ES2949074T3 - Dispositivo sensor de tensión - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un dispositivo sensor de voltaje o corriente (Fig.1) para su uso en aplicaciones de voltaje medio o alto y a un método para su operación. El dispositivo sensor puede presentar al menos un sensor (1) de tensión y/o corriente, estando dispuesto el o los sensores del dispositivo sensor en una carcasa. Para mejorar la comunicación entre el sensor y el dispositivo electrónico y utilizar la máxima precisión posible de los sensores de voltaje y corriente, un elemento de memoria de señal y/o datos (3) está integrado en la carcasa del sensor, o se coloca cerca del sensor en de tal manera que la señal de salida del dispositivo sensor pueda evaluarse directamente. Un método incluye una comunicación automática de datos de detección históricos, datos de calibración individuales y/o datos de parámetros entre el elemento de memoria de datos (3) y un dispositivo central de cálculo/monitoreo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo sensor de tensión
La invención se refiere a un dispositivo sensor de tensión para uso en aplicaciones de media o alta tensión.
La hoja de datos del Sensor de corriente de Melexis Microelectronic Integrated Systems: "MLX91206 IMC-Hall® (Triaxis® Technology) describe que el MLX91206 es un IC de sensor monolítico que presenta la tecnología Hall Triaxis®.
La hoja de datos de ABB "KEVCD A, sensor combinado para interiores", 30 de abril de 2011 (30-04-2011), páginas 1 -8, XP055084794, divulga un sensor combinado de tensión y corriente conocido.
El documento US2010057944A1 describe un módulo de conector enchufable que tiene al menos un conector enchufable para la conexión electromecánica con un dispositivo de campo, especialmente un dispositivo para la captura de datos medidos en la tecnología de procesos. El módulo de conector enchufable incluye una unidad de memoria para almacenar datos y una interfaz de comunicación que permite una conexión de datos con el dispositivo de campo. Se describe que las direcciones de los dispositivos de campo participantes se pueden almacenar y/o transferir entre diferentes dispositivos de campo. Se describe que un operario de mantenimiento conecta el módulo de conector enchufable con un dispositivo de campo antiguo ya configurado, para almacenar sus datos automática y localmente en el módulo de conector enchufable. Luego, el operario de mantenimiento conecta el módulo de conector enchufable con el nuevo dispositivo de campo, aún no configurado, para recuperar los datos de configuración almacenados localmente en el módulo de conector enchufable de la invención y transferirlos al nuevo dispositivo de campo. Se describe que resulta innecesaria una configuración manual del nuevo dispositivo de campo, con las fuentes de error asociadas a la misma.
Los dispositivos sensores de tensión y/o corriente en redes de media tensión en el estado de la técnica pueden ser fácilmente estandarizados en cuanto a sus parámetros y pueden lograr una alta precisión de medición en caso de que los dispositivos electrónicos que se conectan a dichos dispositivos sensores permitan el uso de factores corrección o calibración. Estos factores son específicos para cada dispositivo sensor, y son calculados y/o medidos durante las pruebas de rutina de estos dispositivos. Luego, estos factores deben mencionarse en una etiqueta de dichos dispositivos y, durante la instalación de estos dispositivos, los factores deben insertarse manualmente en el software del dispositivo electrónico conectado. Dado que se puede utilizar un número de varios dígitos como factor de calibración, no es tan difícil cometer un error al escribir el número en el software de dicho dispositivo electrónico, dando como resultado una información incorrecta procesada dentro del dispositivo de medición. Lo mismo puede suceder en el caso de que el factor de corrección/calibración se integre en la relación de transformación/división real de un dispositivo determinado. En este caso, la relación de transformación real puede ser un número de varios dígitos que deben insertarse manualmente en el dispositivo electrónico conectado y puede producirse fácilmente un error durante este proceso.
Todos los elementos electrónicos que son necesarios para el propósito mencionado se instalan normalmente en un dispositivo electrónico de cálculo y visualización separado.
Los sensores son elementos que deben calibrarse, y cada sensor necesita su propio conjunto de parámetros de calibración o relación de transformación real. Por lo tanto, la unidad central de cálculo electrónica tiene que considerar el conjunto de parámetros de cada sensor individual. Por lo tanto, la precisión de dichos sensores depende de la efectividad de dichos parámetros y la precisión de los datos.
Por lo tanto, es un objeto de la invención mejorar la correspondencia entre el sensor y el dispositivo electrónico, con el fin de utilizar el máximo potencial de precisión posible de los sensores de tensión y/o corriente.
Esto se soluciona mediante el objeto de la reivindicación 1 adjunta, donde la señal de salida del dispositivo sensor puede evaluarse directamente.
La invención y su ámbito de protección se definen en la reivindicación independiente 1 adjunta, con realizaciones de la invención definidas en las reivindicaciones dependientes.
La siguiente divulgación permite comprender la invención.
Por lo tanto, se comprende que cada sensor individual puede almacenar su historial individual de señales, así como el conjunto individual de datos de calibración o la información de la relación de transformación real. Esto además da como resultado sensores con alta precisión.
Afortunadamente, la carcasa puede ser una carcasa en forma de una caja de resina o plástico rellena de algún material, lo que significa que la carcasa del sensor o la carcasa del dispositivo sensor está fabricada con resina o plástico con un relleno de material aislante.
Esto es fácil de producir.
El dispositivo sensor de tensión está equipado con un conector de cable de señal, y el elemento de memoria colocado cerca del sensor está integrado en el conector de cable de señal equipado al final del cable de salida del dispositivo sensor.
Por lo tanto, el dispositivo sensor consta de un sensor de tensión, una carcasa, un cable de salida y un conector colocado al final del cable de salida.
Se prefiere que el elemento de memoria esté conectado al dispositivo sensor. Por consiguiente, podría haber dos ubicaciones. Una es ponerlo dentro de la carcasa del dispositivo sensor y la otra es colocarlo en la cubierta del conector. Pero podría ser que el elemento de memoria estuviese fuera del conector o de la carcasa del dispositivo sensor y, p. ej., centralizar todos los elementos de memoria de todos los dispositivos sensores en una subestación. En ese caso, el elemento de memoria podría ubicarse a cierta distancia del dispositivo sensor.
En la invención reivindicada, el elemento de memoria de señales y/o datos está integrado en el conector del cable de señales.
En otra realización ventajosa, el dispositivo está equipado o embellecido con una cubierta de conector con abrazadera, de tal manera que la integración de otros elementos relevantes para el sensor o relevantes para la señal del sensor puede efectuarse dentro de esta cubierta o este conector y que, además, se puede utilizar la fijación para la conexión del cable y el conector.
En otra realización ventajosa, al menos un elemento de impedancia, que es un elemento de impedancia secundario de un divisor de tensión del sensor de tensión, se coloca o integra en esa cubierta o conector, en donde el elemento de impedancia primario del divisor de tensión se coloca en la carcasa del dispositivo sensor.
Una cubierta de conector en ese sentido es una carcasa de conector.
La carcasa puede estar fabricada con un material aislante, un material semiconductor, o un material conductor. La ventaja del uso de material semiconductor o conductor es que, además, se proporciona un blindaje electromagnético.
En la invención reivindicada, la carcasa está fabricada con un material aislante.
En otra realización ventajosa, el elemento de memoria es una memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente
(EEPROM).
De acuerdo con un método que no es parte de la invención, el sensor de tensión está equipado cerca de la ubicación del sensor con un elemento electrónico de memoria de datos, relacionado solo con este sensor individual, de tal manera que los datos de detección históricos individuales y/o los datos individuales de parámetros o de calibración se implementan en esta memoria de datos, y que esta memoria de datos se corresponde automáticamente con un dispositivo central de cálculo y/o supervisión. En caso de que se conecte más de un dispositivo sensor al mismo dispositivo electrónico, se puede usar un elemento de memoria que contenga información relacionada con todos los dispositivos sensores conectados. En ese caso, debe asegurarse que dichos elementos sensores no se pueden mezclar y se pueden identificar correctamente para asignar los datos correctos de parámetros/corrección, almacenados en el elemento de memoria, al elemento sensor apropiado.
Otra realización ventajosa está dada por el hecho de que la correspondencia entre la memoria de datos y el dispositivo de evaluación de salida se opera a través de hilos eléctricos o mediante acceso inalámbrico.
Una última mejora ventajosa del método es que la memoria de datos está además equipada con un dispositivo electrónico, de tal manera que recupera los datos de su sensor automáticamente después de enchufar el cable que se va a detectar.
Por lo tanto, el elemento de memoria es un elemento de memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente (EEPROM), que está provisto de factores de corrección de los sensores prefabricados, además de su función de almacenamiento de datos de medición.
Se proporcionan las siguientes figuras:
Fig. 1: Colocación del elemento de memoria dentro del cuerpo aislante o en la cavidad del dispositivo sensor de tensión.
Fig. 2: Colocación del elemento de memoria fuera del cuerpo aislante del dispositivo sensor de tensión.
Fig. 3: Conector RJ45 con cubierta con abrazadera
Fig. 4: Colocación del elemento secundario de impedancia del divisor de tensión
Esta invención propone el uso de un elemento de memoria que se puede usar para almacenar los datos relacionados con los dispositivos sensores de tensión. Dichos datos podrían ser leídos directamente por los dispositivos de medición conectados, sin necesidad de inserción manual de los datos en el dispositivo de medición. La ubicación de dicho elemento de memoria podría ser en la cavidad del dispositivo sensor, donde también se conecta el cable de salida, o en el extremo del cable donde se usa un conector para proporcionar una terminación o interfaz estandarizada a los dispositivos de medición.
Una realización propone el uso de un elemento de memoria adicional, como EEPROM, que contiene información sobre el valor del factor de corrección o la relación de transformación real. La información sobre el factor de corrección o la relación de transformación real se inserta en el elemento de memoria durante las pruebas de rutina de los dispositivos sensores de tensión y/o corriente. Esta información será leída por los dispositivos de medición, una vez que estén conectados a los elementos sensores de tensión y/o corriente, lo que permitirá una transferencia precisa al dispositivo de medición de la información sobre el factor o factores de corrección o la relación de transformación real del dispositivo sensor. Una vez que esta información ingresa en el dispositivo de medición, se almacenará allí y el dispositivo de medición no necesita comunicar o transferir nuevamente la información sobre el factor de corrección o la relación desde el elemento de memoria hasta el dispositivo sensor.
El elemento de memoria puede almacenar datos sobre los factores de corrección o la relación de transformación real; sin embargo, una vez que se utiliza este dispositivo, puede cubrir y almacenar mucha más información, como el número de serie, la designación del tipo, los datos de producción, el nombre del productor, parámetros, dimensiones y parámetros de configuración, curvas de corrección o tablas de consulta, etc. La ubicación de dicho elemento (3) de memoria puede variar de acuerdo con el diseño particular del dispositivo sensor (1) de tensión y/o corriente. En caso de que exista la necesidad de una fuerte protección mecánica, es posible colocar el elemento de memoria en el cuerpo aislante del dispositivo sensor (1) de tensión y/o corriente o en la cavidad (2) que luego se fija o cubre adecuadamente, ver Fig. 1.
El acceso del dispositivo de medición conectado al elemento (3) de memoria se realiza mediante uno o más hilos (8) y (9). Los hilos de salida (6) y (7) que salen del dispositivo sensor de corriente y/o tensión no se ven afectados por la señal que va hacia/desde dicho elemento (3) de memoria. Todos los hilos (6), (7), (8) y (9) están ubicados dentro del mismo conector, por lo que una vez que el dispositivo sensor está conectado al dispositivo de medición, también se habilita la conexión al elemento de memoria.
Los elementos de memoria comunes implementan protocolos de comunicación tales como circuitos inter-integrados I2C, o SPI (bus de interfaz de periféricos serie) que requieren 3 o más hilos para la fuente de alimentación del elemento de memoria y para la transferencia de datos. Para una integración más simple y costos más bajos, se prefiere reducir el número de hilos requeridos por el elemento de memoria. Por consiguiente, es beneficioso utilizar un elemento de memoria en el que tanto la función de alimentación de energía como la función de transferencia de datos se realicen a través de un solo hilo, como en un sistema de bus de 1 hilo.
Además, se puede instalar un sensor de temperatura en el dispositivo sensor compartiendo los mismos hilos con el elemento de memoria. El sensor de temperatura puede estar incluido en el mismo circuito integrado con el elemento de memoria o en un circuito integrado separado.
En caso de que el cuerpo aislante de dicho dispositivo sensor ejerza una presión mecánica o temperatura excesivas durante el proceso de producción o durante el funcionamiento, es beneficioso ubicar el elemento de memoria fuera del cuerpo aislante. En caso de que el cable de salida sea parte del dispositivo sensor de tensión, se podría colocar el elemento de memoria al final de ese cable, simplemente allí donde los hilos de salida del dispositivo sensor sean fácilmente accesibles, ver la Fig. 2.
En caso de que el elemento (3) de memoria se coloque en el extremo del cable (4) y en caso de que dicho extremo esté equipado con un conector (5), dicho elemento de memoria se puede colocar dentro del conector (5) o en la cubierta del conector.
En una realización preferida, dicho conector (5) podría ser un conector RJ45, con una cubierta de abrazadera para aislamiento y protección mecánica de ese conector, que tiene una cavidad que permite la inserción de un pequeño elemento de memoria. Ver la figura 3.
La figura 4 muestra la carcasa del dispositivo sensor 1 según la invención reivindicada, en la que se ubica una primera impedancia 20 divisora de tensión.
En estos detectores o indicadores de tensión mostrados, las impedancias secundarias están ubicadas fuera del cuerpo o carcasa 1 que contiene la impedancia primaria. La impedancia secundaria 30 generalmente se incluye dentro de los dispositivos electrónicos a los que se conecta el detector de tensión. Solo juntas, pueden operar como divisor de tensión. Como los productos normalmente se fabrican por separado, es difícil lograr una precisión muy elevada.
Por lo tanto, para un ajuste adecuado de la precisión de la división de tensión después del moldeo, lo mejor es alinear las impedancias primaria y secundaria y probarlas juntas como un solo dispositivo.
Como se muestra en la figura 4, un dispositivo sensor de tensión consta de un terminal primario 10, una impedancia primaria 20, una impedancia secundaria 30, un cuerpo aislante 40, un cable 4 de salida con dos hilos de salida y un conector 5 de salida. En un ejemplo que no forma parte de la invención reivindicada, la impedancia secundaria 30 está ubicada en la cubierta del conector separada, o en otra caja de terminales intermedia. Si es así, la caja intermedia requiere una conexión adicional del cable de salida y la impedancia secundaria 30 y también debe cubrirse posteriormente para evitar las influencias ambientales y los campos eléctricos y/o magnéticos circundantes en servicio. Esto puede conducir a costes más altos de dicho dispositivo y también a un tamaño más grande o no simétrico de la carcasa del divisor.
Claims (3)
1. Un dispositivo (1) sensor de tensión para su uso en una aplicación de media o alta tensión, comprendiendo el dispositivo (1) sensor de tensión:
un sensor de tensión;
una carcasa aislante (40);
un conector (5) de cable de señal;
un cable (4) de salida; y
un elemento (3) de memoria de señales y/o datos;
en donde el cable (4) de salida está conectado a la carcasa aislante (40);
en donde el conector (5) del cable de señal está conectado a un extremo del cable (4) de salida fuera de la carcasa aislante (40);
en donde el elemento (3) de memoria de señales y/o datos está integrado en el conector (5) del cable de señal; en donde el elemento (3) de memoria de señales y/o datos está configurado para almacenar datos de detección históricos individuales del dispositivo (1) sensor de tensión y almacenar un conjunto de datos de calibración individuales del dispositivo (1) sensor de tensión o una información de relación de transformación real del dispositivo (1) sensor de tensión;
en donde el sensor de tensión comprende un divisor de tensión;
en donde la carcasa aislante tiene un terminal primario (10) del sensor de tensión;
en donde una impedancia primaria (20) del divisor de tensión está ubicada en la carcasa aislante y un primer extremo de la impedancia primaria está conectado al terminal primario (10);
en donde una impedancia secundaria (30) del divisor de tensión está ubicada en el conector del cable de señal y un primer extremo de la impedancia secundaria (30) está conectado a un segundo extremo de la impedancia primaria a través del cable (4) de salida; y
en donde el conector (5) del cable de señal está configurado para conectarse a un dispositivo de medición, en donde el conector (5) del cable de señal está configurado para conectar el dispositivo de medición al elemento (3) de memoria de señales y/o datos y configurado para conectar el dispositivo de medición al divisor de tensión.
2. Dispositivo (1) de tensión de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la carcasa aislante (40) es de resina o de plástico con relleno de material aislante.
3. Dispositivo (1) sensor de tensión de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde el elemento de memoria es un elemento de memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente, EEPROM, que está provisto de factores de corrección y/o calibración de los sensores fabricados y/o de datos adicionales, además de su función de almacenamiento de datos de medición.
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