PROCEDIMIENTO Y SISTEMA DE PUESTA EN PRACTICA PARA LA MEDIDA DE LA POTENCIA DE DESEQUILIBRIO EN INSTALACIONES ELECTRICAS, ASI COMO EL DISPOSITIVO PARA SU CALIBRACION.

Procedimiento y sistema de puesta en práctica para la medida de la potencia de desequilibrio de una instalación o sistema eléctrico que comprende:

i) adquirir valores instantáneos de tensión (V{sub,A}, V{sub,B}, V{sub,C}) e intensidad (i{sub,A}, i{sub,B}, i{sub,C}) de cada una de las fases A, B, C de la instalación, y descomponerlos en sus componentes a frecuencia fundamental (V{sub,A1}, V{sub,B1}, V{sub,C1), (i{sub,A1}, i{sub,B1}, i{sub,C1});

ii) obtener valores eficaces de tensión e intensidad y ángulos de desfase inicial entre tensión e intensidad, y a partir de estos valores eficaces obtener potencias activas ((P{sub,A}, P{sub,B}, P{sub,C}) y reactivas (Q{sub,A}, Q{sub,B}, Q{sub,C}) para cada una de las fases;

iii) a partir de las potencias activas y reactivas, obtener (4) un fasor potencia de desequilibrio (A{sub,U}), según la siguiente expresión:

**FIGURA**

en donde a=1{sub,|120º} y p y q son fasores unitarios ortogonales.

La invención también se refiere a un dispositivo calibrador (21) de instrumentos de medida de esta potencia de desequilibrio

Procedimiento y sistema de puesta en práctica para la medida de la potencia de desequilibrio en instalaciones eléctricas, así como el dispositivo para su calibración.

Objeto de la invención

La presente invención se relaciona de forma general con la medida y la calibración de instrumentos de medida del fenómeno del desequilibrio en instalaciones eléctricas, y más particularmente con sistemas eléctricos trifásicos a tres y a cuatro hilos.

Antecedentes de la invención

Es conocida en la literatura técnica la potencia de desequilibrio, magnitud que cuantifica los efectos del fenómeno del desequilibrio en las instalaciones eléctricas. Se han desarrollado diferentes formulaciones para esta potencia de desequilibrio -atendiendo a distintas teorías establecidas de la potencia eléctrica- que únicamente dan su magnitud, un número real. La potencia de desequilibrio no es conservativa, es decir, no cumple el Principio de Conservación de la Energía y, por tanto, la potencia de desequilibrio de una instalación eléctrica no es igual a la suma de las potencias de desequilibrio correspondientes a cada una de sus elementos integrantes. Esto limita y dificulta en gran manera su aplicación para la medida de los efectos de los desequilibrios en la práctica industrial.

La formulación de la potencia de desequilibrio en forma compleja es desconocida en la literatura técnica en el momento presente. Esta magnitud, que se ha denominado "fasor potencia de desequilibrio" por los autores de esta invención, permite determinar el valor de la potencia de desequilibrio en cualquier instalación eléctrica conociendo los desequilibrios de sus partes integrantes. El sistema y procedimiento de medida que se reivindica permite realizar esta función.

Por otro lado, no son conocidos en la práctica industrial calibradores de instrumentos de medida de la potencia de desequilibrio formados por elementos pasivos.

Descripción de la invención

La invención se refiere a un procedimiento y a un sistema para la medida de la potencia de desequilibrio en una instalación eléctrica y a un dispositivo para su calibración, de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2 y 6, respectivamente. Realizaciones preferidas del procedimiento y sistema se definen en las reivindicaciones dependientes.

Para ello, se establece como aportación fundamental el concepto de "fasor potencia de desequilibrio", magnitud cuyo módulo es la potencia de desequilibrio y cuyo argumento indica la fase o fases en las que el desequilibrio es mayor, así como si inciden más sobre el desequilibrio las cargas resistivas o las reactivas. Una de las propiedades, entre otras, de esta nueva magnitud, que no es un número real sino complejo, es que el fasor potencia de desequilibrio de un sistema o instalación eléctrica es igual a la suma de los fasores potencia de desequilibrio de cada una de las partes del sistema o instalación eléctrica, lo cual simplifica considerablemente la obtención del valor de la potencia de desequilibrio total del sistema.

En la actualidad no es conocida en la literatura técnica esta magnitud "fasor potencia de desequilibrio" y, por tanto, los equipos de medida de la potencia de desequilibrio tanto comerciales como los existentes a nivel de investigación, no pueden obtener el valor de la potencia de desequilibrio del sistema a partir de cada uno de sus subsistemas o partes integrantes.

La presente invención proporciona un procedimiento y sistema para medida de potencia de desequilibrio de un sistema o instalación eléctrica, magnitud que se expresa como un número complejo, con módulo y argumento, superando con ello las limitaciones mencionadas anteriormente. La formulación en forma compleja de la potencia de desequilibrio hace posible que el fasor potencia de desequilibrio total de una instalación o sistema eléctrico sea igual a la suma de los fasores potencia de desequilibrio de cada una de sus elementos; así es posible obtener el valor y los efectos de los desequilibrios en una parte de una instalación eléctrica a partir de los valores de los desequilibrios en cada una de sus componentes.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, ésta se refiere a un procedimiento de medida del fasor potencia de desequilibrio de una instalación o sistema eléctrico que comprende:

i) adquirir valores instantáneos de tensión (V_A, V_B, V_C) e intensidad (i_A, i_B, i_C) de cada una de las fases A, B, C de la instalación o sistema eléctrico, y descomponerlos en sus componentes a frecuencia fundamental (V_A1, V_B1, v_C1), (i_A1, i_B1, i_C1);

ii) obtener valores eficaces de tensión e intensidad y ángulos de desfase inicial entre tensión e intensidad, y a partir de estos valores eficaces obtener potencias activas (P_A, P_B, P_C) y reactivas (Q_A, Q_B, Q_C) para cada una de las fases;

iii) a partir de las potencias activas y reactivas, se obtiene un fasor potencia de desequilibrio (overline{A}_U), según la siguiente expresión:

en donde a = 1_{| 120^o}, y overline{p} y overline{q} son fasores unitarios ortogonales.

De acuerdo con una posible realización del procedimiento de la invención, en el paso ii) se obtienen valores eficaces de tensión (V_A1, V_B1, V_C1) e intensidad (I_A1, I_B1, I_C1) y ángulos de desfase (varphi_A1, varphi_B1, varphi_C1) entre tensión e intensidad para la frecuencia fundamental; y las potencias activas (P_A, P_B, P_C) y reactivas (Q_A, Q_B, Q_C) para cada una de las fases se calculan de acuerdo con la siguiente expresión:

Alternativamente, en el paso ii) se obtienen valores eficaces de tensión de secuencia positiva y frecuencia fundamental (V_A1+, V_B1+, V_C1+) y ángulos de desfase (varphi_A1+, varphi_B1+ varphi_C1+) entre tensión e intensidad para la frecuencia fundamental (I_A1, I_B1, I_C1); las potencias activas (P_A, P_B, P_C) y reactivas (Q_A, Q_B, Q_C) para cada una de las fases se calculan de acuerdo con la siguiente expresión:

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, ésta se refiere a un sistema de medida de la potencia de desequilibrio de una instalación o sistema eléctrico, que comprende:

- un módulo de adquisición configurado para adquirir valores instantáneos de tensión (V_A, V_B, V_C) e intensidad (i_A, i_B, i_C) para cada una de las fases A, B, C de dicha instalación eléctrica;

- un módulo de análisis configurado para obtener valores eficaces de tensión (V_A1, V_B1, V_C1) e intensidad (I_A1, I_B1, I_C1) y ángulos de desfase (varphi_A1, varphi_B1, varphi_C1) entre tensión e intensidad para la frecuencia fundamental;

- un módulo de potencias activas y reactivas configurado para obtener potencias activas (P_A, P_B, P_C) y reactivas (Q_A, Q_B, Q_C) para cada una de las fases;

- un módulo fasor configurado para obtener un número complejo en forma polar o en forma binómica o fasor potencia de desequilibrio overline{A}_U, a partir de los valores de potencias activas y reactivas de acuerdo con la siguiente expresión:

en donde a = 1_{| 120^o}, y overline{p} y...

1. Procedimiento de medida de la potencia de desequilibrio de una instalación o sistema eléctrico, que comprende:

i) adquirir valores instantáneos de tensión (V_A, V_B, V_C) e intensidad (i_A, i_B, i_C) de cada una de las fases A, B, C de la instalación o sistema eléctrico, y descomponerlos en sus componentes a frecuencia fundamental (V_A1, V_B1, V_C1), (i_A1, i_B1, i_C1);

ii) obtener valores eficaces de tensión (V_A1, V_B1, V_C1) e intensidad (I_A1, I_B1, I_C1) y ángulos de desfase (varphi_A1, varphi_B1, varphi_C1) inicial entre tensión e intensidad para la frecuencia fundamental;

iii) a partir de estos valores eficaces para la frecuencia fundamental obtenidos en el paso anterior, obtener potencias activas (P_A, P_B, P_C) y reactivas (Q_A, Q_B, Q_C) para cada una de las fases; y

iv) a partir de las potencias activas y reactivas, se obtiene (4) un fasor potencia de desequilibrio (overline{A}_U), según la siguiente expresión:

en donde a = 1_{| 120^o}, y overline{p} y overline{q} son fasores unitarios ortogonales.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las potencias activas (P_A, P_B, P_C) y reactivas (Q_A, Q_B, Q_C) para cada una de las fases se obtienen de acuerdo con la siguiente expresión:

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque a partir de dichos valores eficaces para la frecuencia fundamental se obtienen valores eficaces de tensión de secuencia positiva y frecuencia fundamental (V_A1+, V_B1+, V_C1+) y ángulos de desfase (varphi_A1+, varphi_B1+, varphi_C1+) entre tensión e intensidad para la frecuencia fundamental, y las potencias activas (P_A, P_B, P_C) y reactivas (Q_A, Q_B, Q_C) para cada una de las fases se obtienen de acuerdo con la siguiente expresión:

4. Un sistema de medida de la potencia de desequilibrio de una instalación o sistema eléctrico, que comprende:

- un módulo de adquisición (13) configurado para adquirir valores instantáneos de tensión (V_A, V_B, V_C) e intensidad (i_A, i_B, i_C) para cada una de las fases A, B, C de dicha instalación eléctrica;

- un módulo de análisis (14) configurado para obtener valores eficaces de tensión (V_A1, V_B1, V_C1) e intensidad (I_A1, I_B1, I_C1) y ángulos de desfase (varphi_A1, varphi_B1, varphi_C1) entre tensión e intensidad para la frecuencia fundamental;

- un módulo de potencias activas y reactivas (15) configurado para obtener potencias activas (P_A, P_B, P_C) y reactivas (Q_A, Q_B, Q_C) para cada una de las fases;

- un módulo fasor (17) configurado para obtener un número complejo en forma polar o en forma binómica o fasor potencia de desequilibrio (overline{A}_U), a partir de los valores de potencias activas y reactivas de acuerdo con la siguiente expresión:

en donde a = 1_{| 120^o}, y overline{p} y overline{q} son fasores unitarios ortogonales.

5. Sistema según la reivindicación 4, caracterizado porque el módulo de potencias activas y reactivas (15) las calcula de acuerdo con la siguiente expresión:

6. Sistema según la reivindicación 4, caracterizado porque además incluye un módulo de simétricas (16) configurado para obtener valores eficaces de tensión de secuencia positiva y frecuencia fundamental (V_A1+, V_B1+, V_C1+) y ángulos de desfase (varphi_A1+, varphi_B1+, varphi_C1+) entre tensión e intensidad para la frecuencia fundamental (I_A1, I_B1, I_C1);

y porque el módulo de potencias activas y reactivas (15) las calcula de acuerdo con la siguiente expresión:

7. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 4-6, caracterizado porque además incluye un módulo de visualización (18), configurado para representar una o más magnitudes obtenidas en, o utilizadas por, los diferentes módulos que componen el sistema.

8. Dispositivo calibrador (21) de instrumentos de medida de la potencia de desequilibrio de una instalación o sistema eléctrico, que comprende:

- una fuente de alimentación trifásica (19) estabilizada, equilibrada y sinusoidal; y

- al menos un patrón de desequilibrio (20) formado por elementos pasivos, bobinas (L_ip, L_hp) y condensadores (C_ip, C_hp) o sus equivalentes formados por convertidores electrónicos, siendo los valores de dichos elementos pasivos función del módulo del fasor potencia de desequilibrio overline{A}_U, calculándose éste según lo indicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes.