ES2908881T3 - Dispositivo de control y protección eléctrica - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de control y protección eléctrica (10) adaptado para ser dispuesto en una instalación eléctrica (1) que comprende un conjunto (2, 3) de conductor(es) eléctrico(s), comprendiendo dicho dispositivo: - medios para medir la tensión y/o la corriente (17, 18) en al menos un conductor de dicho conjunto de conductores; - un módulo de procesamiento (12), adaptado para detectar un arco eléctrico en la instalación eléctrica en función de al menos las mediciones realizadas por dichos medios de medición y para generar, en caso de detección de un arco eléctrico, una señal de disparo (TRIP) y transmitir dicha señal de disparo a un dispositivo de conmutación eléctrica (14) adaptado para detener el flujo de corriente eléctrica en al menos dicho conductor de dicho conjunto de conductores eléctricos en respuesta a la recepción de dicha señal de detección; dicho dispositivo de control y protección eléctrica comprende el módulo de procesamiento (12) adaptado para detectar además, en función de al menos algunas de dichas mediciones de la tensión y/o de la corriente en el conductor realizadas por dichos medios de medición, al menos un mal funcionamiento de entre un cortocircuito, una sobrecarga de corriente eléctrica, una sobretensión, una sub-tensión y una corriente residual en relación con al menos dicho conductor de dicho conjunto de conductores eléctricos, el módulo de procesamiento (12) está además adaptado para generar, en caso de detección de dicho mal funcionamiento, una señal de disparo (TRIP) y para transmitir dicha señal de disparo a un dispositivo de conmutación eléctrica (14) adaptado para detener el flujo de corriente eléctrica en al menos el conductor de dicho conjunto de conductores eléctricos (2, 3) en respuesta a la recepción de dicha señal de detección, el módulo de procesamiento (12) está adaptado para, al detectar un mal funcionamiento, generar y transmitir una señal de diagnóstico que comprende información que caracteriza la naturaleza del mal funcionamiento, el dispositivo de control y protección eléctrica (10) comprende medios principales (15) para suministrar energía eléctrica procedente de la instalación eléctrica (1) para alimentar el módulo de procesamiento (12), el dispositivo de control y protección eléctrica está caracterizado porque los medios auxiliares (16) de suministro de energía eléctrica están adaptados además para almacenar dicha energía eléctrica, estando dichos medios auxiliares de suministro de energía eléctrica adaptados para alimentar al menos al módulo de procesamiento (12) cuando, tras la transmisión de una señal de disparo, se interrumpe la alimentación eléctrica de los medios principales por parte de la instalación, y los medios auxiliares de suministro de energía eléctrica (16) están dimensionados para alimentar el módulo de procesamiento (12), al menos, tras la transmisión de una señal de disparo por el módulo de procesamiento (12), y hasta la transmisión de la señal de diagnóstico.
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de control y protección eléctrica
La presente invención se refiere al campo de los dispositivos de control y protección eléctrica adaptados para ser dispuestos en una instalación eléctrica que comprende un conjunto de conductor(es) eléctrico(s), según la reivindicación 1.
La presente invención tiene por objeto proporcionar un dispositivo de control y protección eléctrica que aprovecha las mediciones realizadas para detectar la presencia de arcos eléctricos para proporcionar una mayor protección de la instalación eléctrica.
Un dispositivo de control y protección eléctrica de este tipo mutualiza ventajosamente las mediciones efectuadas para la detección de los arcos eléctricos y permite proteger la instalación eléctrica contra disfunciones eléctricas suplementarias.
En las realizaciones, el dispositivo de control y protección eléctrica según la invención comprende además una o más de las siguientes características:
- los medios de procesamiento están además adaptados para generar, tras la detección de dicho mal funcionamiento, una señal de disparo y transmitir dicha señal de disparo a un dispositivo de conmutación eléctrica adaptado para detener el flujo de corriente eléctrica en al menos un conductor de dicho conjunto de conductores eléctricos en respuesta a la recepción de dicha señal de detección;
- comprende además un dispositivo de conmutación eléctrica adaptado para detener el flujo de corriente eléctrica en al menos dicho conductor de dicho conjunto de conductores eléctricos en respuesta a la recepción de dicha señal de disparo generada por los medios de procesamiento;
- los medios de procesamiento están adaptados para determinar el valor de un parámetro en función de al menos las mediciones realizadas por dichos medios de medición, y para detectar un mal funcionamiento en función de la comparación entre un umbral de disparo y una variable representativa de dicho valor determinado;
- dichos medios de procesamiento están además adaptados para comparar dicha variable representativa de dicho valor determinado y un umbral de alerta, distinto de dicho umbral de disparo, y para generar una señal de alerta en base a dicha comparación;
- los medios de procesamiento están adaptados para, al detectar un mal funcionamiento, generar y transmitir una señal de diagnóstico que comprende información que caracteriza la naturaleza y el origen del mal funcionamiento;
- los medios de procesamiento están adaptados para que, una vez detectada un mal funcionamiento, transmitan la señal de disparo tras la detección de dicho mal funcionamiento sólo después de la transmisión de la señal de diagnóstico;
- comprende medios de suministro de energía eléctrica principales procedentes de la instalación eléctrica para alimentar el detector de arco eléctrico y comprende medios de suministro de energía eléctrica auxiliares adaptados además para almacenar dicha energía eléctrica, estando dichos medios de suministro de energía eléctrica auxiliares adaptados para alimentar el módulo de procesamiento de forma selectiva cuando, tras la transmisión de una señal de disparo, se interrumpe la alimentación eléctrica de los medios principales por parte de la instalación;
- los medios auxiliares de suministro de energía eléctrica están dimensionados para alimentar el módulo de procesamiento, de forma selectiva, tras la transmisión de una señal de disparo por parte del detector de arco eléctrico, y hasta la transmisión de la señal de diagnóstico;
- los medios de procesamiento están adaptados para determinar la energía consumida en el punto de medición del dispositivo en un cuadro eléctrico, que corresponde a varios elementos respectivos de consumo de energía en el circuito aguas abajo del dispositivo;
- la determinación por parte de los medios de procesamiento de la energía consumida comprende el cálculo de los valores eficaces de la corriente y/o los valores eficaces de la tensión, y/o la potencia activa o reactiva, y/o el factor de potencia y/o la energía consumida;
- comprende un sensor de temperatura, estando los medios de procesamiento adaptados para corregir las mediciones de tensión o de corriente de los medios de medición en base a la(s) temperatura(s) medida(s) por el sensor de temperatura.
Estas características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción, que se da sólo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1 muestra una instalación eléctrica en la que está instalado un dispositivo de control y protección eléctrica en una realización de la invención;
- la figura 2 es una vista de los sub-módulos funcionales de un módulo de procesamiento de un dispositivo de control y protección eléctrica en una realización de la invención;
- la figura 3 muestra un dispositivo de control y protección eléctrica en una realización de la invención;
- la figura 4 muestra un dispositivo de control y protección eléctrica en una realización de la invención;
- la figura 5 muestra un dispositivo de control y protección eléctrica en una realización de la invención;
- la figura 6 muestra un dispositivo de control y protección eléctrica en una realización de la invención.
En la figura 1, se muestra una parte de una instalación eléctrica 1, por ejemplo una instalación residencial o terciaria. Tiene dos cables conductores de corriente, por ejemplo un conductor de fase 2 y un conductor neutro 3.
Un dispositivo de control y protección eléctrica 10 está conectado a la instalación eléctrica 1, por ejemplo dentro de un cuadro eléctrico. El dispositivo de control y protección eléctrica 10 comprende un conjunto de medición 11, un módulo de procesamiento 12, una interfaz hombre-máquina 13, un disyuntor 14, una conexión 15 a una fuente de alimentación eléctrica principal y medios auxiliares 16 de suministro de alimentación eléctrica.
El conjunto de medición 11 comprende, por ejemplo:
- un sensor de tensión 17, adaptado para medir periódicamente el valor actual de la tensión U entre el conductor de fase 2 y el conductor neutro 3;
- un conjunto de dos sensores de corriente 18, adaptados para medir periódicamente el valor actual de la corriente I que circula por el conductor de fase 2 y, además, para medir la corriente residual Id, es decir, la diferencia de intensidad entre la corriente en el conductor de fase 2 y la corriente en el conductor neutro 3. Los valores medidos periódicamente por los sensores 17-18 para la tensión, U, la corriente de fase I y la corriente residual Id son entregados por el conjunto de medición 11 al módulo de procesamiento 12.
La frecuencia de las mediciones de los sensores 17, 18 está, por ejemplo, comprendida en el intervalo [1kHz, 10kHz].
El módulo de procesamiento 12 comprende un microordenador 20 y una memoria 21.
En particular, la memoria 21 incluye instrucciones de software que, cuando se ejecutan en el microordenador 20, implementan las funciones descritas a continuación con referencia a la figura 2 y realizadas por el módulo de procesamiento 12.
En efecto, el módulo de tratamiento 12 está adaptado para realizar una serie de procesos en base a los valores de medición que se le suministran como entrada.
El módulo de procesamiento 12 está además adaptado para generar, en base a estos procesos, señales de alarma o de diagnóstico y transmitirlas a la interfaz hombre-máquina 13 y/o para generar señales de disparo y transmitirlas al disyuntor 14.
Según la realización, la interfaz hombre-máquina 13 puede estar integrada en el dispositivo de control y protección eléctrica 10 o estar alejada del dispositivo 10. La conexión entre el dispositivo 10 y la interfaz hombre-máquina puede ser por cable o por radiofrecuencia. En las realizaciones, una parte de la interfaz hombre-máquina 13 está integrada en el aparato 10 (por ejemplo, el dispositivo 10 comprende una pantalla de visualización y medios para generar una alarma sonora y/o luminosa) y otra parte de la interfaz hombre-máquina 13 es remota (por ejemplo, esta otra parte comprende una estación de trabajo con un registro de alarmas y eventos y funciones de mantenimiento, en particular, si es necesario, para controlar a distancia la apertura o el cierre de los interruptores142 y 143).
El disyuntor 14 comprende dos interruptores 142 y 143 y está adaptado para controlar, en base a las señales de disparo recibidas del módulo de procesamiento 12, la apertura, y posiblemente el cierre, de los interruptores 142 y 143.
El interruptor 142 está dispuesto en el conductor de fase 2 y el interruptor 143 está dispuesto en el conductor neutro 3. Cuando el interruptor 142 está en la posición cerrada, fluye una corriente eléctrica en el conductor de fase 2 y cuando el interruptor 142 está en la posición abierta, se detiene el flujo de corriente eléctrica en el conductor de fase
Asimismo, cuando el interruptor 143 está en la posición cerrada, fluye una corriente eléctrica en el conductor neutro 3 y cuando el interruptor 143 está en la posición abierta, el flujo de corriente eléctrica en el conductor neutro 3 se detiene.
Según la realización, el disyuntor 14 está integrado en el dispositivo de control y protección eléctrica 10, o está alejado del dispositivo 10. El enlace entre el dispositivo 10 y el disyuntor 14 puede ser por cable o por radiofrecuencia.
La conexión 15 a la fuente de alimentación eléctrica 1 está adaptada para alimentar el dispositivo de control y protección eléctrica 10 con la tensión U de la instalación eléctrica 1.
Los medios auxiliares 16 de suministro de alimentación eléctrica están adaptados para almacenar energía y alimentar al menos una parte del dispositivo 10 cuando la instalación eléctrica 1 deja de suministrar alimentación eléctrica, como se describirá a continuación.
Las funciones implementadas por los sub-módulos del módulo de procesamiento 12, en cooperación con los otros módulos del detector 10, en una realización de la invención se describen a continuación con referencia a la figura 2. El módulo de procesamiento 12 considerado comprende un sub-módulo de detección de arco eléctrico 20, un sub módulo de detección de sub-tensión y sobretensión 21, un sub-módulo de detección de cortocircuito y sobrecarga 22, y un sub-módulo de detección de corriente residual 23.
El módulo de procesamiento 12 considerado comprende además un sub-módulo de disparo 30, un sub-módulo de alarma 31 y un sub-módulo de diagnóstico 32.
El sub-módulo de detección de arco eléctrico 20 está adaptado para procesar las mediciones de la corriente I, la tensión U y la corriente residual Id, proporcionadas regularmente por los sensores 17, 18 para determinar los valores de uno (o más) parámetro(s) de detección de arco, en función de la corriente I, la tensión U y la corriente residual Id. El procedimiento de detección de arco puede ser variado, por ejemplo, similar a los descritos en los documentos WO 00/08663 o FR 2802 721. El documento US 2010324747 también divulga un procedimiento de detección de arco. Este documento describe además cómo se detectan y transmiten otros parámetros antes de detectar el arco.
El sub-módulo de detección de sub-tensión y sobretensión 21 está adaptado para procesar las mediciones de tensión U proporcionadas regularmente por el sensor 17 con el fin de determinar los valores de uno (o más) parámetro(s) de detección de mal funcionamiento de la tensión, en función de esta tensión U medida.
Estos valores de tensión procesados pueden ser valor eficaz, valor medio o valor pico, siendo el procedimiento de cálculo bien conocido por los expertos en la materia.
El sub-módulo de detección de cortocircuitos 22 está adaptado para procesar las mediciones de corriente I proporcionadas regularmente por el sensor 18 con el fin de determinar los valores de uno (o más) parámetro(s) de detección de cortocircuitos y sobrecargas, en función de esta corriente I medida.
Estos valores de corriente procesados pueden ser valor eficaz, valor medio o valor pico, siendo el procedimiento de cálculo bien conocido por los expertos en la materia.
El submódulo de detección de corriente residual 23 está adaptado para procesar las mediciones de corriente Id proporcionadas regularmente por el sensor 18 para determinar los valores de uno (o más) parámetro(s) de detección de corriente residual, en función de esa corriente Id medida.
Estos valores de corriente procesados pueden ser valor eficaz, valor medio o valor pico, siendo el procedimiento de cálculo bien conocido por los expertos en la materia.
Los valores determinados sucesivamente para los parámetros de detección de arco, sub-tensión, sobretensión, cortocircuito, sobrecarga y corriente residual son entregados por los sub-módulos 20-23, a medida que se determinan, al sub-módulo de disparo 30.
El sub-módulo de disparo 30 está adaptado para determinar, en función del último valor o de los últimos valores recibidos del parámetro (o de los parámetros) de detección de arco, si la ocurrencia o la presencia de un arco es altamente probable o está probada, por comparación de dicho valor o de dichos valores con un valor o valores de umbral de disparo correspondientes a una detección de arco.
En función del resultado de esta comparación, el sub-módulo de disparo 30 genera una señal de disparo "TRIP" de protección y la transmite al disyuntor 14.
Del mismo modo, en el ejemplo considerado, el sub-módulo de disparo 30 está adaptado para determinar, en función del último valor o de los últimos valores recibidos del parámetro (o de los parámetros) de detección de mal funcionamiento de tensión, si la aparición o la presencia de una sobretensión o de una sub-tensión es muy probable
o está probada, comparando este valor o estos valores con un valor de umbral de disparo correspondiente a una detección de sobretensión, respectivamente de sub-tensión.
En función del resultado de esta comparación, el sub-módulo de disparo 30 genera una señal de disparo "TRIP" de protección y la transmite al disyuntor 14.
En el ejemplo considerado, el sub-módulo de disparo 30 está además adaptado para determinar, en función del último o de los últimos valores recibidos del parámetro (o de los parámetros) de detección de cortocircuito y de sobrecarga, si la ocurrencia o la presencia de un cortocircuito o de una sobrecarga es altamente probable o está probada, por comparación de este valor o de estos valores con uno o varios valores de umbral de disparo correspondientes a una detección de cortocircuito, respectivamente a una detección de sobrecarga.
En función del resultado de esta comparación, el sub-módulo de disparo 30 genera una señal de disparo "TRIP" de protección y la transmite al disyuntor 14.
En el ejemplo considerado, el sub-módulo de disparo 30 está además adaptado para determinar, en función del último o de los últimos valores recibidos del parámetro (o de los parámetros) de detección de corriente residual, si la aparición o la presencia de una corriente residual es altamente probable o está probada, mediante la comparación de dicho valor o de dichos valores con un valor o valores de umbral de disparo correspondientes a una detección de corriente residual.
En función del resultado de esta comparación, el sub-módulo de disparo 30 genera una señal de disparo "TRIP" de protección y la transmite al disyuntor 14.
Tras la recepción de una señal de disparo "TRIP" por el sub-módulo de disparo 30, el disyuntor 14 está adaptado para abrir los interruptores 142 y 143 con el fin de detener el flujo de corriente eléctrica a los conductores de fase 2 y neutro 3.
Dicha interrupción detiene la alimentación del circuito aguas abajo del disyuntor, asegurando así la protección contra la causa del fallo detectado (fallo de arco, cortocircuito, sobrecarga, sobretensión,...).
Una interrupción de este tipo provoca también la detención de la alimentación eléctrica del dispositivo de control y protección eléctrica 10 a través de la conexión 15 a la fuente de alimentación eléctrica 1.
Para reducir estas interrupciones bruscas del servicio, en una realización, el módulo de procesamiento 12 está adaptado para tener en cuenta adicionalmente los umbrales de alarma, además de los umbrales de disparo. Un valor de umbral de alarma para un mal funcionamiento determinado es distinto del valor de umbral de disparo para ese mal funcionamiento y se encuentra entre el valor de umbral de disparo y los valores correspondientes al funcionamiento operativo.
En dicha realización, los valores determinados sucesivamente para los parámetros de detección de arco, sub tensión, sobretensión, cortocircuito, sobrecarga y corriente residual son entregados por los sub-módulos 20-23, a medida que se determinan, al sub-módulo de alarma 31.
El sub-módulo de alarma 31 está adaptado para determinar, basándose en el último valor o valores recibidos del parámetro (o parámetros) de detección de arco, si el estado de la instalación eléctrica es propicia para la aparición de un arco eléctrico, mediante la comparación de dicho valor o dichos valores con uno o varios valores de umbral de alarma correspondientes a una detección de arco.
Del mismo modo, en el ejemplo considerado, el sub-módulo de alarma 31 está adaptado para determinar, en función del último o de los últimos valores recibidos del parámetro (o de los parámetros) de detección de mal funcionamiento de tensión, si el estado de la instalación eléctrica es propicio a la aparición de una sobretensión o de una sub tensión, por comparación de este valor o de estos valores con un valor de umbral de alarma correspondiente a una detección de sobretensión, respectivamente de sub-tensión.
En el ejemplo considerado, el sub-módulo de alarma 31 está además adaptado para determinar, en función del último o de los últimos valores recibidos del parámetro (o de los parámetros) de detección de cortocircuito y de sobrecarga, si el estado de la instalación eléctrica es propicio a la aparición de un cortocircuito o de una sobrecarga, por comparación de este valor o de estos valores con uno o varios valores de umbral de alarma correspondientes a una detección de cortocircuito, respectivamente a una detección de sobrecarga.
En el ejemplo considerado, el sub-módulo de alarma 31 está además adaptado para determinar, en función del último valor o valores recibidos del parámetro (o parámetros) de detección de corriente residual, si el estado de la instalación eléctrica es propicio para la aparición de una corriente residual, mediante la comparación de dicho valor o dichos valores con uno o varios valores de umbral de alarma correspondientes a una detección de corriente residual. Cuando el resultado de la comparación efectuada indica que el estado de la instalación eléctrica 1 es propicio a la aparición de un mal funcionamiento relacionado con la detección de arco eléctrico, sub-tensión, sobretensión,
cortocircuito, sobrecarga o corriente residual, respectivamente, el sub-módulo de alarma 31 genera una alarma que se transmite a la interfaz hombre-máquina 13.
Esta alarma comprende, en las realizaciones, una señal sonora y/o luminosa generada por el dispositivo de control y protección eléctrica 10. Por lo tanto, esta señal sonora o luminosa será percibida por las personas que se encuentren cerca del detector.
La alarma puede comprender, en su lugar o adicionalmente, la visualización en una pantalla de visualización de la interfaz hombre-máquina 13, que como se ha mencionado anteriormente, es local en el detector o se encuentra a distancia, y/o la transmisión por cable o radiofrecuencia, de un mensaje que indique que se ha superado el umbral de alarma, la identificación del tipo de mal funcionamiento correspondiente (detección de arco, sub-tensión, sobretensión, cortocircuito, sobrecarga o corriente residual) y, opcionalmente, el valor del parámetro o parámetros de detección que han dado lugar a la alarma.
Estas disposiciones permiten así al usuario del dispositivo de control y protección eléctrica realizar operaciones destinadas a corregir el mal funcionamiento detectado, antes de que se produzca un corte.
En una realización, los valores umbral de alarma y/o los valores umbral de disparo son ajustables a distancia por un usuario del dispositivo 10, a través de un enlace de comunicación por cable o inalámbrico, por ejemplo el que conecta el dispositivo 10 a una parte remota de la interfaz hombre-máquina 13.
En el caso de un disparo del disyuntor 14, un operador encargado del mantenimiento del dispositivo 10 debe identificar y eliminar el fallo antes de restablecer el disyuntor 14, permitiendo así el flujo de corriente eléctrica en la instalación 1 de nuevo.
Sin embargo, cuando el disyuntor 14 se dispara, es difícil diagnosticar cuál es el fallo.
En una realización de un dispositivo según la invención, el módulo de procesamiento 12 comprende un sub-módulo de diagnóstico 32. El sub-módulo de disparo 30 está entonces adaptado para, cuando ha determinado que debe generarse una señal de disparo tras el procesamiento de los valores de los parámetros proporcionados por uno de los sub-módulos de detección 20-23, transmitir al sub-módulo de diagnóstico 32 los datos representativos del mal funcionamiento detectado: tipo de mal funcionamiento detectado entre una detección de arco eléctrico, respectivamente sub-tensión, sobretensión, cortocircuito, sobrecarga o corriente residual, y opcionalmente el valor de los parámetros de detección correspondientes
En una realización, el sub-módulo de diagnóstico 32 está adaptado para procesar estos datos para su posible complementación con otros datos proporcionados por los sub-módulos de detección 20-23 o por el conjunto de medición 11, y para controlar su visualización en una pantalla de visualización de la interfaz hombre-máquina 13, que, como se ha indicado anteriormente, es local al dispositivo 10 o se encuentra a distancia, y/o para transmitirlos en un mensaje a través de un enlace por cable o radiofrecuencia a una parte remota de la interfaz hombre-máquina 13 o a un servicio de mantenimiento por terceros.
En una realización, el sub-módulo de disparo 30 está adaptado para transmitir la señal de disparo al disyuntor 14 sólo después de recibir un mensaje del sub-módulo de diagnóstico 32 confirmando que el mensaje de diagnóstico ha sido enviado y/o mostrado en la pantalla.
En otra realización, el sub-módulo de disparo 30 está diseñado para tener en cuenta un determinado retardo parametrizable entre la transmisión al sub-módulo de diagnóstico 32 de los datos representativos del mal funcionamiento detectado y la transmisión de la señal de disparo al disyuntor 14. Retrasar la transmisión de la señal de disparo de esta manera significa que la alimentación eléctrica del dispositivo 10 no se interrumpe hasta que la señal de diagnóstico es transmitida/mostrada en la pantalla.
En una realización, el dispositivo de control y protección eléctrica 10 según la invención está adaptado para, cuando se interrumpe la alimentación eléctrica al detector 10 a través de la conexión 15, implementar la alimentación eléctrica al menos al módulo de procesamiento 12 a través de los medios auxiliares 16 para el suministro de alimentación eléctrica, lo que garantiza de nuevo la comunicación de los datos de diagnóstico incluso en caso de disparo.
En tal caso, estos medios auxiliares 16 de suministro de alimentación eléctrica están, por ejemplo, dimensionados para permitir el procesamiento por el sub-módulo de diagnóstico de los datos transmitidos por el sub-módulo de disparo 30 correspondientes al mal funcionamiento origen del disparo.
Por ejemplo, el módulo de diagnóstico 32 comprende un módulo de transmisión de tipo Zigbee, que sólo consume energía durante la fase de transmisión, y los medios auxiliares 16 comprenden un condensador adaptado para almacenar energía sobre la base de una baja corriente procedente de la fuente de alimentación principal a través de la conexión 15 cuando el disyuntor no está disparado.
Cuando la alimentación principal a través de la conexión 15 se detiene debido a un disparo, los datos de diagnóstico son enviados por el módulo Zigbee utilizando la energía que procede de la descarga de este condensador.
En una realización, la memoria 21 comprende un registro histórico que almacena cada uno de los eventos de alarma, de disparo y/o de diagnóstico, así como los datos representativos del evento (hora, tipo de mal funcionamiento que ha dado lugar al evento y, opcionalmente, el valor de los parámetros de detección correspondientes).
En una realización, el módulo de procesamiento 12 comprende además un sub-módulo de supervisión de energía 24.
El sensor 17 y el conjunto de sensores 18 están adaptados para medir regularmente los valores de la corriente I y de la tensión U en el punto de medición del dispositivo 10, y para medir el consumo de energía en el cuadro eléctrico, correspondiente a varios elementos respectivos de consumo de energía en el circuito aguas abajo del dispositivo 10. Las mediciones realizadas en asociación con, para cada medición, un identificador del punto de medición al que se refiere la medición, se proporcionan al módulo de supervisión de energía 24 a medida que se realizan.
El módulo de supervisión de energía 24 está adaptado para determinar, en base a estas mediciones suministradas, los valores eficaces de la corriente, la tensión, los valores de la potencia activa y reactiva, el factor de potencia, la energía consumida en relación con cada elemento asociado a cada uno de los puntos de medición respectivos. Este módulo de supervisión de la energía permite optimizar la gestión de la energía eléctrica identificando las principales fuentes de consumo real de energía.
Los valores así obtenidos se muestran en una pantalla de visualización de la interfaz hombre-máquina 13, que como se ha indicado anteriormente, es local al dispositivo 10 o se encuentra a distancia, y/o se transmiten en un mensaje a través de un enlace por cable o radiofrecuencia a una parte remota de la interfaz hombre-máquina 13 o a un servicio de mantenimiento por terceros.
En una realización, el error de dispersión en las mediciones del sensor de tensión 17 y/o del sensor de corriente 18 se corrige, antes de su procesamiento como se ha descrito anteriormente por el módulo de procesamiento 12, con la ayuda de una función de calibración de la producción a través del microordenador 20. Por ejemplo, se pueden programar valores específicos de ganancia y desplazamiento para cada sensor para compensar la dispersión debida a la construcción del sensor.
En una realización, el conjunto de medición 11 comprende además un sensor de temperatura 19 adaptado para medir periódicamente la temperatura ambiente dentro del detector 10.
La deriva de temperatura en las mediciones del sensor de tensión 17 y/o del sensor de corriente 18 se corrige, antes de su procesamiento como se ha descrito anteriormente por el módulo de procesamiento 12, utilizando una función que implementa una curva de compensación de temperatura, sobre la base de las mediciones de temperatura dentro del detector 10 realizadas por el sensor de temperatura 19.
En la realización descrita con referencia a las figuras, se ha considerado una fuente de alimentación monofásica. Por supuesto, la invención es aplicable en relación con cualquier tipo de instalación eléctrica con una configuración diferente en tipo y número de conductor(es), por ejemplo, una instalación trifásica con 3 conductores de fase, y un conductor neutro.
En una realización, los diferentes valores de umbral dependen del ajuste de la corriente nominal para las detecciones de sobrecarga y cortocircuito, y son fijos para la función de protección diferencial.
Así, la invención permite añadir funcionalidades de protección o de señalización a un aparato existente de protección diferencial y/o de arco eléctrico. Estas funciones adicionales utilizan las señales de entrada ya presentes en el aparato, sin perturbar su funcionamiento. Estas funcionalidades se implementan, por ejemplo, mediante un procesador en un módulo de comunicación inalámbrica.
En las realizaciones de la invención, sólo una, algunas o todas las funciones del módulo de procesamiento 12 descrito anteriormente se implementan en un dispositivo de control y protección eléctrica según la invención, como se ilustra en las figuras 3 a 6.
Las referencias idénticas entre las figuras denotan elementos similares.
La conexión 15 a la fuente de alimentación eléctrica principal no se ha mostrado en las figuras 3-6.
A modo de ilustración, en la figura 3 se muestra un dispositivo de control y protección eléctrica 100 en una realización de la invención. Comprende un sensor de tensión 17, un sensor de corriente I 18a, un sensor de corriente residual Id 18b y un sub-módulo de detección de arco eléctrico 20 a partir de los datos U, I, Id.
Además de estas funcionalidades del AFDD, el dispositivo de control y protección eléctrica 100 incluye un sub módulo de detección de sobretensión y sub-tensión 21, un sub-módulo de detección de cortocircuito y sobrecarga 22 y un sub-módulo de detección de corriente residual 23.
Comprende además un sub-módulo de disparo 30 que proporciona protección contra el arco eléctrico y, además, contra el cortocircuito, la sobrecarga, protección diferencial y protección contra la sobretensión y la sub-tensión. También incluye un disyuntor 14.
Sin embargo, un disparo genera una ruptura repentina y la continuidad del servicio se interrumpe.
En la figura 4, se muestra un dispositivo de control y protección eléctrica 101, que comprende adicionalmente, con respecto al dispositivo de control y protección eléctrica 100 de la figura 3, un sub-módulo de alarma 31. Una alarma generada por este sub-módulo es entregada por la IHM 13 (emisión local o remota de señales sonoras o luminosas; transmisión de la señal de alarma por un bus de comunicación remoto y visualización de la alarma en una pantalla de supervisión...). Emitir una alarma antes de que se abra el circuito eléctrico aumenta la continuidad del servicio, informando al usuario del dispositivo de la inminente ocurrencia de un corte si la situación sigue deteriorándose. Sin embargo, en el caso de un disparo debido a un fallo producido en la instalación a proteger, el servicio de mantenimiento debe primero buscar y eliminar el fallo antes de rearmar el dispositivo para restablecer la tensión. Pero cuando el disyuntor se dispara, es difícil saber el tipo de fallo.
Para superar este inconveniente, se propone un dispositivo de control y protección eléctrica 102, mostrado en la figura 5. Comprende además, con respecto al dispositivo de control y protección eléctrica 101 de la figura 4, un sub módulo de diagnóstico 32. La información de diagnóstico puede mostrarse en la parte frontal del dispositivo o transmitirse a distancia a través de un bus de comunicación.
Para optimizar la gestión de la energía eléctrica, un dispositivo de control y protección eléctrica 103, mostrado en la figura 6, comprende además, con respecto al dispositivo de control y protección eléctrica 102 de la figura 5, un sub módulo de supervisión de energía 24. Este dispositivo permite identificar las principales fuentes de consumo de energía mediante la realización de mediciones de potencia y energía en los puntos de medición, en particular con la ayuda de un contador de tiempo 25. La información de las mediciones puede mostrarse en la parte frontal del aparato o transmitirse a distancia a través de un bus de comunicación.
Claims (6)
1. Dispositivo de control y protección eléctrica (10) adaptado para ser dispuesto en una instalación eléctrica (1) que comprende un conjunto (2, 3) de conductor(es) eléctrico(s), comprendiendo dicho dispositivo:
- medios para medir la tensión y/o la corriente (17, 18) en al menos un conductor de dicho conjunto de conductores;
- un módulo de procesamiento (12), adaptado para detectar un arco eléctrico en la instalación eléctrica en función de al menos las mediciones realizadas por dichos medios de medición y para generar, en caso de detección de un arco eléctrico, una señal de disparo (TRIP) y transmitir dicha señal de disparo a un dispositivo de conmutación eléctrica (14) adaptado para detener el flujo de corriente eléctrica en al menos dicho conductor de dicho conjunto de conductores eléctricos en respuesta a la recepción de dicha señal de detección;
dicho dispositivo de control y protección eléctrica comprende el módulo de procesamiento (12) adaptado para detectar además, en función de al menos algunas de dichas mediciones de la tensión y/o de la corriente en el conductor realizadas por dichos medios de medición, al menos un mal funcionamiento de entre un cortocircuito, una sobrecarga de corriente eléctrica, una sobretensión, una sub-tensión y una corriente residual en relación con al menos dicho conductor de dicho conjunto de conductores eléctricos,
el módulo de procesamiento (12) está además adaptado para generar, en caso de detección de dicho mal funcionamiento, una señal de disparo (TRIP) y para transmitir dicha señal de disparo a un dispositivo de conmutación eléctrica (14) adaptado para detener el flujo de corriente eléctrica en al menos el conductor de dicho conjunto de conductores eléctricos (2, 3) en respuesta a la recepción de dicha señal de detección, el módulo de procesamiento (12) está adaptado para, al detectar un mal funcionamiento, generar y transmitir una señal de diagnóstico que comprende información que caracteriza la naturaleza del mal funcionamiento,
el dispositivo de control y protección eléctrica (10) comprende medios principales (15) para suministrar energía eléctrica procedente de la instalación eléctrica (1) para alimentar el módulo de procesamiento (12), el dispositivo de control y protección eléctrica está caracterizado porque los medios auxiliares (16) de suministro de energía eléctrica están adaptados además para almacenar dicha energía eléctrica, estando dichos medios auxiliares de suministro de energía eléctrica adaptados para alimentar al menos al módulo de procesamiento (12) cuando, tras la transmisión de una señal de disparo, se interrumpe la alimentación eléctrica de los medios principales por parte de la instalación, y
los medios auxiliares de suministro de energía eléctrica (16) están dimensionados para alimentar el módulo de procesamiento (12), al menos, tras la transmisión de una señal de disparo por el módulo de procesamiento (12), y hasta la transmisión de la señal de diagnóstico.
2. Dispositivo de control y protección eléctrica (10) según la reivindicación 1, que comprende además un dispositivo de conmutación eléctrica (14) adaptado para detener el flujo de corriente eléctrica en al menos dicho conductor (2, 3) de dicho conjunto de conductores eléctricos en respuesta a la recepción de dicha señal de disparo generada por el módulo de procesamiento (12).
3. Dispositivo de control y protección eléctrica (10) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el módulo de procesamiento (12) está adaptado para determinar el valor de un parámetro en función de al menos las mediciones realizadas por dichos medios de medición, y para detectar un mal funcionamiento en función de la comparación entre un umbral de disparo y una variable representativa de dicho valor determinado;
dicho módulo de procesamiento (12) está además adaptado para comparar dicha variable representativa de dicho valor determinado y un umbral de alerta, distinto de dicho umbral de disparo, y para generar una señal de alerta en función de dicha comparación.
4. Dispositivo de control y protección eléctrica (10) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el módulo de procesamiento (12) está adaptado para determinar la energía consumida en el punto de medición del dispositivo 10 en un cuadro eléctrico, que corresponde a varios elementos respectivos de consumo de energía en el circuito aguas abajo del dispositivo 10.
5. Dispositivo de control y protección eléctrica (10) según la reivindicación 4, en el que la determinación por parte del módulo de procesamiento (12) de la energía consumida comprende el cálculo de los valores de corriente RMS y/o los valores de tensión RMS, y/o la potencia activa o reactiva, y/o el factor de potencia y/o la energía consumida.
6. Dispositivo de control y protección eléctrica (10) según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende un sensor de temperatura (19), estando el módulo de procesamiento (12) adaptado para corregir las mediciones de tensión o corriente de los medios de medición en función de la(s) temperatura(s) medida(s) por el sensor de temperatura.
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