ES2437591T3

ES2437591T3 - Procedimiento de determinación de las componentes activa y reactiva de la impedancia de bucle de una red de alimentación de corriente alterna

Info

Publication number: ES2437591T3
Application number: ES05786249.2T
Authority: ES
Inventors: Axel Arnoux; Alban Sirot; Jean Delande
Original assignee: Chauvin Arnoux SAS
Current assignee: Chauvin Arnoux SAS
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2014-01-13
Anticipated expiration: 2025-07-01
Also published as: FR2872913A1; EP1774347A1; WO2006013262A1; FR2872913B1; US20080018340A1; EP1774347B1

Abstract

Procedimiento de determinación de las componentes activa y reactiva de la impedancia de bucle de una red dealimentación de corriente alterna que suministra la corriente a una tensión de red, mediante la medición de lastensiones y corrientes de bucle, comprendiendo el bucle un conductor de línea de la red y al menos uno de los dosconductores siguientes: - un conductor de neutro de la red; - un conductor de protección de toma de tierra, procedimiento caracterizado porque se aplica al bucle una carga de prueba, se mide la tensión del bucle antes deque se aplique la carga de prueba y cuando se aplica la carga de prueba, se mide la evolución temporal de lacorriente durante el periodo durante el cual se aplica la carga de prueba y se determinan las partes activa(resistencia " R ") y reactiva (inductancia " L ") de la impedancia de bucle mediante el análisis conjunto, por unaparte, de los resultados de mediciones diferenciales de tensión de bucle y, por otra parte, de la evolución temporalde la corriente en la carga de prueba.

Description

Procedimiento de determinación de las componentes activa y reactiva de la impedancia de bucle de una red de alimentación de corriente alterna

La presente invención se refiere a un procedimiento de medición de la impedancia de bucle de una red de alimentación de corriente alterna así como a un dispositivo de medición para la aplicación de este procedimiento.

En las instalaciones eléctricas, las normas de seguridad exigen respetar un determinado número de criterios referentes a la seguridad de las personas y de los bienes.

En particular, una buena puesta a tierra de los bastidores metálicos de máquinas, la presencia de dispositivos de protección adecuados contra los cortocircuitos y contra los defectos de aislamiento resulta indispensable. En este sentido, los aparatos que se utilizan para el control de las instalaciones eléctricas deben permitir, entre otras cosas:

-: verificar las características de los circuitos de puesta a tierra, con el fin de que, en caso de defecto de aislamiento, la elevación del potencial de tierra no alcance unos valores peligrosos; -evaluar cuantitativamente las características de la red de alimentación, con el fin de dimensionar de forma correcta los elementos de protección contra los cortocircuitos.

Ya se trate de las características de los circuitos de tierra o de las de la red de alimentación, es necesario tener en cuenta la parte reactiva de la impedancia ya que esta corresponde por lo general a una parte importante (hasta un 50 %) de la impedancia total.

En lo que se refiere a los circuitos de puesta a tierra, la medición de la impedancia de tierra se lleva a cabo con un aparato de medición específico (ohmímetro de tierra) y con dos picas adicionales.

Sin embargo, en zona urbana, este tipo de medición resulta a menudo difícil de realizar ya que, la mayoría de las veces, es imposible plantar picas. En este caso, se puede tener en cuenta el valor de la impedancia de bucle « Conductor de línea/ Conductor de protección » en lugar de la impedancia de tierra, para cumplir con las normas relativas a la protección contra los riesgos de choques eléctricos vinculados a un defecto de aislamiento.

Cuando se trata de mediciones de impedancia de bucle, hay que diferenciar entre dos tipos de medición muy distintos:

-: la medición de la impedancia de bucle del circuito de línea y de neutro (ZLN), impedancia llamada « impedancia del circuito de línea » de aquí en adelante en el texto; -la medición de la impedancia de bucle del circuito de línea y de tierra (ZLPE), impedancia llamada « impedancia del circuito de tierra » de aquí en adelante en el texto.

La medición de la impedancia del circuito de línea permite determinar el valor de la corriente de cortocircuito de la instalación. Conociendo este valor, el instalador podrá dimensionar en consecuencia los elementos de seguridad (fusibles, disyuntores, etc.), debiendo poder estos últimos soportar obligatoriamente esta corriente de cortocircuito durante el lapso de tiempo necesario para su disparo.

La medición de la impedancia del circuito de tierra permite fijar la sensibilidad del disyuntor diferencial (corriente diferencial asignada de funcionamiento), sabiendo que en caso de fallo de aislamiento, la elevación del potencial de tierra no debe alcanzar un valor considerado como peligroso para las personas.

Hasta ahora, la medición de la impedancia de bucle(s) de una instalación se limitaba a la aplicación directa de la ley de Ohm, es decir:

-: o bien inyectando una corriente “I” en régimen permanente en el circuito de bucle, a continuación midiendo la diferencia de potenciales “V” desarrollada en los terminales de dicho circuito de bucle y, por último, realizando el cociente V/I;

-: o bien aplicando una diferencia de potenciales en régimen permanente en los terminales del circuito de bucle, a continuación midiendo la corriente de régimen permanente que atraviesa dicho circuito de bucle y, por último, realizando el cociente V/I.

Este procedimiento, de aplicación relativamente simple, sin embargo solo proporciona el módulo de la impedancia de bucle. Ahora bien, puede resultar interesante saber si la impedancia está sobre todo vinculada a unas resistencias parásitas (conexiones, longitud de los conductores...) o a un efecto inductivo: inductancia(s) conducida(s) por el transformador principal, longitud y disposición espacial de los conductores de suministro, etc. El conocimiento de la componente resistiva y de la componente inductiva suministra en efecto unas informaciones que ayudan a localizar el o los elementos defectuosos en la instalación eléctrica. Por ejemplo, si la impedancia presenta un carácter más bien inductivo, es más probable que el transformador de alimentación sea la causa...

Por otra parte, el principio que se utiliza habitualmente en los aparatos comerciales y que utilizan un funcionamiento en régimen permanente de corriente, precisa un importante periodo de medición (con la necesidad de esperar a que desaparezca el régimen transitorio). Por lo tanto, solo se puede aplicar a corrientes relativamente bajas, dado que es físicamente imposible disipar una energía importante en el aparato de medición. Como consecuencia, la señal medida también es de baja amplitud, lo que no garantiza una precisión suficiente. El documento EP 0 881 500 A describe un procedimiento para la medición de la impedancia de bucle de una red de suministro eléctrico con

5 conductor de neutro.

El objeto de la invención es resolver los inconvenientes enunciados anteriormente.

El objeto de la invención se consigue con un procedimiento de determinación de las componentes activa y reactiva de la impedancia de bucle de una red de alimentación de corriente alterna que suministra la corriente con una tensión de red, mediante la medición de las tensiones y corrientes de bucle, seguido de un cálculo consecutivo del

10 módulo de las componentes activa y reactiva de la impedancia de bucle, comprendiendo el bucle un conductor de línea de la red y al menos uno de los dos conductores siguientes:

un conductor de neutro de la red;

un conductor de protección de toma de tierra,

procedimiento de acuerdo con el cual se aplica al bucle una carga (llamada « carga de prueba » de aquí en adelante

15 en la presente descripción), se miden las tensiones del bucle antes de que se aplique la carga de prueba (medición « en vacío ») y cuando se aplica la carga de prueba (medición « en carga »), se mide la evolución temporal de la corriente durante el periodo durante el cual se aplica la carga de prueba y se determinan las partes activa (resistencia « R ») y reactiva (inductancia « L ») de la impedancia de bucle mediante el análisis conjunto, por una parte, de los resultados de mediciones diferenciales de tensión de bucle y, por otra parte, de la evolución temporal

20 de la corriente en la carga de prueba, de acuerdo con la descripción detallada que se da a continuación.

Para el cálculo del módulo de las componentes activa y reactiva de la impedancia de bucle se utilizan las siguientes fórmulas:

en las que:

25 În representa el valor instantáneo « Ipico1 » de la corriente en la carga de prueba al final del periodo « T1 »; Ît2 representa el valor instantáneo « Ipico2 » de la corriente en la carga de prueba al final del periodo « T2 »; lU1 representa el valor de la integral de la diferencia de tensión [« en vacío » - « en carga »] durante el periodo « T1 »; lU2 representa el valor de la integral de la diferencia de tensión [« en vacío » - « en carga »] durante el periodo

30 « T2 »; I1 representa el valor de la integral de la corriente en la carga de prueba durante el periodo « T1 »; I2 representa el valor de la integral de la corriente en la carga de prueba durante el periodo « T2 ».

De acuerdo con la invención, la carga de prueba se aplica de tal modo que la corriente que hay que medir se presente en forma de un pulso de corriente de gran amplitud y de poca anchura, se analiza de forma dinámica la

35 variación de la tensión de bucle mediante una medición diferencial de la tensión de bucle antes y durante la aplicación de la carga de prueba y se analiza la evolución temporal de la corriente durante la aplicación de la carga de prueba.

El sistema de la invención consiste, por lo tanto, en aplicar un pulso de corriente de gran amplitud y de poca anchura mediante la aplicación de una carga de prueba con el fin de analizar de forma dinámica la evolución de la tensión de

40 bucle y de la corriente en la carga de prueba.

De manera ventajosa, este pulso se aplica en el pico o inmediatamente junto al pico de la tensión sinusoidal. La ventaja de dicho sistema es que la corriente aplicada es importante y, por lo tanto, que la señal que hay que medir tiene una relación óptima señal / ruido. Por otra parte, este principio permite extraer, en forma de dos valores distintos, la parte real y la parte reactiva de la impedancia, lo que aporta unas informaciones adicionales al usuario y,

45 por eso mismo, una comodidad de uso.

La invención también se refiere, por otra parte, a las características siguientes, consideradas de forma aislada o de acuerdo con todas las combinaciones técnicamente posibles:

-: el pulso de corriente se obtiene mediante un control electrónico de aplicación de la carga de prueba, activando esta orden el instrumento de medición que realiza las mediciones diferenciales de la tensión de bucle y las 50 mediciones de la evolución temporal de la corriente; -la carga de prueba se aplica de manera repetida de tal modo que la medición de tensión y de la evolución

temporal de la corriente se puedan realizar, acumular y promediar en varios pulsos;

-: la carga de prueba se aplica de manera repetida de tal modo que la corriente se pueda medir en forma de al

menos dos pulsos por periodo de la tensión de red;

-: de un periodo a otro de la tensión de red, se invierte la secuencia de un pulso antes de la aplicación de la carga

y de un pulso durante la aplicación de la carga;

-: la impedancia se obtiene promediando una integración de los resultados de las mediciones respectivamente de

la tensión diferencial de bucle y de la corriente.

El objeto de la invención también se consigue con un dispositivo de medición y de determinación de impedancia de bucle para la aplicación del procedimiento descrito anteriormente. Este dispositivo comprende un puente divisor de entrada destinado a conectarse a una red eléctrica en la cual se debe medir la impedancia de bucle. De acuerdo con el modo de realización seleccionado, se trata de un puente divisor simple o doble. El dispositivo de medición comprende, además, respectivamente para la medición de una tensión y la medición de una corriente a partir de las cuales debe determinarse la impedancia de bucle, al menos un integrador conectado al puente divisor mediante una memoria intermedia y un control encendido/apagado, así como unos medios de medición y de tratamiento que reciben las señales procedentes del o de los integradores y que comprenden unos medios para disponer de los resultados de medición.

Se mostrarán otras características y ventajas de la invención en la siguiente descripción detallada del procedimiento y del dispositivo de medición, descripción en referencia a los dibujo, en los que:

-la figura 1 muestra el diagrama de principio de un circuito de medición de acuerdo con la invención; -la figura 2 muestra la evolución típica de la corriente durante la aplicación de la carga de prueba; -la figura 3A muestra una primera posibilidad de aplicación de pulsos de corriente; -la figura 3B muestra una segunda posibilidad de aplicación de pulsos de corriente; -la figura 4 muestra una extensión del esquema de la figura 3A para explicar el procedimiento de acuerdo con la

invención; -la figura 5 ilustra la noción de mini ciclos; -las figuras 6 y 7 muestran, a título ilustrativo, la caída de tensión de la red con la aplicación de un pulso de

corriente en función respectivamente del tipo de carga estrictamente resistiva o con componente inductiva; -la figura 8 muestra la evolución típica de la corriente durante la aplicación de la carga de prueba; y -las figuras 9 y 10 muestran los diagramas de principio de un circuito de medición con un dispositivo de

medición de impedancia de bucle de acuerdo con la invención.

El principio de medición se ilustra en el diagrama que se representa en la figura 1, en el que:

-: e(t) es la tensión sinusoidal suministrada por la red de alimentación eléctrica (red);

-: R y L simbolizan la resistencia y la inductancia del circuito de línea o del circuito de tierra;

-: RC es una carga controlada electrónicamente mediante el aparato de medición y que permite crear el pulso de corriente.

La forma del pulso de corriente está directamente vinculada a la constante de tiempo τ del circuito:

= L / (R + RC)

La figura 2 ilustra la evolución de esta corriente impulsional.

Los fenómenos que caracterizan la parte resistiva y la parte inductiva de la impedancia de línea (o de tierra) son, por una parte, la variación de la tensión entre un pulso “en vacío” (corriente nula) y un pulso “en carga” (corriente no nula) y, por otra parte, la evolución temporal de la corriente durante la aplicación de la carga.

La tensión suministrada por la red tiene una forma aproximadamente simétrica (simetría central), tal como se representa en la figura 3A. Se saca provecho de esta particularidad para realizar, de forma analógica o digital, la diferencia “tensión en vacío” - “tensión en carga”. En efecto, basta para ello con medir la alternancia positiva “en vacío” mientras que la alternancia negativa se mide “en carga”. La diferencia es una simple suma aritmética de las dos mediciones, dado que las alternancias son de signos opuestos.

El principio de medición corresponde de hecho a una medición “diferencial” de la señal, ya que es necesario realizar la diferencia entre la señal “en vacío” y la señal “en carga”; el resultado de esta diferencia está vinculado al valor de la impedancia interna de la fuente. La medición aprovecha, por lo tanto, el hecho de que haya una alternancia positiva y a continuación negativa, para realizar esta diferencia.

Todos los tratamientos y cálculos que hay que realizar en el marco de la medición y a continuación determinación de impedancia de bucle de acuerdo con la invención se llevan a cabo de forma electrónica, bien mediante integradores, sumadores, sustractores, multiplicadores analógicos o digitales por cable, o bien a través de componentes microprogramados como, por ejemplo, microprocesadores, DSP, FPGA, CPLD...

En uno de los párrafos anteriores, se ha formulado la hipótesis de que las dos alternancias eléctricas de la red tenían la misma forma (simetría central). Sin embargo, esto no es estrictamente así en la realidad.

Para hacer que este defecto de simetría desaparezca o al menos se reduzca en gran medida, se procede a una inversión de la función de las alternancias en cada periodo: por ejemplo, en una primera etapa, la alternancia positiva se utiliza para el pulso « en carga » y la alternancia negativa se utiliza para el pulso « en vacío ». A continuación, en una segunda etapa, la alternancia positiva se utiliza para el pulso « en vacío » y la alternancia negativa se utiliza para el pulso « en carga ». Se habla por tanto respectivamente de periodo de red « par » y de periodo de red « impar ».

En lo que se refiere a la integración de las señales, se realizan por lo tanto dos sumas parciales, llevadas a cabo de forma simultánea: la que corresponde a los periodos pares y la que corresponde a los periodos impares.

Una vez realizadas estas dos sumas, se procede a un cálculo de la diferencia de estas dos sumas parciales. La figura 4 explica el proceso de medición.

Con el fin de evitar las distorsiones que se pueden producir en el pico de la sinusoide de tensión (recorte por carga diodo/condensador o, de manera más general, distorsión por armónico 3 y/o de niveles superiores), la medición se realiza a ambos lados del pico. Para cada pico de alternancia, se practican por lo tanto dos pulsos de medición en lugar de solo uno, estando estos dos pulsos situados a ambos lados del pico de alternancia, como se ilustra en la figura 5.

Para realizar la sustracción de los resultados « medición en vacío » - « medición en carga », los pulsos “en vacío” y “en carga” se aplican de forma sistemática en las alternancias opuestas. De este modo, se aplica, por ejemplo, un pulso « en vacío » en el borde posterior de la alternancia positiva, a continuación un pulso « en carga » en el borde anterior de la alternancia negativa, etc. Este principio también se utiliza para evitar que haya dos integraciones consecutivas con el mismo signo, por ejemplo dos integraciones « en vacío » que irían seguidas, ya que esto podrá hacer que el integrador se saturara.

Esto exige comenzar la medición en el borde posterior de un arco de seno, de ahí la noción de « mini-ciclo » (véase la figura 5).

Se encadenarán varios mini-ciclos, hasta un número Nmax, con el fin de limitar la duración global de medición si la tensión diferencial « pulso en vacío - pulso en carga » es muy baja e incluso nula, y hasta que se alcance un umbral por la salida de cada integrador. Este umbral se fija para tener la mayor dinámica posible, pero también para evitar la saturación del integrador.

Además, con el fin de minimizar la influencia de eventuales disimetrías, se realiza un promedio a partir de los valores absolutos de los resultados de medición obtenidos:

1.: partiendo desde una alternancia positiva, como se ilustra en la figura 5, lo que proporciona un resultado de integración globalmente negativo, ya que el valor « en carga » es más bajo, en valor absoluto, que el valor « en vacío »;

2.: partiendo de una alternancia negativa, lo que proporciona un resultado de integración globalmente positivo, ya que el valor « en vacío » es más alto, en valor absoluto, que el valor « en carga ».

Esto lleva a la noción de mini-ciclos impares, que comienzan con un pulso « en carga », y a la de mini-ciclos pares, que comienzan con un pulso « en vacío ». Al ser de signos contrarios los resultados de estas dos series de mediciones, también se puede obtener de estos la media calculando la diferencia algebraica de los resultados.

Estos modos alternos de medición también tienen por objeto que la corriente impulsional de medición no sea demasiado disimétrica.

La figura 5 ilustra la noción de mini-ciclos par e impar. En este ejemplo, la integración comienza con un pulso « en carga » y al final de la alternancia positiva. En términos de integral, esta se ve más o menos compensada por la integración « en vacío » en el borde anterior de la alternancia negativa.

En la práctica y en determinados casos, la resultante está próxima a cero (pero no es totalmente nula ya que la red eléctrica presenta por lo general una importante impedancia interna). Si el resultado de la integración es bajo, se pueden acumular varios ciclos de integraciones diferenciales (« en vacío » - « en carga »), utilizando el borde posterior de la alternancia negativa para realizar una integración « en vacío » y a continuación la integración « en carga » en el borde anterior de la alternancia positiva. Hay, por lo tanto, en total dos integraciones « en carga » en la alternancia positiva y dos integraciones « en vacío » en la alternancia negativa. Para un mini-ciclo impar, el resultado es, por lo tanto: dos veces la integral de la diferencia entre pulso « en carga » y pulso « en vacío ».

Cuando un pulso « en carga » se aplica de repente a la tensión suministrada por la red, le sigue una breve caída de tensión.

La forma de esta caída de tensión depende de la estructura de la impedancia interna de la fuente.

Si esta impedancia interna es puramente resistiva, la caída de tensión tiene la forma de un escalón (véase la figura 6).

Si esta impedancia interna presenta una componente inductiva, esta última se opone a cualquier variación brusca de la corriente. La evolución temporal de la caída de tensión tiene por tanto una forma aproximadamente exponencial (véase la figura 7). La forma de la corriente de carga también tiene, en este último caso, un aspecto exponencial (véase la curva de la figura 8).

Además de la integración en la corriente, la determinación de la parte resistiva y de la parte inductiva de la impedancia del circuito precisa conocer los valores de las integrales de tensión durante el lapso de tiempo T1 y el lapso de tiempo T2, de acuerdo con las notaciones que se indican en la figura 8.

Estas operaciones se realizan por medio de integradores analógicos o mediante la acumulación de muestras de medición. En este último caso, se trata de una de las tareas que cumple el dispositivo de lógica microprogramada. En una primera fase de medición, el integrador realiza la integral de la tensión en el tiempo T1 y esto, durante N mini-ciclos consecutivos. El valor de N se fija o bien por el hecho de que la salida del integrador alcanza un cierto umbral predeterminado (a partir de este umbral, la acumulación integral se considera suficiente), o bien mediante un “time-out” (caso en el que la señal es muy baja e incluso nula, en cuyo caso N = NMAX). El valor en la salida del integrador la memoriza entonces la unidad de tratamiento.

En una segunda fase, el integrador se vuelve a poner a cero y a continuación se realiza la integral de la tensión en el tiempo T2 durante N mini-ciclos consecutivos, fijándose el valor de N de la misma manera que se ha descrito en el párrafo anterior.

A partir de los valores de tiempo, de corriente y de tensión medidos e integrados, todos los cálculos que se ofrecen al final de la descripción muestran cómo se calculan los valores de la parte resistiva (resistencia “R”) y de la parte reactiva (inductancia “L”) del circuito que hay que caracterizar. Una vez calculados, estos valores “R” y “L” se visualizan entonces en la pantalla del aparato de medición.

El hecho de utilizar un único integrador para la tensión resulta desventajoso en tiempo. El uso de dos integradores montados en paralelo, uno para la integración de la tensión durante T1 y el otro para la integración de la tensión durante T2, permite dividir por dos el tiempo de medición. El impacto es muy significativo en términos de calentamiento interno del aparato.

Como conclusión y durante los pulsos, ya sean del tipo “en vacío” o “en carga”, la cadena de medición y de tratamiento realiza de forma simultánea las siguientes operaciones:

1.: Integración de la tensión durante el tiempo T1 (función del integrador nº. 1).

2.: Integración de la tensión durante el tiempo T2 (función del integrador nº. 2).

3.: Integración de la corriente durante el tiempo T3 = T1 + T2 (función del integrador nº. 3).

En un dispositivo de medición destinado a aplicar el procedimiento de medición de acuerdo con la invención, los integradores nº. 1 y nº. 2 se realizan por medio de amplificadores operativos (montaje clásico de integrador), mientras que la integración de la corriente (integrador nº. 3) se realiza de forma digital: acumulación de las muestras de medición obtenidas mediante conversión Analógica/Digital. No obstante, se puede utilizar de forma indiferente integradores digitales o analógicos para la realización de estas tres integraciones de señales.

La figura 9 no es, propiamente dicho, el esquema exacto de dicho dispositivo de medición, pero sirve de ayuda para entender el principio de medición de acuerdo con la invención.

El dispositivo de medición comprende, por lo tanto, un doble puente divisor de entrada 2 destinado a conectarse a una red eléctrica 1 en la cual debe medirse la impedancia de bucle. Este doble puente divisor de entrada 2 comprende las cuatro resistencias habituales 21 a 24, constituyendo la resistencia 21 una carga controlada y la resistencia 22 una resistencia en paralelo de medición. El nodo de interconexión entre las resistencias 21 y 22, con la referencia 26, se utiliza para medir la evolución de la corriente durante el intervalo de tiempo T3, mientras que el nodo de interconexión entre las otras dos resistencias 23, 24, con la referencia 27, se utiliza para medir la tensión respectivamente durante los intervalos de tiempo T1 y T2.

Los pulsos que vienen del nodo de interconexión 27 se conducen, a través de dos etapas de separadores 3 y dos controles encendido/apagado 4 específicos para la integración de tensión respectivamente durante el tiempo T1 y durante el tiempo T2, hacia los integradores 51 y 52. De manera similar, los pulsos que vienen de nodo de interconexión 26 se conducen, a través de la etapa separador 3 y el control encendido/apagado 4 específicos para la integración de la corriente durante el tiempo T3, hacia el integrador 53. El funcionamiento de los controles 4 y de los integradores 51 a 53 está controlado por una lógica de secuenciación 6. Los resultados de las integraciones realizadas por los integradores 51 a 53 se envían a unos medios de medición y de tratamiento 7, que comprenden unos medios para disponer de los resultados de medición.

En la práctica, las mediciones “integrales” de tensión se deben realizar de manera diferencial ya que el pie del puente divisor no está en el potencial de la masa “medición”. En efecto, se deben insertar de forma obligatoria entre la masa “medición” y este pie de puente unos componentes electrónicos de protección.

Resulta por lo tanto necesario duplicar el número de integradores para la medición de la tensión. La figura 10

5 muestra que hay en efecto dos pares de integradores, con las respectivas referencias 51A, 52A, 51B, 52B, lo que también implica proveer al dispositivo de un número doble de etapas separadores y de controles encendido/apagado. Las salidas de los integradores están conectadas a unos sustractores 81, 82. La salida de cada sustractor proporciona por lo tanto la integral de la tensión diferencial presente en los terminales de la resistencia 23.

La figura 10 muestra, por otra parte, la colocación, en el puente divisor de entrada 2, de un componente de 10 protección dispuesto en serie con las resistencias 23, 24 y que da lugar a un nodo de interconexión adicional 28.

Los cálculos teóricos en los que se basa el procedimiento de la invención son los siguientes.

La función e(t) se considera isócrona. La ecuación de la tensión en los terminales de la carga « RC » es la siguiente, en referencia a la figura 1:

[EC1]

15 La corriente i1 y el índice « Rc1 » corresponden a la medición en vacío, mientras que la corriente i2 y el índice « Rc2» corresponden a la medición en carga, tenemos por tanto que:

Si consideramos que Δi(t) = i2(t) -i1(t), esto da como resultado que:

[EC6] y [EC7] Al utilizar la [EC5] y al integrar miembro por miembro entre los instantes ta y tb, se obtiene:

lo que da:

Con:

e

[EC11a] y [EC11b]

En el caso de nuestra medición, « Rc » es, de una manera muy general, la resistencia de carga aplicada por nuestro aparato de medición. « Rc2 » es la resistencia de carga, cuyo valor va a hacer que reaccione la red eléctrica en la cual está conectada. Por el contrario, « Rc1 » es la resistencia en circuito abierto; la corriente i1(t) es, por lo tanto,

30 nula; se puede entonces simplificar la ecuación [EC10] que ahora se escribe de la siguiente forma:

[EC12]

Ahora bien, i2 (ta) = 0, por lo tanto la ecuación se puede escribir [EC12] de la siguiente forma:

Hay que señalar que el aparato permite medir con exactitud: URC1(t), URC2(t) así como i2(t). A continuación llamamos:

UCarga(t) = URc2(t), Uvacío(t) = URc1(t) e iCarga(t) = i2(t),

de lo que se deriva:

10 La ecuación [EC13] se escribe entonces: U = R I + L Ît [EC14] La ecuación [EC13] recurre a dos integraciones y a un valor instantáneo:

: o Primera integración:

: o Segunda integración:

: o Valor instantáneo:

Ît = L iCarga(t) con iCarga(t)

La representación física de la medición es la siguiente: la señal s (t) está representada de forma ideal por la función 20 s (t) = Smax.sen (w.t); vamos a trabajar con simetría axial y simetría central. En función de las referencias temporales seleccionadas, la función es par o impar.

Cuando se aplican pulsos dobles en los intervalos de tiempo que se indican en la figura 3B, las señales se expresan mediante las cuatro integrales siguientes:

[EC15] Si utilizamos la representación angular de la señal s (t) = Smax · sen (w·t), tenemos que: θ = w·t y, por lo tanto: θ1 = w·t1; θ2 = w·t2; θ3 = w·t3; θ4 = w·t4. Supongamos que θ2 = θ1 + a y θ4 = θ3 + a, así como que

[EC16a] y [EC16b]

donde a = f(tn+1 -tn) representa, por lo tanto, el tiempo de integración. Las ecuaciones [EC16a] y [EC16b] implican: sen(θ1) = sen(θ4) y esto, con independencia de <1. Como consecuencia, a la vista de las relaciones que vinculan respectivamente θ1 y θ4 con θ2 y θ3, de esto se puede deducir que:

10 sen(θ2) = sen(θ3) , con independencia de <1.

Por extensión, retomando las cuatro ecuaciones [EC15] y sabiendo que s (t) tiene la forma s (t) = Smax.sen (w.t), se puede decir que:

así como que [EC16c] Ahora bien, por construcción, 1θ11 y 1θ21 son respectivamente iguales a 1θ71 y 1θ81. Como s (t) es una función sinusoidal, tenemos que:

Por lo tanto, se puede elaborar la siguiente relación:

Esta cuádruple igualdad es importante para la realización de la integración de la señal, realizándose esta última en diferentes intervalos de tiempo en diferentes periodos.

Ahora se escribirá la integración: Medición y cálculo: en términos de medición y retomando la ecuación [EC14], podemos medir físicamente las siguientes magnitudes: ΔU, I e Ît (ecuación con 2 incógnitas: R y L).

Al realizar dos mediciones distintas realizadas en el mismo segmento tn y tn+1, obtenemos un sistema con dos ecuaciones y dos incógnitas.

Medición 1: U1 = R I1 + L În Medición 2: U2 = R I2 + L Ît2

Para facilitar la resolución, se escriben como sigue:

10 El sistema es ahora el siguiente:

[EC17]

Las soluciones del sistema son las siguientes:

lo que da finalmente, tras sus simplificaciones:

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de determinación de las componentes activa y reactiva de la impedancia de bucle de una red de alimentación de corriente alterna que suministra la corriente a una tensión de red, mediante la medición de las tensiones y corrientes de bucle, comprendiendo el bucle un conductor de línea de la red y al menos uno de los dos conductores siguientes:

un conductor de neutro de la red; un conductor de protección de toma de tierra,

procedimiento caracterizado porque se aplica al bucle una carga de prueba, se mide la tensión del bucle antes de que se aplique la carga de prueba y cuando se aplica la carga de prueba, se mide la evolución temporal de la corriente durante el periodo durante el cual se aplica la carga de prueba y se determinan las partes activa (resistencia « R ») y reactiva (inductancia « L ») de la impedancia de bucle mediante el análisis conjunto, por una parte, de los resultados de mediciones diferenciales de tensión de bucle y, por otra parte, de la evolución temporal de la corriente en la carga de prueba.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se determinan las partes activa (resistencia « R ») y reactiva de la impedancia de bucle utilizando para el análisis conjunto las siguientes fórmulas:

en las que:

Ît1 representa el valor instantáneo « Ipico1 » de la corriente en la carga de prueba al final del periodo « T1 »; Ît2 representa el valor instantáneo « Ipico2 » de la corriente en la carga de prueba al final del periodo « T2 »; lU1 representa el valor de la integral de la diferencia de tensión [« en vacío » - « en carga »] durante el periodo « T1 »; lU2 representa el valor de la integral de la diferencia de tensión [« en vacío » - « en carga »] durante el periodo « T2 »; I1 representa el valor de la integral de la corriente en la carga de prueba durante el periodo « T1 »; I2 representa el valor de la integral de la corriente en la carga de prueba durante el periodo « T2 ».
3.

Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el pulso de corriente se obtiene mediante un control electrónico de aplicación de la carga de prueba por un instrumento de medición que lleva a cabo las mediciones diferenciales de la tensión de bucle y las mediciones de la evolución temporal de la corriente.
4.

Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la carga de prueba se aplica en un pico de la tensión de red.
5.

Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la carga de prueba se aplica cerca de un pico de la tensión de red.
6.

Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la carga de prueba se aplica de manera repetida de tal modo que la medición de tensión y de la evolución temporal de la corriente se puedan realizar, acumular y promediar en varios pulsos.
7.

Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la carga de prueba se aplica de manera repetida de tal modo que la corriente se pueda medir en forma de al menos dos pulsos por periodo de la tensión de red.
8.

Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque, de un periodo a otro de la tensión de red, se invierte la secuencia de un pulso antes de la aplicación de la carga y de un pulso después de la aplicación de la carga.
9.

Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque la impedancia se obtiene promediando una integración de los resultados de las mediciones respectivamente de la tensión diferencial de bucle y de la corriente.
10.

Dispositivo de medición de la impedancia de bucle, caracterizado porque comprende un puente divisor de entrada (2) destinado a ser conectado a una red eléctrica (1) en el cual se debe medir la impedancia de bucle, y respectivamente para la medición de una tensión y la medición de una corriente a partir de las cuales debe determinarse la impedancia de bucle, al menos un integrador (51, 52, 53) conectado al puente divisor (2) mediante una memoria intermedia (3) y un control encendido/apagado (4), así como unos medios de medición y de

tratamiento (7) que reciben unas señales procedentes del o de los integradores (51, 52, 52) y que comprenden unos medios para disponer de los resultados de medición.