ES2924781A1

ES2924781A1 - Sistema para la deteccion de defectos en instalaciones de alimentacion electrica ferroviaria y procedmiento para dicho sistema

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Publication number: ES2924781A1
Application number: ES202230330A
Authority: ES
Inventors: Tabernero Diego Manuel Rodríguez; Leon Jesus Martin; Ledo Maria Teresa Arias; Alonso Jose Maria Teso; Liste Azucena Concejo; Lago Luciano Avendaño
Original assignee: Adif Alta Velocidad; Administrador de Infraestructuras Ferroviarias ADIF
Current assignee: Adif Alta Velocidad; Administrador de Infraestructuras Ferroviarias ADIF
Priority date: 2022-04-12
Filing date: 2022-04-12
Publication date: 2022-10-10
Anticipated expiration: 2042-04-12
Also published as: ES2924781B2

Abstract

Sistema (1) para la detección de defectos en instalaciones de alimentación eléctrica ferroviaria; del tipo de instalaciones (7) con subestaciones (6) eléctricas, un conductor de negativo (8) de retorno, un feeders positivo (9) de ida, un conductor de guarda (2) conectando los apoyos (20, 21) del tendido con las subestaciones eléctricas (6), y unos seccionadores (5) del feeders positivo (9), que comprende un primer módulo de detección (100) de corriente en los conductores de negativo (8) asociado a unos primeros transductores de intensidad (103) dispuestos abarcando uno o más conductores de negativo (8), un segundo módulo de detección (200) de corriente en el feeders positivo (9), con entradas digitales (201) de estado de los seccionadores (5) y asociado a segundos transductores de intensidad (203) dispuestos aguas abajo de cada seccionador (5), un módulo de visualización (400), un módulo de alimentación (500), y un módulo de lógica centralizada (600).

Description

DESCRIPCIÓN

SISTEMA PARA LA DETECCIÓN DE DEFECTOS EN INSTALACIONES DE

ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA FERROVIARIA Y PROCEDMIENTO PARA DICHO

SISTEMA

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema para la detección de defectos en instalaciones de alimentación eléctrica ferroviaria, que es capaz de detectar defectos de conexión en los conductores de negativo y en los feeders de positivo de cualquier tipo de instalación eléctrica ferroviaria, y que también es capaz de detectar defectos a tierra de catenaria en instalaciones eléctricas ferroviarias de corriente continua de 3,3 KV. También se refiere a un procedimiento específico para el funcionamiento de dicho sistema.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En las instalaciones eléctricas ferroviarias, debido a los elevados requerimientos puntuales de energía por el paso de trenes que tiran de grandes cargas y a las propias perturbaciones eléctricas que la circulación de los trenes provoca, es frecuente la aparición de defectos eléctricos que causan pérdidas materiales y económicas.

Para la comprensión de la invención, indicar que estas instalaciones eléctricas comprenden, entre otros elementos, una pluralidad de subestaciones eléctricas para alimentar la red a tramos, y donde a su vez las subestaciones comprenden al menos un conductor de negativo por donde retorna la corriente eléctrica de alimentación desde los vehículos a la subestación, al menos un feeders positivo, que es el conductor de ida de la corriente eléctrica de alimentación desde la subestación a los vehículos, y que va alimentando los tramos de línea aérea de contacto por donde circula cada tren, mediante unos seccionadores dispuestos en pórticos del tendido eléctrico de la instalación, comprendiendo también un conductor de guarda, que es un conductor de protección que pone los apoyos de la línea aérea de contacto a tierra consiguiendo su equipotencialidad, y que se encuentra uniendo todos los apoyos a cada subestación.

Uno de los defectos indicados puede consistir en la aparición de fallos en los conductores de negativo, lo que ocasiona diversos inconvenientes:

• Desequilibrio de cargas entre subestaciones, lo que provoca que la subestación afectada no aporte la carga necesaria a la instalación, y la subestación colateral asuma ese desequilibrio, sobrepasando la potencia contratada de la instalación, con los correspondientes sobrecostes económicos en la tarificación de consumos y la sobreexplotación de la instalación, lo que puede desembocar en averías en las instalaciones.

• Calentamiento de los cables: La reducción de la sección de los retornos causa el sobrecalentamiento de los cables conductores negativos, pudiendo dar lugar a conatos de incendios en las zonas próximas a la vía. También provocan la fatiga en los materiales al perder las propiedades mecánicas de los conductores, lo que origina roturas en los cables.

• Aparición de corrientes de fuga que escapan de los carriles, principalmente en las inmediaciones de donde se encuentra el tren, generando lo que se conoce como corrientes vagabundas, ya que circulan por un recorrido distinto al previsto, y que dependen de la tensión de los carriles respecto a tierra y del aislamiento de los mismos respecto a tierra. Dichas corrientes vagabundas son imposibles de eliminar completamente, pero es muy conveniente reducirlas al máximo, ya que producen corrosión electrolítica -que degrada las estructuras metálicas de los viaductos, fugas de líquidos en conducciones soterradas, explosión de gases y daños en instalaciones eléctricas o de telecomunicaciones ajenas a la línea ferroviaria-, diferencias de potencial que pueden ser peligrosas para las personas, interferencias electromagnéticas propias y a terceros, deterioro de juntas inductivas -al volver la corriente por el carril de señalización, en el cual las juntas inductivas están preparadas para soportar el paso de intensidades limitadas en torno a 1000 A-pudiendo causar averías de los circuitos de señalización de vía, y sobrecostes en la reparación de las instalaciones, e incluso paradas forzadas de los trenes, como ocurrió en el corredor del Mediterráneo.

Los cortes de cable del negativo de retorno son provocados principalmente por el mantenimiento de vía (matisas, bateadoras, robos de cable), siendo en la actualidad detectado mediante revisiones oculares o mantenimientos según estado de las instalaciones.

Otro de los defectos usuales, consiste en la ausencia de circulación de corriente hacia el tren por el tramo de catenaria adecuado, que se conecta al feeders de positivo mediante los seccionadores de pórtico. Esto es, el seccionador puede estar accionado (cerrado) pero a pesar de ello puede no circular corriente, o no circular corriente en la magnitud suficiente, o directamente puede no estar cerrado el seccionador, con los mismos efectos.

Este fallo genera:

• Desequilibrio de cargas, ya que la subestación afectada no aporta la carga necesaria a la instalación y la colateral asume ese desequilibrio, sobrepasando la potencia contratada de la instalación con los consiguientes sobrecostes, implicando un mayor coste económico y la sobreexplotación de la instalación, lo que puede desembocar en averías en las instalaciones.

• Caídas de tensión en el tramo, que provocan aumentos de intensidad aportados al sistema para el mantenimiento de la tracción dando lugar a calentamientos en los conductores, desconexiones de los disyuntores de la subestación por sobrecargas, así como desconexiones de los disyuntores de las máquinas de tracción por protecciones.

• Defectos en el aporte de energía al sistema.

En la actualidad, la detección de este fallo se realiza mediante el aviso del personal de tracción de la caída de tensión en catenaria, obligando a la reducción el número de las circulaciones, o mediante la comprobación visual por parte del personal del centro de control (Telemando de Energía).

Adicionalmente, en redes de corriente continua de 3,3 KV, pueden darse defectos a tierra de catenaria. Este tipo de faltas, aunque se producen sólo esporádicamente, producen una gran cantidad de daños materiales en la red eléctrica de tracción ferroviaria y en las infraestructuras de comunicaciones de dicha red. A estos extensos daños materiales se le unen las elevadas pérdidas económicas como consecuencia de la alteración del servicio.

Todos estos defectos no son detectados por las protecciones existentes, y en concreto, por la protección de sobre intensidades que incorpora el disyuntor extrarrápido, ya que esta protección sólo detecta faltas de corrientes de cortocircuito muy elevada.

Referente a la invención, se ha recuperado informe tecnológico de patentes de la Oficina Española de Patentes y Marcas en base al dossier que ha dado lugar a la redacción del presente documento, en el cual se citan las siguientes referencias:

CN109532573A 2019-03-29 (SUZH-N) SUZHOU W ANLONG ELECTRIC * *

GROUP CO LTD

CN111707906A 2020-09-25 (GUAN-N) GUANGZHOU BAIYUN **

ELECTRIC EQUIP CO LTD

EP3819162A1 2021-05-12 (RAIL-N) RAIL POW ER SYSTEMS GMBH ** EP2862744A2 2015-04-22 (WITT-N) W ITT INDUSTRIEELEKTRONIK **

GMBH CN107433883A 2017-12-05 (CREN ) SICHUAN ADEERI ELECTRIC CO *

LTD ES2172425A1 2002-09-16 (FERR-N) FERROCARRIL METROPOLITA *

BARCELONA SA

CN207459837U 2018-06-05 (SUZH-N) SUZHOU W ANLONG *

INTELLIGENT DISTRIBUTION

AUTOMATION CO LTD

CN102306931A 2012-01-04 (BESI ) BEIJING SIFANG AUTOMATION *

CO LTD

Donde:

El documento CN109532573A introduce un sistema, basado en una plataforma en la nube, y método de control automático de la apertura/cierre de los interruptores y seccionadores de una estación de suministro de energía de tracción, que facilita energía auxiliar de emergencia en caso de fallo del cable de suministro principal a la catenaria.

El documento CN111707906A describe un sistema y método para la localización e identificación de fallos (catenaria, cable positivo de alimentación) en el suministro de energía DC de tracción, que combina un sistema PSCADA ("Power Supervisory Control And Data Acquisition”) de monitorización remota, distribuida y en tiempo real del equipamiento eléctrico de las estaciones, junto con un sistema inteligente de análisis por video (detecta la posición de interruptores y seccionadores).

El documento EP3819162A1 corresponde a un sistema de alimentación para vías ferroviarias de corriente continua y a un método para controlar la integridad de al menos un conductor de conexión de línea de retorno. Comprende un dispositivo de control que tiene un módulo de alimentación de corriente alterna que fluye en al menos un conductor de conexión de retorno, al menos un sensor inductivo de corriente y un dispositivo de evaluación de la señal. En el Informe del Estado de la Técnica elaborado por la Oficina Europea de Patentes para esta solicitud, se menciona el documento WO2018154170 (System for detecting outages in negative conductor cables and leakage currents in electrical installations), del mismo solicitante que la presente patente, y que se incluye en la documentación de partida para el informe tecnológico (SISTEMA DE DETECCIÓN DE DEFECTO DE NEGATIVO SDDNCF).

-El documento EP2862744A2 divulga un dispositivo y método de vigilancia de un cable de retorno de una vía férrea, en particular para detectar una interrupción del cable de retorno como consecuencia de una rotura o robo de cable, caracterizado porque se compara las corrientes de retorno en los carriles con la corriente del cable de retorno, medidas mediante sensores Hall, y si la desviación supera un umbral predeterminado se activa una alarma.

El resto de documentos citados (CN107433883A, ES2172425A1, CN207459837U y CN102306931A) divulgan características técnicas de interés que complementan a las ya descritas previamente.

Como conclusión, en dicho informe tecnológico se indica que, a fecha de realización del mismo, no se han localizado referencias especialmente relevantes que afecten a la novedad y actividad inventiva de la solución descrita en la documentación de partida sobre un sistema y algoritmo de control para verificar la detección automatizada y a distancia del estado de las conexiones del cable de Feeders a Catenaria, por lo que podría ser patentable.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El sistema para la detección de defectos en instalaciones de alimentación eléctrica ferroviaria de la invención sirve para la detección, al menos, de defectos de conexión en los conductores de negativo y en feeders de positivo, pudiendo detectar también defectos a tierra de catenaria en instalaciones de corriente continua. Se aplica a instalaciones de red de transporte ferroviario del tipo que comprenden una pluralidad de subestaciones eléctricas, al menos un conductor de negativo de retorno de la corriente eléctrica de alimentación desde los vehículos a la subestación, al menos un feeders positivo de ida de la corriente eléctrica de alimentación desde la subestación a los vehículos, un conductor de guarda que se encuentra conectando los apoyos del tendido con las subestaciones eléctricas, y unos seccionadores del feeders positivo dispuestos en el tendido de dicho feeders positivo (en los pórticos del mismo); y que de acuerdo con la invención comprende:

-un primer módulo de detección de corriente en los conductores de negativo, que comprende una pluralidad de primeras entradas analógicas y una pluralidad primeros transductores de intensidad conectados a dichas primeras entradas analógicas, y dispuestos abarcando uno o más conductores de negativo,

-un segundo módulo de detección de corriente en el feeders positivo, que comprende una pluralidad de entradas digitales de estado de los seccionadores, conectadas a dichos seccionadores (por ejemplo a un contacto de cierre de los mismos), otras tantas segundas entradas analógicas de respuesta de los seccionadores (para detectar si los seccionadores detectados como conectados en las entradas digitales efectivamente están en continuidad), y sendos segundos transductores de intensidad dispuestos aguas abajo de cada seccionador, para medir la presencia y magnitud de corriente a la salida del mismo, conectados a las segundas entradas analógicas (esto es, para comprobar la respuesta del seccionador, que se traduce en el paso de corriente por el mismo y su detección aguas abajo)

-un módulo de visualización, que comprende una pantalla de visualización asociada a una tarjeta gráfica para mostrar resultados de los datos recogidos y acciones de respuesta,

-un módulo de alimentación, redundante idealmente, para proporcionar energía a los elementos lógicos (electrónicos) del sistema, y

-un módulo de lógica centralizada, que comprende un procesador, con sus correspondientes unidades de entrada y salida analógicas y digitales, y algoritmos de toma de decisiones, conectado a los demás módulos.

Por su parte, el procedimiento de la invención, asociado al sistema de la invención, comprende:

-una etapa de detección del estado de conexión de los conductores de negativo que comprende:

-medir una primera corriente de retorno por un primer conductor de negativo,

-medir una segunda corriente de retorno resultante de la suma de un grupo de varios conductores de negativo, en el mismo tramo de carril,

-calcular la relación entre la primera corriente de retorno y la segunda corriente de retorno,

-comparar la relación de intensidades obtenida con unos valores ideales registrados en un módulo de lógica centralizada para la sección y naturaleza de los conductores de retorno implicados, y

-señalizar el defecto en la conexión de cualquier conductor de retorno en caso de que cualquiera de los valores se salga de los normalizados, mediante un módulo de visualización,

-y además comprende una etapa de detección de falta de conexión del feeders de positivo a catenaria, que comprende:

-detectar de si existe alguna corriente de retorno superior a umbral de circulación, lo que implica que hay un tren en circulación, a través de la medición de las corrientes existentes por los conductores de negativo,

-detectar qué seccionadores de pórtico están conectados, a través de unas entradas digitales de estado de los seccionadores de un segundo módulo de detección de corriente en el feeders positivo, y si dichos seccionadores conectados son los correctos,

-detectar si la corriente en el feeders positivo es superior a un valor umbral, a través de unas segundas entradas analógicas de estado de los seccionadores del segundo módulo de detección de corriente en el feeders positivo, y

-si existe corriente de ida en el feeders positivo, pero no de retorno en los conductores de negativo, señalizar defecto de corriente de fuga en el módulo de visualización.

De este modo, se realiza una supervisión de determinadas señales analógicas de los conductores de negativo, en el feeders, y también de las señales digitales de las posiciones de los seccionadores de pórtico de la subestación, presentes en los diferentes órganos de la subestación y se detectan estos fallos, lo que posibilita realizar acciones tales como desconexiones correspondientes por cada elemento o evento que sucede, en la subestación propia y en las colaterales, para la protección de las instalaciones.

Además, permite realizar un análisis de los eventos que se pueden producir en pocos milisegundos, y provocar una respuesta apropiada con la rapidez necesaria para limitar al mínimo el daño en las instalaciones, permitiendo el aislamiento de zonas afectadas, y manteniendo la seguridad y el servicio, con tiempos de diagnosis - actuación iguales o inferiores al 1 milisegundo.

Por tanto, es un sistema que optimiza los recursos al máximo, consiguiéndose como resultados fundamentales:

• La verificación del estado de la conexión de los conductores de retorno automáticamente y en tiempo real, mediante el sistema optimizando los recursos humanos al evitar las revisiones oculares.

• La verificación del estado de la conexión del conductor positivo Feeders desde la fuente de alimentación (Subestación), hasta la conexión de consumo (Catenaria), sin cuestionar el estado de elementos intermedios (seccionadores), mediante el procedimiento de control, solucionando el problema actual de detección mediante interacción humana, bien mediante revisión ocular o detección a distancia al comprobar que no puede circular vehículo de tracción por carecer de energía.

• La optimización de los tiempos de respuesta ante incidencias de este tipo en líneas ferroviarias, realizando la detección automáticamente y a distancia evitando el desplazamiento de personas para las revisiones oculares de dichos defectos, así como peligros asociados por atropellos a las personas.

• La detección y aviso a distancia de robos de los conductores supervisados,

• La detección de los defectos de faltas impedantes entre la línea aérea de contacto y tierra automáticamente y a distancia en tiempo real mediante el procedimiento de control, así como la desconexión energética al sistema.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La figura 1 muestra una vista esquemática de una instalación de alimentación eléctrica ferroviaria.

La figura 2 muestra una vista esquemática del sistema de la invención.

DESCRIPCIÓN DE UN EJEMPLO DE REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

El sistema (1) para la detección de defectos en instalaciones de alimentación eléctrica ferroviaria de la invención se implementa en instalaciones (7) (ver fig. 1) del tipo que comprenden una pluralidad de subestaciones (6) eléctricas, al menos un conductor de negativo (8) de retorno de la corriente eléctrica de alimentación desde los vehículos (55) a las subestaciones (6), al menos un feeders positivo (9) de ida de la corriente eléctrica de alimentación desde las subestaciones (6) a los vehículos (55), un conductor de guarda (2) que se encuentra conectando los apoyos (20, 21) del tendido con las subestaciones eléctricas (6), y unos seccionadores (5) del feeders positivo (9) dispuestos en el tendido de dicho feeders positivo (9); que de acuerdo con la invención comprende (ver fig. 2):

-un primer módulo de detección (100) de corriente en los conductores de negativo (8), que comprende una pluralidad de primeras entradas analógicas (102) y una pluralidad primeros transductores de intensidad (103) conectados a dichas primeras entradas analógicas (102), y dispuestos abarcando uno o más conductores de negativo (8),

-un segundo módulo de detección (200) de corriente en el feeders positivo (9), que comprende una pluralidad de entradas digitales (201) de estado de los seccionadores (5), conectadas a dichos seccionadores (por ejemplo a un contacto de cierre de los mismos, no representado), otras tantas segundas entradas analógicas (202) de respuesta de los seccionadores (5), y sendos segundos transductores de intensidad (203) dispuestos aguas abajo de cada seccionador (5), para medir la presencia y magnitud de corriente aguas abajo del seccionador (5), y conectados a las segundas entradas analógicas (202) para medir la respuesta aguas abajo de cada seccionador, esto es, comprobar el paso de corriente por el mismo, y que por lo tanto llega a la línea aérea de contacto (99) (ver en fig. 1),

-un módulo de visualización (400), que comprende una pantalla (401) de visualización asociada a una tarjeta gráfica (402) para mostrar resultados de los datos recogidos y acciones de respuesta,

-un módulo de alimentación (500) para proporcionar energía a los elementos lógicos del sistema (1), y

-un módulo de lógica centralizada (600), que comprende un procesador (601) y algoritmos de toma de decisiones, conectado a los demás módulos.

Además, en redes de alimentación de corriente continua, se ha previsto que el sistema pueda comprender un tercer módulo de detección (300) de fallos a tierra de catenaria, el cual a su vez comprende una tercera entrada analógica (302), y un tercer transductor de intensidad (303) dispuesto en el conductor de guarda (2), entre cada subestación (6) y el primer apoyo (20) conectado al conductor de guarda (2) desde la subestación (6) concreta, y conectado a la tercera entrada analógica (302). Recordemos que el conductor de guarda (2) conecta los apoyos del tendido, incluyendo el primer apoyo (20) y el resto de apoyos (21). De este modo se permite medir defectos a tierra de catenaria en instalaciones eléctricas ferroviarias de corriente continua de 3,3 KV, evitando o minimizando los considerables daños que se pueden dar con este tipo de incidencias, con las mismas ventajas para este defecto concreto de verificación en tiempo real, sin necesidad de detección mediante interacción humana, con optimización de los tiempos de respuesta y actuación automática, detección de robos de material a distancia, etc.

Preferentemente, el módulo de alimentación (500) comprende un módulo de alimentación redundante que comprende:

-dos fuentes de alimentación (501, 502) en paralelo, y

-un módulo de medición (503) de los valores de salida (de la tensión al menos) de ambas fuentes de alimentación (501, 502) asociado a un conmutador automático (504) para desconectar una fuente en caso de fallo, y conectar la otra para hacerse cargo de la alimentación. De este modo se evita que falle el sistema por fallo de la alimentación, y se consigue en todo momento su mantenimiento en funcionamiento.

Para los primeros transductores de intensidad (103), se han previsto cuatro primeros transductores de intensidad (103) asociados por pares, donde uno de los transductores de cada par se encuentra abarcando a un conductor de negativo (8) de un tramo de carril (4) y el otro transductor de cada par se encuentra abarcando a tres conductores de negativo (8) del mismo tramo de carril (4), con una relación de intensidades de 3 a 1. Esto facilita el cálculo del número de transductores de intensidad (103) necesarios, y gracias a la relación de intensidades se consigue reducir el número de transductores de intensidad (103) necesarios, siendo capaces de determinar la falta de hasta un cable conductor de negativo (8). Además hace que la detección sea independiente del material y de la sección de los cables conductores de negativo (8).

Idealmente, los transductores de intensidad (103, 203, 303) comprenden sensores de efecto hall de lazo abierto, prefiriendo rangos de medida ± 2000 A y salida de tensión para los primeros transductores de intensidad (103), rangos de medida de 3000 A y salida de tensión para los segundos transductores de intensidad (203), y de rangos de medida de 50 A y salida de tensión para los terceros transductores de intensidad (303).

El procedimiento de la invención, asociado al sistema de la invención comprende:

-una etapa de detección del estado de conexión de los conductores de negativo (8), la cual comprende:

-medir una primera corriente de retorno por un primer conductor de negativo (8),

-medir una segunda corriente de retorno resultante de la suma de un grupo de varios conductores de negativo, del mismo tramo de carril (4),

-comparar la relación de intensidades obtenida con unos valores ideales registrados en un módulo de lógica centralizada (600) para la sección y naturaleza de los conductores de retorno (8) implicados, y

-señalizar el defecto en la conexión de cualquier conductor de retorno en caso de que cualquiera de los valores se salga de los normalizados, mediante un módulo de visualización (400), y comprendiendo también:

-una etapa de detección de falta de conexión de los feeders de positivo (9) a catenaria, que comprende:

-detectar de si existe alguna corriente de retorno superior a umbral de circulación, lo que implica que hay un tren en circulación, a través de la medición de las corrientes existentes por los conductores de negativo (8),

-detectar qué seccionadores de pórtico están conectados, a través de unas entradas digitales (201) de estado de los seccionadores (5), de un segundo módulo de detección (200) de corriente en el feeders positivo (9) y si dichos seccionadores conectados son los correctos,

-detectar si la corriente de en el feeders positivo (9) es superior a un valor umbral, a través de unas segundas entradas analógicas (202) de estado de los seccionadores (5), del segundo módulo de detección (200) de corriente en el feeders positivo (9), y -si existe corriente de ida en el feeders positivo (9) pero no de retorno en los conductores de negativo (8), señalizar defecto de corriente de fuga en el módulo de visualización (400), pudiendo comandar acciones de protección adicionales, como desconexiones de protecciones de línea asociadas.

El procedimiento de la invención, en redes convencionales de corriente continua, además puede comprender una etapa de detección de defectos a tierra de catenaria, que comprende:

-medir las variaciones de la intensidad existentes por el conductor de guarda (2) entre cada subestación (6) y el primer apoyo (20) conectado a dicho conductor de guarda (2),

-si las variaciones superan el valor de 50 KA/sg, desconectar los seccionadores del feeders positivo (9) que potencialmente puedan alimentar este defecto, y a la vez desconectar la catenaria desde el extremo opuesto, a través del disyuntor correspondiente, ya que los conductores de guarda (2) de las vías próximas están interconectados a lo largo del recorrido de las vías, por lo que una parte de la intensidad de defecto a tierra circulará por cada uno de los cables de tierra interconectados; por tanto, cuando se cumpla la condición de actuación de la protección, deberán dispararse los disyuntores que abren los feeders de la catenaria con cables de tierra interconectados.

-reconectar gradualmente los seccionadores del feeders positivo (9) desconectados, y medir las variaciones del valor medio de la intensidad existente por el conductor de guarda (2) entre cada subestación (6) y el primer apoyo (20) conectado a dicho conductor de guarda (2), y

-cuando en la conexión de un seccionador se detecte una variación de la corriente en el conductor de guarda (8) superior a un valor umbral, marcar dicho seccionador como responsable del defecto. Para ello, la variación de la corriente detectada en la reconexión será una corriente variable por encima de 10A en un tiempo regulable entre 10 minutos y 20 minutos (para asegurar que no se debe al paso de un tren).

Adicionalmente, el procedimiento comprende una etapa de control de mantenimiento de los seccionadores, que comprende:

-contabilización del número de maniobras realizadas por los seccionadores, y

-generar un aviso a través del módulo de visualización (400), cuando se supera un número de maniobras máximo de revisión. Esto permite prever cuando los seccionadores están al límite de su vida operativa sin fallo, y sustituir los mismos en operaciones de mantenimiento preventivo

Descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como la manera de realizarse en la práctica, debe hacerse constar que las disposiciones anteriormente indicadas y representadas en los dibujos adjuntos son susceptibles de modificaciones de detalle en cuanto no alteren el principio fundamental.

Claims

REIVINDICACIONES

l.-Sistema (1) para la detección de defectos en instalaciones de alimentación eléctrica ferroviaria; del tipo de instalaciones (7) que comprenden una pluralidad de subestaciones (6) eléctricas, al menos un conductor de negativo (8) de retorno de la corriente eléctrica de alimentación desde los vehículos (55) a las subestaciones (6), al menos un feeders positivo (9) de ida de la corriente eléctrica de alimentación desde las subestaciones (6) a los vehículos (55), un conductor de guarda (2) que se encuentra conectando los apoyos (20, 21) del tendido con las subestaciones eléctricas (6), y unos seccionadores (5) del feeders positivo (9) dispuestos en el tendido de dicho feeders positivo (9); caracterizado por que comprende:

-un primer módulo de detección (100) de corriente en los conductores de negativo (8), que comprende una pluralidad de primeras entradas analógicas (102) y una pluralidad primeros transductores de intensidad (103) conectados a dichas primeras entradas analógicas (102), y dispuestos abarcando uno o más conductores de negativo (8),

-un segundo módulo de detección (200) de corriente en el feeders positivo (9), que comprende una pluralidad de entradas digitales (201) de estado de los seccionadores (5), conectadas a dichos seccionadores, otras tantas segundas entradas analógicas (202) de respuesta de los seccionadores (5), y sendos segundos transductores de intensidad (203) dispuestos aguas abajo de cada seccionador (5),

-un módulo de visualización (400), que comprende una pantalla (401) de visualización asociada a una tarjeta gráfica (402) para mostrar resultados de los datos recogidos y acciones de respuesta,

-un módulo de alimentación (500) para proporcionar energía a los elementos lógicos del sistema (1), y

-un módulo de lógica centralizada (600), que comprende un procesador (601) y algoritmos de toma de decisiones, conectado a los demás módulos.
2.-Sistema (1) para la detección de defectos en instalaciones de alimentación eléctrica ferroviaria según reivindicación 1, que en redes de alimentación de corriente continua, comprende un tercer módulo de detección (300) de fallos a tierra de catenaria, que comprende una tercera entrada analógica (302) y un tercer transductor de intensidad (303) dispuesto en el conductor de guarda (2) entre cada subestación (6) y el primer apoyo (20) conectado al conductor de guarda (2) desde la subestación (6) concreta, y conectado a la tercera entrada analógica (302).
3.-Sistema (1) para la detección de defectos en instalaciones de alimentación eléctrica ferroviaria según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el módulo de alimentación (500) comprende un módulo de alimentación redundante que comprende:

-dos fuentes de alimentación (501, 502) en paralelo, y

-un módulo de medición (503) de los valores de salida de ambas fuentes de alimentación (501, 502) asociado a un conmutador automático (504).
4.-Sistema (1) para la detección de defectos en instalaciones de alimentación eléctrica ferroviaria según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los primeros transductores de intensidad (103) comprenden cuatro primeros transductores de intensidad (103) asociados por pares, donde uno de los transductores de cada par se encuentra abarcando a un conductor de negativo (8) de un tramo de carril (4) y el otro transductor de cada par se encuentra abarcando a tres conductores de negativo (8) del mismo tramo de carril (4), con una relación de intensidades de 3 a 1.
5.-Sistema (1) para la detección de defectos en instalaciones de alimentación eléctrica ferroviaria según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los transductores de intensidad (103, 203, 303) comprenden sensores de efecto hall de lazo abierto.
6.-Procedimiento para la detección de defectos en instalaciones de alimentación eléctrica ferroviaria caracterizado por que comprende

-una etapa de detección del estado de conexión de los conductores de negativo (8), y que comprende:

-medir una primera corriente de retorno por un primer conductor de negativo (8), -medir una segunda corriente de retorno resultante de la suma de un grupo de varios conductores de negativo, del mismo tramo de carril (4),

-calcular la relación entre la primera corriente de retorno y la segunda corriente de retorno,

-comparar la relación de intensidades obtenida con unos valores ideales registrados en un módulo de lógica centralizada (600) para la sección y naturaleza de los conductores de retorno (8) implicados, y

-señalizar el defecto en la conexión de cualquier conductor de retorno en caso de que cualquiera de los valores se salga de los normalizados, mediante un módulo de visualización (400), y

-una etapa de detección de falta de conexión del feeders de positivo (9) a catenaria, que comprende:

-detectar de si existe alguna corriente de retorno superior a umbral de circulación, a través de la medición de las corrientes existentes por los conductores de negativo (8),

-detectar qué seccionadores de pórtico están conectados, a través de unas entradas digitales (201) de estado de los seccionadores (5), de un segundo módulo de detección (200) de corriente en el feeders positivo (9), y si dichos seccionadores conectados son los correctos,

-detectar si la corriente en el feeders positivo (9) es superior a un valor umbral, a través de unas segundas entradas analógicas (202) de estado de los seccionadores (5) del segundo módulo de detección (200) de corriente en el feeders positivo (9), y -si existe corriente de ida en el feeders positivo (9) pero no de retorno en los conductores de negativo (8), señalizar defecto de corriente de fuga en el módulo de visualización (400).
7.-Procedimiento para la detección de defectos en instalaciones de alimentación eléctrica ferroviaria según reivindicación 6, que en redes convencionales de corriente continua comprende una etapa de detección de defectos a tierra de catenaria, que comprende:

-medir las variaciones de la intensidad existente por el conductor de guarda (2) entre cada subestación (6) y el primer apoyo (20) conectado a dicho conductor de guarda (2),

-si las variaciones superan el valor de 50 KA/sg, desconectar los seccionadores del feeders positivo (9) que potencialmente puedan alimentar este defecto, y a la vez desconectar la catenaria desde el extremo opuesto,

-reconectar gradualmente los seccionadores del feeders positivo (9) desconectados y medir las variaciones del valor medio de la intensidad existente por el conductor de guarda (2) entre cada subestación (6) y el primer apoyo (20) conectado a dicho conductor de guarda (2), y

-cuando en la conexión de un seccionador se detecte una variación de la corriente en el conductor de guarda (8) superior a un valor umbral, marcar dicho seccionador como responsable del defecto.
8.-Procedimiento para la detección de defectos en instalaciones de alimentación eléctrica ferroviaria según reivindicación 7, donde el valor umbral de la variación de la corriente en la reconexión de los feeders comprende una corriente variable por encima de 10A en un tiempo regulable entre 10 minutos y 20 minutos.
9.-Procedimiento para la detección de defectos en instalaciones de alimentación eléctrica ferroviaria según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, que comprende una etapa de control de mantenimiento de os seccionadores, que comprende:

-contabilización del número de maniobras realizadas por los seccionadores, y

-generar un aviso a través del módulo de visualización (400), cuando se supera un número de maniobras máximo de revisión.