ES2400139B1

ES2400139B1 - Procedimiento y dispositivo de monitorización de descargas parciales

Info

Publication number: ES2400139B1
Application number: ES201131043A
Authority: ES
Inventors: Javier Larrieta Zubia; Ian Paul Gilbert; David Badetz; Patrick Mulroy; Aritz Hurtado Vicuña
Original assignee: Ormazabal Corporate Technology AIE
Current assignee: Ormazabal Corporate Technology AIE
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2013-11-26
Anticipated expiration: 2031-06-21
Also published as: EP2725367A1; PL2725367T3; ES2804032T3; WO2012175779A1; EP2725367A4; EP2725367B1; ES2400139A1

Abstract

Procedimiento y dispositivo de monitorización de descargas parciales.#El procedimiento de monitorización de descargas parciales en elementos de distribución (4) en tensión, bien online bien offline, de una red de distribución de energía eléctrica de alta tensión (2) provista de elementos de distribución (4), se realiza mediante al menos un equipo de medida (13, 14) y al menos un dispositivo de generación e inyección de impulsos de carga determinada (1), de forma que en un primer paso se realiza un seguimiento de la tensión de la red de distribución (2) y en un segundo paso, mediante la generación e inyección de un impulso de carga determinada y sincronizada con la tensión de la red (2), se cuantifican las medidas de descargas parciales a través del equipo de medida (13, 14) independientemente de la configuración o topología de la red de distribución (2). A su vez se pueden sincronizar varios equipos de medida (13, 14). Mediante este procedimiento de monitorización se permite realizar de forma remota tanto la monitorización de la red de distribución (2) como la gestión de sus instalaciones (3, 3?, 3??).

Description

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un procedimiento y dispositivo para la monitorización de descargas parciales en elementos de distribución en tensión, bien online bien offline, de una red de distribución de energía eléctrica de alta tensión.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Una descarga parcial es un fenómeno de ruptura dieléctrica que está confinado y localizado en la región de un medio aislante, entre dos conductores que se encuentran a diferente potencial. Los fenómenos de descargas parciales son en la mayoría de los casos debido a defectos de aislamiento en los elementos de distribución que forman parte de la red de distribución de energía eléctrica, pudiendo consistir dichos elementos de distribución por ejemplo en cables, transformadores, interruptores, conexiones eléctricas, etc.

Las descargas parciales se pueden caracterizar en tres tipos dependiendo de las propiedades del medio existente entre las piezas conductoras. Pueden ser externas, también denominadas como corona, que ocurren normalmente por el proceso de ionización del aire contenido entre las piezas conductoras, que cuando el fenómeno comienza a ser visible se llama efecto corona. También pueden ser superficiales, producidas en la superficie de contacto de dos materiales aislantes diferentes o pueden ser internas, producidas en cavidades internas de un material dieléctrico sólido.

Las descargas parciales tienen efectos perjudiciales sobre el medio en que se producen. En medio sólido o líquido producen una degradación lenta pero continuada, que termina por la ruptura dieléctrica del medio aislante. En un medio gaseoso, como por ejemplo el aire, las descargas parciales producen el conocido efecto corona, que comprende consecuencias apreciables directamente mediante la vista, oído u olfato. Sin embargo existen otras consecuencias que no son detectables a simple vista, como pueden ser la generación de calor, pérdidas de potencia, erosión mecánica de las superficies que son bombardeadas iónicamente, interferencias con las ondas de radio, etc.

Si se producen y pasan desapercibidas pueden tener consecuencias muy graves. Si el problema queda sin resolver, el deterioro se producirá hasta que el elemento de distribución se destruya totalmente. La sustitución o reparación del elemento de distribución dañado puede ser muy costosa y puede suponer un corte de suministro en la red de distribución durante un largo periodo de tiempo, así como pérdidas económicas importantes para las compañías eléctricas. La clave para prevenir cualquier problema posible es la detección y medida de las descargas parciales. La medida de descargas parciales y el análisis puede ayudar a evitar riesgos y realizar un mantenimiento adecuado de las instalaciones. En definitiva, la realización de un control riguroso puede ahorrar una gran cantidad de tiempo y dinero.

De acuerdo con la norma IEC 60270, un impulso de descarga parcial se define como un impulso de corriente o tensión que es el resultado de una descarga parcial en el objeto de análisis. En consecuencia, existen sistemas de monitorización con diferentes métodos de medida que han sido desarrollados para medir este fenómeno. En general, la medida de descargas parciales puede ser realizada bien mediante métodos de medida online (manteniendo en servicio el elemento de distribución o parte de la red de distribución en la que se va a realizar la medida) o bien offline (dejando fuera de servicio el elemento de distribución o parte de la red de distribución en la que se va a realizar la medida). En este último caso el elemento de distribución o parte de la red de distribución a analizar debe ser puesto fuera de servicio (sin tensión de red) y energizado para su análisis mediante una fuente de tensión externa. Además, como el elemento de distribución debe quedar fuera de servicio durante el tiempo de análisis, la preparación del elemento de distribución es la principal desventaja que comprende este método de medida. El proceso es caro y en muchas ocasiones complejo, especialmente en instalaciones de producción, ya que en la mayoría de los casos el sistema de reserva no está fácilmente disponible. Asimismo, en algunos casos como por ejemplo en los cables, el empleo de un método de medida de descargas parciales offline supone que el análisis solo puede ser realizado sobre una longitud de cable limitada.

Por el contrario, en un método de medida online el elemento de distribución objeto de análisis puede permanecer en servicio y ser ensayado bajo la tensión de servicio con los esfuerzos mecánicos y térmicos normales. Por tanto, no es necesaria ninguna fuente de tensión externa, y además, como el elemento de distribución permanece bajo la tensión de servicio es posible realizar una medida continua de descargas parciales. Las medidas de descargas parciales offline son realizadas con tensiones 2-3 veces superiores a la tensión de servicio, lo cual aumenta el riesgo de provocar este fenómeno indeseado en elementos de distribución que en condiciones de servicio normales hubieran continuado operativos durante un largo periodo. A diferencia, mediante un análisis online los elementos de distribución no son expuestos a estos tipos de riesgos adicionales.

Mediante la monitorización de descargas parciales, además de la medida de descargas parciales, se pueden llevar a cabo otras funciones que permiten realizar una evaluación de forma continua del estado del aislamiento y prevenir faltas en los elementos de distribución, como por ejemplo en los cables, así como evitar pérdidas económicas para las compañías eléctricas, cortes de servicio que suponen largos periodos de tiempo de espera para los consumidores hasta el restablecimiento de la red, etc. En este sentido, existen soluciones en los que se discrimina las señales de descargas parciales respecto del ruido eléctrico (debido a interferencias electromagnéticas, interferencias de radio, comunicaciones, equipos de electrónica de potencia, arcos transitorios entre partes conductoras adyacentes, efectos corona, armónicos de la red, etc.), se localiza la posición de las descargas parciales, se determina la magnitud de las mismas, se identifica el tipo de descarga parcial del que se trata, se diagnostica la gravedad de las diferentes fuentes de descargas parciales, etc. Para la puesta en práctica de dichas funciones se emplean sistemas físicos que comprenden sensores de captación de señales a medir, dispositivos de registro de las señales de descargas parciales, medios de transmisión de las señales, dispositivos de almacenamiento de la información, herramientas numéricas para el tratamiento de los resultados, elementos de protección necesarios, etc.

Los sistemas de monitorización existentes hasta el momento comprenden ciertas limitaciones en cuanto a la ejecución de algunas de sus funciones, como por ejemplo en la cuantificación de la magnitud de las descargas parciales a través de equipos de medida. En la actualidad, es conocida la utilización de un dispositivo o calibrador que genera e inyecta en la red de distribución un impulso tipo descarga parcial de magnitud conocida. Esto permite calibrar los equipos de medida de las descargas parciales, así como cuantificar las descargas parciales que puedan existir en la red de distribución, comparando la magnitud conocida de dicho impulso con la señal medida en la red. Se entiende por calibración como el conjunto de operaciones que establecen, en unas condiciones específicas, la relación (factor de escala) que existe entre los valores indicados por un equipo de medida y los correspondientes valores conocidos de una magnitud de medida.

Por tanto, para realizar mediciones fiables de descargas parciales se utilizan dispositivos o calibradores, que se acoplan directamente con el elemento de distribución objeto de ensayo, y que generan e inyectan continuamente impulsos de carga conocidos durante el proceso de calibración, de manera que el equipo de medida de descargas parciales detecta dichos impulsos. En este proceso es importante determinar el factor de escala del circuito para cada uno de los equipos de medida según la configuración en la que se encuentra la red de distribución, ya que tanto los impulsos generados e inyectados por el calibrador como los impulsos de descargas parciales existentes pueden ser atenuados en función de la capacidad del elemento de distribución de ensayo, de la capacidad del condensador de acoplamiento, de la frecuencia, de la topología de la red de distribución, etc. El factor de escala compensa esta atenuación y debe ser determinado cada vez que exista alguna modificación en la red, como por ejemplo en el caso de un cambio de topología o configuración de la red de distribución eléctrica. Mediante el factor de escala se permite cuantificar las medidas obtenidas a través de los equipos de medida.

Como ejemplo del estado de la técnica se puede citar la Patente ES2335148T3, en la cual se protege un dispositivo o calibrador para la generación de impulsos de carga determinada que permite la realización de mediciones de descargas parciales online, así como el procedimiento de generación de impulsos y el sistema de medida de descargas parciales. Este calibrador comprende una conexión a través de la cual se inyectan los impulsos de carga determinada al elemento de distribución objeto de ensayo, siendo estos impulsos generados de manera continua durante la realización de una medición de descarga parcial, y a su vez, permitiendo la calibración del equipo de medida de descargas parciales. Asimismo, el calibrador comprende un electrodo exterior que define frente a tierra capacidades parasitas, siendo dichas capacidades utilizadas por el calibrador para la generación de los impulsos de carga determinada que son inyectados al elemento de distribución objeto de ensayo. Por otro lado, el calibrador comprende un fotodiodo con el que se realiza la sincronización de la inyección, a través de la detección de una fuente de luz alimentada con la tensión de la red. Por lo tanto, la inyección se realiza en sincronización con la onda de tensión de la red, pero supone el inconveniente de que dentro de la onda de tensión no se especifica el punto o ángulo de fase en donde se debe realizar la inyección, lo cual supone el riesgo de que el impulso de carga determinada pueda ser inyectado en un ángulo de fase de la onda de tensión que comprende ruido de fondo, y por lo tanto, dicho impulso sea atenuado o confundido con ese ruido.

Los sistemas de monitorización existentes suponen otra desventaja en cuanto a la localización de la posición de las descargas parciales. Habitualmente, para la localización se utilizan, al menos dos equipos de medida situados en diferentes emplazamientos y se realizan capturas periódicas y sincronizadas. Para que los equipos de medida realicen capturas sincronizadas es necesario que dichos equipos comiencen la captura de señales en el mismo instante, para lo cual es necesario emitir una orden de accionamiento o disparo a dichos equipos, como por ejemplo un impulso.

En algunas soluciones se emplea un generador de pulso de sincronización, previsto para generar un pulso de sincronismo en base a la cadencia marcada previamente por un ordenador de control y procesamiento y coincidente con un paso por cero de la tensión, siendo este pulso enviado finalmente a los equipos de medida a través de un cable de fibra óptica. Asimismo, es necesario el empleo de un detector de paso por cero, que informa al generador de pulso de sincronización cuando la onda de tensión de red de la línea monitorizada pasa por cero. Esta forma de sincronizar los equipos de medida supone el inconveniente de la necesidad de generar y emitir un pulso adicional de sincronización, siendo necesaria la utilización de medios adicionales como por ejemplo un detector de paso por cero de la tensión, un generador de pulso, cables de fibra óptica, etc., lo que supone un aumento del coste de las instalaciones.

En otras soluciones las señales de disparo o de accionamiento de los equipos de medida se emiten a través de GPS, siendo en este caso la cobertura un problema importante, por ejemplo en instalaciones subterráneas.

Los métodos de medida online suponen el inconveniente de que los elementos de distribución a ensayar se encuentran en servicio y por lo tanto en tensión, de manera que no son accesibles. En este sentido, los dispositivos o calibradores empleados en métodos de medida online necesitan un punto de acoplamiento en la red de distribución que no suponga el acoplamiento directo sobre los elementos de distribución a ensayar.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

El sistema de monitorización de descargas parciales en elementos de distribución en tensión, tales como cables, transformadores, interruptores, conexiones eléctricas, etc., de una red de distribución de energía eléctrica de alta tensión permite la monitorización de descargas parciales tanto

en: elementos de distribución o partes de la red de

distribución online (en servicio): como offline (fuera de

servicio).

La red de distribución de alta tensión comprende al menos una instalación, como puede ser por ejemplo un centro de transformación eléctrica o un centro de reparto, provista de elementos de distribución. El sistema de monitorización comprende al menos un equipo de medida de descargas parciales. En la misma instalación que el equipo de medida o en una segunda instalación provista de otros equipos, se sitúa al menos un dispositivo de generación e inyección de impulsos de carga determinada. Si la red de distribución se compone de tres o más instalaciones, también es posible disponer de un equipo de medida y un dispositivo de generación e inyección en una misma instalación y otro equipo de medida y dispositivo de generación en las otras dos instalaciones respectivamente. De esta manera el sistema de monitorización permite la cuantificación de las medidas de descargas parciales a través de los equipos de medida, así como la sincronización de dichos equipos de medida de acuerdo con las características de la reivindicación 1, solventando los problemas o limitaciones que comprenden los sistemas existentes hasta el momento referentes a la cuantificación de las medidas y a la sincronización de los equipos. Con los mismos impulsos de carga determinada generados e inyectados por el dispositivo de generación e inyección se permite tanto la cuantificación de las medidas de descargas parciales como la sincronización de los equipos de medida para la captura de las señales, evitando el empleo de medios adicionales tales como por ejemplo GPS, cables de fibra óptica, generadores de pulsos de sincronización, detectores de paso por cero de la tensión, etc.

Por otro lado, el sistema de monitorización también permite discernir las descargas parciales provenientes de defectos de aislamiento de la red frente a otras fuentes de descargas parciales, localizar (determinar la distancia entre el punto donde se produce la descarga parcial y el punto donde se realiza la medida), identificar descargas parciales, etc. En este sentido, las señales captadas por al menos un equipo de medida son tratadas física y matemáticamente a través de técnicas habituales que no son objeto de la presente invención y almacenadas en una base de datos con el fin de disponer un histórico para la posterior evaluación del estado del aislamiento. Como ejemplos de técnicas habituales empleadas se pueden citar la aplicación de la Transformada de Wavelet de las señales registradas y el análisis estadístico de sus componentes a fin de encontrar eventos transitorios característicos de los impulsos de descargas parciales que se distingan de la evolución estadística del ruido eléctrico, la aplicación de la técnica de reflectometría para la localización de las descargas parciales, herramientas de reconocimiento automático de patrones de defectos adiestradas a través de una red neuronal con el fin de identificar el tipo de descarga parcial y emitir un diagnóstico del estado del aislamiento, etc. El sistema también permite la monitorización de los valores instantáneos de tensión e intensidad y de los valores eficaces de las intensidades y tensiones de cada fase, así como las intensidades y tensiones homopolares, energías, potencias, etc.

Todo ello permite realizar tanto de forma local como remota la monitorización de la red de distribución de alta tensión y la gestión de al menos una instalación, entendiendo por gestión todas aquellas labores que permitan la optimización del mantenimiento de la red de distribución, determinando cuando y donde realizar una intervención con el fin de evitar faltas, cortes de servicio que dejen sin suministro eléctrico a los consumidores, y minimizando los costes para las compañías eléctricas, llevando a cabo para ello la realización de diferentes análisis, alarmas, etc.

En relación con la cuantificación de las medidas de descargas parciales a través de los equipos de medida, en un primer paso el dispositivo de generación e inyección realiza un seguimiento de la tensión de la red de distribución determinando la referencia respecto a la que se inyecta el impulso de carga determinada. Mediante el seguimiento de la tensión de la red se permite que el dispositivo de generación e inyección pueda inyectar, a diferentes intervalos de tiempo, al menos un impulso de carga determinada respecto al paso por 0 de la tensión de la misma fase de línea en donde se encuentra conectado el dispositivo de generación e inyección.

En un segundo paso, mediante la generación e inyección de un impulso de carga determinada y sincronizada con la tensión de la red, se permite cuantificar las medidas de descargas parciales a través del equipo de medida independientemente de la configuración o topología de la red de distribución.

Asimismo, el sistema de monitorización puede comprender un paso de calibración de al menos un equipo de medida dispuesto en al menos una primera instalación de distribución, determinando para ello un factor de escala del circuito para el, al menos un, equipo de medida según la configuración en la que se encuentre la red de distribución eléctrica. Este factor de escala permite cuantificar la magnitud de al menos una descarga parcial a través de al menos un equipo de medida.

Para la determinación del factor de escala, el dispositivo de generación e inyección de impulsos de carga determinada permite la inyección, a diferentes intervalos de tiempo, de dichos impulsos en sincronización con la onda de tensión de la red y en un ángulo de fase determinada por el usuario, evitando el riesgo de que el impulso de carga determinada pueda ser inyectado en un ángulo de fase de la onda de tensión que comprende ruido de fondo, descargas parciales reales, etc., y evitando por tanto en la medición atenuaciones del impulso de carga determinada o confusiones entre dicho impulso de carga determinada y el ruido de fondo, descargas parciales reales, etc.

Asimismo, mediante la inyección de impulsos de carga determinada a diferentes intervalos de tiempo, en sincronización con la onda de tensión de la red y en un ángulo de fase determinada por el usuario, el sistema de monitorización permite realizar un paso correspondiente a la sincronización de al menos dos equipos de medida, determinando el momento en el que dichos equipos de medida, situados en diferentes emplazamientos, deben comenzar a medir los tiempos de propagación de los impulsos entre su punto de generación y el punto de medida, y/o alineando los relojes de los equipos de medida. Mediante la alineación de los relojes se asegura la exactitud de las mediciones que se efectúan con los equipos de medida. Posteriormente se calcula el diferencial de tiempo entre dos puntos de medida para el posterior cálculo de la distancia entre el punto donde se produce la descarga parcial y el punto donde se realiza la medida, localizando así la posición de la descarga parcial.

Los equipos de medida del sistema de monitorización pueden consistir en equipos portátiles o fijos y pueden estar asociados con medios de comunicación que se encuentran instalados en al menos una primera instalación de distribución, de forma que dichos medios de comunicación se encuentran conectados con un Centro de Control Remoto permitiendo realizar así de forma remota tanto la monitorización de la red de distribución de alta tensión como la gestión de al menos una primera instalación de distribución.

Por tanto, se ha previsto la posibilidad de que la ejecución de las diferentes funciones del sistema de monitorización puedan ser realizadas bien en el Centro de Control o bien en al menos una primera instalación en donde se encuentran los equipos de medida. En este sentido, la identificación de las descargas parciales se puede llevar a cabo en el Centro de Control o en al menos una primera instalación, siendo en este último caso el Centro de Control el encargado de coordinar dichas instalaciones, recibiendo los datos provenientes de los análisis realizados en dichas instalaciones. Asimismo, en el Centro de Control se llevan a cabo la localización de las descargas parciales y la toma de decisiones para optimizar el mantenimiento de la red de distribución.

El dispositivo de generación e inyección de impulsos de carga determinada comprende un acoplo, que puede ser capacitivo, y permite la conexión del citado dispositivo en al menos una segunda instalación de distribución de alta tensión, sin que ello suponga el acoplamiento directo sobre los elementos de distribución a ensayar, de manera que se evita la accesibilidad al elemento de distribución objeto de análisis que se encuentra en tensión.

Este acoplo comprende al menos una entrada/salida a través de la cual se realiza la conexión con la instalación de distribución, permitiendo así dicha, al menos una, entrada/salida tanto un seguimiento de la tensión de la red de distribución como la inyección del impulso de carga determinada en un determinado ángulo de fase de la onda de tensión de la red de distribución. El dispositivo de generación e inyección de impulsos de carga determinada comprende un circuito de sincronización que se encarga de realizar el seguimiento de la tensión de la red de distribución de la misma fase de línea en donde se encuentra conectado el dispositivo de generación e inyección, y además, determina en la onda de tensión la referencia (paso por 0 de la tensión de la red) respecto a la cual se realiza la inyección de al menos un impulso de carga determinada. El dispositivo también comprende un circuito de inyección dotado de un generador de ondas de tensión que permite generar un impulso de carga determinada para su posterior inyección en la red de distribución, en un ángulo de fase de la onda de tensión de la red determinado por el usuario.

El dispositivo de generación e inyección de impulsos de carga determinada se encuentra integrado, al menos parcialmente, en al menos una pieza de acoplamiento que se conecta a una parte activa de la red de distribución en condiciones de aislamiento y seguridad eléctrica, como por ejemplo en una segunda instalación de alta tensión como puede ser un centro de transformación eléctrica o un centro de reparto. En concreto, la pieza de acoplamiento permite la conexión del dispositivo de generación e inyección a un cable o equipo eléctrico de alta tensión, manteniendo las características de aislamiento y apantallamiento del conjunto.

En este sentido, dicha pieza de acoplamiento montada en una instalación de alta tensión puede ser integrada, al menos parcialmente, en un conector separable o borna. Para ello, la pieza de acoplamiento esta compuesta por un encapsulado estanco que puede comprender un primer extremo que se conecta mediante atornillado al conector separable por el extremo libre de este último, como por ejemplo por el extremo libre de un conector en T.

El dispositivo de generación e inyección de impulsos de carga determinada es monofásico, de manera que por cada fase de la instalación se puede disponer de un dispositivo. De esta manera se permite realizar una sincronización e inyección independiente por cada fase de línea de la red de distribución de energía eléctrica. Asimismo, se ha previsto que el dispositivo pueda ser accionado tanto de forma local como de forma remota, por ejemplo desde un Centro de Control remoto.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Para complementar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de figuras en el que con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.-Muestra un esquema de una red de distribución eléctrica de alta tensión (2), en donde se puede observar una posible disposición del conjunto de elementos que comprende el sistema de monitorización de descargas parciales, entre los cuales se encuentran los equipos de medida (13, 14), el dispositivo de generación e inyección de impulsos de carga determinada (1), así como las diferentes instalaciones (3, 3’, 3’’) en donde se instalan cada uno de ellos.

Figura 2.-Muestra un esquema unifilar del dispositivo de generación e inyección de impulsos de carga determinada (1), en donde se muestran el acoplo capacitivo (5), el circuito de sincronización (10), el circuito de inyección (11) y el circuito de alimentación (17) integrados en el interior de la pieza de acoplamiento (8).

Figura 3.-Muestra una vista en perspectiva de la pieza de acoplamiento (8) en donde se encuentra integrado el dispositivo de generación e inyección de impulsos de carga determinada (1).

Figura 4.-Muestra una vista en perspectiva de la instalación del dispositivo de generación e inyección de impulsos de carga determinada (1) en un equipo eléctrico de alta tensión (18) de una instalación de distribución (3) según la realización de las figuras 2 y 3.

Figura 5.-Muestra un esquema unifilar de otra posible realización del dispositivo de generación e inyección de impulsos de carga determinada (1), en donde solo el acoplo capacitivo (5) se encuentra integrado en la pieza de acoplamiento (8).

Figura 6.-Muestra una vista en perspectiva de la pieza de acoplamiento (8) según la realización de la figura 5, en donde se encuentra integrado parte del dispositivo de generación e inyección de impulsos de carga determinada (1).

Figura 7.-Muestra un esquema de una red de distribución eléctrica de alta tensión (2), en donde se puede observar el conjunto de elementos que comprende el sistema de monitorización de descargas parciales, entre los cuales se encuentran los equipos de medida (13, 14), el dispositivo de generación e inyección de impulsos de carga determinada (1), así como las diferentes instalaciones (3, 3’, 3’’) en donde se instalan cada uno de ellos, pudiendo ser en este caso el dispositivo (1) accionado de forma remota desde un Centro de Control Remoto (16).

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

En lo sucesivo se describe una puesta en práctica de la invención en la que el equipo de medida se sitúa en una instalación de la red de distribución y el dispositivo de generación e inyección de impulsos en otra instalación independiente de la primera, aunque como se ha apuntado previamente, se pueden colocar ambos en la misma instalación y existen también configuraciones que combinan las dos posibilidades. El sistema de monitorización de descargas parciales en elementos de distribución en tensión (bien online

o bien offline), como por ejemplo cables, transformadores, interruptores, conexiones eléctricas, etc., tal y como se muestra en las figuras 1 y 7, es de aplicación en redes de distribución de energía eléctrica de alta tensión (2) que comprenden al menos una instalación de distribución eléctrica de alta tensión (3, 3’, 3’’), como por ejemplo un centro de transformación eléctrica o un centro de reparto, comprendiendo dichas instalaciones (3, 3’, 3’’) al menos un equipo eléctrico de alta tensión (18), como por ejemplo una celda eléctrica. En al menos una primera instalación (3’, 3’’) el sistema de monitorización comprende al menos un equipo de medida de descargas parciales portátil/fijo (13, 14) y en al menos una segunda instalación (3) comprende al menos un dispositivo de generación e inyección de impulsos de carga determinada (1).

De esta manera el sistema de monitorización permite la cuantificación de las medidas de descargas parciales en elementos de distribución (4) a través de los equipos de medida (13, 14), así como la sincronización de dichos equipos (13, 14). En un primer paso el dispositivo de generación e inyección (1) realiza un seguimiento de la tensión de la red de distribución (2) determinando la referencia respecto a la que se inyecta el impulso de carga determinada y en un segundo paso, mediante la generación e inyección de un impulso de carga determinada y sincronizada con la tensión de la red (2), se permite cuantificar las medidas de descargas parciales a través del equipo de medida (13, 14) independientemente de la configuración o topología de la red de distribución (2), y a su vez, se permite la sincronización de los equipos de medida (13, 14).

En este sentido, para la cuantificación de las medidas el sistema de monitorización comprende un paso de calibración de al menos un equipo de medida (13, 14) dispuesto en al menos una primera instalación de distribución (3’, 3’’), determinando para ello un factor de escala del circuito para el, al menos un, equipo de medida (13, 14) según la configuración en la que se encuentre la red de distribución eléctrica (2). Este factor de escala permite cuantificar la magnitud de al menos una descarga parcial a través de al menos un equipo de medida (13, 14).

A su vez, mediante la inyección de impulsos de carga determinada a diferentes intervalos de tiempo, en sincronización con la onda de tensión de la red y en un ángulo de fase determinada por el usuario, el sistema de monitorización permite realizar un paso correspondiente a la sincronización de al menos dos equipos de medida (13, 14), determinando el momento en el que dichos equipos de medida (13, 14), situados en diferentes emplazamientos, deben comenzar a medir los tiempos de propagación de los impulsos entre su punto de generación y el punto de medida, y/o alineando los relojes de los equipos de medida. De esta manera se calcula el diferencial de tiempos entre dos puntos de medida para el posterior cálculo de la distancia entre el punto donde se produce la descarga parcial y el punto donde se realiza la medida (el punto donde se encuentra instalado el equipo de medida).

Para ello, tal y como se muestra en las figuras 2 y 5, el dispositivo (1) comprende un acoplo capacitivo (5), un circuito de sincronización (10) y un circuito de inyección (11).

El acoplo capacitivo (5) comprende al menos una entrada/salida (6, 7), a través de la cual el dispositivo (1) realiza un seguimiento de la tensión de la red de distribución

(2): y la posterior inyección del impulso de carga determinada en un determinado ángulo de fase de la onda de tensión de la red de distribución de energía eléctrica (2).

En las figuras 2 y 5 se muestra el circuito de sincronización (10) que se encarga de realizar el seguimiento de la tensión de la red de distribución (2), y además, determina en la onda de tensión la referencia respecto a la cual se realiza la inyección del impulso de carga determinada. Por otro lado, también se muestra el circuito de inyección

(11): dotado de un generador de ondas de tensión (12) que permite generar un impulso de tipo descarga parcial de carga determinada para su posterior inyección en la red de distribución (2), en un ángulo de fase de la onda de tensión de la red (2) determinado por el usuario, evitando el riesgo de que el impulso de carga determinada pueda ser inyectado en un ángulo de fase de la onda de tensión que comprende ruido de fondo, otras descargas parciales, etc.

El dispositivo de generación e inyección de impulsos de carga determinada (1) puede ser monofásico, de manera que por cada fase de línea de la instalación (3) se puede disponer de un dispositivo (1), tal y como se muestra en la figura 4.

En las figuras 2 y 5 también se representa un circuito de alimentación (17) del dispositivo (1), el cual puede comprender al menos un transformador de aislamiento y un rectificador de onda (no representados). Pero también se ha previsto la posibilidad de que dicho dispositivo (1) pueda ser alimentado a través de un circuito de alimentación (17) que comprenda al menos un captador toroidal y un rectificador de onda (no representados).

Por otro lado, el sistema de monitorización también permite discernir las descargas parciales provenientes de defectos de aislamiento de la red (2) frente a otras fuentes de descargas parciales, localizar (determinar la distancia entre el punto donde se produce la descarga parcial y el punto donde se realiza la medida), identificar descargas parciales, etc. En este sentido, las señales captadas por al menos un equipo de medida (13, 14) son tratadas física y matemáticamente a través de técnicas habituales. El sistema también permite la monitorización de los valores instantáneos de tensión e intensidad y de los valores eficaces de las intensidades y tensiones de cada fase de línea, así como las intensidades y tensiones homopolares, energías, potencias, etc.

Tal y como se muestra en la figura 1, los equipos de medida (13, 14) pueden estar asociados con medios de comunicación (15) que se encuentran instalados en al menos una primera instalación de distribución (3’, 3’’), de forma que dichos medios de comunicación (15) se encuentran conectados con un Centro de Control Remoto (16) permitiendo realizar así de forma remota tanto la monitorización de la red de distribución de alta tensión (2) como la gestión de al menos una primera instalación de distribución (3’, 3’’). En la figura 7 se muestra la posibilidad de que el dispositivo de generación e inyección de impulsos de carga determinada (1) pueda ser accionado desde un Centro de Control Remoto (16). En este sentido, se ha previsto que el dispositivo (1) pueda encontrarse asociado con medios de comunicación (15) que se encuentran instalados en al menos una segunda instalación (3), de forma que dichos medios (15) estén conectados con un Centro de Control Remoto (16) permitiendo realizar así el accionamiento del dispositivo (1) también de forma remota.

Por tanto, se ha previsto la posibilidad de que la ejecución de las diferentes funciones del sistema de monitorización puedan ser realizadas bien en el Centro de Control (16) o bien en al menos una instalación (3, 3’, 3’’) en donde se encuentran los equipos de medida (13, 14) y el dispositivo (1).

En las figuras 2 a 6, se representan dos ejemplos de realización del dispositivo de generación e inyección de carga determinada (1) que se encuentra integrado al menos parcialmente en una pieza de acoplamiento (8) que se conecta a una parte activa de la red de distribución (2), y en concreto, según una posible realización de la invención (figura 4) puede ser instalado en un equipo eléctrico de alta tensión (18), encontrándose dicha pieza de acoplamiento (8) al menos parcialmente integrada en un conector separable o borna (9) que se utiliza para la conexión de los cables de alta tensión, comprendiendo la pieza de acoplamiento (8) un extremo (19) que permite mediante atornillado acoplar el dispositivo de generación e inyección (1) en la borna (9). En el ejemplo de las figuras 2 y 3 el acoplo capacitivo (5), el circuito de sincronización (10), el circuito de inyección (11) y el circuito de alimentación (17) se encuentran integrados en el interior de la pieza de acoplamiento (8); mientras que en el ejemplo de las figuras 5 y 6 en el interior de la pieza de acoplamiento (8) solamente se encuentra integrado el acoplo capacitivo (5), quedando al menos una entrada/salida (6, 7) accesible por el exterior para su conexión con el circuito de sincronización (10) y con el circuito de inyección (11).

En resumen, las referencias numéricas utilizadas en este texto y señaladas en las figuras mencionadas representan los siguientes componentes de la invención:

1.-Dispositivo de generación e inyección de impulsos de

carga determinada 2.-Red de distribución de energía eléctrica 3, 3’, 3’’.-Instalación de distribución de energía

eléctrica 4.-Elemento de distribución eléctrica 5.-Acoplo capacitivo 6,7.-Entrada/salida del acoplo capacitivo 8.-Pieza de acoplamiento 9.-Conector separable o borna 10.-Circuito de sincronización 11.-Circuito de inyección 12.-Generador de ondas de tensión 13, 14.-Equipo de medida de descargas parciales 15.-Medios de comunicación 16.-Centro de Control Remoto 17.-Circuito de alimentación 18.-Equipo eléctrico de alta tensión 19.-Extremo de la pieza de acoplamiento

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de monitorización de descargas parciales en elementos de distribución (4) en tensión de una red de distribución de energía eléctrica de alta tensión (2) provista de elementos de distribución (4), caracterizado porque comprende los siguientes pasos: situar al menos un equipo de medida (13, 14) y al menos un dispositivo de generación e inyección de impulsos de carga determinada (1) en la red, donde en un primer paso el dispositivo de generación e inyección (1) realiza un seguimiento de la tensión de la red de distribución (2) determinando la referencia respecto a la que se inyecta el impulso de carga determinada y donde en un segundo paso, mediante la generación e inyección de un impulso de carga determinada y sincronizada con la tensión de la red

(2) se cuantifican las medidas de las descargas parciales a través del equipo de medida (13, 14) independientemente de la configuración de la red de distribución (2).
2.

Procedimiento según la reivindicación 1 donde la red está provista de distintas instalaciones (3, 3’, 3’’) y al menos un equipo de medida (13,14) y un dispositivo de generación e inyección (1) están situados en instalaciones independientes.
3.

Procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque cuando se utiliza más de un equipo de medida (13, 14), los mismos se sincronizan utilizando el mismo impulso de carga determinada generada e inyectada por el dispositivo (1).
4.

Procedimiento de monitorización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un paso de calibración del equipo o equipos de medida (13, 14)

mediante la determinación del factor de escala del circuito según la configuración en la que se encuentra la red de distribución (2).
5.

Procedimiento de monitorización según la reivindicación 4, caracterizado porque la determinación del factor de escala se lleva a cabo mediante la inyección de al menos un impulso de carga determinada en un determinado ángulo de fase de la onda de tensión de la red de distribución (2), a diferentes intervalos de tiempo, a través del dispositivo (1).
6.

Procedimiento de monitorización según la reivindicación 4, caracterizado porque la determinación del factor de escala permite cuantificar la magnitud de al menos una descarga parcial a través de al menos uno de los equipos de medida (13, 14).
7.

Procedimiento de monitorización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos uno de los equipos de medida (13, 14) determina la distancia entre el punto donde se produce la descarga parcial y el punto donde se realiza la medida.
8.

Procedimiento de monitorización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las señales captadas por al menos un equipo de medida (13, 14) son tratadas física y matemáticamente para discernir las descargas parciales provenientes de defectos de aislamiento de la red

(2) frente a otras fuentes de descarga parcial, y almacenadas en una base de datos.
9.

Procedimiento de monitorización según cualquiera de las reivindicaciones 2-8 , caracterizado porque la monitorización se realiza de forma remota mediante un Centro de Control Remoto (16) conectado a medios de comunicación (15) situados en al menos una de las instalaciones (3, 3’, 3’’), permitiendo

realizar de forma remota la monitorización de la red de distribución (2).
10.

Procedimiento de monitorización según la reivindicación 9, caracterizado porque a través del Centro de Control Remoto

(16) se realiza también la gestión de la instalación o instalaciones (3, 3’, 3’’).
11.

Procedimiento de monitorización según la reivindicación 10, caracterizado porque en el Centro de Control (16) o en al menos una instalación (3’, 3’’) se identifican las descargas parciales.
12.

Procedimiento de monitorización según las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado porque en el Centro de Control (16) se lleva a cabo la localización de descargas parciales.
13.

Procedimiento de monitorización según cualquiera de las reivindicaciones 10-12, caracterizado porque en el Centro de Control (16) se lleva a cabo la toma de decisiones.
14.

Dispositivo de generación e inyección de impulsos de carga determinada (1) para llevar a cabo el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo (1) comprende un acoplo

(5) con al menos una entrada/salida (6, 7).
15. Dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado porque comprende un circuito de sincronización (10) para realizar un seguimiento de la tensión de la red de distribución (2) determinando la referencia respecto a la que se inyecta el impulso.
16. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 14

o 15, caracterizado porque comprende un circuito de inyección

(11)

que comprende un generador de ondas (12) que permite

generar el impulso de carga determinada para su posterior inyección en la red de distribución (2).
17. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 14-16, caracterizado porque el acoplo (5) es capacitivo.

5 18. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 14-17, caracterizado porque comprende una pieza de acoplamiento (8) adaptada para conectar el dispositivo (1) a la parte activa de la red (2).