ES2568250T3 - Coordinación de protección optimizada de disyuntor de disparo electrónico mediante monitorización de la disponibilidad de corriente de cortocircuito - Google Patents

Coordinación de protección optimizada de disyuntor de disparo electrónico mediante monitorización de la disponibilidad de corriente de cortocircuito Download PDF

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ES2568250T3 ES12772145.4T ES12772145T ES2568250T3 ES 2568250 T3 ES2568250 T3 ES 2568250T3 ES 12772145 T ES12772145 T ES 12772145T ES 2568250 T3 ES2568250 T3 ES 2568250T3
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/006—Calibration or setting of parameters

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  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

Un procedimiento para provocar automáticamente el ajuste de una configuración de disparo de un disyuntor electrónico (104, 106, 108) en un sistema (100) de distribución eléctrica monitorizando estimaciones de corriente de cortocircuito disponible, denominada SCCA en lo que sigue, que comprende: recibir una estimación de la SCCA en un nodo en un circuito que un primer disyuntor electrónico (104) está protegiendo; determinar, en base a la estimación de SCCA, si ajustar la configuración de disparo del primer disyuntor electrónico (104), incluyendo la configuración de disparo una condición de cortocircuito que si se excede hace que el primer disyuntor electrónico se dispare desconectando de ese modo el circuito respecto del nodo; y si se determina que la configuración de disparo se ha de ajustar, generar datos de ajuste de la configuración de disparo indicativos de una modificación de la configuración de disparo del disyuntor electrónico y comunicar al disyuntor electrónico una señal para provocar de ese modo que el disyuntor electrónico ajuste la configuración de disparo de acuerdo con la modificación.

Description

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DESCRIPCION
Coordinacion de proteccion optimizada de disyuntor de disparo electronico mediante monitorizacion de la disponibilidad de corriente de cortocircuito
Sector tecnico de la invencion
Aspectos de la presente descripcion se refieren a sistemas y procedimientos para coordinar configuraciones de disparo de disyuntores electronicos mediante la monitorizacion de la corriente de cortocircuito disponible (SCCA, short circuit current available).
Antecedentes
Los disyuntores de disparo electronico se utilizan para controlar el flujo de electricidad a traves de un sistema de distribucion electrica y para proteger los equipos y al personal frente a danos o perjuicios en caso de producirse una sobrecorriente o un cortocircuito. La coordinacion de la proteccion de disyuntores para condiciones de corriente de sobrecarga se puede aplicar de manera consistente dado que la corriente que constituye una condicion de sobrecarga es relativamente baja y se puede definir segun los parametros ffsicos y de funcionamiento conocidos del sistema de distribucion electrica. Sin embargo, la coordinacion de la proteccion de disyuntores para condiciones de cortocircuito puede ser mas diffcil dado que la corriente de cortocircuito puede ser de estimacion imprecisa o diffcil. Las imprecisiones en la estimacion de la corriente de cortocircuito pueden estar provocadas por una serie de factores que incluyen: estimacion imprecisa de la corriente de cortocircuito proporcionada por el suministro; impedancias del transformador, del cable y de la conexion; inductancia y capacitancia de las lrneas de dispersion; otras maquinas rotativas presentes en la red electrica local que pueden alimentar el fallo; iluminacion u otras cargas que afectan al funcionamiento del sistema.
La llegada de disyuntores de disparo electronico, tales como los disyuntores POWERPACT® disponibles en la firma Schneider Electric, proporciono la capacidad de comunicar con otros componentes de control en el sistema de distribucion electrica y de ser ajustados mediante sistemas de comunicacion. Los disyuntores electronicos permiten el ajuste dinamico de sus configuraciones de disparo para optimizar el rendimiento, aumentando de ese modo la fiabilidad del sistema, reduciendo el dano potencial de un cortocircuito, e impidiendo una coordinacion inadecuada de dispositivos de proteccion contra sobre corrientes en presencia de cambios en el sistema de distribucion electrica.
La solicitud de patente U.S.A. numero 12/903.540 (US 2012/095709), presentada el 13 de octubre de 2010, titulada "Method of Estimating Short Circuit Current Available By Analysis of DC Charging Circuit", describe un procedimiento de estimacion precisa, en tiempo real, de la corriente de cortocircuito disponible (SCCA, short circuit current available) examinando el contenido armonico de una carga no lineal y correlacionando la respuesta armonica con una referencia para determinar la SCCA en el punto de monitorizacion. Se dan a conocer otros ejemplos de procedimientos de la tecnica actual para la verificacion y configuracion de disparo de disyuntores en las memorias US2010/0097731, US2008/0084213 y US2009/0021879.
Lo que se necesita es una manera de utilizar estimacion precisa de la SCCA y sistemas de notificacion para coordinar optima y automaticamente configuraciones de disparo entre disyuntores en un sistema de distribucion electrica utilizando estimaciones de SCCA.
Breve compendio
Aspectos de la presente descripcion proporcionan un rendimiento optimizado en beneficio de una mayor fiabilidad de los sistemas de distribucion electrica, disparando solamente aquel disyuntor o disyuntores que estan alimentando un cortocircuito, mientras que todo el resto del equipamiento sigue energizado. Con estimaciones avanzadas de la corriente de cortocircuito disponible prevista, las configuraciones de disparo se ajustan dinamicamente sin acciones adicionales del usuario. Los cambios en el sistema de distribucion electrica se pueden tener en cuenta con detalles adicionales de la configuracion del sistema, que incluyen las posiciones y la disposicion de los disyuntores y puntos de monitorizacion de SCCA en el sistema de distribucion electrica.
En terminos generales, varios aspectos de la presente descripcion reciben estimaciones en tiempo real de SCCA y utilizan dichas estimaciones para cambiar y coordinar configuraciones de disparo de disyuntores electronicos que protegen diversos circuitos en un sistema de distribucion electrica. Se pueden tener en cuenta configuraciones adicionales definidas por usuario o informacion de configuracion, cuando se ajustan y coordinan las configuraciones de disparo. Por ejemplo, se puede introducir y recibir informacion sobre cargas transitorias, para ajustar configuraciones de sobrecarga. Se puede introducir informacion de la posicion de nodo acerca de donde estan instalados en el sistema de distribucion electrica los puntos de monitorizacion de SCCA y los disyuntores electronicos, para coordinar las configuraciones de disparo entre los disyuntores electronicos. Por ejemplo, las configuraciones de disyuntor de alimentador se coordinan con todas las configuraciones de disyuntor de derivacion, y se ajustan para dispararse por debajo de la SCCA medida en el nodo del alimentador. Normalmente, las configuraciones de disyuntor principal se coordinan con todas las configuraciones de disyuntor de alimentador, y se ajustan para dispararse por debajo de la SCCA medida en el nodo de distribucion principal. Las configuraciones de disyuntor de derivacion se pueden ajustar inicialmente a un valor mmimo, que puede ser anulado por un usuario de
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acuerdo con tipos espedficos de cargas de derivacion y condiciones de funcionamiento transitorias conocidas para un circuito de derivacion dado.
Los anteriores aspectos y realizaciones de la presente invencion y otros adicionales se definen mediante las reivindicaciones adjuntas, que resultaran evidentes para los expertos en la materia en vista de la descripcion detallada de diversas realizaciones y/o aspectos, que se realiza haciendo referencia a los dibujos, de los que se proporciona a continuacion una breve descripcion.
Breve descripcion de los dibujos
Las anteriores y otras ventajas de la invencion resultaran evidentes al leer la siguiente descripcion detallada y al hacer referencia a los dibujos.
La figura 1 es un diagrama de bloques funcionales de una configuracion a modo de ejemplo de sistema de distribucion electrica que incluye un dispositivo de medicion de SCCA capacitado para estimar la SCCA en varios nodos en el sistema de distribucion electrica y ajustar configuraciones de disparo de disyuntores electronicos correspondientes;
la figura 2 es un diagrama de bloques funcionales de otra configuracion a modo de ejemplo de un sistema de distribucion electrica que incluye uno o varios controladores que pueden funcionar para recibir estimaciones de SCCA desde multiples dispositivos de SCCA, y configuraciones o entradas definidas por usuario para ajustar configuraciones de disparo de disyuntores electronicos en el sistema de distribucion electrica;
la figura 3 es un diagrama de flujo de un algoritmo a modo de ejemplo para hacer automaticamente que se ajuste una configuracion de disparo de un disyuntor electronico en un sistema de distribucion electrica mostrada en las figuras 1 o 2 monitorizando estimaciones de SCCA; y
la figura 4 es un diagrama de flujo de un algoritmo a modo de ejemplo para coordinar el ajuste de configuraciones de disparo entre disyuntores electronicos instalados en nodos predeterminados de un sistema de distribucion electrica mostrado en las figuras 1 o 2, monitorizando estimaciones de SCCA.
Aunque la invencion esta sujeta a diversas modificaciones y formas alternativas, se han mostrado realizaciones espedficas a modo de ejemplo en los dibujos, y se describiran en detalle en la presente memoria. Sin embargo, se debe entender que la invencion no se limita a las formas particulares dadas a conocer. Por el contrario, la invencion abarca todas las modificaciones, equivalentes y alternativas que caen dentro del esprntu y el alcance de la invencion, tal como se define mediante las reivindicaciones adjuntas.
Descripcion detallada
La figura 1 es un diagrama de bloques funcionales de un sistema 100 de distribucion electrica, tal como un sistema de distribucion electrica de corriente alterna (AC, alternating current), que puede distribuir una unica fase o multiples fases (por ejemplo, dos o tres) de electricidad a conductores o buses, y piezas asociadas de equipamiento o cargas en el interior del sistema 100 de distribucion electrica. El sistema 100 de distribucion electrica incluye un dispositivo 102 de medicion de la corriente de cortocircuito disponible (SCCA) capacitado para medir o estimar la SCCA la cual, a pesar de su denominacion aparatosa, representa simplemente una medida de la cantidad de corriente que se puede extraer de un nodo particular en un circuito electrico de AC durante un evento de cortocircuito. El sistema 100 de distribucion electrica incluye un disyuntor de distribucion principal 104 instalado en un nodo electrico A. Un nodo se refiere a una conexion electrica entre dos o mas conductores o buses en el sistema 100 de distribucion electrica.
En la configuracion a modo de ejemplo mostrada en la figura 1, el sistema 100 de distribucion electrica incluye tres tipos de disyuntores: un disyuntor de distribucion principal 104, dos disyuntores de alimentador 106a,b y cuatro disyuntores de derivacion 108a-d. Los disyuntores de alimentador 106a,b estan conectados al nodo electrico A, que recibe corriente electrica suministrada desde una entrada de servicio principal procedente de un suministro electrico, por medio del disyuntor de distribucion principal 104. Los disyuntores de derivacion 108a,b estan conectados al nodo electrico B, que es alimentado con corriente electrica procedente del alimentador, protegido por el disyuntor de alimentador 106a. Analogamente, los disyuntores de derivacion 108c,d estan conectados al nodo electrico C, que es alimentado con corriente electrica desde el alimentador, protegido por el disyuntor de alimentador 106b. Esta configuracion es tan solo a modo de ejemplo, y esta destinada a facilitar la descripcion de diversos tipos de disyuntores encontrados en configuraciones comunes de un sistema de distribucion electrica. La presente descripcion no se limita a esta configuracion particular, y los expertos en la materia apreciaran facilmente que existen muchas maneras de configurar un sistema de distribucion electrica, que incluyen configuraciones que carecen, por ejemplo, de los disyuntores de alimentador mostrados en el sistema 100 de distribucion electrica a modo de ejemplo que se ilustra en la figura 1.
Los disyuntores de derivacion 108a-d estan configurados normalmente para proteger circuitos de derivacion. Estos circuitos de derivacion terminan habitualmente en una o varias cargas o una pieza de equipamiento (por ejemplo, un motor), que estan protegidas contra danos provocados por fallos electricos mediante los correspondientes disyuntores de derivacion 108a-d. Algunas de estas cargas pueden ser de naturaleza transitoria, lo que significa que
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la cantidad de corriente que absorben es transitoria o variable. Por ejemplo, los motores de induccion absorben inicialmente una sobrecarga de corriente, conocida como corriente de irrupcion, que provoca la carga transitoria del circuito de derivacion. Estas cargas transitorias provocan demandas impredecibles y variables sobre el circuito de derivacion, que pueden hacer que la SCCA de los circuitos fluctue con las demandas de corriente de las cargas.
Los disyuntores de alimentador 106a,b estan configurados para proteger circuitos de alimentador. Un circuito de alimentador se encuentra entre un circuito de distribucion principal y un disyuntor de derivacion, mientras que un circuito de derivacion se encuentra entre un disyuntor de derivacion y una o varias cargas 120 que consumen corriente extrafda a traves del disyuntor de derivacion. Aunque se hace referencia a cada carga mediante el mismo numero 120, cada carga puede tener diferentes piezas de equipamiento o tipos de cargas (por ejemplo, una carga de motor o una carga de iluminacion). Un circuito de alimentador incluye habitualmente conductores o buses relativamente largos para transportar la corriente electrica desde el circuito de distribucion principal hasta conductores mas pequenos que alimentan los circuitos de derivacion.
El dispositivo de SCCA 102 tiene una entrada 110 conectada a un conductor o bus 112 de distribucion principal para detectar una caractenstica de la electricidad que fluye a traves del conductor 112 y otras dos entradas 114a, 114b conectadas cada una a conductores o buses 116a, 116b de alimentador. Dado que hay un total de siete disyuntores 104, 106a-b, 108a-d mostrados en la figura 1, el dispositivo de SCCA 102 tiene una correspondiente salida conectada a cada uno de los disyuntores 104, 106a-b, 108a-d. Estas salidas estan identificadas como SALIDA1 a SALIDA7 en la figura 1. El dispositivo de SCCA 102 incluye uno o varios controladores (no mostrados, pero analogos al controlador 220 descrito a continuacion en la figura 2) para ejecutar instrucciones registradas en un medio o una memoria no transitoria legible por ordenador.
La figura 2 es un diagrama de bloques funcionales de un sistema 100' de distribucion electrica configurado con multiples dispositivos de SCCA 102a', 102b' analogos al dispositivo SCCA 102 mostrado en la figura 1, donde los numeros de referencia similares se refieren a componentes similares, y uno o varios controladores 220. A diferencia de la figura 1, en la que un unico dispositivo de SCCA 102 monitoriza la corriente que fluye a traves del conductor 112 de distribucion principal y los conductores 116a,b de alimentador, en la figura 2, dispositivos de SCCA independientes 102a', 102b' monitorizan independientemente circuitos principal y de alimentador, respectivamente, en el sistema 100' de distribucion electrica y proporcionan sus salidas a uno o varios controladores 220. La presente descripcion contempla ambas configuraciones, pero para facilitar la discusion, los aspectos de la presente descripcion se describiran haciendo referencia a la configuracion mostrada en la figura 2. Los mismos nodos electricos A, B, C seran utilizados para hacer referencia a las mismas posiciones de nodo mostradas en la figura 1, es decir, el disyuntor 102, 102' de distribucion principal esta conectado al nodo A, los disyuntores 106a,b, 106' de alimentador estan conectados entre nodos A y B y entre nodos A y C, respectivamente, y los disyuntores 108a-d, 108a' de derivacion estan conectados a nodos B y C, respectivamente.
Cualquiera de los dispositivos de SCCA 102, 102a', 102b' descritos en la presente memoria estan capacitados para determinar automaticamente una estimacion de la SCCA en el circuito o nodo que el dispositivo de SCCA esta monitorizando, y para almacenar y/o transmitir dicha estimacion a otro componente en el sistema 100, 100' de distribucion electrica, tal como el controlador 220. Cada uno de los dispositivos de SCCA 102, 102a', 102b' monitoriza una caractenstica del circuito al que esta conectado el dispositivo de SCCA 102, 102a', 102b', y determina una estimacion de la SCCA en base a la caractenstica monitorizada. La caractenstica monitorizada puede ser la corriente electrica, por ejemplo. En una implementacion a modo de ejemplo, el dispositivo 102, 102a', 102b' de SCCA puede determinar la SCCA a partir de la distorsion armonica total de la corriente (THDi), en base un conjunto de valores de corriente monitorizados medidos por el dispositivo 102, 102a', 102b' de SCCA. Se dan a conocer ejemplos de procedimientos y sistemas adecuados para estimar con precision la SCCA en tiempo real, en la solicitud de patente U.S.A. numero 12/903.540 (US 2012/095709), presentada el 13 de octubre de 2010, titulada "Method of Estimating Short Circuit Current Available By Analysis of DC Charging Circuit", que describe procedimientos y sistemas para una medicion precisa en tiempo real de la SCCA examinando el contenido de armonicos de una carga no lineal y correlacionando la respuesta armonica con una referencia para determinar la SCCA en el punto de monitorizacion. Por ejemplo, la THDi determinada se puede comparar con una tabla 202a,b de valores de THDi predeterminados que corresponden a cantidades de SCCA. El dispositivo 102, 102a', 102b' de SCCA selecciona el valor de THDi mas proximo o igual a la THDi determinada para llegar a una estimacion de la cantidad de SCCA. Se contemplan cualesquiera otras tecnicas adecuadas para estimar, almacenar y notificar SCCA en un circuito sometido a monitorizacion. La metodologfa o tecnica particular aplicada para estimar la SCCA no es un objetivo de los aspectos de la presente descripcion, ni es necesaria para llevar a cabo los aspectos de la presente descripcion.
El controlador 220 esta programado con instrucciones almacenadas en un medio no transitorio legible por ordenador, tal como un dispositivo electronico de memoria. Estas instrucciones, cuando son ejecutadas por uno o varios procesadores, hacen que uno o varios dispositivos informaticos lleven a cabo operaciones de acuerdo con instrucciones para hacer automaticamente que se ajuste una configuracion de disparo de un disyuntor electronico en el sistema 100, 100' de distribucion electrica monitorizando estimaciones de la SCCA. Se hara referencia a algunas de estas instrucciones a modo de ejemplo en las figuras 3 y 4, con parentesis que indican los bloques funcionales que se estan describiendo. Tal como se ha indicado anteriormente, el controlador 220 puede consistir en uno o varios controladores en comunicacion entre sf, tal como sobre una red o en una configuracion maestro/esclavo en la
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que uno o varios controladores esclavos, que responden al mando y coordinacion del controlador maestro, recogen estimaciones de SCCA y transmiten cambios de configuracion de ajuste de disparo a disyuntores electronicos correspondientes 104, 104', 106a,b, 106', 108a,b,c,d, 108'. Ademas, el controlador 220 puede estar incorporado en el dispositivo de SCCA 102 mostrado en la figura 1. Cada disyuntor electronico, tal como 104, 104', 106a,b, 106', 108a,b,c,d, 108', incluye datos de configuracion de disparo, indicados mediante numeros de referencia 206a,b,c en la figura 2, almacenados en una memoria en el disyuntor electronico. Para simplificar la descripcion, cuando se haga referencia a un disyuntor electronico, se hara referencia al disyuntor electronico 104, aunque se debe entender que las descripciones del disyuntor electronico 104 aplican igualmente a los otros disyuntores electronicos 104', 106a,b, 106', 108a,b,c,d, 108' mostrados en los dibujos.
El controlador 220 recibe una estimacion de la SCCA en un nodo (por ejemplo, A, B, o C) en un circuito (por ejemplo, un circuito de distribucion principal, un circuito de alimentador o un circuito de derivacion) que (302) un primer disyuntor electronico 104 esta protegiendo. Las estimaciones de SCCA recibidas se almacenan como datos de estimaciones de SCCA 216 en una memoria asociada con el controlador 220. La memoria (no mostrada) puede estar integrada de manera convencional en el controlador 220 en el mismo sustrato, o conectada operativamente al controlador 220 sobre un sustrato independiente. Estas estimaciones pueden ser transmitidas por los dispositivos de SCCA periodicamente de acuerdo con un intervalo de consulta predeterminado o con un intervalo de consulta comunicado por el controlador 220. El controlador 220 determina, en base a la estimacion de SCCA recibida, si ajusta la configuracion de disparo del primer disyuntor electronico (304). La configuracion de disparo incluye una condicion de cortocircuito que, si se excede, hace que el primer disyuntor electronico se dispare, desconectando de ese modo el circuito respecto del nodo al que esta conectado el primer disyuntor electronico. Si el controlador 220 determina que es necesario ajustar la configuracion de disparo 206a,b,c, el controlador 220 genera datos de ajuste de la configuracion de disparo, indicativos de una modificacion para la configuracion de disparo 206a,b,c del disyuntor electronico (308) y comunica al disyuntor electronico una senal sobre las lmeas 204a,b,c, para con ello hacer que el disyuntor electronico ajuste la configuracion de disparo 206a,b,c de acuerdo con la modificacion (310).
El disyuntor electronico 104 incluye un controlador 208a,b,c programado para hacer que el disyuntor electronico 104 se dispare en respuesta a una corriente (por ejemplo, una corriente de entrada de servicio, principal o de alimentador) monitorizada por el disyuntor electronico 104 que excede un umbral almacenado en una memoria del disyuntor electronico 104. El disyuntor 104 incluye una interfaz de comunicaciones 212a,b,c que recibe la modificacion por medio de la lmea de senal 204a,b,c de datos de ajuste de la configuracion de disparo, y ajusta su configuracion de disparo de cortocircuito 206a,b,c de tal modo que la configuracion de disparo de cortocircuito 206a,b,c hace que un modulo de disparo 214a,b,c del disyuntor 104 se dispare a un nivel de corriente detectado por el disyuntor 104 por debajo de la estimacion de SCCA. Las configuraciones de disparo 206a,b,c almacenadas en el disyuntor electronico 104 pueden incluir otras configuraciones de disparo ademas de una configuracion de disparo de cortocircuito, que incluyen una configuracion de disparo de larga duracion, una configuracion de disparo de fallo a tierra, una configuracion de disparo de corta duracion, una configuracion de disparo instantaneo o una configuracion de disparo de sobrecarga. El disyuntor electronico 104 puede estar basado, por ejemplo, en cualquiera de la familia POWERPACT® de disyuntores disponibles en la firma Schneider Electric con regfmenes de corriente maxima comprendidos entre 15A y 3000A.
El controlador 220 puede recibir informacion de configuracion del sistema desde una interfaz hombre-maquina (HMI, human-machine interface) o una interfaz de control de supervision y adquisicion de datos (SCADA, Supervisory Control and Data Acquisition) 210 que indica si el circuito bajo monitorizacion es un circuito de distribucion principal, un circuito de alimentador o un circuito de derivacion del sistema 100, 100' de distribucion electrica. Habitualmente, la informacion de configuracion del sistema se puede introducir inmediatamente despues de la puesta en servicio del sistema 100, 100' de distribucion electrica, donde los disyuntores 104, 104', 106a,b, 106', 108a,b,c,d, 108' y los dispositivos de SCCA 102, 102a', 102b' estan configurados por defecto con ajustes de configuracion de fabrica o por defecto. El controlador 220 interpreta la informacion de configuracion del sistema recibida para determinar el tipo de circuito (por ejemplo, distribucion principal, alimentador o derivacion). Si el controlador 220 determina que el circuito es un circuito de derivacion, tal como un circuito situado despues del nodo B o C mostrados en la figura 1, el disyuntor 104 fija su configuracion de disparo 206a,b,c a un valor mmimo, tal como un valor de configuracion de disparo de cortocircuito mmimo permitido por una configuracion de disparo de cortocircuito HMI para el disyuntor 104 considerado. La informacion de configuracion del sistema puede identificar el nodo (por ejemplo, A, B o C) en el sistema 100, 100' de distribucion electrica en el que se determina la estimacion de la SCCA y la posicion de nodo del disyuntor electronico 104 en el sistema de distribucion electrica (por ejemplo, entre los nodos A y B, o en el nodo A).
La interfaz HMI/SCADA se puede incorporar en cualquiera de los dispositivos SCCA o disyuntores electronicos dados a conocer en la presente memoria, o se puede incorporar en un sistema informatico remoto (no mostrado) en comunicacion con el controlador 220, o en una unidad o dispositivo independiente de los dispositivos de SCCA y disyuntores. Esta representada en la figura 2 como un bloque funcional independiente, pero puede estar incorporada en cualquiera de los aparatos mencionados anteriormente.
La informacion acerca de los tipos de circuito y de las posiciones de los disyuntores con respecto a los nodos se almacena, por ejemplo, en formato de matriz matematica, como datos de nodo 214 en una memoria en el controlador 220 o asociada con el mismo. Un ejemplo de configuracion del sistema incluye informacion de posicion de nodo de dispositivos de SCCA que indica que el dispositivo de SCCA principal 102a' esta conectado al nodo A en
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la sistema 100, 100' de distribucion electrica, y el dispositivo de SCCA de alimentador 102b' esta conectado entre los nodos A y B en el sistema 100, 100' de distribucion electrica. Esta informacion se puede almacenar como datos de nodo 214 en una memoria asociada con el controlador 220. Otro ejemplo de configuracion del sistema que indica la posicion del disyuntor incluye que el disyuntor 106a esta en un circuito de alimentador entre los nodos A y B, y es de un tipo disyuntor de caja moldeada de POWERPACT® P-frame de 1200A, disponible en la firma Schneider Electric. Esta informacion se puede almacenar como datos de nodo 214 en la memoria asociada con el controlador 220. El controlador 220 puede asignar a cada nodo (A, B, C) un valor unico, y asociar cada dispositivo de SCCA y un disyuntor con el correspondiente valor o valores unicos para indicar la posicion de estos dispositivos en el sistema 100, 100' de distribucion electrica.
El controlador 220 puede recibir asimismo, o alternativamente, de la interfaz HMI/SCADA 210 una entrada de carga transitoria indicativa de una condicion de carga transitoria asociada con una carga transitoria 120, tal como un motor de induccion polifasico, conectada al circuito, o indicativa de un tipo de carga, tal como un motor de induccion, un controlador no lineal (por ejemplo, un dispositivo de accionamiento o un lastre) o una carga lineal (por ejemplo, iluminacion incandescente). El controlador 220 envfa datos de ajuste de la configuracion de disparo sobre una de las lmeas 204a,b,c al disyuntor 104 para hacer que el disyuntor 104 ajuste una configuracion de disparo de sobrecarga de acuerdo con la condicion de carga transitoria introducida. La condicion de carga transitoria puede incluir un perfil de corriente de irrupcion de carga maxima, asociado con la carga transitoria 120, que define una corriente de irrupcion maxima para la carga transitoria 120. La condicion de carga transitoria se puede seleccionar mediante un perfil de curva predeterminado o mediante una curva configurada por usuario (por medio de la interfaz HMI/SCADA 210) para ajustar configuraciones de sobrecarga. Alternativamente, el usuario puede crear una curva de proteccion personalizada, que se introduce al controlador 220 por medio de la interfaz HMl/SCADA 210.
El controlador 220 puede generar los datos de ajuste de disparo que se envfan sobre las lmeas 204a,b,c en base a una o varias configuraciones de usuario recibidas desde la interfaz HMI/SCADA 210, que influyen sobre como se debe modificar la configuracion de disparo 206a,b,c en el disyuntor 104. La configuracion del usuario puede incluir un tipo de carga conectada al circuito, tal como una carga transitoria.
El controlador 220 puede facilitar asimismo la coordinacion del ajuste de las configuraciones de disparo 206a,b,c entre los diversos disyuntores electronicos 104 instalados en nodos predeterminados (por ejemplo, A, B, C) del sistema 100, 100' de distribucion electrica mediante la monitorizacion de estimaciones de SCCA. El controlador recibe informacion de configuracion del sistema que incluye informacion sobre que nodos en el sistema 100, 100' de distribucion electrica estan capacitados para notificar una estimacion de SCCA. La informacion de configuracion del sistema incluye ademas informacion (por ejemplo, en formato matricial) relativa a las posiciones de nodo de los disyuntores electronicos 104 instalados en los nodos predeterminados (por ejemplo, A, B, C) del sistema 100, 100' de distribucion electrica (402). El controlador 220 recibe estimaciones de SCCA en cada uno de los nodos capacitados indicados en la informacion de configuracion del sistema (404). El controlador 220 recibe opcionalmente una entrada de carga transitoria indicativa de una condicion de carga transitoria asociada con una carga transitoria (tal como cualquiera de las cargas 120) conectada a uno de los disyuntores 104 (406). El controlador determina si cada uno de los disyuntores electronicos 104 esta conectado a un circuito principal, a un circuito de alimentador conectado al circuito principal, o un circuito de derivacion conectado al circuito de alimentador en el sistema 100, 100' de distribucion electrica.
Si se indica que el tipo de disyuntor es un disyuntor de derivacion (408), el controlador 220 ordena que el disyuntor de derivacion 108, 108', por medio de los datos de ajuste de la configuracion de disparo en la lmea 204a, ajuste su configuracion de disparo a un valor mmimo (410). Se puede considerar uno de varios factores para establecer el valor mmimo, que incluyen: a) configuracion personalizada por usuario del ajuste de la unidad de disparo, bien mediante ajuste ffsico del disyuntor, (b) ajuste de los parametros de disparo del disyuntor por medio de la interfaz HMI/SCADA 210, (c) caracterizacion de carga facilitada previamente por el sistema SCADA, o (d) la disponibilidad de corriente de cortocircuito medida, medida en el bus de distribucion de alimentador anterior. Se consideran los cuatro factores en el establecimiento de las configuraciones de proteccion del circuito de derivacion, afectando exclusivamente el ultimo (la medicion de la SCCA) a la seleccion de la configuracion de disparo instantaneo.
Si se indica que el tipo de disyuntor es un disyuntor de alimentador (412), el controlador 220 ordena al disyuntor de alimentador 106, 106' sobre la lmea 204b que ajuste su configuracion de disparo a un valor menor que la estimacion de SCCA recibida para el nodo (por ejemplo, el nodo B) al que esta conectado el disyuntor de alimentador en el sistema 100, 100' de distribucion electrica (414). Se ordena al disyuntor de alimentador 106a,b, 106' que coordine sus configuraciones en primer lugar con todas las configuraciones de disyuntor de derivacion y con otros disyuntores de alimentador conectados despues del disyuntor de alimentador 106a,b, 106'. Se prioriza en primer lugar que el ajuste de la configuracion de disparo instantaneo para los disyuntores de alimentador este por debajo de la SCCA medida del bus de alimentador que suministra energfa al disyuntor de alimentador 106a,b, 106', y a continuacion que sea el regimen de disparo instantaneo maximo de cualesquiera disyuntores de alimentador o de derivacion conectados despues del disyuntor de alimentador 106a,b, 106'.
Si se indica que el tipo de disyuntor es un disyuntor principal (416), el controlador 220 ordena al disyuntor principal 104, 104' fijar su configuracion de disparo a un valor por debajo de la estimacion de SCCA recibida para el nodo A al que esta conectado el disyuntor principal 104, 104' en el sistema 100, 100' de distribucion electrica (418). Se ordena
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al disyuntor principal 104, 104' coordinar sus configuraciones, en primer lugar, con las de todos los disyuntores de alimentador y de derivacion conectados despues del disyuntor principal 104. Se prioriza el ajuste de la configuracion de disparo instantaneo del disyuntor principal, en primer lugar para que este por debajo de la SCCA medida del bus principal que suministra energfa al disyuntor principal 104, y a continuacion para que sea el regimen de disparo instantaneo maximo de cualesquiera disyuntores de alimentador o de derivacion conectados despues del disyuntor principal 104.
Si el dispositivo de proteccion es de tipo fusible en lugar de un disyuntor, o es un disyuntor no compatible con el sistema de coordinacion automatizado de la presente descripcion, la curva de proteccion estatica puede ser introducida manualmente incluyendo la informacion siguiente: posicion en el interior del sistema 100, 100' de distribucion electrica en la que se instala el dispositivo de proteccion; o aproximacion de la curva de proteccion de acuerdo con informacion publicada por el fabricante. El HMI/SCADA 210 puede considerar estos dispositivos de proteccion "incompatibles" en los calculos que se han descrito anteriormente para la configuracion automatizada de disyuntores ajustables; sin embargo, no es necesario acometer o asumir cambios en los propios dispositivos de proteccion.
Durante las condiciones de funcionamiento habituales, el sistema 100, 100' consulta periodicamente la medicion de la SCCA a todos los puntos de monitorizacion, realizando ajustes de la curva en primer lugar para los disyuntores de derivacion, y a continuacion para los disyuntores de alimentador y principal respectivamente, con el fin de mantener la coordinacion adecuada de derivacion/alimentador, y de respetar cualesquiera cambios en el regimen de la corriente de cortocircuito medida, observados durante la consulta periodica.
Otros eventos pueden desencadenar consultas adicionales del sistema 100, 100', incluyendo un evento de cortocircuito y disparo detectado, la conexion o la desconexion de cargas de circuito que pueden incidir sobre el sistema 100, 100', tales como batena/generacion local adicional u otras maquinas rotatorias locales.
Se pueden considerar condiciones de mantenimiento y de funcionamiento especial, y estas pueden facilitar cambios automaticos en las configuraciones de disparo del disyuntor de acuerdo con una configuracion "por defecto" personalizada. Estas configuraciones son a discrecion del usuario final y se basan en el tipo de condicion especial o de mantenimiento a adoptar.
Tal como se muestra en la figura 2, parte o la totalidad de los disyuntores electronicos 104', 106', 108' pueden transmitir su correspondiente estado de funcionamiento (por ejemplo, encendido, apagado o disparado) al controlador 220, que coordina los ajustes de configuraciones de disparo para todos los disyuntores en el sistema 100, 100' de distribucion electrica, de tal modo que si se dispara uno de los disyuntores en respuesta a un evento de cortocircuito, los otros disyuntores permanecen en tension y no se disparan. En estado encendido, un disyuntor esta en tension, permitiendo que la corriente fluya a traves del disyuntor hasta un circuito o una carga posterior. En un estado apagado, el disyuntor esta desconectado del circuito o carga al que se conecta. Convencionalmente, el estado apagado se desencadena desplazando manualmente una manecilla del disyuntor a una posicion de desconexion, lo que separa un par de contactos electricos en el interior del disyuntor, interrumpiendo de ese modo el flujo de corriente a traves del disyuntor. En estado disparado, el disyuntor ha detectado un fallo, tal como un fallo de cortocircuito, un fallo a tierra, un fallo por arco, un fallo de sobrecorriente o similares, y hace automaticamente que el modulo de disparo 214 dispare el disyuntor separando el par de contactos. Coordinando las configuraciones de disparo para los disyuntores en el sistema 100, 100' de distribucion electronica, el controlador 220 proporciona una fiabilidad mejorada del sistema al disparar solamente aquellos disyuntores que alimentan el cortocircuito mientras que otro equipamiento protegido por otros disyuntores permanece en tension.
Aspectos de la presente descripcion automatizan ventajosamente la configuracion de un sistema 100, 100' de distribucion electrica identificando las posiciones de disyuntores en el interior del sistema 100, 100' de distribucion electrica para optimizar y facilitar una coordinacion adecuada de las configuraciones de disparo entre los disyuntores. El controlador 220 monitoriza dinamica y periodicamente en el sistema 100, 100' de distribucion electrica cambios en el estado de funcionamiento de los disyuntores, que puedan afectar a la coordinacion adecuada de los disyuntores y a las configuraciones de disparo. El controlador 220 puede monitorizar asimismo la SCCA medida en los conductores o buses en el sistema 100, 100' de distribucion electrica y ajustar las configuraciones de coordinacion, tal como las configuraciones de cortocircuito para disparo instantaneo de los disyuntores, con el fin de minimizar los danos potenciales en el equipamiento y de maximizar la fiabilidad el sistema frente a eventos de cortocircuito electrico. Los algoritmos descritos en la presente memoria pueden responder a entradas definidas por usuario o a configuraciones para disyuntores espedficos y ajustar parametros de coordinacion de disyuntores para contemplar las configuraciones definidas por usuario. Los algoritmos dados a conocer en la presente memoria son adaptativos y se pueden ajustar segun sea necesario para la expansion del sistema 100, 100' de distribucion electrica mediante la adicion de disyuntores y/o de dispositivos de monitorizacion de SCCA. En algunas implementaciones, solamente un unico controlador 220 proporciona una coordinacion centralizada de las configuraciones de disparo de disyuntores en un sistema 100, 100' de distribucion electrica.
Aunque se han mostrado y descrito realizaciones y aplicaciones particulares de la presente invencion, se debe entender que la invencion no se limita a la construccion y composiciones precisas dadas a conocer en la presente
memoria, y que a partir de las descripciones anteriores pueden resultar evidentes diversas modificaciones, cambios y variaciones, sin apartarse del alcance de la invencion tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento para provocar automaticamente el ajuste de una configuracion de disparo de un disyuntor electronico (104, 106, 108) en un sistema (100) de distribucion electrica monitorizando estimaciones de corriente de cortocircuito disponible, denominada SCCA en lo que sigue, que comprende:
    recibir una estimacion de la SCCA en un nodo en un circuito que un primer disyuntor electronico (104) esta protegiendo;
    determinar, en base a la estimacion de SCCA, si ajustar la configuracion de disparo del primer disyuntor electronico (104), incluyendo la configuracion de disparo una condicion de cortocircuito que si se excede hace que el primer disyuntor electronico se dispare desconectando de ese modo el circuito respecto del nodo; y
    si se determina que la configuracion de disparo se ha de ajustar,
    generar datos de ajuste de la configuracion de disparo indicativos de una modificacion de la configuracion de disparo del disyuntor electronico y
    comunicar al disyuntor electronico una senal para provocar de ese modo que el disyuntor electronico ajuste la configuracion de disparo de acuerdo con la modificacion.
  2. 2. El procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que el primer disyuntor electronico incluye un controlador (220) programado para hacer que el primer disyuntor electronico se dispare en respuesta a que una corriente monitorizada por el primer disyuntor electronico exceda un umbral almacenado en una memoria del primer disyuntor electronico, y en el que la modificacion incluye un ajuste de la configuracion de disparo de cortocircuito, de tal modo que la configuracion de disparo de cortocircuito hace que el disyuntor se dispare a un nivel de corriente detectado por el disyuntor por debajo de la estimacion de SCCA.
  3. 3. El procedimiento segun cualquier reivindicacion anterior, que comprende ademas:
    determinar si el circuito es un circuito de distribucion principal, un circuito de alimentador o un circuito de derivacion del sistema de distribucion electrica; y
    si se determina que el circuito es el circuito de derivacion, ajustar la configuracion de disparo del primer disyuntor electronico a un valor mmimo.
  4. 4. El procedimiento segun cualquier reivindicacion anterior, que comprende ademas:
    recibir una entrada de carga transitoria indicativa de una condicion de carga transitoria asociada con una carga transitoria conectada al circuito; y
    ajustar una configuracion de disparo de sobrecarga del primer disyuntor electronico de acuerdo con la condicion de carga transitoria introducida.
  5. 5. El procedimiento segun la reivindicacion 4, en el que la condicion de carga transitoria incluye un perfil de corriente de irrupcion de carga maxima asociado con la carga transitoria y que define una corriente de irrupcion maxima para la carga transitoria.
  6. 6. El procedimiento segun cualquier reivindicacion anterior, que comprende ademas recibir una entrada indicativa de una configuracion del sistema que identifica el nodo, en el sistema de distribucion electrica, en el que se determina la estimacion de SCCA, y la posicion de nodo en el primer disyuntor electronico en el sistema de distribucion electrica.
  7. 7. El procedimiento segun cualquier reivindicacion anterior, en el que la generacion de los datos de ajuste de disparo incluye recibir una entrada indicativa de una configuracion de usuario que afecta a la modificacion de la configuracion de disparo.
  8. 8. El procedimiento segun cualquier reivindicacion anterior, en el que la configuracion de usuario incluye un tipo de carga conectada al circuito, en el que el tipo de carga incluye una carga transitoria.
  9. 9. El procedimiento segun cualquier reivindicacion anterior, en el que la estimacion de la SCCA se recibe desde un dispositivo de disponibilidad de corriente de cortocircuito (SCCA) configurado para monitorizar una caractenstica del circuito al que esta conectado el dispositivo de SCCA y para determinar la estimacion de SCCA en base a la caractenstica monitorizada.
  10. 10. El procedimiento segun la reivindicacion 9, en el que la caractenstica es una corriente, y la estimacion de SCCA se determina a partir de una distorsion armonica total de la corriente en base a un conjunto de valores de corriente monitorizados, medidos por el dispositivo de SCCA.
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  11. 11. Un procedimiento de coordinacion del ajuste de configuraciones de disparo entre disyuntores electronicos instalados en nodos predeterminados de un sistema de distribucion electrica, monitorizando estimaciones de la corriente de cortocircuito disponible, en lo que sigue denominada SCCA, que comprende:
    recibir informacion de configuracion del sistema, indicativa de aquellos nodos en el sistema de distribucion electrica capacitados para notificar una estimacion de la SCCA y de las posiciones de nodo de los disyuntores electronicos instalados en los nodos predeterminados del sistema de distribucion electrica;
    recibir estimaciones de SCCA en cada uno de los nodos capacitados; y
    provocar el ajuste de una configuracion de disparo de uno seleccionado de los disyuntores electronicos en base a, por lo menos, la informacion de configuracion del sistema y la estimacion de SCCA asociada con el nodo en el que esta instalado el disyuntor seleccionado.
  12. 12. El procedimiento segun la reivindicacion 11, que comprende ademas:
    recibir una entrada de carga transitoria indicativa de una condicion de carga transitoria asociada con una carga transitoria conectada a dicho uno de los disyuntores, en el que el ajuste de la configuracion de disparo esta basado ademas en dicha entrada.
  13. 13. El procedimiento segun la reivindicacion 11 o 12, en el que provocar incluye:
    determinar si cada uno de los disyuntores esta conectado a un circuito principal, a un circuito de alimentador conectado al circuito principal, o a un circuito de derivacion conectado al circuito de alimentador en el sistema de distribucion electrica;
    en funcion de la determinacion, ajustar a un valor mmimo la configuracion de disparo de uno determinado de los disyuntores conectados al circuito de derivacion;
    en funcion de la determinacion, ajustar la configuracion de disparo de uno determinado de los disyuntores
    conectados al circuito de alimentador a un valor por debajo de la estimacion de la SCCA para el nodo al que esta
    conectado el disyuntor determinado conectado al circuito de alimentador; y
    en funcion de la determinacion, ajustar la configuracion de disparo de uno determinado de los disyuntores
    conectados al circuito principal a un valor por debajo de la estimacion de la SCCA para el nodo al que esta
    conectado el disyuntor determinado conectado al circuito principal.
  14. 14. El procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, que comprende ademas
    recibir de cada uno de los disyuntores electronicos un estado de funcionamiento del disyuntor electronico correspondiente, indicando el estado de funcionamiento si el estado de funcionamiento del disyuntor electronico es encendido, apagado o disparado,
    en el que provocar el ajuste de la configuracion de disparo provoca que se dispare uno cortocircuitado de los disyuntores electronicos en respuesta a la incidencia de un cortocircuito en el circuito protegido por el disyuntor electronico cortocircuitado, sin hacer que se disparen los otros disyuntores electronicos.
  15. 15. Un medio no transitorio legible por ordenador que almacena instrucciones para provocar automaticamente que se ajuste una configuracion de disparo de un disyuntor electronico en un sistema de distribucion electrica monitorizando estimaciones de corriente de cortocircuito disponible, en lo que sigue denominada SCCA, en el que las instrucciones, cuando son ejecutadas por uno o varios procesadores, hacen que uno o varios dispositivos informaticos lleven a cabo operaciones que comprenden:
    recibir una estimacion de la SCCA en un nodo en un circuito que un primer disyuntor electronico esta protegiendo;
    determinar, en base a la estimacion de SCCA, si ajustar la configuracion de disparo del primer disyuntor electronico, incluyendo la configuracion de disparo una condicion de cortocircuito que si se excede hace que el primer disyuntor electronico se dispare desconectando de ese modo el circuito respecto del nodo; y
    si se determina que la configuracion de disparo debe ser ajustada,
    generar datos de ajuste de la configuracion de disparo indicativos de una modificacion de la configuracion de disparo del disyuntor electronico y
    comunicar al disyuntor electronico una senal para provocar de ese modo que el disyuntor electronico ajuste la configuracion de disparo de acuerdo con la modificacion.
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