ES2325553T3 - Dispositivo para el acoplamiento de señales de plc a una linea de suministro de tension. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para el acoplamiento de señales de PLC a una línea de suministro de tensión (17d), el cual presenta un tramo (21), que se extiende dentro de una instalación de conmutación (20), especialmente dentro de una instalación de conmutación de tensión media, y el cual junto con otras piezas constructivas eléctricamente conductoras de la instalación de conmutación, como conductores a tierra (25), elementos de fijación, aisladores de soporte (22a), mallas de blindaje, elementos de pared (26), barras de corriente (23a), conmutadores (18c), forma un circuito conductor (27), caracterizado porque se provee una antena (28) que está conformada en forma similar al circuito conductor (27), la que está ubicada adyacente al circuito conductor.

Description

Dispositivo para el acoplamiento de señales de PLC a una línea de suministro de tensión.

La presente invención se refiere a un dispositivo para el acoplamiento de señales de PLC a una línea de suministro de tensión de acuerdo con el concepto general de la reivindicación 1.

Desde hace algún tiempo se conoce la transmisión de datos o informaciones en forma de señales de PLC [comunicaciones mediante cable eléctrico ("powerline communication")] a través de una línea de suministro de tensión. Para ello, están previstas unidades de transmisión y recepción de señales, así llamados módems, los que están conectados en determinados sitios de una red de suministro de tensión con la misma. La conexión puede ser de tipo galvánico, capacitivo o inductivo. Mientras la línea de suministro de tensión sirve para proveer a los usuarios de electricidad de tensión de servicio, es decir, tensión alterna de baja frecuencia, por ejemplo, en el rango de alrededor de 10 Hz, las señales de PLC pueden ser moduladas hacia arriba en un rango de frecuencia más alto. Las líneas de suministro de tensión existentes pueden ser utilizadas así como medio de transmisión para las señales de PLC de alta
frecuencia.

Del documento DE 102 46 261 A1 de la solicitante, se conoce por ejemplo, un dispositivo para el acoplamiento de señales de PLC a una línea de suministro de tensión, en el cual se realiza el acoplamiento de manera inductiva. Dependiendo de que la línea de suministro de tensión sea una línea de baja, media o alta tensión, y según la configuración del sitio en el cual tiene que realizarse el acoplamiento de las señales de PLC a la línea, se prefieren distintos tipos de acoplamiento. Aquí tienen un papel tanto los espacios constructivos de los que se dispone, el grado de dificultad del montaje, el tipo y la configuración de la línea de suministro de tensión, las consideraciones de seguridad, y los aspectos de costos. Finalmente también tienen que considerarse los valores límite de EMV (tolerancia electromagnética).

Según el estado de la técnica EP 0959569, se conoce ya un ejemplo de un dispositivo para el acoplamiento de señales de PLC.

Un problema especial se presenta cuando tiene que realizarse un acoplamiento de señales de PLC a una línea de suministro de tensión que presenta un tramo que se encuentra dentro de una instalación de conmutación. Aquí se puede tratar especialmente de una instalación de conmutación de media tensión, la que presenta entonces un conmutador que puede conectar o cortar una línea de media tensión, típicamente para la transmisión de tensión en el rango entre 1 y 36 kV. En las instalaciones de conmutación conocidas, de acuerdo con la geometría predeterminada de las piezas constructivas existentes de la instalación de conmutación, las que pueden comprender conductores a tierra, elementos de fijación, aisladores de soporte, mallas de blindaje, elementos de pared, barras de corriente, interruptores u otras piezas constructivas, se puede formar un circuito conductor. Este circuito conductor, puede llevar, según de que tipo y en qué punto del circuito conductor se realiza el acoplamiento de las señales de PLC y/o la conexión con el módem, a mayores pérdidas de nivel y a valores de EMV desfavorables.

La invención tiene por objeto desarrollar un dispositivo de acuerdo con el concepto general de la reivindicación 1, de tal modo que se pueda construir de manera más sencilla y económica y se pueda montar de forma más simple.

La invención logra este objeto con las características de la reivindicación 1, especialmente con las de la parte de caracterización, y de acuerdo a ello se caracteriza porque está prevista una antena configurada con una forma similar al circuito conductor, la que está ubicada próxima al circuito conductor.

El principio de la invención se basa substancialmente en que en lugar del acoplamiento inductivo de señales de PLC a la línea de suministro de tensión, conocido, así como también en lugar del acoplamiento capacitivo de las señales de PLC a la línea de suministro de tensión, conocido, se prevé ahora un acoplamiento de antena. El circuito conductor que se encuentra en la instalación de conmutación se usa como primera antena y la antena separada, que tiene una forma copiada del circuito conductor, se prevé como segunda antena, formando las dos antenas juntas un sistema de antenas. Cada una de las antenas puede actuar como antena de transmisión y/o antena de recepción. Para el caso de que un acoplamiento de señales de PLC deba realizarse a la línea de suministro de tensión en ta operación de transmisión de un módem, la antena actúa como antena de transmisión y et circuito conductor actúa como antena de recepción. En el caso inverso, en el cual el acoplamiento de señales de PLC a la línea de suministro de tensión se deba realizar de tal modo que un módem reciba las señales de PLC que son transmitidas a través de la línea de suministro de tensión, el circuito conductor actúa como antena de transmisión y la antena actúa como antena de recepción.

La antena, en el caso más sencillo, puede ser un conductor de forma anular, que está conectado con el módem. El conductor puede doblarse en el sitio, es decir en el sitio de uso o montaje en la instalación de conmutación, en una forma tal que copia la forma del circuito conductor, es decir, de manera que sea substancialmente idéntica en cuanto a la forma al circuito conductor o que se aproxime a esa forma. El circuito conductor existente en la instalación de conmutación se basa en la geometría de las piezas constructivas allí existentes y, por to tanto, está predeterminado.

El circuito conductor forma un circuito eléctrico substancialmente cerrado para tensiones alternas de alta frecuencia, pero está interrumpido para la corriente de baja frecuencia. Et circuito conductor está formado por un tramo de la línea de suministro de tensión, al cual tienen que acoplarse las señales de PLC, así como también por otras piezas constructivas de la instalación de conmutación. Componentes del circuito conductor pueden ser, por lo tanto, por ejemplo, conmutadores o partes del conmutador, especialmente de un conmutador de media tensión, existentes en la instalación de conmutación.

También conexiones eléctricas entre el conmutador y otras piezas constructivas, especialmente en forma de barras de corriente, pueden formar parte del circuito conductor. También los así llamados aisladores de soporte, los que en la jerga técnica se denominan "bottle", y los que llenados con aceite garantizan en forma permanente un aislamiento eléctrico funcional de las capas de papel embebidas en aceite de la línea de suministro de tensión, pueden ser parte del circuito conductor. Finalmente, también forman parte del circuito conductor las barras de montaje para el aislador de soporte, las que también pueden estar conectadas a tierra. También forman parte del circuito conductor elementos de pared y de piso de la instalación de conmutación, por ejemplo, también mallas de blindaje, que están hechas igualmente de metal y típicamente están conectadas a tierra, junto con las piezas constructivas antes mencionadas y el tramo de la línea de suministro de tensión.

La invención reconoce que en base a la geometría dada de una instalación de conmutación, existe allí para la tensión alterna de alta frecuencia un circuito conductor. El circuito conductor existente aprovecha la invención, por cuanto por medio de la ubicación de una antena, se construye un sistema de antenas, lo que resulta posible con muy poco gasto. Para ello, en el caso más simple, sólo es necesario doblar y sujetar la antena en el sitio previsto, siguiendo el desarrollo del circuito conductor prefijado por la posición de las piezas constructivas.

El principio operativo del sistema de antenas es el siguiente: si partiendo del módem se aplica una tensión alterna de alta frecuencia a la antena, se crea de este modo un campo electromagnético en dirección periférica de la antena y se irradia desde allí, lo que provoca en el circuito conductor una corriente correspondiente, dirigida en dirección opuesta. La señal de PLC transmitida por el módem y aplicada a la antena, puede ser acoplada de este modo, prácticamente sin pérdida de transmisión, a la línea de suministro de tensión, entendiéndose el concepto de "acoplamiento de señal" en el sentido de la invención, en forma bidireccional.

El dispositivo de acuerdo con la invención para el acoplamiento de señales de PLC a una Línea de suministro de tensión comprende aquellos dispositivos que acoplan las señales de PLC a una línea de suministro de señales, aquellos dispositivos que desacoplan Las señales de PLC de una Línea de suministro de señales y aquellos dispositivos que pueden tanto acoplar como desacoplar y, por lo tanto, pueden operar en forma bidireccional. Las diferentes direcciones de transmisión de señales posibles están resumidas bajo el concepto de "acoplamiento de señales".

El efecto antes descrito logra, al mismo tiempo, que los valores de EMV de la instalación de conmutación sean reducidos en total claramente, ya que las corrientes en el circuito conductor y en la antena, así como también los campos electromagnéticos correspondientes, tratan de compensarse básicamente.

Debe señalarse que las señales de PLC pueden estar aproximadamente en un rango de frecuencia entre 2 MHz y 50 MHz. La tensión alterna transmitida por la línea de suministro de tensión para el suministro a los hogares se encuentra en cambio en el rango de tensión de baja frecuencia, por ejemplo, de aproximadamente 10 Hz. Para esta tensión alterna de baja frecuencia, el circuito conductor por supuesto no está cerrado y no tiene ningún rol a estas bajas frecuencias. Recién para tensión alterna de frecuencias más altas, como las que son relevantes para las señales de PLC, se representa el circuito conductor existente como un circuito conductor substancialmente cerrado.

De acuerdo con una forma de realización ventajosa de La invención, la antena está conectada con una unidad de transmisión o recepción de señales. Una unidad de transmisión o recepción de señales de este tipo puede ser provista por un módem del tipo convencional, el cual puede realizar los dos tipos de operaciones, es decir, tanto la operación de transmisión como también la operación de recepción. La antena puede estar configurada, especialmente conectada, de tal modo que puede realizar una operación de transmisión como también una operación de recepción. También se puede prever que, por medio de una conexión que se puede conectar a elección, o por un conmutador correspondiente, se pueda realizar una regulación de la antena para que pueda operar en modo de transmisión o de recepción.

De acuerdo con otra forma de realización ventajosa de la invención, el circuito conductor está cerrado para tensiones alternas de alta frecuencia y abierto para tensiones alternas de baja frecuencia. Esto significa que las señales de PLC de alta frecuencia pueden circular por el circuito conductor y pueden ser moduladas hacia arriba en la línea de suministro de tensión y/o pueden ser desacopladas sin más de la línea de suministro de tensión, sin que esto influya sobre la conducción de la tensión alterna de baja frecuencia.

De acuerdo con otra forma de realización ventajosa de la invención, la antena se extiende en forma substancialmente paralela al circuito conductor. Esto significa que la antena presenta una forma que sigue substancialmente el desarrollo del circuito conductor. Una configuración paralela significa también que la distancia de la antena con respecto al circuito conductor a lo largo del desarrollo de la antena, es substancialmente constante. Esto posibilita un sistema de antenas con reducidas pérdidas de transmisión.

De acuerdo con otra forma de realización ventajosa de la invención, la antena está ubicada a una distancia entre 4 cm y 17 cm, ventajosamente entre 6 cm y 15 cm con respecto al circuito conductor. Esto posibilita por un lado una operación especialmente segura y sin pérdidas del sistema de antenas y al mismo tiempo una alta seguridad contra descarga disruptiva, por ejemplo, para el caso de que la línea de suministro de tensión sea una línea de tensión media. Si la antena se encuentra a una distancia de menos de aproximadamente 10 cm con respecto al circuito conductor, se puede prever ventajosamente un aislamiento, por ejemplo, del tipo de un tubo flexible aislante que se puede colocar en la periferia exterior de la antena, en cambio, con distancias más grandes, por ejemplo, mayores de 10 cm, se puede prescindir de un aislamiento eléctrico de la superficie exterior de la antena, la que puede estar configurada metálicamente.

De acuerdo con otra forma de realización ventajosa de la invención, la antena está conformada por un tubo metálico. Esto posibilita una forma constructiva y un montaje de la antena especialmente sencillos, ya que el tubo se puede doblar a su forma definitiva en el lugar de montaje y de esta manera se puede lograr una forma igual a la del circuito conductor. El tubo metálico puede estar hecho por ejemplo, de cobre, y en el caso más sencillo, representa a la antena. Más ventajosamente, el tubo está configurado hueco y presenta en su interior un conductor, el cual está aislado eléctricamente del tubo metálico.

De acuerdo con otra forma de realización ventajosa de la invención, el tubo presenta dos extremos, que no se tocan. En el estado montado, el tubo tiene la forma de un anillo no cerrado completamente, en donde en la zona de los dos extremos abiertos se puede prever una conexión. Por este sitio abierto, los conductores pueden ser introducidos y extraídos del interior del tubo de manera sencilla.

De acuerdo con otra forma de realización ventajosa de la invención, en la zona de los dos extremos del tubo se ha previsto por lo menos una conexión, especialmente una conexión de enchufe. La conexión posibilita especialmente una conexión sencilla de la antena con el módem. De esta manera la antena puede ser prefabricada, de acuerdo a las circunstancias, como una unidad constructiva manual, lo que es especialmente ventajosa cuando la geometría del circuito conductor es conocida anticipadamente y, por lo tanto, se puede realizar un doblado del tubo en el sitio.

De acuerdo con otra forma de realización ventajosa de la invención, dentro del tubo se encuentra un conductor con por lo menos una espira. El conductor está aislado eléctricamente del tubo.

De acuerdo con otra forma de realización ventajosa de la invención, se encuentran dentro del tubo un conductor con dos espiras. Esto posibilita una impedancia de la antena adaptada a la impedancia del circuito conductor.

De acuerdo con otra forma de realización ventajosa de la invención, La antena está conectada en dirección neutra. Esto significa que la antena o el sistema de antenas de antena y circuito conductor, puede operar tanto en la operación de recepción como también en la operación de transmisión, sin que tenga que realizarse una elección del tipo de operación. Si la antena opera en la operación de transmisión, la señal de PLC se alimenta en el circuito conductor independientemente de la dirección y circula la mitad a lo largo de la línea de suministro de tensión a otra instalación de conmutación, y la otra mitad a través del conmutador a una barra colectora. En esta forma de realización de la invención debe contarse sin embargo con una pérdida de nivel de señal de aproximadamente 50%. Por otro lado, puede prescindirse de un conmutador de operación o conexiones especiales.

En este contexto, debe señalarse que un dispositivo para el acoplamiento de señales de PLC, especialmente un dispositivo de acuerdo con la invención con una antena, se puede usar preferentemente en cualquier instalación de conmutación que presente un transformador, para evitar una transformación de las señales de PLC de alta frecuencia. Así, una red de suministro de tensión presenta típicamente, a distancias regulares, por ejemplo, aproximadamente cada 300 m, considerando una línea de tensión media, un dispositivo con un punto de conexión para un módem.

De acuerdo con una forma de realización alternativa de la invención, la antena está conectada como antena direccional y opera o bien en la operación de transmisión o en la operación de recepción. Una conmutación correspondiente de la antena como antena direccional se puede realizar de manera sencilla y posibilita una alimentación de las señales de PLC dependiente de la dirección, en la línea de suministro de tensión, por ejemplo, de tal manera que las señales de PLC prácticamente circulan exclusivamente a través de la línea de suministro de tensión en dirección a otra instalación de conmutación y no a través del conmutador a la barra colectora o a un transformador. Igualmente, para el caso de que la antena se use en el caso de una conmutación como antena direccional en la operación de recepción, se puede prever que no se produzcan aquí tampoco pérdidas de nivel.

Para la elección del tipo de operación deseado de la antena, se pueden prever en la antena o bien dos conexiones separadas, las que están caracterizadas como conexión para la operación de transmisión o conexión para la operación de recepción, o alternativamente un conmutador, que puede accionarse, por ejemplo, manualmente, y que permite una regulación correspondiente del tipo de operación.

Otras ventajas de la invención resultan de las subreivindicaciones no mencionadas así como también de la siguiente descripción de los ejemplos de formas de realización representados en los dibujos. Allí se muestra en:

la Fig. 1: un diagrama de bloques esquemático de un corte de una red de suministro de tensión con una instalación de conmutación de alta tensión y una instalación de conmutación de media tensión,

la Fig. 2: en una vista lateral con recorte parcial, esquemática, una parte de la instalación de conmutación de tensión media de acuerdo con la Fig. 1,

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la Fig. 3: en una representación esquemática, tres fases de la instalación de conmutación de tensión media de la Fig. 2, de acuerdo con la flecha III en la Fig. 2,

la Fig. 4: en una representación de acuerdo con la Fig. 2, la instalación de conmutación de tensión media con un dispositivo de acuerdo con la invención con una antena,

la Fig. 5: la instalación de conmutación de tensión media de la Fig. 4 en una representación de acuerdo con la Fig. 3,

la Fig. 6: la antena de la Fig. 5 en representación individual esquemática,

la Fig. 7: un corte transversal por la antena a lo largo de la línea de corte VII-VII en la Fig. 6 en representación esquemática, y

la Fig. 8: en una representación de tipo conmutación de bloques esquemática, la antena y un módem para la aclaración de la conmutación de acuerdo con la invención.

Primero se explicará en base a la Fig. 1, la que indica solamente en forma muy esquemática un corte de una red de suministro de tensión indicada con 10, lo que debe entenderse en el marco de la presente invención como una instalación de conmutación. Debe señalarse ya ahora que partes o elementos iguales o comparables en la descripción de figuras siguiente, para mayor simplicidad y claridad, se indicarán con los mismos números de referencia, en parte agregando letras minúsculas.

La red de suministro de tensión 10 sirve para el suministro de electricidad a usuarios en la industria y en los hogares con una tensión operativa con una frecuencia baja de por ejemplo 50 Hz o 60 Hz. Desde una central eléctrica no representada, se produce electricidad que es transmitida a través de líneas de alta tensión 11a, 11b, por ejemplo, como tensión alterna de aproximadamente 110 kV. Las líneas de alta tensión 11a, 11b llegan a una instalación de conmutación de alta tensión 12 representada en forma rayada, la que presenta conmutadores 13a, 13b, así como también 15a y 15b, eventualmente barras colectoras 14 y transformadores 16a, 16b, los que transforman la alta tensión de, por ejemplo, 110 kV a una tensión media en el rango de, por ejemplo, 110 kV. Los conmutadores 13a, 13b, 15a, 15b están previstos para garantizar un suministro de tensión redundante de todos los participantes de la red de suministro de tensión 10, para poder realizar, por ejemplo, conmutaciones, o para conectar o desconectar circuitos ramificados, cuando aparecen perturbaciones, por ejemplo, por un rayo o en el marco de trabajos de mantenimiento. Todos los conmutadores en la Fig. 1 se representan en su posición abierta, para mayor claridad, resultando claro para el observador que ésta es una situación operativa no realista, ya que en este caso la red de suministro de tensión 10 no lleva tensión hasta las líneas de alta tensión 11a, 11b.

Una situación operativa realista podría aparecer, por ejemplo, cuando los conmutadores 13a, 15a, 15b y los conmutadores 18a, 18b y 18c, que se explicarán más adelante, están cerrados.

La instalación de conmutación de alta tensión 12, presenta en la parte de salida, dos líneas de media tensión 17a y 17b. La línea de media tensión 17a está representada solamente en forma interrumpida y lleva a zonas de red de la red de suministro de tensión 10 no representadas, por ejemplo, a una instalación de conmutación no representada. La línea de media tensión 17b lleva a una instalación de conmutación de tensión media 20, la que, según el ejemplo de forma de realización de la Fig. 1, comprende los conmutadores 18a, 18b y 18c, una barra colectora común en forma de un tramo 21 dentro de la instalación de conmutación 20 y un transformador 19, el que transforma la tensión media de, por ejemplo, 119 kV a una baja tensión de, por ejemplo, 0,4 kV. Una línea de baja tensión 42 puede llevar, por ejemplo, a los hogares correspondientes, el suministro de energía eléctrica para los usuarios. La instalación de conmutación de tensión media 20 de acuerdo con la Fig. 1 puede ser denominada también como estación transformadora de la red local debido a la presencia del transformador 19.

La instalación de conmutación de media tensión 20 está conectada con otra línea de tensión media 17c, la que puede llevar a instalaciones de conmutación de tensión media no representadas o a otras zonas de la red. Un tramo de la línea de tensión media, que corre dentro de la instalación de conmutación de media tensión 20, está indicado con 17d en la Fig. 1 y se encuentra en el lado del conmutador 18b que mira hacia el conmutador 18c.

Si bien la instalación de conmutación de tensión media 20 de la Fig. 1 muestra una estación transformadora, en base al transformador 19 existente, la invención se refiere también a instalaciones de conmutación que no presentan un transformador 19. Una instalación de conmutación en el sentido de la invención es cualquier instalación de conmutación para una línea de suministro de tensión, que presenta un conmutador, con el cual se puede interrumpir la línea de suministro de tensión.

La Fig. 2 presenta, nuevamente en forma muy esquemática, pero detallada, una zona de una instalación de conmutación de tensión media 20, de acuerdo con la Fig. 1. Una parte 17d de una línea de tensión media entrante, válida de igual manera para las líneas de tensión media 17a, 17b y 17c representadas en la Fig. 1, está formada por un cable, el cual presenta o bien un alma interior o tres almas interiores, las que están envueltas por capas de papel embebido en aceite, y de esta manera están aisladas de un blindaje exterior metálico, por ejemplo, que contiene plomo o aluminio. La Línea de tensión media 17d que entra en la instalación de conmutación 20 desemboca en un aislador de soporte 22a, que presenta una estructura tipo árbol de Navidad y es denominado "bottle". Sirve para mantener la función de aislamiento de las capas de papel embebidas en aceite de la línea de tensión media 17d. Para ello, el bottle 22a presenta un almacenamiento de aceite y permite en base a la acción capilar una humectación permanente de Las capas de papel con aceite. El aislador de soporte 22a está fijado por medio de una barra de montaje 25 en una pared posterior metálica 26 de la instalación de conmutación 20 y conecta a tierra al mismo tiempo el blindaje del cable 17d no representado en la Fig. 2, a través de esta barra de puesta a tierra 25.

De la parte superior del bottle 22a, con respecto a la Fig. 2, sale un tramo 21 de la línea de suministro de tensión media 17d, el cual no está aislado y en la jerga técnica es denominado barra de corriente. Se trata de un conductor que permite grandes corrientes de flujo, doblado varias veces en forma opuesta, que conecta el alma interior de la línea de suministro de tensión media 17d con un conmutador 18c, el cual está representado en la Fig. 2 solamente en forma esquemática. El conmutador 18c puede ser conmutado entre un estado abierto representado en la Fig. 1 y un estado cerrado no representado en la Fig. 1. En el estado cerrado, el conmutador 18c conecta el tramo 21 de la línea de tensión media 17d a través de una línea de alimentación 24 con una barra colectora de la instalación de conmutación 20 no representada en las Figuras 1 y 2, o por ejemplo, también con el transformador 19, según la Fig. 1.

La geometría de las piezas constructivas 22a, 25, 26, 18c, 21 y 23a de la instalación de conmutación de tensión media 20 representada en la Fig. 2, está prefijada y sirve de manera convencional a la fijación de un extremo 17d de una línea de tensión media, a la sujeción y fijación así como también la puesta a tierra de un bottle 22a y a la conexión de tensión y corriente del alma, es decir, el conductor de fases, de la línea de tensión media con un conmutador 18c.

La Fig. 2 indica que las partes constructivas 25, 26, 18c, 23a y/o 21 y 22a representan en primera aproximación un anillo. Éste representa un circuito de corriente cerrado para una corriente alterna de alta frecuencia. Este circuito cerrado se indica en la Figura 2 como un circuito conductor indicado con 27.

Para una mejor comprensión, se hace notar que la barra de montaje 25 y la pared posterior 26 están puestas a tierra y por lo tanto conectadas con el blindaje de la línea de suministro de tensión media 17d, en cambio el conmutador 18c y el tramo 21 están conectados con el conductor de fases de la línea de suministro de tensión media 17d.

La Fig. 3 muestra en una representación sólo muy esquemática una zona de la instalación de conmutación de tensión media 20 según la Fig. 2, aproximadamente según la flecha III en la Fig. 2. De esta representación resulta claro que típicamente, pero no obligatoriamente, en una instalación de conmutación de tensión media 20 se encuentran conmutadas tres fases de una línea de suministro de tensión media 17. Es posible aquí que una sola línea de suministro de tensión media 17 presente un blindaje común y tres almas interiores, es decir, conductores de tres fases. Alternativamente, también es posible que una instalación de conmutación de tensión media 20, conduzcan tres líneas de tensión media separadas 17d, 17e y 17f, como lo indica la Fig. 3.

La Fig. 3 muestra que tiene extremos de las lineas de suministro de tensión media 17d, 17e y 17f, que comprenden cada uno una sola fase y un blindaje propio, no representado, a través de los aisladores de soporte 22a, 22b y 22c, los que presentan a su vez una barra de montaje propia 25a, 25b y 25c, están conectados a través de barras de corriente 23a, 23b, 23c con un conmutador correspondiente 18c, 18d y 18e. Tres configuraciones según la Fig. 2 se encuentran adyacentes y/o una detrás de otra, si se observan en dirección de la Fig. 2.

El acoplamiento de las señales de PLC a la línea de suministro de tensión 17d o al tramo 21 de la línea de suministro de tensión 17d, que corre dentro de la instalación de conmutación de tensión media 20, presenta algunos problemas importantes. Básicamente, por ejemplo, se podría realizar un acoplamiento capacitivo inmediatamente a la barra de corriente 23a no aislada. Igualmente también se podría colocar un acopiador inductivo inmediatamente a la barra de corriente 23a. Las dos posibilidades conducen sin embargo, por un lado a un comportamiento de alta frecuencia relativamente malo y necesitan por otro lado también un display resistente a la tensión hasta 60 kV, así como también, en el caso de un acopiador inductivo, una gran robustez con respecto a corrientes operativas de 400 A hasta 600 A y golpes de corriente de hasta 20 kA.

Además se presentan problemas porque la propiedad de transmisión puede cambiar dependiendo de la posición de conexión del conmutador 18c.

La solución de acuerdo con la invención prevé un dispositivo representado en la Fig. 6 con sólo un elemento de antena 28 de acuerdo con la invención, representado sólo esquemáticamente, el cual está doblado substancialmente en forma rectangular y presenta cuatro lados de bastidor 20a, 30b, 30c y 30d. El elemento de antena 28 está compuesto por un tubo metálico, por ejemplo, de cobre, el cual es hueco y, como se aclara más adelante, presenta en el lado interior un conductor. El tubo metálico presenta dos extremos 32a, 32b, que están separados entre si y que proveen en la zona de separación una conexión, sobre lo que se comentará más adelante.

Primero deberá aclararse en base a la Fig. 4, que la antena 28 presenta una forma que es similar a la forma del circuito conector 27 existente, en la instalación de conmutación de tensión media 20. La Fig. 4 muestra en una representación según la Fig. 2 la instalación de conmutación de tensión media 20, en la cual se muestra además el elemento de antena 28. Éste está colocado en forma fija con respecto a la instalación de conmutación 20 y presenta un desarrollo similar al desarrollo del circuito conductor 27. Resulta evidente que el lado de bastidor 30d de la antena 28 se extiende paralelo a la barra de montaje 25 conectada a tierra. El lado vertical 30c de la antena 28 se extiende paralelo al tramo de la pared posterior 26 de la instalación de conmutación 20. El lado del bastidor 30b de la antena 28 corre aproximadamente paralelo al conmutador 18c y paralelo a un tramo de la barra de corriente 23a, en donde sólo hay una zona de desviación 31d, en la cual el contorno de la antena 28 se desvía levemente del contorno del circuito de conductor 27. El lado del bastidor vertical 30a de la antena 28 se extiende igualmente substancialmente paralelo al circuito conductor 27, en donde en la zona del aislador de soporte 22a se alcanza un desarrollo casi idéntico y en la zona del tramo vertical de la barra de corriente 23a se forma una zona de desviación 31a, en la cual hay una cierta desviación del contorno, reducida.

Al observar la Fig. 2 resulta evidente que la forma de la antena 28 es muy similar a la forma del circuito conductor 27 existente o casi idéntico a la geometría predeterminada. El contenido de superficie encerrado por la antena 28, así como también el contenido de superficie encerrado por el circuito conductor 27 es de aproximadamente entre 0,1 m^{2} y 1 m^{2}, preferentemente entre 0,25 m^{2} y 0,5 m^{2}.

El tubo metálico 33 puede estar provisto en el lado exterior de un tubo flexible de aislamiento resistente a la tensión como aislamiento resistente a la carga disruptiva y que evita la descarga disruptiva o, en caso de una separación suficiente de la antena 28 con respecto al circuito conductor 27, también se puede mantener desnudo. La Fig. 5 hace evidente que existe una separación d entre la antena 28 y el circuito conductor 27, en donde la separación d se elige preferentemente entre 6 cm y 15 cm.

En base a las Figuras 7 y 8 se explicará ahora el modo de conexión de la antena de acuerdo con la invención:

La Fig. 7 muestra que el tubo metálico 33 está configurado en el interior en forma hueca y sirve para alojar un conductor o en el ejemplo de forma de realización para alojar segundas espiras 34a y 34b de un conductor 34. Las dos espiras 34a, 34b del conductor 34 están aisladas.

La Fig. 8 muestra la antena 28 o el tubo metálico 33 en representación de puntos y rayas. La antena 28 está conectada a través de una conexión 29 con un módem 35, por ejemplo, a través de una línea coaxial 39. El modo de conexión se elige de tal modo que el alma interior 40 del cable coaxial 39 representa la primera espira 34a del conductor 34 que se extiende dentro del tubo 33 y el blindaje 41 del cable coaxial 39 está conectado con el extremo correspondiente de la segunda espira 34b del conductor 34. Al mismo tiempo, la segunda espira 34b está conectada a través de un conductor a tierra 38 masivo con la masa 36. Una estrangulación 37 brinda una separación de alta frecuencia, de modo que las señales de alta frecuencia no fluyen hacia la masa 36.

La Fig. 5 indica que para el caso de que en la antena 28 se provoque una primera corriente I_{1}, como consecuencia del acoplamiento electromagnético en el circuito conductor 27 se produce una corriente I_{2} en dirección opuesta. Los campos electromagnéticos producidos por las dos corrientes I_{1} e I_{2} alrededor de los dos conductores (antena 28 y circuito conductor 27) se compensan substancialmente a cero, de modo que los valores de EMV de la instalación de conmutación de tensión media 20 en total se pueden mantener muy reducidos. Los valores de EMV de una instalación de conmutación 20 convencional pueden ser reducidos claramente de esta manera, ya que las intensidades de campo que aparecen son mucho más reducidas. Por otro lado, entre la antena 28 y el circuito conductor 27 se forma un acoplamiento, de modo que las señales de PLC de alta frecuencia transmitidas del módem 35 (Fig. 8) a la antena 28 son moduladas hacia arriba a través de este acoplamiento inmediatamente al circuito conductor 27 y, por lo tanto, a la línea de suministro de tensión 17d.

Debe señalarse que el tubo metálico 33 está conectado a tierra a través de la línea a tierra 38 muy resistente a las cargas. Las dos espiras 34a, 34b del conductor 34 dentro del tubo metálico 33 se han previsto, ya que de aquí resulta una resistencia calculada aproximada de 50 Ohm, que corresponde a la resistencia del circuito conductor 27, de modo tal que se alcanza una adaptación de la impedancia para la minimización de las pérdidas de nivel.

La conexión 29 también puede estar configurada como una conexión de enchufe, la que no está representada en la Fig. 8, y presentar, por ejemplo, dos enchufes BNC del tipo de un cierre de bayoneta. El módem 35 puede estar conectado a través el cable coaxial 39, de este modo, en forma muy sencilla con la antena 28.

La conmutación de la antena 28 según la Fig. 8 posibilita un acoplamiento, dependiente de la dirección, de las señales de PLC en el tramo 21 de la línea de suministro de tensión 17d. Se puede alcanzar un acoplamiento dependiente de la dirección cuando se cambian las conexiones del alma 40 y del blindaje .41 del cable coaxial.

A la unidad de conexión 29 se le puede asignar entonces también un conmutador, que posibilita una conmutación en la operación deseada (operación de transmisión u operación de recepción) de la antena. Igualmente se pueden prever también dos enchufes BNC, de modo que el módem 35 se pueda conmutar al tipo de operación deseada por medio de la elección del enchufe deseado.

Debe señalarse que la longitud del tubo metálico 33 de la antena 28 tiene un tamaño similar a la longitud de onda de las señales de PLC. Los lados verticales del bastidor 30a y 30c de la antena 28 pueden tener, por ejemplo, una longitud de 15 cm y los lados horizontales del bastidor 30b y 30d de la antena 28 pueden tener, por ejemplo, una longitud de 20 cm, siendo estos datos sólo aproximados, que deben entenderse como ejemplos solamente.

El circuito conductor 27 explicado en la Fig. 2 puede estar formado también por otras piezas constructivas, dependiendo de la situación real dada en la instalación de conmutación 20. Así, por ejemplo, la barra de montaje 25 para el bottle 22a según la Fig. 2 también puede ser reemplazada por un piso metálico macizo. La pared metálica 26 también puede estar configurada o bien en forma maciza o por una malla de alambre.

El punto de alimentación en forma de la conexión 29 puede estar ubicado en cualquier sitio de la antena 28. Ventajosamente, sin embargo, el mismo se encuentra ubicado por razones de seguridad así como también por razones de practicidad en lo posible bastante separado del bottle 22a.

El acoplamiento de las señales de PLC de acuerdo con la invención a través de una antena 28 al circuito conductor 27 existente de la instalación de conmutación 20 es en total independiente de la posición del conmutador de tensión media 18c y puede garantizar por lo tanto un acoplamiento de señales de PLC permanente. En el caso de una irradiación de las señales de PLC dependiente de la dirección a través de la antena 28 en la línea de suministro de tensión media 17d, las piezas constructivas eléctricas de la instalación de conmutación 20 del lado que mira hacia el bottle 22a del conmutador 18c según la Fig. 2 pueden ser liberadas de las señales de alta frecuencia. También esto ayuda a la disminución de los valores de EMV.

Un doblado del tubo 33 se realiza en el sitio de tal modo que se pueda realizar una adaptación óptima de la forma del bastidor de la antena 28 a la geometría existente del circuito conductor 27. Además ventajosamente al tubo metálico 33 se le agrega el conductor 34 o las espiras 34a, 34b del conductor 34, cuando el tubo 33 ya está doblado en el sitio. Para ello, pueden usarse auxiliares de introducción conocidos. Existe también la posibilidad de conducir las dos espiras 34a, 34b del conductor 34a juntas, en estado no conectado como dos tramos de conductor, a través del tubo 33, y recién después conectarlas correspondientemente.

Una instalación de conmutación 20, que está provista del dispositivo para el acoplamiento de señales de PLC de acuerdo con la invención, puede presentar diversos conmutadores 18c, los que pueden accionarse en forma manual o alternativamente también a motor. Se puede tratar aquí de conmutadores de red de alimentación radial o de conmutadores de anillo, según el tipo de conmutación de la línea de suministro de tensión media 17. También pueden ser conmutadores de corte o interruptores de potencia.

Debe señalarse, complementariamente, que las instalaciones de conmutación 20 representadas esquemáticamente en las Figuras 2 a 5 pueden estar ubicadas en cualquier sitio de una red de suministro de tensión 10 según la Fig. 1. El conmutador indicado con 18c en la Fig. 2 puede ser, por ejemplo, también un conmutador indicado con 18a o con 18b en la Fig. 1. El circuito conductor 27 de la instalación de conmutación 20 también puede comprender varios conmutadores.

El dispositivo de acuerdo con la invención comprende primero la antena 28, la cual en el ejemplo de realización no representado también puede estar formada por un conductor doblado en forma de anillo. El dispositivo de acuerdo con la invención puede comprender también una conexión 29 del lado de la antena, así como también eventualmente un cable de conexión 39, así como también eventualmente un módem 35.

En el caso de una instalación de conmutación de tensión media 20 que presenta un conductor de tres fases 17d, 17e, 17f, como to muestra la Fig. 3, está previsto ventajosamente, que sólo se carga una fase 17d de la línea de tensión media con señales de PLC, de modo que las otras dos líneas de tensión media 17e y 17f no transmiten señales de PLC. En un ejemplo de forma de realización no representado, pueden estar previstas, sin embargo, también varias antenas 28 en una instalación de tensión media 20 para el acoplamiento de señales de PLC a conductores de varias fases de una línea de tensión media 17 o a diferentes líneas de tensión media 17d, 17e, 17f.

Claims (19)

1. Dispositivo para el acoplamiento de señales de PLC a una línea de suministro de tensión (17d), el cual presenta un tramo (21), que se extiende dentro de una instalación de conmutación (20), especialmente dentro de una instalación de conmutación de tensión media, y el cual junto con otras piezas constructivas eléctricamente conductoras de la instalación de conmutación, como conductores a tierra (25), elementos de fijación, aisladores de soporte (22a), mallas de blindaje, elementos de pared (26), barras de corriente (23a), conmutadores (18c), forma un circuito conductor (27), caracterizado porque se provee una antena (28) que está conformada en forma similar al circuito conductor (27), la que está ubicada adyacente al circuito conductor.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la antena (28) está conectada con una unidad de transmisión de señales y/o recepción de señales (35).

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el circuito conductor (27) está cerrado para tensiones alternas de alta frecuencia.

4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el circuito conductor (27) está abierto para tensiones alternas de baja frecuencia.

5. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la antena (28) se extiende substancialmente paralela al circuito conductor (27).

6. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la antena (28) se encuentra ubicada a una distancia (d) de entre 4 y 17 cm con respecto al circuito conductor (27).

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque la antena (28) se encuentra ubicada a una distancia (d) de entre 6 y 15 cm con respecto al circuito conductor (27).

8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la antena (28) está formada por un tubo metálico (33).

9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el tubo (33) se puede doblar en el sitio de montaje a su forma definitiva (Fig. 6).

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8 o 9, caracterizado porque el tubo (33) presenta dos extremos (32a, 32b), que no se tocan.

11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque en la zona de los dos extremos (32a, 32b), está prevista por lo menos una conexión (29), por ejemplo, una conexión de enchufe, especialmente para la alimentación de señales.

12. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque el tubo (33) está configurado aislado en su lado exterior, especialmente con un tubo flexible resistente a la tensión.

13. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque el tubo (33) no está aislado en su lado exterior.

14. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado porque dentro del tubo (33) se encuentra un conductor (34) con por lo menos una espira (34a, 34b).

15. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque dentro del tubo (33) se encuentra un conductor (34) con dos espiras (34a, 34b).

16. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la antena (28) está conectada en dirección neutra (Fig. 8).

17. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque la antena (28) está conectada como antena direccional, y opera o bien en operación de transmisión o en operación de recepción.

18. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque la elección del tipo de operación deseada de la antena (28) están previstas dos conexiones en la antena.

19. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque para la elección del tipo de operación deseada de la antena (28) se ha previsto un conmutador.