ES2829596T3 - Dispositivo de protección de redes eléctricas - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de protección de redes eléctricas, que consta de al menos una primera parte (1) destinada a detectar una falla eléctrica que se produce en una red y una segunda parte (2) que consta de al menos un interruptor (5) que conecta dicha red a una fuente de alimentación eléctrica (4), comprendiendo la primera parte al menos un sistema de detección por reflectometría (1), configurado para detectar la falla eléctrica que ocurre en un segmento de red, que consta el mismo de un bloque de inyección (11) que genera una señal eléctrica de alta frecuencia, siendo dicha señal inyectada en el segmento de red a través de medios de acoplamiento (12) y un bloque de recepción (13) adecuado para recibir una señal de retorno de la señal inyectada en la red, digitalizando dicho bloque las señales recibidas; cada sistema de detección consta de un bloque de procesamiento de datos (14) y medios de comunicación (15), estando configurado el bloque de procesamiento de datos (14) para detectar y analizar las modificaciones de impedancia que ocurren en dicho segmento de red y decidir, cuando una modificación en la impedancia detectado excede un umbral dado, de la transmisión a la segunda parte (2) del dispositivo, a través de los medios de comunicación (15), de una señal de control adecuada para provocar la activación de la apertura del interruptor (5); estando dicho dispositivo caracterizado porque dichos medios de comunicación (15) están configurados además para recibir y transmitir al bloque de procesamiento (14), información de funcionamiento transmitida por otros bloques de procesamiento, siendo dicha información tenida en cuenta por el bloque de procesamiento (14) para decidir si enviar el comando de activación de la apertura del interruptor (5).
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de protección de redes eléctricas
La presente invención tiene por objeto a un dispositivo de protección de redes eléctricas. Se aplica a la protección de todo tipo de redes eléctricas independientemente de su naturaleza, ya sea destinadas a la alimentación eléctrica o transferencia de datos.
La protección de las instalaciones eléctricas, de todo tipo, es fundamental para la seguridad de las personas y de los bienes. En efecto, una falla eléctrica provoca con frecuencia un incendio con consecuencias a menudo desastrosas. Una falla eléctrica también puede provocar electrificación de zonas sensibles o, de forma más dramática, la electrocución de personas.
La protección eléctrica se aplica a todo tipo de instalaciones eléctricas. Estos incluyen, en particular, la protección eléctrica de edificios, de sitios industriales, de aviones y de automóviles, por ejemplo. También se puede citar la protección eléctrica sobre las nuevas infraestructuras de producción eléctrica tales como aerogeneradores o campos de paneles fotovoltaicos en particular. Otras infraestructuras también deben estar protegidas eléctricamente, por ejemplo, los terminales de recarga de vehículos eléctricos.
En muchos casos, los efectos producidos por las fallas eléctricas se ven agravados por la falta de reactividad de los órganos de corte de alimentación eléctrica. En efecto, cuando ocurren fallas eléctricas, todavía hay numerosas situaciones en las que el órgano de corte de alimentación eléctrica se activa demasiado tarde. El tiempo para detectar una falla es un parámetro muy importante en la cadena de protección. Cuanto menor sea el tiempo de reacción ante la aparición de una falla eléctrica, mayores son las posibilidades de cancelar su efecto, o al menos limitarlo.
Se conocen soluciones para asegurar instalaciones eléctricas. Estas soluciones se basan esencialmente en el análisis de magnitudes eléctricas como el par corriente/tensión. Presentan varios inconvenientes, siendo estos inconvenientes en función del tipo de aplicación.
Un primer inconveniente es la falta de reactividad. Los dispositivos actuales presentan un compromiso entre la calidad de detección y la tasa de falsas alarmas, pudiendo ciertos equipos de protección dejar pasar unos quince arcos eléctricos antes de tomar la decisión de abrir el circuito. Por tanto, muchos sistemas actuales presentan tiempos de respuesta excesivamente largos. En particular, el tiempo de diagnóstico se alarga por el hecho de tener fallas intermitentes del tipo de arcos en serie o en paralelo debido a que se necesitan varias iteraciones antes de tomar la decisión de poner una línea en seguridad.
Para ciertas aplicaciones, las redes eléctricas presentan otras restricciones, este es, en particular, el caso de las redes de cables en los aviones. Una red de aviónica requiere un sistema de protección redundante, de pequeño volumen y poca masa, con la máxima fiabilidad. Existen soluciones para la aeronáutica, pero el hecho de hacer un avión cada vez más eléctrico y la restricción de una solución de protección por línea, y, por tanto, por carga, dan lugar a núcleos eléctricos cada vez más grandes y, por lo tanto, más pesados, en particular, debido a los sensores de corriente. Por tanto, estas soluciones no son del todo satisfactorias. Las redes cableadas en el interior de los vehículos automóviles de motor tienen otros requisitos con respecto a su protección. Actualmente, los sistemas de protección de los vehículos de automóviles se limitan a los fusibles. Una nueva restricción en este campo se debe en particular a la aparición de paquetes de baterías que son muy sensibles a cortocircuitos con riesgo de explosión. Los niveles de tensión también tienen tendencia a aumentar con una mayor probabilidad de tener fenómenos de arcos eléctricos o fallas intermitentes que conducen a consecuencias graves.
Un documento US 2602841 A desvela un dispositivo de protección de redes eléctricas. El documento EP 2221 626 A1 desvela un sistema de detección por reflectometría.
Otras características específicas de las instalaciones eléctricas imponen dispositivos de protección específicos. En particular, un mismo dispositivo no está adaptado a dos redes de CA de diferentes frecuencias o una red de CC. Un dispositivo para una red de CC tampoco está adaptado a una red de CA.
De este modo, las soluciones actuales no permiten utilizar dispositivos de protección estándar adaptados a todas las aplicaciones, o al menos utilizar dispositivos de estructura similar para todas estas aplicaciones. Sobre el plano económico, esta falta de estandarización no permite optimizar los costes de producción.
Un objeto de la invención es, en particular, paliar los inconvenientes anteriormente citados. Para ello, el objeto de la invención es un dispositivo de protección de redes eléctricas según la reivindicación 1.
El dispositivo consta, además, por ejemplo, de medios para medir una magnitud eléctrica en el interior de la red, siendo una orden de apertura enviada al interruptor cuando la medición de esta magnitud excede un umbral dado, pudiendo la magnitud eléctrica ser la corriente.
Ventajosamente, los medios de acoplamiento efectúan, por ejemplo, un acoplamiento direccional orientando la señal inyectada en la línea en una dirección dada.
En un modo de implementación particular, al menos un sistema de detección está programado para detectar modificaciones en las impedancias en una zona de línea dada.
Como la señal enviada para activar la apertura de un interruptor es una señal codificada, dicha señal codificada es transportada por la señal de sonda inyectada por un sistema de detección.
El umbral de detección dado es, por ejemplo, programable.
En otro modo de realización posible, al menos el bloque de inyección, El bloque de recepción y el bloque de control y de procesamiento de datos se comparten sobre varias líneas, siendo uno o varios multiplexores insertados entre los bloques de inyección y recepción y los medios de acoplamiento específicos de cada línea.
Ventajosamente, el dispositivo puede ser adecuado para de entregar información de diagnóstico de línea a partir de detecciones de variación en impedancias o variación en velocidad de una señal inyectada por el sistema de detección de reflectometría.
La red es, por ejemplo, una red de telecomunicaciones.
En un modo de realización ventajoso, el sistema de detección del dispositivo implementa un procedimiento de reflectometría multiportadora, por ejemplo, del tipo MCTDR.
Otras características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto con la ayuda de la descripción que sigue realizada en relación con los dibujos adjuntos, que representan:
- la figura 1, un modo de realización posible de un dispositivo según la invención;
- la figura 2, un ejemplo del uso de un umbral de detección de una señal de retorno recibida por un reflectómetro usado en un dispositivo según la invención;
- la figura 3, un ejemplo de uso de dispositivos según la invención en una red.
La figura 1 presenta un diagrama de bloques de un modo de realización posible de un dispositivo según la invención. Un dispositivo según la invención consta al menos de dos partes: una primera parte 1 destinada a detectar y localizar fallas sobre una o varias líneas eléctricas 3 y una segunda parte 2 compuesta al menos por un interruptor o contactor 5 controlable. Este interruptor puede ser de tipo electromecánico o de tipo electrónico, a base de transistores o tiristores, por ejemplo. El interruptor está conectado a la entrada a una fuente de alimentación eléctrica 4 y está conectado a la salida a una red eléctrica 3. De manera inversa, el interruptor se puede conectar en la salida a una fuente de alimentación eléctrica. Esto permite, en particular, tener en cuenta el caso de sistemas alimentados por baterías en los que o la batería alimenta al motor, o el motor alimenta la batería, entonces a carga.
La primera parte del dispositivo se compone de al menos un sistema de detección de fallas 1 que funciona según el principio de reflectometría.
Este principio se acerca al del radar. Una señal eléctrica, generalmente en alta frecuencia o banda ancha, se inyecta en uno o varios lugares de una red de cables en los que es probable que se detecte una falla. La señal se propaga sobre la red y devuelve parte de su energía cuando encuentra una discontinuidad eléctrica, es decir, una modificación de impedancia. En un caso simple, la señal se propaga a lo largo de una línea de alimentación eléctrica de dos hilos, siendo necesarios al menos dos conductores para su propagación. La invención se aplica a todos los demás tipos de cables que comprenden uno o varios hilos, en particular para cables de tres hilos, cables coaxiales o cables referenciados a un plano de tierra. Una discontinuidad eléctrica puede resultar de una falla. El análisis de las señales devueltas al punto de inyección permite deducir información sobre la presencia, la naturaleza y ubicación de estas discontinuidades, por lo tanto, fallas eventuales.
El sistema 1 utilizado en un dispositivo según la invención consta, por tanto, de bloques que permiten implementar este principio de detección y ubicación por reflectometría.
Por tanto, consta de un bloque de inyección 11 y medios de acoplamiento 12. El bloque de inyección consta, en particular, de un generador de frecuencias que entrega una tensión que forma la señal de inyección también llamada señal de sonda. El generador de frecuencias es programable, por ejemplo.
El bloque de inyección genera una señal de inyección que es inyectada en un punto de la red 3 por los medios de acoplamiento 12. Para ello, los medios de acoplamiento están acoplados a un punto de la red, siendo este punto el punto de entrada de la señal de inyección. Como la línea eléctrica sobre la que se acopla el sistema es de dos hilos, una conexión se realiza en un primer punto de un conductor y la otra conexión se realiza en un segundo punto del otro conductor, junto al primer punto. En una aplicación multiconductor con plano de tierra, se puede realizar un acoplamiento por conexión en un punto de un conductor y la otra conexión sobre el plano de tierra. La función de los medios de acoplamiento es, en particular:
- inyectar la señal de la sonda entre dos conductores de la línea bajo vigilancia;
- recibir la señal de la sonda entre dos conductores de la línea bajo vigilancia;
también pueden tener la siguiente función:
- proteger el sistema de detección de señal nativa de la línea;
- proteger el sistema contra ataques relacionados con el entorno (rayos, etc....);
- dirigir la señal de la sonda hacia la línea bajo vigilancia, pudiendo esta última formar parte de una red formada por varias líneas, se trata entonces de un acoplamiento directivo.
El sistema de detección de reflectometría 1 también consta de un bloque de recepción 13 adecuado para recibir las señales devueltas por las discontinuidades encontradas por la señal inyectada transmitida. Estas señales devueltas se transmiten al bloque de recepción a través de los medios de acoplamiento 12. El bloque de recepción consta, en particular, de filtros adaptados, de amplificadores de bajo ruido y de convertidores de analógico a digital.
El sistema también consta de un bloque inteligente 14. Este bloque 14 está conectado al bloque de inyección 11 y al bloque de recepción 13. En particular, permite controlar el generador de frecuencia programable del bloque de inyección. Recibe las señales de recepción digitalizadas proporcionadas por el bloque de recepción 13. En particular, efectúa el procesamiento de estos datos digitales para confirmar o no la presencia de una falla, así como su ubicación. El sistema 1 también consta de medios de comunicación 15 que le permiten comunicarse con el interruptor 5 o hacia otros sistemas, un sistema de supervisión, por ejemplo, en particular en un modo de realización con varios interruptores. Los medios de comunicaciones permiten, en particular, que el órgano inteligente controle a distancia el interruptor 5, directamente o mediante un sistema de supervisión. En caso de falla comprobada, de hecho, el órgano de control puede enviar una señal de control al interruptor 5. Al recibir esta señal, el interruptor abre la línea de alimentación. Para ello, el interruptor 5 consta de las interfaces necesarias que permiten la apertura del circuito a partir de una señal de control de bajo nivel enviada a través de los medios de comunicación 15. La línea de comunicación 16 entre los medios de comunicación 15 y el interruptor 5 puede ser inalámbrica. También se puede utilizar un cable secundario como línea de comunicación. El sistema de comunicación también puede recibir información de otros órganos y de este modo permitir que el bloque de procesamiento 14 tenga en cuenta elementos externos en la toma de decisiones. Esto se puede utilizar ventajosamente cuando un componente, un interruptor, por ejemplo, sobre una línea protegida cambia de estado. El bloque de procesamiento entonces sabe que este es un evento normal en el funcionamiento del sistema y no una falla. El sistema de detección de reflectometría 1 inyecta en la red una señal cuyo espectro de frecuencia no perturba las señales útiles presentes sobre la línea, ni el entorno de los cables de red, en particular respetando las máscaras de frecuencias relacionadas con las restricciones de EMC. El período de repetición de la señal inyectada debe ser lo suficientemente pequeño para permitir que el sistema detecte una primera falla que potencialmente podría destruir una instalación, de este modo, el período de repetición puede ser inferior a 500 ps, o incluso más pequeño. Para este fin, la señal inyectada se puede generar ventajosamente según procedimientos de reflectometría de múltiples portadoras, por ejemplo, del tipo MCTDR (Multi-Carrier Time Domain Reflectometry) u otros procedimientos que tienen las mismas características de frecuencia.
Para las restricciones de ancho de banda de las líneas 3 de la red, las señales utilizan, por ejemplo, frecuencias entre 100 kHz y 200 MHz con una amplitud inferior a un voltio y una periodicidad del orden de cien nanosegundos.
En una fase preliminar, se efectúa la configuración del sistema de detección por reflectometría determinando un umbral de detección. El umbral de detección corresponde a un nivel de tensión dado. Se detecta una falla cuando una señal de recepción, procedente del encuentro de una discontinuidad en la red, supera este umbral. Este umbral puede ser variable.
La figura 2 ilustra un ejemplo del uso de tal umbral. La figura 2 presenta la señal de retorno de una señal de sonda de tipo gaussiana dada a modo de ejemplo que se transmite en una línea eléctrica y se considera aquí como la firma de referencia de esta línea, así como la señal de retorno 22 resultante del cálculo de la diferencia entre la medición continua y la señal 21. La referencia es registrada por el sistema y colocada en la memoria en un instante notable de la vida del sistema, por ejemplo:
◦ En la instalación;
◦ En el primer encendido;
◦ Al iniciar el sistema o subsistema;
◦ por control de un órgano externo;
◦ periódicamente;
◦ o de forma automática teniendo en cuenta la variabilidad del estado de las cargas o interconexiones que puedan tener consecuencia en la firma de la línea y que no serían fallas.
La tensión V de la señal se mide en función del tiempo t. Se pasa del campo del tiempo a una distancia desde el conocimiento de la velocidad de propagación que se configura en la instalación del sistema o se calcula automáticamente a partir de una medición estándar. El origen 24 se define como el punto de acoplamiento entre el sistema de diagnóstico cableado y la línea, también es la distancia cero, puede ser determinada automáticamente por el sistema o definido como un parámetro durante la instalación.
Tan pronto como los valores de la amplitud de la curva 22 superen un umbral 23 (es lineal sobre toda la longitud de la línea a modo de ejemplo), se considera que hay una falla sobre la línea. El tiempo de propagación de la señal de ida y vuelta también permite determinar la distancia recorrida y, por tanto, localizar la falla. La distancia se calcula entre el origen y el primer valor máximo de la amplitud tras superar el umbral. Por la otra, el umbral 23 está definido:
◦ en función del tipo de línea para tener en cuenta sus características de banda ancha como amortiguamiento y atenuación;
◦ en función del tipo de fallas (fallas francas, fallas no francas); de hecho, en función del tipo de falla a diagnosticar, se pueden definir varios umbrales para el mismo sistema con varios niveles de alarma.
Tan pronto como se detecte una falla, se envía un mensaje al interruptor 5 a través de los medios de comunicación
Las fallas que pueden ser detectadas por el sistema de detección de reflectometría 1, fallas correspondientes a modificaciones en la impedancia en las líneas eléctricas, son, en particular, los siguientes:
- cortocircuito;
- circuito abierto;
- arcos paralelos;
- arcos en serie;
- falla de aislamiento;
- descarga parcial.
Todas estas fallas pueden provocar daños en las instalaciones eléctricas, en particular incendios o destrucción de materiales eléctricos. Cabe señalar que los sistemas de protección actuales no detectan circuitos abiertos. Un circuito abierto puede ser particularmente peligroso porque puede ser el origen de una electrificación accidental. Ventajosamente, la invención permite obtener un tiempo de reacción muy corto ante la aparición de una falla eléctrica. Las constantes de tiempo en juego son realmente muy bajas. Son las siguientes:
- el período T de inyección de la señal de la sonda en la red, T es del orden de un microsegundo;
- el tiempo de ida y vuelta hasta la falla, casi cero con respecto a la velocidad de propagación de la señal eléctrica y las distancias involucradas;
- el tiempo de procesamiento de la señal recibida, inferior de un milisegundo, es este tiempo el que determina en última instancia el tiempo de reacción global;
- el tiempo de transmisión de la señal recibida, también insignificante.
La duración At entre la aparición de una falla sobre la red y la orden de corte de la alimentación eléctrica al interruptor 5 es por tanto tal que At<1 ms. Para detectar sobrecorrientes o sobretensiones, en particular, sobrecargas eléctricas, se puede acoplar un sensor de corriente o tensión al sistema de detección por reflectometría 1. Este sensor puede constar de medios de digitalización de la corriente, el valor digitalizado se transmite entonces al bloque inteligente 14 del sistema 1.
La arquitectura de un dispositivo según la invención depende en particular de la complejidad de la red a asegurar. La figura 1 muestra un ejemplo sencillo donde el dispositivo consta de un sistema 1 de detección por reflectometría y un interruptor 5.
La figura 3 ilustra un ejemplo de realización en el que el dispositivo según la invención consta de un interruptor 5, colocado en la entrada de la red a asegurar, y varios sistemas de detección por reflectometría. En este ejemplo, la red consta de una primera línea 30 de dos hilos que se separa en tres líneas de dos hilos 3, 3', 3", que forman tres ramas, cada una conectando un equipo eléctrico 41, 42, 43. Un sistema de detección de reflectometría 1 se coloca en la entrada de la primera línea 30. Un sistema de detección 1 también está acoplado en el extremo de cada línea, al nivel de los equipamientos eléctricos. En el caso de una falla detectada sobre una línea por uno de los sistemas 1, este transmite una orden de apertura al interruptor 5. Los sistemas de detección 1 pueden interconectarse ventajosamente mediante un canal de comunicaciones.
La información de la medición se puede enviar a un sistema maestro que puede utilizar las mediciones de otros sistemas. En particular, esto puede resultar útil para localizar con precisión una falla. En el ejemplo de la figura 3, el sistema de detección 1 colocado en la entrada de la red sobre la primera línea 30, puede desempeñar este papel de sistema maestro. Una información de falla detectada por otro sistema con su distancia de este sistema permite, en particular, concluir que la línea en cuestión es la que está acoplada al sistema, estando la falla a la distancia medida del sistema.
La señal de la sonda también se puede utilizar para transmitir información, en particular, la falla y la información de distancia asociada, estando esta información codificada sobre unos pocos bits. La arquitectura de la figura 3 es un ejemplo de malla de una red por dispositivos según la invención. Es posible prever mallas más elaboradas, en particular para redes más grandes o más complejas. Sin embargo, el ejemplo simple de la figura 3 ilustra el principio de tal malla. De este modo, es posible proporcionar una malla donde cada segmento de la red sea visto por varios sistemas de detección 1, siendo un segmento una línea entre dos sistemas de detección. En particular, se puede realizar una malla donde cada segmento es visto por n sistemas de detección, pudiendo variar el número n en función de los segmentos. En otras palabras, un segmento de orden i es visto por un número n, de sistemas de detección. En el ejemplo de la figura 3, la red consta de tres segmentos AB, AC, Ad donde A, B, C, D son respectivamente las ubicaciones de los sistemas de detección sobre la primera línea 30, sobre la primera rama 3, sobre la segunda rama 3' y sobre la tercera rama 3". Cada segmento es visto por los dos sistemas de detección 1 dispuestos en sus extremos, pero también por los sistemas de detección de los otros segmentos a través del nodo 40 desde el que parten las ramas. De este modo, el segmento AB es visto por todos los sistemas de detección 1 de la red.
Esto ofrece en particular la posibilidad de tener una redundancia de la información de detección y una eliminación de dudas con al menos dos sensores independientes.
En el ejemplo de aplicación de la figura 3, el dispositivo consta de un interruptor asociado a los sistemas de detección 1 que forman la malla, comunicándose los sistemas de detección con el interruptor. Es posible colocar dispositivos de protección según la invención en lugar de cada sistema de detección 1, el dispositivo consta de un interruptor. Esto permite eventualmente realizar cortes parciales de la red. Esto también permite el uso de dispositivos estándar. Los dispositivos de protección se colocan de este modo en una red para formar la malla deseada. Según los segmentos, si se utiliza o no el interruptor del dispositivo.
Son posibles varios modos de realización de un dispositivo según la invención. En un primer modo de realización, la primera parte y la segunda parte se pueden disponer en la misma caja. Más particularmente, en este caso, el interruptor y el sistema de detección de reflectometría se colocan en la misma caja.
En otro modo de realización, los componentes del dispositivo según la invención están distribuidos, como se ilustra en las figuras 1 y 3 en particular.
En este último caso, el dispositivo consta al menos un conmutador para aislar una red, o parte de la red de su fuente de alimentación eléctrica, y al menos un sistema de detección de reflectometría que se comunica con el interruptor o interruptores.
También es posible separar los medios de acoplamiento 12 de los otros componentes del sistema de detección 1. Este modo de realización está, en particular, adaptado para la protección de líneas de alta tensión. De este modo, los medios de acoplamiento se colocan lo más cerca posible de la línea mientras se aleja el resto del sistema de detección. El enlace entre los medios de acoplamiento y el sistema de detección es un enlace de impedancia homogéneo y controlado, por ejemplo, un par de hilos trenzados o un cable coaxial de 50 O. En otro modo de realización, el acoplamiento puede ser inalámbrico. Ventajosamente, el acoplamiento puede ser directivo como se indicó anteriormente. En este caso, el dispositivo detecta fallas en una sola dirección, estando esta dirección predeterminada. Este modo de acoplamiento está especialmente adaptado cuando varias líneas a proteger están conectadas a una barra colectora, la corriente de alimentación que circula desde la barra de bus hacia las cargas a través de las líneas. Como la barra de bus presenta una impedancia baja en comparación con las líneas, la señal de la sonda se desplaza naturalmente hacia la barra de bus. El acoplamiento direccional permite orientar la señal de la sonda aguas abajo, es decir, hacia las cargas. El acoplamiento directivo se puede realizar de varias formas. Por ejemplo, un cable autoinductor se puede intercalar en sentido aguas arriba mientras se reproduce sobre la frecuencia de la señal de la sonda para aumentar la impedancia aguas arriba.
Ventajosamente, un dispositivo según la invención permite detectar y responder rápidamente a varios tipos de fallas, incluso anticiparlas. Las medidas procedentes del reflectómetro, en particular, las modificaciones en la impedancia o de variación en la velocidad de propagación, se puede utilizar para establecer diagnósticos de línea. De este modo, el bloque de control y procesamiento se puede programar para establecer tal diagnóstico, en función, por ejemplo, de los parámetros de líneas, umbrales, eventos o firmas predefinidos característicos de un estado de línea. Un dispositivo según la invención puede detectar en particular fallas intermitentes o "no francas", por ejemplo, características de un envejecimiento o daño local o global en la línea o la carga, que, no obstante, pueden dañar instalaciones o los materiales.
Un dispositivo según la invención se puede aplicar sea cual sea la naturaleza de la red. En otras palabras, es independiente de la naturaleza de la red. Se puede aplicar independientemente de la potencia transmitida, cualquiera que sea la frecuencia, cualquiera que sea la tensión, si la corriente es continua o alterna. En efecto, el procedimiento de reflectometría aplicado es independiente de la naturaleza de estas redes.
La invención también se puede aplicar para proteger redes de telecomunicaciones o redes de alimentación donde circulan corrientes portadoras. Ventajosamente, el procedimiento de reflectometría no perturba las transferencias de datos en el interior de la red, siempre que se elija la frecuencia adecuada de la señal de sonda transmitida en la red u otros procedimientos para diferenciar las señales.
Aún más ventajosamente, el dispositivo según la invención puede funcionar mientras la red no está bajo tensión, a diferencia de las soluciones convencionales de análisis de corriente y tensión que requieren que la red se alimente eléctricamente. Esto permite, en particular, controlar una red antes de encenderla. Ventajosamente, el sistema de detección de reflectometría puede transmitir información sobre la ubicación de una falla eléctrica. Los servicios de mantenimiento pueden después utilizar esta información.
Ventajosamente, un dispositivo según la invención puede integrarse en dispositivos de protección existentes. En otras palabras, puede complementar los dispositivos convencionales añadiéndoles sistemas de detección de reflectometría, siendo este último adecuado para activar la apertura de disyuntores o interruptores ya instalados. La información procedente del sensor a base de reflectometría se puede utilizar directamente para activar la apertura del circuito o para contribuir con otros parámetros a la toma de decisiones de activación.
Ventajosamente, un dispositivo según la invención puede configurarse para proteger una o varias zonas de línea. Los parámetros de detección también se pueden configurar en función del tipo de carga o la zona de línea, en particular, la sensibilidad de la detección. A modo de ejemplo, para proteger una carga situada a una distancia determinada del dispositivo, por ejemplo, 10 metros, la detección se efectúa sobre la zona entre 9,5 metros y 10,5 metros. En este caso, los medios de procesamiento procesan únicamente las modificaciones de impedancias detectadas en la zona a proteger.
En una variante realización de un dispositivo según la invención, los medios de comunicación 15, los medios de procesamiento 14 o el bloque de control y de procesamiento de datos, el bloque de inyección 11 y el bloque de recepción 13 se pueden compartir, es decir, compartir entre varias líneas insertando entre los bloques de inyección 11 y de recepción 13 y los medios de acoplamiento 12 específicos de cada línea uno o varios multiplexores. En otras palabras, los medios de acoplamiento 12 están asignados a cada una de las líneas, siendo los enlaces entre los medios de acoplamiento y los bloques de inyección y recepción proporcionados por el o los multiplexores. Por tanto, cada línea está protegida mediante una vigilancia que se efectúa sucesiva y periódicamente. De este modo, se puede
tomar un período T1 para una primera línea y un período Tn para la enésima línea asegurándose de que la duración td de la falla más pequeña buscada es tal que:
T1+T2... Tn<td
lo que permite estar seguro de ver la falla sea cual sea la línea sobre la que ocurra.
Claims (12)
1. Dispositivo de protección de redes eléctricas, que consta de al menos una primera parte (1) destinada a detectar una falla eléctrica que se produce en una red y una segunda parte (2) que consta de al menos un interruptor (5) que conecta dicha red a una fuente de alimentación eléctrica (4), comprendiendo la primera parte al menos un sistema de detección por reflectometría (1), configurado para detectar la falla eléctrica que ocurre en un segmento de red, que consta el mismo de un bloque de inyección (11) que genera una señal eléctrica de alta frecuencia, siendo dicha señal inyectada en el segmento de red a través de medios de acoplamiento (12) y un bloque de recepción (13) adecuado para recibir una señal de retorno de la señal inyectada en la red, digitalizando dicho bloque las señales recibidas; cada sistema de detección consta de un bloque de procesamiento de datos (14) y medios de comunicación (15), estando configurado el bloque de procesamiento de datos (14) para detectar y analizar las modificaciones de impedancia que ocurren en dicho segmento de red y decidir, cuando una modificación en la impedancia detectado excede un umbral dado, de la transmisión a la segunda parte (2) del dispositivo, a través de los medios de comunicación (15), de una señal de control adecuada para provocar la activación de la apertura del interruptor (5); estando dicho dispositivo caracterizado porque dichos medios de comunicación (15) están configurados además para recibir y transmitir al bloque de procesamiento (14), información de funcionamiento transmitida por otros bloques de procesamiento, siendo dicha información tenida en cuenta por el bloque de procesamiento (14) para decidir si enviar el comando de activación de la apertura del interruptor (5).
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque consta, además, de medios para medir al menos una magnitud eléctrica en el interior de la red, siendo una orden de apertura enviada al interruptor (5) cuando la medición de esta magnitud excede un umbral dado.
3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque la magnitud eléctrica es la corriente.
4. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los medios de acoplamiento (12) efectúan un acoplamiento direccional que favorece la propagación, en una dirección dada, de la señal inyectada en la línea.
5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la señal enviada para activar la apertura de un interruptor (5) es una señal codificada, siendo dicha señal codificada transportada por la señal de sonda inyectada por dicho al menos un sistema de detección (1).
6. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el umbral de detección dado es programable.
7. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque al menos el bloque de inyección (11), el bloque de recepción (13) y el bloque de procesamiento y control de datos (14) se comparten entre varias líneas, siendo uno o varios multiplexores insertados entre los bloques de inyección (11) y recepción (13) y los medios de acoplamiento (12) específicos de cada línea.
8. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera parte (1) consta de un conjunto de sistemas de detección por reflectometría acoplados en varios lugares de la red eléctrica considerados para formar una malla, siendo un segmento de dicha malla una línea de dicha red comprendida entre dos sistemas de detección, un segmento de orden i es visto por un número n, de sistemas de detección, estando configurados y dispuestos dichos sistemas para detectar y analizar las modificaciones de impedancia que se producen en los diferentes segmentos de dicha red.
9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque consta de la segunda parte (2) que consta de un interruptor (5) que conecta dicha red a una fuente de alimentación eléctrica (4), y la constando primera parte de una pluralidad de sistemas de detección de reflectometría (1), estando cada uno de los sistemas de detección de reflectometría (1) está configurado para detectar y analizar las modificaciones de impedancia que ocurren en un segmento de red y decidir, cuando una modificación en la impedancia detectado excede un umbral dado, transmitir a la segunda parte (2) del dispositivo, una señal de control adecuada para provocar la activación de la apertura del interruptor (5).
10. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque es adecuado para entregar información de diagnóstico de línea a partir de detecciones de variación en la impedancia o de variación de velocidad de propagación de una señal inyectada por el sistema de detección por reflectometría (1).
11. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un sistema de detección implementa un procedimiento de reflectometría multiportadora.
12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque el procedimiento de reflectometría multiportadora es del tipo MCTDR.
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