Sistema y procedimiento de restablecimiento de la tensión dinámica.

Un sistema (10) que comprende:

un sistema (22) de detección de fallos de tensión configurado para adquirir una señal (60) de tensión de referencia procedente de una línea (69) de alimentación para determinar si está presente una condición de caída de tensión en la línea (69) de alimentación,

determinar una tensión (64, 66) de corrección para corregir la condición de caída de tensión, utilizar la tensión (60) de referencia para producir la tensión (64, 66) de corrección, y aplicar la tensión (64, 66) de corrección a la línea (69) de alimentación; en el que el sistema (22) de detección de fallos de tensión comprende:

un transformador (54) en derivación que tiene un devanado primario (70) y un devanado secundario 10 (72), en el que se proporciona la tensión (60) de referencia al devanado primario (70) y en el que se controla el devanado secundario (72) para inducir la tensión (64) de corrección en función de la tensión (60) de referencia, y un transformador (56) en serie que tiene un devanado primario (80) y un devanado secundario (78), acoplado el devanado secundario (78) del transformador en serie al devanado secundario (72) del transformador en derivación, configurado el devanado secundario (78) del

transformador en serie para recibir la tensión (64) de corrección desde el transformador (54) en derivación, y acoplado el devanado primario (80) del transformador en serie a la línea (69) de alimentación, en el que se induce la tensión (66) de corrección en el devanado primario (80) del transformador (56) en serie y es aplicada a la línea (69) de alimentación por medio del transformador en serie.

Sistema y procedimiento de restablecimiento de la tensión dinámica La materia divulgada en el presente documento versa, en general, acerca de sistemas de energía eléctrica y, más en particular, acerca de técnicas para regular la calidad de la energía eléctrica.

A medida que, de manera creciente, continúan dependiendo los consumidores y las industrias de los sistemas de energía eléctrica para suministrar energía eléctrica a una variedad de cargas, que pueden incluir diversos tipos de dispositivos electrónicos que van desde electrodomésticos de consumo hasta equipos industriales, los problemas relativos a la calidad de la energía eléctrica están convirtiéndose una preocupación cada vez mayor. Por ejemplo, incidentes que afectan a la calidad de la energía eléctrica (por ejemplo, que pueden manifestarse como fallos o variaciones en una señal transmitida de energía eléctrica) pueden incluir caídas de tensión, picos de tensión, armónicos, sobretensiones transitorias o desequilibrios, todo lo cual puede afectar negativamente al consumo de energía eléctrica y también pueden provocar daños a las cargas eléctricas acopladas a un sistema de energía eléctrica, en particular a las cargas eléctricamente sensibles.

Con respecto a condiciones de caída de tensión, normalmente se entienden las caídas de tensión como una reducción repentina en la tensión RMS, a veces durante una duración desde aproximadamente medio ciclo hasta un minuto. Varias causas pueden contribuir a las caídas de tensión que se producen en un sistema de transmisión de energía eléctrica, tales como disyuntores desconectados, fallos de cortocircuitos, fallos de equipos eléctricos (por ejemplo, fallos de cables, sobrecarga, etc.) , clima inclemente y/o contaminación. Además, las caídas de tensión también pueden producirse debido a incidentes en el extremo de recepción de una señal de energía eléctrica, tales como fallos eléctricos en una instalación industrial o en el arranque de dispositivos grandes basados en inducción, tales como un motor de inducción. Lamentablemente, las caídas de tensión pueden contribuir a la interrupción y/o el funcionamiento defectuoso de cargas sensibles a la tensión, lo que puede incluir accionadores, generadores, motores de velocidad ajustable (por ejemplo, síncronos, de inducción, etc.) y equipos sensibles de control (por ejemplo, ordenadores, controladores lógicos programables, etc.) . Además, estudios recientes han mostrado que las condiciones de caída de tensión tienen una probabilidad generalmente alta de producirse, y son uno de los tipos que se producen más frecuentemente de incidentes de calidad de la energía eléctrica. En consecuencia, existe una necesidad de un mejor control y de regular la calidad de la energía eléctrica mediante la detección y la corrección de condiciones de caída de tensión para proteger mejor las cargas sensibles a tensiones procedentes de una interrupción y/o un funcionamiento defectuoso.

El documento US-A-5 329 222 versa acerca de un sistema y un procedimiento para un restablecimiento de la tensión dinámica de redes de distribución eléctrica. Los fenómenos transitorios de la línea de distribución, tales como caídas de tensión, se compensan al insertar una señal de tensión en serie con la señal de distribución que tiene una magnitud y una fase para cancelar de forma eficaz la desviación de la tensión.

El documento WO-A-2007/111541 versa acerca de un dispositivo para un control del flujo de energía eléctrica en una línea de transmisión de CA trifásica que comprende una unidad de transformadores en serie, una unidad de transformadores en derivación y una unidad de reactancia. La unidad de reactancia comprende, para cada fase, un par de reactancias controlables, cuyos valores de reactancia están controlados por medio de una unidad de control.

En un aspecto, un sistema incluye un sistema de detección de fallos de tensión según está definido en la reivindicación 1 adjunta. El sistema de detección de fallos de tensión puede estar configurado para adquirir una señal de tensión de referencia procedente de una línea de alimentación para determinar si hay presente una condición de caída de tensión en la línea de alimentación, determinar una tensión de corrección para corregir la condición de caída de tensión, utilizar la tensión de referencia para producir la tensión de corrección y aplicar la tensión de corrección a la línea de alimentación.

En otro aspecto, un sistema de energía eléctrica incluye una vía de transmisión de la energía eléctrica y un sistema de control acoplado a la vía de transmisión de la energía eléctrica según se define en la reivindicación 7 adjunta. El sistema de control puede estar configurado para detectar y corregir una condición de caída de tensión que ocurre en la vía de transmisión de la energía eléctrica y puede incluir una unidad de adquisición de datos configurada para adquirir una tensión en la vía de transmisión de la energía eléctrica como una señal de tensión de referencia, una unidad de corrección configurada para recibir la señal de tensión de referencia procedente de la unidad de adquisición de datos, comparar la señal de tensión de referencia con una tensión diana, y determinar una tensión requerida de corrección en función de una diferencia entre la tensión diana y la señal de tensión de referencia, circuitería de transformadores en derivación configurada para aplicar la tensión de corrección a la vía de transmisión de la energía eléctrica para corregir la condición de caída de tensión.

En una realización adicional, se proporciona un circuito e incluye una entrada para recibir una tensión de referencia de una línea de alimentación, lógica de procesamiento configurada para determinar si la tensión de referencia se desvía de una tensión diana, y circuitería de corrección configurada para utilizar la tensión de referencia para producir una tensión de corrección para corregir la desviación.

Se comprenderán mejor diversos aspectos, características y ventajas de la presente invención cuando se lea la siguiente descripción detallada con referencia a los dibujos adjuntos en los que los caracteres similares representan partes similares en todos los dibujos, en los que:

La FIG. 1 es un diagrama de bloques que muestra una realización de un sistema de energía eléctrica que puede incluir un sistema de detección de fallos de tensión configurado para detectar y corregir condiciones de caída de tensión; la FIG. 2 es un gráfico que muestra un ejemplo de una incidencia de una caída de tensión en un sistema convencional de energía eléctrica que no incluye el sistema de detección de fallos de tensión mostrado en la FIG. 1; la FIG. 3 es un diagrama más detallado de bloques que muestra componentes que puede haber presentes en la realización de la circuitería de detección de fallos de tensión de la FIG. 1; la FIG. 4 es un diagrama esquemático parcial del circuito que ilustra una realización de circuitería de transformadores en derivación y de circuitería de transformadores en serie que pueden formar parte del sistema de detección de fallos de tensión mostrado en la FIG. 3; y la FIG. 5 es un diagrama de flujo que muestra un procedimiento para detectar y corregir condiciones de caída de tensión, según una realización de la presente invención.

A continuación se describirán una o más realizaciones específicas de la presente invención. En un empeño por proporcionar una descripción concisa de estas realizaciones, puede que no se describan todas las características de una implementación real en la memoria. Se debe apreciar que en el desarrollo de cualquier implementación real de ese tipo, como en cualquier proyecto técnico o de diseño, se deben tomar numerosas decisiones específicas de implementación para conseguir los objetivos específicos de los inventores, tales como una conformidad con las limitaciones relacionados con el sistema y relacionados con el negocio, que pueden variar de una implementación a otra. Además, se debe apreciar que tal esfuerzo de desarrollo puede ser complejo y llevar mucho tiempo, pero sería, no obstante, un proyecto rutinario de diseño, de fabricación y de creación para personas con un nivel normal de dominio de la técnica que tengan el beneficio de la presente divulgación.

Cuando se presentan elementos de diversas realizaciones de la presente invención, se pretende que los artículos “un”, “una”, “el”, “la” y “dicho” signifiquen que existen uno o más de los elementos. Se pretende que las expresiones “que comprende”, “que incluye” y “que tiene”... [Seguir leyendo]

1. Un sistema (10) que comprende:

un sistema (22) de detección de fallos de tensión configurado para adquirir una señal (60) de tensión de referencia procedente de una línea (69) de alimentación para determinar si está presente una condición de caída de tensión en la línea (69) de alimentación, determinar una tensión (64, 66) de corrección para corregir la condición de caída de tensión, utilizar la tensión (60) de referencia para producir la tensión (64, 66) de corrección, y aplicar la tensión (64, 66) de corrección a la línea (69) de alimentación; en el que el sistema (22) de detección de fallos de tensión comprende:

un transformador (54) en derivación que tiene un devanado primario (70) y un devanado secundario 10 (72) , en el que se proporciona la tensión (60) de referencia al devanado primario (70) y en el que se controla el devanado secundario (72) para inducir la tensión (64) de corrección en función de la tensión (60) de referencia, y un transformador (56) en serie que tiene un devanado primario (80) y un devanado secundario (78) , acoplado el devanado secundario (78) del transformador en serie al devanado secundario (72) del transformador en derivación, configurado el devanado secundario (78) del

transformador en serie para recibir la tensión (64) de corrección desde el transformador (54) en derivación, y acoplado el devanado primario (80) del transformador en serie a la línea (69) de alimentación, en el que se induce la tensión (66) de corrección en el devanado primario (80) del transformador (56) en serie y es aplicada a la línea (69) de alimentación por medio del transformador en serie.

2. El sistema (10) de la reivindicación 1, en el que el sistema (22) de detección de fallos de tensión comprende lógica (50) de adquisición de datos configurada para adquirir la señal (60) de tensión de referencia.

3. El sistema (10) de cualquier reivindicación precedente, en el que el sistema (22) de detección de fallos de tensión comprende lógica (52) de corrección configurada para comparar la señal (60) de tensión de referencia con una tensión diana, determinar una desviación con respecto a la tensión diana en función de la comparación y determinar la tensión (64) de corrección en función de la desviación.

4. El sistema (10) de la reivindicación 3, en el que la tensión diana se corresponde con una tensión nominal prevista de una señal (28) de energía eléctrica transmitida por la línea (69) de alimentación.

5. El sistema (10) de cualquier reivindicación precedente, en el que el sistema (22) de detección de fallos de tensión comprende un cambiador (76) de tomas bajo carga configurado para seleccionar un punto de toma

entre una pluralidad de puntos de toma en el devanado secundario (72) del transformador (54) en derivación en respuesta a una señal (62) de control proporcionada por la lógica (52) de corrección, en el que el punto seleccionado de toma provoca que el devanado secundario (72) del transformador (54) en derivación produzca la tensión (64) de corrección utilizando la tensión (60) de referencia.

6. El sistema (10) de la reivindicación 5, en el que el cambiador (76) de tomas bajo carga comprende un 35 cambiador conmutador de tomas bajo carga de tipo en vacío.

7. Un sistema (10) de energía eléctrica que comprende:

una vía (69) de transmisión de la energía eléctrica; y un sistema (22) de control acoplado a la vía (69) de transmisión de la energía eléctrica y configurado para detectar y corregir una condición de caída de tensión que ocurre en la vía (69) de transmisión de la energía eléctrica, en el que el sistema (22) de control comprende:

una unidad (50) de adquisición de datos configurada para adquirir una tensión en la vía (69) de transmisión de la energía eléctrica como una señal (60) de tensión de referencia; una unidad (52) de corrección configurada para recibir la señal (60) de tensión de referencia procedente de la unidad (50) de adquisición de datos, comparar la señal (60) de tensión de referencia con una 45 tensión diana y determinar una tensión requerida (64, 66) de corrección en función de una diferencia entre la tensión diana y la señal (60) de tensión de referencia; circuitería (54) de transformadores en derivación que comprende un transformador (54a) en derivación que tiene un devanado primario (70a) que recibe la señal (60) de tensión de referencia y un devanado secundario (72a) , configurada la circuitería de transformadores en derivación para derivar la tensión (64)

de corrección en el devanado secundario utilizando la señal (60) de tensión de referencia; y circuitería (56) de transformadores en serie que comprende un transformador en serie que tiene un devanado primario y un devanado secundario, acoplado el devanado secundario del transformador en serie al devanado secundario del transformador en derivación, configurada la circuitería de transformadores en serie para aplicar la tensión (66) de corrección a la vía (69) de transmisión de la 55 energía eléctrica para corregir la condición de caída de tensión.

8. El sistema (10) de la reivindicación 7, en el que el devanado secundario (72a) del primer transformador (54a) en derivación está controlado por medio de un primer cambiador (76a) de tomas bajo carga para producir la tensión requerida (64a) de corrección.

9. El sistema de la reivindicación 8, en el que el primer cambiador (76a) de tomas bajo carga selecciona un punto

de toma en el devanado secundario del primer transformador (54a) en derivación en respuesta a una señal de control proporcionada desde la unidad de corrección.

10. El sistema de la reivindicación 7, 8 o 9, en el que la vía de transmisión de la energía eléctrica está configurado para transmitir energía eléctrica trifásica de CA.

11. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en el que la señal de tensión de referencia

comprende primera, segunda y tercera tensiones de referencia correspondientes a las primera, segunda y tercera fases respectivas de la energía eléctrica trifásica y de la circuitería (54) de transformadores en derivación comprende un segundo transformador en derivación que tiene un devanado primario y un devanado secundario, y un tercer transformador en derivación que tiene un devanado primario y un devanado secundario, y en el que el primer transformador en derivación produce una primera tensión de corrección para corregir la primera fase de la energía eléctrica trifásica de CA, el segundo transformador en derivación produce una segunda tensión de corrección para corregir la segunda fase de la energía eléctrica trifásica de CA, y el tercer transformador en derivación produce una tercera tensión de corrección para corregir la tercera fase de la energía eléctrica trifásica de CA.

12. El sistema de la reivindicación 11, en el que el devanado secundario del segundo transformador en derivación está controlado por un segundo cambiador de tomas bajo carga para producir la segunda tensión de corrección en función de la segunda tensión de referencia y el devanado secundario del tercer transformador en derivación está controlado por medio de un tercer cambiador de tomas bajo carga para producir la tercera tensión de corrección en función de la tercera tensión de referencia.

13. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, en el que el sistema (22) de control comprende una reactancia (58) en serie configurada para proporcionar ajustes de fase para la tensión de corrección, o para cada una de ellas.

14. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 13, en el que la circuitería (54) de transformadores en derivación comprende transformadores primero, segundo y tercero en derivación correspondientes a los devanados primero, segundo y tercero de un transformador trifásico.

15. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 14, en el que la circuitería (54) de transformadores en derivación está configurada para llevar a cabo una función elevadora si la caída de tensión es mayor de un 50 por ciento de la tensión diana y llevar a cabo una función reductora si la caída de tensión es menor de un 50 por ciento de la tensión diana.