ES2879903T3

ES2879903T3 - Sistema de detección de descargas parciales y procedimiento que emplea una señal de sincronización sintetizada

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Publication number: ES2879903T3
Application number: ES13783589T
Authority: ES
Inventors: Stefano Antonio Di; Roberto Candela; Giuseppe Fiscelli
Original assignee: Prysmian SpA
Current assignee: Prysmian SpA
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2021-11-23
Anticipated expiration: 2033-10-29
Also published as: BR112016009373B1; CN105683766A; EP3063547B1; CA2928525A1; BR112016009373A2; EP3063547A1; AU2013404355B2; US20160274176A1; CN105683766B; CA2928525C; DK3063547T3; AR098202A1; WO2015062628A1; US10024903B2; AU2013404355A1

Abstract

Un sistema de detección de descarga parcial (1000), que comprende: un dispositivo de adquisición y procesamiento de descarga parcial (400) que comprende: un dispositivo de detección de descarga parcial (401, 402) configurado para proporcionar una señal eléctrica de descarga parcial detectada (SPD1) a partir del pulso de descarga parcial generado por un primer objeto eléctrico (100); un primer módulo de comunicación (407) configurado para recibir una señal de sincronización detectada que lleva valores de fase de sincronización detectados (φACtn) y los valores de tiempo de referencia correspondientes (tn) asociados con una tensión de suministro eléctrico (VAC) de un segundo objeto eléctrico (103); el sistema de detección de descarga parcial (100) que comprende además: un generador de valores de fase (11) configurado para producir valores de fase sintetizados (φSYNtn) que representan una señal de sincronización sintetizada (Ssyn), siendo el generador de valores de fase (11) ajustable según los errores de fase (ej); un módulo de cálculo de errores (9) configurado para calcular dichos errores de fase (εi) a partir de los valores de fase sintetizados (φSYNtn), los valores de fase de sincronización detectados (φACtn) y los valores de tiempo de referencia correspondientes (tn); el módulo de cálculo de errores (9) está configurado para calcular un error de fase actual (εi) a partir de un valor de fase de sincronización detectado anterior (φACtj) asociado con un valor de tiempo de referencia anterior (tj) y un valor de comparación; un módulo de cambio de tiempo (12) configurado para seleccionar entre los valores de fase sintetizados (φSYNtn) un valor de fase sintetizado anterior (φSYNtj) generado en dicho valor de tiempo de referencia anterior (tj) y proporcionar dicho valor de fase sintetizado anterior como valor de comparación con el módulo de cálculo de errores (9); un módulo de sensor (201) configurado para convertir la tensión de suministro eléctrico (VAC) en una señal eléctrica convertida; un módulo de procesamiento de sincronización (204, 203) estructurado para recibir la señal eléctrica convertida y generar dicha señal de sincronización detectada asociando los valores de fase de sincronización detectados (φACtn) a los valores de tiempo de referencia correspondientes; un segundo módulo de comunicación (207) configurado para transmitir dicha señal de sincronización detectada a lo largo de una red de comunicación (NTW) conectable a dicho primer módulo de comunicación (407); una fuente de referencia de tiempo (800; 850; 900) estructurada para proporcionar una señal de referencia de tiempo al dispositivo de adquisición y procesamiento de descarga parcial (400) y al aparato de detección de sincronización (200) para generar dichos valores de tiempo de referencia (tn); un dispositivo de adquisición (403) configurado para recibir la señal de sincronización sintetizada (Ssyn) y la señal eléctrica de descarga parcial detectada (SPD1) y realizar el procesamiento de adquisición de la señal de descarga parcial detectada (SPD1).

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de detección de descargas parciales y procedimiento que emplea una señal de sincronización sintetizada ANTECEDENTES

Campo técnico

[0001] La presente invención se refiere a sistemas de detección de descargas parciales y, en particular, a sistemas de detección de pulsos de descargas parciales sincronizados con una tensión de suministro eléctrico. Descripción de la técnica relacionada

[0002] La detección de descarga parcial se usa particularmente para identificar y medir descargas parciales en componentes y aparatos eléctricos, tales como: cables de media, alta o extra-alta tensión, juntas de cables, aisladores de líneas aéreas, cajas de cuadros de distribución de media y alta tensión, cables de alta y extra-alta tensión que usan GIS (Gas Insulated Switchgear - aparamenta con aislamiento gaseoso), subestaciones, transformadores, motores.

[0003] El término descargas parciales pretende indicar una recombinación no deseada de cargas eléctricas que se producen en el material dieléctrico (aislante) de componentes eléctricos, cuando éstos tienen defectos de diversos tipos, que conducen finalmente a la destrucción del dieléctrico. Aquí, se genera una corriente de impulsos en porciones del material dieléctrico y hace que se propague una onda electromagnética a través de los cables de energía y de tierra del sistema eléctrico pertinente, y que se irradie a través de los diversos medios circundantes (material dieléctrico, metales, aire, etc.).

[0004] Para ejecutar mediciones de descarga parcial en componentes eléctricos de CA (corriente alterna), se debe detectar una señal de referencia de fase, es decir, una señal que se sincroniza en fase y frecuencia con el suministro de tensión de CA del componente eléctrico. Las cifras de diagnóstico útiles se obtienen trazando la amplitud máxima de los pulsos de descarga parcial frente a la fase de la tensión de suministro cuando se produjeron.

[0005] En algunos casos, la detección de la tensión de suministro de CA para obtener su ángulo de fase implica el uso de sensores específicos que deben conectarse a los componentes bajo prueba. Esta operación en general requiere que el componente se desconecte de su suministro (apagado) y, a continuación, se vuelva a conectar: esta operación a menudo no es práctica, tiene altos costes indirectos y no se puede hacer en muchos casos.

[0006] El documento WO-A-2009-150627 describe, entre otras cosas, un dispositivo de detección de descarga parcial de pequeño tamaño, totalmente aislado y auto-suministrado, que permite realizar mediciones con la máxima seguridad sin necesidad de conexión directa al sistema examinado. El dispositivo comprende una antena de banda ancha adaptada para actuar como un sensor de campo eléctrico y que incluye un primer conductor plano (es decir, un plano de tierra) que coopera con un segundo conductor cuyo perfil converge hacia el primer conductor plano en un punto o una línea. Este dispositivo de detección de descarga parcial también puede detectar una señal de sincronización, que se obtiene recogiendo la tensión de suministro de los componentes generadores de descarga.

[0007] Hay condiciones prácticas en las que la detección de la tensión de suministro de un componente generador de descargas parciales no se puede realizar ni en contacto ni en tecnologías sin contacto en el componente generador de descargas parciales, pero tiene que realizarse en otro componente eléctrico y de forma remota desde el componente bajo prueba.

[0008] El documento JP-A-6-11534 describe un sistema de medición de descarga parcial que comprende una parte de detección de bobina de solenoide que se proporciona en un cable de suministro que se coloca en un conducto dentro de una boca de registro subterránea, la señal de salida se detecta por una parte de detección de descarga parcial y, a continuación, la señal de detección se transmite a la antena de una tapa de boca de registro por una parte de transmisión de señal de detección. Un suministro de energía de regulación de CC recibe energía del cable por un transformador para recibir el suministro de energía. La información de fase de tensión aplicada del cable se transmite en la onda eléctrica de un teléfono móvil desde una subestación lateral terminal de transmisión provista de un transformador de tensión. Un dispositivo de recepción de fase de tensión parcial y de tensión aplicada que se proporciona cerca de la tapa de la boca de registro se proporciona con una parte de recepción de señal de radio y una antena de recepción de señal telefónica, obtiene la señal de descarga parcial del cable de energía bajo prueba y la señal de información de fase de tensión aplicada y, a continuación, analiza el pulso de descarga parcial con la fase de tensión aplicada como parámetros.

[0009] El documento JP200307551 describe una técnica según la cual una onda de radio que tiene una señal de tiempo enviada por un satélite GPS se recibe en una parte de detección de señal de descarga parcial y en una parte de detección de señal de tensión de aplicación. Esta señal de tiempo y las señales detectadas por la parte de detección de señal de tensión de aplicación y por la parte de detección de señal de descarga parcial se registran.

[0010] El documento JP 2003-75501 A describe un sistema de detección de descarga parcial que comprende un dispositivo de adquisición y procesamiento de descarga parcial, un primer y segundo módulo de comunicación, un módulo de sensor y una fuente de referencia de tiempo.

[0011] El documento JP-A-2000-329813 describe un dispositivo de detección de descarga parcial estructurado para extraer una frecuencia de la energía que fluye en una instalación de energía eléctrica y su información de fase. BREVE RESUMEN DE LA INVENCIÓN

[0012] El solicitante experimentó que un aparato de detección de señal de sincronización es necesario para referenciar la detección de descarga parcial a la fase de la tensión eléctrica que suministra el objeto eléctrico bajo prueba. En algunos casos, la detección de la tensión eléctrica de suministro de CA se realiza de forma remota con respecto al aparato que detecta los pulsos de descarga parcial y la tensión eléctrica de suministro de CA detectada se transmite hacia el aparato de señal de descarga parcial. Esta transmisión de la tensión eléctrica de suministro de CA detectada dificulta la implementación efectiva de la sincronización entre las dos señales detectadas ya que la señal de sincronización detectada remotamente (correspondiente a la tensión eléctrica de suministro de CA) llega al aparato de descarga parcial con un retardo de tiempo que no permite una sincronización en tiempo real con la señal detectada de descarga parcial.

[0013] El solicitante descubrió que los datos de fase sintetizada que reproducen el patrón de una tensión eléctrica de CA detectada de forma remota pueden usarse para sincronizar la señal detectada de descarga parcial con el ángulo de fase de la tensión de suministro de CA, siempre que las fases sintetizadas se ajusten en función de muestras de la tensión eléctrica de CA de forma remota.

[0014] Según un primer aspecto, la presente invención se refiere a un sistema de detección de descarga parcial según la reivindicación 1.

[0015] En una realización de la invención, el dispositivo de adquisición y procesamiento de descargas parciales se coloca de forma remota desde el segundo objeto eléctrico. El dispositivo de adquisición y procesamiento de descarga parcial comprende: un dispositivo de adquisición configurado para procesar la señal eléctrica de descarga parcial detectada y proporcionar amplitud de descarga parcial.

[0016] De acuerdo con una realización particular, el módulo sensor del aparato de detección de sincronización es uno de los siguientes dispositivos: transformador de tensión, acoplador capacitivo. El dispositivo de detección de descarga parcial puede ser uno de los siguientes sensores: sensor de contacto, sensor sin contacto, sensor Rogowsky, sensor magnético tipo transformador acoplador, sensor de proximidad de campo magnético, sensor acústico, sensor piezoeléctrico, sensor de antena.

[0017] En una realización de la invención, el dispositivo de adquisición y procesamiento de descarga parcial comprende además un primer generador de reloj local configurado para producir a partir de la señal de referencia de tiempo una señal de tiempo para sincronizar el dispositivo de adquisición y el aparato de detección de sincronización comprende un segundo generador de reloj local configurado para producir dichos valores de tiempo de referencia a partir de la señal de referencia de tiempo.

[0018] En una realización de la invención, el sistema de detección de descarga parcial comprende además un dispositivo de visualización conectado al dispositivo de adquisición y procesamiento de descarga parcial y configurado para mostrar dichos valores de amplitud de descarga parcial en los valores de fase sintetizados correspondientes. En una realización particular, el dispositivo de adquisición y procesamiento de descarga parcial incluye además un módulo de filtrado configurado para filtrar los errores de fase que reducen la transición de fase abrupta en los valores de fase sintetizados producidos por el generador de valores de fase.

[0019] De acuerdo con una realización, el generador de valores de fase ajustable está configurado para generar una forma de onda digital periódica que tiene la frecuencia de dicha tensión de suministro eléctrico y, en particular, el generador de valores de fase es un sintetizador digital directo (DDS), configurado para generar una señal con una frecuencia en el intervalo de 0,01 Hz a 10 KHz.

[0020] La red de comunicación (NTW) puede ser al menos una de las siguientes redes: una red de paquetes, una LAN (red de área local), una WAN (red de área amplia), Ethernet, WiFi, GSM (sistema global para la comunicación móvil) /red 3G.

[0021] De acuerdo con un primer aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento de detección de descarga parcial según la reivindicación 11.

[0022] De acuerdo con una realización particular, el procedimiento de detección comprende, además: procesar la señal eléctrica de descarga parcial detectada y proporcionar valores de amplitud de descarga parcial, mostrar dichos valores de amplitud de descarga parcial en los valores de fase sintetizada correspondientes. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0023] Características y ventajas adicionales resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción de una realización preferida y de sus alternativas ofrecidas a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

La figura 1 muestra un ejemplo de un sistema de detección de descarga parcial que comprende un aparato de adquisición y visualización de descarga parcial y un aparato de detección de sincronización;

La figura 2 muestra una realización de un dispositivo de adquisición y procesamiento incluido en dicho aparato de adquisición y visualización de descarga parcial;

La figura 3 muestra una realización de un sintetizador de frecuencia controlada incluido en el dispositivo de adquisición y procesamiento de la figura 2;

La figura 4 muestra un ejemplo de un dispositivo de visualización incluido en el aparato de adquisición y visualización de descarga parcial de la figura 1;

La figura 5a ilustra un ejemplo de la tendencia de una señal sintetizada de sincronización generada a partir del sintetizador de frecuencia controlada de la figura 3;

La figura 5b ilustra un ejemplo de una señal sintetizada de sincronización reconstruida.

La figura 6 es una representación gráfica de muestras detectadas de descarga parcial sincronizadas con una señal sintetizada.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0024] En la siguiente descripción, se utilizan las mismas referencias alfanuméricas para elementos ejemplares análogos cuando se representan en diferentes dibujos. La figura 1 muestra un sistema de detección de descarga parcial 1000 que comprende un primer objeto eléctrico 100 y al menos un aparato de adquisición y visualización de descarga parcial 500 que incluye un dispositivo de adquisición y procesamiento 400 y un dispositivo de visualización 300 (DYS-DEV). El aparato de visualización y adquisición de descarga parcial 500 es un aparato electrónico empleable para detectar, medir y/o analizar descargas parciales generadas por fuentes eléctricas, como el propio objeto eléctrico 100. El dispositivo de adquisición y procesamiento 400 puede ser portátil e incluye una o más baterías.

[0025] De acuerdo con un ejemplo, el primer objeto eléctrico 100 es una junta de cable o una junta de unión cruzada que une un primer cable eléctrico 101 con un segundo cable eléctrico 102. El primer cable eléctrico 101 se alimenta con un VAC de tensión eléctrica de CA (corriente alterna). Típicamente, el VAC de tensión eléctrica de CA tiene una frecuencia comprendida entre 1 Hz y aproximadamente 1000 Hz. La junta de cable 100 puede producir señales impulsivas electromagnéticas de descarga parcial Sd.

[0026] El sistema de detección de descargas parciales 1000 también muestra un segundo objeto eléctrico 103 y al menos un aparato de detección de sincronización 200. El aparato de detección de sincronización 200 puede ser portátil e incluye una o más baterías. A modo de ejemplo, el segundo objeto eléctrico 103 es otro cable eléctrico o una terminación de tensión media o alta (terminación MV/HV), que está conectado a una red eléctrica de transmisión o distribución conectada también al primer objeto eléctrico 100. Por lo tanto, el segundo objeto eléctrico 103 se alimenta con un VAC de tensión eléctrica de CA que tiene las mismas características en el tiempo (es decir, forma, frecuencia y fase sinusoidal) de la tensión eléctrica de CA que alimenta el primer objeto eléctrico 100. El segundo objeto eléctrico 103 se puede adaptar para producir e irradiar una primera señal electromagnética SES1 generada por y sincronizada con el VAC de tensión eléctrica de CA. El aparato de detección de sincronización 200 está configurado para detectar el VAC de tensión eléctrica de CA que alimenta el segundo objeto eléctrico 103 y generar los datos digitales correspondientes que representan el VAC de tensión eléctrica de CA que se proporcionará al aparato de adquisición y visualización de descarga parcial 500. Particularmente, el aparato de detección de sincronización 200 y el aparato de adquisición y visualización de descarga parcial 500 están alejados entre sí. A modo de ejemplo, el aparato de detección de sincronización 200 se puede colocar a una distancia del aparato de adquisición y visualización de descarga parcial 500 incluido en el intervalo de 1 m a 1000 km.

[0027] En la figura 1 también se representa una fuente de referencia de tiempo 800 (TM-REF) que es, particularmente, externa al aparato de adquisición y visualización de descarga parcial 500 y al aparato de detección de sincronización 200. La fuente de referencia de tiempo externa 800 es una fuente de tiempo absoluto de precisión a la que se puede acceder, sustancialmente sin sesgo o deriva, en ubicaciones geográficas diferentes y distantes. De acuerdo con una primera realización preferida, la fuente de referencia de tiempo 800 es una fuente de tiempo de un GPS (sistema de posicionamiento global) u otro sistema de posicionamiento de satélite tal como un ejemplo, GLONASS y GALILEO que irradian una señal de referencia de tiempo STM. El sistema GPS tiene una precisión teórica de aproximadamente 10 ns y está disponible en todo el mundo, además es relativamente económico. Los receptores GPS proporcionan una cadena de texto que contiene la fecha y hora universales (UTC), y una señal de pulso (llamada 1PPS) cada segundo que tiene un borde ascendente colocado al comienzo exacto del segundo universal. Como se describe también a continuación, el aparato de adquisición y visualización de descarga parcial 500 y el aparato de detección de sincronización 200 se proporcionan con un receptor GPS respectivo. La precisión total que se puede lograr con un sistema de posicionamiento por satélite está muy por debajo de 1 |js que es una muy buena resolución, teniendo en cuenta que corresponde a un ángulo de 0,018° para una señal de 50 Hz y 0,022° para una de 60 Hz.

[0028] De acuerdo con otra realización, la fuente de referencia de tiempo 800 puede ser una red informática que define una señal de tiempo de sincronización utilizada para sincronizar los ordenadores/dispositivos de la red. A modo de ejemplo, la fuente de referencia de tiempo 800 está asociada con una red compatible con IEEE 1588. Este estándar y los sistemas asociados permiten una sincronización precisa (también por debajo de 1js) entre dispositivos conectados a la misma red. Esto se aplica generalmente a la red de área local (LAN) por cable, pero también puede emplearse en redes más amplias con un rendimiento ligeramente reducido. El uso del procedimiento IEEE 1588 puede ser un procedimiento de sincronización preferido cuando la señal GPS no está disponible. La red IEEE 1588 se puede utilizar también ventajosamente como una fuente de referencia de tiempo adicional 850 junto con la fuente de referencia de tiempo GPS 800, por ejemplo, para llevar la señal de tiempo en ubicaciones subterráneas. En estos casos, la señal de sincronización GPS está conectada a la red local IEEE 1588 850 para sincronizarla con la hora universal, y la red se utiliza para transportar la señal sin sesgo a los dispositivos que se van a sincronizar. Cabe señalar que IEEE 1588 o protocolos simplificados similares pueden implementarse ventajosamente en enlaces de fibra óptica que pueden abarcar fácilmente algunas decenas de kilómetros.

[0029] De acuerdo con una tercera realización, que puede emplearse en distancias y tiempos cortos, la fuente 800 de referencia de tiempo puede comprender un oscilador estable incluido en el aparato de adquisición y visualización de descargas parciales 500 y otro oscilador estable incluido en el aparato de detección de sincronización 200 que se sincronizan antes de realizar las mediciones de las señales PD y las señales de sincronización. Los dos osciladores estables también se pueden emplear como fuentes de referencia de tiempo adicionales 900.

[0030] A continuación, se hace referencia al aparato de detección de sincronización 200, que comprende un módulo de sensor 201 y un módulo de procesamiento de sincronización 202. El módulo de sensor 201 incluye, a modo de ejemplo, uno o más sensores de tensión, tales como transformadores de tensión o acopladores capacitivos. Particularmente, el módulo de sensor 201 puede incluir tres sensores de tensión cada uno conectado a una de las fases eléctricas del segundo objeto eléctrico 103. El módulo de sensor 201 está configurado para proporcionar al menos una señal eléctrica S^vacrepresentativa del V^acde tensión eléctrica de CA.

[0031] De acuerdo con el ejemplo descrito, el módulo de procesamiento de sincronización 202 incluye un dispositivo de muestreo 203 (SAMPL), una unidad de control 204 (CU), un primer reloj local 205 (LCK), un primer módulo de almacenamiento local 206 (LST) y un primer módulo de interfaz de red 207 (INT-NW). El dispositivo de muestreo 203 está configurado para muestrear la señal eléctrica S^vaccon una frecuencia adecuada, preferentemente mayor que 1000 veces la frecuencia del V^acde tensión eléctrica de CA que alimenta el segundo objeto eléctrico 103 (obteniendo así una resolución de fase de al menos 1 grado), y generar una señal digital.

[0032] En particular, la unidad de control 204, por medio de un módulo de procesamiento, está configurada para procesar la señal digital que transporta los datos muestreados para detectar con precisión los cruces cero y el período de la señal eléctrica S^vac. Particularmente, la unidad de control 204 está configurada para determinar una lista de valores de fase de sincronización detectados 0 Actn, es decir, valores de fase de la señal eléctrica S^vacy, por lo tanto, correspondientes a los valores de fase del V^acde tensión eléctrica de CA. Según una realización particular, el procesamiento ejecutado por la unidad de control 204 puede realizar también filtrado de paso bajo o filtrado de paso de banda para eliminar armónicos o ruido.

[0033] El primer reloj local 205 está estructurado para proporcionar a la unidad de control 204 un dato digital, en lo sucesivo denominado «marca de tiempo» que representa un valor de tiempo actual tn. Según la realización descrita, el primer reloj local 205 es un reloj preciso y se puede implementar como un contador digital que funciona a una frecuencia incluida como ejemplo, en el intervalo de 1 MHz - 100 MHz) y está sincronizado con la fuente de referencia de tiempo 800. Si la fuente de referencia de tiempo 800 es una fuente GPS, el primer reloj local 205 se conecta a un receptor GPS (no se muestra en las figuras) para extraer la señal de referencia de tiempo S^tmque se utilizará para sincronizar el primer reloj local 205.

[0034] El primer reloj local 205 comprende preferiblemente un temporizador lento y un temporizador rápido. El temporizador lento suele tener 32 bits de ancho y cuenta en segundos y contiene la fecha y la hora codificadas como número de segundos de una época determinada. En particular, se emplea la época Unix (1 de enero de 1970), pero otras son posibles dependiendo de la referencia de tiempo utilizada. El temporizador rápido es también un contador, generalmente de 32 bits de ancho, que se incrementa a una velocidad muy rápida, en general de pocos nanosegundos (por ejemplo, 5-10 ns) a 100 ns, y se utiliza para medir fracciones de segundo. El contador lento se incrementa por el desbordamiento del contador rápido, es decir, una vez que la suma del incremento del contador rápido alcanza 1 segundo (por ejemplo, 10.000.000 en un incremento de 100 ns), se reinicia y el contador lento se incrementa en 1. Preferentemente, el primer reloj local 205 está marcado por un oscilador de cristal de cuarzo local que muestra estabilidad a corto plazo. Esto implica que el primer reloj local 205 es capaz de mantener la hora correcta con respecto a la fuente de referencia de tiempo 800 durante varios segundos o minutos. Para obtener una mejor precisión, el reloj se puede ajustar periódicamente (por ejemplo, una vez cada 1 o 2 segundos) según la señal de referencia de tiempo Stm proporcionada por la fuente de referencia de tiempo 800. También se observa que la unidad de control 204 está configurada para asociar cada valor de fase de sincronización detectado 0Actn a una marca de tiempo correspondiente tn proporcionada por el primer reloj local 205.

[0035] El primer módulo de almacenamiento local 206 está estructurado para almacenar un subconjunto de los datos muestreados (que generalmente varían de unos pocos por período a unos pocos por segundo) con su marca de tiempo asociada. Particularmente, el primer módulo de almacenamiento local 206 está configurado para almacenar el valor de fase de sincronización detectado 0Actn, sus marcas de tiempo tn y opcionalmente los valores de amplitud instantánea de la tensión de CA. El primer módulo de almacenamiento local 206 también permite la recuperación posterior de los datos almacenados.

[0036] El primer módulo de interfaz de red 207 está configurado para conectar el aparato de detección de sincronización 200 a una red informática NTW tal como: una red de paquetes, una red LAN (red de área local) o una red WAN (red de área amplia). La primera interfaz de red 207 puede ser un módem Ethernet, WiFi o GSM/3G. Particularmente, el primer módulo de interfaz de red 207 puede estructurarse para permitir que el aparato de detección de sincronización 200 actúe como un servidor para que se solicite de forma remota para iniciar un flujo de datos para una de las entradas disponibles, o para enviar datos almacenados. Para la transmisión de datos, se emplea preferentemente el protocolo UDP.

[0037] De acuerdo con otra realización, el aparato de detección de sincronización 200 puede ser un sincronizador disponible comercialmente para realizar la adquisición de datos requerida, mientras que la transmisión y el almacenamiento de los datos se pueden realizar con un circuito adicional específico. Los sincrofasores proporcionan información de fase y amplitud para tensión y corriente en una línea a intervalos de muestreo regulares, sincronizados con una referencia de tiempo global. Según la norma IEEE 1344 (y las próximas revisiones), tal sincrofasor también debe presentar un error inferior a 1 |js.

[0038] De acuerdo con la realización descrita, el dispositivo de adquisición y procesamiento 400 (figura 1) comprende un sensor de descarga parcial 401, un módulo de recepción 402 (REC-M), un dispositivo de adquisición 403 (ACQ), un segundo reloj local 404 (LCK), un sintetizador de frecuencia controlada 405 (FSYN), un segundo módulo de almacenamiento local 406 (LST) y un segundo módulo de interfaz de red 407 (INT-NW).

[0039] El sensor de descarga parcial 401 está adaptado para detectar las señales de descarga Sd y convertirlo en una señal Sin eléctrica recibida (por ejemplo, una corriente eléctrica) disponible en un primer terminal de salida 1. El sensor de descarga parcial 401 puede ser un sensor de contacto o un sensor sin contacto. Un sensor de contacto se pone en contacto o cerca del primer aparato eléctrico 100, mientras que un sensor sin contacto o inalámbrico está adaptado para realizar una detección remota, es decir, sin hilos o cables que conecten la fuente y el dispositivo sensor y sin contacto físico. Como ejemplo, la detección remota puede realizarse a una distancia de la fuente de señal de 1 cm a 10 m. Ejemplos de sensores de contacto son: Sensor Rogowsky y sensor magnético de tipo transformador acoplador. Ejemplos de sensores sin contacto son: sensor de proximidad de campo magnético, sensor acústico y sensor piezoeléctrico.

[0040] De acuerdo con la realización mostrada en la figura 1, el sensor de descarga parcial 401 incluye una antena 408 que puede estar montada, como ejemplo, en una estructura de soporte 409. Como ejemplo adicional, la antena 408 puede ser una de las siguientes antenas: antena de parche pequeño, antena de cuadro, dipolo y antena de banda ultraancha. Preferentemente, la antena 408 es de forma esférica e incluye una esfera hueca en material eléctricamente conductor tal como, por ejemplo, metal o material polimérico. La antena de forma esférica 408 muestra, como ejemplo, un diámetro comprendido entre 3 y 30 cm, preferentemente comprendido entre 5 y 20 cm. En particular, la antena 408 puede ser análoga a la descrita en la solicitud de patente WO-A-2009-150627. Se observa que el sensor de descarga parcial 401 también puede incluir un sensor configurado para detectar la tensión eléctrica de CA.

[0041] El módulo de recepción 402 está configurado para realizar filtrado y amplificación de la señal eléctrica recibida Sin y así producir una primera señal de descarga parcial Spd¹que se suministrará al dispositivo de adquisición 403. El dispositivo de adquisición 403 está configurado para realizar las etapas de procesamiento de adquisición de la señal eléctrica recibida Sin y sincronizar los pulsos de descarga parcial con el V^acde tensión eléctrica de CA.

[0042] En la figura 2 se muestran ejemplos particulares del módulo de recepción 402 y del dispositivo de adquisición 403. El módulo de recepción 402 está estructurado como un módulo frontal analógico e incluye un módulo de filtrado de paso alto 2 y un primer amplificador 3. El módulo de filtrado de paso alto 2 muestra una entrada respectiva conectada al primer terminal de salida 1, para la señal eléctrica recibida Sin y está estructurada para eliminar el ruido de baja frecuencia, tal como señales que tienen frecuencias inferiores a 0,1 MHz. Como ejemplo, el módulo de filtrado de paso alto 2 puede incluir un condensador C1 conectado a una resistencia R1.

[0043] Una salida del módulo de filtrado de paso alto 2 está conectada al primer amplificador 3 que tiene un segundo terminal de salida 6 para proporcionar la primera señal de descarga parcial S^pd1. Como ejemplo, puede conectarse otro filtro, como un filtro de paso de banda, supresor de banda o de paso bajo (no mostrado) a la salida del módulo de filtrado de paso alto 2 para obtener una respuesta de frecuencia de paso de banda global con características deseadas. El primer amplificador 3 está provisto de un primer terminal de suministro 4 para una tensión de suministro V1 y un segundo terminal de suministro conectado a un terminal de tierra GND. El primer amplificador 3 muestra, como ejemplo, un ancho de banda que incluye al menos el ancho de banda de la antena 408, como ejemplo, un ancho de banda que varía de 0,1 MHz a 100 MHz.

[0044] El segundo módulo de almacenamiento local 406, tal como una RAM (memoria de acceso aleatorio), está estructurado para almacenar los datos recibidos del aparato de detección de sincronización 200 y los datos proporcionados por el dispositivo de adquisición 403. El segundo reloj local 404 y la segunda interfaz de red 407 pueden ser análogos al primer reloj local 205 y la primera interfaz de red 207, respectivamente. Particularmente, si la fuente de referencia de tiempo 800 es una fuente GPS, el segundo reloj local 404 está conectado a un receptor GPS (no mostrado en las figuras) para extraer la señal de referencia de tiempo S^tmque se utilizará para sincronizar el segundo reloj local 404.

[0045] La segunda interfaz de red 407 y la primera interfaz de red 207 permiten una comunicación entre el dispositivo de adquisición y procesamiento 400 y el aparato de detección de sincronización 200 a través de la red NTW.

[0046] El sintetizador de frecuencia controlada 405 está estructurado para generar a partir de los datos recibidos por el aparato de detección de sincronización 200 una pluralidad de valores de fase sintetizados que representan una señal de sincronización sintetizada Ssyn⁴que va a ser utilizada por el aparato de adquisición y visualización de descarga parcial 500 en el análisis y trazado de los pulsos detectados de descarga parcial. Se describirá una realización particular del sintetizador de frecuencia controlada 405 con referencia a la figura 3.

[0047] El dispositivo de adquisición 403 que se muestra esquemáticamente en la figura 2 comprende un módulo de conversión 410 y un módulo de procesamiento digital 411. El módulo de conversión 410 comprende un amplificador programable de banda ancha opcional 7 que tiene una entrada conectada al segundo terminal de salida 6 y una salida respectiva conectada a un convertidor analógico-digital 8 (ADC). El módulo de procesamiento digital 411, como ejemplo, una matriz de puertas programables en campo (FPGA) está estructurada para controlar el amplificador programable de banda ancha 7 y recibir datos del convertidor analógico-digital 8. El amplificador programable de banda ancha 7 puede programarse para impartir a la primera señal de descarga parcial S^pdiun valor de compensación y un valor de ganancia de amplificación por medio de la señal de compensación Soff y una señal de ganancia Sga proporcionada por el módulo de procesamiento digital 411, produciendo así una señal de salida amplificada Saout.

[0048] El amplificador programable de banda ancha 7 permite, como ejemplo, una variación de ganancia continua que varía de aproximadamente - 5 dB a 40 dB. El convertidor analógico-digital 8 está estructurado para ser sincronizado por una señal de reloj CK generada por el módulo de procesamiento digital 411 y generar datos convertidos digitales DTA que se van a enviar al módulo de procesamiento digital 411. El convertidor analógico-digital 8 es, como ejemplo, capaz de convertir 250 mega-muestreadores por segundo con una resolución de 8 bits. Esta frecuencia de muestreo permite adquirir la primera señal de descarga parcial Spd¹con una resolución de tiempo de 4ns. Se observa que la mayoría de los pulsos de descarga parcial suelen ser más largos que 0,5 |js, el dispositivo de adquisición 403 permite adquirir la forma de onda de pulso y representarla con una cantidad de muestras comprendidas entre 64 y 512.

[0049] Además, según un ejemplo, el módulo de procesamiento digital 411 comprende: una unidad de procesamiento 412 (PU), un puerto de entrada/salida 413, un módulo de activación 414 (TRM), un generador de direcciones 415 (ADD-GEN), un módulo de extracción 416 (EXTR). Un puerto de entrada/salida 413 permite transferir comandos de salida Comm generados por la unidad de procesamiento 412 al amplificador programable de banda ancha 7 bajo la forma de la señal de compensación Soff y la señal de ganancia Sga. El módulo de generación de direcciones 415 está configurado para generar las direcciones necesarias para escribir nuevos datos en el segundo módulo de almacenamiento local 406 y leer datos almacenados en dicho segundo módulo de almacenamiento local 406, bajo el control de la unidad de procesamiento 412.

[0050] El módulo de activación 414 está configurado para activar la memorización en el segundo módulo de almacenamiento local 406 de muestras de la señal de salida amplificada Saout proporcionada por el convertidor analógico a digital 8 solo para valores seleccionados de la señal de salida amplificada Saout, tal como, por ejemplo, solo para pulsos positivos o negativos que tienen amplitud (es decir, un valor absoluto) mayor que un nivel umbral. El módulo lógico de activación 414 puede ser un módulo lógico que funciona bajo el control de la unidad de procesamiento 412 y que comprende uno o más comparadores para comparar los valores de las muestras proporcionadas por el convertidor analógico-digital con uno o más umbrales.

[0051] La unidad de procesamiento 412 puede configurarse para realizar la memorización en el segundo módulo de almacenamiento local 406 de muestras de la señal de salida amplificada Saout seleccionada por el módulo de activación 414 junto con las correspondientes marcas de tiempo tn proporcionadas por el segundo reloj local 404. Además, la unidad de procesamiento 412 está configurada para controlar la memorización en el módulo de almacenamiento local 406 de los valores de fase de la señal de sincronización sintetizada Ssyn⁴y sus marcas de tiempo según estén disponibles desde el sintetizador de frecuencia controlado 405.

[0052] El módulo de extracción 416 (por ejemplo, un co-procesador), conectado a la unidad de procesamiento 412, está configurado para realizar la extracción, particularmente, extracción en tiempo real de características de pulso de los datos almacenados en el módulo de almacenamiento local 406. Ejemplos de posibles características de pulso extraídas por el co-procesador son: valor de pico y polaridad, fase, energía, duración y estimación aproximada de los parámetros de Weibull.

[0053] De acuerdo con una primera realización mostrada esquemáticamente en la figura 3, el sintetizador de frecuencia controlada 405 es un módulo digital y comprende: un comparador de fases 9 (PH-CP), un módulo de filtro opcional 10 (FIL) y un oscilador 11 (OSC). El oscilador 11 está configurado para generar los valores de fase sintetizados OsYNtn que representan la señal de sincronización sintetizada Ssyn y es ajustable según los errores de fase £ti proporcionados en su entrada. El comparador de fases 9 está configurado para calcular dichos errores de fase eti a partir de los valores de fase sintetizados OsYNtn, los valores de fase de sincronización detectados 0Actn y las marcas de tiempo correspondientes tn.

[0054] En mayor detalle, el sintetizador de frecuencia controlada 405 está provisto de una entrada 13 para recibir datos de entrada AC-DT (es decir, valores de fase de sincronización detectados ^Actn y marcas de tiempo que representan valores de tiempo de referencia tn) obtenidos del aparato de detección de sincronización 200. El oscilador 11 puede ser un sintetizador de baja frecuencia estructurado para generar una forma de onda digital periódica que forma la señal de sincronización sintetizada Ssyn. Particularmente, el oscilador 11 puede ser un DDS, configurado para generar una señal con una frecuencia en el intervalo de 0,01 Hz a 10 KHz. La fase y la frecuencia de la señal generada por el oscilador 11 se pueden ajustar según los resultados proporcionados por el comparador de fases 9. El comparador de fases 9 comprende una primera entrada conectada a la entrada 13 para recibir los valores de fase de sincronización detectados ^Actn y una segunda entrada para recibir los valores de fase de comparación OsYNtn de un desplazador de tiempo de fase 12. Además, el comparador de fases 9 está configurado para proporcionar, en una salida correspondiente, valores de error de fase e¡ calculados como la diferencia entre los valores de fase en su entrada.

[0055] El desplazador de tiempo de fase 12 está estructurado para recibir el valor de tiempo anterior tj de los datos de entrada AC-DT asociados con un valor de fase de sincronización detectado O^a«¡ que está en la entrada del comparador de fases 9 en un ti de tiempo actual. Además, el desplazador de tiempo de fase 12 se adapta para seleccionar entre los valores de fase sintetizados OsYNtn un valor de fase sintetizado anterior 9^syn« generado en dicho valor de tiempo anterior tj y proporcionar dicho valor de fase sintetizado anterior seleccionado 9^syn« como valor de comparación con el comparador de fases 9. El módulo de filtro opcional 10 puede ser un filtro de paso bajo o un integrador, y está configurado para filtrar los valores de error de fase £i, evitando así la transición de fase abrupta en su salida y mitigar una posible recepción esporádica de muestras de tensión eléctrica de CA, mediante la producción de valores de error filtrados er.

[0056] Con referencia ahora al dispositivo de visualización 300 (figuras 1 y 4), comprende de acuerdo con una realización particular los siguientes módulos/dispositivos: un transceptor (TR) 301 para intercambiar datos/comandos con el dispositivo de adquisición y procesamiento 400, como ejemplo, a través del segundo módulo de interfaz de red 407, una unidad de procesamiento (PU) adicional 302, un módulo de memoria (M) 303, un dispositivo de visualización y módulo de interfaz (DYS) 304, tal como un teclado y/o una pantalla táctil. El dispositivo de visualización 300 permite recibir también datos digitales DS del dispositivo de adquisición y procesamiento 400. Particularmente, los datos digitales DS incluyen los valores de amplitud de descarga parcial APDn, los valores de fase sintetizados OsYNtn y las marcas de tiempo tn. El dispositivo de visualización 300 está estructurado para producir un patrón de fase resuelta en el que cualquier valor de amplitud de descarga parcial APDn se asocia con un valor de fase 9sYNtn de la señal de sincronización Ssyn⁴adecuadamente sintetizada que se sincroniza con el Vac de tensión eléctrica de CA.

[0057] A modo de ejemplo, el dispositivo de visualización 300 que está, a modo de ejemplo, provisto de una GUI (interfaz gráfica de usuario) permite mostrar este patrón de fase resuelta en el que se traza la amplitud máxima de cada pulso de descarga parcial frente al valor de fase correspondiente. De acuerdo con otro ejemplo, el dispositivo de visualización 300 puede incluirse en el dispositivo de adquisición y procesamiento 400 y funciona bajo el control de la unidad de procesamiento 412.

[0058] De acuerdo con una realización específica, una pluralidad de aparatos de detección de sincronización 200 y una pluralidad de aparatos de adquisición y visualización de descarga parcial 500 pueden emplearse para monitorear un área particular y la NTW de red puede utilizarse para localizar, es decir, recuperar una lista que describe la ubicación, el tipo de conexión, las capacidades y la dirección de red de dichos aparatos disponibles, solicitando el inicio de la transmisión de datos. La gestión de los aparatos disponibles puede ser manejada por un servidor centralizado. El solicitante observó que la fase de la tensión eléctrica de CA en una red eléctrica es casi constante en una determinada zona geográfica (hasta decenas o miles de kilómetros), pero puede variar ligeramente a lo largo de una zona más amplia (regiones, países, etc.). Un enfoque conveniente puede ser establecer una red de aparatos de detección de sincronización fija 200 distribuidos en un área geográfica amplia. De esta manera, para cada aparato de adquisición y visualización de descarga parcial 500 en una ubicación, habrá disponibles datos de fase sustancialmente cerrados para reconstruir la fase de sincronización.

[0059] A continuación, se describe un ejemplo particular del procedimiento de funcionamiento del sistema de detección de descargas parciales 1000. El aparato de detección de sincronización 200 y el aparato de adquisición y visualización de descarga parcial 500 se pueden activar al mismo tiempo. El módulo de sensor 201 (figura 1) detecta el Vac de tensión eléctrica de CA asociado con una o más de las líneas eléctricas incluidas en el segundo objeto eléctrico 103. El dispositivo de muestreo 203 produce a partir del Vac de tensión eléctrica de CA detectado la lista de valores de fase de sincronización detectados 9Actn de la fase de tensión eléctrica detectada. El primer reloj local 205, que se mantiene sincronizado con la fuente de referencia de tiempo externa 800, produce marcas de tiempo tn. La lista de valores de fase de sincronización detectados 9Actn y las marcas de tiempo correspondientes tn se almacenan en el primer módulo de almacenamiento local 206 para búsquedas futuras o para transmisión a lo largo de la red NTW que forma un flujo de datos DT-STR que se envía hacia el aparato de adquisición y visualización 500 por medio del primer módulo de interfaz de red 207.

[0060] Preferentemente, la técnica de transmisión implementada por la red NTW que es unidireccional, continua y generalmente regular en la transmisión de tiempo de datos, muestra una latencia < 1s y, por lo tanto, hace posibles las operaciones de sincronización en tiempo real. El término «operaciones de sincronización en tiempo real» significa que es posible trazar el patrón de descarga parcial mientras se realiza la medición de los pulsos de descarga parcial.

[0061] El flujo de datos DT-STR transmitido a lo largo de la red NTW es recibido por el segundo módulo de interfaz de red 407 del dispositivo de adquisición y procesamiento 400 y la lista de valores de fase de sincronización detectados 9Actn y las marcas de tiempo correspondientes tn se almacenan en el segundo módulo de almacenamiento local 406 que va a ser utilizado por el dispositivo de adquisición 403 y/o el sintetizador de frecuencia controlada 405. Con referencia al dispositivo de adquisición y procesamiento 400, el sensor de descarga parcial 401 (figura 2) detecta las señales de descarga Sd y lo convierte en la señal eléctrica recibida Sin que es filtrada y amplificada por el módulo de recepción 402 para obtener la primera señal de descarga parcial S^pd1que se suministrará al dispositivo de adquisición 403 que proporciona los datos convertidos DTA.

[0062] Los datos DTA convertidos se envían al módulo de procesamiento digital 411 y el módulo de activación 414 selecciona una lista de valores de amplitud de descarga parcial Apon entre los datos DTA convertidos que son mayores que un nivel umbral y permite su memorización en el segundo módulo de almacenamiento local 406. Los valores de amplitud de descarga parcial Apon seleccionados representan los valores de amplitud de la señal impulsiva electromagnética de descarga parcial Sd. Además, el segundo reloj local 404 puede proporcionar valores de marca de tiempo tn cada uno asociado a valores de amplitud Apon correspondientes que se pueden memorizar en el segundo módulo de almacenamiento local 406.

[0063] El sintetizador de frecuencia controlada 405 (figura 3) recibe los valores de fase de sincronización detectados 9Actn y las marcas de tiempo tn, genera la señal de sincronización sintetizada Ssyn y proporciona los valores de fase sintetizados 9sYNtn. Particularmente, en un tiempo actual ti, un valor de fase de sincronización detectado 9Act¡ que tiene una marca de tiempo pasada tj es recibido por la entrada 13 del sintetizador de frecuencia controlada 405. El valor de fase de sincronización detectado 9ac¡ generado por el aparato de detección de sincronización 200 en el momento tj, ha alcanzado el sintetizador de frecuencia controlada 405 en un momento ti, donde t>tj, es decir, después de una latencia debido a la transmisión a lo largo de la red NTW.

[0064] Hay que señalar que la latencia asociada con la conexión a lo largo de la red NTW entre el aparato de detección de sincronización 200 y el dispositivo de adquisición y procesamiento 400 puede ser impredecible y no constante para cada paquete de datos debido a razones estructurales (retraso de propagación, enrutamiento, etc.), ya sea a protocolos de red (uso de algoritmos de control de flujo, como TPC/IP). Esta latencia, que puede ser de hasta uno o dos órdenes de magnitud mayor que el período del VAC de tensión eléctrica de CA (es decir, hasta segundos), impide el uso directo de los datos entrantes para la sincronización y para la operación en tiempo real, ya sea porque los datos (por ejemplo, el valor de fase detectado 9Actj) ya son «viejos» cuando alcanzan el dispositivo de adquisición y procesamiento 400 (se refiere a centésimas de segundo ubicados instantáneamente en el pasado), o debido a su latencia impredecible.

[0065] Con referencia al sintetizador de frecuencia controlado 405, en el momento actual ti, el desplazador de tiempo de fase 12 recibe en su entrada la marca de tiempo correspondiente al valor de tiempo anterior tj y, por lo tanto, selecciona entre los valores de fase sintetizados 9sYNtn un valor de fase sintetizado anterior 9sYNtj generado en dicho valor de tiempo anterior tj y proporciona dicho valor de fase sintetizado anterior seleccionado 9sYNtj como valor de comparación con el comparador de fases 9.

El comparador de fases 9 calcula el valor de diferencia entre el valor de fase detectado 9Actj, detectado en el tiempo anterior t¡, y el valor de fase sintetizado anterior 9sYNt¡, generado en el mismo tiempo anterior t ¡ y genera un valor de fase de error correspondiente £i en el tiempo actual ti:

e¡= ^SYNtj- <l>ACtj ( 1 )

[0066] El valor de fase de error calculado £i, después del filtrado realizado por el módulo de filtro 10, se suministra al oscilador 11 para ajustar los valores de fase sintetizada generados 9sYNtn. La figura 5a muestra un ejemplo del ajuste de fase realizado por el sintetizador de frecuencia controlada 405 en una señal de sincronización sintetizada Ssyn. En mayor detalle, la tendencia de la señal de sincronización sintetizada Ssyn, los valores de fase detectados correspondientes ^ Actn y el comportamiento de los pulsos de descarga parcial PD se muestran en la figura 5a. En un tercer instante anterior t= -0,25 se calcula un tercer error £3 como en la fórmula (1), en un segundo instante anterior t = -0,11 se calcula un error de segunda fase £2 menor que el tercer error £3; en un primer instante anterior t= -0,004 y en un instante actual t=0 el error de fase es nulo.

[0067] Con referencia al procedimiento descrito, se observa que el valor de fase de error £i se ha calculado sin la necesidad de estimar ninguna latencia fija asociada con la NTW de red. También se observa que debido a la estabilidad relativamente alta de la frecuencia del V^acde tensión eléctrica de CA, incluso pocos valores de datos ^ Actn, tn se envían por segundo desde el aparato de detección de sincronización 200 al dispositivo de adquisición y procesamiento 400, esto es suficiente para garantizar una buena sincronización de fase entre el V^acde tensión eléctrica de CA y el oscilador 11: esto permite reducir los requisitos para el flujo de datos (ancho de banda, latencia, integridad, regularidad, etc.) en la red NTW y operar con (o explotar ventajosamente) conexiones de red de baja calidad o bajo coste. Como ejemplo, la red NTW puede ser una red satélite que tiene una banda reducida (por ejemplo, 56 kbps) y una latencia de algunos segundos.

Por lo tanto, mediante el uso del oscilador 11 como una fuente de sincronización, una vez que se adquiere un pulso de descarga parcial (es decir, los valores de amplitud Apon), su fase asociada, es decir, el valor de fase sintetizado 9sYNth se conoce inmediatamente, independientemente de cualquier red o retraso de procesamiento. Particularmente, un valor de amplitud A^pdíadquirido con una marca de tiempo ti se asocia con un valor de fase sintetizado 9^synmgenerado con la misma marca de tiempo t i.

Se transmite al dispositivo de visualización 300 una lista de los valores de amplitud Apon y los correspondientes valores de fase sintetizados 9sYNtn. La unidad de procesamiento adicional 302 del dispositivo de visualización 300 gestiona la visualización en el dispositivo de visualización y el módulo de interfaz 304 de una gráfica que representa los valores de amplitud Apon a los valores de fase sintetizada 9sYNtn correspondientes como se muestra en la figura 6, como un ejemplo. Esta visualización se puede realizar en tiempo real, es decir, contemporáneamente a los valores de amplitud de adquisición de Apon. Según otra realización, la visualización no se realiza en tiempo real: por ejemplo, una lista de valores de amplitud Apon se puede almacenar en el módulo de almacenamiento local 206 o en el módulo de memoria 303 junto con los correspondientes valores de fase de sincronización detectados ^ Actn y las marcas de tiempo tn. posteriormente (por ejemplo, después de 2-5 segundos), estos valores almacenados se pueden utilizar para calcular el valor de fase de error £i según la fórmula (1), el ajuste de los valores de fase sintetizados generados ^ SYNtn producidos por el oscilador 11 para permitir la visualización en el dispositivo de visualización y el módulo de interfaz 304 del gráfico que representa los valores de amplitud Apon en los valores de fase sintetizados correspondientes ^ SYNtn.

[0068] Se observa que, de acuerdo con una funcionalidad adicional al uso del sintetizador de frecuencia controlada 405, los valores muestreados de amplitud AActn del V^acde tensión eléctrica de CA, los valores de fase detectados ^ Actn y las marcas de tiempo correspondientes tn recibidas por el dispositivo de adquisición y procesamiento 400 se pueden memorizar en el segundo módulo de almacenamiento local 406 para emplearse en una re sincronización a-posteriori de los valores de amplitud Apon. Según este ejemplo, la unidad de procesamiento adicional 302 calcula un sinusoide Sint (figura 5b) interpolando una cierta cantidad de muestras de VAC de tensión eléctrica de CA en una ventana de tiempo TW (por ejemplo, menos de 5 segundos) centrada alrededor de cada marca de tiempo de pulso, y obteniendo a continuación de este sinusoide calculado el ángulo de pulso, es decir, un valor de fase. Este procedimiento adicional necesita adquirir un cierto número de muestras antes y después de cada pulso de descarga parcial, por lo que no es adecuado para operaciones rápidas en tiempo real.

De acuerdo con este procedimiento adicional, solo las muestras de CA alrededor del pulso de pD que dan los mejores resultados de interpolación se consideran para calcular un solo sinusoide interpolador, ya que la frecuencia de la cuadrícula puede tener una desviación de tiempo corta, pero mantiene una frecuencia media muy regular (por lo que la desviación instantánea no se puede derivar de medias de tiempo largas).

[0069] El solicitante ha probado la posibilidad de generar marcas de tiempo sincronizadas utilizando dos placas idénticas que implementan el primer reloj local 205 y el segundo reloj local 404. Cada circuito de reloj ha sido implementado en un FpGA (matriz de puertas programables en campo), y probado con un reloj de 50 MHz generado por un oscilador de cuarzo, correspondiente a un incremento del contador rápido a una velocidad de 20 ns. El desbordamiento del contador rápido (y por lo tanto una segunda vez) se estableció en 50.000.000. Los dos tableros idénticos se iniciaron juntos y el sesgo de tiempo se registró con el tiempo. Sin ninguna corrección de una referencia común externa, por lo que teniendo en cuenta solo los osciladores de funcionamiento libre, la desviación varió de 60 a 2400 ns en 1 segundo. Además, mediante el empleo de dos receptores Gp S diferentes como fuente de tiempo 800 y el uso de la señal 1PPS para corregir los contadores, la desviación fue casi cancelada, y solo se mantuvo un desplazamiento fijo de alrededor de 40 ns entre los dos osciladores. La calidad de la sincronización se vio influenciada por la calidad de la señal GPS recibida, pero en todos los casos la desviación entre los dos temporizadores fue casi cancelada y solo un desplazamiento <100 ns estaba presente. Este experimento confirmó la estabilidad a corto plazo adecuada de los osciladores de cuarzo y la posibilidad de corregir los temporizadores con referencias externas. El temporizador también se utilizó para generar marcas de tiempo para pulsos de PD simulados con temporizaciones conocidas. Los valores obtenidos confirmaron la posibilidad del sistema de generar marcas de tiempo con una precisión mejor de 1 |js.

[0070] Se observa que el sistema de detección de descarga parcial descrito 1000 permite realizar la sincronización de los pulsos de descarga parcial adquiridos con la tensión eléctrica de CA, incluso si el objeto eléctrico bajo prueba no permite la detección local de la tensión eléctrica de CA. Además, el uso del sintetizador de frecuencia 405 y la técnica de control descrita dan la posibilidad de realizar la adquisición en tiempo real y trazar los pulsos de descarga parcial adecuadamente sincronizados con la tensión eléctrica de CA detectada de forma remota. Dado que la técnica de control descrita del sintetizador de frecuencia 405 no necesita que se procese una gran cantidad de muestras de la tensión eléctrica de CA detectada, el sistema descrito se puede implementar con una red que muestra requisitos reducidos para el flujo de datos (ancho de banda, latencia, integridad, regularidad, etc.) y baja calidad/coste de la red que conecta el dispositivo de adquisición y procesamiento 400 al aparato de detección de sincronización 200.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de detección de descarga parcial (1000), que comprende:

un dispositivo de adquisición y procesamiento de descarga parcial (400) que comprende:

un dispositivo de detección de descarga parcial (401, 402) configurado para proporcionar una señal eléctrica de descarga parcial detectada (S^{p d i}) a partir del pulso de descarga parcial generado por un primer objeto eléctrico (100);

un primer módulo de comunicación (407) configurado para recibir una señal de sincronización detectada que lleva valores de fase de sincronización detectados (^Actn) y los valores de tiempo de referencia correspondientes (tn) asociados con una tensión de suministro eléctrico (V^{a c}) de un segundo objeto eléctrico (103);

el sistema de detección de descarga parcial (100) que comprende además:

un generador de valores de fase (11) configurado para producir valores de fase sintetizados (^sYNtn) que representan una señal de sincronización sintetizada (Ssyn), siendo el generador de valores de fase (11) ajustable según los errores de fase (e¡);

un módulo de cálculo de errores (9) configurado para calcular dichos errores de fase (£i) a partir de los valores de fase sintetizados (^sYNtn), los valores de fase de sincronización detectados (pActn) y los valores de tiempo de referencia correspondientes (tn);

el módulo de cálculo de errores (9) está configurado para calcular un error de fase actual (£i) a partir de un valor de fase de sincronización detectado anterior (^Act¡) asociado con un valor de tiempo de referencia anterior (t¡) y un valor de comparación;

un módulo de cambio de tiempo (12) configurado para seleccionar entre los valores de fase sintetizados (^sYNtn) un valor de fase sintetizado anterior (9sYNt¡) generado en dicho valor de tiempo de referencia anterior (t¡) y proporcionar dicho valor de fase sintetizado anterior como valor de comparación con el módulo de cálculo de errores (9);

un módulo de sensor (201) configurado para convertir la tensión de suministro eléctrico (V^ac) en una señal eléctrica convertida;

un módulo de procesamiento de sincronización (204, 203) estructurado para recibir la señal eléctrica convertida y generar dicha señal de sincronización detectada asociando los valores de fase de sincronización detectados (^Actn) a los valores de tiempo de referencia correspondientes;

un segundo módulo de comunicación (207) configurado para transmitir dicha señal de sincronización detectada a lo largo de una red de comunicación (NTW) conectable a dicho primer módulo de comunicación (407);

una fuente de referencia de tiempo (800; 850; 900) estructurada para proporcionar una señal de referencia de tiempo al dispositivo de adquisición y procesamiento de descarga parcial (400) y al aparato de detección de sincronización (200) para generar dichos valores de tiempo de referencia (tn);

un dispositivo de adquisición (403) configurado para recibir la señal de sincronización sintetizada (Ssyn) y la señal eléctrica de descarga parcial detectada (S^pd-ⁱ) y realizar el procesamiento de adquisición de la señal de descarga parcial detectada (S^{p d i}).

2. El sistema de detección de la reivindicación 1, en el que la fuente de referencia de tiempo es una de las siguientes fuentes:

fuente de tiempo GPS, fuente de tiempo de oscilador estable, fuente de tiempo de red IEEE 1588.

3. El sistema de detección de la reivindicación 1, en el que el dispositivo de adquisición y procesamiento de descargas parciales (400) se coloca de forma remota desde el segundo ob¡eto eléctrico (103).

4. El sistema de detección de la reivindicación 1, en el que el dispositivo de adquisición (403) está configurado para procesar la señal eléctrica de descarga parcial detectada (S^{p d i}) y proporcionar valores de amplitud de descarga parcial (ApDn).

5. El sistema de detección de la reivindicación 1, en el que el dispositivo de detección de descarga parcial (401) es uno de los siguientes sensores: sensor de contacto, sensor sin contacto, sensor Rogowsky, sensor magnético tipo transformador acoplador, sensor de proximidad de campo magnético, sensor acústico, sensor piezoeléctrico, sensor de antena.

6. El sistema de detección de la reivindicación 1, en el que:

el dispositivo de adquisición y procesamiento de descarga parcial (400) comprende un primer generador de relo¡ local (404) configurado para producir a partir de la señal de referencia de tiempo una señal de tiempo para sincronizar el dispositivo de adquisición (403);

el aparato de detección de sincronización (200) comprende un segundo generador de relo¡ local (205) configurado para producir a partir de la señal de referencia de tiempo dichos valores de tiempo de referencia (tn).

7. El sistema de detección de la reivindicación 1, en el que el dispositivo de adquisición y procesamiento de descarga parcial (400) incluye además:

un módulo de filtrado (10) configurado para filtrar los errores de fase que reducen la transición de fase abrupta en los valores de fase sintetizados (9SYNtn) producidos por el generador de valores de fase ajustable (11).

8. El sistema de detección de la reivindicación 1, en el que el generador de valores de fase ajustable (11) está configurado para generar una forma de onda digital periódica que tiene la frecuencia de dicha tensión de suministro eléctrico (V^{a c}).

9. El sistema de detección de la reivindicación 8, en el que el generador de valores de fase ajustable (11) es un sintetizador digital directo (DDS), configurado para generar una señal con una frecuencia en el intervalo de 0,01 Hz a 10 KHz.

10. El sistema de detección de la reivindicación 1, en el que

el aparato de detección de sincronización (200) está estructurado para transmitir la señal de sincronización detectada que lleva los valores de amplitud detectada de sincronización (AActn) que representan la tensión de suministro eléctrico y están asociados con los valores de fase de sincronización detectados (^Actn) y los valores de tiempo de referencia (tn);

el dispositivo de adquisición y procesamiento de descarga parcial (400) está configurado para generar una señal de sincronización reconstruida (Sint) a partir de la señal de sincronización detectada mediante interpolación de los valores de amplitud detectados de sincronización (AActn).

11. Un procedimiento de detección de descarga parcial que comprende, en un primer aparato de procesamiento (400):

detectar un pulso de descarga parcial generado por un primer objeto eléctrico (100) y proporcionar una señal eléctrica de descarga parcial detectada (S^{p d i});

recibir una señal de sincronización detectada que lleva valores de fase de sincronización detectados (^Actn) y valores de tiempo de referencia correspondientes (tn) asociados con una tensión de suministro eléctrico (V^ac) de un segundo objeto eléctrico (103);

generar una pluralidad de valores de fase sintetizados (9sYNtn) que representan una señal de sincronización sintetizada (Ssyn);

seleccionar entre la pluralidad de valores de fase sintetizada (9SYNtn) un valor de fase sintetizada anterior (9^syn¡ generado en dicho valor de tiempo de referencia anterior (tj);

calcular los errores de fase (£i) a partir de los valores de fase sintetizados (9SYNtn), los valores de fase de sincronización detectados (9Actn) y los valores de tiempo de referencia correspondientes (tn);

en el que calcular dichos errores de fase (ei) incluye: calcular, en un tiempo actual (ti), un error de fase actual (ei) a partir de un valor de fase de sincronización detectado anterior (9Act¡) asociado con un valor de tiempo de referencia anterior (tj) y dicho valor de fase sintetizado anterior (9^syní¡).

ajustar las fases de la pluralidad de valores de fase sintetizados (9SYNtn) según los errores de fase (eti); proporcionar la señal eléctrica de descarga parcial detectada (S^pd-ⁱ) y la señal de sincronización sintetizada (Ssyn) a un dispositivo de adquisición (403) configurado para realizar el procesamiento de adquisición de la señal de descarga parcial detectada (S^{p d i});

el procedimiento, que incluye, además, en un segundo aparato de procesamiento (200):

convertir la tensión de suministro eléctrico (V^ac) en una señal eléctrica convertida;

recibir la señal eléctrica convertida y generar dicha señal de sincronización detectada asociando los valores de fase de sincronización detectados (^Actn) a los valores de tiempo de referencia correspondientes;

transmitir hacia dicho primer aparato de procesamiento (400) dicha señal de sincronización detectada a lo largo de una red de comunicación (NTW); y

en el que el procedimiento comprende:

proporcionar una señal de referencia de tiempo al primer aparato de procesamiento (400) y al segundo aparato de procesamiento (200) para generar dichos valores de tiempo de referencia (tn).

12. El procedimiento de detección de la reivindicación 11, que comprende:

procesar la señal eléctrica de descarga parcial detectada (S^{p d i}) y proporcionar valores de amplitud de descarga parcial (ApDn)

mostrar dichos valores de amplitud de descarga parcial (ApDn) en los valores de fase sintetizada correspondientes (9SYNtn).