MX2014002137A - Coordinación optimizada de protección de cortacircuito de desconexión electrónica mediante monitoreo de la disonibilidad de corriente de cortocircuito. - Google Patents

Abstract

Una coordinación centralizada que establecer y ajusta los ajustes de desconexión de cortacircuitos electrónicos en un sistema de distribución eléctrica mediante el monitoreo de la disponibilidad de corriente de cortocircuito (SCCA) y que ajusta los ajustes de desconexión con base en estimaciones de la SCCA recibidas de los dispositivos de monitoreo de la SCCA instalados en los nodos principales, alimentadores, y de derivaciones del sistema de distribución. Los dispositivos de monitoreo de la SCCA son capaces de estimar automáticamente la SCCA en el circuito o nodo al cual el dispositivo de SSCA está instalado y transmitir las estimaciones de la SCCA en el controlador, el cual usa las estimaciones de la SCCA para coordinar ajustes a los ajustes de desconexión para los varios cortacircuitos. Dependiendo de la posición del nodo del cortacircuito y la correspondiente SCCA en que nodo, el controlador ajusta en tiempo real los ajustes de desconexión de cortocircuito para los cortacircuitos de modo que estos estén debajo del valor de la SCCA. Los ajustes opcionales introducidos por el usuario pueden afectar los ajustes en el ajuste de desconexión, tal como condiciones de carga transitoria que pueden tener influencia en las estimaciones de la SCCA.

Description

COORDINACION OPTIMIZADA DE PROTECCION DE CORTACIRCUITO DE DESCONEXIÓN ELECTRÓNICA MEDIANTE MONITOREO DE LA DISPONIBILIDAD DE CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO Campo de la Invención Los aspectos de la presente descripción se relacionan a sistemas y métodos para coordinar ajustes de un cortocircuito de desconexión electrónica mediante el monitoreo de la disponibilidad de corriente de cortocircuito (SCCA, por sus siglas en inglés).

Antecedentes de la Invención Los cortacircuitos de desconexión electrónica son usados para controlar el flujo de la electricidad a través de un sistema de distribución eléctrica y para proteger al personal y al equipo del daño o estrago en el evento de un sobreamperaj e o en el evento de cortocircuito. La coordinación de la protección por cortacircuito de condiciones de corriente de sobrecarga se puede aplicar de forma consistente puesto que la formación de corriente una condición de sobrecarga es relativamente baja y se puede definir de acuerdo a los parámetros físicos y operacionales conocidos del sistema de distribución eléctrica. Sin embargo, la coordinación de protección de cortacircuito para condiciones de cortocircuito puede ser más complicada puesto que la corriente de cortocircuito puede ser imprecisa o difícil de estimar. Imprecisiones en la estimación de la corriente de cortocircuito disponible se pueden dar por un numero de factores que incluye: estimación imprecisa de la corriente de cortocircuito proporcionada por la compañía de electricidad; impedancias del transformador, de los cables, y de las conexiones; inductancias y capacitancias parásitas de línea; otras máquinas giratorias presentes en la red de distribución eléctrica que pueden alimentar la falla; y alumbrado y otras cargas que afectan la operación del sistema.

El advenimiento de los cortacircuitos de desconexión electrónica, tal como los cortacircuitos PO ERPACT® disponibles por parte de Schneider Electric, traen consigo la capacidad de comunicarse con otros componentes de control en el sistema de distribución eléctrica y pueden ser ajustados a través de sistemas de comunicación. Los cortacircuitos electrónicos permiten un ajuste dinámico de sus ajustes de desconexión para un desempeño optimizado, incrementando de este modo la conflabilidad del sistema, reduciendo el daño potencial de un cortocircuito, y previniendo la coordinación inapropiada de dispositivos de protección de sobreamperaj e en la presencia de cambios en el sistema de distribución eléctrica .

La solicitud de patente de los Estados Unidos No. 12/903,540, presentada el 13 de Octubre del 2010, titulada "Método de estimación de la corriente de cortocircuito disponible mediante el análisis de un circuito de carga de CD" describe un método preciso de estimación y en tiempo real de la disponibilidad de corriente de cortocircuito (SCCA) mediante el examen del contenido armónico de un carga no lineal que correlaciona la respuesta armónica a una referencia para determinar la SCCA en el punto del monitoreo.

Lo que se necesita es un método para usar una estimación precisa de la SCCA y sistemas que reporten para coordinar de manera óptima y automática los ajustes de desconexión entre los cortacircuitos en un sistema de distribución eléctrica usando las estimaciones de la SCCA.

Breve Descripción de la Invención Los aspectos de la presente descripción proporcionan un desempeño optimizado en apoyo de la conflabilidad de un sistema de distribución eléctrica mejorado, mediante la desconexión de sólo aquellos cortacircuitos que alimentan un cortocircuito en tanto que todos los otros equipos permanecen energizados. Con las estimaciones avanzadas de la disponibilidad de corriente de cortocircuito anticipada, los ajustes de desconexión se ajustan dinámicamente sin la acción extra de un usuario. Los cambios en el sistema de distribución eléctrica se pueden tomar en cuenta con detalles adicionales de la configuración del sistema, que incluyen las localizaciones y arreglos de los cortacircuitos y los puntos de monitoreo de la SCCA en el sistema de distribución eléctrica.

En general, varios aspectos de la presente descripción reciben estimación en tiempo real de la SCCA y usan esas estimaciones para cambiar y coordinar los ajustes de desconexión de los cortacircuitos electrónicos que protegen varios circuitos en un sistema de distribución eléctrica. Ajustes adicionales definidos por el usuario o información de configuración se pueden tomar en cuenta cuando se ajustan y coordinan los ajustes de desconexión. Por ejemplo, la información acerca de las cargas transitorias se puede introducir y recibir para ajusfar los ajustes de sobrecarga. La información de posición del nodo acerca de donde en el sistema de distribución eléctrica los puntos de monitoreo de la SCCA y los cortacircuitos electrónicos están instalados se puede introducir para coordinar los ajustes de desconexión entre los cortacircuitos electrónicos. Por ejemplo, los ajustes de los cortacircuitos alimentadores se coordinan con todos los ajustes de los cortacircuitos de derivación, y se ajustan para desconectar por debajo de la SCCA medida en el nodo alimentador. Asimismo, los ajustes del cortacircuito principal se pueden ajustar inicialmente al valor mínimo, que se pueden ignorar mediante un usurario de acuerdo a tipos de carga de derivación específica y condiciones de operación transitorias conocidas para un circuito de derivación dado.

Los aspectos adicionales y anteriores y modalidades de la presente invención serán aparentes para aquellos expertos en la técnica en vista de la descripción detallada de varias modalidades y/o aspectos, que se hace con referencia a las Figuras, una breve descripción de esto se proporciona a continuación.

Breve Descripción de las Figuras Las ventajas anteriores y otras ventajas de la invención serán evidentes tras la lectura de la siguiente descripción detallada y tras la referencia de las Figuras .

La Figura 1 es un diagrama operacional de bloques de una configuración de ejemplo de un sistema de distribución eléctrica que incluye un dispositivo de medición de SCCA capaz de estimar la SCCA en varios nodos en el sistema de distribución eléctrica y que ajusta los ajustes de desconexión de los cortacircuitos electrónicos correspondientes ; La Figura 2 es un diagrama operacional de bloques de otra configuración de ejemplo de un sistema de distribución eléctrica que incluye uno o más controladores operables para recibir las estimaciones de SCCA de los dispositivos de SCCA múltiples y un ajuste opcional definido por el usuario o entradas para ajustar los ajustes de desconexión de los cortacircuitos electrónicos en el sistema de distribución eléctrica; La Figura 3 es un diagrama de flujo de un algoritmo de ejemplo para hacer de forma automática un ajuste de desconexión de un cortacircuito electrónico en un sistema de distribución eléctrica mostrados en las Figuras 1 o 2 para ser ajustado mediante el monitoreo de las estimaciones de la SCCA; y La Figura 4 es un diagrama de flujo de un algoritmo de ejemplo para coordinar el ajuste de ajustes de desconexión entre los cortacircuitos electrónicos instalados en nodos predeterminados de un sistema de distribución eléctrica mostrado en las Figuras 1 o 2 mediante el monitoreo de las estimaciones de la SCCA; En tanto que la invención es susceptible a varias modificaciones y formas alternativas, las modalidades especificas que se han mostrado a manera de ejemplo en las figuras serán descritas en detalle en la presente. Se debe entender que a pesar que la invención no se limita a las formas particulares descritas. Más bien, la invención pretende cubrir todas las modificaciones, equivalencias y alternativas que caen dentro del alcance y el espíritu de la presente invención como se define por las reivindicaciones anexas .

Descripción Detallada de la Invención La Figura 1 es un diagrama operacional de bloques de un sistema de distribución eléctrica 100, tal como un sistema de distribución eléctrica de corriente alterna (CA) , que puede distribuir una fase o múltiples fases (por ejemplo, dos o tres) de electricidad a los conductores o barras colectoras y piezas asociadas de equipo o cargas dentro del sistema de distribución eléctrica 100. El sistema de distribución eléctrica 100 incluye dispositivo de medición de la disponibilidad de corriente de cortocircuito (SCCA) 102 que es capaz de medir o estimar la SCCA, el cual, a pesar de su complicada nomenclatura, simplemente representa una medición de una cantidad de corriente que se puede extraer de un nodo en particular en un circuito eléctrico de CA durante un evento de cortocircuito. El sistema de distribución eléctrica 100 incluye un cortacircuito de distribución principal 104 instalado en el nodo eléctrico A. El nodo A incluye una conexión eléctrica entre dos o más conductores o barras colectoras en el sistema de distribución eléctrica 100.

En la configuración de ejemplo mostrada en la Figura 1, el sistema de distribución eléctrica 100 incluye tres tipos de cortacircuitos: un cortacircuito de distribución principal 104, dos cortacircuitos alimentadores 106a, b, y cuatro cortacircuitos de derivación 108a-d. Los cortacircuitos alimentadores 106a, b se conectan al nodo eléctrico A, gue recibe un corriente eléctrico suministrado desde una entrada de servicio principal desde una compañía de electricidad a través del cortacircuito de distribución principal 104. Los cortacircuitos de derivación 108a, b se conectan al nodo eléctrico B, que es alimentado por un corriente eléctrica del alimentador protegido mediante el cortacircuito alimentador 106b. Esta configuración es meramente de ejemplo, y está destinada a facilitar la discusión de los varios tipos de cortacircuitos encontrados en configuraciones comunes de un sistema de distribución eléctrica. La presente descripción no se limita a esta configuración en particular, y aquellos expertos en la técnica apreciaran fácilmente que hay numerosas maneras para configurar un sistema de distribución eléctrica, que incluye configuraciones que carecen del, por ejemplo, cortacircuito alimentador mostrado en el sistema de distribución eléctrica 100 de ejemplo ilustrado en la Figura 1.

Los cortacircuitos de derivación 108a-d se configuran comúnmente para proteger circuitos de derivación. Estos circuitos de derivación se conectan con una o más cargas o piezas de equipo (por ejemplo, motor) que son protegidos del daño provocado por fallas eléctricas mediante los cortacircuito de derivación 108a-d correspondientes. Algunas de estas cargas pueden ser de naturaleza transitoria, que significa que la cantidad de corriente que extraen es transitoria o variable. Por ejemplo, los motores de inducción inicialmente extraen un pico de corriente, conocido como corriente de irrupción, que provoca cargas transitorias del circuito de derivación. Estas cargas transitorias provocan demandas impredecibles y cambiantes en los circuitos de derivación que pueden provocar que las SCCA de los circuitos fluctúen con las demandas de la corriente de las cargas.

Los cortacircuitos alimentadores 106a, b se configuran para proteger a los circuitos alimentadores. Un circuito alimentador se sitúa entre un circuito de distribución principal y un cortacircuito de derivación, mientras que un circuito de derivación se sitúa entre un cortacircuito de derivación y una o más cargas 120 que consumen corriente extraída a través del cortacircuito de derivación. Aunque cada carga se referencia mediante el mismo número 120, cada carga puede tener diferentes piezas de equipo o tipos de cargas (por ejemplo, un carga de motor, o un carga de iluminación) . Un circuito alimentador incluye típicamente conductores grandes o barras colectoras para portar la corriente eléctrica desde el circuito de distribución principal a conductores más pequeños que alimentan los circuitos de derivación.

El dispositivo de SSCA 102 tiene una entrada 10 conectada a un conductor de distribución principal 112 y otras dos entradas 114a, 114b cada una conectada a los conductores alimentadores o barras colectoras 116a, 116b. Debido a que hay un total de siete cortacircuitos 104, 106a, b, 108aa-d mostrados en la Figura 1, el dispositivo de SCCA 102 tiene una salida correspondiente conectada a cada uno de los cortacircuitos 104, 106a, b, 108a-d. Estas salidas están marcadas como SALIDA1 terminado en SALIDA7 en la Figura 1. El dispositivo de SCCA 102 incluye uno o más controladores (no mostrados, pero como el controlador 220 descrito en la Figura 2 más adelante) para ejecutar instrucciones grabadas en un medio leíble por computadora no transitorio.

La Figura 2 es un diagrama operacional de bloques de un sistema de distribución eléctrica 100 configurado con dispositivos de SCCA múltiple 102a' , 103b' como el dispositivo de SCCA 102 mostrado en la Figura 1, donde los números de referencia iguales hacen referencia a componentes similares, y uno o más controladores 220. A diferencia de la Figura 1 en que un dispositivo de SCCA 102 solo monitorea la corriente que fluye a través del conductor de distribución principal 112 y los conductores alimentadores 166a, b, en la Figura 2, dispositivo separados de SCCA 102a', 102b' monitorean de manera separada los circuitos principal y alimentador, respectivamente, en el sistema de distribución eléctrica 100' y proporcionan sus salidas a uno o más controladores 220. Ambas configuraciones se contemplan por la presente descripción pero para facilidad de la discusión, los aspectos de la presente descripción serán discutidos con referencia a la configuración mostrada en la Figura 2. Los mismos nodos eléctricos A, B, C serán usados para referir a los mismas posiciones de nodo mostradas en la Figura 1, específicamente que el cortacircuito de distribución principal 102, 102' se conecta al nodo A, los cortacircuitos alimentadores 106a, b, 106' se conectan entre los nodos A y B y entre los nodos A y C, respectivamente, y los cortacircuitos de derivación 108a-d, 108a' se conectan a los nodos B y C, respectivamente.

Cualquiera de los dispositivos de SCCA 102, 102a', 102b' descritos en la presente son capaces de determinar automáticamente una estimación de la SCCA en el circuito o nodo que el dispositivo de SCCA está monitoreando, y almacenar y/o transmitir que realice la estimación a otro componente en el sistema de distribución eléctrica 100, 100', tal como el controlador 220. Cada uno de los dispositivos de SCCA 102, 102a', 102b' monitorea una característica del circuito al cual el dispositivo de SCCA 102, 102a' , 102b' está conectado y determina un estimación de la SCCA con base en la característica monitoreada. La característica monitoreada puede ser una corriente eléctrica, por ejemplo. En una implementación de ejemplo, el dispositivo de SCCA 102 , 102a' , 102b' se puede determinar la SCCA de un total de distorsión de corriente armónica (THDi) con base en un ajuste de los valores de corriente monitoreados medidos mediante el dispositivo de SCCA 102, 102a', 102b'. Ejemplos de métodos y sistemas adecuados para estimar la SCCA de forma precisa en tiempo real se proporcionan en la solicitud de patente U.S No. 12/903,540, archivada el 13 de Octubre del 2010, titulada "Método de estimación corriente de cortocircuito disponible mediante el análisis de un circuito de carga de CD, " la cual describe métodos y sistemas para una estimación precisa y en tiempo real de la SCCA por la examinación del contenido armónico de una carga no lineal y que correlaciona la respuesta armónica con un referencia para determinar la SCCA en un punto de monitoreo. Por ejemplo, la THDi determinada se puede comparar con una tabla 202a, b de unos valores predeterminados de THDi que corresponden a cantidades de la SCCA. El dispositivo de SCCA 102, 102a', 102b' selecciona el valor de THDi más cercano o igual a la THDi determinada para acercar una estimación de una cantidad de la SCCA. Se contempla cualquier otra técnica apropiada para estimar, almacenar y reportar la SCCA en un circuito que se monitorea. La metodología particular o técnica aplicada para estimar la SCCA no es un aspecto de importancia de la presente descripción o necesario para llevar a cabo los aspectos de la presente descripción.

El controlador 220 se programa con instrucciones almacenadas en un medio leíble por computadora no transitorio, tal como un dispositivo electrónico de memoria. Estas instrucciones, cuando se ejecutan mediante uno o más procesadores, provocan que uno o más dispositivos de computo desempeñen operaciones de acuerdo a las instrucciones para hacer automáticamente que un ajuste de desconexión de un cortacircuito electrónico en el sistema de distribución eléctrica 100, 100' se puede ajustar mediante el monitoreo de las estimaciones de la SCCA. Se hará referencia a los ejemplos de estas instrucciones en las Figuras 3 y 4 entre paréntesis que indican el diagrama operacional de bloques. Como se notó anteriormente, el controlador 220 puede ser uno o más controladores en comunicación con cualquier otro tal como en una red o en una configuración maestro/esclavo en el cual uno o más controladores esclavos, que responden al comando y coordinación de un controlador maestro, recolecta las estimación de la SCCA y transmite los cambios en los ajustes de desconexión para los cortacircuitos 104, 104', 106a, b, 106', 108a,b,c,d, 108'. Además, el controlador 220 se puede incorporar en el dispositivo de SCCA 102 mostrado en la Figura 1. Cada cortacircuito electrónico, tal como 104, 104', 106a, , 106', 108a,b,c,d, 108' incluyen datos de ajustes de desconexión, indicados mediante referencias numéricas 206a, b,c en la Figura 2, almacenados en un memoria en el cortacircuito electrónico. Para facilidad de discusión, cuando se refiere a un cortacircuito electrónico, la referencia se hará al cortacircuito 104, pensado en que debería entenderse que las descripciones del cortacircuito 104 se aplican igual a los otros cortacircuitos 104', 106a, b, 106', 108a,b,c,d, 108' mostrados en las Figuras.

El controlador 220 recibe una estimación de la SCCA en un nodo (por ejemplo, A, B, o C) en un circuito (por ejemplo, un circuito de distribución principal, un circuito alimentador, o un circuito de derivación) que está protegiendo un primer cortacircuito electrónico 104 (302). Las estimaciones de la SCCA recibidas se almacenan como datos de estimación de la SCCA 215 en una memoria asociada con el controlador 220. La memoria (no mostrada) puede ser convencionalmente integrada al controlador 220 en el mismo sustrato o conectada de manera operacional al controlador 220 en un sustrato separado. Estas estimaciones se pueden transmitir mediante los dispositivos de SCCA periódicamente en concordancia con un intervalo de barrido comunicado mediante el controlador 220. El controlador 220 determina con base en la estimación de SCCA recibida si ajustar el ajuste de desconexión del primer cortacircuito electrónico (304). El ajuste de desconexión incluye una condición de cortocircuito que si se excede hace que el primer cortacircuito electrónico realice la desconexión de este modo desconectando el circuito del nodo al cual se conecta el primer cortacircuito. Si el controlador 220 determina que el ajuste de desconexión 206a, ,c se puede ajustar, el controlador 220 genera datos de ajuste para el ajuste de desconexión que indica una modificación en el ajuste de modificación 206a, b, c del cortacircuito electrónico ( 308 ) y que comunica al cortacircuito electrónico una señal en las lineas 204a, b,c para hacer de este modo que el cortacircuito electrónico ajuste el ajuste de desconexión 206a, b, c de acuerdo con la modificación ( 310 ) .

El cortacircuito electrónico 104 incluye un controlador 208a, b,c programado para hacer que el cortacircuito electrónico 104 realice la desconexión en respuesta a una corriente (por ejemplo, una corriente de entrada de servicio, principal o alimentadora ) monitoreada mediante el cortacircuito electrónico 104 que excede un umbral almacenado en la memoria del cortacircuito electrónico 104. El cortacircuito 104 incluye una interfaz de comunicación 212a, b,c que recibe la modificación por medio linea de la señal de los datos de ajuste del ajuste de desconexión 204a, b,c y ajusta su ajuste de desconexión de cortocircuito 206a, b,c de tal forma que el ajuste de desconexión de cortocircuito 206a, b,c provoca que un módulo de desconexión 214a, b,c del cortacircuito 104 realice la desconexión en un nivel de corriente detectado por debajo la estimación de la SCCA mediante el cortacircuito 104. Los ajustes de desconexión 206a, b,c almacenados en el cortacircuito electrónico 104 pueden incluir otros ajustes de desconexión además de un ajuste de desconexión de cortocircuito, que incluye un ajuste de desconexión de tiempo extenso, un ajuste de desconexión de falla de aterrizaje, un ajuste de desconexión de poco tiempo, un ajuste de desconexión instantáneo, o un ajuste de desconexión de sobrecarga. El cortacircuito electrónico 104 pude ser con base en, por ejemplo, cualquiera de la familia los cortacircuitos POWERPACT® disponibles por parte de Schneider Electric con valores de operación que van entre 15A y 3000A.

El controlador 220 puede recibir información de configuración del sistema de una interfaz de máquina-humano (HMI, por sus siglas en inglés) o un control de supervisión y una interfaz de adquisición de datos (SCADA) 210 que indica si el circuito que se monitorea es un circuito de distribución principal, un circuito alimentador, o un circuito de derivación del sistema de distribución eléctrica 100,100'. Típicamente, la información de configuración del sistema se puede introducir inmediatamente después de la puesta en marcha del sistema de distribución eléctrica 100,100' donde los cortacircuitos 10 , 104 ', 106a, b, 106', 108a, b,c,d, 108' y dispositivos de SCCA 102, 102a ', 102b' están configurados por defecto con ajustes de configuración por defecto o de fábrica. El controlador interpreta la información de configuración del sistema recibida para determinar el tipo de circuito (por ejemplo, de distribución principal, alimentador, de derivación) . Si el controlador 220 determina que el circuito es un circuito de derivación, tal como un circuito descendente del nodo B o C mostrado en la Figura 1, el cortacircuito 104 ajusta su ajuste de desconexión 206a, b,c al valor mínimo, tal como un valor mínimo de ajuste de desconexión de cortocircuito permitido por un ajuste de cortocircuito de HMI para el cortacircuito 104 en consideración. La información de configuración del sistema puede identificar el nodo (por ejemplo A,B, o C) en el sistema de distribución eléctrica 100, 100' en el cual la estimación de SCCA se determina y la posición del nodo del cortacircuito 104 en el sistema de distribución eléctrica ( por ejemplo, entre los nodos A y B, o en el nodo A) .

La Interfaz HMI/SCADA se puede incorporar en cualquiera de los dispositivos de SCCA o cortacircuitos electrónicos descritos en la presente, o se pueden incorporar en un sistema de computadora remota (no mostrada) en comunicación con el controlador 220, o una unidad autónoma o un dispositivo de los dispositivos de SCCA y cortacircuitos. Se representa en la Figura 2 como un bloque operacional separado, pero se puede incorporar en cualquieras de los aparatos antes mencionados.

La información acerca de los tipos de circuitos y las posiciones de los interruptores que se relacionan a los nodos almacenados en, por ejemplo, un formato de matriz matemática, como un dato de nodo 214 en una memoria o asociado con el controlador 220. Un ejemplo de la configuración del sistema incluye la información de posición del nodo del dispositivo de SCCA que indica que el dispositivo de SCCA principal 102a' está conectado en el nodo A en el sistema de distribución eléctrica 100,100', y el dispositivo de SCCA alimentador 102b' se conecta entre los nodos A y B en el sistema de distribución eléctrica 100,100'. Esta información se puede almacenar como datos de nodo 214 en una memoria asociada con el controlador 220. Otro ejemplo de configuración del sistema que indica la posición del cortacircuito incluye que el cortacircuito 106a es un circuito alimentador entre los nodos A y B, y es un tipo de cortacircuito de estuche moldeado P-Frame POWERPACT® disponible por parte de Schneider Electric. Esta información se puede almacenar como datos de nodo 214 en la memoria asociada con el controlador 220. El controlador 220 puede asignar a cada nodo (A, B, C) un valor único y asociar cada dispositivo de SCCA y cortacircuito con el o los valores únicos correspondientes para indicar las posición de estos dispositivos en el sistema de distribución eléctrica 100,100'.

El controlador 220 también o de manera alternativa puede recibir de la interfaz HMI/SCADA 210 una entrada de carga transitoria que indica una condición de carga transitoria asociada con una carga transitoria 120, tal como un motor polifásico de inducción, conectado al circuito, o que indica un tipo de carga, tal como un motor de inducción, un controlador no lineal (por ejemplo, un accionador o bobina de inductancia) , o un carga lineal (por ejemplo, iluminación incandescente) . El controlador 220 envía datos de ajuste del ajuste de desconexión de una de las líneas 204a, b,c al cortacircuito 104 que hace que el cortacircuito 104 ajuste un ajuste de desconexión de sobrecarga de acuerdo con la condición de carga transitoria introducida. La condición de carga transitoria puede incluir un perfil de corriente máxima de irrupción, asociado con la carga transitoria 120, que define una corriente máxima de irrupción para la carga transitoria 120. La condición de carga transitoria se puede seleccionar mediante un perfil de curva predeterminado o mediante una curva configurada por un usuario (vía la interfaz HMI/SCADA 210) para ajusfar los ajustes de sobrecarga. De manera alternativa, el usuario puede crear una curva de protección modificada, la cual se introduce via la interfaz HMI/SCADA 210 al controlador 220.

El controlador 220 puede generar los datos del ajuste de desconexión que se envían sobre las líneas 204a, b,c con base en uno o más ajustes del usuario recibidos de la interfaz HMI/SCADA 210 que afecta como se puede modificar el ajuste de desconexión 206a, b,c en el cortacircuito 104. El ajuste del usuario puede incluir un tipo de carga conectada al circuito, tal como una carga transitoria .

El controlador 220 pueden facilitar también la coordinación del ajuste de los ajustes de desconexión 206a, b,c entre los varios cortacircuitos electrónicos 104 instalados en los nodos predeterminados (por ejemplo, A, B, C) del sistema de distribución eléctrica 100, 100' mediante el monitoreo de las estimaciones de la SCCA. El controlador recibe información de configuración del sistema que incluye información con respecto a cuales nodos están en el sistema de distribución eléctrica 100, 100' son capaces de reportar una estimación de la SCCA. La información de la configuración del sistema incluye además información (por ejemplo, formato de matriz matemática) relacionada con las posiciones de los nodos de los cortacircuitos 104 instalados en los nodos predeterminados (por ejemplo A,B,C) del sistema de distribución eléctrica 100,100' (402). El controlador 220 recibe las estimaciones de la SCCA en cada uno de los nodos capaces de ajusfar en lo sucesivo en la información de la configuración del sistema (404). El controlador 220 recibe opcionalmente un entrada de carga transitoria que indica una condición de carga transitoria asociada con una carga transitoria (tal como cualquiera de las cargas 120) conectada a uno de los cortacircuitos 104(406). El controlador determina si cada uno de los cortacircuitos 104 se conecta al circuito principal, un circuito alimentador conectado al circuito principal, o un circuito de derivación conectado al circuito alimentador en el sistema de distribución eléctrica 100, 100' .

Si el tipo de cortacircuito se indica que es un cortacircuito de derivación (408) , el controlador 220 da la orden de que el cortacircuito 108, 108' por medio de los datos de ajuste del ajuste de desconexión en la linea 204a ajuste su ajuste de desconexión a un valor mínimo (410) . Uno de los distintos factores que se pueden considerar en establecer el valor mínimo incluye: a) un ajuste modificado por el usuario de un ajuste de la unidad de desconexión, o a través de un ajuste físico en el cortacircuito, (b) ajuste de los parámetros del cortacircuito a través de la interfaz HMI/SCADA 210, (c) caracterización de la carga facilitada previamente mediante el sistema SCADA, o (d) la disponibilidad de la corriente de cortocircuito medida en el barra colectora de distribución alimentadora ascendente. Los cuatro factores se consideran para establecer los ajustes de protección de circuito de derivación, con el último (medida de SCCA) que afecta exclusivamente a la selección del ajuste de desconexión.

Si el tipo de cortacircuito se indica que es un cortacircuito alimentador (412), el controlador 220 da la orden de que el cortacircuito alimentador 106, 106' en la línea 204b ajuste su ajuste de desconexión a un valor debajo de la estimación de la SCCA recibida para el nodo (por ejemplo B) a el cual el cortacircuito alimentador está conectado en el sistema de distribución eléctrica 100,100' (414). El cortacircuito alimentador 106a, b, 106' se le da la orden de coordinar sus ajustes primero con todos los ajustes de los cortacircuitos de derivación y otros cortacircuitos alimentadores conectados de forma descendente del cortacircuito 106, a, b, 106'. El ajuste de los ajustes de desconexión instantánea para los cortacircuitos alimentadores se prioriza primero que este debajo de la SCCA medida de la barra colectora alimentadora que alimenta energía a los cortacircuitos 106a, , 106', y después que este en el valor de desconexión máximo de cualquier cortacircuito alimentador o de derivación conectados de forma descendente del cortacircuito alimentador 106a, b, 106' .

Si el tipo de cortacircuito se indica que es un cortacircuito principal (416), el controlador 220 da la orden de que el cortacircuito principal 104,104' ajuste su ajuste de desconexión a un valor debajo de la estimación recibida por el nodo A al cual el cortacircuito principal 104,104' está conectado en el sistema de distribución eléctrica 100, 100' (418). El cortacircuito principal 104,104' da la orden de coordinar sus ajustes primero con aquellos de todos los cortacircuito alimentadores y de derivación conectados en forma descendente del cortacircuito principal 104. El ajuste del ajuste de desconexión instantánea para el cortacircuito principal se prioriza primero para que este debajo de la SCCA medida de la energía de alimentación de la barra colectora principal al cortacircuito principal 104, y después al valor máximo de desconexión instantánea de cualquiera de los cortacircuitos alimentadores o de derivación conectado de forma descendente del cortacircuito principal 104.

Si el dispositivo de protección es de tipo fusible en lugar de un cortacircuito, o un cortacircuito que no es compatible con el sistema de coordinación automatizado de la presente descripción, la curva de protección estática se puede introducir manualmente la cual incluye las siguiente información: localización dentro del sistema de distribución eléctrica 100,100' en el cual el dispositivo de protección está instalado; o la aproximación de la curva de protección de acuerdo a la información publicada por el fabricante. La interfaz HMI/SCADA 210 se puede considerar estos como dispositivos de protección "incompatibles" en el cálculo como se describió anteriormente para un ajuste automatizado de un cortacircuito ajustable; sin embargo no cambia los dispositivos de protección por si mismos que necesitan ser emprendidos o asumidos.

Durante condiciones típicas de operación, el sistema 100,100' hace un barro de manera periódica de la medición de la SCCA de todos los puntos de monitoreo, haciendo los ajustes de la curva primero para los cortacircuitos de derivación, después a los cortacircuitos alimentadores y principales, respectivamente, para mantener la coordinación de derivación/alimentador apropiada, y para respetar cualquier cambio en el valor de corriente de cortocircuito medido observado durante el barrido periódico.

Otros eventos pueden disparar un barrido adicional del sistema 100, 100' , que incluye un cortocircuito detectado y un evento de disparo, conexión o desconexión de cargas de circuito que pueden tener impacto en el sistema 100,100' tal como batería/generación locales adicionales u otras máquinas giratorias locales.

El mantenimiento y las condiciones de operación especiales se pueden considerar y pueden facilitar cambios automáticos a los ajustes de desconexión del cortacircuito de acuerdo a una configuración "por defecto" modificada. Estos ajustes son a discreción del usuario final y con base en el tipo de condición especial o de mantenimiento que se emprende .

Como se muestra en la Figura 2 algunos o todos los cortacircuitos electrónicos 104 ' , 106' , 108 ' pueden transmitir sus estados de operación correspondientes (por ejemplo, encendido, apagado, o desconectado) al controlador 220, el cual coordina los ajustes del ajuste de desconexión para todos los cortacircuitos en el sistema de distribución eléctrica 100,100' de tal forma que si uno de los cortacircuito realiza la desconexión en respuesta de un evento de cortocircuito, los otros cortacircuitos permanecen energizados y no realizan la desconexión. En un estado activo, un cortacircuito se energiza, permitiendo que la corriente fluya a través del cortacircuito de forma descendente al circuito o carga. En un estado inactivo, el cortacircuito se desconecta del circuito o carga al cual está conectado. De manera convencional, el estado inactivo se dispara mediante un movimiento manual de un mango del cortacircuito a una posición de apagado, la cual separa un par de los contactos eléctricos dentro del cortacircuito, de esta forma interrumpiendo el flujo de la corriente a través del interruptor. En un estado de desconectado, cortacircuito ha detectado una falla, tal como una falla de cortocircuito, una falla de aterrizaje, una falla de arco eléctrico, una falla de sobreamperaj e, o similar, y provoca automáticamente que el módulo de desconexión 214 realice la desconexión del interruptor mediante la separación del par de contactos. Mediante la coordinación de los ajustes de desconexión para los cortacircuitos en el sistema de distribución eléctrica 100,100', el controlador 220 proporciona una conflabilidad del sistema mejorada mediante la desconexión de solo aquellos cortacircuitos que alimentan el cortocircuito en tanto que el otro equipo protegido mediante los otros cortacircuitos permanece energizado.

Los aspectos de la presente descripción automatizan de forma ventajosa la configuración de un sistema de distribución eléctrica 100,100' mediante la identificación de la localización de los cortacircuitos en el sistema de distribución eléctrica 100,100' para optimizar y facilitar la coordinación apropiada de los ajustes de desconexión entre los cortacircuitos. El controlador 220 monitorea de forma dinámica y periódica el sistema de distribución eléctrica 100,100' para cambiar en el estado de operación de los cortacircuitos que pueden afectar la coordinación apropiada de los ajustes de desconexión. El controlador 220 también puede monitorear la SCCA medida en los conductores o barras colectoras en el sistema de distribución eléctrica 100,100' y ajusfar los ajustes de desconexión, tal como los ajustes de cortocircuito instantáneo de los cortacircuitos, para llevar al mínimo la tensión por daño al equipo y para llevar al máximo la conflabilidad del sistema en ante los eventos de cortocircuito eléctrico. Los algoritmos descritos en la presente pueden responder a entradas definidos por el usuario o ajustes para cortacircuitos específicos y ajusfar los parámetros de coordinación de los cortacircuitos para adaptar los ajustes definidos por el usuario. Los algoritmos descritos en la presente se adaptan y se pueden ajusfar conforme a lo que se necesite para expandir el sistema de distribución eléctrica 100,100' a través de la unión de cortacircuitos y/o dispositivos que monitoreen la SCCA. En algunas implementaciones, un solo controlador 220 proporciona una coordinación centralizada de los ajustes de desconexión de los cortacircuitos en un sistema de distribución eléctrica 100,100'.

En tanto que modalidades y aplicaciones particulares de la presente invención han sido ilustradas y descritas, se debe entender que la invención no se limita a la construcción precisa y composiciones descritas en la presente y que distintas modificaciones, cambios, y variaciones pueden ser aparentes a partir de las descripciones anteriores sin desapartarse del alcance y espíritu de la invención como se define en la reivindicaciones anexas.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Un método para hacer que se ajuste automáticamente un ajuste de desconexión de un cortacircuito electrónico en un sistema de distribución eléctrica mediante el monitoreo de la estimación de la disponibilidad de corriente de cortocircuito (SCCA) , caracterizado porque comprende : recibir una estimación de la SCCA en un nodo en un circuito que está protegiendo un primer cortacircuito; determinar con base en la estimación de SCCA si se ajusta el ajuste de desconexión del primer cortacircuito electrónico, el ajuste de desconexión que incluye una condición de cortocircuito que si se excede hace que el primer cortacircuito realice la desconexión de este modo desconectando el circuito del nodo; y en respuesta a la determinación que el ajuste de desconexión ha sido ajustado, generar datos de ajuste para el ajuste de desconexión que indican un modificación en el ajuste de desconexión del cortacircuito electrónico y comunicar al cortacircuito electrónico una señal que hace de este modo que el cortacircuito electrónico ajuste el ajuste de desconexión de acuerdo con la modificación.

2. El método en conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer cortacircuito electrónico incluye un controlador programado para hacer que el primer cortacircuito electrónico realice la desconexión en respuesta de una corriente monitoreada mediante el primer cortacircuito que excede un umbral almacenado en un memoria del primer cortacircuito electrónico, y en donde la modificación incluye un ajuste del ajuste de desconexión de cortocircuito de tal forma que el ajuste de cortocircuito provoca que el cortacircuito realice la desconexión en un nivel de corriente detectado mediante el cortacircuito debajo de la estimación de la SCCA.

3. El método en conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: determinar si el circuito es un circuito de distribución principal, un circuito alimentador, o un circuito de derivación del sistema de distribución eléctrica; y en respuesta a la determinación que el circuito es un circuito de derivación, ajusfar el ajuste de desconexión del primer cortacircuito electrónico a un valor mínimo.

4. El método en conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: recibir un entrada de carga transitoria que indica una condición de carga transitoria asociada con una carga transitoria conectada al circuito; y ajusfar un ajuste de desconexión de sobrecarga del primer cortacircuito electrónico de acuerdo con la condición de carga transitoria introducida.

5. El método en conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la condición de carga transitoria incluye un perfil de corriente de irrupción de carga máxima asociado con la carga transitoria y que define una corriente de irrupción máxima para la carga transitoria.

6. El método en conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además recibir una entrada que indica una configuración del sistema que identifica el nodo en el sistema de distribución eléctrica en el cual la estimación de la SCCA se determina y la posición del nodo del primer cortacircuito electrónico en el sistema de distribución eléctrica.

7. El método en conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la generación de los datos del ajuste de desconexión incluye recibir una entrada que indica un ajuste de usuario que afecta la modificación del ajuste de desconexión.

8. El método en conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el ajuste del usuario incluye un tipo de carga conectado al circuito, en donde el tipo de carga incluye una carga transitoria.

9. El método en conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la estimación de SCCA se recibe de un dispositivo de disponibilidad de corriente de cortocircuito (SCCA) configurado para monitorear una característica del circuito al cual el dispositivo de SCCA está conectado y para determinar la estimación de la SCCA con base en la característica monitoreada.

10· El método en conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la característica es corriente, y la estimación de la SCCA se determina de un total de distorsión de corriente armónica con base en un ajuste de los valores de la corriente monitoreada medida mediante el dispositivo de SCCA.

11. Un método para coordinar el ajuste de los ajustes de desconexión entre los cortacircuitos electrónicos instalados en nodos predeterminados de un sistema de distribución eléctrica mediante el monitoreo de la estimación de la disponibilidad de corriente de cortocircuito, caracterizado porque comprende: recibir información de configuración del sistema que indica los nodos capaces en el sistema de distribución eléctrica capaces de reportar una estimación de la SCCA y de las posiciones de los nodos de los cortacircuitos electrónicos instalados en los nodos predeterminados del sistema de distribución eléctrica; recibir las estimaciones de la SCCA en cada uno de los nodos capaces; y hacer que un ajuste de desconexión de uno de los cortacircuitos seleccionados ajuste con base en al menos la información de configuración del sistema y que la estimación de la SCCA asociada con el nodo en el cual el cortacircuito seleccionado está instalado.

12. El método en conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque además comprende: recibir una entrada de carga transitoria que indica un condición de carga transitoria asociada con una carga transitoria conectada a uno de los cortacircuitos, en donde el ajuste del ajuste de desconexión es además con base en la entrada.

13. El método en conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la causa incluye: determinar si cada uno de los cortacircuitos está conectado a un circuito principal, un circuito alimentador conectado al circuito principal, o un circuito de derivación conectado al circuito alimentador en el sistema de distribución eléctrica; en respuesta a la determinación, ajustar a un valor mínimo el ajuste de desconexión de uno de los cortacircuitos determinados conectados al circuito de derivación; en respuesta a la determinación, ajustar del ajuste de desconexión de uno de los cortacircuitos determinados conectados al circuito alimentador a un valor debajo de la estimación de la SCCA para el nodo en el cual el cortacircuito determinado conectado a el circuito alimentador está conectado; y en respuesta a la determinación, ajustar del ajuste de desconexión de uno de los determinados cortacircuitos conectados al circuito principal a un valor debajo de la estimación de la SCCA para el nodo en el cual el cortacircuito determinado conectado al circuito principal está conectado.

14. El método en conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además comprende: recibir un entrada de carga transitoria que indica una condición de carga transitoria asociada con una carga transitoria conectada a uno de los cortacircuitos, en donde el ajuste del ajuste de desconexión es además con base en la entrada .

15. El método en conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la condición de carga transitoria incluye un perfil de corriente de irrupción de carga máxima asociado con la carga transitoria y que define una corriente de irrupción máxima para la carga transitoria.

16. El método en conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque cada uno de los cortacircuitos electrónicos incluye un controlador programado para hacer que el correspondiente cortacircuito electrónico realice la desconexión en respuesta de un corriente monitoreada mediante el correspondiente cortocircuito electrónico que excede un umbral almacenado en una memoria del correspondiente cortacircuito electrónico, cada uno de los cortacircuitos electrónicos incluye además una interfaz de comunicación configurada para recibir información de ajuste para el ajuste de desconexión que indica una modificación en el ajuste de desconexión de los correspondientes cortacircuitos electrónicos.

17. El método en conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque comprende además: recibir de cada uno de los cortacircuitos electrónicos un estado de operación del correspondiente cortacircuito electrónico, el estado de operación indica si un estado de operación del cortacircuito está apagado, encendido o desconectado, en donde la causa del ajuste de desconexión a ser ajustado provoca que uno de los cortacircuitos cortocircuitado realice la desconexión en respuesta de un cortocircuito que ocurre en el circuito protegido mediante el cortacircuito electrónico cortocircuitado, sin hacer que otros de los cortacircuitos electrónicos realicen su desconexión .

18. El método en conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque las estimaciones de la SCCA se reciben de los dispositivos de SCCA correspondientes configurados para monitorear una característica del circuito al cual el dispositivo de SCCA está conectado y para determinar las estimaciones de la SCCA con base en la característica monitoreada.

19. El método en conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la característica es corriente, y la estimación de la SCCA se determina de un total de distorsión de corriente armónica con base en un ajuste de los valores de la corriente monitoreada medida mediante el dispositivo de SCCA.

20. Un medio leíble por computadora no transitorio que almacena instrucciones para hacer automáticamente que un ajuste de desconexión de un cortacircuito electrónico en un sistema de distribución eléctrica se ajuste mediante el monitoreo de la disponibilidad de corriente de cortocircuito (SCCA) , caracterizado por que las instrucciones, cuando se ejecutan mediante uno o más procesadores, provocan que uno o más dispositivos de computo desempeñen operaciones que comprenden: recibir una estimación de la SCCA en un nodo en un circuito que un primer cortacircuito está protegiendo; determinar con base en la estimación de SCCA si ajustar el ajuste de desconexión del primer cortacircuito electrónico, el ajuste de desconexión que incluye una condición de cortocircuito que si se excede provoca que el primer cortacircuito realice la desconexión de este modo desconectando el circuito del nodo; y en respuesta a la determinación que el ajuste de desconexión ha sido ajustado, generar datos de ajuste para el ajuste de desconexión que indican una modificación en el ajuste de desconexión del cortacircuito electrónico y comunicar al cortacircuito electrónico una señal que provoca de este modo que el cortacircuito electrónico ajuste el ajuste de desconexión de acuerdo con la modificación .