ES2612910T3 - Sistema de protección de red eléctrica - Google Patents

Abstract

Un sistema de protección eléctrica (100) incluyendo: una primera bobina de Rogowski (108; 408) colocada para detectar una primera corriente y generar una primera medición de corriente; una segunda bobina de Rogowski (110; 420) colocada para detectar una segunda corriente y generar una segunda medición de corriente, donde se define una primera zona de protección (104) entre la primera bobina de Rogowski (108; 408) y la segunda bobina de Rogowski (110; 420); y un primer dispositivo de protección (116; 414) operable para determinar la existencia de una primera avería que está asociada con un primer elemento de circuito dentro de la primera zona de protección (104) a partir de la diferencia entre la primera medición de corriente y la segunda medición de corriente.

Description

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DESCRIPCION

Sistema de proteccion de red electrica Campo tecnico

Esta descripcion se refiere a la deteccion y reparacion de avenas en un sistema electrico.

Antecedentes

Los sistemas de potencia convencionales existen para proporcionar potencia electrica. En tal sistema de potencia, pueden producirse avenas que son peligrosas para los usuarios del sistema, y que danan el sistema, cuya reparacion puede ser cara y/o lenta. Por ejemplo, un sistema de potencia que tenga un cortocircuito de corriente, tal como una corriente de arco, puede producir un incendio o una explosion, o danar de otro modo el sistema propiamente dicho y el equipo relacionado y los operadores. En particular, los sistemas de potencia de voltaje muy alto, como los que incluyen un transformador de potencia de alto voltaje, pueden sufrir tales avenas.

Cuando las avenas se detectan de forma rapida y exacta, pueden eliminarse mediante medidas correctivas, tal como una activacion de un disyuntor de circuito y, si es necesario, la posterior reparacion del sistema de potencia. De esta forma se puede minimizar el dano producido por la avena.

El documento US 2001/0029433 A1 describe un sistema de proteccion electrica segun la tecnica anterior.

Resumen

La invencion se refiere a un sistema de proteccion electrica incluyendo las caractensticas de las reivindicaciones 1 y a un metodo para proteger un sistema electrico incluyendo las caractensticas de la reivindicacion 23.

Las implementaciones pueden incluir una o varias de las caractensticas siguientes. Por ejemplo, el primer dispositivo de proteccion puede operar para detectar la primera avena usando un primer esquema de proteccion. El primer esquema de proteccion puede ser un esquema de proteccion diferencial. La segunda bobina de Rogowski puede definir una segunda zona de proteccion conteniendo un segundo elemento de circuito, y el primer dispositivo de proteccion puede operar para implementar un segundo esquema de proteccion para detectar una segunda avena asociada con el segundo elemento de circuito. En este caso, el segundo esquema de proteccion puede incluir un esquema de proteccion contra sobrecorrientes, y el primer dispositivo de proteccion puede operar para integrar la proteccion de la primera zona de proteccion y la segunda zona de proteccion. Ademas, el primer dispositivo de proteccion puede operar para proporcionar una tercera zona de proteccion que sirva como una zona de proteccion de reserva a la primera zona de proteccion y la segunda zona de proteccion.

El primer dispositivo de proteccion puede ser un primer rele diferencial. El sistema puede incluir un primer disyuntor de circuito operable para recibir una primera instruccion del primer dispositivo de proteccion e interrumpir la primera corriente en respuesta a la primera instruccion, la primera bobina de Rogowski, la segunda bobina de Rogowski, el primer dispositivo de proteccion, y el primer disyuntor de circuito pueden estar asociados con una primera unidad de red de un sistema de red electrica. El sistema puede incluir ademas una tercera bobina de Rogowski colocada para detectar una tercera corriente y generar una tercera medicion de corriente, una cuarta bobina de Rogowski colocada para detectar una cuarta corriente y generar una cuarta medicion de corriente, donde se define una segunda zona de proteccion en base a una posicion de la tercera bobina de Rogowski y la cuarta bobina de Rogowski, y un segundo dispositivo de proteccion operable para determinar a partir de la tercera medicion de corriente y la cuarta medicion de corriente la existencia de una segunda avena que esta asociada con un segundo elemento de circuito dentro de la segunda zona de proteccion.

En este caso, el segundo dispositivo de proteccion puede ser un segundo rele diferencial. Un segundo disyuntor de circuito puede operar para recibir una segunda instruccion del segundo dispositivo de proteccion e interrumpir la tercera corriente en respuesta a la segunda instruccion. La tercera bobina de Rogowski, la cuarta bobina de Rogowski, el segundo dispositivo de proteccion, y el segundo disyuntor de circuito pueden estar asociados con una segunda unidad de red del sistema de red electrica, y se puede formar un enlace de comunicaciones entre el primer dispositivo de proteccion y el segundo dispositivo de proteccion.

En este caso, la primera unidad de red y la segunda unidad de red pueden estar conectadas a traves de una conexion de bus. El primer dispositivo de proteccion y el segundo dispositivo de proteccion pueden compartir la primera medicion de corriente, la segunda medicion de corriente, la tercera medicion de corriente, y la cuarta medicion de corriente por el enlace de comunicaciones, y pueden usar las mediciones de corriente para determinar que hay una avena de bus asociada con la conexion de bus.

El segundo dispositivo de proteccion puede recibir una notificacion de deteccion a traves del enlace de comunicaciones que indique deteccion de la primera avena por el primer dispositivo de proteccion. Ademas, el

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segundo dispositivo de proteccion puede enviar la segunda instruccion al segundo disyuntor de circuito en respuesta a la notificacion de deteccion. El segundo dispositivo de proteccion puede esperar una cantidad predeterminada de tiempo despues de la notificacion de deteccion antes de enviar la segunda instruccion. En este caso, cuando el segundo dispositivo de proteccion recibe, antes de que haya transcurrido la cantidad predeterminada de tiempo, una notificacion de operacion que indica operacion del primer disyuntor de circuito en respuesta a la primera instruccion, el segundo dispositivo de proteccion puede no enviar la segunda instruccion.

Cuando el segundo dispositivo de proteccion no recibe, antes de que haya transcurrido la cantidad predeterminada de tiempo, una notificacion de operacion que indica operacion del primer disyuntor de circuito, el segundo rele puede enviar la segunda instruccion al segundo disyuntor de circuito despues de que haya transcurrido el tiempo predeterminado.

La tercera bobina de Rogowski, la cuarta bobina de Rogowski, y el segundo disyuntor de circuito pueden estar conectados al primer dispositivo de proteccion. En este caso, el primer dispositivo de proteccion puede operar para recibir una notificacion de mal funcionamiento que indica un mal funcionamiento del segundo dispositivo de proteccion, y el primer dispositivo de proteccion puede operar para recibir la tercera medicion de corriente y la cuarta medicion de corriente y determinar que hay una segunda avena en base a la medicion de corriente. Ademas, el primer dispositivo de proteccion puede ponerse en funcionamiento para operar el segundo disyuntor de circuito en respuesta a la segunda avena.

Una tercera bobina de Rogowski puede estar colocada para detectar una tercera corriente y generar una tercera medicion de corriente, donde se puede definir una segunda zona de proteccion en base a una posicion de la primera bobina de Rogowski y la tercera bobina de Rogowski, y se puede definir una tercera zona de proteccion en base a una posicion de la segunda bobina de Rogowski y la tercera bobina de Rogowski. En este caso, el primer dispositivo de proteccion puede ser operable para determinar a partir de la primera medicion de corriente y la tercera medicion de corriente que hay una segunda avena que esta asociada con un segundo elemento de circuito dentro de la segunda zona de proteccion.

El primer dispositivo de proteccion puede ser operable para determinar a partir de la segunda medicion de corriente y la tercera medicion de corriente que hay una tercera avena que esta asociada con un tercer elemento de circuito dentro de la tercera zona de proteccion. La primera corriente puede estar asociada con un primer conductor asociado con un devanado primario de un transformador de potencia, la segunda corriente puede estar asociada con un segundo conductor asociado con un devanado secundario del transformador de potencia, y el transformador de potencia puede ser el primer elemento de circuito.

Segun otro aspecto general, se protege un sistema electrico. Se mide una primera corriente a traves de un primer conductor en un sistema electrico usando una primera bobina de Rogowski colocada a lo largo del primer conductor, se envfa una primera senal de corriente correspondiente a la primera corriente, se mide una segunda corriente a traves de un segundo conductor en el sistema electrico usando una segunda bobina de Rogowski colocada a lo largo del segundo conductor, se envfa una segunda senal de corriente correspondiente a la segunda corriente, y la primera senal de corriente y la segunda senal de corriente son suministradas a un primer dispositivo de proteccion.

Las implementaciones pueden incluir una o mas de las caractensticas siguientes. Por ejemplo, se puede proporcionar proteccion diferencial a un primer elemento de circuito que esta colocado dentro de una primera zona de proteccion del sistema electrico que se define entre la primera bobina de Rogowski y la segunda bobina de Rogowski, usando el primer dispositivo de proteccion, y se puede proporcionar proteccion contra sobrecorrientes a un segundo elemento de circuito que esta colocado dentro de una segunda zona de proteccion del sistema electrico que se define por una posicion de la segunda bobina de Rogowski, usando el primer dispositivo de proteccion. En este caso, se puede disponer proteccion de reserva dentro de una tercera zona de proteccion que incluye la primera zona de proteccion y la segunda zona de proteccion, usando el primer dispositivo de proteccion.

El primer dispositivo de proteccion puede incluir un rele diferencial. El primer conductor y el segundo conductor pueden estar incluidos dentro de una primera unidad de red del sistema electrico. En base a la primera senal de corriente y la segunda senal de corriente se puede determinar que hay una avena asociada con la primera unidad de red en el sistema electrico.

Se puede medir una tercera corriente a traves de un tercer conductor en el sistema electrico usando una tercera bobina de Rogowski colocada a lo largo del tercer conductor, se puede enviar una tercera senal de corriente correspondiente a la tercera corriente, se puede medir una cuarta corriente a traves de un cuarto conductor en el sistema electrico usando una cuarta bobina de Rogowski colocada a lo largo del cuarto conductor, se puede enviar una cuarta senal de corriente correspondiente a la cuarta corriente, y la tercera senal de corriente y la cuarta senal de corriente se pueden suministrar a un segundo dispositivo de proteccion.

El segundo dispositivo de proteccion puede incluir un rele diferencial. El tercer conductor y el cuarto conductor pueden estar incluidos dentro de una segunda unidad de red del sistema electrico.

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En base a la tercera senal de corriente y la cuarta senal de corriente se puede determinar que hay una avena asociada con la segunda unidad de red. El primer dispositivo de proteccion y el segundo dispositivo de proteccion pueden estar conectados por un enlace de comunicaciones.

La primera senal de corriente y la segunda senal de corriente pueden transmitirse desde el primer dispositivo de proteccion al segundo dispositivo de proteccion, y, en el segundo dispositivo de proteccion y en base a la primera senal de corriente y la segunda senal de corriente, se puede determinar que hay una avena asociada con la primera unidad de red.

Se puede determinar, en el primer dispositivo de proteccion y en base a la primera senal de corriente y la segunda senal de corriente, que hay una avena en la primera unidad de red, y se puede transmitir una notificacion de avena que indica la existencia de la avena desde el primer dispositivo de proteccion al segundo dispositivo de proteccion. En este caso, un primer disyuntor de circuito asociado con la primera unidad de red puede abrirse en respuesta a la avena, y se puede transmitir una notificacion de reparacion desde el primer dispositivo de proteccion al segundo dispositivo de proteccion, a traves del enlace de comunicaciones y en respuesta a la abertura del disyuntor de circuito.

Un segundo disyuntor de circuito asociado con la segunda unidad de red puede abrirse en respuesta a la notificacion de avena. En respuesta a la notificacion de reparacion, se puede dirigir potencia electrica desde la segunda unidad de red a la primera unidad de red, a traves de un bus de conexion que conecta la primera unidad de red y la segunda unidad de red.

El sistema electrico puede incluir un bus de conexion que conecta la primera unidad de red a la segunda unidad de red, y el bus de conexion puede estar conectado al segundo conductor y el cuarto conductor entre la primera bobina de Rogowski y la segunda bobina de Rogowski.

La primera senal de corriente y la segunda senal de corriente pueden transmitirse desde el primer dispositivo de proteccion al segundo dispositivo de proteccion, la tercera senal de corriente y la cuarta senal de corriente pueden transmitirse desde el segundo dispositivo de proteccion al primer dispositivo de proteccion, y se puede determinar que hay una avena asociada con el bus de conexion en base a la primera senal de corriente, la segunda senal de corriente, la tercera senal de corriente, y la cuarta senal de corriente.

La tercera senal de corriente puede ser transmitida desde la tercera bobina de Rogowski al primer dispositivo de proteccion, a traves de una primera conexion, la cuarta senal de corriente puede ser transmitida desde la cuarta bobina de Rogowski al primer dispositivo de proteccion, a traves de una segunda conexion, y, en el primer dispositivo de proteccion y en base a la tercera senal de corriente y la cuarta senal de corriente, se puede determinar que hay una avena asociada con la segunda unidad de red.

Se puede medir una tercera corriente a traves de un tercer conductor en el sistema electrico usando una tercera bobina de Rogowski colocada a lo largo del tercer conductor, se puede enviar una tercera senal de corriente correspondiente a la tercera corriente, y la tercera senal de corriente puede ser introducida en el primer dispositivo de proteccion.

Se puede determinar que hay una avena entre la primera bobina de Rogowski y la tercera bobina de Rogowski en base a la primera senal de corriente y la tercera senal de corriente. Tambien se puede determinar que hay una avena entre la tercera bobina de Rogowski y la segunda bobina de Rogowski en base a la tercera senal de corriente y la segunda senal de corriente.

En un ejemplo, un sistema de proteccion electrica incluye un primer par de bobinas de Rogowski operables para generar un primer par de senales de corriente, estando asociado el primer par de senales de corriente con una primera unidad de red del sistema electrico, un segundo par de bobinas de Rogowski operable para generar un segundo par de senales de corriente, estando asociado el segundo par de senales de corriente con una segunda unidad de red del sistema electrico, y un primer dispositivo de proteccion asociado con la primera unidad de red y operable para recibir y procesar el primer par de senales de corriente y el segundo par de senales de corriente.

Las implementaciones pueden incluir una o mas de las caractensticas siguientes. Por ejemplo, el primer dispositivo de proteccion puede proporcionar proteccion integrada a la primera unidad de red, en base a al menos una del primer par de senales de corriente, donde la proteccion integrada incluye al menos un primer esquema de proteccion y un segundo esquema de proteccion.

El primer dispositivo de proteccion puede ser operable para determinar, en base al primer par de senales de corriente, que hay una avena asociada con la primera unidad de red. Un segundo dispositivo de proteccion puede estar asociado con la segunda unidad de red y operable para introducir el segundo par de senales de corriente. El primer dispositivo de proteccion puede actuar como una reserva para el segundo dispositivo de proteccion al detectar que hay una avena asociada con la segunda unidad de red. En este caso, el primer dispositivo de proteccion puede recibir el segundo par de senales de corriente del segundo par de bobinas de Rogowski, o a traves

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del segundo dispositivo de proteccion.

El primer dispositivo de proteccion y el segundo dispositivo de proteccion pueden estar conectados uno a otro a traves de un enlace de comunicaciones. Un bus de conexion puede conectar la primera unidad de red y la segunda unidad de red. El primer dispositivo de proteccion y el segundo dispositivo de proteccion pueden determinar que hay una avena de bus en el bus de conexion, en base al primer par de senales de corriente y el segundo par de senales de corriente.

En otro ejemplo, un sistema de proteccion electrica incluye una primera bobina de Rogowski asociada con un alimentador primario de un sistema electrico y operable para detectar una corriente primaria en el alimentador primario, un primer dispositivo de proteccion operable para recibir una primera senal de corriente de la primera bobina de Rogowski, bobinas de Rogowski secundarias, cada una asociada con un alimentador secundario correspondiente del sistema electrico y operable para detectar una corriente secundaria correspondiente en el alimentador secundario, dispositivos de proteccion secundarios, cada uno operable para recibir senales de corriente secundarias de una bobina de Rogowski secundaria asociada, y un enlace de comunicacion operable para transmitir la primera senal de corriente y las senales de corriente secundarias entre el primer dispositivo de proteccion y los dispositivos de proteccion secundarios.

Las implementaciones pueden incluir una o mas de las caractensticas siguientes. Por ejemplo, el primer dispositivo de proteccion y los dispositivos de proteccion secundarios pueden incluir reles diferenciales. El primer dispositivo de proteccion puede ser operable para determinar que hay una avena asociada con el sistema electrico en base a la primera senal de corriente y las senales de corriente secundarias.

Un bus de conexion puede conectar el alimentador primario a cada uno de los alimentadores secundarios. El primer dispositivo de proteccion puede ser operable para determinar que hay una avena asociada con el bus de conexion en base a la primera senal de corriente y las senales de corriente secundarias. El enlace de comunicacion puede incluir conexiones entre iguales entre el primer dispositivo de proteccion y los dispositivos de proteccion secundarios, o puede incluir conexiones desde el primer dispositivo de proteccion y los dispositivos de proteccion secundarios a un recurso de calculo centralizado.

Cada uno de los dispositivos de proteccion secundarios puede proporcionar proteccion contra sobrecorrientes a su respectivo alimentador secundario en base a su respectiva senal de corriente secundaria. Un primer dispositivo de los dispositivos de proteccion secundarios puede estar asociado con un primer alimentador de los alimentadores secundarios y estar conectado a una segunda bobina de las bobinas de Rogowski secundarias que esta asociada con un segundo alimentador de los alimentadores secundarios para proporcionar por ello proteccion de reserva al segundo de los alimentadores secundarios.

Una segunda bobina de Rogowski puede estar asociada con el alimentador primario y ser operable para detectar una segunda corriente primaria en el alimentador primario, y un segundo dispositivo de proteccion puede operar para recibir una segunda senal de corriente de la segunda bobina de Rogowski, donde el primer dispositivo de proteccion puede determinar una existencia de una avena asociada con el alimentador primario en base a la primera senal de corriente y la segunda senal de corriente.

Usando el enlace de comunicaciones, un primer dispositivo del primer dispositivo de proteccion y los dispositivos de proteccion secundarios puede actuar como una reserva para un segundo dispositivo del primer dispositivo de proteccion y los dispositivos de proteccion secundarios, al determinar que el segundo dispositivo del primer dispositivo de proteccion y los dispositivos de proteccion secundarios estan inoperativos. Un primer convertidor analogico a digital puede estar conectado a la primera bobina de Rogowski y ser operable para enviar la primera senal de corriente como una primera salida digital, y convertidores analogico a digital secundarios, conectados a respectivas bobinas de las bobinas de Rogowski secundarias, pueden operar para enviar las senales de corriente secundarias como salidas digitales secundarias. En este caso, el enlace de comunicaciones puede incluir un recurso de ordenador centralizado operable para introducir la primera salida digital y las salidas digitales secundarias, y el primer dispositivo de proteccion y los dispositivos de proteccion secundarios pueden recibir la primera salida digital y las salidas digitales secundarias del recurso de ordenador centralizado.

Ademas, se mide una corriente primaria en un alimentador primario de un sistema electrico usando una primera bobina de Rogowski, se recibe una primera senal de corriente generada por la primera bobina de Rogowski en un primer dispositivo de proteccion, se miden corrientes secundarias en alimentadores secundarios usando bobinas de Rogowski secundarias correspondientes, se reciben senales de corriente secundarias que son generadas por las bobinas de Rogowski secundarias en dispositivos de proteccion secundarios correspondientes, y la primera senal de corriente y las senales de corriente secundarias son transmitidas entre el primer dispositivo de proteccion y los dispositivos de proteccion secundarios usando un enlace de comunicaciones.

Las implementaciones pueden incluir una o mas de las caractensticas siguientes. Por ejemplo, el primer dispositivo de proteccion y los dispositivos de proteccion secundarios pueden incluir reles diferenciales. Se puede determinar en el primer dispositivo de proteccion que hay una avena asociada con el sistema electrico en base a la primera senal

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de corriente y las senales de corriente secundarias.

Tambien se puede determinar en el primer dispositivo de proteccion que hay una avena asociada con un bus de conexion en base a la primera senal de corriente y las senales de corriente secundarias, donde el bus de conexion conecta el alimentador primario a cada uno de los alimentadores secundarios. Al transmitir la primera senal de corriente y las senales de corriente secundarias, se puede usar conexiones entre iguales entre el primer dispositivo de proteccion y los dispositivos de proteccion secundarios, o se puede usar un recurso de calculo centralizado.

Cada uno de los dispositivos de proteccion secundarios puede proporcionar proteccion contra sobrecorrientes a su respectivo alimentador secundario en base a su respectiva senal de corriente secundaria. En este caso, un primer dispositivo de los dispositivos de proteccion secundarios puede estar asociado con un primer alimentador de los alimentadores secundarios, y el primer dispositivo de los dispositivos de proteccion secundarios puede estar conectado a una segunda bobina de las bobinas de Rogowski secundarias que esta asociada con un segundo alimentador de los alimentadores secundarios para proporcionar por ello proteccion de reserva al segundo alimentador de los alimentadores secundarios.

Se puede medir una segunda corriente primaria en el alimentador primario usando una segunda bobina de Rogowski, se puede introducir una segunda senal de corriente generada por la segunda bobina de Rogowski a un segundo dispositivo de proteccion, y, usando el primer dispositivo de proteccion, se puede determinar que existe una avena asociada con el alimentador primario en base a la primera senal de corriente y la segunda senal de corriente.

La primera senal de corriente puede ser enviada como una primera salida digital desde un primer convertidor analogico a digital conectado a la primera bobina de Rogowski, y las senales de corriente secundarias pueden ser enviadas como salidas digitales secundarias desde convertidores analogico a digital secundarios conectados a respectivas bobinas de las bobinas de Rogowski secundarias. En este caso, la primera salida digital y las salidas digitales secundarias pueden ser introducidas en un recurso de ordenador centralizado asociado con los enlaces de comunicaciones, donde el primer dispositivo de proteccion y el dispositivo de proteccion secundario pueden introducir la primera salida digital y las salidas digitales secundarias a traves del recurso de ordenador centralizado.

En otro ejemplo, un sistema de proteccion electrica incluye una primera bobina de Rogowski colocada a lo largo de un primer conductor y operable para medir una primera corriente en el primer conductor y enviar una primera senal, donde el primer conductor es parte de un sistema de horno de arco electrico (HAE), y un dispositivo de proteccion operable para usar la primera senal al determinar que hay una avena en el sistema HAE.

Las implementaciones pueden incluir una o mas de las caractensticas siguientes. Por ejemplo, el primer conductor puede estar asociado con un devanado primario de un transformador del sistema HAE. En este caso, la primera bobina de Rogowski esta situada fuera de una boveda que aloja el transformador.

El primer conductor puede estar asociado con un devanado secundario de un transformador del sistema HAE. En este caso, la primera corriente es enviada desde el devanado secundario, y la primera bobina de Rogowski puede estar situada dentro de una boveda que aloja el transformador. Ademas, el primer conductor puede incluir un brazo conductor unido a un electrodo del sistema HAE.

Una segunda bobina de Rogowski puede estar colocada a lo largo de un segundo conductor del sistema HAE y puede operar para medir una segunda corriente en el segundo conductor y enviar una segunda senal. En este caso, el primer conductor puede estar asociado con un devanado primario de un transformador del sistema HAE y el segundo conductor puede estar asociado con un devanado secundario del transformador. Ademas, el dispositivo de proteccion puede incluir un rele diferencial.

El rele diferencial puede determinar que hay una avena en base a la primera senal y la segunda senal, y el rele diferencial puede determinar que la avena esta entre la primera bobina de Rogowski y la segunda bobina. Una tercera bobina de Rogowski puede estar colocada a lo largo de un tercer conductor del sistema HAE y puede operar para medir una tercera corriente en el tercer conductor y enviar una tercera senal.

En este caso, el rele diferencial puede determinar que la avena esta entre la segunda bobina de Rogowski y la tercera bobina de Rogowski, o puede determinar que la avena esta entre la primera bobina de Rogowski y la tercera bobina de Rogowski.

Tambien se puede incluir una tabla conteniendo una primera relacion de devanado de un transformador del sistema HAE en una primera posicion de una toma operativa del transformador y una segunda relacion de devanado del transformador en una segunda posicion de la toma operativa. En este caso, el dispositivo de proteccion puede ser operable para determinar si la primera relacion de devanado o la segunda relacion de devanado esta asociada con una posicion presente de la toma operativa, y tambien puede ser operable para escalar una magnitud de la primera senal en base a la posicion presente.

En otro ejemplo, se mide una primera corriente en un primer conductor usando una primera bobina de Rogowski,

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donde el primer conductor es parte de un sistema de horno de arco electrico (HAE), se envfa una primera senal desde la primera bobina de Rogowski, se introduce la primera senal en un dispositivo de proteccion, y se determina que hay avena en el sistema HAE en base a la primera senal.

Las implementaciones pueden incluir una o mas de las caractensticas siguientes. Por ejemplo, se puede medir una segunda corriente en un segundo conductor del sistema HAE usando una segunda bobina de Rogowski, se puede enviar una segunda senal desde la segunda bobina de Rogowski, y se puede introducir la segunda senal en el dispositivo de proteccion, que puede incluir un rele diferencial.

En este caso, se puede determinar que la avena esta en el sistema HAE entre la primera bobina de Rogowski y la segunda bobina de Rogowski en base a la primera senal y la segunda senal. Ademas, se puede medir una tercera corriente en un tercer conductor del sistema HAE usando una tercera bobina de Rogowski, se puede enviar una tercera senal desde la tercera bobina de Rogowski, y se puede introducir la tercera senal en el dispositivo de proteccion.

En este ultimo caso, se puede determinar que la avena esta en el sistema HAE entre la segunda bobina de Rogowski y la tercera bobina de Rogowski en base a la segunda senal y la tercera senal. Ademas, se puede determinar que la avena esta en el sistema HAE entre la primera bobina de Rogowski y la tercera bobina de Rogowski en base a la primera senal y la tercera senal.

En este ultimo caso, el primer conductor puede estar asociado con un devanado primario de un transformador del sistema HAE, y el segundo conductor y el tercer conductor pueden estar asociados con un devanado secundario del transformador.

En otro ejemplo, un sistema de proteccion electrica incluye una primera bobina de Rogowski colocada para medir una primera corriente en una primera posicion de un sistema de horno de arco electrico (HAE) y enviar una primera senal, una segunda bobina de Rogowski colocada para medir una segunda corriente en una segunda posicion del sistema HAE y enviar una segunda senal, y un dispositivo de proteccion operable para introducir la primera senal y la segunda senal y determinar que hay una avena dentro del sistema HAE en base a la primera senal y la segunda senal.

Las implementaciones pueden incluir una o mas de las caractensticas siguientes. Por ejemplo, el dispositivo de proteccion puede incluir un rele diferencial. Ademas, el dispositivo de proteccion tambien puede ser operable para abrir un disyuntor de circuito asociado con el sistema HAE a la determinacion de la avena.

Los detalles de una o varias implementaciones se exponen en los dibujos acompanantes y la descripcion siguiente. Otras caractensticas seran evidentes por la descripcion y los dibujos, asf como por las reivindicaciones.

Descripcion de los dibujos

La figura 1 es un diagrama de circuito de un sistema de proteccion electrica.

La figura 2 es una primera ilustracion de bobinas de Rogowski que pueden ser usadas en el sistema de proteccion electrica de la figura 1.

La figura 3 es una segunda ilustracion de bobinas de Rogowski que pueden ser usadas en el sistema de proteccion electrica de la figura 1.

Las figuras 4-7 son diagramas de circuito de sistemas de proteccion de redes puntuales.

Las figuras 8-12 son diagramas de circuito de sistemas de proteccion de subestacion.

La figura 13 es un diagrama de circuito de un primer sistema de proteccion de horno de arco electrico (HAE).

La figura 14 es un diagrama de una implementacion del sistema de proteccion HAE de la figura 13.

La figura 15 es una primera ilustracion de bobinas de Rogowski que pueden ser usadas en el sistema de proteccion HAE de la figura 13.

La figura 16 es una segunda ilustracion de bobinas de Rogowski que pueden ser usadas en el sistema de proteccion HAE de la figura 13.

La figura 17 es un diagrama de circuito de un segundo sistema de proteccion HAE.

La figura 18 es un diagrama de circuito de un primer circuito de prueba para probar un sistema de proteccion electrica.

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La figura 19 es un grafico de resultados de prueba del circuito de prueba de la figura 18.

La figura 20 es un primer grafico de una comparacion de formas de onda ilustradas en la figura 19.

La figura 21 es un segundo grafico de una comparacion de formas de onda ilustradas en la figura 19.

La figura 22 es un diagrama de circuito de un segundo circuito de prueba para probar un sistema de proteccion electrica.

La figura 23 es un grafico que demuestra un resultado de una simulacion del circuito de prueba de la figura 22. Descripcion detallada

La figura 1 es un diagrama de circuito de un sistema de proteccion electrica 100 en el que un primer conductor 102 lleva una corriente Iia a un elemento de circuito dentro de una primera zona de proteccion 104. La primera zona de proteccion 104 puede incluir uno o mas elementos de circuito (no representados), tal como, por ejemplo, un transformador. Tal transformador podna ser responsable de convertir un primer voltaje asociado con el primer conductor 102 a un segundo voltaje que el transformador proporciona a un segundo conductor 106 de modo que se envfe una corriente I2A a traves del segundo conductor -06. Sin embargo, tambien se podna incluir dentro de la primera zona de proteccion 104 cualquier numero de elementos de circuito.

Una primera bobina 108 rodea el primer conductor 102 y envfa una corriente l-m. La primera bobina 108 es una bobina de Rogowski. En terminos generales, una bobina de Rogowski incluye un elemento conductor que esta enrollado alrededor de un nucleo no magnetico. El elemento conductor puede ser, por ejemplo, un hilo de metal o un deposito de metal. El nucleo no magnetico se puede hacer de cualquier material que tenga una permeabilidad magnetica que sea sustancialmente igual a la permeabilidad del espacio libre, tal como, por ejemplo, un nucleo de aire o una placa de circuitos impresos (PCB) en la que se trace el elemento conductor.

La bobina 108 mide tipicamente un voltaje inducido en la bobina cuando el conductor 102 esta colocado dentro de la bobina 108, y la corriente l-m se calcula entonces en base al voltaje medido. Asf, varios dispositivos de medicion y/o calculo (no representados) pueden estar asociados con la bobina 108, tal como un dispositivo de medicion de voltaje o un dispositivo de calculo de corriente. Tales dispositivos pueden incluir, o estar asociados con, hardware o software de ordenador para realizar sus respectivas funciones.

La bobina 108 se puede construir segun varias tecnicas. Se explican ejemplos de tales tecnicas, por ejemplo, en la Patente de Estados Unidos 6.313.623 y la Solicitud de Estados Unidos numero 10/083.646 (Patente de Estados Unidos numero 6.680.608). Por ejemplo, la bobina 108 puede incluir dos o mas brazos que forman un bucle principal (o bucles) de la bobina 108 cuando estan acoplados juntos. Se puede usar varias tecnicas de devanado para devanar el elemento conductor al construir la bobina 108, y la bobina 108 puede incluir multiples bobinas que estan asociadas una con otra de varias formas. Estos y otros detalles de construccion relacionados con la bobina 108 se pueden seleccionar con el fin de asegurar altos niveles de sensibilidad y exactitud al determinar la corriente l-m.

Una segunda bobina 110 rodea el segundo conductor 106, y envfa una corriente I2B. La corriente l-m y la corriente I2B son enviadas a lo largo de un primer par de hilos 112 y un segundo par de hilos 114, respectivamente, a un rele 116. El rele 116, en terminos generales, sirve para proporcionar proteccion integrada contra cortocircuitos y otro mal funcionamiento del sistema y/o avenas, como se describe con mas detalle a continuacion. Como tal, el rele 116 puede estar programado o asociado de otro modo con un algoritmo predeterminado para implementar automaticamente el o los sistemas de proteccion integrada.

Con respecto al sistema de proteccion 100, el rele 116 es capaz de proporcionar multiples tipos de proteccion contra mal funcionamiento y avenas electricos o mecanicos, y de integrar estos tipos de proteccion en un esquema de proteccion cohesivo. Ademas, el rele 116 es capaz de interactuar con otros reles y/u otras bobinas, con el fin de proporcionar mas opciones para construir un sistema de proteccion electrica integrado.

Un tipo de proteccion que proporciona el rele 116 es proteccion diferencial. En un esquema de proteccion diferencial, el rele 116 opera para comparar las corrientes l-m e I2B, con el fin de asegurar que las dos corrientes tengan alguna relacion predeterminada una con otra. Como un ejemplo, el rele 116 puede determinar que una corriente de salida, I0 excede de una diferencia de las corrientes l-m e I2B, donde se puede incluir un factor para tener en cuenta niveles aceptables de errores de medicion. De esta forma, el rele 116 puede proteger elementos de circuito dentro de la primera zona de proteccion 104, por ejemplo, mediante la desconexion de un disyuntor de circuito u otro elemento de proteccion de circuito (no representado).

Un segundo tipo de proteccion habilitado por el rele 116 es deteccion de sobrecorrientes, en la que el rele 116 esta preprogramado con un nivel de corriente maximo aceptable para una porcion o elemento concreto de un circuito. El rele 116 compara una corriente real dentro de una zona de proteccion contra sobrecorrientes, tal como la corriente

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I2a dentro de una segunda zona de proteccion 118 (como se representa por la corriente I2b), con el nivel de corriente maximo. Cuando se supera el nivel de corriente maximo, el rele 116 puede proteger entonces los elementos dentro de la segunda zona de proteccion 118 mediante la desconexion de un disyuntor de circuito apropiado.

En otro aspecto del sistema de proteccion 100, se puede definir una tercera zona de proteccion 120 como una zona de proteccion de reserva, por ejemplo, para una o ambas zonas de proteccion primera 104 y segunda 118. Por ejemplo, si la bobina 110 funcionase mal y no estuviese disponible, entonces podnan no estar disponibles tanto la proteccion diferencial de la primera zona de proteccion 104 como la proteccion contra sobrecorrientes de la segunda zona de proteccion 118. En este caso, el rele 116 puede ser capaz de proporcionar, por ejemplo, proteccion de reserva contra sobrecorrientes a todos los elementos de circuito dentro de las zonas de proteccion primera y segunda 104 y 118, respectivamente (es decir, a todos los elementos de circuito dentro de la tercera zona de proteccion 120).

El rele 116 puede medir la(s) corriente(s) relevante(s) de varias formas. Por ejemplo, el rele puede tomar muestras de uno o mas ciclos completos de cada corriente, y puede usar dichas muestras para determinar la frecuencia, la amplitud y/o la fase de la corriente. Como otro ejemplo, el rele 116 puede calcular un diferencial de la corriente con respecto al tiempo. Al usar esta ultima metodologfa, puede no ser necesario obtener un ciclo completo de la(s) corriente(s) relevante(s).

El rele 116 puede ser, por ejemplo, un rele multifuncion controlado por microprocesador, tal como un rele trifasico que tenga multiples entradas de voltaje y/o corriente. Como se explica con mas detalle mas adelante, el rele 116 puede estar en comunicacion con disyuntores de circuito, reles anexos, equipo de control, y otros elementos de circuito. Por ejemplo, el rele 116 puede estar conectado a un disyuntor de circuito “situado hacia arriba” que este situado antes de la bobina 108 con respecto a la corriente I1A de modo que el rele 116 pueda disparar el disyuntor de circuito a la deteccion de una avena. Como otro ejemplo, el rele 116 puede estar conectado a un conmutador de red/hub que soporte que el rele 116 comunique con otros reles al implementar un sistema de proteccion electrica.

Ademas, bobinas 108 y 110 pueden estar conectadas a un rele secundario (no representado en la figura 1), directamente a traves de uno u otros varios pares de hilos similares a los hilos 112 y 114, o indirectamente a traves de, por ejemplo, un conmutador de red/hub. En este caso, el rele secundario puede proporcionar proteccion de reserva rapida al rele 116 (protegiendo por ello el transformador y/o el conductor 102) recibiendo mediciones de corriente de las bobinas 108 y 110.

Aunque anteriormente se ha indicado un transformador como un elemento de circuito que podna ser protegido por el sistema de proteccion electrica 100, se puede usar otros muchos elementos de circuito. Por ejemplo, un bus de red que distribuya potencia a una o mas lmeas de alimentacion puede estar protegido por tal sistema. En este caso, una bobina diferente (sensor de corriente) puede estar asociada con cada una de las lmeas de alimentacion, y el rele 116 puede asegurar que una corriente que entre al bus sea igual a una corriente total que salga de las lmeas de alimentacion.

Usando estas tecnicas y otras relacionadas, se puede proteger equipo electrico sensible y/o caro contra el dano debido a corrientes de fallo. Ademas, poniendo las bobinas 108 y 110 alrededor de elementos seleccionados de la circuitena/equipo, y estableciendo por ello las zonas de proteccion 104, 118, y 120 de la figura 1, se puede detectar exactamente la posicion asf como la existencia de una corriente de fallo. Ademas, se puede minimizar el numero de sensores de corriente (bobinas) y reles (con relacion a otros sistemas de proteccion electrica) con el fin de aumentar la facilidad de instalacion. Estos y otros usos del sistema 100 y de los sistemas relacionados se explican con mas detalle mas adelante.

La figura 2 ilustra bobinas de Rogowski que pueden ser usadas en el sistema de proteccion electrica 100 de la figura 1. Como se representa, conductores 202, 204, y 206 estan rodeados por bobinas de Rogowski 208, 210 y 212, respectivamente. Se debera entender que las bobinas de Rogowski son elementos discretos que pueden colocarse por separado alrededor de los conductores 202, 204 y 206.

La figura 3 tambien ilustra bobinas de Rogowski que pueden ser usadas en el sistema de proteccion electrica 100 de la figura 1. En contraposicion a la figura 2, la figura 3 ilustra bobinas de Rogowski 302, 304 y 306 que estan formadas integralmente dentro de un cuerpo 308. Se puede usar un solo conector de salida 310 para obtener salidas de las tres bobinas de Rogowski 302, 304 y 306. Las bobinas 302, 304, y 306 pueden ser usadas para medir corrientes de fase en un sistema trifasico. Se puede usar una bobina de Rogowski neutra adicional 312 para detectar una suma de las corrientes a traves de los conductores 202, 204, y 206 al objeto de producir una medicion de corriente residual.

La figura 4 es un diagrama de circuito de un primer sistema de proteccion de red puntual 400. Por razones de sencillez y claridad, la figura 4 se ilustra como un diagrama de lmea unica. Sin embargo, se debera entender con respecto a la figura 4 (asf como con respecto a las figuras siguientes), que una sola lmea dada puede representar dos o mas lmeas similares o identicas que pueden existir en una implementacion ffsica. Por ejemplo, un conductor de lmea unica en la figura 4 puede representar un conjunto de tres conductores, tal como se ilustra anteriormente en

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las figuras 2 y 3.

Un sistema de red puntual, en terminos generales, es un sistema de red que se implementa para una carga de cliente unico, tal como un solo edificio comercial. Una red puntual puede ser considerada como un sistema de red de distribucion aplicado en menor escala, donde un sistema de red de distribucion es un tipo de red desarrollado para suministrar potencia a zonas urbanas de cargas densas de manera sumamente flexible y fiable.

Tales sistemas de red puntual y de distribucion incluyen multiples unidades de red para transformar potencia de un proveedor primario a una carga secundaria. Asf, una unidad de red esta conectada tfpicamente en un lado de entrada a un cable primario (por ejemplo, un cable de una comparua electrica), y en un lado de salida a un cable secundario (por ejemplo, un cable que proporciona servicio a un cliente). Internamente, la unidad de red puede contener un dispositivo primario de conmutacion (para determinar si se transmite potencia desde el cable primario), un transformador de red, y varios elementos de proteccion electrica, tal como disyuntores de circuito y fusibles. Mas adelante se ofrece una explicacion mas detallada con respecto a unidades de red de un sistema de red puntual. Sin embargo, tambien se pueden aplicar explicaciones similares a unidades de red de sistemas de red.

En la figura 4, el sistema de red puntual incluye unidades de red puntual (SNU) 402, 404 y 406. En las SNUs 402, 404 y 406, respectivamente, bobinas 408, 410 y 412 estan asociadas con un lado primario o de entrada de cada SNU. Las bobinas 408, 410 y 412 estan conectadas a reles 414, 416 y 418. Los reles 414, 416 y 418 estan conectados ademas a bobinas 420, 422 y 424, que estan asociadas con un lado secundario o de salida de cada SNU.

Asf, como se ha descrito anteriormente con respecto al sistema de proteccion electrica 100 de la figura 1, cada agrupamiento de dos o mas bobinas y un rele sirve para proporcionar informacion de mantenimiento y/o proteccion. Tomando como ejemplo la SNU 402, las bobinas 408 y 420 actuan como sensores de corriente que realizan mediciones de corriente al rele 414, que puede ser un rele diferencial multifuncion que tenga multiples entradas de corriente y voltaje. El rele 414 compara las mediciones de corriente de cada una de las bobinas 408 y 420 para determinar si, por ejemplo, hay una corriente de fallo en algun lugar a lo largo del recorrido de corriente entre la bobina 408 y la bobina 420. Tal corriente de fallo puede estar asociada con cualquier componente electrico asociado con la SNU 402 y situado entre las bobinas 408 y 420, y se puede afirmar que cualesquiera componentes electricos situados entre las bobinas 408 y 420 estan dentro de una “zona de proteccion” de las bobinas 408 y 420 y el rele 414. Segun la invencion reivindicada, las bobinas 408 y 420 son bobinas de Rogowski.

Las SNUs 402, 404 y 406 contienen, respectivamente, disyuntores de circuito primarios 426, 428 y 430 que son capaces de interrumpir la potencia a transformadores de red 432, 434 y 436 de la SNU. Los transformadores de red 432, 434 y 436 de las SNUs 402, 404 y 406 sirven para “reducir” un voltaje primario en un lado primario o de entrada de cada transformador 432, 434 y 436 a un voltaje secundario inferior en un lado secundario o de salida, y simultaneamente sirven para “elevar” una corriente primaria a una corriente secundaria mas alta.

Un primer conjunto de transformadores de voltaje 438, 440 y 442 detecta un voltaje en el lado secundario de los transformadores 432, 434 y 436 en una entrada de disyuntores de circuito secundarios 444, 446 y 448. Un segundo conjunto de transformadores de voltaje 450, 452 y 454 detecta igualmente un voltaje en una salida de los disyuntores de circuito secundarios 444, 446 y 448. Los dos conjuntos de transformadores de voltaje estan conectados a los reles 414, 416 y 418, y sirven, por ejemplo, para reducir los voltajes primario/secundario a niveles que son aceptables para los reles 414, 416 y 418. Cada uno de estos transformadores sirve para suministrar un voltaje asociado con una corriente medida a los respectivos reles de transformador, donde tal voltaje puede ser necesario, por ejemplo, para calcular la magnitud y/o la direccion de una serial de potencia deseada. Ademas, los voltajes medidos pueden ser usados para suministrar una serial de temporizacion a uno o mas reles para coordinar mediciones de corriente, como se explica con mas detalle mas adelante.

Por ejemplo, los disyuntores de circuito secundarios 444, 446 y 448 pueden ser disyuntores de circuito de aire de bajo voltaje, y los reles 414, 416 y 418 pueden actuar como reles de potencia inversos (que detectan el flujo inverso de corriente en las SNUs) y/o como reles de fase (que supervisan el cierre de los disyuntores de circuito secundarios 444, 446 y 448 comparando angulos de fase entre un par predeterminado de voltajes).

Los fusibles 456, 458 y 460 sirven como proteccion contingente adicional para las SNUs 402, 404 y 406.

Ademas, todas las SNUs 402, 404 y 406 estan conectadas conjuntamente por un bus de colector 462. El bus 462, entre otras funciones, proporciona redundancia en el sistema de red puntual 400 permitiendo que la potencia procedente de una SNU de trabajo sea transferida a una salida de una SNU no operativa.

Los fusibles 464, 466 y 468 proporcionan un nivel de proteccion final en una salida de las SNUs 402, 404 y 406. Los fusibles 464, 466 y 468 pueden ser usados, por ejemplo, para reparar fallos de corriente alta sostenidos en el bus (bajo voltaje) 462, dentro de dispositivo de conmutacion de cliente (no representado), o en una interconexion del bus 462 con el dispositivo de conmutacion de cliente.

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En el sistema de red puntual 400, la deteccion y la reparacion de avenas pueden ser no selectivas o selectivas. Es dedr, el sistema de red puntual 400 puede responder a la deteccion de una avena en cualquier lugar dentro del sistema 400 apagando todas las SNUs 402, 404 y 406 o apagando solamente la SNU en la que se detecto la avena.

Como un ejemplo de deteccion y reparacion de avenas no selectiva, para una avena en una zona de proteccion entre los tres pares de bobinas, uno de los reles 414, 416 y 418 puede detectar las avenas y disparar el disyuntor correspondiente de los disyuntores de circuito primarios 426, 428 y 430 (y/o uno de los disyuntores de circuito secundarios 444, 446 y 448), usando una conexion correspondiente 470, 472, o 474 al disyuntor de circuito. Los reles 414, 416 y 418 pueden comunicar uno con otro para implementar la reparacion no selectiva de la avena a traves de un enlace de comunicaciones tal como una red 476.

Tal reparacion no selectiva de avenas es segura, facil de implementar y de costo razonable. Sin embargo, esta implementacion tambien puede producir mas interrupciones de servicio que las necesarias.

Como un ejemplo de deteccion y reparacion de avenas selectivas, el rele 414 puede detectar una avena dentro de la SNU 402, y puede responder desconectando el disyuntor de circuito primario 426 y/o el disyuntor de circuito secundario 444. En este ejemplo, el rele 414 notifica inmediatamente a las SNUs 404 y 406, a traves de la red 476, que el rele 414 ha detectado una avena. Las SNUs 404 y 406 continuan la operacion normal durante un cierto penodo de tiempo predeterminado, durante el que esperan confirmacion de que el disyuntor de circuito primario 426 y/o el disyuntor de circuito secundario 444 se han disparado realmente. Si se recibe dicha confirmacion, entonces las SNUs 404 y 406 continuan la operacion normal, y el bus 462 puede ser usado para dirigir potencia desde una o varias SNUs de trabajo 404 y 406 a una salida de la SNU no operativa 402. Si no se recibe la confirmacion, los reles 416 y 418 disparan sus respectivos disyuntores de circuito 428 y 446 y/o 430 y 448.

Tal implementacion de reparacion selectiva de avenas puede requerir, por ejemplo, mas esfuerzos al conectar y programar los reles 414, 416 y 418, en comparacion con la implementacion no selectiva descrita anteriormente. Sin embargo, la implementacion de reparacion selectiva de avenas ayuda a minimizar el numero de cortes que sufra un usuario del sistema de red puntual 400.

La figura 5 es un diagrama de circuito de un segundo sistema de proteccion de red puntual 500. El sistema de red puntual 500 incluye SNUs 502, 504, y 506, que son similares a las SNUs 402, 404 y 406 de la figura 4. Las SNUs 502-506 difieren de las SNUs 402-406 en que las SNUs 502-506 contienen bobinas adicionales 508, 510 y 512, respectivamente.

Con referencia a la SNU 502, la bobina 508 se coloca con el disyuntor de circuito secundario 444 y el fusible 456 en un lado, y el bus 462 en el otro lado. Esta configuracion permite a la SNU 502 proporcionar multiples zonas de proteccion independientes. Espedficamente, una primera zona de proteccion 514 incluye cualesquiera conductores primarios situados en el lado de entrada primario del disyuntor de circuito primario 426. Una segunda zona de proteccion 516 encierra el transformador de red de potencia 432, el disyuntor de circuito secundario 444, y cualesquiera otros conductores que vayan a la bobina 508. Finalmente, una tercera zona de proteccion 518 encierra el bus de colector 462, junto con cualesquiera otros conductores que vayan a la bobina 420. Se debera entender que las definiciones de las zonas de proteccion 514, 516 y 518 tambien se aplican a las SNUs 504 y 506.

En el sistema de red puntual 500, uno de los reles 414, 416 y 418 puede detectar asf una avena en una de las zonas de proteccion concretas 514, 516 o 518, permitiendo por ello selectividad adicional al detectar y reparar avenas. Por ejemplo, para una avena en el transformador 432, el rele 414 puede detectar sobrecorriente en base a senales procedentes de las bobinas 408 y 508, asf como potencia inversa asociada a traves de la SNU 502 (detectada a traves de los transformadores de voltaje 438 y 450).

Consiguientemente, el rele 414 puede notificar inmediatamente a los reles 416 y 418 la deteccion de avena, por lo que los reles 416 y 418 esperan confirmacion de la accion apropiada que realice el rele 414. Si el rele 414 procede a tomar la accion apropiada, tal como, por ejemplo, desconectar el disyuntor de circuito primario 426 y/o el disyuntor de circuito secundario 444, entonces asf se les indicara a los reles 416 y 418, y las SNUs 504 y 506 continuaran la operacion normal. Sin embargo, si, despues de cierta cantidad de tiempo predeterminada, los reles 416 y 418 no reciben confirmacion de que el rele 414 ha tomado la accion apropiada, los reles 416 y 418 pueden disparar sus disyuntores de circuito primarios asociados 428 y 430 y/o los disyuntores de circuito secundarios 446 y 448. De esta forma se pueden reducir las interrupciones de servicio, y se puede proporcionar proteccion de reserva.

Un segundo ejemplo de reparacion selectiva de avenas en el sistema de red puntual 500 puede implicar una avena en la tercera zona de proteccion 518, que incluye el bus 462. En terminos generales, una avena asociada con el bus 462 puede ser detectada como cambios identicos o casi identicos en la corriente en cada uno de los reles 414, 416 y 418, dado que el bus 462 esta asociado con todas las SNUs 502, 504, y 506. Por ejemplo, los reles 414, 416 y 418 pueden detectar un aumento repentino en las corrientes primarias, en base a senales de las bobinas 408, 410 y 412 y las bobinas 508, 510, y 512. Al mismo tiempo, las corrientes secundarias, detectadas por las bobinas 420, 422 y 424, pueden no cambiar de forma significativa (dependiendo de la intensidad de la avena). Dado que los reles 414, 416 y 418 estan en comunicacion uno con otro a traves de la red 476, cada uno es consciente de la informacion

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anterior, y por lo tanto puede concluir que la avena esta dentro de la tercera zona de proteccion 518, y, consiguientemente, disparar todos los disyuntores de circuito primarios 426, 428 y 430.

Un tercer ejemplo de reparacion selectiva de avenas en el sistema de red puntual 500 puede incluir una avena en la primera zona de proteccion 514. En este caso, las avenas pueden ser detectadas como se ha descrito anteriormente con respecto a la figura 4.

La figura 6 es un diagrama de circuito de un tercer sistema de proteccion de red puntual 600. El sistema de red puntual 600 incluye SNUs 602, 604, y 606, que son similares a las SNUs 402, 404 y 406 de la figura 4 y las SNUs 502, 504, 506 de la figura 5. Las SNUs 602, 604 y 606 difieren de las SNUs antes descritas por sustituir los disyuntores de circuito primarios 426, 428 y 430 por conmutadores de puesta a tierra rapida 606, 608 y 610.

Los conmutadores de puesta a tierra rapida 608, 610, y 612, que se incluyen dentro de una zona de proteccion 614, estan disenados para cerrarse a la aparicion de un fallo de corriente baja. En este caso, la corriente de fallo aumentara, haciendo por ello que un disyuntor de circuito situado en una subestacion de potencia asociada (no representada) interrumpa la corriente. Hay otras tecnicas para desconectar dicho disyuntor de circuito de subestacion, tal como, por ejemplo, una comunicacion directa con la subestacion en la que se detecto la avena (usando, por ejemplo, una red de area ancha (WAN)).

La figura 7 es un diagrama de circuito de un cuarto sistema de proteccion de red puntual 700. El sistema de red puntual 700 incluye SNUs 702, 704, y 706, que son similares a las SNUs 402, 404 y 406 de la figura 4. Las SNUs 702, 704, y 706 proporcionan ademas proteccion principal y de reserva rapida, usando varias conexiones adicionales (ilustradas en negrita en la figura 7) ademas de las ilustradas en la figura 4.

Mas espedficamente, en el sistema de red puntual 700, cada una de las SNUs 702, 704, y 706 tiene la capacidad de supervisar y afectar a al menos otra SNU dentro del sistema 700. Asf, en la SNU 702, una conexion 708 proporciona al rele 414 informacion acerca de una corriente primaria en la SNU 704 (a traves de la bobina 410), mientras que una conexion 710 proporciona al rele 414 informacion acerca de una corriente secundaria en la SNU 704 (a traves de la bobina 422). Una conexion de control 712 proporciona al rele 414 la capacidad de disparar uno o ambos disyuntores de circuito 428 y 446 dentro de la SNU 704.

Igualmente, en la SNU 704, una conexion 714 proporciona al rele 416 informacion acerca de una corriente primaria en la SNU 706, mientras que una conexion 716 proporciona al rele 416 informacion acerca de una corriente secundaria en la SNU 706. Una conexion de control 718 proporciona al rele 416 la capacidad de disparar uno o ambos disyuntores de circuito 430 y 448 dentro de la SNU 706.

Finalmente, en la SNU 706, una conexion 720 proporciona al rele 418 informacion acerca de una corriente primaria en la SNU 702, mientras que una conexion 722 proporciona al rele 418 informacion acerca de una corriente secundaria en la SNU 702. Una conexion de control 724 proporciona al rele 418 la capacidad de disparar uno o ambos disyuntores de circuito 426 y 444 dentro de la SNU 702.

Entonces, en el sistema 700, los reles 414, 416 y 418 proporcionan proteccion de reserva “rapida” recibiendo senales directas de dos o mas bobinas 408, 410, 412, 420, 422 y 424. Por ejemplo, el rele 414 puede determinar, a traves de las conexiones 708 y 710, que hay una corriente de fallo dentro de la SNU 704. El rele 414 puede esperar entonces cierta cantidad predeterminada de tiempo con el fin de permitir que el rele 416 repare la avena. Si el rele 416 no detecta y/o repara la avena dentro de la cantidad predeterminada de tiempo, el rele 414 puede disparar directamente los disyuntores de circuito 428 y/o 446 de la SNU 704 usando la conexion de control 712.

Ademas, incluso cuando no hay realmente una avena, un rele que sea inoperativo sera detectado por los reles restantes (o se les comunicara). Por ejemplo, el rele 418 puede ser inoperativo o quitarse para mantenimiento, por lo que al rele 416 se le puede indicar (o puede conocer de otro modo) que debera asumir la responsabilidad de medir corrientes a traves de la SNU 706, a traves de las conexiones 714 y 716. Si es necesario, el rele 416, a la deteccion de una avena, puede disparar los disyuntores de circuito 430 y 448 de la SNU 706 usando la conexion de control 718.

En la implementacion de la figura 7 y las implementaciones relacionadas, la proteccion de reserva rapida se puede realizar muy rapidamente, sin impactar en la velocidad general de reparacion de avenas o un area de una zona de proteccion dada.

Aunque anteriormente se han explicado implementaciones espedficas con respecto a las figuras 1-7, tambien se puede implementar variaciones en dichas implementaciones o combinaciones de las mismas. Por ejemplo, en la implementacion del sistema de red puntual 700 de la figura 7, se puede usar nueve bobinas para proporcionar un mayor numero de zonas de proteccion (igual que la implementacion del sistema de red puntual 500 de la figura 5), en vez de las seis bobinas ilustradas en la figura 7. Como otro ejemplo, se puede incorporar una “etiqueta de lmea caliente” en una lmea general de suministro de potencia para activar de forma instantanea los reles 414, 416 y 418 cuando el personal de lmea empiece a trabajar en un elemento del equipo de red.

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Se puede usar otros varios elementos en union con las implementaciones descritas. Por ejemplo, se puede usar un sensor termico, un sensor de luz ultravioleta, un detector de humo, o un rele de presion repentina (SPR) en un transformador para proporcionar proteccion adicional o (en algunos casos) alternativa a varios elementos de circuito dentro de los sistemas de red puntual.

Aunque las implementaciones explicadas anteriormente se refieren primariamente a sistemas de red puntual, se puede usar tecnicas similares en sistemas de red de distribucion, asf como en otros muchos tipos de sistemas. Por ejemplo, en sistemas de red de distribucion, un numero de bobinas en un numero correspondiente de salidas de red de distribucion pueden estar cableadas a un solo rele que compare el total de las varias corrientes de salida a una corriente de entrada de la red de distribucion.

Ademas, aunque las implementaciones de las figuras 4-7 se centran en sistemas que tienen tres unidades de red, otras implementaciones pueden tener menos o mas unidades de red, con numeros correspondientes de bobinas y/o reles.

Como se ha explicado anteriormente, se usan bobinas de Rogowski como las bobinas de deteccion de corriente de las figuras 4-7. Las bobinas de Rogowski son muy sensibles incluso a cambios de corriente de nivel bajo, y son asf capaces, por ejemplo, de detectar y reparar corrientes de fallo por arco sostenidas. Tales corrientes de fallo son en general una pequena fraccion de la corriente de fallo maxima disponible, y no son mucho mas altas que las corrientes de carga propiamente dichas.

La capacidad de detectar pequenos cambios de corriente significa que los niveles de deteccion de avena se pueden poner relativamente bajos, reduciendo por ello el esfuerzo (o el dano) del equipo y acelerando los tiempos de respuesta a avena, sin sacrificar la fiabilidad. Ademas, se reduce el riesgo de propagacion de incendio, y se pueden obtener tiempos de respuesta mas rapidos (incluyendo una restauracion mas rapida del servicio).

Las bobinas de Rogowski pueden disenarse de modo que no se saturen, y por lo tanto pueden ser capaces de manejar corrientes grandes, y evitar la falsa desconexion de disyuntores de circuito que puede ser producida por avenas fuera de la unidad de red (por ejemplo, avenas dentro de equipo de cliente). Ademas, las bobinas de Rogowski son generalmente inmunes a campos magneticos externos, y por lo tanto evitan cualesquiera efectos de dichos campos en las mediciones de corriente. Ademas, las bobinas de Rogowski son relativamente baratas, y pueden no requerir espacio o cableado sustanciales. Finalmente, las bobinas de Rogowski se instalan facilmente, por ejemplo, colocando simplemente el conductor relevante a traves de las bobinas (o colocando las bobinas alrededor del conductor).

Tanto en sistemas de red puntual como en sistemas de red de distribucion, la fiabilidad de servicio es un objetivo de diseno primario. Como resultado, el mantenimiento de tales sistemas puede ser diffcil, dado que los componentes fallidos pueden pasar inadvertidos hasta que uno o varios de sus componentes de reserva tambien fallen. Sin embargo, en las implementaciones descritas, se puede proporcionar informacion acerca tanto de una magnitud como de la posicion de una avena, usando zonas de proteccion predefinidas. Asf, las avenas se pueden conocer y corregir antes de que se agote la redundancia del sistema relevante.

Como se muestra anteriormente, las tecnicas de deteccion de avenas de las varias implementaciones pueden aplicarse en un lado primario y/o un lado secundario de una unidad de red, para proporcionar proteccion principal y de reserva tanto localmente cono en un sistema de comunicacion. La proteccion puede ser selectiva o no selectiva en grados variables, dependiendo de las necesidades de un usuario concreto.

La figura 8 es un diagrama de circuito de un sistema de proteccion de subestacion 800. En la figura 8, un alimentador primario o de entrada 802 proporciona potencia por un bus 804 a alimentadores secundarios o de salida 806, 808, 810, y 812. Un rele primario 814 recibe informacion de corriente acerca de las corrientes en el alimentador de entrada 802 a traves de una bobina 816 y una bobina 818. Usando la informacion de corriente de las bobinas 816 y 818, el rele primario 814 proporciona proteccion principal a un transformador de potencia 820.

Espedficamente, como se ha descrito anteriormente, el rele primario 814 puede ser un rele diferencial multifuncion que tenga multiples entradas de corriente y voltaje, y puede comparar la informacion de corriente de las bobinas 816 y 818 para discernir un diferencial inaceptable entre ellas. Al detectar tal diferencial, el rele primario 814 dispara un disyuntor de circuito 822 para interrumpir la corriente entrante en el alimentador de entrada 802. Aunque el rele primario 814 esta conectado al disyuntor de circuito 822 (como se ha mostrado anteriormente en las figuras 4-7), esta conexion no se representa en la figura 8 por razones de claridad.

Un primer rele de alimentador 824 esta conectado directamente a una bobina 826 asociada con el primer alimentador 806, y a otra bobina 828 que esta asociada con el segundo alimentador 808. El primer rele de alimentador 824 obtiene de la bobina 826 informacion relativa a una corriente en el primer alimentador 806. Comparando la corriente con una corriente permisible maxima predeterminada, el primer rele de alimentador 824 proporciona proteccion principal para el primer alimentador 806 en forma de deteccion de sobrecorrientes. Cuando

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el primer rele de alimentador 824 determina que hay una avena, el rele 824 dispara un disyuntor de circuito 830 para interrumpir la potencia al primer alimentador 806.

Igualmente, un segundo rele de alimentador 832 proporciona proteccion principal para el segundo alimentador 808. Es decir, el segundo rele de alimentador 832 detecta cualquier sobrecorriente en el segundo alimentador 808 por medio de la bobina 828, y repara la avena desconectando un disyuntor de circuito 834. Ademas, usando la conexion directa a la bobina 828, el primer rele de alimentador 824 proporciona proteccion de reserva por deteccion de sobrecorrientes para el segundo alimentador 808. Espedficamente, el primer rele de alimentador 824 supervisa la informacion de la bobina 828, y, al determinar que el segundo rele de alimentador 832 es inoperativo, dispara el disyuntor de circuito 824 al detectar una avena en el segundo alimentador 808.

El primer rele de alimentador 824 puede determinar que el segundo rele de alimentador 832 es inoperativo, por ejemplo, detectando que una avena en el segundo alimentador 808 no ha sido reparada despues de cierta cantidad predeterminada de tiempo. Alternativamente, el segundo rele de alimentador 832 puede enviar una senal a la deteccion de su propio mal funcionamiento, o una tercera parte (por ejemplo, el personal de reparaciones) puede notificar al primer rele de alimentador 824 el mal funcionamiento en el segundo rele de alimentador 832. Como ejemplo final, el primer rele de alimentador 824 puede transmitir periodicamente peticiones de estado al segundo rele de alimentador 832, y puede asumir mal funcionamiento cuando no se recibe una respuesta. Las tecnicas para permitir estas y otras comunicaciones entre los reles 824 y 832 (y otros reles dentro del sistema 800) se explican con mas detalle mas adelante.

De forma analoga, un tercer rele de alimentador 836 proporciona proteccion primaria contra sobrecorrientes al tercer alimentador 810 usando una conexion a una bobina 838 para determinar si disparar un disyuntor de circuito 840. El segundo rele de alimentador 832 esta conectado directamente a la bobina 838 y el disyuntor de circuito 840, y proporciona asf la rapida proteccion de reserva para el tercer rele de alimentador 836.

Un cuarto rele de alimentador 842 proporciona proteccion primaria al cuarto alimentador 812 usando una conexion a una bobina 844 para determinar si disparar un disyuntor de circuito 846. El tercer rele de alimentador 836 esta conectado directamente a la bobina 844 y el disyuntor de circuito 846, y asf proporciona proteccion de reserva rapida para el cuarto rele de alimentador 842. Ademas, el cuarto rele de alimentador 842 esta conectado directamente a la bobina 826 y el disyuntor de circuito 830, y proporciona asf proteccion de reserva rapida al primer rele de alimentador 824.

En resumen, el primer rele de alimentador 824 proporciona proteccion principal para el primer alimentador 806 y proteccion de reserva para el segundo alimentador 808. El segundo rele de alimentador 832 proporciona proteccion principal para el segundo alimentador 808 y proteccion de reserva para el tercer alimentador 810. El tercer rele de alimentador 836 proporciona proteccion principal para el tercer alimentador 810 y proteccion de reserva para el cuarto alimentador 812. Finalmente, el cuarto rele de alimentador 842 proporciona proteccion principal para el cuarto alimentador 812 y proteccion de reserva para el primer alimentador 806.

Asf, los reles 824, 832, 836 y 842, que actuan en sus capacidades como reservas rapidas, reducen el tiempo durante el que fluye corriente de fallo en un alimentador en mal funcionamiento, y por ello reducen el esfuerzo en componentes del sistema (con relacion a los sistemas convencionales).

Ademas de las protecciones principal y de reserva rapida recien descritas, los alimentadores 806, 808, 810 y 812 estan conectados por conexiones 848 a un interruptor de comunicaciones o hub 850, que, a su vez, esta conectado por una conexion 852 al rele primario 814. Usando informacion intercambiada a traves del hub de comunicaciones 850, el rele primario 814 proporciona proteccion diferencial principal para el bus 804, asf como proteccion de reserva rapida contra sobrecorrientes para todos los alimentadores 824, 832, 836 y 842.

Al proporcionar proteccion diferencial principal para el bus 804, el rele primario 814 recibe informacion acerca de una corriente que circula en el primer alimentador 806, en base a mediciones tomadas por la bobina 826 y transmitidas a traves del primer rele de alimentador 824, las conexiones 848, el hub de comunicaciones 850 y la conexion 852. El rele primario 814 recibe igualmente informacion acerca de las corrientes que fluyen en cada uno de los alimentadores restantes 832, 836 y 842.

Entonces, actuando en un modo diferencial de operacion, el rele primario 814 compara, por ejemplo, una suma de las corrientes en los cuatro alimentadores 806, 808, 810 y 812 con una corriente que circula al bus 804 (detectada por la bobina 818, que esta conectada directamente al rele primario 814). En base a esta comparacion, el rele primario 814 determina si hay una avena que esta asociada con el bus 804. Por ejemplo, el rele primario 814 puede determinar que se ha producido una disminucion de corriente simultanea en cada uno de los cuatro alimentadores 806, 808, 810 y 812, y como resultado, puede determinar que hay una avena en el bus 804. En tales casos, el rele 814 puede disparar un disyuntor de circuito 854, para interrumpir la potencia al bus 804.

Aunque el hub de comunicaciones 850 puede comunicar muy rapidamente informacion entre los varios reles, no obstante, puede haber una cierta cantidad de retardo al transmitir las varias senales. Al comparar las senales de

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corriente procedentes de cada uno de los cuatro alimentadores 806, 808, 810, y 812 con una senal de corriente del alimentador primario 802, el rele primario 814 puede requerir asf informacion de tiempo relativa para las senales de corriente con el fin de tener en cuenta dicho retardo (asf como otros retardos que puedan producirse) y hacer una comparacion significativa de las senales de corriente.

Dicha informacion de tiempo se puede obtener de varias fuentes. Por ejemplo, se puede crear una red de sincronizacion externa para proporcionar informacion de tiempo. Como otro ejemplo, los reles 824, 832, 836, y S42 pueden poner su sello de tiempo en sus respectivas mediciones de corriente antes de la transmision de las mediciones. La informacion de tiempo (por ejemplo, para los sellos de tiempo) puede ser usada con relacion a una senal de voltaje obtenida de un transformador de voltaje 856, y compartida entre los varios reles usando una conexion 858. Igualmente, se puede usar un transformador de voltaje 860 como una fuente alternativa o de reserva de informacion de tiempo usando una conexion 862. Naturalmente, los transformadores de voltaje 856 y 860 pueden ser usados para otros varios fines, tal como detectar una magnitud y/o la direccion de una senal de potencia concreta, como se ha descrito anteriormente con respecto a la figura 4.

Al proporcionar proteccion de reserva rapida contra sobrecorrientes para cada uno de los alimentadores 806, 808, 8l0, y 812, el rele primario 814 determina que uno o varios reles 824, 832, 836, o 842 han estado inoperativos en cierto grado. El rele primario 814 asume entonces la responsabilidad de las tareas de deteccion de sobrecorrientes del rele inoperativo, usando mediciones tomadas por la bobina relevante y transmitidas al rele primario 814, por ejemplo, a traves del rele inoperativo (o el rele de reserva del rele inoperativo) y el hub de comunicaciones 850.

Resumiendo muchas de las operaciones antes descritas del sistema de proteccion electrica 800 de la figura 8, el rele primario 814 proporciona proteccion diferencial principal para el transformador de potencia 820 (usando las bobinas 816 y 818), proteccion diferencial principal para el bus 804 (usando la bobina 818 y las bobinas de alimentador 826, 828, 838, y 844), y proteccion de reserva secundaria para cada uno de los alimentadores 806, 808, 810, y 812 (usando conexiones directas entre cada rele de alimentador y al menos otra bobina de alimentador).

En las varias comunicaciones usadas en estas tecnicas de proteccion, el hub de comunicaciones 850 (y las conexiones asociadas 848 y 852) puede ser usado para permitir, por ejemplo, comunicaciones digitales centralizadas. Ademas, o alternativamente, los varios reles pueden comunicar uno con otro (y otros elementos de circuito) usando, por ejemplo, comunicaciones digitales o analogicas entre iguales por las conexiones 858 y/o 862. Ademas, las varias conexiones, incluyendo las conexiones 848, 852, 856 y 862, pueden usarse como conexiones de reserva mutuas.

En la figura 8, y como se ha indicado anteriormente, se debera entender que los varios esquemas de proteccion pueden requerir que todos los varios reles se conecten a uno o mas de los varios disyuntores de circuito de manera similar a la ilustrada en las figuras 4-7. Sin embargo, por razones de claridad, estas conexiones no se ilustran en la figura 8.

Como se describe aqrn, se usan bobinas de Rogowski como cualquiera de las varias bobinas explicadas con respecto a la figura 8, y el uso de tales bobinas de Rogowski puede impartir varias ventajas. Por ejemplo, aunque se puede usar multiples bobinas de Rogowski en lugar de alguna bobina concreta de las bobinas representadas en la figura 8, cuando sea necesario, la capacidad de que una bobina de Rogowski concreta evite la saturacion puede permitir que una sola bobina de Rogowski proporcione mediciones de corriente virtualmente en todos los niveles de corriente requeridos. Ademas, una bobina de Rogowski puede suministrar potencia suficiente a su(s) rele(s) asociado(s) para reducir o eliminar la necesidad de fuentes de potencia de rele separadas. Estas y otras varias ventajas de usar bobinas de Rogowski en las tecnicas de proteccion aqrn descritas, como las explicadas anteriormente con respecto a las figuras 4-7, se aplican a la explicacion anterior de la figura 8, asf como la explicacion siguiente de las figuras 9-25.

En la figura 8, el rele primario 814 proporciona proteccion principal del transformador 820 y proteccion principal del bus 804. En la figura 8, estas protecciones son independientes una de otra. Por ejemplo, si la bobina 816 fallase (eliminando por ello la proteccion del transformador 820), el rele primario 814 todavfa sena capaz de proporcionar proteccion primaria para el bus 804 (usando la bobina 818, como se ha descrito anteriormente).

La figura 9 es un diagrama de circuito de un sistema de proteccion de subestacion 900. En la figura 9 no se usa la bobina 818. Como resultado, aunque el rele primario 814 proporciona proteccion primaria para el transformador 820 y el bus 804, estas protecciones ya no son independientes una de otra. Es decir, el rele 814 se basa en la bobina 816 para proporcionar toda la informacion acerca de corriente que esta “hacia arriba” del bus 804. Si el rele 816 quedase inoperativo, entonces la proteccion tanto para el transformador 820 como para el bus 804 quedana afectada. Aunque esta implementacion da lugar a perdida de redundancia en la proteccion del bus 804, tambien requiere una bobina menos; y por lo tanto puede ser menos cara y mas facil de instalar y configurar que el sistema de proteccion 800 de la figura 8.

El sistema de proteccion 900 de la figura 9 incluye ademas otras variaciones con respecto al sistema de proteccion 800 de la figura 8. Por ejemplo, en el sistema de proteccion 900, el rele primario 814 proporciona proteccion de

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reserva rapida para el primer alimentador 806. Esta funcionalidad se realiza por medio de una conexion 902 entre la bobina 826 y el rele primario 814, y libera al cuarto rele de alimentador 842 de servir como la reserva rapida para el primer alimentador 806 (como se ilustra en la figura 8).

Ademas, una conexion 904 incluida en el sistema de proteccion 900 conecta el cuarto rele de alimentador 842 con la bobina 816 y el rele primario 814. Esta conexion puede ser usada, por ejemplo, para que el cuarto rele de alimentador 842 pueda actuar como una reserva rapida para el rele primario 814, contribuyendo por ello a compensar la perdida de redundancia producida por la eliminacion de la bobina 818.

Finalmente, un hub de comunicaciones secundario 906 esta conectado a los reles de alimentador a traves de una conexion 908, y esta conectado al rele primario 814 a traves de una conexion 910. El hub de comunicaciones secundario 906 puede servir como una reserva para el hub de comunicaciones 850.

Entonces, en el sistema de proteccion 900, la proteccion diferencial principal tanto del transformador de potencia 820 como del bus 804 la realiza el rele primario 814 (usando la bobina 816 y las bobinas de alimentador 826, 828, 838, 844). La proteccion de reserva rapida de los alimentadores 808, 810, y 812 se realiza como se ha descrito anteriormente con respecto a la figura 8, y la proteccion de reserva rapida del alimentador 806 la realiza el rele primario 814 (usando las conexiones 902 con la bobina 826). El rele primario 814 tambien proporciona proteccion de reserva para los cuatro alimentadores 806, 808, 810 y 812, en base a senales transmitidas por los hubs de comunicaciones 850 y/o 906.

La figura 10 es un diagrama de circuito de un sistema de proteccion de subestacion 1000 que incluye un rele 1002 conectado a una bobina 1004 (situada entre el transformador 820 y el disyuntor de circuito 854). El rele 1002 tambien esta conectado a una bobina 1006 que esta instalada en un devanado neutro del transformador 820. El rele 1002 tambien esta conectado a la bobina 816, las conexiones 858 y 862, y los hubs de comunicaciones 850 y 906.

En el sistema de proteccion 1000, como en el sistema de proteccion 900 de la figura 9, el rele primario 814 proporciona proteccion diferencial principal del transformador 820 (usando la bobina 816 y las bobinas de alimentador 826, 828, 838 y 844), y proteccion de reserva rapida para el primer alimentador 806 (usando la conexion 902 con la bobina 826). Otras conexiones en comun con el sistema de proteccion 900 tambien actuan de la manera descrita anteriormente.

El rele 1002 proporciona proteccion diferencial principal para el bus 804 usando una salida de la bobina 1004 en union con salidas de las bobinas de alimentador 826, 828, 838 y 844. Se debera entender que esta proteccion es independiente de la proteccion diferencial principal que el rele primario 814 proporciona al transformador 820.

El rele 1002 tambien proporciona proteccion principal restringida de fallos a tierra para el transformador usando la bobina 1006. Ademas, el rele 1002 proporciona proteccion diferencial de reserva para el transformador de potencia 820.

Tambien se puede implementar muchas variaciones en los sistemas de las figuras 8-10. Por ejemplo, en el sistema de proteccion 1000, el rele primario 814 puede conectarse a la bobina 1004 de modo que el rele primario 814 pueda ser usado para proporcionar proteccion diferencial de reserva rapida para el bus 804. Ademas, las conexiones 902 y 904 pueden eliminarse en el sistema de proteccion 1000, y la proteccion de reserva rapida para los cuatro alimentadores 806, 808, 810, y 812 se puede obtener de la manera descrita con respecto al sistema de proteccion 800.

La figura 11 es un diagrama de circuito de un sistema de proteccion electrica 1100 en el que los varios reles estan conectados a traves de convertidores analogico a digital (A/D) (cada uno de los cuales convierte senales de salida de bobina a senales digitales en las posiciones de bobina) al hub de comunicaciones 850. Espedficamente, el hub 850 recibe la salida de un convertidor A/D 1102 conectado a la bobina 816, un convertidor A/D 1104 conectado a la bobina 826, un convertidor A/D 1106 conectado a la bobina 828, un convertidor A/D 1108 conectado a la bobina 838, y un convertidor A/D 1110 conectado a la bobina 844. Las salidas de los convertidores A/D 1104, 1106, 1108 y 1110 se congregan en un hub de comunicaciones 1112, que esta conectado al hub de comunicaciones 850.

En la figura 11, todas las senales de corriente procedentes de las varias bobinas son compartidas entre los reles a traves de los hubs de comunicaciones 850 y 1112. Como en las figuras 8-10, los varios reles permanecen conectados uno a otro a traves de las conexiones 858 y 862, y los transformadores de voltaje 856 y 860 tambien estan conectados a los reles a traves de las conexiones 858 y 862.

Asf, parte de la funcionalidad de las implementaciones de las figuras 8-10 puede implementarse en el sistema de proteccion 1100. Por ejemplo, los varios reles pueden comunicar uno con otro usando las conexiones 858 y/o 868, y pueden obtener informacion de sincronizacion/tiempo de los transformadores 856 y/o 860.

En la figura 11, las senales de corriente procedentes de todas las bobinas estan disponibles para todos los reles, a traves de los hubs de comunicacion 850 y 1112. Ademas, senales de voltaje asociadas tambien estan disponibles

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para los varios reles a traves de las conexiones 858 y/o 862. Como resultado, la proteccion principal y de reserva para los componentes, incluyendo el transformador 820, el bus 804 y los alimentadores 806, 808, 810 y 812, se puede disenar de varias formas, incluyendo muchas de las tecnicas descritas anteriormente.

Por ejemplo, el primer rele de alimentador 824 puede servir como proteccion primaria para el primer alimentador 806, y como proteccion de reserva para el segundo rele de alimentador 832 (y por ello el segundo alimentador 808), como en las figuras 8-10. Como otro ejemplo, el rele primario 814 puede ser usado para proporcionar proteccion de reserva al primer rele de alimentador 824 (y por ello el primer alimentador 806), como en las figuras 9 y 10.

Tambien se puede implementar otras tecnicas de proteccion, no descritas explfcitamente anteriormente. Por ejemplo, el tercer rele de alimentador 826 puede ser usado para proporcionar proteccion de reserva para el primer rele de alimentador 824. De hecho, virtualmente cualquiera o varios de los varios reles pueden ser usados para proporcionar proteccion de reserva para cualquiera o varios de los reles restantes.

Compartiendo todas las senales de corriente sobre un medio de comunicaciones digitales, el sistema de proteccion 1100 puede proporcionar una mayor flexibilidad de diseno en comparacion con los sistemas de proteccion de las figuras 8-10. Ademas, una mayor parte del diseno, la implementacion y el mantenimiento del sistema de proteccion 1100 puede implementarse en software, por ejemplo, en uno o ambos hubs de comunicaciones 850 y 906, o en hardware de ordenador separado (no representado).

La figura 12 es un diagrama de circuito de un sistema de proteccion electrica 1200. En la figura 12, todos los convertidores A/D 1102, 1104, 1106, 1108 y 1110 estan conectados a una conexion 1202, que. A su vez, esta conectada a un recurso informatico 1204. Ademas, los transformadores de voltaje 856 y 860 estan conectados a un convertidor A/D 1206 y un convertidor A/D 1208, respectivamente.

Asf, en la figura 12, todas las senales de deteccion de corriente y voltaje estan digitalizadas, y son compartidas mediante la conexion 1202 y el recurso informatico 1204. En comparacion con los sistemas de las figuras 8-11, se debera indicar que las conexiones 858 y 862 no estan incluidas en el sistema de proteccion 1200 (aunque podnan estarlo como una tecnica de comunicaciones de reserva).

Compartiendo las varias senales de deteccion de corriente y voltaje en una posicion central, se puede implementar un numero aun mayor de disenos de proteccion principal y de reserva en software de ordenador que en el sistema de proteccion 1100 de la figura 11. En la figura 12, en contraposicion a las figuras 8-11, se ilustran conexiones directas entre los varios reles y sus disyuntores de circuito asociados. Sin embargo, incluso los disyuntores de circuito 822, 830, 834, 840, y 846 podnan estar conectados a la conexion 1202, y ser controlados por ello por el recurso de ordenador 1204.

La figura 13 es un diagrama de circuito de un primer sistema de proteccion de horno de arco electrico 1300. En la figura 13, una entrada primaria recibe potencia en un conductor primario 1302, por ejemplo, de una compafna electrica. Un sistema de proteccion, tal como un disyuntor de circuito 1304, esta incluido en el sistema de proteccion de horno de arco electrico (HAE) 1300, con el fin de interrumpir la potencia al HAE a la deteccion de una avena interrumpiendo un recorrido de una primera corriente primaria I-ip a lo largo del conductor primario 1302.

Una primera bobina 1306 envfa una primera corriente secundaria Iis, que se basa en la corriente primaria I-ip, y envfa la primera corriente secundaria Iis a un dispositivo de proteccion, tal como un rele multifuncion, trifasico, diferencial 1308 que tiene multiples entradas de corriente y voltaje.

Un transformador 1310 reduce un voltaje asociado con la primera corriente primaria I-ip, y correspondientemente eleva la primera corriente primaria I-ip a una segunda corriente primaria I2P. La segunda corriente primaria I2P es detectada por una segunda bobina 1312 como una segunda corriente secundaria I2S, que tambien es introducida al rele 1308. La segunda corriente primaria I2P puede estar dentro del rango de, por ejemplo, 50kA - 80kA o mas.

La segunda corriente primaria I2P fluye en un conductor 1314 a cables refrigerados por agua 1316, que, a su vez, estan conectados a brazos conductores 1318. Los brazos conductores 1318 estan acoplados a un electrodo 1320 que se baja a un horno 1322 cubierto con una tapa 1324.

En la operacion, el horno contiene tipicamente, por ejemplo, chatarra de acero u otro material ferroso. El electrodo 1320 se baja al horno 1322, y se pasa una corriente a traves del electrodo 1320 para formar un arco. El arco genera suficiente calor para fundir la chatarra dentro del horno 1322, de modo que la chatarra se puede convertir en varios tipos de aceros de calidad especial (por ejemplo, aleaciones de acero) o aceros de calidad ordinaria (por ejemplo, aceros no aleados).

Se puede implementar variaciones de los elementos antes descritos y elementos relacionados. Por ejemplo, se puede usar multiples transformadores en lugar del unico transformador 1310, con el fin de reducir, por ejemplo, un voltaje inicial en multiples pasos. En tal caso, un transformador de voltaje medio puede ir seguido de un transformador de horno de trabajo pesado. Como otro ejemplo, se puede usar un conjunto de barras bus para

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proporcionar una conexion electrica entre los cables refrigerados por agua 1316 y los electrodos 1320.

Se puede aplicar varios voltajes secundarios diferentes al electrodo 1320, dependiendo, por ejemplo, del tipo de chatarra de acero que se funda. Con el fin de variar el voltaje secundario, la posicion de toma del transformador 1310 se puede cambiar. Una posicion de toma de corriente en un tiempo dado comunica con el rele 1308 por una senal de toma 1328.

El transformador 1310 y la segunda bobina 1312 pueden estar encerrados dentro de una boveda 1326 que esta disenada para proporcionar un entorno seguro y limpio. Conjuntamente, la boveda 1326 y sus elementos internos (que tambien pueden incluir, por ejemplo, un conjunto de barras bus, dispositivos de detencion de sobrecorrientes, y transformadores secundarios (por ejemplo, transformadores de voltaje) que se puede instalar en el lado primario del transformador 1310 para dosificacion y control), junto con la primera bobina 1306, se incluyen dentro de una zona de proteccion 1330 dentro de la que las avenas electricas pueden ser detectadas por el rele 1308.

En el sistema de proteccion HAE 1300, se debera entender que el rele 1308 opera de manera similar a los varios reles explicados anteriormente. Por ejemplo, el rele 1308 determina si las dos corrientes secundarias Iis e I2S estan dentro de algun diferencial predeterminado de otra. Espedficamente, el rele 1308 determina que Io = Iis - kl2s, donde Io es generalmente cero y la constante “k” representa un nivel de error en la diferencia que seran aceptado antes de que el rele 1308 determine que hay una avena dentro de la zona de proteccion 1330.

Aunque las avenas en el transformador de horno 1310 o de otro modo asociadas con la boveda 1326 son a menudo lentas y caras de reparar, el disyuntor de circuito 1304, por sf mismo, a menudo es capaz de detectar avenas que tienen lugar hacia arriba del transformador 1310. Usando el rele 1308 en union con las dos bobinas 1306 y 1312 (y/o con bobinas adicionales, como se explica a continuacion con respecto a la figura 17), tambien se puede dar proteccion contra avenas a elementos que esten situados en o hacia abajo del transformador 1310.

Al usar bobinas de Rogowski como las bobinas 1306 y 1312, al sistema de proteccion HAE 1300 se le imparten muchas o todas las ventajas de las bobinas de Rogowski que se describen anteriormente, incluyendo bajo costo y facilidad de instalacion, uso y mantenimiento. Por ejemplo, las bobinas de Rogowski pueden disenarse al estilo de nucleo dividido, de modo que la desconexion de conductores no sea necesaria durante la instalacion. Las bobinas de Rogowski pueden disenarse de modo que sean inmunes a campos magneticos externo, eviten la saturacion, y reaccionen a avenas de nivel bajo (evitando por ello el esfuerzo excesivo en los componentes relacionados).

Ademas, usando un rele basado en microprocesador como el rele 1308, las senales de corriente detectadas en las bobinas 1306 y/o 1312 pueden ser manipuladas de varias formas. Por ejemplo, las senales de corriente digitales pueden escalarse facilmente dentro del rele 1308 usando multiplicadores con factores de escala disenados para desarrollar una senal de rele interno que corresponda a una magnitud de la corriente supervisada. Como otro ejemplo, dado que la magnitud de la senal puede ser escalada, un angulo de fase asociado con una senal de corriente concreta puede ser desplazado segun sea necesario usando manipulacion numerica en algoritmos asociados con el rele 1308. Como un ejemplo final, se puede implementar un algoritmo de restriccion de armonicos en el rele 1308 con el fin de evitar la desconexion indeseable del disyuntor de circuito 1304 en caso de corrientes de irrupcion por energizacion (es decir, corrientes que resultan del encendido inicial del transformador).

Al usar tal rele basado en microprocesador 1308, se puede usar un recurso informatico, tal como, por ejemplo, un ordenador personal, durante la operacion del rele 1308 para observar las cantidades de proteccion calculadas en tiempo real. Tales observaciones en tiempo real pueden permitir la realizacion de ajustes de calibracion finos, incluso despues de la instalacion, con el fin de lograr alta sensibilidad.

Ademas, como se ha mencionado anteriormente, la posicion de toma del transformador 1310 se puede cambiar durante la operacion al objeto de variar el voltaje secundario distribuido por el transformador 1310. Durante tales cambios, las corrientes del sistema 1300 pueden llegar temporalmente a niveles que podnan considerarse erroneamente como eventos de avena. Ademas, una vez que haya tenido lugar el cambio de posicion de toma, las corrientes se alteraran, requiriendo cambios correspondientes, por ejemplo, en el rele 1308.

Tales cambios de posicion de toma pueden realizarse en el sistema de proteccion HAE 1300 usando la senal de posicion de toma 1328. Por ejemplo, la senal de posicion de toma 1328 puede pasarse al rele 1308 a traves de un controlador logico programable (“PLC”), o mediante alguna otra tecnica para comunicar la informacion de posicion de toma al rele 1308. El rele 1308 puede almacenar (o tener acceso de otro modo a) una tabla de consulta de relaciones de devanado del transformador 1310 en las varias posiciones de toma del transformador, y puede usar la tabla de consulta para corregir las senales de corriente recibidas de las bobinas 1306 y 1312 durante y despues de los cambios de posicion de toma. Como resultado, la combinacion de bobina/rele tiene en cuenta las diferentes relaciones de devanado del transformador 1310, y los parametros de restriccion del rele 1308 se pueden poner con alta sensibilidad.

En el sistema de proteccion HAE 1300, las bobinas de Rogowski pueden proporcionar exactitud de clase de medicion en mediciones de sus senales de corriente de salida. Por ejemplo, las bobinas de Rogowski pueden

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disenarse para medir corrientes con una precision superior a 0,1%, con una precision tipica de 1%-3% o mejor. Ademas, dado que no se saturan tipicamente, las bobinas de Rogowski ofrecen un amplio rango de medicion, tal como, por ejemplo, de varios amperios a varios cientos de miles de amperios. Como resultado, tales bobinas pueden ser usadas para medir corrientes que tienen un componente CC grande. Ademas, tales bobinas de Rogowski pueden operar en un amplio rango de frecuencias, tal como desde aproximadamente 0,1 Hz a mas 1 MHz. Las bobinas de Rogowski tambien pueden disenarse para proporcionar una respuesta de frecuencia de paso de banda de hasta aproximadamente 200 MHz o mas.

La figura 14 ilustra una implementacion del sistema de proteccion HAE 1300 de la figura 13. En terminos generales, las bobinas 1306 y 1312 pueden instalarse en varias posiciones. Por ejemplo, las bobinas 1306 y 1312 pueden montarse en una pared de la boveda 1326 en un punto donde el bus penetre la pared. En la figura 14, las bobinas 1306 estan situadas alrededor de conductores 1302, que estan conectados a tomas 1402 (etiquetadas h1-h3), y montadas en un dispositivo de conmutacion 1404 que es responsable de conmutar el transformador 1310 (vease la figura 15 y la explicacion asociada). Las bobinas 1312 estan conectadas a terminales de bajo voltaje 1406 (etiquetados X1-X6). En la figura 14, las bobinas 1306 estan configuradas de manera similar a la ilustrada en las figuras 2 y 3, con cada fase del (de los) conductor(es) 1302 encerrada por una bobina separada de las bobinas 1306. Las bobinas 1306 y 1312 pueden personalizarse para acomodar los conductores asociados con la boveda 1326 en formas distintas de la ilustrada en la figura 14.

La figura 15 ilustra una configuracion de los conductores 1302 y bobinas 1306, donde las bobinas 1306 estan integradas en la pared de la boveda 1326. La figura 16 ilustra una bobina 1312 configurada con dos de los conductores 1314 contenidos dentro de una sola bobina 1312.

La figura 17 ilustra un sistema de proteccion HAE 1700 que es similar al sistema 1300 de la figura 13, pero que incluye una tercera bobina 1702 asociada con brazo(s) conductor(es) 1318 y conectada al rele 1308. Como resultado, el sistema de proteccion HAE 1700 proporciona multiples zonas de proteccion redundantes y/o independientes para los varios componentes HAE asociados.

Por ejemplo, una primera zona de proteccion 1704 incluye todos los componentes entre la bobina 1306 y 1310 (por ejemplo, el transformador 1310). Una segunda zona de proteccion 1706 incluye todos los componentes situados entre la bobina 1312 y la bobina 1702 (por ejemplo, los cables refrigerados por agua 1316). Finalmente, una tercera zona de proteccion 1708 incluye todos los componentes situados entre la bobina 1306 y la bobina 1702.

De forma similar a los varios sistemas de proteccion descritos anteriormente, el rele 1308 puede implementar tres algoritmos distintos, cada uno de los cuales corresponde a una de las zonas de proteccion 1704, 1706 y 1708. Como resultado, la zona de proteccion 1704 es independiente del mal funcionamiento de la bobina 1702, mientras que la zona de proteccion 1706 es independiente del mal funcionamiento de la bobina 1306. Finalmente, la zona de proteccion 1708 es independiente del mal funcionamiento de la bobina 1312.

Ademas, el sistema de proteccion HAE 1700 permite determinar tanto la posicion como la magnitud de una avena. Ademas, con respecto a la zona de proteccion 1706, no se necesita informacion acerca de la posicion de la toma

asociada con el transformador 1310. Como resultado, el algoritmo de proteccion para la zona de proteccion 1706 se

puede simplificar con respecto a un algoritmo correspondiente para la zona de proteccion 1704, y, como resultado, el rele 1308 se puede poner de forma mas sensible.

La figura 18 es un diagrama de circuito de un primer circuito de prueba para probar un sistema de proteccion electrica. En la figura 18, una fuente 1802 suministra potencia a un transformador 1804. Espedficamente, la fuente 1802 suministra una corriente que tiene un valor, por ejemplo, de 2.500 A, que es elevado por el transformador 1804 a una corriente que tiene un valor, por ejemplo, de 60 kA.

Se usan una bobina 1806 y una bobina 1808 para detectar estas corrientes, y estan en comunicacion con los

canales 3 y 6 de un registrador de transitorios 1810, que puede estar asociado con, o ser parte de, un rele

diferencial tal como los descritos anteriormente. Se inicia una avena (cortocircuito) en el circuito de prueba 1800 usando un interruptor 1812, donde las corrientes de fallo puede ser del rango de, por ejemplo, 1kA - 10kA, y las bobinas 1806 y 1808 son comprobadas en el rango de estas corrientes de fallo.

Una bobina 1814 mide la corriente diferencial para comparacion con la salida de las bobinas 1806 y 1808, y comunica con el canal 4 del registrador 1810. Una bobina 1816 y una bobina 1818 estan conectadas a conductores externos (no representados) y se usan para medir los efectos de las corrientes a traves de dichos conductores externos al llevar corrientes altas. Las salidas de las bobinas 1816 y 1818 son multiplicadas por un multiplicador 1820 y un multiplicador 1822 (por ejemplo, por 100x), respectivamente, e introducidas, respectivamente, a canales 2 y 7 del registrador 1810.

Se usa un shunt de laboratorio 1824 para proteccion contra corrientes indeseadas o inseguras, y esta conectado al canal 8 del registrador 1810. Una resistencia 1826 esta conectada a la fuente 1802 con el fin de limitar una salida de corriente por la fuente 1802, mientras que una resistencia 1828 esta conectada al interruptor 1812 y se usa de forma

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similar.

Finalmente, se usan un transformador de corriente 1830 y un transformador de corriente 1832 como sensores de corriente que producen mediciones de corriente con las que se pueden comparar los resultados de las mediciones de las varias bobinas. Los transformadores de corriente 1830 y 1832 estan conectados a canales 1 y 5 del registrador 1810, respectivamente.

En el circuito de prueba 1800, no se aplico blindaje externo a las varias bobinas, con el fin de probar mas plenamente condiciones extremas de aplicacion (como las que podna haber en un HAE).

La figura 19 es un grafico de resultados de prueba del circuito de prueba 1800 de la figura 18. En la figura 19, se usa una corriente de fallo que es aproximadamente 10% de la corriente de carga, y se ilustran formas de onda resultantes para los varios componentes, etiquetados.

La figura 20 es un primer grafico de una comparacion de las formas de onda ilustradas en la figura 19. Espedficamente, en la figura 20, una primera forma de onda 2002 representa una forma de onda asociada con la bobina 1814, que mide directamente la corriente de fallo, en virtud de su conexion al interruptor 1812. Una segunda forma de onda 2004 representa una forma de onda asociada con una diferencia entre las formas de onda asociadas con las bobinas 1806 y 1808 (escaladas por la relacion de transformador). La segunda forma de onda 2002 contiene una senal de ruido procedente de canales no blindados del registrador 1810. Esta senal de ruido es virtualmente identica despues de la prueba como antes, y por lo tanto no es probable que haya sido aportada por ningun efecto asociado con alguna de las varias bobinas.

La figura 21 es un segundo grafico de la comparacion de formas de onda ilustradas en la figura 20. En la figura 21, la comparacion de formas de onda se ha amplificado 10x por razones de claridad.

En las figuras 20 y 21, es evidente que las dos formas de onda 2002 y 2004 son virtualmente identicas, estableciendo por ello una exactitud de las tecnicas antes descritas para detectar corrientes de fallo usando un rele diferencial y bobinas de Rogowski.

La figura 22 es un diagrama de circuito de un segundo circuito de prueba 2200 para probar un sistema de proteccion electrica. En la figura 22, una fuente de potencia 2202 suministra potencia a un transformador 2204. Se inicia una corriente de fallo usando un elemento de circuito 2206, que puede ser, por ejemplo, una resistencia de limitacion de corriente. Una primera bobina redonda 2208 y una segunda bobina redonda 2210 detectan corrientes en sus posiciones respectivas y comunican los resultados a un registrador 2212. Ademas, una primera bobina oval 2214 y una segunda bobina oval 2216 detectan corrientes en sus posiciones respectivas y comunican los resultados al registrador 2212. Finalmente, un transformador de corriente 2218 mide la corriente de fallo para comparacion con los resultados calculados en base a las bobinas 2208, 2210, 2214 y 2216. El transformador de corriente 2218 puede ser, por ejemplo, un transformador de corriente de 6005 A.

El canal 1 del registrador 2212 detecta una salida de la primera bobina oval 2214, el canal 2 del registrador 2212 detecta una salida de la segunda bobina oval 2216, y el canal 3 determina una diferencia de las dos bobinas ovales 2214 y 2216. El canal 4 del registrador 2212 detecta una salida del transformador de corriente 2218. El canal 5 detecta una salida de la primera bobina redonda 2208, el canal 6 detecta una salida de la segunda bobina redonda 2210, y el canal 7 determina una diferencia entre la primera bobina redonda 2208 y la segunda bobina redonda 2210. Finalmente, el canal 8 determina una diferencia entre la primera bobina oval 2214 y la segunda bobina redonda 2210.

La figura 23 es un grafico que muestra un resultado de una simulacion del circuito de prueba 2200 de la figura 22. En la figura 23 se uso una corriente de carga de 1 kA, junto con niveles de avena en el rango de 10 A a 850 A. Una primera lmea 2302 representa las mediciones resultantes del transformador de corriente 2218, mientras que una segunda lmea 2304 representa las mediciones resultantes de las varias bobinas (multiplicadas por un factor de 10). Como es evidente en la figura 23, las mediciones de corriente basadas en las varias bobinas de la figura 22 son altamente sensibles y responden a las condiciones de avena comprobadas.

En conclusion, la descripcion anterior ilustra varios sistemas de proteccion para sistemas electricos tales como, por ejemplo, redes puntuales, divisores de potencia de subestacion, y hornos de arco electrico. Los varios sistemas de proteccion pueden disenarse y usarse para detectar y reparar avenas que puede producirse dentro de los sistemas electricos. Por ejemplo, se puede usar un par de bobinas de Rogowski para detectar corriente a lo largo de conductores en sus posiciones respectivas en los conductores, y para enviar senales correspondiente a un rele diferencial multifuncion que tiene multiples entradas de voltaje y corriente. Comparando las senales procedentes de las bobinas de Rogowski, el rele diferencial puede determinar si hay una avena en algun punto a lo largo de los conductores y entre el par de bobinas de Rogowski. Ademas, el rele puede disparar entonces, en respuesta a la avena, un disyuntor de circuito u otro dispositivo de proteccion de red para corregir la avena.

Ademas, cuando se incluyen multiples reles, al menos uno de los reles puede estar en comunicacion con uno o

varios de los otros reles, y/o con una o varias de las bobinas de Rogowski asociada con uno de los otros reles. De esta forma, se puede disenar y usar muchos esquemas de proteccion diferentes, incluyendo esquemas diferenciales y esquemas de deteccion de sobrecorrientes. Ademas, cada uno de los varios reles puede disenarse para proporcionar funcionalidad de reserva muy rapida para uno o varios de los otros reles.

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Se han descrito varias implementaciones. No obstante, se entendera que se puede hacer varias modificaciones. Consiguientemente, otras implementaciones caen dentro del alcance de las reivindicaciones siguientes.

Claims (34)

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   REIVINDICACIONES

   1. Un sistema de proteccion electrica (100) incluyendo:

   una primera bobina de Rogowski (108; 408) colocada para detectar una primera corriente y generar una primera medicion de corriente;

   una segunda bobina de Rogowski (110; 420) colocada para detectar una segunda corriente y generar una segunda medicion de corriente, donde se define una primera zona de proteccion (104) entre la primera bobina de Rogowski (108; 408) y la segunda bobina de Rogowski (110; 420); y

   un primer dispositivo de proteccion (116; 414) operable para determinar la existencia de una primera avena que esta asociada con un primer elemento de circuito dentro de la primera zona de proteccion (104) a partir de la diferencia entre la primera medicion de corriente y la segunda medicion de corriente.
2. 2. El sistema de la reivindicacion 1, donde la segunda bobina de Rogowski (110) define una segunda zona de proteccion (118) conteniendo un segundo elemento de circuito, y el primer dispositivo de proteccion (116) puede operar para implementar un segundo esquema de proteccion para detectar una segunda avena asociada con el segundo elemento de circuito.
3. 3. El sistema de la reivindicacion 2, donde el segundo esquema de proteccion incluye un esquema de proteccion contra sobrecorrientes.
4. 4. El sistema de la reivindicacion 3, donde el primer dispositivo de proteccion (116) puede operar para integrar la proteccion de la primera zona de proteccion (104) y la segunda zona de proteccion (118).
5. 5. El sistema de la reivindicacion 4, donde el primer dispositivo de proteccion (116) puede operar para proporcionar una tercera zona de proteccion (120) que sirve como una zona de proteccion de reserva para la primera zona de proteccion (104) y la segunda zona de proteccion (118).
6. 6. El sistema de la reivindicacion 1, incluyendo ademas un primer disyuntor de circuito operable para recibir una primera instruccion del primer dispositivo de proteccion (116; 414) e interrumpir la primera corriente en respuesta a la primera instruccion.
7. 7. El sistema de la reivindicacion 6, donde la primera bobina de Rogowski (408), la segunda bobina de Rogowski (420), el primer dispositivo de proteccion (414), y el primer disyuntor de circuito estan asociados con una primera unidad de red (402) de un sistema de red electrica (400).
8. 8. El sistema de la reivindicacion 7, incluyendo ademas:

   una tercera bobina de Rogowski colocada para detectar una tercera corriente y generar una tercera medicion de corriente;

   una cuarta bobina de Rogowski colocada para detectar una cuarta corriente y generar una cuarta medicion de corriente, donde se define una segunda zona de proteccion en base a una posicion de la tercera bobina de Rogowski y la cuarta bobina de Rogowski; y

   un segundo dispositivo de proteccion operable para determinar a partir de la tercera medicion de corriente y la cuarta medicion de corriente la existencia de una segunda avena que esta asociada con un segundo elemento de circuito dentro de la segunda zona de proteccion.
9. 9. El sistema de la reivindicacion 8, incluyendo ademas un segundo disyuntor de circuito operable para recibir una segunda instruccion del segundo dispositivo de proteccion e interrumpir la tercera corriente en respuesta a la segunda instruccion.
10. 10. El sistema de la reivindicacion 9, donde la tercera bobina de Rogowski, la cuarta bobina de Rogowski, el segundo dispositivo de proteccion y el segundo disyuntor de circuito estan asociados con una segunda unidad de red (404) del sistema de red electrica (400).
11. 11. El sistema de la reivindicacion 10, incluyendo ademas un enlace de comunicaciones (476) entre el primer dispositivo de proteccion (414) y el segundo dispositivo de proteccion (416).
12. 12. El sistema de la reivindicacion 11, donde la primera unidad de red (402) y la segunda unidad de red (404) estan conectadas a traves de una conexion de bus (462).
13. 13. El sistema de la reivindicacion 12, donde el primer dispositivo de proteccion (414) y el segundo dispositivo de

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    proteccion (416) comparten la primera medicion de corriente, la segunda medicion de corriente, la tercera medicion de corriente, y la cuarta medicion de corriente por el enlace de comunicaciones (476), y usan las mediciones de corriente para determinar que hay una avena de bus asociada con la conexion de bus (462).
14. 14. El sistema de la reivindicacion 12, donde la tercera bobina de Rogowski, la cuarta bobina de Rogowski y el segundo disyuntor de circuito estan conectados al primer dispositivo de proteccion.
15. 15. El sistema de la reivindicacion 14, donde:

    el primer dispositivo de proteccion puede operar para recibir una notificacion de mal funcionamiento que indica un mal funcionamiento del segundo dispositivo de proteccion, y

    el primer dispositivo de proteccion puede operar para recibir la tercera medicion de corriente y la cuarta medicion de corriente y determinar que la segunda avena existe en base a la medicion de corriente.
16. 16. El sistema de la reivindicacion 15, donde el primer dispositivo de proteccion puede operar para operar el segundo disyuntor de circuito en respuesta a la segunda avena.
17. 17. El sistema de la reivindicacion 1, incluyendo ademas una tercera bobina de Rogowski colocada para detectar una tercera corriente y generar una tercera medicion de corriente, donde se define una segunda zona de proteccion en base a una posicion de la primera bobina de Rogowski y la tercera bobina de Rogowski, y se define una tercera zona de proteccion en base a una posicion de la segunda bobina de Rogowski y la tercera bobina de Rogowski.
18. 18. El sistema de la reivindicacion 17, donde el primer dispositivo de proteccion es operable para determinar a partir de la primera medicion de corriente y la tercera medicion de corriente que hay una segunda avena que esta asociada con un segundo elemento de circuito dentro de la segunda zona de proteccion.
19. 19. El sistema de la reivindicacion 17, donde el primer dispositivo de proteccion es operable para determinar a partir de la segunda medicion de corriente y la tercera medicion de corriente que hay una tercera avena que esta asociada con un tercer elemento de circuito dentro de la tercera zona de proteccion.
20. 20. El sistema de proteccion electrica de la reivindicacion 1, donde la primera bobina de Rogowski (408) y la segunda bobina de Rogowski (420) se incluyen en un primer agrupamiento de dos o mas bobinas, e incluyendo ademas un segundo agrupamiento de dos o mas bobinas de Rogowski y un tercer agrupamiento de dos o mas bobinas de Rogowski, donde:

    el primer agrupamiento de bobinas de Rogowski (408, 420) puede operar para generar la primera medicion de corriente y la segunda medicion de corriente; el segundo agrupamiento de bobinas de Rogowski (410, 422) puede operar para generar segundas senales de corriente asociadas con una segunda unidad de red (404) del sistema electrico (400); y

    el tercer agrupamiento de bobinas de Rogowski (412, 424) puede operar para generar terceras senales de corriente asociadas con una tercera unidad de red (406) del sistema electrico (400).
21. 21. El sistema de proteccion electrica de la reivindicacion 1, donde la primera bobina de Rogowski esta asociada con un alimentador primario de un sistema electrico y es operable para detectar una corriente primaria en el alimentador primario y el primer dispositivo de proteccion puede operar para recibir una primera senal de corriente de la primera bobina de Rogowski, incluyendo ademas el dispositivo de proteccion electrica:

    bobinas de Rogowski secundarias, cada una asociada con un alimentador secundario correspondiente del sistema electrico y operable para detectar una corriente secundaria correspondiente en el alimentador secundario;

    dispositivos de proteccion secundarios, cada uno operable para recibir una senal de corriente secundaria de una bobina de Rogowski secundaria asociada; y

    un enlace de comunicacion operable para transmitir la primera senal de corriente y las senales de corriente secundarias entre el primer dispositivo de proteccion y los dispositivos de proteccion secundarios.
22. 22. El sistema de proteccion electrica de la reivindicacion 1, donde:

    la primera bobina de Rogowski esta colocada a lo largo de un primer conductor y es operable para medir una primera corriente en el primer conductor para generar la primera medicion de corriente, donde el primer conductor es parte de un sistema de horno de arco electrico (HAE); y

    el dispositivo de proteccion puede operar ademas para usar la primera medicion de corriente al determinar que existe una avena en el sistema HAE.

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23. 23. Un metodo para proteger un sistema electrico, incluyendo el metodo:

    medir una primera corriente a traves de un primer conductor (102) en un sistema electrico (100; 400) usando una primera bobina de Rogowski (108; 408) colocada a lo largo del primer conductor (102);

    enviar una primera senal de corriente correspondiente a la primera corriente;

    medir una segunda corriente a traves de un segundo conductor (106) en el sistema electrico (100; 400) usando una segunda bobina de Rogowski (110; 420) colocada a lo largo del segundo conductor (106);

    enviar una segunda senal de corriente correspondiente a la segunda corriente;

    proporcionar la primera senal de corriente y la segunda senal de corriente a un primer dispositivo de proteccion (116; 414); y,

    determinar la existencia de una primera avena que esta asociada con un primer elemento de circuito dentro de una primera zona de proteccion (104) definida entre la primera bobina de Rogowski (108; 408) y la segunda bobina de Rogowski (110; 420) a partir de la diferencia entre la primera medicion de corriente y la segunda medicion de corriente.
24. 24. El metodo de la reivindicacion 23, incluyendo ademas:

    proporcionar proteccion contra sobrecorrientes a un segundo elemento de circuito que esta colocado dentro de una segunda zona de proteccion (118) del sistema electrico (100; 400) que se define por una posicion de la segunda bobina de Rogowski (110; 420), usando el primer dispositivo de proteccion (116; 414).
25. 25. El metodo de la reivindicacion 24, incluyendo:

    proporcionar proteccion de reserva dentro de una tercera zona de proteccion (120) que incluye la primera zona de proteccion (104) y la segunda zona de proteccion (118), usando el primer dispositivo de proteccion (116).
26. 26. El metodo de la reivindicacion 23, donde el primer conductor y el segundo conductor se incluyen dentro de una primera unidad de red (402) del sistema electrico (400), incluyendo ademas:

    medir una tercera corriente a traves de un tercer conductor en el sistema electrico (400) usando una tercera bobina de Rogowski (410) colocada a lo largo del tercer conductor;

    enviar una tercera senal de corriente correspondiente a la tercera corriente;

    medir una cuarta corriente a traves de un cuarto conductor en el sistema electrico (400) usando una cuarta bobina de Rogowski (422) colocada a lo largo del cuarto conductor;

    enviar una cuarta senal de corriente correspondiente a la cuarta corriente; y

    proporcionar la tercera senal de corriente y la cuarta senal de corriente a un segundo dispositivo de proteccion (416).
27. 27. El metodo de la reivindicacion 26, donde el tercer conductor y el cuarto conductor se incluyen dentro de una segunda unidad de red (404) del sistema electrico (400).
28. 28. El metodo de la reivindicacion 27, incluyendo ademas determinar, en base a la tercera senal de corriente y la cuarta senal de corriente, que existe una avena asociada con la segunda unidad de red (404).
29. 29. El metodo de la reivindicacion 27, donde el primer dispositivo de proteccion (414) y el segundo dispositivo de proteccion (416) estan conectados por un enlace de comunicaciones (476);

    el sistema electrico incluye un bus de conexion (462) que conecta la primera unidad de red (402) a la segunda unidad de red (404), y

    el bus de conexion (462) esta conectado al segundo conductor y el cuarto conductor entre la primera bobina de Rogowski (408) y la segunda bobina de Rogowski (420).
30. 30. El metodo de la reivindicacion 29, incluyendo ademas:

    transmitir la primera senal de corriente y la segunda senal de corriente desde el primer dispositivo de proteccion (414) al segundo dispositivo de proteccion (416);

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    transmitir la tercera senal de corriente y la cuarta senal de corriente desde el segundo dispositivo de proteccion (416) al primer dispositivo de proteccion (414); y

    determinar que existe una avena asociada con el bus de conexion (462), en base a la primera senal de corriente, la segunda senal de corriente, la tercera senal de corriente y la cuarta senal de corriente.
31. 31. El metodo de la reivindicacion 26, incluyendo ademas:

    transmitir la tercera senal de corriente desde la tercera bobina de Rogowski al primer dispositivo traves de una primera conexion;

    transmitir la cuarta senal de corriente desde la cuarta bobina de Rogowski al primer dispositivo traves de una segunda conexion; y

    determinar, en el primer dispositivo de proteccion y en base a la tercera senal de corriente y la cuarta senal de corriente, que existe una avena asociada con la segunda unidad de red.
32. 32. El metodo de la reivindicacion 23, incluyendo ademas:

    medir una tercera corriente a traves de un tercer conductor en el sistema electrico usando una tercera bobina de Rogowski colocada a lo largo del tercer conductor;

    enviar una tercera senal de corriente correspondiente a la tercera corriente; e introducir la tercera senal de corriente en el primer dispositivo de proteccion.
33. 33. El metodo de la reivindicacion 32, incluyendo ademas determinar que existe una avena entre la primera bobina de Rogowski y la tercera bobina de Rogowski en base a la primera senal de corriente y la tercera senal de corriente.
34. 34. El metodo de la reivindicacion 32, incluyendo ademas determinar que existe una avena entre la tercera bobina de Rogowski y la segunda bobina de Rogowski en base a la tercera senal de corriente y la segunda senal de corriente.

    de proteccion, a de proteccion, a