ES2390945A1 - Sistema y metodo para la monitorizacion de ampacidades en lineas electricas aereas - Google Patents

Abstract

Sistema y método para la monitorización de ampacidades en líneas eléctricas aéreas.Sistema para la monitorización de ampacidades en líneas eléctricas aéreas que comprendemódulos de monitorización (7) instalados en respectivos conjuntos de vanos (14),una unidad remota (16) que recibe y procesa conjuntos de datos medidos (13) recibidos de los módulos;estando cada disposición de sensores está asignada a un conjunto de vanos (14), y comprendiendo cada unaun medidor de tracción (6),un medidor de intensidad eléctrica (8),un sensor de temperatura ambiente (9)un sensor de radiación solar (10),la unidad de proceso de datos (16b) calcula la ampacidad (AC) para cada conjunto de vanos (14), a partir de cada conjunto de valores medidos (13) recibidos y una referencia de tracción-temperatura de conductor (Ref-TT), la deformación por fluencia (DF) y la temperatura máxima admisible (Tmax) del conductor (2) para cada conjunto de vanos (14), a partir de cada conjunto de valores medidos (13).

Description

SISTEMA Y MÉTODO PARA LA MONITORIZACIÓN DE AMPACIDADES EN LÍNEAS ELÉCTRICAS AÉREAS

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se encuadra en el campo técnico de la ingeniería eléctrica, concretamente en el sector de la producción y distribución de energía eléctrica y particularmente en el área de los sistemas para la monitorización de la intensidad máxima admisible en líneas eléctricas aéreas, también denominada ampacidad, para poder establecer el grado de carga de una línea eléctrica aérea y determinar Sl su nivel de explotación puede ser incrementado o no, lo que mejora sus prestaciones y fiabilidad.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Generalmente el propósito de la monitorización de una línea eléctrica no se limita a visualizar la situación de dicha línea, Slno que tiene como objeto cuantificar el valor de la ampacidad. Es decir, no se limita a verificar que la flecha o la temperatura del conductor están por debaj o del límite de seguridad, slno que determina el valor de la corriente que haría que la flecha o la temperatura estuviera en su valor límite. La ampacidad es la máxima intensidad de corriente que puede circular de manera continua por un conductor eléctrico sin que éste sufra daños, y es uno de los valores más interesantes desde el punto de vista de la compañía eléctrica que opera la línea.

Existen varias opciones de implantación de sistemas de monitorización, que se detallan a continuación.

La opción más sencilla es la monitorización de las condiciones meteorológicas. Es el sistema más sencillo y menos invasivo debido a que el sistema de medida no tiene porqué colocarse físicamente en la línea sino que basta con que esté cerca de ella, pudiéndose aprovechar las estaciones meteorológicas ya instaladas en las subestaciones o en las proximidades de las líneas. En este sistema, mediante cálculo,

se puede determinar la temperatura del conductor de forma que

el límite de ampacidad se calcula como aquella corriente que

hace que la temperatura sea igual a la temperatura límite.

Este sistema de monitorización tiene una determinada

5

incertidumbre debido a que las condiciones, especialmente el

viento, pueden varlar entre los vanos de la línea y la

estación meteorológica debido a las varlaClones en el terreno,

arboledas que mitigan el viento, etc. Por ello, los resultados

obtenidos tienen una incertidumbre que puede ser considerable

10

según el caso. otro inconveniente es que los anemómetros

giratorios pueden tener errores de medida en valores bajos de

velocidad de viento, por debajo de 1 mis [G.M. BEERS, S.R.

GILLIGAN, H.W. LIS, J.M. SCHAMBERGER, "TRANSMISSION CONDUCTOR

RATINGS", IEEE TRANSACTIONS ON POWER APPARATUS AND SYSTEMS,

15

VOL. PAS-82, PP. 767-75, 1963J, por lo que existe una

incertidumbre adicional. Este rango es precisamente el más

desfavorable desde el punto de vista de la ampacidad. Por

último, debe tenerse en cuenta los posible errores asociados a

la estimación de la flecha a partir de la temperatura,

2 O

motivados, por un lado, por el método de cálculo empleado y,

por otro, porque la condición de referencia a partir de la que

se realiza el cálculo y que asocia un valor de temperatura a

una determinada flecha no se corresponda exactamente con la

realidad. Un ejemplo práctico desarrollado en el sistema

25

eléctrico espaftol se describe en F. SOTO Y OTROS, "INCREASING

THE CAPACITY OF OVERHEAD LINES IN THE 400 KV SPANISH

TRANSMISSION NETWORK: REAL TIME THERMAL RATINGS", CIGRÉ

SESSION, 22-211, PARIS-FRANCE, 1998.

Otra opción es utilizar un método que está entre la

30

monitorización en tiempo real y el método determinístico.

Consiste en medir la temperatura ambiente y utilizar valores

determinísticos desfavorables para el viento y la radiación

solar ["GUIDE FOR THE SELECTION OF WEATHER PARAMETERS FOR BARE

OVERHEAD CONDUCTOR RATINGS", CIGRÉ B2-12 BROCHURE (REF. NO.

35

299), 2006J.

Para mitigar la incertidumbre en la estimación de la

temperatura de los métodos anteriores, se plantea como alternativa monitorizar directamente la temperatura

superficial del conductor, generalmente mediante un sensor que va instalado en el conductor y que mide la temperatura superficial del mlsmo. si bien esta técnica reduce la incertidumbre en la determinación de la temperatura del conductor no la elimina, ya que la medida de temperatura realizada por el sensor es puntual y es posible que otros puntos de la línea tengan valores de temperatura diferentes, debido a posibles diferentes condiciones meteorológicas

(fundamentalmente viento) a lo largo del conductor o a la existencia de un gradiente radial de temperatura en el conductor.

Por otra parte, la medida de la temperatura del conductor por sí sola no permite determinar la ampacidad. Es necesarlO contar con los datos meteorológicos [S.D. Foss, S.H. Lin, R.A. Fernandes, "Dynamic thermal line ratings. Part 1. Dynamic ampacity rating algorithm", IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. 102, No. 6, pp. 1858-64, 1983J,

[M. W. Davis, "A new thermal rating approach: The real time thermal rating system for strategic overhead transmission lines, Part 1, General description and justification of the real time thermal rating system", IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. 96, No. 3, pp. 803-09, 1977J, pues la misma temperatura del conductor se puede alcanzar un día de lnVlerno con un valor alto de corriente que un día de verano con un valor pequeño de corriente y, evidentemente, la ampacidad no es la misma en ambos casos. No obstante, no es necesarlO conocer todos los datos meteorológicos puesto que, supuesto conocido el valor de la corriente, si uno de ellos es incógnita se puede deducir de la temperatura del conductor que se está monitorizando. Generalmente se monitoriza la temperatura ambiente y la radiación solar, bien en una estación meteorológica cercana o bien mediante sensores

instalados en un punto lo más cercano posible al sensor de temperatura, y se calcula la velocidad de viento que incide sobre el conductor [J.S. ENGELHAROT, S.P. BASU, "OESIGN,

INSTALLATION, ANO FIELO EXPERIENCE WITH AN OVERHEAO TRANSMISSION OYNAMIC LINE RATING SYSTEM" , IEEE PES

TRANSMISSION ANO OISTRIBUTION CONFERENCE, PP. 366-370, LOS

ANGELES-USA,

1996J. A partir de estos valores es posible

determinar

la ampacidad. Al igual que en los métodos

precedentes,

se deben tener en cuenta los posibles errores

asociados

a la estimación de la flecha a partir de la

temperatura

ya comentados en el apartado anterior.

El primer sistema comercial de monitorización basado en la medida de la temperatura del conductor es el denominado "Power Oonut" que fue desarrollado a principio de los 80. Este sistema y algunos de sus desarrollos se describen en los documentos de patente US-4384289, US-4714893, US-4794327, US-47 99005, US-5341088 , solicitudes de patente EP-0125 05 O-Al, WO-2006 /014691-A1, WO-2006/050156-A1, US-2007/0200556-A1, WO-2007/134022-A2; s.o. así como en Foss, S.H. Lin, H.R. Stillwell, R.A. Fernandes, "Oynamic thermal line ratings. Part

11. Conductor temperature sensor and laboratory field test evaluation", IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. 102, No. 6, pp. 1865-76, 1983; J.S. ENGELHAROT, S.P. BASU, "OESIGN, INSTALLATION, ANO FIELO EXPERIENCE WITH AN OVERHEAO TRANSMISSION OYNAMIC LINE RATING SYSTEM", IEEE PES TRANSMISSION ANO OISTRIBUTION CONFERENCE, PP. 366-370, LOS ANGELES-USA, 1996. El "Power Oonut" es un toroide que se acopla alrededor del conductor. contiene un núcleo magnético de forma que se autoalimenta mediante la tensión inducida por el campo magnético variable asociado a la intensidad que pasa por el conductor. Puede medir temperaturas del conductor de hasta 250°C. Los datos se transmiten de forma remota mediante GSM/GPRS. Además de temperatura mide también intensidad de corriente. Para determinar la ampacidad precisa de los valores de temperatura ambiente y radiación solar. Estos valores se

pueden obtener de estaciones meteorológicas cercanas. En caso

contrario, se instala una pequeña estación meteorológica en el

apoyo más cercano al sensor de temperatura de forma que los

datos de temperatura y radiación son transmitidos al Power

5

Donut vía radio. Se describen algunos ej emplos de aplicación

en S.D. FOSS, R.A. MARAIO, "EFFECT OF VARIABILITY IN WEATHER

CONDITIONS ON CONDUCTOR TEMPERATURE AND THE DYNAMIC RATING OF

TRANSMISSION LINES", IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL.

3, NO. 4, OCTOBER, PP. 1832-1841, 1988; S.D. FOSS, R.A.

10

MARA1 O , "DYNAMIC LINE RATING IN THE OPERATING ENVIRONMENT",

IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL. 5, NO. 2, APRIL, PP.

1095-1105, 1990; J.S. ENGELHARDT, S.P. BASU, "DESIGN,

INSTALLATION, AND FIELD EXPERIENCE WITH AN OVERHEAD

TRANSMISSION DYNAMIC LINE RATING SYSTEM" , IEEE PES

15

TRANSMISSION AND DISTRIBUTION CONFERENCE, PP. 366-370, LOS

ANGELES-USA, 1996.

Recientemente han surgido más sistemas comerciales de

monitorización de la temperatura para conductores de líneas

eléctricas aéreas. Así, ARTECHE, fabricante con sede en

2 O

Bizkaia, ha desarrollado un sistema similar al Power Donut,

denominado sistema de Monitorización de Temperatura ("SMT")

que se describe en la solicitud española de modelo de utilidad

ES-1063031-U. Este sistema monitoriza la temperatura del

conductor a través de un sensor de temperatura tipo PT en

25

contacto con el conductor. La temperatura se envía mediante

mensajes SMS que son recibidos en un módem instalado en un PC.

El rango de medida llega hasta 120°C.

Otra alternativa es la monitorización de la temperatura

mediante dispositivos de onda acústica de superficie ("surface

30

acoustic wave" SAW). Varias universidades alemanas han

desarrollado un sistema de monitorización de temperatura en

conductores de líneas eléctricas aéreas basado en estos

dispositivos [R. TEMINOVA y OTROS, "NEW APPROACH TO OVERHEAD

LINE CONDUCTOR TEMPERATURE MEASUREMENT BY PASSIVE REMOTE

35

SURFACE ACOUSTIC WAVE SENSORS", CIGRÉ SESSION, B2-304,

PARIS-FRANCE, 2006; M. WEIBEL, K. IMHOF, W. SATTINGER, U. STEINEGGER, M. ZIMA, G. BIEDENBACH, "OVERHEAD LINE TEMPERATURE MONITORING PILOT PROJECT" , CIGRÉ SESSION, B2-311, PARIS-FRANCE, 2006; C. BERNAUER y OTROS, "TEMPERATURE MEASUREMENT ON OVERHEAD TRANSMISSION LINES (OHTL) UTILIZING SURFACE ACOUSTIC WAVE (SAW) SENSORS", INTERNATIONAL CONFERENCE ON ELECTRICITY DISTRIBUTION CIRED, VIENNA-AUSTRIA, 2007 J. El sistema está compuesto por un radar que emite y recibe ondas electromagnéticas de alta frecuencia y un sensor pasivo SAW instalado en el conductor. El sensor está formado por un cristal piezoeléctrico que responde mediante un movimiento a la onda electromagnética de entrada. A su vez en el cristal hay varios elementos que convierten el movimiento en ondas electromagnéticas que son recibidas por el radar. Es posible determinar la posición de estos elementos, posición que depende de la elongación asociada a la temperatura. Además, la velocidad de propagación de la onda en el cristal también depende de su temperatura. Así, es posible determinar el valor de temperatura en un rango de hasta con una incertidumbre de 0,5°C.

Hay que mencionar también la utilización de la medida de temperatura distribuida ("distributed temperature sensing" DTS) mediante fibra óptica. En el caso de incorporar fibras ópticas en el interior del conductor, es posible determinar la distribución de temperatura a lo largo del conductor

[US-2004/0105635-A1; H.L.M. BOOT, F.H. DE WILD, A.H. VAN DER WEY, G. BIEDENBACH, "OVERHEAD LINE LOCAL AND DISTRIBUTED CONDUCTOR TEMPERATURE MEASUREMENT TECHNIQUES, MODELS AND EXPERIENCE AT TZH", CIGRÉ SESSION, 22-205, PARIS-FRANCE, 2002;

S. NANDI, J.P. CRANE, P. SPRINGER, "INTELLIGENT CONDUCTOR SYSTEM TAKES ITS OWN TEMPERATURE", TRANSMISSION & DISTRIBUTION WORLD, NOVEMBER, PP. 58-62, 2003J. La incorporación de fibras ópticas en el conductor es, sln embargo, compleja en conductores nuevos y, a efectos prácticos, inviable en las líneas eléctricas aéreas existentes.

Por otra parte, existe un sistema comercial de

monitorización basado en la medida de tracción mecánica,

denominado CAT-1 y que es comercializado por Valley Group

[Patentes US-5235861, US-5517864, US-5918288; T. o. SEPPA, "A

5

PRACTICAL APPROACH FOR INCREASING THE THERMAL CAPABILITIES OF

TRANSMISSION LINES", IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL.

8, N° 3, PP. 1536-50, JULY 1993; T. o. SEPPA, "FACTORS

INFLUENCING THE ACCURACY OF HIGH TEMPERATURE SAG

CALCULATIONS", IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL. 9, N°

10

2, PP. 1079-1089, APRIL 1994; T. o. SEPPA, "ACCURATE AMPACITY

DETERMINATION: TEMPERATURE-SAG MODEL FOR OPERATIONAL REAL TIME

RATINGS", IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL. 10, N° 3,

PP. 1460-1470, JULY 1995; J. REASON, "TENSION MONITORING:

DIRECT ROUTE TO DYNAMIC RATING", ELECTRICAL WORLD, VOL. 209,

15

NO. 8, AUGUST, PP. 22-25, 1995; T.O. SEPPA y OTROS, "USE OF

ON-LINE TENSION MONITORING FOR REAL-TIME THERMAL RATINGS, ICE

LOADS AND OTHER ENVIRONMENTAL EFFECTS", CIGRÉ SESSION, 22-102,

PARIS-FRANCE, 1998; T.O. SEPPA y OTROS, "APPLICATION OF REAL

TIME THERMAL RATINGS FOR OPTIMIZING TRANSMISSION LINE

2 O

INVESTMENT AND OPERATING DECISIONS", CIGRÉ SESSION, 22-301,

PARIS-FRANCE, 2000; T.O. SEPPA, "INCREASING TRANSMISSION

CAPACITY BY REAL TIME MONITORING", IEEE PES WINTER MEETING,

PP. 1208-11, 2002; H.L.M. BOOT, F.H. DE WILD, A.H. VAN DER

WEY, G. BIEDENBACH, "OVERHEAD LINE LOCAL AND DISTRIBUTED

25

CONDUCTOR TEMPERATURE MEASUREMENT TECHNIQUES, MODELS AND

EXPERIENCE AT TZH", CIGRÉ SESSION, 22-205, PARIS-FRANCE, 2002;

M. WEIBEL, K. IMHOF, W. SATTINGER, U. STEINEGGER, M. ZIMA, G.

BIEDENBACH, "OVERHEAD LINE TEMPERATURE MONITORING PILOT

PROJECT", CIGRÉ SESSION, B2-311, PARIS-FRANCE, 2006J. Este

30

sistema, antes de comenzar lo que es la monitorización

propiamente dicha, se calibra con objeto de determinar con la

menor incertidumbre posible la relación entre la tracción

medida y la temperatura del conductor. Además, cuenta con un

sistema especial para determinar los valores de las

35

condiciones meteorológicas de forma indirecta. En este

sistema, la calibración consiste en medir dos parejas de

valores tracción-temperatura del conductor. Por una parte se

establece una referencia real de un determinado valor de

temperatura para un determinado valor de tracción. Por otra

5

parte, con la segunda pareja de tracción-temperatura se ajusta

el valor de la longitud del vano de regulación ("ruling

span") . Una vez realizada la calibración, durante la

monitorización, se determina la temperatura del conductor a

partir de la tracción medida.

10

El sistema especial para determinar los valores de las

condiciones meteorológicas de forma indirecta se denomina Net

Radiation Sensor y consiste en un tubo de aluminio que tiene

los mlsmos valores de emisividad y absortividad que el

conductor instalado [Patente US-5559430J Está instalado en el

15

apoyo donde está colocada la célula de carga y mediante un

sensor se mide su temperatura. Esta temperatura representa la

temperatura que tendría el conductor en caso de que no pasara

corriente a través de él.

La ampacidad se calcula a partir de ecuaClones térmicas,

2 O

por ej emplo las proporcionadas por CIGRE ["THERMAL BEHAVIOUR

OF OVERHEAD CONDUCTORS", CIGRt 22-12 BROCHURE (REF. NO. 207),

2002J o por IEEE ["IEEE STANDARD FOR CALCULATING THE

CURRENT-TEMPERATURE RELATIONSHIP OF BARE OVERHEAD CONDUCTORS",

IEEE STD 738-2006, 2006J, en las que intervienen el

25

calentamiento Qs debido a la radiación solar, el calentamiento

Qj debido a la corriente que pasa por el conductor, el

enfriamiento por radiación Qr y el enfriamiento por convección

debido al viento Qc.

A partir de la temperatura del Net Radiation Sensor, la

30

temperatura del conductor estimada de la tracción y la

intensidad de corriente, se puede realizar el cálculo de

ampacidad sin necesidad de medidas meteorológicas adicionales.

La medida de la temperatura del Net Radiation Sensor sustituye

a la medida de radiación solar y a la medida de la temperatura

35

ambiente que haría falta para determinar la velocidad del

viento mediante la que se obtiene la ampacidad. El

enfriamiento por radiación Qr Y por convección Qc dependen,

entre otras variables, de la temperatura ambiente Ta del aire

alrededor del conductor. si se sustituye la temperatura

5

ambiente Ta por la temperatura medida en el Net Radiation

Sensor Ts , denominada temperatura solar, es posible eliminar

en la ecuación térmica el término Qs de radiación solar. Es

decir, la ecuación térmica es equivalente Sl se elimina el

calentamiento Qs Y los valores de Qr Y Qc se calculan a partir

10

de la temperatura solar Ts en lugar de la temperatura ambiente

Ta [D.A. DOUGLASS, A. EDRIS, "FIELD STUDIES OF DYNAMIC THERMAL

RATING METHODS FOR OVERHEAD LINES", IEEE T&D CONFERENCE, NEW

ORLEANS-USA, PP. 842-51, 1999; D.C. LAWRY, J.R. DACONTI,

"OVERHEAD LINE THERMAL RATING CALCULATION BASED ON CONDUCTOR

15

REPLICA METHOD", IEEE PES T&D CONFERENCE AND EXPOSITION, PP.

880-85, DALLAS-USA, 2003J.

Otra función del Net Radiation Sensor es realizar la

calibración antes citada. La temperatura del conductor

necesaria para la calibración no se mide directamente Slno que

20

se estima a partir de la temperatura medida en el Net

Radiation Sensor. Para que esta temperatura se corresponda con

la que tiene el conductor, es necesario que la línea esté Sln

corriente o con una corriente muy pequeña.

A partir del principio de funcionamiento del Net

25

Radiation Sensor, se ha desarrollado un sistema con objeto de

determinar la temperatura del conductor de forma indirecta. Se

trata de dos barras metálicas idénticas, que no tienen porqué

ser iguales al conductor, que van colocadas en un apoyo de la

línea en dirección paralela al vano a monitorizar. En una de

3 O

las barras se inyecta corriente cuya intensidad se mide y en

la otra no se inyecta corriente. Se mide la temperatura en

ambas barras. Se aplica la ecuación térmica a la barra en la

que se inyecta corriente con objeto de determinar la velocidad

equivalente de viento. En lugar de utilizar la temperatura

35

ambiente Ta , se utiliza la temperatura solar Ts medida en la

barra en la que no se inyecta corriente. A partir de la

temperatura solar Ts Y la velocidad equivalente de viento

calculada, es posible determinar la ampacidad del conductor a

partir de la temperatura máxima admisible o su temperatura

5

actual a partir del valor de intensidad de corriente medida.

Este sistema se comercializa con el nombre de ThermalRate

[Solicitud de patente WO-02/091002; J.R. DACONTI, D.C. LAWRY,

"INCREASING POWER TRANSFER CAPABILITY OF EXISTING TRANSMISSION

LINES", IEEE PES TRANSMISSION AND DISTRIBUTION CONFERENCE AND

10

EXPOSITION, PP. 1004-09, DALLAS-USA, 2003; D.C. LAWRY, J.R.

DACONTI, "OVERHEAD LINE THERMAL RATING CALCULATION BASED ON

CONDUCTOR REPLICA METHOD", IEEE PES T&D CONFERENCE AND

EXPOSITION, PP. 880-85, DALLAS-USA, 2003J

Aunque hay diversas propuestas para monitorizar la

15

flecha en tiempo real, actualmente hay un único sistema

comercial. Denominado Sagometer, este sistema de

monitorización on-line de flecha se basa en el procesamiento

de imágenes, [B. FORBES, D. BRADSHAW, F. CAMPBELL, "FINDING

HIDDEN CAPACITY IN TRANSMISSION LINES", TRANSMISSION &

2 O

DISTRIBUTION WORLD, SEPTEMBER, 2002 J. Se instala una especie

de diana en mitad de la línea y se visualiza por una cámara

instalada en el apoyo. Opcionalmente se puede añadir un

sistema de medida de condiciones meteorológicas con objeto de

determinar la ampacidad. Comercializado por EDM, fue

25

desarrollado con la financiación de EPRI y California Energy

Commission.

Existen otras propuestas que no han llegado a

comercializarse. Por ejemplo, se desarrolló un sistema de

monitorización de flecha basado en un sistema GPS diferencial

30

[C. MENSAH-BONSU y OTROS, "APPLICATION OF THE GLOBAL

POSITIONING SYSTEM TO THE MEASUREMENT OF OVERHEAD POWER

TRANSMISSION CONDUCTOR SAG", IEEE TRANSACTIONS ON POWER

DELIVERY, VOL. 17, NO. 1, PP. 273-78, 2002; C. Mensah-Bonsu,

G.T. Heydt, "Overhead transmission conductor sag: a novel

35

measurement technique and the relation of sag to real time

circuit ratings", Electric Power Components and Systems, Vol. 31, pp. 61-69, 2003; C. Mensah-Bonsu, G.T. Heydt, "Real Time Digital Processing of GPS Measurements for Transmission Engineering", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 18, No. 1, pp. 1 7 7 -8 2 , 2 O O 3 J •

Por otra parte, en OLSEN R. G. AND EDWARDS, K. S., "A NEW METHOD FOR REAL-TIME MONITORING OF HIGH-VOLTAGE TRANSMISSION-LINE CONDUCTOR SAG", IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY, VOL. 17, NO. 4, PP. 1142-52, 2002 se describe una propuesta de medir la corriente inducida en un conductor suspendido en paralelo.

Una propuesta más reciente y que está en desarrollo en Bélgica la presentada en J.L. Lilien, "Overhead power lines: a future trend?", IEEE TP & C Line Design Meeting, Alburquerque, 2006; J.L. Lilien, S. Guérard, J. Destiné, E. Cloet, "Microsystems array for live high voltages monitoring", CIGRÉ Session B2-302, Paris-France, 2006. Se trata de un sistema que determina el valor de la flecha a partir del procesamiento de vibraciones del conductor.

Según conocen los inventores, ninguno de los sistemas de monitorización de la ampacidad del estado de la técnica antes descritos ofrece a la vez sencillez de los medios de monitorización, exactitud en las mediciones, la posibilidad de obtener y evaluar las mediciones en tiempo real y facilidad de calibración.

Era, por tanto, deseable desarrollar un sistema de monitorización en tiempo real de la ampacidad de las líneas aéreas de alta tensión que incluyera tanto una implantación hardware como un control software remoto y permitiera establecer el grado de carga de la línea en la que se implante, de cara a conseguir un mejor aprovechamiento de la mlsma.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención tiene por obj eto superar al menos parte de los inconvenientes del estado de la técnica más arriba detallados mediante un sistema y un método para la monitorización de la ampacidad en líneas eléctricas aéreas.

Así, el sistema conforme a la invención comprende una pluralidad de módulos de monitorización instalados en los respectivos conjuntos de vanos entre dos cadenas de amarre. Cada conjunto de vanos está constituido por una pluralidad de torres de alta tensión, entre las que está tendido el conductor, de modo que ambos extremos del conjunto de vanos están delimitados por la conexión del conductor a las torres a través de sendas cadenas de amarre respectivamente y estando sujetado dicho conductor, a lo largo del conjunto de vanos por tantas torres y cadenas de suspensión como sea necesario. Al menos en uno de los extremos del conductor está colocado el módulo de monitorización, estando conectado cada uno de ellos a una disposición de sensores, y comprendiendo cada módulo al menos una unidad de registro y transmisión de datos para recoger y transmitir datos medidos por la disposición de sensores a la que está conectado. El sistema comprende además al menos una unidad remota que comprende medios transceptores para recibir los datos medidos recibidos por las unidades de registro y transmisión de datos de cada módulo y una unidad de proceso de datos para procesar los datos medidos recibidos por los medios transceptores, y se caracteriza porque

cada disposición de sensores está asignada a un conjunto de vanos entre dos cadenas de amarre, y comprende

un dispositivo medidor de tracción instalado entre

la torre y el elemento aislador de al menos una de las

cadenas de amarre que limitan el correspondiente

conjunto de vanos entre dos cadenas de amarre, para

medir fuerzas de tracción mecánica ejercidas por el

conductor en el punto en el que está instalado el

dispositivo medidor de tracción,

un dispositivo medidor de intensidad eléctrica para

medir intensidades eléctricas en el conductor, pudiendo

estar dispuesto sobre el propio conductor o bien en

cualquier punto de la instalación a través del cual se

pueda acceder a la medida de la intensidad,

un sensor de temperatura ambiente para medir

valores de las temperaturas ambiente y un sensor de

5

radiación solar para medir radiaciones solares, estando

dispuestos dichos sensores en la proximidad del conjunto

de vanos en el que está instalado el dispositivo medidor

de tracción, pudiendo estar los sensores de radiación

solar y temperatura en el módulo de monitorización;

10

los valores medidos recogidos por cada unidad de

recogida y transmisión de datos están comprendidos en

respectivos conjuntos de datos, comprendiendo cada conjunto de

datos valores medidos de la fuerza de tracción, de la

intensidad eléctrica, de la temperatura ambiente y de la

15

radiación solar medidos en cada momento por la disposición de

sensores con respecto al conj unto de vanos entre dos cadenas

de amarre y una identificación del módulo de monitorización al

que están asignados;

la unidad de proceso de datos calcula la ampacidad para

2 O

cada conj unto de vanos entre dos cadenas de amarre, a partir

de cada conjunto de valores medidos recibidos, determinando

en un primer paso, un valor calculado de la

temperatura del conductor del conj unto de vanos entre

dos cadenas de amarre a partir del valor medido de la

25

fuerza de tracción, las características del conductor,

la longitud del vano equivalente abarcado por el

conjunto de vanos entre dos cadenas de amarre, una

referencia de tracción-temperatura de conductor y la

deformación por fluencia;

30

en un segundo paso, mediante ecuaclones de

equilibrio térmico y donde la dirección del viento se

supone que tiene un determinado valor de forma que la

única incógnita es la velocidad del viento equivalente

en la dirección definida, la velocidad del viento a

35

partir del valor calculado de la temperatura del

conductor, los valores medidos de la temperatura ambiente, los valores medidos de la intensidad de corriente y los valores medidos de la radiación solar;

en un tercer paso, la ampacidad de cada del conjunto de vanos entre dos cadenas de amarre a partir de una temperatura máxima admisible del conductor, la temperatura ambiente, la radiación solar y la velocidad del viento calculada, mediante ecuaciones de equilibrio térmico donde la única incógnita es la intensidad de corriente correspondiente al valor de la ampacidad. la unidad de proceso de datos calcula también la

referencia de tracción-temperatura de conductor, la deformación de fluencia y la temperatura máxima admisible del

conductor

para cada conj unto de vanos entre dos cadenas de

amarre,

a partir de cada conjunto de valores medidos

recibidos,

determinando

en un primer paso, un valor calculado de la temperatura del conductor a partir de los valores medidos de la temperatura ambiente, los valores medidos de la intensidad de corriente y los valores medidos de la radiación solar

en un segundo paso, la referencia de tracción-temperatura de conductor a partir de los valores medidos de la fuerza de tracción y el valor calculado de la temperatura del conductor

en un tercer paso, la deformación por fluencia y la temperatura máxima admisible del conductor a partir de las características del conductor y la longitud del vano equivalente del conjunto de vanos, la referencia de tracción-temperatura de conductor y el límite de flecha.

En una realización preferente, la unidad de proceso de datos también determina, en un cuarto paso, el conjunto de vanos con la ampacidad más baja de entre los conj untos de vanos correspondientes a una mlsma línea eléctrica completa monitorizados, correspondiendo la

ampacidad más baja a la intensidad de corriente máxima

admisible en la línea eléctrica aérea completa. Por otra parte, el método según la presente invención comprende monitorizar ampacidades en líneas eléctricas aéreas mediante un sistema que comprende una pluralidad de módulos de monitorización instalados en los respectivos conjuntos de vanos entre dos cadenas de amarre. Cada conjunto de vanos está constituido por una pluralidad de torres de alta tensión, entre las que está tendido el conductor, de modo que ambos extremos del conjunto de vanos están delimitados por la conexión del conductor a las torres a través de sendas cadenas de amarre respectivamente y estando sujetado dicho conductor, a lo largo del conjunto de vanos por tantas torres y cadenas de suspensión como sea necesarlO. Al menos en uno de los extremos del conductor está colocado el módulo de monitorización, estando conectado cada uno de ellos a una disposición de sensores, y comprendiendo cada módulo al menos una unidad de registro y transmisión de datos para recoger y transmitir datos medidos por la disposición de sensores a la que está conectado. El sistema con el que se realiza el método comprende además al menos una unidad remota que comprende medios transceptores para recibir los datos medidos recibidos por las unidades de registro y transmisión de datos de cada módulo y una unidad de proceso de datos para procesar los

datos

medidos recibidos por los medios transceptores, de

manera

que

el método

se caracteriza porque comprende

asignar

cada disposición de sensores a un conjunto de

vanos

entre dos cadenas de amarre;

medir

fuerzas de tracción mecánica ejercidas por el

conductor en el punto en el que está instalado el dispositivo medidor de tracción mediante un dispositivo medidor de tracción instalado entre la torre y el elemento aislador de al menos una de las cadenas de amarre que limitan el correspondiente conjunto de vanos entre dos cadenas de amarre;

medir intensidades eléctricas en el conductor, mediante

un dispositivo medidor de intensidad eléctrica, pudiendo estar dispuesto sobre el propio conductor o bien en cualquier punto de la instalación a través del cual se pueda acceder a la medida de intensidad;

medir valores de las temperaturas ambiente mediante un sensor de temperatura ambiente y medir radiaciones solares mediante un sensor de radiación solar, estando dispuestos dichos sensores en la proximidad del conjunto de vanos en el que está instalado el dispositivo medidor de tracción;

transmitir los valores medidos en cada momento por cada módulo de monitorización a la unidad de proceso de datos, en forma de conjunto de datos, comprendiendo cada conjunto de datos valores medidos de la fuerza de tracción, de la intensidad eléctrica, de la temperatura ambiente y de la radiación solar medidos en cada momento por la disposición de sensores con respecto al conj unto de vanos entre dos cadenas de amarre y una identificación del módulo de monitorización al que están asignados;

calcular, mediante la unidad de proceso de datos, la ampacidad para cada conj unto de vanos entre dos cadenas de amarre, a partir de cada conjunto de valores medidos recibidos, mediante un proceso que comprende determinar

en un primer paso, un valor calculado de la temperatura del conjunto de vanos entre dos cadenas de amarre a partir de los valores medidos de la fuerza de tracción, las características del conductor, la longitud del vano equivalente abarcado por el conjunto de vanos entre dos cadenas de amarre, una referencia de tracción-temperatura de conductor y la deformación por fluencia;

en un segundo paso, mediante ecuaclones de equilibrio térmico y donde la dirección del viento se supone que tiene un determinado valor de forma que la única incógnita es la velocidad del viento equivalente en la dirección definida, la velocidad del viento a partir del valor calculado de la temperatura del conductor, los valores medidos de la temperatura ambiente, los valores medidos de la intensidad de corriente y los valores medidos de la radiación solar;

en un tercer paso, la ampacidad de cada conjunto de vanos entre dos cadenas de amarre a partir de una temperatura máxima admisible del conductor, la temperatura ambiente, la radiación solar y la velocidad del viento calculada, mediante ecuaciones de equilibrio térmico donde la única incógnita es la intensidad de corriente correspondiente al valor de la ampacidad; calcular también, mediante la unidad de proceso de

datos, la referencia de tracción-temperatura de conductor y la temperatura máxima admisible del conductor para cada conjunto de vanos entre dos cadenas de amarre, a partir de cada conjunto de valores medidos recibidos, determinando

en un primer paso, un valor calculado de la temperatura del conductor a partir de los valores medidos de la temperatura ambiente, los valores medidos

de

la intensidad de corriente y los valores medidos

de

la radiación solar

en

un segundo paso, la referencia de

tracción-temperatura de conductor a partir de los valores medidos de la fuerza de tracción y el valor calculado de la temperatura del conductor

en un tercer paso, la deformación por fluencia y la temperatura máxima admisible del conductor a partir de un método que relaciona características del conductor y la longitud del vano equivalente del conj unto de vanos, la referencia de tracción-temperatura de conductor y el límite de flecha.

En una realización preferente, la unidad de proceso de datos también determina, en un cuarto paso, el conjunto de vanos con la ampacidad más baja de entre los

conj untos de vanos correspondientes a una mlsma línea

eléctrica completa monitorizados, correspondiendo la

ampacidad más baja a la intensidad de corriente máxima

admisible en la línea eléctrica aérea completa.

Las transmisiones de datos ente los módulos de monitorización y la unidad de proceso de datos pueden realizarse a través de redes GSM/GPRS de telefonía móvil, de manera que las unidades de registro y transmisión de datos de los módulos de monitorización y la unidad de proceso de datos comprenden respectivos sistemas de envío y recepción, como por ejemplo módems.

Conforme a la invención, la referencia tracción-temperatura de cada conjunto de vanos puede ser determinada en una calibración en la que la unidad de proceso de datos periódicamente examlna en cada conjunto de datos recibido de uno de los módulos de monitorización si durante un periodo de tiempo predeterminado se cumplen condiciones de calibración que comprenden que

los valores de la intensidad de corriente sean inferiores a un determinado valor umbral de intensidad de corriente,

los valores medidos de la fuerza de tracción no excedan de un intervalo definido por una desviación de tracción predeterminada.

Cuando se cumplen estas condiciones, la unidad de proceso de datos calcula los valores medios respectivamente de los valores medidos de la radiación solar, la intensidad de corriente, la fuerza de tracción y la temperatura ambiente, y calcula la referencia tracción-temperatura del conductor en base a estos valores medios.

Estas calibraciones se realizan en todos los conj untos de vanos monitorizados.

Como se puede observar, la presente invención se basa en dos procesos de cálculo interrelacionados entre sí que se ejecutan en paralelo, a saber, un proceso de calibración y un

proceso de cálculo de ampacidad.

El proceso de calibración permite relacionar el valor de

la tracción del conductor en un determinado instante de tiempo

con el valor de la temperatura del conductor. La tracción se

5

mide directamente. Sin embargo, como el sistema desarrollado

no obtiene una medida directa de la temperatura del conductor,

ésta debe estimarse. Esta estimación de la temperatura del

conductor se realiza a partir de la temperatura ambiente y de

los valores de radiación solar e intensidad de corriente.

10

La estimación de la temperatura del conductor se basa en

unas ecuaClones de equilibrio térmico a partir de las medidas

de temperatura ambiente, radiación solar e intensidad de

corriente. Para calcular la temperatura del conductor a partir

de esas ecuaClones se supone una determinada velocidad de

15

viento. Las ecuaClones de equilibrio térmico pueden ser por

ej emplo las proporcionadas por CIGRE ["THERMAL BEHAVIOUR OF

OVERHEAD CONDUCTORS", CIGRÉ 22-12 BROCHURE (REF. NO. 207),

2002J o por IEEE ["IEEE STANDARD FOR CALCULATING THE

CURRENT-TEMPERATURE RELATIONSHIP OF BARE OVERHEAD CONDUCTORS",

20

IEEE STD 738-2006, 2006J.

Preferentemente, para asegurar una correcta estimación

de la temperatura del conductor, ésta no se realiza sobre un

valor puntual slno sobre una media realizada sobre un

determinado periodo de tiempo. Con obj eto de garantizar que

25

las condiciones durante ese periodo de tiempo sean estables y

no haya varlaclones significativas en los valores de

temperatura y tracción, se calcula la desviación típica de la

tracción durante el periodo de forma que se considera un

periodo estable Sl dicha desviación está por debaj o de un

3 O

determinado umbral. Finalmente, se calcula el valor medio de

la tracción y temperatura del conductor durante ese periodo

dando como resultado la calibración tracción-temperatura.

La calibración tracción-temperatura se recalcula

continuamente para poder tener en cuenta en la determinación

35

de la ampacidad los valores de deformación asociada a la

fluencia. Para ello, es necesarla una referencia inicial sobre la cual comparar la nueva referencia de tracción-temperatura. Se toma como referencia inicial los valores de tracción-temperatura correspondientes a la instalación del conductor en la línea. De esta manera, a partir de la diferencia entre la referencia de tracción-temperatura y su valor inicial, se actualiza el valor de deformación por fluencia. En el caso de conductores compuestos, donde el núcleo es de material distinto a las capas de aluminio externas, se debe actualizar tanto la fluencia del núcleo como la del aluminio. Por lo tanto, en este caso hay dos incógnitas y el problema puede tener infinitas soluciones. Por ello, antes de realizar el cálculo i terativo se debe definir el porcentaje de fluencia asociado al aluminio y al núcleo. Este reparto depende de las características específicas del tipo de conductor. Por último, con el nuevo valor de deformación por fluencia, se actualiza el valor de la máxima temperatura admisible. Para ello, mediante un proceso de cálculo iterativo, por ejemplo el método STOC descrito en l. ALBIZU, A.J. MAZON, 1. ZAMORA, "FLEXIBLE STAIN-TENSION CALCULATION

METHOD

FOR GAP-TYPE OVERHEAD CONDUCTORS", IEEE TRANSACTIONS ON

POWER

DELIVERY, VOL. 24, NO. 3, JULY, PP. 1529-1537, 2009, se

obtiene

la temperatura que hace que la flecha sea igual a la

máxima

flecha admisible. Los valores actualizados de

deformación

por fluencia, temperatura máxima admisible y

referencia de tracción-temperatura son los valores variables que siendo obtenidos en el proceso de calibración, son utilizados en el proceso de cálculo de ampacidad.

De lo anterior, se desprende que el proceso de calibración requiere la medida de tracción, temperatura ambiente, radiación solar e intensidad de corriente y la calibración se realiza cuando se dan una serie de condiciones establecidas previamente. Estas condiciones suponen que el calentamiento del conductor sea pequeño de forma que la temperatura del conductor sea similar o en todo caso algún oC mayor que la temperatura ambiente. Así, una de las condiciones es que la corriente que lleva la línea tenga un valor pequeño, estando por debajo de un determinado umbral predefinido. Por otra parte, para poder realizar la calibración se debe dar una condición adicional. Esta condición es que los valores de tracción permanezcan constantes durante cierto periodo de tiempo. Esta condición se evalúa según la desviación típica, de forma que ésta debe estar por debajo de un determinado umbral. Por tanto, debe tenerse en cuenta que el proceso de calibración, aunque se ejecuta continuamente, proporciona valores actualizados sólo cuando se cumplen las condiciones asociadas a los valores definidos para los umbrales más arriba citados.

Con los datos de calibración es posible realizar la monitorización basada en un proceso de cálculo de ampacidad mediante el cual se obtiene de forma continua el valor de ampacidad a partir de las medidas de tracción, temperatura ambiente, radiación solar e intensidad de corriente.

Para realizar el cálculo de la ampacidad, además de las medidas mencionadas, son necesarios otros valores. Entre estos valores, unos son constantes mientras que otros son variables en el tiempo. Los valores variables son proporcionados por el proceso de calibración anteriormente descrito en la presente memorla descriptiva, mientras que los valores constantes corresponden a valores que se consideran constantes en el tiempo como por ejemplo el área del conductor, el coeficiente de expansión del conductor (o del núcleo y aluminio), la longitud del vano equivalente y el límite de flecha.

El primer paso para el cálculo de ampacidad necesarlO para la monitorización conforme a la presente invención comprende la obtención de la temperatura del conductor a partir de la tracción medida. Para ello, es necesarlO una referencia de tracción-temperatura y el valor de la deformación por fluencia desarrollada desde el instante asociado a dicha referencia. Estos valores son proporcionados

por el proceso de calibración. Por lo tanto, la temperatura del conductor se obtiene mediante un proceso de cálculo iterativo, por ejemplo el método STOC mencionado previamente, que aSOCla la tracción medida a un determinado valor de temperatura del conductor.

El siguiente paso comprende el cálculo del viento que incide en el conductor. Este valor se obtiene a partir de unas ecuaciones de equilibrio térmico citadas previamente donde la temperatura del conductor, la temperatura ambiente, la intensidad de corriente y la radiación solar son conocidas y donde la única incógnita es el valor de la velocidad del viento. Dado que, en realidad, son desconocidas la dirección y velocidad de viento, se supone una determinada dirección y se calcula la velocidad asociada a esa dirección.

Finalmente, el último paso comprende el cálculo de la ampacidad que se realiza a partir de las mismas ecuaClones de equilibrio térmico citadas previamente. En este caso se trata de calcular la intensidad de corriente que hace que la temperatura del conductor sea igual a la temperatura máxima admisible. Dicha temperatura máxima admisible ha sido proporcionada por el proceso de calibración.

Debe tenerse en cuenta que el proceso de cálculo de ampacidad se realiza continuamente, de forma que el valor de la ampacidad se actualiza cada vez que se toman nuevas medidas. Con objeto de evitar que las variaciones asociadas a medidas puntuales puedan afectar a la estimación de ampacidad, en lugar de valores puntuales de las medidas pueden utilizarse medias de las últimas medidas. De esta forma, se suaviza la curva de ampacidad en el tiempo.

El sistema conforme a la presente invención monitoriza en tiempo real los valores de tracción mecánica de la línea, de temperatura ambiente, de radiación solar y de intensidad de corriente. Los valores monitorizados son transmitidos a una unidad de proceso de datos remota que, a partir de dichos valores y mediante un software específicamente desarrollado

para el sistema, además de considerar la deformación plástica

por fluencia del conductor, calcula el valor de la intensidad

máxima que es capaz de soportar la línea en cada instante

monitorizado.

5

El sistema de la presente invención se diferencia del

estado de la técnica en que, Sl bien existen sistemas del

estado de la técnica que permiten monitorizar determinados

parámetros de la línea y estimar la ampacidad de la línea,

ninguno de los mlsmos realiza el cálculo a partir de la

10

monitorización exclusiva de la tracción mecánica, la

temperatura ambiente, la radiación solar y la intensidad de

corriente. Además, el sistema conforme a la presente invención

simplifica la calibración de la tracción con la temperatura

del conductor al estimar la temperatura del conductor a partir

15

de la temperatura ambiente, la radiación solar y la intensidad

de corriente. Por otra parte, en una realización preferente de

la invención, el sistema de la presente invención también

presenta como novedad que se considera el impacto de la

variación de la temperatura máxima admisible y la fluencia del

2 O

conductor en la estimación de la ampacidad, evitándose así

errores en la determinación de la intensidad máxima admisible

o ampacidad de la línea monitorizada.

El hecho de realizar la monitorización exclusivamente de

la tracción mecánica, la temperatura ambiente, la radiación

25

solar y la intensidad de corriente permite establecer un

método preciso de cálculo de la ampacidad ya que, por una

parte, no precisa de la monitorización del viento, parámetro

que puede verse afectado de importantes errores en su medida

y, por otra parte, permite considerar en el proceso de cálculo

30

la variación de la deformación plástica por fluencia del

conductor y su temperatura máxima admisible, mediante un

proceso de recalculo periódico que permite determinar el

afloj amiento que experimentan los conductores de la línea a

largo de su vida en la instalación. Por lo tanto, el sistema

35

conforme a la presente invención permite la estimación de la

ampacidad que a su vez permite definir, de manera precisa y en todo instante monitorizado, la máxima intensidad que es capaz de soportar la línea monitorizada sin que se sobrepasen los requisitos reglamentarios a los que se ve impuesta, y puede monitorizar en tiempo real la ampacidad de las líneas aéreas de transporte y distribución de energía eléctrica, con el objeto de establecer su grado de carga de potencia eléctrica y ayudar en la mej ora de su explotación. El sistema se puede utilizar en cualquier línea aérea dedicada al transporte o distribución de energía eléctrica, sea cual sea su nivel de tensión.

El cálculo de la ampacidad conseguido con el sistema conforme a la presente invención se considera preciso y ventajoso frente a los sistemas convencionales debido a que se basa en un sistema de medida de tracción, que permite realizar un análisis de la fluencia o alargamiento permanente que va a experimentar el conductor a lo largo de su vida. Esta estimación permitirá realizar un recalculo de condiciones para afinar con mayor precisión en la determinación del grado de saturación de la línea. El alargamiento permanente o fluencia se determina mediante la calibración entre la tracción y la temperatura del conductor. Una disminución del valor de la tracción a una determinada temperatura del conductor evidencia un alargamiento permanente. Este alargamiento se aSOCla al núcleo y al aluminio.

La importancia de asignar el alargamiento al aluminio o al núcleo está relacionada con un fenómeno que se produce en los conductores al aumentar la temperatura. Por enClma de cierta temperatura, denominada temperatura de transición, el aluminio queda flojo y toda la carga mecánica es soportada por el núcleo. La temperatura de transición varía en función del alargamiento permanente de aluminio y núcleo. Al varlar la temperatura de transición, varía la temperatura máxima admisible, es decir, la temperatura a la que se alcanza la flecha límite. Al variar la temperatura máxima admisible varía

la ampacidad.

El hecho de cuantificar el alargamiento y asignarlo al núcleo o aluminio, afecta únicamente al resultado de aquellos conductores que alcanzan la flecha máxima con una temperatura que esté por encima de la temperatura de transición. Hay una familia de conductores, conocidos como conductores de altas prestaciones térmicas, que generalmente alcanzan la flecha máxima por encima de la temperatura de transición, por lo que el cálculo se mej ora para estos conductores. Además, en el caso de que la ampacidad esté limitada por la flecha, como ocurre en la mayor parte de las líneas, el aumento de deformación por fluencia hace que la temperatura a la que se alcance el límite de flecha se reduzca. Es decir, la fluencia da como resultado una reducción de la temperatura máxima admisible y, en consecuencia, de la ampacidad.

Puede observarse que la presente invención supera los inconvenientes del estado de la técnica mediante un sistema y un método que se puede implantar en líneas eléctricas aéreas tanto nuevas o ya existentes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

A continuación se describen aspectos y realizaciones de la invención sobre la base de unos dibujos, en los que

la figura 1 es una vista esquemática de una torre de alta tensión en la que está montado un módulo de monitorización, según una realización de la presente invención, en una de las fases de uno de los circuitos que componen una línea,

la figura 2 es un diagrama de bloques del módulo de monitorización mostrado en la figura 1;

las figuras 3 y 4 muestran esquemáticamente los elementos principales de una realización del sistema conforme a la presente invención;

la figura 5 es un diagrama que refleja una realización del proceso de cálculo de la ampacidad de un conductor, conforme a la presente invención;

la figura 6 es un diagrama que refleja una realización del

proceso de calibración de la referencia tracción/temperatura del conductor, conforme a la presente invención;

la figura 7 es un diagrama que refleja una realización del proceso de calibración de la temperatura máxima admisible del conductor, conforme a la presente invención.

En estas figuras aparecen unas referencias que identifican los siguientes elementos:

1, lA ... 1N torre de transporte eléctrico

la brazo de soporte de la torre

2,2' conductor

3 conexión puente entre conductores

4, 4' cadena de amarre

5 cadena de suspensión

6 dispositivo medidor de tracción (célula

de carga)

7 , 7A ... 7N módulo de monitorización

8 dispositivo medidor de intensidad

eléctrica

9 sensor de temperatura

10 sensor de radiación solar

11 unidad de registro y transmisión de

datos

11a antena

12 sistema de alimentación eléctrica

12a placa solar fotovoltaica

13, 13A ... 13N conjuntos de datos

14, 14A ... 14N conjunto de vanos entre dos cadenas de

amarre

15 red de telefonía móvil

16 centro remoto

16a medios transceptores (módem)

16b unidad remota de proceso de datos

AC ampacidad

CC

características del conductor DF deformación por fluencia

FT fuerza de tracción

rc

intensidad de corriente

LF

límite de flecha

Ref-TT

referencia de tracción-temperatura del

conductor

en la actualización de la

calibración

Ref-TT-ini

referencia de tracción-temperatura del

conductor

en el momento de la

instalación del

conductor

RS

radiación solar

TA

temperatura ambiente

TC

temperatura de conductor

TC-cal

temperatura de conductor en la

calibración

Tmax

temperatura máxima admisible del

conductor

v

longitud de vano equivalente

vv

velocidad del viento

MODOS DE REALIZAR LA INVENCIÓN

En la figura 1 se puede apreciar una torre de alta tensión -1-en sí convencional en la que está montado un equipo de monitorización, segón una realización de la presente invención, en una de las fases de uno de los circuitos que componen una línea. La torre -1-presenta seis brazos de soporte -la-, en los que están instalados sendas cadenas de amarre -4,4'-de los que cuelgan respectivamente dos conductores -2,2'-. Cada cadena de amarre -4 f 4' -está mecánicamente en serle entre uno de los conductores -2,2'-Y el punto de amarre en el brazo de soporte -1a-, de forma que la tracción mecánica del conductor -2,2'-y la de la cadena de amarre -4,4'-es la misma. Por otro lado, la disposición de la cadena de amarre -4,4'-en un brazo soporte 1a-produce una discontinuidad mecánica entre los conductores -2,2'-, por lo que los conductores -2, 2'-tienen su continuidad eléctrica mediante la conexión puente -3-. En la

torre

-1 está montado un módulo de monitorización -7 que

comprende

una caj a y cuyas características se describen más

abajo

en la presente memorla descriptiva.

Entre una de las cadenas de amarre -4-y el punto de enganche en el brazo de soporte -la-correspondiente, está montado un dispositivo medidor de tracción -6-, que puede ser una célula de carga en sí convencional y que mide las fuerzas de tracción mecánica ejercidas por el conductor -2correspondiente en su punto de enganche en el brazo de soporte -la-en el que está enganchado. Además, en el conductor -2-o en un punto de la instalación que permita medir su corriente, está instalado un dispositivo medidor de intensidad eléctrica -8-para medir intensidades eléctricas en el conductor -2considerado.

Como se ve en la figura 2, el módulo de monitorización -7-comprende un sistema de alimentación eléctrica -12-que comprende una batería (no mostrada en la figura 2) Y que recibe energía eléctrica suministrada por una placa fotovoltaica -12a-que se encuentra en la proximidad del módulo -7-, así como una unidad de registro y transmisión de datos -11-en Sl convencional con un módem también convencional, como por ejemplo un módem GSM/GRPS (no mostrado en la figura 2) identificado por un número de telefonía móvil, conectado a una antena -lla-y medios de registro de datos (no mostrados en la figura 2) también en sí convencionales, como por ej emplo una memorla programable. En la proximidad del módulo -7-están montados además un sensor de temperatura ambiente -9-Y un sensor de radiación solar -10-. Para suministrar energía eléctrica de funcionamiento, el sistema de alimentación eléctrica -12-está conectado a la unidad de registro y transmisión de datos -11-, al sensor de temperatura -9-, al sensor de radiación solar -10-, así como a cada dispositivo medidor de tracción -6-. Cada dispositivo medidor de intensidad eléctrica -8-también está alimentado por un sistema de alimentación eléctrica que puede ser el mismo -12

Sl está colocado en la proximidad del módulo -7-.

Cada uno de los dispositivos medidores de tracción -6-,

cada dispositivo medidor de intensidad eléctrica -8-, cada

sensor de temperatura -9y cada sensor de radiación solar

5

-10están conectados al menos a una unidad de registro y

transmisión de datos -11que recoge los valores medidos en

cada momento por el sensor de temperatura -9-, por el sensor

de radiación solar -10-, por los dispositivos medidores de

tracción -6y por los dispositivos sensores de intensidad

10

eléctrica -8-, y transmite esos valores medidos, junto con una

identificación del módulo -7que puede ser, por ejemplo, un

número de telefonía móvil correspondiente a un módem incluido

en la unidad de registro y transmisión de datos -11-, según

rutinas preestablecidas que pueden ser transmisiones a

15

intervalos periódicos preestablecidos y/o después de haber

recibido una consulta externa.

La figura 3 muestra un conj unto de vanos entre dos

cadenas de amarre -4constituido por una pluralidad de torres

de alta tensión -lA... 1N-, entre las que está tendido el

2 O

conductor -2 -, de modo que ambos extremos del conj unto de

vanos -14están delimitados respectivamente por la conexión

del conductor -2a las torres -lA, 1Na través de sendas

cadenas de amarre -4y estando sujetado dicho conductor -2-,

a lo largo del conjunto de vanos -14por tantas torres

25

-l,lA,lB ... 1NY cadenas de suspensión -5como sea necesarlO.

Asimismo, al menos en uno de los extremos del conj unto de

vanos -14está colocado el dispositivo medidor de tracción

-6como se muestra en la figura 1, y el módulo de

monitorización -7con características análogas a las del

30

módulo de monitorización mostrado en la figura 2.

La cadena de suspensión -5cuelga verticalmente del

brazo de soporte -lay de su extremo inferior cuelga el

conductor -2que tiene continuidad tanto mecánica como

eléctrica. De esta forma, el conjunto de vanos entre dos

35 cadenas de amarre -14-tiene continuidad mecánica.

Como se muestra en la figura 4 las unidades de registro

y transmisión de datos -11-asociadas a cada conjunto de vanos entre dos cadenas de amarre -14-son capaces de registrar los valores medidos en cada momento por el sensor de temperatura -9-, el sensor de radiación solar -10-, el dispositivo medidor de tracción -6-y el dispositivo medidor de intensidad eléctrica -8-del conductor -2-al que están asignados y de transmitir esos valores medidos a través de la red de telefonía móvil -15-a un centro remoto -16-que comprende medios transceptores -16a-y una unidad remota de proceso de datos -16b-.

Dado que las unidades de registro y transmisión de datos -11-comprendidas en cada uno de los módulos de monitorización -7-asocian los valores medidos a los diferentes conjuntos de vanos entre dos cadenas de amarre -14A... 14N-, los valores medidos desde cada módulo -7-se transmiten al centro remoto -16-en forma de conjuntos de datos -13A... 13N-que permiten identificar a la unidad remota de proceso de datos -16b-el

conjunto

de vanos entre dos cadenas de amarre -14 del que

provienen

los respectivos valores medidos.

La

unidad remota de proceso de datos -16b recoge los

datos transmitidos para que sean gestionados por un software que, además de permitir visualizar los datos reales de la monitorización, llevará a cabo la estimación precisa de la ampacidad o intensidad máxima admisible de cada conjunto de vanos entre dos cadenas de amarre -14A... 14N-en cada instante. Además, el sistema proporcionará la calibración, la estimación de la temperatura del conductor y determinará la fluencia sufrida por los conductores a lo largo de su vida útil actualizando así la calibración.

Como se puede apreciar en la figura 5, la unidad de proceso de datos -16b-calcula la ampacidad -AC-para cada conjunto de vanos entre dos cadenas de amarre -14A... 14N-, a partir de cada uno de los conjuntos de valores medidos -13A.... 13N-recibidos, mediante un proceso en el que, en un

primer paso, se determina un valor calculado de la temperatura

de conductor -TCdel conjunto de vanos entre dos cadenas de

amarre -14a partir de un método que relaciona el valor

medido de la fuerza de tracción -FT-, características -CCdel

5

conjunto de vanos -14y la longitud del vano equivalente -V

del conjunto de vanos, una referencia de tracción-temperatura

de conductor -Ref-TTy la deformación por fluencia -DF-. En

un segundo paso la unidad de proceso de datos -16bdetermina

la velocidad del viento -VVmediante las ecuaClones de

10

equilibrio térmico ya descritas y donde la dirección del

viento se supone que tiene un determinado valor de forma que

la única incógnita es la velocidad del viento -VVequivalente

en la dirección definida, a partir del valor calculado de la

temperatura del conductor -TC-, el valor medido de la

15

temperatura ambiente -TA-, el valor medido de la intensidad de

corriente -ICy el valor medido de la radiación solar -RS-.

Finalmente y en tercer paso, la unidad de proceso de datos

determina la ampacidad -ACde cada conjunto de vanos ente dos

cadenas de amarre -14a partir de una temperatura máxima

2 O

admisible -Tmaxdel conj unto de vanos entre dos cadenas de

amarre -14-, la temperatura ambiente -TA-, la radiación solar

-RSy la velocidad del viento calculada -VV-, mediante

ecuaciones de equilibrio térmico donde la única incógnita es

la intensidad de corriente correspondiente al valor de la

25

ampacidad -AC-.

Según la realización del proceso de calibración de la

referencia temperatura-tracción del conductor mostrada en la

figura 6, la unidad de proceso de datos -16bexamlna en

primer lugar en un conjunto de datos -13recibido de uno de

30

los módulos de monitorización si durante un periodo de tiempo

-tpredeterminado de y minutos -y min-que puede ser, por

ejemplo, 20 minutos, los valores de la intensidad de corriente

-ICson inferiores a un determinado valor umbral de

intensidad de corriente -xAcomo por ejemplo 100 A Y los

35

valores medidos de la fuerza de tracción -FTno excedan de un

intervalo -DFT-marcado por una desviación de tracción predeterminada -xkg-. Cuando se cumplen estas condiciones, la unidad de proceso de datos calcula los valores medios -0respectivamente de los valores medidos de la radiación solar, la intensidad de corriente, la fuerza de tracción y la temperatura ambiente -0RS, 0IC, 0FT, 0TA-. A partir de los valores medios de radiación solar, de intensidad de corriente y de temperatura ambiente y mediante ecuaciones de equilibrio térmico, por ejemplo los dados por CIGRÉ, se calcula el valor de la temperatura del conductor en la calibración -TC-cal-. Con este valor y j unto con el valor medio de la fuerza de tracción -0FT-se obtiene la referencia tracción temperatura -Ref-TT-. Esta referencia tracción-temperatura -Ref-TT-es la que se emplea en la determinación de las ampacidades en el cable monitorizado.

En la figura 7 puede apreciarse una realización de la calibración de la temperatura máxima admisible -Tmax-del conjunto de vanos entre dos cadenas de amarre -14-. Primero, en base a la referencia tracción-temperatura calibrada Ref-TT-y a la referencia tracción-temperatura inicial Ref-TT-ini-determinada en el momento de la instalación del conductor, se calcula la deformación por fluencia -DF-. Después, en base a la deformación por fluencia -DF-y al límite de flecha -LF-resultante de la deformación por fluencia -DF-se calcula la nueva temperatura máxima admisible -Tmax-del conjunto de vanos entre dos cadenas de amarre -14-.

Estas calibraciones se realizan para todos los conjuntos de vanos entre dos cadenas de amarre que componen la línea eléctrica aérea que se está monitorizando con respecto a su ampacidad.

A continuación y a fin de facilitar la comprensión del funcionamiento del sistema antes descrito se describe un ej emplo, no limitativo f referente a la aplicación del sistema en la calibración, la actualización de la calibración y la determinación de la ampacidad.

Para el proceso de cálculo, en primer lugar se definen

los valores de una serle de constantes: longitud del vano equivalente -v-350 m, conductor ACSR Hen, límite de flecha LF-8,52 m.

Ejemplo de la calibración del sistema: Para el proceso de calibración debe conocerse la referencia de tracción-temperatura inicial asociada a la instalación del conductor. En este ejemplo su valor es 2937kg-15°C

(Ref-TT-ini) A partir de la referencia tracción-temperatura inicial y del valor de fluencia inicial, cuyos valores unitarios son de 7,1.10-4 en el aluminio y de 2,1.10-5 en el núcleo, se calcula la temperatura máxima admisible inicial mediante un método iterativo de cálculo mecánico, por ejemplo el método STOC citado previamente. En este caso la temperatura máxima admisible inicial tiene un valor de 90°C. Además deben definirse una serie de parámetros de ajuste:

•

Umbral de intensidad de corriente: 100 A

•

Umbral de desviación típica de la tracción: 5 kg

•

Periodo de tiempo sobre el que se calcula la media de tracción y temperatura: 20 minutos Se evalúa de forma continua que la intensidad de

corriente y la desviación típica de la tracción estén por debajo de los umbrales definidos. Cuando se cumplen estas condiciones, se procede a calcular la referencia tracción-temperatura -Ref-TT-. Por ejemplo, supongamos que se han cumplido las condiciones porque durante los últimos 20 minutos la intensidad ha estado por debajo de 100 A Y la desviación típica de la tracción ha sido menor a 5 kg. Por lo tanto se procede a calcular los valores medios de radiación solar, intensidad de corriente, fuerza de tracción y temperatura ambiente -0RS, 0IC, 0FT, 0TA-. Supongamos que en ese instante los valores medios obtenidos son O W/m2 , 97 A, 2806 kg Y 14,2 °C. A partir de los valores medios de radiación solar, de intensidad de corriente y de temperatura ambiente y mediante ecuaClones de equilibrio térmico, por ejemplo los dados por

ClGRÉ, se calcula el valor de la temperatura del conductor en la calibración -TC-cal-, que da como resultado 15 oC. A partir de ello y junto con el valor medio de la fuerza de tracción 0FT-, se ha obtenido la referencia tracción temperatura Ref-TT que vale 2806 kg-15 oC.

A partir de esta nueva referencia, se actualiza la deformación por fluencia. En este ejemplo, el resultado obtenido por un método i terativo de cálculo mecánico es un aumento de la deformación unitaria en el aluminio de 1,04.10-3

Y

de 9,04.10-5 en el núcleo. Este aumento se ha producido

desde

el instante de instalación del conductor. Por tanto, a

partir

del límite de flecha se recalcula el valor de la

temperatura

máxima admisible mediante un método i terativo de

cálculo mecánico. En este caso, la temperatura máxima admisible -Tmax-obtenida es 87 oC. Ejemplo del cálculo de la ampacidad:

En este ejemplo, las medidas en un momento dado son las siguientes: tracción -FT-2095 kg, temperatura ambiente -TA20°C, radiación solar -RS-467 W/mm2 , intensidad de corriente -lC-298 A.

En primer lugar, a partir de la tracción -FT-, la referencia tracción-temperatura -Ref-TT-, los valores de fluencia -DF-, las características del conductor -CC-y la longitud del vano equivalente se calcula mediante un método i terativo de cálculo mecánico la temperatura del conductor TC-que en este caso es de 36°C.

Posteriormente, a partir de la temperatura ambiente TA-, la radiación solar -RS-, la intensidad de corriente -lCy la temperatura del conductor -TC-, mediante un método de cálculo térmico, por ejemplo el dado por ClGRE, se calcula la velocidad del viento -VV-. El resultado de este cálculo da un valor de 0,94 mis suponiendo que su dirección es perpendicular al conductor.

Finalmente, se calcula el valor de la ampacidad a partir de la temperatura máxima admisible -Tmax-, ya calculada en la

calibración, la temperatura ambiente -TA-, la radiación solar -RS-y la velocidad de viento -VV-mediante un método de cálculo térmico, por ejemplo el dado por CIGRE. En este caso el valor de la ampacidad es de 431 A.

5 En este ejemplo se observa que la intensidad de corriente (298 A) es menor que el valor de la ampacidad (431 A) de forma que la línea opera de forma segura. Además, el valor de la ampacidad indica hasta donde se podría aumentar la corriente según las condiciones actuales.

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES

   1. sistema para la monitorización de ampacidades en líneas eléctricas aéreas que comprende

   una pluralidad de módulos de monitorización (7 ) instalados en respectivos conj untos de vanos (14, 14A... 14N) entre dos cadenas de amarre (4, 4'), estando cada conjunto de vanos (14, 14A ... 14N) constituido por una pluralidad de torres de alta tensión (lA ... 1N), entre las que está tendido un conductor (2), de modo que ambos extremos del conj unto de vanos (14, 14A... 14N) están delimitados por la conexión del conductor (2) a las torres (lA... 1N) a través de sendas cadenas de amarre (4, 4') Y estando sujeto dicho conductor (2) a lo largo del conjunto de vanos (14, 14A... 14N) por torres

   (lB, le) y cadenas de suspensión (5), estando colocado al menos en uno de los extremos del conductor (2) uno de los módulos de monitorización (7 ) que está conectado a una disposición de sensores, y comprendiendo cada módulo de monitorización (7 ) al menos una unidad de registro y transmisión de datos (11) para recoger y transmitir datos medidos por la disposición de sensores a la que está conectado;

   al menos una unidad remota (16) que comprende medios transceptores (16a) para recibir los datos medidos desde las unidades de registro y transmisión de datos (11) de cada módulo de monitorización (7) y una unidad de proceso de datos

   (16b) para procesar los datos medidos;

   caracterizado porque

   cada disposición de sensores está asignada a un conjunto de vanos (14, 14A ... 14N), Y comprende

   un dispositivo medidor de tracción (6) instalado entre la torre (1) Y el elemento aislador de al menos una de las cadenas de amarre (4) , para medir fuerzas de tracción mecánica (FT) ejercidas por el conductor (2) en el punto en el que está instalado el dispositivo medidor de tracción (6),

   un dispositivo medidor de intensidad eléctrica (8) para medir intensidades de corriente eléctricas (rC) en el conductor (2) , dispuesto en un punto de la instalación a través del cual se pueda acceder a la medida de intensidad,

   un sensor de temperatura ambiente (9) para medir valores de las temperaturas ambiente (TA) y un sensor de radiación solar (10) para medir radiaciones solares

   (RS), estando dispuestos dichos sensores (9, 10) en la proximidad del conjunto de vanos (14, 14A... 14N) en el que está instalado el dispositivo medidor de tracción

   (6) ;

   cada unidad de registro y transmisión de datos (11) está diseñada para recoger los datos medidos comprendidos en respectivos conjuntos de datos (13, 13A ... 13N)que comprenden cada uno valores de la fuerza de tracción (FT), de la intensidad de corriente (rC), de la temperatura ambiente (TA) y de la radiación solar (RS) medidos en cada momento por la disposición de sensores (6,8,9, 10) con respecto al conj unto de vanos (14, 14A 14N) Y una identificación del módulo de monitorización (7 ) al que están asignados; la unidad de proceso de datos (16b) está diseñada para calcular la ampacidad (AC) para cada conjunto de vanos (14, 14A... 14N) , a partir de cada conjunto de datos (13, 13A... 13N) recibidos, determinando

   en un primer paso, un valor calculado de la

   temperatura (TC) del conductor (2) del conjunto de vanos (14, 14A... 14N) a partir de los valores medidos de la fuerza de tracción (FT), las características (CC) del conjunto de vanos (14, 14A 14N), la longitud del vano equivalente (V) abarcada por el conductor (2), una referencia de tracción-temperatura de conductor (Ref-TT) y la deformación por fluencia (DF);

   en un segundo paso, mediante ecuaclones de equilibrio térmico y donde la dirección del viento se supone que tiene un determinado valor de forma que la única incógnita es la velocidad del viento (VV) equivalente en la dirección definida, la velocidad del viento (VV) a partir del valor calculado de la temperatura del conductor (TC), los valores medidos de la temperatura ambiente (TA), los valores medidos de la intensidad de corriente (rC) y los valores medidos de la radiación solar (RS);

   en un tercer paso, la ampacidad (AC) de cada conjunto de vanos (14, 14A... 14N) a partir de una temperatura máxima admisible (Tmax) del conjunto de vanos (14, 14A... 14N), la temperatura ambiente (TA), la radiación solar (RS) y la velocidad del viento calculada

   (VV), mediante ecuaciones de equilibrio térmico donde la única incógnita es la intensidad de corriente correspondiente al valor de la ampacidad (AC), la unidad de proceso de datos -16b-está diseñada además

   para calcular la referencia de tracción-temperatura de

   conductor (Ref-TT), la deformación por fluencia (DF) y la

   temperatura máxima admisible (Tmax) del conductor (2) para

   cada conjunto de vanos (14, 14A... 14N), a partir de cada

   conjunto de datos (13, 13A ... 13N), determinando en un primer paso, un valor calculado de la temperatura del conductor en la calibración (TC-cal) a partir de los valores medidos de la temperatura ambiente (TA), los valores medidos de la intensidad de corriente (rC) y los valores medidos de la radiación solar (RS), en un segundo paso, la referencia de tracción-temperatura de conductor (Ref-TT) a partir de los valores medidos de la fuerza de tracción (FT) Y el valor calculado de la temperatura del conductor en la calibración (TC-cal), en un tercer paso, la deformación por fluencia (DF) y la temperatura máxima admisible (Tmax) del conjunto de vanos (14, 14A... 14N) a partir de las características

   (CC) del conjunto de vanos (14, 14A... 14N), la longitud del vano equivalente (V) del conjunto de vanos (14, 14A. .. 14N), la referencia de tracción-temperatura de conductor (Ref-TT) y el límite de flecha (LF).
2. 2. sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque el sensor de temperatura (9) Y el sensor de radiación solar

   (10) están montados en el módulo de monitorización (7)

   10 3. sistema según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la unidad de proceso de datos (16b) está diseñada para determinar, en un cuarto paso, el conjunto de vanos (14, 14A ... 14N) con la ampacidad más baja entre los conjuntos de vanos (14, 14A... 14N) correspondientes a una mlsma línea

   15 eléctrica aérea completa, correspondiendo la ampacidad más baj a a la intensidad de corriente máxima admisible en dicha línea eléctrica aérea completa.
3. 4. sistema según una de las reivindicaciones precedentes, 20 caracterizada porque la unidad de proceso de datos (16b) está

   diseñada para determinar la referencia tracción-temperatura (Ref-TT) de cada conjunto de vanos (14, 14A... 14N) en una calibración en la que la unidad de proceso de datos (16b) periódicamente examlna en cada conjunto de datos (13,

   25 13A... 13N) recibido de uno de los módulos de monitorización

   (7) Sl durante un periodo de tiempo (t) predeterminado se cumplen condiciones de calibración que comprenden que los valores de la intensidad de corriente (rC) sean inferiores a un determinado valor umbral de intensidad de corriente (x A) y 3 O los valores medidos de la fuerza de tracción (FT) no sean inferiores a un intervalo (DFT) definido por una desviación de tracción predeterminada (xkg) y, cuando se cumplen estas condiciones, para calcular los valores medios (0) respectivamente de los valores medidos de la radiación solar

   35 (RS), la intensidad de corriente (rC), la fuerza de tracción

   (FT) y la temperatura ambiente (TA), y para calcular la referencia tracción-temperatura (Ref-TT) del conductor (2) en base a estos valores medios -de radiación solar (0RS) , intensidad de corriente (0IC), fuerza de tracción (0FT) y temperatura ambiente (0TA)
4. 5. sistema según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la unidad de proceso de datos (16b) está diseñada para determinar la temperatura máxima admisible

   (Tmax) del conjunto de vanos (14, 14A ... 14N) en una calibración en base a la referencia tracción-temperatura (Ref-TT), a la deformación por fluencia (DF) del conductor (2) y, posteriormente, en base a la deformación por fluencia (DF) y a un límite de flecha (LF) resultante de la deformación por fluencia (DF).
5. 6. Un método para monitorizar ampacidades en líneas eléctricas aéreas mediante

   una pluralidad de módulos de monitorización (7 ) instalados en respectivos conjuntos de vanos (14, 14A... 14N) entre sendas cadenas de amarre (4, 4'), estando cada conjunto de vanos (14, 14A, 14B ... 14N) constituido por una pluralidad de torres de alta tensión (lA ... 1N), entre las que está tendido un conductor (2), de modo que ambos extremos del conjunto de vanos (14, 14A... 14N) están delimitados por la conexión del conductor (2) a las torres (lA... 1N) a través de sendas cadenas de amarre ( 4 , 4') Y estando sujeto dicho conductor (2) a las torres a lo largo del conj unto de vanos

   (14, 14A... 14N) por cadenas de suspensión (5) , estando colocado en al menos uno de los extremos del conductor (2) uno de los módulos de monitorización (7 ) conectado a una disposición de sensores, y comprendiendo cada módulo (7) al menos una unidad de registro y transmisión de datos (11) para recoger y transmitir datos medidos a partir de valores medidos por la disposición de sensores a la que está conectado;

   al menos una unidad remota (16) que comprende medios

   transceptores (16a) para recibir datos medidos por las

   unidades de registro y transmisión de datos (11) de cada

   módulo (7) Y una unidad de proceso de datos (16b) para

   5

   procesar los datos medidos (13, 13A... 13N) recibidos por los

   medios transceptores (16b);

   caracterizado porque comprende

   asignar cada disposición de sensores a un conjunto de

   vanos (14, 14A... 14N) entre dos cadenas de amarre (4, 4');

   10

   medir fuerzas de tracción mecánica (FT) ejercidas por el

   conductor (2 ) en el punto en el que está instalado el

   dispositivo medidor de tracción (6) entre la torre (1) Y el

   elemento aislador de al menos una de las cadenas de amarre

   ( 4 ) ;

   15

   medir intensidades de corriente (rC) en el conductor

   (2), mediante un dispositivo medidor de intensidad eléctrica

   (8), pudiendo estar dispuesto en un punto de la instalación a

   través del cual se pueda acceder a la medida de intensidad;

   medir valores de las temperaturas ambiente (Ta) mediante

   2 O

   un sensor de temperatura ambiente (9) Y medir radiaciones

   solares (RS) mediante un sensor de radiación solar (10),

   estando dispuestos dichos sensores (9, 10) en la proximidad

   del conjunto de vanos (14, 14A... 14N) en el que está

   instalado el dispositivo medidor de tracción (6);

   25

   transmitir los valores medidos en cada momento por cada

   módulo de monitorización (7) a la unidad de proceso de datos

   (16b) , en forma de conjunto de datos (13, 13A... 13N)

   comprendiendo cada conjunto de datos (13, 13A 13N) valores

   medidos de la fuerza de tracción (FT), de la intensidad de

   30

   corriente eléctrica (rC), de la temperatura ambiente (TA) y de

   la radiación solar (RS), medidos en cada momento por la

   disposición de sensores (6,8,9,10) con respecto al conjunto de

   vanos (14,14A... 14N) Y una identificación del módulo de

   monitorización (7) al que están asignados;

   35

   calcular, mediante la unidad de proceso de datos (16b),

   la ampacidad (AC) para cada conjunto de vanos (14, 14A .. . 14N),

   a partir de cada conjunto de datos (13, 13A .. . 13N), mediante

   un proceso que comprende determinar en un primer paso, un valor calculado de la temperatura (TC) del conductor (2) del conjunto de vanos (14, 14A ... 14N) a partir del valor medido de la fuerza de tracción (FT), las características (CC) del conductor (2), la longitud del vano equivalente (V) abarcado por el conductor (2), una referencia de tracción-temperatura de conductor (Ref-TT) y la deformación por fluencia (DF) ; en un segundo paso, mediante ecuaclones de equilibrio térmico y donde la dirección del viento se supone que tiene un determinado valor de forma que la única incógnita es la velocidad del viento (VV) equivalente en la dirección definida, la velocidad del viento (VV) a partir del valor calculado de la temperatura del conductor (TC), los valores medidos de la temperatura ambiente (TA), los valores medidos de la intensidad de corriente (rC) y los valores medidos de la radiación solar (RS); en un tercer paso, la ampacidad (AC) de cada conjunto de vanos (14, 14A... 14N) a partir de una temperatura máxima admisible (Tmax) del conjunto de vanos (14, 14A... 14N), la temperatura ambiente (TA), la radiación solar (RS) y la velocidad del viento calculada (VV), mediante ecuaciones de equilibrio térmico donde la única incógnita es la intensidad de corriente correspondiente al valor de la ampacidad (AC). calcular también, mediante la unidad de proceso de datos (16b), la referencia de tracción-temperatura de conductor (Ref-TT), la deformación por fluencia (DF) y la temperatura

   máxima admisible (Tmax) del conductor para cada conjunto de

   vanos (14, 14A... 14N), a partir de cada conjunto de datos (13, 13A .. . 13N), determinando

   en un primer paso, un valor calculado de la temperatura del conductor en la calibración (TC-cal) a partir de los valores medidos de la temperatura ambiente

   (TA), los valores medidos de la intensidad de corriente (rC) y los valores medidos de la radiación solar (RS),

   en un segundo paso, la referencia de tracción-temperatura de conductor (Ref-TT) a partir de los valores medidos de la fuerza de tracción (FT) Y el valor calculado de la temperatura del conductor en la calibración (TC-cal),

   en un tercer paso, la deformación por fluencia (DF) y la temperatura máxima admisible (Tmax) del conjunto de vanos (14, 14A... 14N) a partir de las características

   (CC)

   del conductor (2), la longitud del vano equivalente

   (V)

   abarcado por el conductor (2), la referencia de tracción-temperatura de conductor (Ref-TT) y el límite de flecha (LF).

6. 7.

   Método según la reivindicación 6, caracterizado porque comprende un cuarto paso en el que se determina, mediante la unidad de proceso de datos (16b), el conjunto de vanos (14, 14A... 14N) con la ampacidad más baja entre los conjuntos de vanos (14, 14A... 14N) correspondientes a una mlsma línea eléctrica aérea completa, correspondiendo la ampacidad más baj a a la intensidad de corriente máxima admisible en dicha línea eléctrica aérea completa.

7. 8.

   Método según la reivindicación 6 ó 7, caracterizada porque la referencia tracción-temperatura (Ref-TT) de cada conj unto de vanos (14, 14A... 14N) se determina en una calibración en la que la unidad de proceso de datos (16b) periódicamente examina, en cada conjunto de datos (13, 13A... 13N) recibido de uno de los módulos de monitorización (7), Sl durante un periodo de tiempo (t) predeterminado se cumplen condiciones de calibración que comprenden que los valores de la intensidad de

   corriente (lC) sean inferiores a un determinado valor umbral de intensidad de corriente (xA) y los valores medidos de la fuerza de tracción (FT) no sean inferiores a un intervalo (DFT) definido por una desviación de tracción predeterminada 5 (xkg) y, cuando se cumplen estas condiciones, calcula los valores medios (0 ) respectivamente de los valores medidos de la radiación solar (RS), de la intensidad de corriente (lC), de la fuerza de tracción (FT) Y de la temperatura ambiente

   (TA), y calcula la referencia tracción-temperatura (Ref-TT) 10 del conductor (2) en base a estos valores medios de radiación intensidad de corriente (0lC), fuerza de tracción ambiente (0TA).
8. 9. Método según una de las reivindicaciones 8 a 10,

   15 caracterizado porque la temperatura máxima admisible (Tmax) del conjunto de vanos (14, 14A ... 14N) se determina en una calibración en la que la unidad de proceso de datos (16b) determina, en base a la referencia tracción-temperatura (Ref-TT), la deformación por fluencia (DF) del conductor (2)

   20 y, posteriormente, en base a la deformación por fluencia (DF) y a un límite de flecha (LF) resultante de la deformación por fluencia (DF).