias zonas.
- a.
- Esquema continuo de la red de alimentación como estructura de árbol (lado izquierdo de la figura) con distribuidor principal, distribuidor secundario, consumidores.
- b.
- Superficie de representación (lado superior derecho de la figura).
Representación en función del procesamiento
- \rightarrow
- Representación de la imagen monopolar de la red con datos técnicos de los medios de funcionamiento o resultados de la distribución de la carga/cálculo de cortocircuito.
- \rightarrow
- Representación de las curvas características de la corriente con elementos de ajuste de la instalación de protección y valores límite.
- \rightarrow
- Dibujos en alzado, asociación de campos, dimensiones, etc.
- c.
- Regleta de aviso (lado inferior derecho de la imagen), con representación de mensajes de errores, reglas de dimensionado, instrucciones de manejo.
Desde todas las tres ventanas de la estructura
de la imagen se puede controlar el procedimiento.
En la estructura de árbol (parte izquierda de la
imagen) se representan además del esquema continuo de la red, los
resultados de la función de verificación para protección contra
sobrecarga, protección contra cortocircuito, caída admisible de la
tensión, protección contra descarga eléctrica y selectividad a
través de símbolos y colores en tiempo real, es decir, durante el
tiempo de ejecución del programa, en cada modificación. El usuario
ve inmediatamente las repercusiones de sus modificaciones.
Las propiedades, que describen un medio de
funcionamiento, están estructuradas de manera que se pueden ver y
modificar en tres niveles:
- -
- Plano 1: propiedades de los medios de funcionamiento en la imagen de conjunto de la red de acuerdo con la figura 2,
- por ejemplo cables - longitud de los cables
- -
- Número de sistemas paralelos
- -
- Sección transversal de los conductores principales
- -
- Sección transversal de los conductores N
- -
- Sección transversal de los conductores PE
- -
- Designación
- por ejemplo conmutadores - designación
- -
- Corriente de diseño
- -
- Tipo
- -
- Plano 2: propiedades del campo de diálogo del circuito de corriente (ver el ejemplo de la figura 3).
El campo de diálogo del circuito de corriente
contiene para cada medio de funcionamiento en el circuito de
corriente las propiedades más importantes del medio de
funcionamiento para visión y modificación,
Por ejemplo, tipo de conexión
- -
- cable
- -
- longitud
- -
- disposición
- -
- sección transversal
- -
- conductores exteriores, B y PE
- -
- corriente de carga admisible
- -
- designación.
Por ejemplo, tipo del aparato de conmutación
- -
- conmutador de potencia
- -
- corriente de diseño/capacidad de conmutación de cortocircuito
- -
- tipo de aparato de protección.
- -
- Plano 3: Propiedades de diálogo de detalle de los medios de funcionamiento (ver el ejemplo de la figura 4).
El campo de diálogo de detalle de los medios de
funcionamiento contiene todas las propiedades que describen los
medios de funcionamiento. Todos los valores pueden ser modificados.
Al mismo tiempo, éstos pueden ser determinados para un medio de
funcionamiento determinado a partir de la base de datos:
Por ejemplo, tipo de conexión
- -
- material de los conductores
- -
- material de aislamiento
- -
- número de sistemas paralelos
- -
- sección transversal de los conductores exteriores
- -
- sección transversal de los conductores PEN
- -
- disposición de los conductores
- -
- tipo de tendido
- -
- factores de reducción
- -
- caída admisible de la tensión del trayecto
- -
- designación.
Puesto que los campos de propiedades de los
medios de funcionamiento en el sistema experto son ocupados
previamente a través de valores por defecto variables, solamente
tienen que modificarse las propiedades en un número reducido de
circuitos de corriente en los planos individuales. A través de la
división en planos se reducen considerablemente las
representaciones de una manera sinóptica (un conmutador de potencia
tiene más de 17 valores de propiedades) y el gasto de tiempo para
el manejo.
Una ventaja esencial del procedimiento de
proyección reside en la estructuración del procedimiento y el
manejo, en la preparación de la estructura de las propiedades de los
medios de funcionamiento utilizados en la técnica de edificios así
como en el desarrollo de una estructura de software adecuada para el
manejo de la herramienta de dimensionado, para conseguir un
resultado en el tiempo más corto posible.
Para la proyección o bien para la determinación
de los componentes de una alimentación de corriente del edificio
debe garantizarse lo siguiente a través del procedimiento de
proyección con un componente de software (núcleo de cálculo):
- -
- dimensionado de los medios de funcionamiento necesarios para la alimentación de corriente eléctrica en edificios como
- -
- aparatos de conmutación y aparatos de protección
- -
- cables, líneas, barras colectoras, etc.
- -
- transformadores, generadores, etc.
- de acuerdo con las reglas reconocidas de la técnica (especificaciones de construcción, determinaciones de la instalación, etc.)
- -
- selección de los medios de funcionamiento con sus propiedades relevantes para la determinación y la selección a partir de una base de datos,
- -
- verificación
- -
- de la protección contra sobrecarga y contra cortocircuito,
- -
- de la protección contra descarga eléctrica en el caso de contacto indirecto (protección contra las personas),
- -
- de la caída máxima admisible de la tensión.
El procedimiento debe conducir, por una parte,
rápidamente sin conocimientos técnicos especiales a soluciones
realizables de una manera clara y económica (sistema experto), pero,
por otra parte, debe permitir de una manera específica del país las
costumbres de proyección especiales de los usuarios.
Hasta ahora se ha creado de una manera
aproximada el concepto de alimentación en virtud de valores
experimentales a partir de proyectos realizados. O bien manualmente
o con programas de cálculo de la red se calculan las corrientes de
carga, la caída de la tensión y la carga de corriente de
cortocircuito. A partir de los catálogos de los fabricantes de
aparatos y del sistema se han seleccionado a continuación los medios
de funcionamiento y se ha verificado su fiabilidad.
Esto es, por una parte, costoso de tiempo debido
a la entrada repetida de datos, y debido a la irrupción de medios
entre los procedimientos individuales existe el peligro de errores
de diseño a través de errores de transmisión.
La red de alimentación de corriente de un
edificio se divide en clases, subclases y propiedades y métodos
ligados con ellas.
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
\vskip1.000000\baselineskip
a1. Subclase de
alimentación
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
\vskip1.000000\baselineskip
a2. Subclase de circuitos de
corriente
terminal
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
\vskip1.000000\baselineskip
a.1.1 Subclase de alimentación
del transformador, por
ejemplo
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
\vskip1.000000\baselineskip
a.1.1.1 Propiedades del
transformador
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
\newpage
a.1.1.1
Métodos
- -
-
\vtcortauna
A tal fin se utilizan los elementos normalizados
según la figura 1. Las etapas de proyección individuales, los
métodos de cálculo y las propiedades se pueden asociar de esta
manera de forma unívoca. A través de valores por defecto específicos
de los países y destinados a los usuarios se pueden predeterminar
datos técnicos para la proyección y la selección de los medios de
funcionamiento en función de la clase.
Modo de proceder durante el cálculo a través del
programa/herramienta de proyección:
Para reducir los bucles de cálculo para la
realización de la proyección a la medida absolutamente necesaria,
se establece la siguiente secuencia de proyección:
- 1.
- Proyección de la protección
- 2.
- Proyección de la protección contra cortocircuito
- 3.
- Proyección de la protección contra descarga eléctrica
- 4.
- Proyección de la caída de la tensión
- 5.
- Proyección del comportamiento selectivo de la instalación de protección (ver Punto 3).
Este modo de proceder especial conduce a una
"proyección de avance", que conduce, en principio, por
ejemplo, solamente a secciones transversales necesarias elevadas
del cable y de la línea, respectivamente. De esta manera, se evitan
bucles innecesarios en la proyección y se consigue, en principio,
la solución más favorable económicamente.
Las etapas de proyección individuales se basan
en las reglas de la técnica reconocidas vigentes actualmente. A
través de ajustes específicos de los países se pueden tener en
cuenta notas al pie habituales en los países en las reglas de
proyección.
Las clases individuales de circuitos de
corriente se dimensionan de acuerdo con las reglas reconocidas de
la técnica, tales como especificaciones, determinaciones y
disposiciones de instalación nacionales e internacionales. Los
medios de funcionamiento necesarios como aparatos de conmutación,
cables, etc. están determinados de acuerdo con un sistema experto
sobre la base de valores por defecto, que se pueden adaptar a los
requerimientos del planificador respectivo, así como reglas de
selección para los medios de funcionamiento (lógica Fuzzy). Esto
conduce con un gasto de tiempo mínimo a soluciones realizables. En
caso necesario, a través de ajuste manual se puede adaptar cada
circuito de corriente a las concepciones del usuario del software.
De esta manera, se pueden tener en cuenta, además, los deseos
personales de realización del usuario.
Para que se tengan en cuenta solamente productos
suministrables durante el dimensionado, se accede a una base de
datos, en la que están depositados todos los productos con las
propiedades necesarias para un programa automático. A tal fin se
ponen a disposición tres procedimientos de dimensionado:
La necesidad de potencia para un edificio se
lleva a cabo, en principio, de acuerdo con el método
"bottom-up" (de abajo arriba), es decir, desde
el consumidor final hacia la alimentación de un edificio. Para
conseguir aquí muy rápidamente un balance de energía para un
edificio, se puede introducir la estructura de alimentación de un
edificio con los datos importantes para el balance de energía como
potencia activa, potencia ciega, número de polos, tensión de
diseño, factor de simultaneidad (distribuidores) o factor de
utilización (consumidores) o bien se pueden modificar los valores
por defecto previamente ajustados. El balance de energía se realiza
entonces en tiempo real durante la ejecución del programa en caso de
modificaciones y entradas. No se realiza la entrada o complemento
de funciones de conmutación y de protección o de los trayectos de la
transmisión. Esto se puede proyectar posteriormente en un instante
posterior. (ver Puntos b o c).
Como valor por defecto, el programa está en
"dimensionado automático". Esto significa que después de la
entrada de la tarea de alimentación, el programa dimensiona de
forma automática los aparatos de conmutación y de protección
necesarios, las conexiones de cables y de barras colectoras
necesarias de acuerdo con el método "top-down"
(desde la alimentación hacia el consumidor). Los medios de
funcionamiento son seleccionados con el método de selección,
dependiente del circuito de corriente y de sus propiedades, a partir
de la base de datos. De una manera automática, en paralelo al
tiempo de ejecución, con cada entrada o modificación se crea un
balance de energía según el Punto a, un cálculo de la distribución
de la carga y un cálculo de cortocircuito tanto para las cargas de
cortocircuito máximas como también mínimas. Con el módulo de
verificación se verifican las 5 condiciones para la formación del
circuito de corriente de acuerdo con las especificaciones. El
resultado se representa en la estructura de árbol de la red (verde
= verificación correcta; rojo = al menos una verificación no es
correcta o el dimensionado es erróneo, porque, por ejemplo, no se ha
podido determinar ningún aparato de protección adecuado). Si el
usuario modifica una propiedad del medio de funcionamiento o bien
determina a partir de la base de datos un medio de funcionamiento
nuevo con nuevas propiedades entonces se conmuta de forma
automática para este medio de funcionamiento desde "dimensionado
automático" a "dimensionado manual" (mano azul en el nodo
correspondiente del distribuidor, alimentación de los consumidores
en la estructura de árbol o bien en el campo de diálogo del
circuito de corriente en el medio de funcionamiento). En este caso,
no se determina ningún medio de funcionamiento nuevo, sino que se
lleva a cabo el cálculo y la verificación con el medio de
funcionamiento ajustado por el usuario de acuerdo con el método
top-down (desde la alimentación hacia el
consumidor). La representación del resultado -se cumplen o no se
cumplen todas las condiciones- se representa en la estructura de
árbol como en el Punto b.
El cometido del programa es dimensionar en el
tiempo más corto posible de una manera automática una instalación
económica y seleccionar los medios de funcionamiento necesarios. Por
este motivo, se evalúan en el procedimiento de cálculo las
indicaciones de los fabricantes, que conducen al dimensionado más
económico de medios de funcionamiento. A ello pertenece, por
ejemplo, la actuación limitadora de la corriente de conmutadores de
potencia, conmutadores de protección de la línea u fusibles en
corrientes de cortocircuito. A tal fin, se digitalizaron las curvas
características de la energía de paso así como las curvas
características de la corriente de paso de estos medios de
funcionamiento y se depositaron en la base de datos de acuerdo con
un procedimiento especial.
Esta medida conduce a un diseño económico de los
medios de funcionamiento, especialmente en cables y líneas y, por
lo tanto, a una reducción esencial de la carga de incendio en el
edificio a través de la reducción del aislamiento de los cables
(por ejemplo, PVC) en el caso de tendido de secciones transversales
menores de los cables.
La caída de la tensión en los circuitos de
corriente individuales se calcula de acuerdo con las reglas de la
técnica vigentes actualmente. Para una adaptación práctica de los
resultados del cálculo es posible adaptar la temperatura de los
medios de funcionamiento a las relaciones reales.
Otra ventaja de la presente idea consiste en el
desarrollo realizado de algoritmos de software adecuados para la
reproducción de las clases individuales de circuitos de corriente,
clases de medios de funcionamiento, sus propiedades, de los métodos
de cálculo y de diseño para sistemas de alimentación de energía en
forma de banda así como su confrontación en función de las normas y
de las disposiciones de instalación existentes. Por otro lado, el
tipo de conservación de los datos para los medios de funcionamiento,
la preparación o bien la digitalización de las curvas
características de resolución, de las curvas características de la
energía de paso, de las curvas características de la corriente de
paso de los aparatos de conmutación y de protección, como
conmutadores de potencia abiertos, conmutadores de potencia
limitadores de la corriente, conmutadores de protección de la
línea, fusibles, conmutadores de separación de la carga del fusible,
conmutadores de protección-FI, etc., así como la
preparación de las tablas de capacidad de carga de la corriente y de
las tablas de la impedancia se consideran como etapa inventiva.
Solamente la forma especial de la preparación de los datos así como
los algoritmos de software desarrollados garantizan
- a.
- una separación de la conservación de los datos y el programa
- b.
- una solución que se puede realizar de forma favorable desde el punto de vista económico
para la alimentación de energía eléctrica en
edificios. Ambas cosas conducen a una reducción considerable del
tiempo de proyección a aplicar y a la evitación de errores de
proyección.
Para la alimentación de energía eléctrica en
edificios es necesario verificar el comportamiento selectivo de
instalaciones de protección contra sobrecarga y de protección contra
cortocircuito. Si se alimentan las instalaciones de seguridad
necesarias en el edificio, como iluminación de seguridad, ascensores
para bomberos, bombas de agua de extinción, etc., existe incluso la
obligación de verificación, en virtud de especificaciones de
instalación y de construcción nacionales, europeas e
internacionales. Sin embargo, si se modifican los aparatos de
conmutación y de protección en un circuito de corriente para
conseguir un comportamiento selectivo, esto tiene una influencia
sobre los otros medios de funcionamiento en un circuito de corriente
como cables, líneas, barras colectoras, etc.
Hasta ahora se ha realizado la verificación de
la selectividad o bien a través de la representación gráfica de las
curvas características medias del tiempo de la corriente (figuras 6
y 7) de los aparatos de conmutación y de los aparatos de protección
en papel doble logarítmico para el intervalo de tiempo de activación
mayor que 100 ms o a través de la evaluación de tablas de valores
límite de selectividad de los fabricantes. Esto requiere un gasto
de tiempo grande, puesto que debe representarse cualquier
combinación de aparatos de conmutación y de aparatos de protección
colocados delante o detrás, respectivamente (consideración de dos
aparatos respectivos). Tampoco el empleo de programas de software
modernos, que asumen la representación en papel doble logarítmico
redujo el gasto en una medida esencial, puesto que no existía ningún
enlace directo con los programas de cálculo para cortocircuito y
flujo de carga.
\newpage
El programa especifica de forma automática el
árbol de circuitos de corriente con los aparatos de conmutación y
de protección utilizados. A partir del dimensionado del circuito de
corriente, recibe los datos relevantes de la red para la
determinación del ajuste correcto de la protección y los representa
en un diagrama de corriente y tiempo (ver los ejemplos según las
figuras 6 y 7).
En virtud de los datos de ajuste de las
secciones de las curvas características individuales (sobrecarga,
demora de corta duración y no demora) así como en virtud de las
bandas de tolerancia superior en inferior indicadas por el
fabricante (a partir de la base de datos), el programa compone la
banda de tolerancia de la activación de protección del aparato de
protección respectivo de una manera autónoma y automática. Los
puntos de intersección, calculados de forma automática por el
programa, de las curvas características de aparatos de conmutación
y de protección antepuestos y pospuestos, determinan el límite de
selectividad. Si el límite de selectividad se encuentra en la zona
"no demorada" (activador rápido de cortocircuito), se utilizan
adicionalmente tablas de valores límite de selectividad.
Los valores de ajuste calculados por el programa
pueden ser utilizados por el usuario. A tal fin, en la base de
datos están depositadas las fases de ajuste reales de los aparatos
de conmutación y de protección individuales. El ajuste se realiza
entonces en la parte central de la figura con los llamados botones
blandos.
Al mismo tiempo, en el diagrama de tiempo de
corriente se representan las sumas de las bandas de tolerancia de
las instalaciones de protección antepuestas y pospuestas. Por lo
tanto, para la derivación considerada se puede ver directamente si
existe un comportamiento selectivo, sin considerar individualmente
cualquier combinación posible de aparatos de conmutación y de
protección.
Si se seleccionan datos de ajuste, que conducen
a que los medios de funcionamiento utilizados o bien sean cargados
en una medida inadmisiblemente alta en el caso de carga máxima del
circuito de corriente o en el caso de cortocircuito o sean
previsibles activaciones erróneas, éstas son representadas en
"ROJO" de forma inmediata, por lo tanto, en el tiempo de
ejecución.
A través de este procedimiento, el proyectista
obtiene las siguientes ventajas:
- -
- duración de la proyección esencialmente más corta (ventaja de tiempo y de costes),
- -
- resultado más exacto, puesto que se trabaja con fases de ajuste posibles reales
- -
- la influencia sobre la selección de los medios de funcionamiento como cables, líneas, etc., y sobre la selectividad se representa directamente de forma automática,
- -
- los mensajes de error son asumidos de forma automática en el cálculo de la red.
A través del empleo de esta herramienta se
asegura, con un gasto tolerable, muy reducido, que se garantice un
comportamiento selectivo de las instalaciones de protección. Esto
conduce en último término a instalaciones de alimentación de energía
más seguras en la técnica de edificios.
Otra ventaja del procedimiento reside en la
utilización de algoritmos de software adecuados y secciones de
procedimiento para
- -
- la generación de las curvas de activación correctas en función de la tolerancia,
- -
- la generación de las curvas de activación de la suma de las tolerancias de varios aparatos de conmutación y de protección antepuestos o pospuestos,
- -
- el cálculo de los puntos de intersección correctos de las curvas de activación.
A través de un mantenimiento adecuado de los
datos se garantiza la funcionalidad anterior, siendo realizada
durante el tiempo de ejecución del programa una supervisión de la
selectividad o bien de la selectividad parcial. Las modificaciones
se procesan en-línea.
El planificador de instalaciones de energía
eléctrica para edificios debe realizar, en un instante muy precoz
de la planificación, indicaciones sobre la necesidad de espacio
requerida para distribuciones, transformadores, generadores y vías
de transmisión de energía. En general, le faltan los conocimientos
especiales sobre la construcción de instalaciones de distribución,
sobre problemas de calentamiento en determinados distribuidores,
etc.
El cometido es en este caso obtener datos sobre
los distribuidores, que determinan su tamaño, su peso y los costes
de estimación en función de las propiedades deseadas de los
distribuidores y la necesidad de espacio requerida.
Hasta ahora, en la proyección se recurre, en
general a instalaciones existentes o a partes de instalaciones de
proyectos realizados. A tal fin, se memorizan y se evalúa ejemplos
de realización típicos en forma de papel o, por ejemplo, en forma
de gráficos DXF. Esto conduce a un gasto de tiempo alto, puesto que
deben localizarse y, dado el caso, modificarse los campos
necesarios en función de los medios de funcionamiento determinados.
Además, tal proyección solamente se puede realizar por
especialistas.
De una manera similar a la determinación de los
medios de funcionamiento, también aquí se lleva a cabo una
estructuración, para que
- 1.
- se pueda realizar el manejo fácilmente (siempre el mismo esquema)
- 2.
- puedan determinar, a ser posible, de forma automática, diferentes distribuidores.
Los medios de funcionamiento (aparatos de
conmutación y de protección) a partir del dimensionado de los
circuitos de corriente, incluidas sus propiedades, se pueden
incorporar en la definición de la carcasa. A partir de la base de
datos de los distribuidores se calculan los módulos funcionales
para el montaje de los aparatos de conmutación y de protección.
Todos los distribuidores, que tienen un módulo funcional para los
aparatos de conmutación y de protección, son acondicionados de forma
automática con sus propiedades para la selección.
A través de la limitación de las propiedades
admisibles, como clase de protección, color, tipo de la subdivisión
interior, etc. se pueden limitar los distribuidores admisibles para
la selección. Al usuario se le entrega de esta manera un útil que
le permite determinar, en virtud de propiedades generales de los
distribuidores, en un corto espacio de tiempo, el distribuidor que
cumple sus requerimientos.
Una vista delantera y una vista en planta
superior del distribuidor se genera de forma automática y está
disponible para la utilización posterior, por ejemplo en programas
CAD. Al mismo tiempo se realiza una descripción general de los
distribuidores, de los aparatos de conmutación y de protección a
incorporar así como un precio estimado.
En la determinación se tiene en cuenta que los
aparatos de conmutación y de protección solamente tienen una
capacidad reducida de soporte de corriente después del montaje en un
distribuidor. Esto conduce a una determinación suficiente de los
aparatos de conmutación y de protección.
La ventaja esencial del nuevo procedimiento con
respecto a la determinación de la carcasa reside en el desarrollo
de clases, subclases, etc., que se pueden describir a través de
propiedades, que comprende un planificador o instalador de una
instalación de conmutación. A tal fin, se emplean algoritmos de
selección, que asocian los aparatos de conmutación y de protección,
determinados por la herramienta de dimensionado del procedimiento,
a través de sus propiedades como corriente de diseño, corriente de
carga, número de polos, capacidad de conexión de cortocircuito,
tipo de funcionamiento, tipo de construcción, etc. a un campo y a
un tipo de instalaciones determinados.
Evidentemente, las etapas individuales del
procedimiento descritas y los detalles del nuevo procedimiento y
del dispositivo realizado con un PC se pueden combinar entre sí, sin
que se abandone la idea básica de la presente invención. En este
caso, es esencial que la proyección sistemática costosa y
condicionada hasta ahora de instalaciones se pueda realizar ahora
de forma automática con un alto grado de facilidad para el
usuario.
Claims (10)
1. Procedimiento para la proyección de una
instalación eléctrica con una red, que se extiende desde un lado de
alimentación hasta un lado del consumidor, caracterizado
porque se calcula una imagen de la red o bien a través
de
de
- -
- cálculo de un circuito de corriente de alimentación con la ayuda de previsiones para medios eléctricos, de la potencia disponible y de la longitud del circuito de corriente y a través del
- -
- cálculo de un circuito de corriente de consumidores con la ayuda de previsiones para la carga prevista y la longitud del circuito de corriente o a través del
- -
- cálculo de un circuito de corriente de consumidores con la ayuda de previsiones para la carga prevista y la longitud del circuito de corriente y a través del
- -
- cálculo de un circuito de alimentación con la ayuda de la longitud del circuito de corriente y con la ayuda de resultados de algoritmos y con la ayuda de previsiones para el circuito de corriente de consumidores,
- -
- en el que, respectivamente, el circuito de corriente de alimentación y el circuito de corriente de consumidores están acoplados en una interfaz virtual.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque en la interfaz virtual
se puede intercalar una distribución secundaria, estando prevista
una entrada para la longitud del circuito de corriente de la
distribución secundaria para las previsiones o bien para los
resultados con relación al circuito de corriente de
alimentación.
3. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque para cada circuito
de corriente, también para derivaciones paralelas en el circuito de
corriente de alimentación y/o en el circuito de corriente de los
consumidores, a partir de la suma de las cargas hasta el circuito de
corriente considerado, se realiza:
- a)
- el cálculo de instalaciones y/o de medidas de protección para la obtención de seguridad contra sobrecarga con la ayuda de la suma de las cargas y de tablas y algoritmos predeterminados así como con la ayuda de tablas de selección para la determinación de aparatos adecuados;
- b)
- el cálculo de instalaciones y/o de medidas de protección para la obtención de protección de cortocircuito para corrientes de cortocircuito, que se obtienen para el resultado según a) con la ayuda de algoritmos;
- c)
- el cálculo de instalaciones y/o de medidas para la protección de seres vivos contra la descarga eléctrica en el caso de contacto indirecto con la ayuda de resultados de a) y b) y con la ayuda de tablas y/o de algoritmos,
- d)
- el cálculo de la sección transversal de la potencia y/o de conductores paralelos con la ayuda de la evaluación de la longitud de la línea con la ayuda de los resultados según a) a c) desde un punto considerado de la línea hasta una carga considerada, bajo la escala de consideración de que en la carga, en virtud de la caída de la tensión, se produce una tensión para el funcionamiento correcto de la carga,
- e)
- para el caso de que estén previstas dos o más instalaciones de protección en serie, el cálculo de instalaciones, que presentan un comportamiento selectivo entre sí, con la ayuda de los resultados según a) a d) y con la ayuda de tablas de selección, en el caso de que las instalaciones de conmutación de protección no cumplan los requerimientos de selectividad,
- f)
- generación de la imagen de la red con la ayuda de los resultados acumulados según a) a e).
4. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque para dos o más
instalaciones de protección dispuestas en paralelo colocadas en
serie con respecto a instalaciones de protección antepuestas o
pospuestas, se genera una curva envolvente alrededor de las curvas
de resolución de las instalaciones de protección dispuestas en
paralelo y se visualicen estas curvas.
5. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 4, caracterizado porque con la ayuda de
valores predeterminados se modifican parámetros de ajuste de las
instalaciones de protección y se visualizan las curvas de resolución
resultantes en línea.
6. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizado porque los parámetros de
ajuste de las instalaciones de protección se acondicionan en una
interfaz para una salida en los aparatos de protección
respectivos.
7. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la imagen de la
red se visualiza a modo de una estructura de árbol.
\newpage
8. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque para la
obtención de carcasas de distribuciones secundaras para el
alojamiento de aparatos e instalaciones calculados si distribuye el
espacio para:
- -
- carriles de conexión principal,
- -
- accesorios (aparatos de medición, bolsas de diagramas de conexión),
- -
- módulos funcionales para cada aparato utilizable, que están constituidos esencialmente por un conjunto de montaje, para poder incorporar un aparato especial, por bornes y, dado el caso, por carriles intermedios y
- -
- para la carcasa.
9. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 8, caracterizado porque se lleva a cabo para
los aparatos e instalaciones calculados con ventaja una distribución
del espacio calculado asociado en los llamados campos en forma de
distribuciones o armarios de distribución.
10. Dispositivo de proyección para la
realización del procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 9, con un ordenador, una pantalla, un teclado
y, dado el caso, una interfaz, y una memoria, en la que están
memorizados una pluralidad de instalaciones virtuales, aparatos e
instalaciones de protección en tablas con sus datos
característicos, y con un generador, que genera la imagen de la red
a partir de las instalaciones, los aparatos y las instalaciones de
protección calculados.
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