PROTECCIÓN RESTRIGIDA CONTRA FALLOS DE CONEXIÓN A TIERRA DE COMPARADOR DOBLE.

Un dispositivo electrónico inteligente puede proporcionar una protección contra fallos de conexión a tierra a componentes de un sistema de suministro de energía eléctrica usando un comparador de amplitud y un comparador de ángulo de fase

, configurados para detectar fallos de manera independiente. El IED puede incluir una lógica de selección configurada para seleccionar la salida de uno del comparador de ángulo de fase y el comparador de amplitud, con la exclusión del otro, en base a las condiciones del sistema. En consecuencia, cuando las condiciones del sistema son tales que un comparador de ángulo de fase es más adecuado para detectar un fallo, la lógica de selección puede seleccionar la salida del comparador de ángulo de fase. Del mismo modo, cuando las condiciones del sistema son tales que un comparador de amplitud puede detectar mejor un fallo, la lógica de selección puede seleccionar la salida del comparador de amplitud. Un sistema de protección también puede incluir un detector de fallos en la zona configurado para detectar fallos en la zona.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2011/062913.

Solicitante: SCHWEITZER ENGINEERING LABORATORIES, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 2350 NE Hopkins Court 99163 - Pullmann WASHINGTON ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: LABUSCHAGNE,Casper A, CHASE,Steven.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CIRCUITOS DE PROTECCION DE SEGURIDAD (indicación... > Circuitos de protección de seguridad para desconexión... > H02H3/26 (sensibles a la diferencia de tensiones o de corrientes; sensibles a un ángulo de desfase entre tensiones o entre corrientes)
google+ twitter facebookPin it
PROTECCIÓN RESTRIGIDA CONTRA FALLOS DE CONEXIÓN A TIERRA DE COMPARADOR DOBLE.

Fragmento de la descripción:

Protección restrigida contra fallos de conexión a tierra de comparador doble.

Campo técnico Esta divulgación se refiere, en general, a sistemas y a procedimientos para proporcionar protección contra fallos en un sistema de suministro de energía eléctrica. Más en particular, varias realizaciones de un sistema de protección contra fallos divulgadas en la presente memoria, incluyen un comparador de ángulo de fase y un comparador de amplitud, junto con la lógica de selección configurada para seleccionar la salida de uno del comparador de ángulo de fase y del comparador de amplitud con la exclusión del otro.

Breve descripción de los dibujos Se describen realizaciones no limitativas y no exhaustivas de la descripción, incluyendo diversas realizaciones de la descripción con referencia a las figuras, en las que:

La figura 1 es un diagrama de una realización de un sistema de suministro de energía eléctrica que incluye una pluralidad de dispositivos electrónicos inteligentes (IEDs) .

La figura 2A ilustra las características de funcionamiento de una realización de un comparador de amplitud.

La figura 2B ilustra las características de funcionamiento de una realización de un comparador de ángulo de fase.

La figura 3A ilustra un diagrama de bloques de una realización de un sistema de protección contra fallos de conexión a tierra de comparador doble que incluye un comparador de ángulo de fase, un comparador de amplitud, y la lógica de selección.

La figura 3B ilustra un diagrama de bloques de un sistema de protección de fallos de conexión a tierra de comparador doble que incluye un comparador de ángulo de fase, un comparador de amplitud, un detector de fallos en la zona, y la lógica de selección.

La figura 4A ilustra una realización de un diagrama de circuito de un sistema de protección contra fallos de conexión a tierra de comparador doble, incluyendo un comparador de ángulo de fase y un comparador de amplitud.

La figura 4B ilustra una realización de un diagrama de circuito de un sistema de protección contra fallos de conexión a tierra de comparador doble, que incluye un comparador de ángulo de fase, un comparador de amplitud, y un detector de fallos en la zona.

La figura 5 es un diagrama de bloques funcional de una realización de un sistema informático configurado para proporcionar una protección contra fallos de conexión a tierra restringida, que utiliza un módulo comparador de ángulo de fase, un módulo comparador de amplitud, y un módulo de fallos en la zona.

La figura 6A es un diagrama de flujo de una realización de un procedimiento para proporcionar protección restringida contra fallos de conexión a tierra utilizando un IED que incluye un comparador de ángulo de fase y un comparador de amplitud.

La figura 6B es un diagrama de flujo de una realización de un procedimiento para proporcionar protección restringida contra fallos de conexión a tierra utilizando un IED, mediante la selección de la salida de uno de un comparador de amplitud y un comparador de ángulo de fase, con la exclusión del otro.

La figura 6C es una continuación del procedimiento de la figura 6B e incluye un diagrama de flujo de una realización de un procedimiento para detectar un fallo en la zona.

En la descripción siguiente, se proporcionan numerosos detalles específicos para una comprensión completa de las diversas realizaciones aquí descritas. Los sistemas y procedimientos aquí descritos se pueden practicar sin uno o más de los detalles específicos, o con otros procedimientos, componentes, materiales, etc. Además, en algunos casos, estructuras bien conocidas, materiales u operaciones pueden no mostrarse o describirse en detalle con el fin de evitar el oscurecimiento de los aspectos de la descripción. Además, las características descritas, estructuras, o características se pueden combinar de cualquier manera adecuada en una o más realizaciones alternativas.

Descripción detallada La presente descripción incluye varias realizaciones de sistemas y procedimientos para proporcionar una protección restringida contra fallos de conexión a tierra ("REF") . Varias realizaciones pueden incluir un comparador de amplitud y un comparador de ángulo de fase, junto con la lógica de selección para detectar un fallo utilizando el comparador de amplitud o el comparador de ángulo de fase, en base a las condiciones eléctricas. El comparador de amplitud puede ser más adecuado para detectar fallos de alta impedancia (por ejemplo, fallos que se producen cuando los transformadores de corriente están muy cargados) que los comparadores de ángulo de fase. Además, los comparadores de ángulo de fase no pueden calcular con precisión un ángulo de fase útil para detectar un fallo si la línea neutra tiene un fallo y la corriente en una línea de fase está por debajo de un cierto límite. Los comparadores de ángulo de fase son más adecuados para detectar fallos cuando los transformadores de corriente están saturados. Un transformador de corriente saturado proporciona poca o ninguna salida al relé, y típicamente sólo se produce durante condiciones de fallo. En contraste, un transformador de corriente en un sistema de energía muy cargado (un sistema de energía que está operando cerca de su capacidad total) no se suele saturar. La capacidad total de un sistema de energía puede ser un factor de aproximadamente 20 veces menos que una corriente de fallo.

Varios sistemas de acuerdo con la presente descripción se pueden utilizar, ya sea el comparador de amplitud y/o el comparador de ángulo de fase, dependiendo de qué comparador sea más capaz de detectar un fallo en las condiciones existentes. Por ejemplo, cuando las condiciones del sistema son tales que un comparador de ángulo de fase es más adecuado para detectar un fallo, la lógica de selección permite que el comparador de ángulo de fase excluya el comparador de amplitud. Del mismo modo, cuando las condiciones del sistema son tales que un comparador de amplitud puede mejorar la detección de un fallo, la lógica de selección permite al comparador de amplitud la exclusión del comparador de ángulo de fase. En diversas realizaciones, la protección REF se puede utilizar en lugar de, o conjuntamente con, los dispositivos de detección de fallos diferenciales.

De acuerdo con diversas realizaciones, los sistemas de protección REF también pueden proporcionar protección contra fallos en la zona contra fallos de alta impedancia. La protección contra fallos en la zona puede garantizar que el comparador de amplitud se utiliza para detectar los fallos durante los períodos de carga pesada. Durante los períodos de carga pesada, el comparador de ángulo de fase no puede medir una desviación de fase significativa en las líneas de fase. De acuerdo con una realización, la protección contra fallos en la zona indica un fallo cuando el comparador de amplitud indica un fallo y la carga de corriente en las líneas de fase está entre un umbral mínimo y un umbral máximo. Además, la protección contra fallos en la zona puede indicar un fallo cuando un comparador de amplitud indica un fallo y una línea de fase está entre un umbral mínimo y máximo.

Los sistemas de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica pueden utilizar dispositivos electrónicos inteligentes (IEDs) para monitorizar las líneas de distribución y otros equipos eléctricos para detectar fallos. Los IEDs pueden configurarse para monitorizar transformadores de tensión y líneas de distribución asociadas y/o generadores. Los IEDs también pueden estar configurados para emitir instrucciones de control a los equipos monitorizados después de la detección de un fallo.

Algunas realizaciones pueden incluir un tampón o...

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo electrónico inteligente (IED) para proporcionar protección restringida contra fallos de conexión a tierra, que comprende:

un comparador de ángulo de fase configurado para recibir una entrada que representa condiciones eléctricas asociadas con un sistema de suministro de energía eléctrica de múltiples fases, para determinar una diferencia de ángulo de fase entre la entrada y una referencia de ángulo de fase, y para generar selectivamente un indicador de fallos de comparador de ángulo de fase en base a la diferencia de ángulo de fase respecto a un umbral de desviación del ángulo de fase;

un comparador de amplitud configurado para recibir la entrada que representa condiciones eléctricas asociadas con un sistema de suministro de energía eléctrica de múltiples fases y para generar selectivamente un indicador de fallos de comparador de amplitud en base a la entrada respecto a un umbral de amplitud; y

una lógica de selección configurada para generar una salida de la lógica de selección correspondiente a uno del indicador de fallos de comparador de ángulo de fase y el indicador de fallos de comparador de amplitud, con la exclusión del otro, en base a un umbral de lógica de selección, y la entrada desde el sistema de suministro de energía eléctrica de múltiples fases.

2. Dispositivo electrónico inteligente de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la entrada que representa las condiciones eléctricas asociadas con un sistema de suministro de energía eléctrica de múltiples fases, comprende:

un vector que representa las condiciones eléctricas asociadas con una pluralidad de fases asociadas con el sistema de suministro de energía eléctrica de múltiples fases; y

un vector que representa las condiciones eléctricas asociadas con una línea neutra del sistema de suministro de energía eléctrica de múltiples fases.

3. Dispositivo electrónico inteligente de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el vector que representa las condiciones eléctricas asociadas con la pluralidad de fases asociadas con el sistema de suministro de energía eléctrica de múltiples fases, comprende un vector de corriente de secuencia cero, calculada a partir de las corrientes de cada fase en un sistema de energía trifásico.

4. Dispositivo electrónico inteligente de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la entrada que representa las condiciones eléctricas asociadas con un sistema de suministro de energía eléctrica de múltiples fases, comprende un vector que representa una corriente .

5. Dispositivo electrónico inteligente de acuerdo con la reivindicación 1, que también comprende:

una lógica de detección de fallos en la zona configurada para generar selectivamente una señal de detección de fallos en la zona en base a la entrada respecto al indicador de fallos de comparador de amplitud, un primer umbral, y un segundo umbral, comprendiendo el primer umbral y el segundo umbral limites de un intervalo de fallos en la zona.

6. Dispositivo electrónico inteligente de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el primer umbral es una corriente de carga mínima y el segundo umbral es una corriente saturación de transformador de corriente máxima.

7. Dispositivo electrónico inteligente de acuerdo con la reivindicación 1, que también comprende un temporizador, comprendiendo el temporizador una salida del temporizador y una entrada del temporizador, en el que la entrada del temporizador está configurada para recibir la salida de la lógica de selección, para determinar que la salida de la lógica de selección permanece asegurada durante un período especificado de tiempo, y el temporizador está configurado para transmitir selectivamente la entrada del temporizador a la salida del temporizador.

8. Dispositivo electrónico inteligente de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el umbral de la lógica de selección comprende una proporción de una corriente medida y una corriente nominal.

9. Dispositivo electrónico inteligente de acuerdo con la reivindicación 1, que también comprende una lógica de interfaz del IED configurada para generar comunicaciones para ser enviadas a una pluralidad de lEDs que contienen instrucciones a realizarse por uno de la pluralidad de IEDs.

10. Procedimiento para proporcionar una protección restringida contra fallos de conexión a tierra utilizando un dispositivo electrónico inteligente (IED) que comprende:

recibir una entrada desde un sistema de suministro de energía eléctrica de múltiples fases;

determinar una diferencia de ángulo de fase entre la entrada y una referencia de ángulo de fase; generar un indicador de fallos de comparador de fase utilizando un comparador de ángulo de fase en base a la diferencia de ángulo de fase respecto a un umbral de ángulo de fase;

generar un indicador de fallos de comparador de amplitud utilizando una comparador de amplitud en base a la entrada respecto a un umbral de amplitud; y

generar una salida de la lógica de selección utilizando la lógica de selección, correspondiendo la salida de la lógica de selección a uno del indicador de fallos del comparador de ángulo de fase y el indicador de fallos comparador de amplitud, con la exclusión del otro, en base a un umbral de la lógica de selección, y la entrada desde el sistema de suministro de energía eléctrica.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, que también comprende:

generar un vector que representa las condiciones eléctricas asociadas con una pluralidad de fases del sistema de suministro de energía eléctrica de múltiples fases; y

generar un vector que representa las condiciones eléctricas asociadas con una línea neutra del sistema de suministro de energía eléctrica de múltiples fases.

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, que también comprende:

representar las condiciones eléctricas asociadas con la pluralidad de fases del sistema de suministro de energía eléctrica de múltiples fases usando un vector de corriente de secuencia cero calculado a partir de las corrientes de cada fase en un sistema de energía trifásico.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el vector que representa las condiciones eléctricas asociadas con la pluralidad de fases del sistema de suministro de energía eléctrica de múltiples fases comprende un vector que representa la corriente.

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, que también comprende:

generar una señal de detección de fallos en la zona en base a la entrada respecto a un primer umbral y a un segundo umbral, comprendiendo el primer umbral y el segundo umbral limites de un intervalo de fallos en la zona, y el indicador de fallos del comparador de amplitud.

15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el primer umbral es una corriente de carga mínima y el segundo umbral es una corriente de saturación de transformador de corriente máxima.

16. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, que también comprende: recibir la salida de la lógica de selección usando una entrada de temporizador; determinar que la salida de la lógica de selección permanece asegurada durante un período de tiempo determinado,

y transmitir selectivamente la entrada del temporizador a la salida del temporizador.

17. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el umbral de la lógica de selección comprende una proporción de una corriente medida y una corriente nominal.

18. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, que también comprende generar comunicaciones para enviarlas a una pluralidad de IEDs que contienen instrucciones a realizarse mediante uno de la pluralidad de IEDs.

19. Sistema informático en un dispositivo electrónico inteligente (IED) para identificar fallos en un sistema de suministro de energía eléctrica, comprendiendo el sistema informático:

un procesador; y

un medio de almacenamiento legible por ordenador en comunicación con el procesador, comprendiendo el medio de almacenamiento legible por ordenador:

un módulo comparador de ángulo de fase ejecutable en el procesador, estando configurado el módulo comparador de ángulo de fase para recibir una entrada desde un sistema de suministro de energía eléctrica de múltiples fases y generar selectivamente un indicador de fallos de comparador de ángulo de fase;

un módulo comparador de amplitud ejecutable en el procesador, estando configurado el módulo comparador de amplitud para recibir la entrada desde el sistema de suministro de energía eléctrica de múltiples fases y generar selectivamente un indicador de fallos de comparador de amplitud; y

un módulo de lógica de selección ejecutable en el procesador, estando configurado el módulo de lógica de selección para transmitir selectivamente uno del indicador de fallos de comparador de ángulo de fase y el indicador de fallos de comparador de amplitud con la exclusión del otro, en base a un primer umbral y la entrada del sistema de suministro de energía eléctrica.

20. Sistema informático de acuerdo con la reivindicación 19, en el que el medio de almacenamiento legible por ordenador también comprende:

un módulo de lógica de fallos en la zona ejecutable en el procesador, configurado para generar selectivamente una señal de detección de fallos en la zona en base a la entrada respecto al indicador de fallos de comparador de amplitud, un primer umbral, y un segundo umbral, comprendiendo el primer umbral y el segundo umbral limites de un intervalo de fallos en la zona.

21. Sistema informático de acuerdo con la reivindicación 19, en el que el medio de almacenamiento legible por ordenador también comprende un módulo de temporizador ejecutable en el procesador, para recibir la salida lógica de selección y para determinar que la salida de la lógica de selección permanece asegurada durante un período de tiempo especificado, y para transmitir selectivamente la salida de la lógica de selección.

22. Sistema informático de acuerdo con la reivindicación 19, en el que el medio de almacenamiento legible por ordenador también comprende un módulo de interfaz de IED ejecutable en el procesador, estando la lógica de la interfaz del IED configurada para generar comunicaciones para enviarlas a una pluralidad de IEDs que contienen instrucciones a realizarse por uno de la pluralidad de IEDs.