Procedimiento de detección de arco eléctrico en una instalación fotovoltaica.

Procedimiento de detección por ultrasonidos de un arco eléctrico en un dispositivo fotovoltaico, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

•ación de un sensor de ultrasonidos

(6; 16) en un módulo fotovoltaico (2; 12) o en un chasis (3; 13) que soporta varios módulos fotovoltaicos (2; 12);

•a (E1) de al menos un parámetro de una señal recibida por el sensor de ultrasonidos (6; 16) entre la amplitud de la señal, la duración de la señal, la frecuencia central de la señal;

•ración (E2) de la medida de este al menos un parámetro de la señal con valores predefinidos para determinar si la medida corresponde a la de un arco eléctrico, comprendiendo esta comparación la o las verificaciones siguientes que permiten determinar que la señal está generada en realidad por un arco eléctrico:

- verificación (E21) de si la amplitud de la señal recibida es superior o igual a 40 dB; y/o· - verificación (E22) de si la duración de la señal recibida está comprendida entre 15 y 25 μ/o

- verificación (E23) de si la frecuencia central de la señal recibida está comprendida entre 200 y 360 kHz.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/067650.

Solicitante: COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: BATIMENT "LE PONANT D" 25, RUE LEBLANC 75015 PARIS FRANCIA.

Inventor/es: PERICHON, PIERRE, CHAINTREUIL,NICOLAS, VALLET,SANDRINE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES... > Dispositivos para verificar propiedades eléctricas;... > G01R31/12 (Ensayo de la rigidez dieléctrica o de la tensión de ruptura)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación... > H01L31/042 (Módulos fotovoltaicos o conjuntos de células individuales fotovoltaicos (las estructuras de soporte de los módulos fotovoltaicos H02S 20/00))

PDF original: ES-2464344_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento de detección de arco eléctrico en una instalación fotovoltaica La invención se refiere a un procedimiento de detección de un arco eléctrico en un sistema fotovoltaico así como a un procedimiento de gestión con protección de la seguridad de un sistema fotovoltaico. Se refiere también a un módulo fotovoltaico y a un dispositivo fotovoltaico equipados con un dispositivo de seguridad en contra de la aparición de arcos eléctricos.

Las instalaciones fotovoltaicas funcionan a tensión continua y corriente continua importantes, lo que engendra riesgos de aparición de arcos eléctricos. Dichos arcos eléctricos pueden aparecer a consecuencia de un error de manipulación, por ejemplo si un operador abre por un error desafortunado un conector en carga, o a consecuencia de la degradación de las conexiones de la instalación. Estos arcos eléctricos generan un intenso calor de plasma durante un tiempo importante ya que bajo tensión continua, el valor de la tensión no es nunca nulo, al contrario que en un sistema alterno, y por este motivo son muy peligrosos para las personas y las instalaciones. Además, la integración de los módulos fotovoltaicos en la cubierta de los edificios corre el riesgo de provocar el incendio de las estructuras en caso de arco eléctrico.

Las instalaciones fotovoltaicas pueden estar conectadas a la red eléctrica por medio de un ondulador. En dicha configuración, existen sistemas de seguridad que permiten detectar un posible arco eléctrico que se produce en la unión eléctrica entre un campo de módulos fotovoltaicos y el ondulador. El documento IP-01/63.809 desvela dicho sistema. Sin embargo, estos sistemas son insuficientes ya que dicho arco eléctrico es susceptible de producirse en un módulo fotovoltaico en sí mismo. El documento US 2008/0147335 desvela un sistema de detección de arco eléctrico en un módulo fotovoltaico.

A partir del documento FR 2827675 se conoce la posibilidad de detectar un arco eléctrico dentro de un conductor eléctrico rígido mediante la incorporación de un sensor de ultrasonidos colocado en este conductor para medir la onda sonora inducida por el arco eléctrico en este conductor. Esta solución está adaptada a un conductor metálico rígido de un circuito eléctrico particular y convencional. El documento DE 3816047 desvela un dispositivo de detección, por ondas acústicas, de arcos eléctricos en un aparato aislado para los gases o de aislante sólido. Un módulo fotovoltaico comprende una estructura muy particular confinada en materiales protectores de tipo vidrio, en la que las ondas de tipo ultrasonidos no se comportan totalmente como en el caso de un simple conductor de cobre. Además, un módulo fotovoltaico se coloca en general en entornos exteriores agresivos, experimentando todas las dificultades climáticas, viento, lluvia, frío, calor. Por todos estos motivos, las soluciones tradicionales aplicadas a los conductores eléctricos de cobre no son aplicables al campo muy específico y alejado de las instalaciones fotovoltaicas.

Se plantea un problema técnico adicional a consecuencia de un incidente eléctrico de tipo arco eléctrico que se produce en una instalación fotovoltaica, que consiste en optimizar las operaciones de mantenimiento y de reparación que pueden revelarse fácilmente fastidiosas dado el número elevado de módulos equivalentes y dado el hecho de su colocación no siempre fácilmente accesible en dicha instalación.

Así, un objeto general de la invención es proponer una solución de detección de un arco eléctrico en una instalación fotovoltaica, con el fin de mejorar la seguridad de dichas instalaciones.

Más concretamente, la invención pretende conseguir parte o la totalidad de los objetos siguientes:

Un primer objeto de la invención es proponer una solución que permita detectar un arco eléctrico que se produce en el interior mismo de un módulo fotovoltaico.

Un segundo objeto de la invención es proponer una solución que permita garantizar la seguridad de una instalación fotovoltaica en la que se produce un arco eléctrico, especialmente interviniendo muy rápidamente en caso de detección de un arco eléctrico.

Un tercer objeto de la invención es proponer una solución que permita facilitar el mantenimiento y la reparación de una instalación fotovoltaica que ha experimentado un arco eléctrico.

Para este fin, la invención se basa en un procedimiento de detección por ultrasonidos de un arco eléctrico en un dispositivo fotovoltaico, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

- colocación de un sensor de ultrasonidos (6; 16) en un módulo fotovoltaico (2; 12) o en un chasis (3; 13) que soporta varios módulos fotovoltaicos (2; 12) ;

- medida de al menos un parámetro de una señal recibida por un sensor de ultrasonidos entre la amplitud de la 65 señal, la duración de la señal, la frecuencia central de la señal; - comparación de la medida de este al menos un parámetro de la señal con valores predefinidos para determinar si la medida corresponde a la de un arco eléctrico.

La etapa de comparación de la medida del al menos un parámetro con valores predefinidos comprende las 5 verificaciones siguientes que permiten determinar que la señal está generada en realidad por un arco eléctrico:

- verificación de si la amplitud de la señal recibida es superior o igual a 40 dB; y/o

- verificación de si la duración de la señal recibida está comprendida entre 15 y 25 μs; y/o

- verificación de si la frecuencia central de la señal recibida está comprendida entre 200 y 360 kHz.

El procedimiento de detección por ultrasonidos de un arco eléctrico puede comprender además la etapa adicional siguiente que permite determinar que la señal está generada en realidad por un arco eléctrico:

- verificación de si la tensión eficaz de la señal registrada aumenta, desde un primer valor comprendido entre 5 y 15 dBEA, hacia un segundo valor comprendido entre 15 y 25 dBEA.

La invención se refiere además a un procedimiento de gestión con protección de la seguridad de un dispositivo fotovoltaico, caracterizado porque comprende un procedimiento de detección por ultrasonidos de un arco eléctrico tal como se describe anteriormente, y además porque comprende una etapa que consiste en abrir el circuito eléctrico del dispositivo fotovoltaico en caso de detección de un arco eléctrico, con el fin de extinguir el arco eléctrico.

El procedimiento puede implementar las etapas adicionales siguientes: 25

- después de la apertura del circuito eléctrico a consecuencia de la detección de un arco eléctrico, nueva puesta en funcionamiento del dispositivo fotovoltaico al menos una vez;

- si se produce de nuevo la detección de un arco eléctrico, detención del funcionamiento del dispositivo fotovoltaico y transmisión de información del fallo del dispositivo fotovoltaico.

El procedimiento de gestión puede comprender una etapa adicional de localización del arco eléctrico en el dispositivo fotovoltaico.

Esta etapa de localización del arco eléctrico en el dispositivo fotovoltaico puede comprender las subetapas siguientes:

- memorización de los tiempos de recepción de la señal para cada uno de los sensores y clasificación de estos sensores en el orden de recepción;

- determinación en función del orden de llegada de la señal en cada sensor de la localización del arco eléctrico.

Además, el procedimiento de gestión con protección de la seguridad de un dispositivo fotovoltaico puede comprender una etapa preliminar de activación del procedimiento de detección de arco eléctrico sólo a partir del

momento en que el dispositivo fotovoltaico supera... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de detección por ultrasonidos de un arco eléctrico en un dispositivo fotovoltaico, caracterizado porque comprende las etapas siguientes: 5

• colocación de un sensor de ultrasonidos (6; 16) en un módulo fotovoltaico (2; 12) o en un chasis (3; 13) que soporta varios módulos fotovoltaicos (2; 12) ;

• medida (E1) de al menos un parámetro de una señal recibida por el sensor de ultrasonidos (6; 16) entre la amplitud de la señal, la duración de la señal, la frecuencia central de la señal;

• comparación (E2) de la medida de este al menos un parámetro de la señal con valores predefinidos para determinar si la medida corresponde a la de un arco eléctrico, comprendiendo esta comparación la o las verificaciones siguientes que permiten determinar que la señal está generada en realidad por un arco eléctrico:

- verificación (E21) de si la amplitud de la señal recibida es superior o igual a 40 dB; y/o

- verificación (E22) de si la duración de la señal recibida está comprendida entre 15 y 25 μs; y/o

- verificación (E23) de si la frecuencia central de la señal recibida está comprendida entre 200 y 360 kHz.

2. Procedimiento de detección por ultrasonidos de un arco eléctrico según la reivindicación precedente, caracterizado porque comprende además la etapa adicional siguiente que permite determinar que la señal está generada en realidad por un arco eléctrico:

- verificación (E24) de si la tensión eficaz de la señal registrada aumenta desde un primer valor comprendido entre 5 y 15 dBEA, hasta un segundo valor comprendido entre 15 y 25 dBEA.

3. Procedimiento de gestión con protección de la seguridad de un dispositivo fotovoltaico, caracterizado porque comprende un procedimiento de detección por ultrasonidos de un arco eléctrico según una de las reivindicaciones precedentes, y además porque comprende una etapa (E3) que consiste en abrir el circuito eléctrico del dispositivo fotovoltaico en caso de detección de un arco eléctrico, con el fin de extinguir el arco eléctrico.

4. Procedimiento de gestión con protección de la seguridad de un dispositivo fotovoltaico según la reivindicación 35 precedente, caracterizado porque implementa las etapas adicionales siguientes:

-después de la apertura del circuito eléctrico posteriormente a la detección de un arco eléctrico, nueva puesta en funcionamiento del dispositivo fotovoltaico al menos una vez (E4) ;

- si se produce una nueva detección de un arco eléctrico, detención del funcionamiento del dispositivo fotovoltaico y transmisión de información del fallo del dispositivo fotovoltaico (E5) .

5. Procedimiento de gestión con protección de la seguridad de un dispositivo fotovoltaico según una de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado porque comprende una etapa adicional de localización (E6) del arco eléctrico 45 en el dispositivo fotovoltaico.

6. Procedimiento de gestión con protección de la seguridad de un dispositivo fotovoltaico según la reivindicación precedente, caracterizado porque la etapa de localización (E6) del arco eléctrico en el dispositivo fotovoltaico comprende las subetapas siguientes:

- memorización de los tiempos (ti) de recepción de la señal para cada uno de los sensores (16i) y clasificación de estos sensores en el orden de recepción (E61, E62) ;

- determinación en función del orden de llegada de la señal en cada sensor (16i) de la localización (E63) del arco 55 eléctrico.

7. Procedimiento de gestión con protección de la seguridad de un dispositivo fotovoltaico según una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque comprende una etapa preliminar (E0) de activación del procedimiento de detección de arco eléctrico sólo a partir del momento en que el dispositivo fotovoltaico supera un cierto umbral de producción eléctrica.

8. Dispositivo fotovoltaico que comprende módulos fotovoltaicos (2; 12) montados en uno o varios chasis (3; 13) , caracterizado porque comprende al menos un sensor de ultrasonidos (6; 16) para la detección de arcos eléctricos colocado en un módulo fotovoltaico (2; 12) o en un chasis (3; 13) que soporta varios módulos fotovoltaicos (2; 12) y

porque comprende una unidad de tratamiento (8; 18) que implementa el procedimiento de detección de arcos eléctricos según una de las reivindicaciones 1 ó 2.

9. Dispositivo fotovoltaico según la reivindicación precedente, caracterizado porque comprende al menos un sensor de ultrasonidos (6; 16) para dos módulos fotovoltaicos (2; 12) .

10. Dispositivo fotovoltaico según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque comprende un módulo fotovoltaico que comprende un sensor de ultrasonidos (6; 16) para la detección de arcos eléctricos colocado en el marco o en el vidrio del módulo fotovoltaico y un medio de comunicación de este sensor de ultrasonidos hacia una unidad de tratamiento (8; 18) .

11. Dispositivo fotovoltaico según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque comprende un dispositivo de seguridad (10; 20) cuya función es abrir el circuito eléctrico en caso de detección de un arco eléctrico, implementando el dispositivo fotovoltaico el procedimiento de gestión con protección de la seguridad según una de las reivindicaciones 3 a 7.

12. Dispositivo fotovoltaico según la reivindicación precedente, caracterizado porque el dispositivo de seguridad (10; 20) está colocado en un borne de salida del campo de módulos fotovoltaicos (2; 12) del dispositivo fotovoltaico o directamente en parte o la totalidad de los módulos fotovoltaicos (2; 12) .