ES2332785T3 - Dispositivo y procedimiento de proteccion diferencial y aparato electrico que incorpora tal dispositivo. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo de protección diferencial que incorpora: - una unidad de procesamiento (1) que incorpora una entrada para recibir una señal representativa de un defecto diferencial (If) suministrada por un transformador de medida (2) de corriente diferencial y una salida para suministrar una señal de disparo (13) a un relé de disparo (3) cuando dicha señal representativa de un defecto diferencial sobrepasa un umbral predeterminado, y - un circuito de excitación (7) para excitar un circuito magnético (4) del transformador de medida (2) de corriente diferencial con una señal de excitación (Ie) a una primera frecuencia de excitación (F1), un dispositivo caracterizado porque incorpora medios de control de la frecuencia de excitación (9) para controlar y cambiar la frecuencia de excitación y para suministrar dicha señal de excitación (Ie) del circuito magnético con por lo menos una segunda frecuencia de excitación (F2) diferente de la primera frecuencia de excitación (F1), suministrándose dicha señal de disparo cuando dicha señal representativa de un defecto diferencial sobrepasa por lo menos un umbral predeterminado durante la excitación, consecutivamente, mediante dicha primera frecuencia y luego durante la excitación mediante dicha segunda frecuencia.
Description
Dispositivo y procedimiento de protección
diferencial y aparato eléctrico que incorpora tal dispositivo.
La invención se refiere a un dispositivo de
protección diferencial según el preámbulo de la reivindicación
1.
La invención también se refiere a un aparato
eléctrico de protección diferencial según el preámbulo de la
reivindicación 8.
La invención también se refiere a un
procedimiento de protección diferencial según el preámbulo de la
reivindicación 9.
Aparatos eléctricos que incorporan dispositivos
de protección diferencial conocidos, tal como el que se representa
en la figura 1, incorporan una unidad de procesamiento 1 conectada
con un transformador de medida 2 de corriente diferencial y con un
relé de disparo 3. El transformador de medida tiene generalmente un
circuito magnético 4 en forma de toroide que rodea unos conductores
principales 5 de una línea que ha de protegerse e incorpora por lo
menos un circuito de excitación 7 para excitar el circuito magnético
con una corriente periódica de frecuencia de excitación
predeterminada. Una corriente de defecto diferencial crea una
desviación o una disimetría del ciclo de magnetización del circuito
magnético que genera una señal If, representativa de una corriente
de defecto diferencial detectada por la unidad de procesamiento. Si
la señal representativa de corriente de defecto diferencial If
sobrepasa un umbral, la unidad de procesamiento suministra al relé 3
una señal de disparo 13 para provocar la apertura de contactos
principales 14 dispuestos en serie con los conductores 5.
Dispositivos de este tipo están descritos en la patente US5.195.008
y en la solicitud de patente EP0866536.
En algunos dispositivos, la unidad de
procesamiento utiliza una variación de coeficiente de utilización
para detectar un valor de corriente de defecto. Por ejemplo, una
patente EP035634B1 da a conocer un dispositivo de protección
diferencial sensible a una corriente de defecto diferencial alterna,
continua o periódica. En este documento, la superación de la
saturación del circuito magnético permite detectar una corriente de
defecto por variación de coeficiente de utilización. Una solicitud
de patente, EP1260821, también describe un dispositivo que utiliza
la variación de un coeficiente de utilización para detectar una
corriente de defecto diferencial.
En otros dispositivos de protección diferencial,
la unidad de procesamiento utiliza una corriente de compensación
inyectada en particular en un arrollamiento de compensación del
transformador de medida para compensar una corriente de defecto.
Semejante dispositivo está descrito en la patente US4276510. En tal
caso, puesto que la corriente de compensación es proporcional a la
corriente de defecto, para el procesamiento del disparo se utiliza
una señal proporcional a la corriente de compensación.
Cuando la señal que ha de medirse es una señal
alterna que presenta señales armónicas, la frecuencia de excitación
tiene que ser elevada, por lo menos el doble de la frecuencia del
armónico más alto que ha de medirse. A estas frecuencias, el umbral
de disparo puede ser mayor que el umbral normal de disparo.
Sin embargo, la señal de defecto puede alcanzar
frecuencias superiores a la de los armónicos que han de medirse. En
tal caso, es posible que se produzcan disparos no deseados hacia
frecuencias de valores múltiplos de la frecuencia de excitación.
Estos disparos pueden venir representados por valores de disparos
demasiado bajos con respecto a umbrales aceptables a estas
frecuencias.
La invención tiene por objetivo un dispositivo y
un procedimiento de protección diferencial que evitan disparos no
deseados para algunas frecuencias de corriente de defecto y un
aparato eléctrico que incorpora un dispositivo de este tipo,
suministrándose dicha señal de disparo cuando dicha señal
representativa de un defecto diferencial sobrepasa por lo menos un
umbral predeterminado durante la excitación mediante dicha primera
frecuencia y durante la excitación mediante dicha segunda
frecuencia.
Un dispositivo de protección diferencial según
la invención incorpora medios de control de la frecuencia de
excitación para controlar y cambiar la frecuencia de excitación y
para suministrar dicha señal de excitación del circuito magnético
con por lo menos una segunda frecuencia de excitación diferente de
la primera frecuencia de excitación.
De acuerdo con la invención, los medios de
control de la frecuencia de excitación cambian de frecuencia de
excitación y la unidad de procesamiento suministra una señal de
disparo si se sobrepasa por lo menos un umbral de disparo con una
señal de excitación que tiene consecutivamente una primera
frecuencia y luego una segunda frecuencia de excitación.
Ventajosamente, los medios de control de la
frecuencia de excitación cambian de frecuencia de excitación y la
unidad de procesamiento suministra una señal de disparo si se
sobrepasa un primer umbral de disparo con una señal de excitación
que tiene una primera frecuencia y se sobrepasa un segundo umbral de
disparo con una señal de excitación que tiene una segunda
frecuencia de excitación.
De acuerdo con una primera variante, los medios
de control de la frecuencia de excitación cambian periódicamente de
frecuencia de excitación.
De acuerdo con una segunda variante, la unidad
de procesamiento incorpora medios de control del disparo para
gobernar los medios de control de la frecuencia y para cambiar la
frecuencia de excitación de la primera frecuencia hacia la segunda
frecuencia de excitación cuando dicha señal de defecto diferencial
sobrepasa un umbral de disparo con una señal de excitación a la
primera frecuencia de excitación, suministrándose una señal de
disparo si la señal de defecto diferencial sobrepasa un umbral con
una señal de excitación a la segunda frecuencia de excitación.
Con preferencia, las frecuencias de excitación
primera y segunda tienen valores entre 2 kilohercios y 10
kilohercios. Ventajosamente, la primera frecuencia de excitación
tiene un valor de 3 kilohercios y la segunda frecuencia de
excitación tiene un valor de 4,4 kilohercios.
Un aparato eléctrico de protección diferencial
según la invención está descrito en la reivindicación 8.
Un procedimiento de protección diferencial se
lleva a cabo según la reivindicación 9.
Ventajosamente, la segunda etapa de
procesamiento y la segunda etapa de detección se realizan si se
detecta un defecto en la primera etapa de detección.
Otras ventajas y características resultarán más
evidentes a partir de la descripción subsiguiente de formas de
realización particulares de la invención, dadas a título de ejemplos
no limitativos y representadas en los dibujos que se adjuntan, en
los que:
la figura 1 representa un diagrama esquemático
de un dispositivo de protección diferencial conocido;
la figura 2 representa un ejemplo de curva de
valores de disparo en función de la frecuencia para una frecuencia
de excitación;
la figura 3 representa un diagrama esquemático
de un dispositivo de protección diferencial según una primera forma
de realización de la invención;
las figuras 4 a 6 representan ejemplos de curvas
de valores de disparo en función de la frecuencia para dos
frecuencias de excitación;
la figura 7 representa un diagrama esquemático
de un dispositivo de protección diferencial según una segunda forma
de realización de la invención;
la figura 8 representa un organigrama que
muestra un ejemplo de procedimiento según la invención.
En un dispositivo de la figura 1, una señal de
defecto puede tener, por ejemplo, una frecuencia fundamental de 50
ó 60 Hz y ser medida con una frecuencia de excitación de 1500 Hz. En
tal caso, se pueden medir o detectar correctamente frecuencias
hasta el armónico 15, o sea 750 Hz de una señal de defecto a 50 Hz.
Pasando de esta frecuencia de 750 Hz, aparece el riesgo de disparos
no deseados provocados por fenómenos de resonancia.
La figura 2 muestra un ejemplo de curva de
valores de corriente diferencial de disparo S1 en función de la
frecuencia. En esta figura, la curva S1 muestra valles 10 de valores
que aumentan la sensibilidad del dispositivo y pueden provocar
disparos no deseados a determinadas frecuencias de resonancia de
señal o de armónicos.
Para evitar riesgos de disparos no deseados, un
dispositivo según una forma de realización de la invención mostrado
en la figura 3 incorpora un circuito de control 9 conectado con el
circuito de excitación para controlar y cambiar la frecuencia de
excitación. El circuito de control 9 gobierna el circuito de
excitación para suministrar una señal de excitación del circuito
magnético con una frecuencia diferente de la primera frecuencia de
excitación.
Al cambiar de frecuencia de excitación, los
valles 10 de la curva de valores de disparo S1 correspondientes a
una primera frecuencia de excitación F1 no tienen efectos con una
segunda frecuencia de excitación. La figura 4 muestra ejemplos de
curvas de valores de disparo S1 y S2 en función de la frecuencia.
Estas curvas S1 y S2 corresponden respectivamente a la primera
frecuencia de excitación F1 y a la segunda frecuencia de excitación
F2. Con una segunda frecuencia de excitación, aparecen unos valles
11 en la segunda curva S2, pero no influyen en el disparo.
Las figuras 5 y 6 muestran una curva S3 que
muestra el máximo de los valores de disparo de las señales S1 y S2.
Los valles de sensibilidad que pueden iniciar disparos no deseados
ya no están presentes.
Así, para evitar disparos no deseados, el
circuito de control de la frecuencia de excitación 9 cambia de
frecuencia de excitación para que la unidad de procesamiento
suministre una señal de disparo si se sobrepasa por lo menos un
umbral de disparo con una señal de excitación que tiene
consecutivamente una primera frecuencia F1 y luego una segunda
frecuencia de excitación F2.
En otra forma de realización, la unidad de
procesamiento puede incorporar dos umbrales SD1 y SD2. Así, el
circuito de control de la frecuencia de excitación 9 cambia de
frecuencia de excitación para que la unidad de procesamiento
suministre una señal de disparo si se sobrepasa un primer umbral de
disparo SD1 con una señal de excitación que tiene una primera
frecuencia F1 y si se sobrepasa un segundo umbral de disparo SD2 con
una señal de excitación que tiene una segunda frecuencia F2.
Así, por ejemplo, el circuito de control de la
frecuencia de excitación 9 puede cambiar periódicamente de
frecuencia de excitación.
En una forma de realización mostrada en la
figura 7, la unidad de procesamiento 1 incorpora un circuito de
control de disparo 12 conectado con el circuito de control de
frecuencia 9 para mandar el cambio de frecuencia de excitación de
la primera frecuencia de excitación F1 hacia la segunda frecuencia
de excitación F2 cuando dicha señal de defecto diferencial
sobrepasa un umbral de disparo SD con una señal de excitación a la
primera frecuencia de excitación F1, suministrándose una señal de
disparo si la señal de defecto diferencial If sobrepasa el umbral
SD con una señal de excitación a la segunda frecuencia de excitación
F2. La superación del umbral se puede realizar mediante un módulo
de comparación 15. También cabe la posibilidad de utilizar dos
umbrales de disparo. En tal caso, hay un cambio de frecuencia
cuando la señal If sobrepasa un primer umbral de disparo SD1 con
una señal de excitación a la primera frecuencia de excitación F1 y
se suministra una señal de disparo si la señal de defecto
diferencial If sobrepasa un segundo umbral SD2 con una señal de
excitación a la segunda frecuencia de excitación F2.
Por ejemplo, las frecuencias primera y segunda
tienen valores comprendidos entre 2 kilohercios y 10 kilohercios.
Ventajosamente, la primera frecuencia de excitación tiene un valor
de 3 kilohercios y la segunda frecuencia de excitación tiene un
valor de 4,4 kilohercios.
Un procedimiento de protección diferencial según
una forma de realización de la invención se puede representar
mediante un organigrama como el de la figura 8. En este
procedimiento, en una primera etapa de procesamiento 20, se
selecciona una primera frecuencia de excitación F1 para excitar un
circuito magnético 4 de un transformador de medida 2 de corriente
diferencial de defecto Id. Luego, en una primera etapa de detección
de defecto 21, se compara con un umbral una señal If de corriente
diferencial extraída por excitación a dicha primera frecuencia. Si
se detecta un defecto en la etapa 21, una segunda etapa de
procesamiento 22 permite seleccionar una segunda frecuencia de
excitación F2 para excitar el circuito magnético 4 del transformador
de medida 2 de corriente diferencial de defecto. Luego, en una
segunda etapa de detección de defecto 23, se compara con un umbral
la señal de corriente diferencial If extraída por excitación a
dicha segunda frecuencia. Finalmente, una etapa de disparo 24
suministra una señal de disparo si se detecta un defecto en las
etapas de detección primera y segunda 21 y 23.
Con preferencia, la segunda etapa de
procesamiento 22 y la segunda etapa de detección 23 se realizan si
se detecta un defecto en la primera etapa de detección 21. Sin
embargo, estas etapas 22 y 23 también se pueden realizar de manera
cíclica con las etapas 20 y 21. Durante las etapas 21 y 24, la señal
If de corriente diferencial se puede comparar con un mismo umbral
SD o con umbrales diferentes SD1 y SD2.
En las formas de realización anteriormente
descritas, la segunda frecuencia F2 puede concernir a una o varias
frecuencias suplementarias además de la primera frecuencia F1.
Los aparatos eléctricos según la invención
pueden ser en particular interruptores diferenciales o disyuntores
que incorporen una función diferencial.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante no tiene otro propósito que servir de ayuda al lector y
no forma parte del documento de Patente Europea. A pesar de la gran
atención dedicada a su confección, no puede descartarse la
presencia de errores u omisiones, en cuyo caso la OEP declina toda
responsabilidad.
- \bullet US 5195008 A [0004]
- \bullet EP 1260821 A [0005]
- \bullet EP 0866536 A [0004]
- \bullet US 4276510 A [0006]
\bullet EP 035634 B1 [0005]
Claims (10)
1. Un dispositivo de protección diferencial que
incorpora:
- una unidad de procesamiento (1) que incorpora
una entrada para recibir una señal representativa de un defecto
diferencial (If) suministrada por un transformador de medida (2) de
corriente diferencial y una salida para suministrar una señal de
disparo (13) a un relé de disparo (3) cuando dicha señal
representativa de un defecto diferencial sobrepasa un umbral
predeterminado, y
- un circuito de excitación (7) para excitar un
circuito magnético (4) del transformador de medida (2) de corriente
diferencial con una señal de excitación (Ie) a una primera
frecuencia de excitación (F1), un dispositivo caracterizado
porque incorpora medios de control de la frecuencia de excitación
(9) para controlar y cambiar la frecuencia de excitación y para
suministrar dicha señal de excitación (Ie) del circuito magnético
con por lo menos una segunda frecuencia de excitación (F2)
diferente de la primera frecuencia de excitación (F1),
suministrándose dicha señal de disparo cuando dicha señal
representativa de un defecto diferencial sobrepasa por lo menos un
umbral predeterminado durante la excitación, consecutivamente,
mediante dicha primera frecuencia y luego durante la excitación
mediante dicha segunda frecuencia.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque los medios de control de la frecuencia
de excitación (9) cambian de frecuencia de excitación y la unidad
de procesamiento suministra una señal de disparo si se sobrepasa
por lo menos un umbral de disparo con una señal de excitación que
tiene consecutivamente una primera frecuencia (F1) y luego una
segunda frecuencia de excitación (F2).
3. El dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los medios de
control de la frecuencia de excitación (9) cambian de frecuencia de
excitación y la unidad de procesamiento (1) suministra una señal de
disparo (13) si se sobrepasa un primer umbral de disparo (SD1) con
una señal de excitación que tiene una primera frecuencia (F1) y se
sobrepasa un segundo umbral de disparo (SD2) con una señal de
excitación que tiene una segunda frecuencia de excitación (F2).
4. El dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los medios de
control de la frecuencia de excitación (9) cambian periódicamente
de frecuencia de excitación (F1, F2).
5. El dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la unidad de
procesamiento incorpora medios de control del disparo (12) para
gobernar los medios de control de la frecuencia (9) y para cambiar
la frecuencia de excitación de la primera frecuencia (F1) hacia la
segunda frecuencia de excitación (F2) cuando dicha señal de defecto
diferencial (Id) sobrepasa un umbral de disparo (SD, SD1) con una
señal de excitación a la primera frecuencia de excitación (F1),
suministrándose una señal de disparo (13) si la señal de defecto
diferencial (Id) sobrepasa un umbral (SD, SD2) con una señal de
excitación a la segunda frecuencia de excitación (F2).
6. El dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las frecuencias
de excitación primera y segunda (F1, F2) tienen valores entre 2
kilohercios y 10 kilohercios.
7. El dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque la primera frecuencia de excitación (F1)
tiene un valor de 3 kilohercios y la segunda frecuencia de
excitación (F2) tiene un valor de 4,4 kilohercios.
8. Un aparato eléctrico de protección
diferencial que incorpora:
- un transformador de medida (2) de corriente de
defecto diferencial que incorpora un arrollamiento secundario
(6),
- unos contactos principales (14) conectados a
unos conductores principales (5) que constituyen un arrollamiento
primario de dicho transformador de medida,
- un relé de disparo (3) de la apertura de los
contactos principales, y
- un dispositivo de protección diferencial según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 que tiene una unidad
de procesamiento (1) con una entrada conectada al transformador de
medida (2) de corriente diferencial y una salida conectada al relé
de disparo (3) para suministrar la señal de disparo (13), y un
circuito de excitación (7) conectado con un arrollamiento (6) del
transformador de medida para suministrar una señal de excitación
(Ie) a una primera frecuencia de excitación (F1),
caracterizado porque el circuito de excitación incorpora
medios para suministrar dicha señal de excitación a una segunda
frecuencia de excitación (F2), suministrándose dicha señal de
disparo cuando dicha señal representativa de un defecto diferencial
sobrepasa por lo menos un umbral predeterminado durante la
excitación consecutivamente mediante dicha primera frecuencia y
luego durante la excitación mediante dicha segunda
frecuencia.
frecuencia.
\vskip1.000000\baselineskip
9. Un procedimiento de protección diferencial
con un dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado
porque consta de:
- una primera etapa de procesamiento (20) que
selecciona una primera frecuencia de excitación (F1) para excitar
un circuito magnético (4) de un transformador de medida (2) de
corriente diferencial de defecto (Id),
- una primera etapa de detección de defecto (21)
en la que se compara con un umbral predeterminado una señal de
corriente diferencial (If) extraída por excitación a dicha primera
frecuencia,
- una segunda etapa de procesamiento (22) que
selecciona por lo menos una segunda frecuencia de excitación (F2)
para excitar el circuito magnético (4) del transformador de medida
(2) de corriente diferencial de defecto (Id),
- una segunda etapa de detección de defecto (23)
en la que se compara con un umbral una señal de corriente
diferencial (If) extraída por excitación a dicha segunda
frecuencia,
- una etapa de disparo (24) para suministrar una
señal de disparo (13) si se detecta un defecto en las etapas de
detección primera (21) y después segunda (23), por la superación de
dicho umbral predeterminado.
\vskip1.000000\baselineskip
10. El procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque la segunda etapa de procesamiento (22)
y la segunda etapa de detección (23) se llevan a cabo si se detecta
un defecto en la primera etapa de detección (21).
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| CN100495848C (zh) | 2009-06-03 |
| DK1533880T3 (da) | 2009-12-21 |
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| EP1533880B1 (fr) | 2009-11-04 |
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