ES2944333T3

ES2944333T3 - Procedimiento, disposición y producto de programa informático para supervisar el estado de líneas eléctricas

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Publication number: ES2944333T3
Application number: ES17808781T
Authority: ES
Inventors: Jörg Bausch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2016-11-11
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2023-06-20
Anticipated expiration: 2037-11-07
Also published as: EP3538905A1; WO2018087058A1; BR112019009075A2; MX2019005316A; EP3538905B1; DE102016222208B3

Abstract

La invención se refiere a un método para monitorear el estado de una línea eléctrica, en cuyo método la comunicación de datos se realiza a través de una línea eléctrica, en donde se determinan parámetros para la comunicación de datos, caracterizado porque el estado de la línea eléctrica se estima a partir de los parámetros . La invención se refiere además a una disposición correspondiente ya un producto de programa informático para controlar el estado de las líneas eléctricas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento, disposición y producto de programa informático para supervisar el estado de líneas eléctricas

La invención se refiere a un procedimiento para una supervisión del estado de líneas eléctricas según el término genérico de la reivindicación 1, una disposición de acuerdo con la reivindicación 11 y un producto de programa informático de acuerdo con la reivindicación 12.

Un procedimiento de este tipo ya se conoce del documento EP 2608417 A2. En los documentos US 2004/036478 A1 y US 2007/179721 A1, se muestran procedimientos similares.

En la explotación de equipos como las líneas aéreas eléctricas, pueden formarse una gran variedad de estados de funcionamiento debido al estado de envejecimiento del cable, a influencias meteorológicas tales como la temperatura y la capa de hielo, así como al viento, y a influencias internas tales como la carga de corriente, la resistencia, la comba y las descargas parciales. Estas condiciones de funcionamiento son decisivas para la máxima capacidad de transmisión eléctrica disponible en la actualidad.

Los equipos operativos incluyen, por ejemplo, instalaciones de tecnología aislada por aire o por gas, cables, líneas aisladas por gas, etc. Los estados de funcionamiento técnicamente relevantes son, por ejemplo:

- niveles y características de las descargas parciales (DP) como indicador de la capacidad de aislamiento y la resistencia eléctrica de los equipos operativos, y

- cargas del viento y la oscilación resultante de las líneas aéreas, y

- comba y temperatura de los equipos de las líneas aéreas.

Hoy en día, el estado técnico en cuanto a capacidad de aislamiento o capacidad de transmisión ya se determina en parte mediante el uso de sensores adecuados.

En el estado actual de la técnica, se conocen los sistemas de Qualitrol para determinar las descargas parciales del folleto de productos “Solution OverView - Asset Condition Monitoring, Extend operational life and reduce downtime”, páginas 6 y 7, número de identificación CA-X00-01L-02E. Un estado operativo de los cables se determina utilizando sensores especialmente diseñados mediante la evaluación basada en software del nivel y las características de las descargas parciales.

Para la determinación de las cargas de viento y hielo en las líneas aéreas, no suelen realizarse determinaciones ni mediciones. Estos efectos ya se tienen en cuenta en la fase de planificación mediante un dimensionamiento adecuado de los equipos operativos y se consideran estáticos (por ejemplo, pueden encontrarse especificaciones normativas en la “Norma sobre líneas aéreas EN 50341, fundamentos del dimensionamiento y supuestos de carga” del Sr. KielJling, sección 4). En caso necesario, las cargas de hielo se determinan visualmente mediante inspecciones in situ. Es bien conocida la publicación “Norma sobre líneas aéreas EN 50341, diseño y verificación de distancias eléctricas para líneas aéreas” de van Dyk et al.

La comba de una línea aérea suele determinarse indirectamente mediante cálculos con los parámetros operativos y ambientales disponibles. Para ello se conoce, por ejemplo, la publicación “Seiltemperatur und Durchhang von Freileitungen berechnen”, Bulletin SEV/AES 13/2008.

Recientemente, existen sensores especiales (denominados “e-grains”) que se aplican a la línea aérea y miden la temperatura, el ángulo de posición y la intensidad de campo con sensores adecuados y transmiten estos datos por comunicación inalámbrica a una unidad de evaluación adecuada para su evaluación. Estos sensores se conocen gracias a la publicación en Internet “EGRAINS: REVOLUTION AUF DEN STROMLEITUNGEN” de RWE. El Instituto Fraunhofer también da a conocer esta tecnología en http://www.izm.fraunhofer.de/de/news_events/tech_news/reserve n-im-stromnetz-aufspueren.html. Lo que tienen en común todos los procedimientos mencionados es que se necesitan procedimientos y/o equipos adicionales para determinar el estado operativo de las líneas de transmisión.

La tarea de la invención consiste en especificar un procedimiento para supervisar el estado de las líneas eléctricas que pueda utilizarse en forma especialmente sencilla y rentable.

La invención resuelve este problema mediante un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1.

Se parte de la base de que muchas líneas de suministro eléctrico ya disponen de dispositivos de comunicación digital, especialmente los denominados sistemas de “powerline communication” (PLC), que utilizan las líneas como medio de transmisión para la comunicación de datos. Para establecer la comunicación entre dos participantes -emisor y receptor-, se determina primero la capacidad de transmisión para la comunicación de datos. Para ello, se analizan la atenuación y las interferencias con un software adecuado y se adapta la transmisión de datos (por ejemplo, velocidad de transmisión, longitud de trama, procedimiento de modulación, codificación de canal, etc.) a las condiciones existentes.

El procedimiento según la invención utiliza la información de canal determinada por el sistema PLC para determinar los niveles y las características de descarga parcial, carga de viento y hielo, así como la comba y la temperatura. Los sistemas PLC existentes están, por ejemplo, equipados adicionalmente con software y/o hardware adecuados que estiman los parámetros de estado para descargas parciales, comba, temperatura y cargas de viento mediante estimación de estado (por ejemplo, filtro de Kalman (ampliado), observador de Luenberger, o similar) y sobre la base de la información de canal existente. Para ello, lo ideal es que los datos sean tomados por el procesador digital de señales (DSP) u otro dispositivo adecuado del sistema PLC.

En otra variante, la información de canal obtenida puede transmitirse a un dispositivo central de evaluación. Este puede asignarse, por ejemplo, a un centro de control de red. El dispositivo central de evaluación puede diseñarse en software y funcionar como una aplicación en la nube, por ejemplo.

El procedimiento según la invención ofrece la ventaja de que no requiere hardware adicional. Utiliza sistemas PLC ya existentes. La información de estado o los estados operativos de los equipos existentes se obtienen a partir de la información existente para la transmisión de datos. Otra ventaja es que el procedimiento puede integrarse muy fácilmente como software adicional en sistemas PLC existentes. Por lo tanto, se puede adaptar a las líneas aéreas existentes de una manera particularmente sencilla y rentable y con un alto beneficio para el cliente. De este modo, un sistema de transmisión de energía existente puede ampliarse con la funcionalidad de supervisión de estado mediante software adicional. Esto es posible gracias a que, en lugar de una medición directa de los parámetros de estado con los correspondientes sensores de medición adicionales, se realiza una estimación mediante el procedimiento según la invención.

Las líneas de alimentación también suelen utilizarse para la comunicación con señales de banda ancha. En este caso, las señales de comunicación se imprimen en la señal de alimentación a través de dispositivos de acoplamiento capacitivos o inductivos. Para determinar la capacidad de transmisión y las propiedades del canal de transmisión de datos para la comunicación de datos, se utilizan procedimientos de prueba para determinar el comportamiento de atenuación e interferencia de la línea de transmisión en la gama de frecuencias del sistema de comunicación y establecer así una comunicación de datos adaptada a las propiedades del canal. Estos parámetros también permiten extraer conclusiones sobre el estado de funcionamiento de la línea de transmisión para la transmisión de potencia. Por ejemplo, la resistencia y la posición de fase cambian con el aumento de la comba. Las interferencias de alta frecuencia indican descargas parciales (DP) causadas por daños en el aislamiento u otros fenómenos de amortiguación del aislamiento.

El procedimiento según la invención permite prescindir de dispositivos adicionales como sondas especiales de descargas parciales, fibras ópticas u otros sensores. Esto significa que el estado puede determinarse en cualquier momento y sin ayudas técnicas adicionales. Además, los sistemas existentes pueden reequiparse mediante software adicional y sin necesidad de hardware adicional. Otra ventaja según la invención es que el comportamiento de envejecimiento puede concluirse sobre la base de datos históricos y, por ejemplo, la carga puede ajustarse mediante un control correspondiente de la red de suministro.

De acuerdo con la invención, los parámetros comprenden al menos uno de los siguientes parámetros: velocidad de transmisión de datos, tasa de error de bit, relación de señal/ruido, fase, longitud de trama, procedimiento de modulación o codificación de canal.

Además, la condición se indica mediante al menos uno de los parámetros de condición estado de descarga parcial, comba de una línea, carga de nieve y/o carga de hielo en la línea, temperatura de la línea, carga de viento de la línea.

De acuerdo con la invención, se detectan interferencias en una señal recibida durante la comunicación de datos, a partir de las cuales se detectan descargas parciales mediante filtrado de paso bajo y correlación de las interferencias con la fase y la amplitud máxima y/o la polaridad de la señal recibida.

En otra realización preferida del procedimiento según la invención, la línea comprende una línea aérea al menos en parte.

En otra realización preferida del procedimiento según la invención, el estado se estima mediante un dispositivo informático de un transmisor y/o receptor para la comunicación de datos a través de una línea eléctrica. Por ejemplo, puede utilizarse para este fin un dispositivo informático ya existente, como el denominado procesador digital de señales, provisto de un componente de software adicional.

En otra realización preferida del procedimiento según la invención, el estado se estima mediante un dispositivo informático central. Por ejemplo, un dispositivo de centro de control para controlar una red de suministro de energía eléctrica, de la que forma parte la línea eléctrica, puede estar provisto de un componente de software adicional para este fin. También puede utilizarse una aplicación en la nube para la estimación. En ambas variantes, es necesario transmitir los parámetros para la comunicación de datos al dispositivo informático central para su evaluación.

En otra realización preferida del procedimiento según la invención, las oscilaciones de los cables conductores se detectan sobre la base de cambios periódicos en las descargas parciales, siendo la duración del período de las oscilaciones de los cables conductores y la duración del período de los cambios en las descargas parciales esencialmente las mismas. En este contexto, se entiende por cables conductores, por ejemplo, las tres fases de una línea eléctrica aérea, cuya distancia entre sí disminuye periódicamente cuando los cables conductores oscilan debido a la carga del viento, lo que favorece las descargas parciales.

En otra realización preferida del procedimiento según la invención, la estimación de estado tiene en cuenta una función de transferencia de canal cuya amplitud y fase durante la transmisión de datos están influidas por los parámetros de estado.

En otra realización preferida del procedimiento según la invención, se utiliza un filtro de Kalman en la estimación del estado.

En otra realización preferida del procedimiento según la invención, se utiliza un observador de Luenberger en la estimación del estado.

En otra realización preferida del procedimiento según la invención, la posición de una fuente de interferencia se determina en la estimación de estado sobre la base de una diferencia de retardo cuando las señales de interferencia llegan a un receptor y a un transmisor.

En otra realización preferida del procedimiento según la invención, la posición de una fuente de interferencia se determina en la estimación de estado sobre la base de una diferencia de densidad de potencia cuando las señales de interferencia llegan a un receptor y a un transmisor.

En otra realización preferida del procedimiento según la invención, se estima un cambio en la longitud de la línea aérea durante la estimación del estado sobre la base de las reflexiones de una señal reflejada de vuelta al transmisor. Además, la invención plantea la tarea de especificar una disposición para supervisar el estado de las líneas eléctricas que pueda utilizarse de manera especialmente sencilla y rentable. La invención resuelve este problema mediante una disposición de acuerdo con la reivindicación 14. Resultan mutatis mutandis las mismas ventajas que las explicadas al principio para el procedimiento según la invención.

Además, la invención presenta la tarea de especificar un producto de programa informático para supervisar el estado de las líneas eléctricas, que pueda utilizarse de una manera particularmente sencilla y rentable. La invención resuelve este problema mediante un producto de programa informático de acuerdo con la reivindicación 15. Resultan mutatis mutandis las mismas ventajas que se explicaron al principio para el procedimiento según la invención.

Para una mejor explicación de la invención, en representación esquemática,

Figura 1 muestra un sistema de comunicación de datos a través de una línea aérea, y

Figura 2 muestra una tensión de 50 Hz superpuesta con señales interferentes de impulsos, y

Figura 3 muestra una componente de interferencia para descargas parciales, y

Figura 4 muestra una componente de interferencia para interferencias de impulsos periódicos, y

Figura 5 muestra una componente de interferencia para interferencias de impulsos aleatorios, y

Figura 6 muestra una señal de interferencia total según las interferencias de las Figuras 3 a 5, y

Figura 7 muestra una característica temporal de la intensidad de corriente de un impulso de descarga parcial, y Figura 8 muestra una característica temporal de la frecuencia de tres impulsos de descarga parcial idealizados, y

Figura 9 muestra una estructura básica de un receptor, y

Figura 10 muestra una estructura básica de un filtro de Kalman, y

Figura 11 muestra una correlación cruzada de señales de interferencia filtradas de paso alto, y

Figura 12 muestra una autocorrelación de señales de interferencia filtradas de paso alto, y

Figura 13 muestra un gráfico cualitativo de la relación de señal/ruido y de la velocidad de transmisión de datos bajo carga de hielo en la línea aérea, y

Figura 14 muestra un perfil de reflectancia en una primera longitud de línea aérea, y

Figura 15 muestra un cambio en la curva de reflexión según la Figura 14 al aumentar la longitud de la línea aérea.

A continuación, se describirán los detalles del procedimiento según la invención haciendo referencia a las Figuras.

La Figura 1 muestra un sistema 1 conocido para la transmisión de datos a través de líneas 2 eléctricas. Dos estaciones 5, 6 transformadoras están conectadas a través de una línea 2 aérea de alta tensión trifásica y a través de tierra 201. Por encima de la línea 2 aérea, una nube 4 hace caer copos 24 de nieve sobre la línea 2 aérea, que experimenta así una comba 200 entre los mástiles en comparación con su posición normal. La nieve 4 forma una carga de nieve o hielo sobre los cables.

En el lado izquierdo, un primer punto 7 de acoplamiento está conectado a un primer dispositivo 9 de acoplamiento. En el lado derecho, un segundo punto 8 de acoplamiento está conectado a un segundo dispositivo 23 de acoplamiento. Los dispositivos 8, 23 de acoplamiento se utilizan para acoplar señales de datos dentro y fuera de la línea aérea y, por lo tanto, son tanto transmisores como receptores.

Para simplificar, a continuación solo se muestra la comunicación unidireccional de izquierda a derecha; de hecho, sin embargo, la comunicación de la misma manera también tiene lugar de derecha a izquierda. Un transmisor 10 emite una señal s(t) que se ve influida por las propiedades de la línea aérea. Esto da lugar a una función 11 de transferencia de canal, aquí denominada H(f,t), que se ve influida por las influencias ambientales 12, la atenuación 13 y el filtrado 14 de paso bajo, paso banda o paso alto relacionado con la línea. La función 11 de transferencia del canal también se ve afectada por otros efectos de amplitud y fase. Se trata, por ejemplo, de pérdidas óhmicas de la impedancia característica, pérdidas de calor, pandeo, cargas de hielo, etc. (no se muestran).

Además, se superponen a la señal s(t) interferencias 15, denotadas por n(t), que consisten en interferencias 20 dependientes del estado e interferencias 21 sistémicas. Las interferencias 20 dependientes del estado incluyen descargas 16 parciales, que se indican mediante electrones e- en la figura. Las interferencias 21 sistémicas incluyen las interferencias 17 de impulso (por ejemplo, procesos de conmutación en sistemas eléctricos, incendios de escobillas de motores eléctricos), ruido 18 de fondo e interferencias 19 de banda estrecha (por ejemplo, causadas por transmisores de radio). Por último, la señal s(t) da lugar a la señal perturbada r(t), que es recibida por el segundo dispositivo 22 de acoplamiento.

El procedimiento según la invención sirve para evaluar aquellos efectos de atenuación e interferencias para la determinación del estado de funcionamiento de la línea aérea que son causados por efectos dependientes del estado. Como se ha explicado al principio, se trata de influencias ambientales y descargas parciales. Estas se extraen y cuantifican de la suma de las influencias mediante el procedimiento de estimación según la invención.

Las Figuras 2 a 6 describen las interferencias con más detalle; muestran la simulación de una señal de energía de 50 Hz con descargas parciales e interferencias de impulsos superpuestas en el dominio temporal.

Las descargas parciales se producen debido a “fallos” en el aislamiento y corresponden a los máximos de la curva de tensión en los sistemas de corriente alterna. En el dominio temporal, las descargas parciales aparecen como interferencias de impulsos que se superponen aditivamente a la señal de tensión. La Figura 2 muestra una tensión de 50 Hz con señales de interferencia de impulsos superpuestas, y la Figura 3 muestra una componente de interferencia para las descargas parciales. La Figura 4 muestra una componente de interferencia para interferencias de impulsos periódicos, y la Figura 5 una componente de interferencia para interferencias de impulsos aleatorios. Por último, la Figura 6 muestra una señal de interferencia total según la interferencia de las Figuras 3 a 5.

La Figura 7 muestra un ejemplo de curva temporal de la intensidad de corriente de un impulso de descarga parcial, y la Figura 8 muestra una curva temporal de la frecuencia de tres impulsos 81, 82, 83 de descarga parcial.

La Figura 9 muestra la estructura principal de un receptor 10, aunque la misma estructura puede utilizarse también para un transmisor. El dispositivo presenta un enlace de comunicación con un dispositivo 9 de acoplamiento. Además, se prevén una fuente 91 de alimentación y un dispositivo 92 de procesamiento de datos que normalmente está diseñado como un denominado procesador de señales digitales (Digital Signal Processor, DSP). El dispositivo 92 de procesamiento de datos está diseñado para funcionar, por un lado, como una bomba 94 de datos para los datos que se van a transmitir a través de la línea aérea y, por otro lado, como un dispositivo 93 de supervisión del estado. La bomba 94 de datos y el dispositivo 93 de supervisión del estado pueden diseñarse completamente como software. En una realización alternativa, se puede utilizar hardware separado, como un microprocesador con memoria de datos, como dispositivo 93 de supervisión del estado. El dispositivo 93 de supervisión del estado está diseñado para estimar un estado de la línea aérea eléctrica a partir de los parámetros determinados para la comunicación de datos.

Los transmisores y receptores para la comunicación por línea eléctrica contienen ya, por lo general, un filtro de paso bajo adecuado para filtrar la suma de las interferencias (Figura 6), incluidas las descargas parciales (Figura 3), de una señal de potencia recibida (Figura 2). El ruido de fondo y las interferencias de banda estrecha se desprecian en las Figuras 2 a 2 en favor de una mejor inteligibilidad.

En principio, en el caso de las descargas parciales, se trata según el carácter asimismo de interferencias de impulsos periódicos, pero tienen una clara relación de fase con los máximos de la señal de energía y se producen a partir de una determinada tensión, la tensión de inicio de la descarga parcial. Además, suelen estar correlacionadas con la polaridad de la señal de energía. Esta característica se utiliza para identificar a partir del escenario de interferencia (Figura 6) aquellos que presentan la relación de fase y tensión. Para ello se parametriza un observador de estado correspondiente, cuya parametrización se basa en mediciones empíricas de fuentes de descarga parcial conocidas.

En la Figura 10, se muestra un diseño básico de un filtro u observador de estado. Se trata de un diagrama 60 esquemático que se creó utilizando el software SimuLink. Los datos 61 de entrada y las señales 62 de ruido se preprocesan en un modelo 64 y, a continuación, se ponen a disposición de un filtro de Kalman, teniendo en cuenta el ruido 66 de medición. Ya se proporciona el resultado 68 final.

Ya se dispone de mediciones empíricas de descargas parciales para la parametrización de instalaciones de distribución, y pueden medirse fácilmente en líneas aéreas y cables. Dado que un impulso físicamente ideal aparece en el espectro de frecuencias como una función constante en función de su densidad de potencia e incluso las interferencias de impulsos no ideales son de banda muy ancha (Figuras 7 y 8), los filtros no suponen inicialmente un obstáculo para la detección de interferencias de impulsos con sistemas PLC. Es más, esta propiedad puede utilizarse para determinar la ubicación del fallo causante de la descarga parcial.

Dos sistemas PLC que participan en una comunicación reciben esencialmente la misma interferencia de impulsos que se produce entre los dos sistemas de comunicación. Sin embargo, existe una distinción en el retardo diferencial de las señales, por un lado, y en la diferente densidad de potencia de la interferencia de impulsos, por otro (Figuras 11 y 12). El retardo diferencial puede determinarse, en este caso, por el desplazamiento temporal de las señales recibidas de dos sistemas PLC.

La Figura 11 muestra la amplitud A en función del tiempo de dos señales 111, 112 recibidas. Las dos señales recibidas se detectan en dos dispositivos diferentes para PLC (transmisor y receptor combinados en cada caso, de modo que es posible la comunicación bidireccional). Esto da lugar a una diferencia de tiempo de propagación de las señales de AtLz. Una función de correlación cruzada K1 entre las señales 111, 112 muestra altos valores de correlación a aprox.

1 ms y 11 ms según el eje mostrado a la derecha para K1, lo que resulta en un tiempo de período para la descarga parcial tper de aprox. 10 ms desde la distancia de los máximos secundarios al máximo principal y entre sí. De este modo, a partir de la señal de las interferencias totales, puede reconocerse un desplazamiento del máximo principal desde el punto cero At_z de, por ejemplo, 0,9 ms en el caso aquí representado, según la Figura 6.

La Figura 12 muestra de modo similar una función de autocorrelación K₂entre las señales 121, 122. Puede proporcionar información aún más precisa tPer para identificar la periodicidad, es decir, la relación con la fase de la señal de energía.

Además, la diferencia de la densidad de potencia proporciona otro parámetro para el lugar de origen de la descarga parcial. La respuesta al impulso del canal de transmisión proporciona la función de transferencia H(f,t), según la cual se atenúa la densidad de potencia de las señales de descarga parcial. Normalmente, la respuesta al impulso del canal PLC se determina al establecer una comunicación y, por lo tanto, es conocida.

Con la respuesta de impulsos, también se amortiguan las interferencias de impulsos. Dado que la amortiguación también depende de la ubicación, dos sistemas de comunicación reciben la misma señal de descarga parcial, pero con diferente densidad de potencia. Por consiguiente, la diferencia en la densidad de potencia también puede utilizarse para deducir la ubicación del punto de origen de la descarga parcial; esto puede implementarse, a su vez, con un estimador de estado adecuado. La parametrización del observador de estado puede realizarse con la información de la respuesta al impulso o la estimación del canal.

A continuación, se examinarán otras fuentes de interferencia, además de las descargas parciales ya comentadas.

Las oscilaciones de los cables conductores inducidas por el viento conducen a reducciones dependientes del tiempo de las distancias entre los cables conductores individuales (cf. Dreyer, Oliver; Regen-Wind induzierte Seilschwingungen in laminarer und turbulenter Stromung, Dissertation 2004 am Institut für Stahlbau der TU Braunschweig). Aquí, los cables conductores oscilan con frecuencias de hasta 4 Hz y una deflexión de hasta 60 cm. Estas oscilaciones provocan cambios en el campo eléctrico y en las distancias de aislamiento de los conductores de corriente. Estas, a su vez, provocan cambios en la corriente y en las características de las descargas parciales. Si, por ejemplo, disminuye la distancia entre los conductores, aumenta la intensidad del campo y aumentan las descargas parciales. Las descargas parciales causadas por las cargas de viento se correlacionan con la frecuencia de oscilación de los cables conductores con una periodicidad correspondiente a la frecuencia de oscilación (< 4Hz). La evaluación y detección se realiza de acuerdo con la detección de descargas parciales ya explicada.

Un pandeo y una temperatura de servicio de las líneas aéreas también pueden estimarse a partir de los parámetros determinados de la función de transferencia de canal compleja. El pandeo depende en gran medida de la temperatura actual de la línea y de las cargas causadas por el hielo, la nieve y también el viento. Además, las cargas de nieve y hielo provocan una reducción de la capacidad del canal de transmisión, que se refleja en una reducción de la SNR (relación de señal/ruido) y en un aumento de la tasa de error de bloque (BER) de la transmisión PLC. La Figura 13 muestra esquemáticamente esta relación. La relación de señal/ruido (SNR) se representa en el eje 82 en función del tiempo. Si se emiten cristales 24 de hielo desde una nube 4 durante cierto tiempo, que se depositan sobre la potencia como una carga de hielo, la relación 83 de señal/ruido se deteriora notablemente durante este tiempo. La tasa de error de bit BER, que se muestra en el eje 80 con la curva 81, aumenta ligeramente al principio del ataque de hielo y luego vuelve a su nivel inicial.

La velocidad de transmisión del sistema PLC mostrado en la parte inferior de la Figura 13 también disminuye de la velocidad 84 de transmisión primaria a la velocidad 85 de transmisión secundaria debido a la carga de hielo en la línea. Para garantizar una transmisión fiable de los sistemas PLC, la velocidad de transmisión se ajusta a las condiciones imperantes en cada caso, es decir, se reduce a la velocidad 85 de transmisión secundaria en el ejemplo.

Además, los parámetros conocidos, tales como la temperatura ambiente actual, la radiación solar y la carga actual, proporcionan información útil para mejorar la calidad de la estimación; para ello, se tienen en cuenta en el observador de estado: la matriz de estimación correspondiente puede ampliarse con estos parámetros.

En el caso de las líneas aéreas, la parte irreversible de la comba de la línea se correlaciona con el estado de envejecimiento de la línea aérea: cuanto mayor sea la carga media de temperatura, mayor será el estado de envejecimiento de la línea aérea (para ello, véase “Alterung von Freileitungen”; Michael Muhr, Robert Schwarz, Stefan Jaufer; Institut für Hochspannungstechnik und Systemmanagement, Technische Universitat Graz). En este caso, los aumentos de longitud de la línea aérea (para el cálculo, véase “Eine Fallstudie zu Freileitungen”, IT Nachrichten 2/12; Michael Roser, Hans Rudolf Schneebeli) corresponden a la posición de fase de la señal PLC. En los sistemas de transmisión de datos, siempre se intenta adaptar el sistema de comunicación a la impedancia característica de la línea de transmisión (en este caso, la línea aérea) para evitar reflexiones y pérdidas de señal. El objetivo es evitar la reflexión de la señal de datos en el receptor adaptando de manera óptima el receptor a la impedancia característica de la línea aérea. En el caso de las líneas aéreas, la impedancia característica también depende de la longitud de la línea, que también varía con el cambio de longitud. Las longitudes de onda de las señales portadoras de los sistemas PLC son constantes en cada caso. Esta relación se muestra en las Figuras 14 y 15.

En la Figura 14, por ejemplo, una frecuencia de señal típica de 300 kHz da como resultado una longitud de onda de aproximadamente 1 km para la señal 91. Dos sistemas PLC que se comunican a una distancia de 1 km están perfectamente adaptados: no hay reflexiones durante la transmisión de datos.

Si, como en la Figura 15, la longitud aumenta debido a un incremento del pandeo, los sistemas PLC dejan de estar adaptados a la impedancia característica. Se producen reflexiones 93 para la señal 92 y desplazamientos de fase, que son una medida del cambio 94 de longitud. Por ejemplo, cuando se transmiten secuencias de entrenamiento al principio de una comunicación de datos, las reflexiones resultantes (ecos) se detectan simultáneamente con el módulo receptor del transmisor. A continuación, se determina el nivel de la reflexión mediante un estimador de estado adecuado y, de este modo, se determina una medida del cambio 94 de longitud. Teniendo en cuenta la distancia del mástil y los parámetros ambientales imperantes, como la temperatura, el pandeo puede estimarse matemáticamente.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la supervisión del estado de una línea eléctrica, en el que la comunicación de datos se opera a través de la línea eléctrica, determinándose parámetros para la comunicación de datos, y estimándose un estado de la línea eléctrica a partir de los parámetros, en donde los parámetros comprenden al menos uno de los parámetros tasa de transmisión de datos, tasa de error de bit, relación de señal/ruido, posición de fase, longitud de trama, procedimiento de modulación o codificación de canal, caracterizado porque el estado se indica mediante al menos uno de los parámetros de estado: estado de descarga parcial, pandeo de una línea, carga de nieve y/o carga de hielo en la línea, temperatura de la línea, carga de viento de la línea, detectándose interferencias en una señal recibida durante la comunicación de datos, a partir de las cuales se detectan descargas parciales mediante filtrado de paso bajo y correlación de las interferencias con la fase y la amplitud máxima y/o la polaridad de la señal recibida.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las oscilaciones de los cables conductores se detectan mediante cambios periódicos de las descargas parciales, siendo la duración del período de las oscilaciones de los cables conductores y la duración del período de los cambios de las descargas parciales sustancialmente iguales.

3. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la línea presenta, al menos parcialmente, una línea aérea.

4. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la estimación del estado se realiza mediante un dispositivo informático del emisor y/o del receptor.

5. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la estimación del estado tiene en cuenta una función de transferencia del canal cuya amplitud y fase durante la transmisión de datos están influidas por los parámetros de estado.

6. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, en la estimación del estado, se utiliza un filtro de Kalman.

7. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, en la estimación del estado, se utiliza un observador de Luenberger.

8. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, en la estimación del estado, la posición de una fuente de interferencias se determina sobre la base de un retardo diferencial cuando las señales de interferencia llegan al receptor y al transmisor.

9. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, en la estimación del estado, la posición de una fuente de interferencias se determina sobre la base de una diferencia de densidad de potencia cuando las señales de interferencia llegan al receptor y al transmisor.

10. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, en la estimación del estado, se estima un cambio en la longitud de la línea aérea a partir de las reflexiones de una señal devuelta al transmisor.

11. Disposición para la supervisión del estado de una línea eléctrica, que presenta un transmisor y un receptor adaptados para una comunicación de datos a través de una línea eléctrica, caracterizada porque el transmisor y/o el receptor están adaptados para ejecutar un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Producto de programa informático destinado a ser ejecutado en un transmisor y/o un receptor de una disposición de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque el producto de programa informático presenta un código de programa que, cuando se ejecuta, realiza un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.