Sistema de localización del tramo con falta a tierra en líneas de alimentación eléctrica ferroviarias bifásicas con autotransformadores.

Sistema de localización del tramo con falta a tierra en líneas de alimentación eléctrica ferroviarias.

Aplicable a sistemas de alimentación ferroviaria con estructura bifásica de conductores

(2) y (3) en corriente alterna con autotransformadores (4), la invención comprende:

- Un conjunto sensor (5) de medición de la intensidad entrante en el devanado del autotransformador conectado al conductor de alimentación (2) ó (3) y de la tensión del conductor de alimentación (2) ó (3) del tendido ferroviario.

- Un dispositivo analizador (6) que compare la intensidad y la tensión medidas por cada conjunto sensor (5), y que se conecta a una subestación eléctrica de alimentación (7).

- Un controlador (8) en la subestación (7) que recibe las señales de cada dispositivo analizador y, determina en qué subtramo entre autotransformadores (4) y en qué conductor, (2) ó (3), se ha producido la falta a tierra (1).

- Un equipo de presentación (9) que recoge la señal de salida y muestra los resultados a un operador.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201430495.

Solicitante: UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: PLATERO GAONA,CARLOS ANTONIO, SERRANO ÁLVAREZ,Jesús, LÓPEZ TOLEDO,Máximo.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES... > G01R31/00 (Dispositivos para verificar propiedades eléctricas; Dispositivos para la localización de fallos eléctricos; Disposiciones para el ensayo eléctrico caracterizados por lo que es probado, no previstos en otro lugar (ensayo o medida de dispositivos semiconductores o de estado sólido, durante la fabricación H01L 21/66; Ensayo de los sistemas de transmisión por líneas H04B 3/46))
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Sistema de localización del tramo con falta a tierra en líneas de alimentación eléctrica ferroviarias bifásicas con autotransformadores.

Fragmento de la descripción:

Sistema de localización del tramo con falta a tierra en líneas de alimentación eléctrica ferroviarias bifásicas con autotransformadores.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente patente de invención tiene por objeto presentar un nuevo sistema de localización del tramo con falta a tierra en líneas de alimentación eléctrica ferroviaria, con estructura bifásica de conductores en corriente alterna con autotransformadores, con el que se consigue 10 identificar de manera inmediata el subtramo de la línea conectada a una subestación en el que ha ocurrido una falta a tierra y el conductor en el que ha sucedido, permitiendo así aislar rápidamente dicho subtramo y conductor sin afectar al resto.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 15

En las líneas ferroviarias de alta velocidad se está utilizando habitualmente (por tener, entre otras, las ventajas de una mayor transmisión de potencia a los trenes y una menor caída de tensión con la distancia a la subestación de alimentación) un sistema de alimentación con dos conductores, uno positivo, con tensión alterna con polaridad positiva con respecto a tierra, y 20 otro negativo, con tensión alterna con polaridad negativa también con respecto a tierra, aunque la alimentación del tren se realiza entre el conductor positivo y el carril unido a tierra. En este sistema, a intervalos regulares dentro de cada tramo de la línea, se instalan varios autotransformadores conectados, un extremo de ellos al conductor positivo, la toma central al raíl unido a tierra, y el otro extremo del autotransformador al conductor negativo. 25

Si en un sistema de alimentación clásico de un solo conductor y retorno a tierra la mayoría de las faltas se producen por un cortocircuito entre el conductor de alimentación y tierra, también en el sistema bifásico la mayor parte de ellas se produce por cortocircuito entre el conductor positivo y tierra ó el conductor negativo y tierra. Sin embargo, los procesos de detección, 30 localización y eliminación de una falta eléctrica son mucho más complicados en los sistemas bifásicos más tierra, al estar unidos en cada subtramo los tres conductores mediante autotransformadores. La razón de esta dificultad es que, la impedancia que presenta la línea en falta medida desde la subestación en un sistema de un solo conductor, es lineal con la distancia a la que ha ocurrido la falta, y se puede determinar así la posición de dicha falta; 35 mientras que en los sistemas bifásicos con autotransformadores la variación de dicha impedancia con la distancia a la falta, no es lineal, sino que el diagrama es curvo en cada subtramo entre autotransformadores, alcanzando justo en ellos un valor inferior. De acuerdo a dicho diagrama, no se puede determinar por un determinado valor de la impedancia la distancia a la falta, con lo que es muy importante identificar el subtramo entre 40 autotransformadores y el conductor positivo ó negativo en el que la falta a tierra ha ocurrido.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El sistema objeto de la presente invención permite conocer rápidamente el subtramo y el 45 conductor en el que ha ocurrido una falta a tierra, y desde un centro de control se puede aislarlos inmediatamente mediante dispositivos de conexión y desconexión, y así proceder a restablecer el servicio a los subtramos no afectados mediante su reconexión eléctrica.

El sistema de localización del tramo con faltas a tierra en líneas o sistemas de alimentación ferroviaria con estructura bifásica de conductores en corriente alterna con autotransformadores 50 comprende:

- Un dispositivo sensor por cada uno de los autotransformadores intermedios, que mide la intensidad entrante en el devanado del autotransformador conectado al conductor de alimentación, y la tensión del conductor de alimentación del tendido ferroviario en el punto de conexión con dicho autotransformador. En caso de que la 5 línea alimentada por la subestación ferroviaria sólo tenga dos subtramos (y por tanto un solo autotransformador intermedio) , el sistema precisa instalar un dispositivo sensor en el autotransformador final además del correspondiente al autotransformador intermedio.

- Un dispositivo analizador por cada autotransformador intermedio que compara el 10 desfase entre la intensidad y la tensión medidas por cada conjunto sensor, y procesando estas medidas envía el resultado a la subestación eléctrica de alimentación. Al igual que el conjunto sensor, se necesita un dispositivo analizador en el autotransformador final en caso de sólo dos subtramos.

- Un controlador en la subestación que recibe las señales de cada dispositivo 15 analizador y, mediante ellas, determina en qué subtramo entre autotransformadores y en qué conductor, se ha producido la falta a tierra.

- Un equipo de presentación conectado al controlador que recoge la señal de salida de éste y muestra los resultados a un operador.

El conjunto dispositivo sensor obtiene unas señales proporcionales a la intensidad que entra en el devanado de cada autotransformador y a la tensión en la conexión del conductor de alimentación.

En caso de falta el analizador envía una incidencia al controlador, que a su vez indica en el equipo de presentación el tipo y el tramo donde se ha producido la falta. 25

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña la presente memoria 30 descriptiva, formando parte integrante de la misma, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1. muestra un esquema del sistema de localización del tramo con faltas a tierra en tendidos eléctricos ferroviarios alimentados con sistema de conductores bifásico con 35 autotransformadores, objeto de la presente patente de invención.

La figura 2. muestra la relación lineal de la impedancia vista desde la subestación en función de la distancia a la falta en los sistemas de alimentación ferroviaria de un solo conductor.

La figura 3. muestra la relación no lineal de la impedancia vista desde la subestación en función de la distancia a la falta en los sistemas de alimentación ferroviaria de dos conductores con autotransformadores, a los que es aplicable la presente invención.

La figura 4. muestra una realización preferente del sistema de localización del tramo con faltas 45 a tierra en tendidos eléctricos ferroviarios alimentados con sistema de conductores bifásico con autotransformadores, objeto de la presente patente de invención.

La figura 5. muestra un posible esquema para mostrar el resultado obtenido en la pantalla del equipo de presentación al producirse una falta entre el conductor de alimentación positivo y 50 tierra en el subtramo comprendido entre el segundo autotransformador y el autotransformador final del tramo.

La figura 6. muestra un esquema del tramo ferroviario alimentado desde una subestación en caso de funcionamiento normal con carga de un tren.

La figura 7. muestra el ángulo de unos 180º que forma la intensidad entrante al autotransformador con la tensión en el conductor positivo en el punto de conexión al autotransformador, en el caso de funcionamiento normal.

La figura 8. muestra el ángulo de unos 90º que forma la intensidad entrante al 10 autotransformador con la tensión en el conductor positivo en el punto de conexión al autotransformador en el caso de falta entre el conductor positivo y tierra.

La figura 9. muestra el ángulo de unos 270º que forma la intensidad entrante al autotransformador con la tensión en el conductor positivo en el punto de conexión al 15 autotransformador, en...

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de localización del tramo con falta a tierra en líneas de alimentación eléctricas ferroviarias, en donde dichas líneas o tendido de alimentación eléctrico son de estructura bifásica de conductores (2 y 3) en corriente alterna con autotransformadores (4) , además del 5 conductor de tierra (1) , caracterizado porque cada autotransformador (4) incorpora un dispositivo sensor (5) y un dispositivo analizador (6) , para comparar la intensidad entrante en el devanado del autotransformador (4) conectado al conductor de autoalimentación y la tensión del conductor de alimentación del tendido ferroviario en el punto de conexión con dicho autotransformador (4) ; comprendiendo además un controlador (8) en la propia subestación (7) , 10 para recibir las señales de cada dispositivo analizador (6) y determinar en que subtramo establecido entre los autotransformadores (4) , y en que conductor (2 ó 3) , se ha producido falta a tierra.

2. Sistema de localización del tramo con faltas a tierra en líneas de alimentación eléctricas 15 ferroviarias, según reivindicación 1, caracterizado porque incluye un equipo de presentación (9) conectado al controlador (8) , para recoger la señal de salida de éste y mostrar los resultados al operador.

3. Sistema de localización del tramo con falta a tierra en líneas de alimentación eléctricas 20 ferroviarias, según reivindicación 1, caracterizado porque las medidas de intensidad y tensión se realizan en todos los autotransformadores (4) , en el caso de que haya dentro del tramo a controlar únicamente dos subtramos A y B.

4. Sistema de localización del tramo con falta a tierra en líneas de alimentación eléctricas 25 ferroviarias, según reivindicación 1, caracterizado porque las medidas de intensidad y tensión se realizan únicamente en los autotransformadores (4) intermedios, en el caso de que haya dentro del tramo a controlar mas de dos subtramos.

5. Sistema de localización del tramo con falta a tierra en líneas de alimentación eléctricas 30 ferroviarias, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las medidas de intensidad en los autotransformadores (4) se realiza en ambos devanados del autotransformador, mientras que las medidas de tensión se realizan en los puntos de tensión donde se conectan los conductores al autotransformador (4) .

6. Sistema de localización del tramo con falta a tierra en líneas de alimentación eléctricas ferroviarias, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las medidas de intensidad en los auto transformadores (4) se realiza en un único devanado del auto transformador (4) , mientras que la medida de tensión se realiza en único punto de conexión del conductor al autotransformador (4) . 40

7. Sistema de localización del tramo con falta a tierra en líneas de alimentación eléctricas ferroviarias, según reivindicaciones anteriores caracterizado porque la medida de intensidad en los autotransformadores (4) se realiza en el devanado conectado al conductor positivo (2) y la medida de tensión en el punto donde se conecta el conductor positivo (2) al auto transformador 45 (4) .

8. Sistema de localización del tramo con falta a tierra en líneas de alimentación eléctricas ferroviarias, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la información del correspondiente tramo con defecto, es proporcionada mediante la comparación del ángulo que 50 forma la intensidad y la tensión medidas en cada autotransformador (4) y el módulo de las intensidades en los autotransformadores .

9. Sistema de localización del tramo con falta a tierra en líneas de alimentación eléctricas ferroviarias, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la información de que conductor positivo o negativo está en falta a tierra, es proporcionada cuando el ángulo entre la 5 tensión y la corriente medidas es aproximadamente 90º o 270º respectivamente, mientras que en funcionamiento normal, sin defecto, es de aproximadamente 180º .

10. Sistema de localización del tramo con falta a tierra en líneas de alimentación eléctricas ferroviarias, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la información del 10 subtramo que está en falta a tierra, es proporcionada mediante la comparación del ángulo que forma la intensidad y la tensión medidas en cada autotransformador (4) y el valor superior al del funcionamiento normal del módulo de la intensidad en los autotransformadores que delimitan dicho subtramo.