COMPENSACION DE SENSORES DE EFECTO FARADAY DE FIBRA OPTICA SIMPLES.

Un sistema de monitorización para detectar derivaciones a tierra en una red de suministro de energía eléctrica que comprende,

una pluralidad de dispositivos (100) de monitorización montados en varias ubicaciones de monitorización, incluyendo cada uno de dichos dispositivos (100) de monitorización un detector (20) para detectar el nivel de armónicos en dicha energía eléctrica, dicho nivel de armónicos detectados en un intervalo de frecuencia específico, incluyendo dichos dispositivos de monitorización además un dispositivo de memoria para almacenar un valor de referencia de armónicos, incluyendo además dichos dispositivos (100) de monitorización un procesador (104) para comparar dicho nivel de armónicos con dicho nivel de referencia, incluyendo dicho dispositivo (100) de monitorización un dispositivo (106) de comunicación para transmitir una alarma siempre que dicho nivel de armónicos esté por encima de dicho nivel de referencia durante un periodo de tiempo específico,

caracterizado porque

dicho dispositivo (100) de monitorización incluye además software para adaptar de manera continua o periódica dicho valor de referencia a variaciones en armónicos provocadas por condiciones de carga cambiantes de dicha red de suministro de energía eléctrica

Compensación de sensores de efecto Faraday de fibra óptica simples.

La invención se refiere a un sistema de monitorización para detectar derivaciones a tierra en una red de suministro de energía eléctrica.

La descripción se refiere a un sensor de corriente óptico de Faraday con detección polarimétrica. La presente descripción se refiere además a un procedimiento de calibración de un sistema sensor de corriente que incluye un sensor de corriente óptico de Faraday.

La industria de la energía tiene la necesidad de monitorizar estaciones transformadoras en busca de sobretensiones de potencia y medición de grandes impulsos de corriente. Con este fin, un sensor de corriente de efecto Faraday presenta diversas ventajas. Un sensor de corriente de efecto Faraday puede construirse con materiales dieléctricos, lo que es de enorme importancia cuando se mide a altas corrientes en presencia de importante interferencia magnética eléctrica. Los sensores de corriente de efecto Faraday pueden emplear una bobina de una fibra óptica o varias fibras ópticas, formada por un material que muestra efecto Faraday en respuesta a un campo magnético generado por una corriente eléctrica. Varias publicaciones de patente de la técnica anterior describen sensores de corriente ópticos de Faraday, tales como las publicaciones estadounidenses US 4,894,608, US 5,051,577, US 5,486,754, US 5,811,964, US 6,043,648, que se incorporan todas ellas por la presente a la presente memoria descriptiva por referencia.

A continuación se comentarán otros documentos de la técnica anterior. En el documento US-A-4 903 163 se da a conocer un dispositivo de relé de sobreintensidad de armónicos direccional que es adecuado para monitorizar sobreintensidades que tienen medios de generación de sobreintensidad en el tiempo de armónicos que pueden recibir señales y pueden transmitir una señal a un medio de generación de sobreintensidad en el tiempo de armónicos cuando el ángulo de fase se sitúa dentro de un conjunto dado de valores. En el documento US-A-5 495 384 se da a conocer un aparato y un procedimiento para detectar una derivación en una red en línea distribuida con una pluralidad de dispositivos de monitorización en línea. En "Patent Abstracts of Japan" vol. 2003, n.º 12 y JP2004 289377A se da a conocer un procedimiento y un dispositivo para comunicaciones entre vehículos. En el documento US-A-3 559 184 se da a conocer un adaptador en línea para un sistema de comunicación de datos. En el documento EP-A-1 249 806 se da a conocer un sistema de monitorización remoto en el que se transmite una señal detectada por SMS (Short Message Server) de la red GSM. En "Patent Abstracts of Japan" vol. 1999, n.º 09 y JP 11 098682 A se da a conocer un dispositivo de protección para una línea de distribución. En el documento DE 34 31 769 A se da a conocer un sensor de corriente de fibra óptica. En el documento US-A-5 994 890 se da a conocer un sistema de estudio sobre armónicos en el que se emplea un convertidor A/D para convertir el valor analógico detectado en un valor digital que puede tratarse mediante una transformada de Fourier rápida. En el documento US-A-5 386 290 se da a conocer un contador de tasa angular interferométrica óptico con capacidad de autodiagnóstico en el que se usa un fotodetector. En el documento US-A-6 774 639 se da a conocer un sistema de monitorización de descarga parcial para transformadores.

En un sensor de corriente de efecto Faraday, el plano de polarización de una luz incidente polarizada experimenta una rotación, que es una función del campo magnético creado por la corriente eléctrica que va a medirse.

La corriente que va a medirse puede determinarse determinando el ángulo de rotación del plano de polarización de la luz a la salida del sensor óptico. Cuando la luz pasa por una barra de vidrio, la luz experimenta una rotación. El ángulo de rotación puede describirse por la fórmula:

donde ß es el ángulo de rotación, d es la longitud del elemento sensor, V es la constante de material de la barra de vidrio denominada constante de Verdet y B es el campo magnético descrito como un vector. La constante de Verdet depende tanto de la temperatura como de la longitud de onda.

En un sensor de corriente de efecto Faraday, una fuente de luz genera luz, que se hace pasar a través de un filtro de polarización o se polariza de otro modo antes de viajar por el material sensible magnetoóptico. La luz incidente polarizada experimenta una rotación, que es una función del campo magnético creado por la corriente eléctrica que va a medirse. La corriente que va a medirse puede determinarse midiendo el ángulo de rotación del plano de polarización de la luz a la salida del sensor de corriente óptico de Faraday.

El sensor de corriente de fibra óptica que incluye la fuente de luz y el detector es sensible a, entre otras cosas, ruido óptico en el circuito de detección, ruido eléctrico en la fuente de luz, interferencia de campos magnéticos de inductores y sistemas cercanos, el montaje y configuración del sensor, la forma y el diámetro del conductor, las tolerancias de fabricación del sensor, el efecto de la temperatura sobre la constante de Verdet, el efecto de la temperatura sobre la fuente de luz y el detector, la degradación de la fuente de luz y el detector a lo largo de la vida útil de los productos.

La determinación de la corriente que va a medirse está sujeta a varias fuentes de error. Cualquier sistema basado en circuitos ópticos o eléctricos es sensible al ruido y a otras degradaciones de la señal, tales como ruido óptico o interferencia de fuentes electromagnéticas. Un sistema que comprende una fuente de luz, una unidad de detección de luz y un circuito óptico tal como una fibra óptica puede padecer pérdida de sensibilidad debido al humedecimiento óptico provocado por defectos en el material usado para formar un conducto o dispositivo óptico tal como lentes o fibras ópticas. Fuentes de luz y circuitos de detección de luz pueden estar expuestos a ruido eléctrico o a interferencia de campos magnéticos de inductores o sistemas cercanos, o alternativamente a ruido provocado por fluctuaciones en la fuente de alimentación. Las condiciones ambientales tales como la temperatura también tienen un efecto en las propiedades del material tales como la constante de Verdet y también un efecto en el ruido generado en la fuente de luz y en los circuitos de detección de luz. Además, todos los componentes eléctricos y las fuentes de luz y los elementos de detección de luz padecen una degradación a lo largo del tiempo. Todos los factores mencionados anteriormente contribuyen a una precisión reducida de las mediciones realizadas por el sistema.

Una calibración previa al inicio de las mediciones y una monitorización de una estación transformadora empleando un sensor de corriente óptico de Faraday se contemplan para dar una determinación más precisa de la corriente en el conductor eléctrico. Además, una medición precisa depende de tener una fuente de luz estable que emita una cantidad de luz constante, o alternativamente una determinación del cambio de la intensidad de la luz desde la fuente de luz así como cambios en la intensidad de la luz provocados por variaciones de la temperatura.

Un sistema para monitorizar una estación transformadora puede equiparse con una unidad de recogida de datos y transmisión de datos para transmitir los datos recogidos a uno o más ordenadores que monitorizan varias estaciones transformadoras. Estas unidades de comunicación pueden estar constituidas por conexiones inalámbricas o conexiones fijas tales como redes POTS/PSTN. La comunicación desde el sistema de medición montado en las estaciones transformadoras individuales con un ordenador central puede incluir información sobre cargas promedio, picos de corriente, corriente real para las líneas de corriente de alta tensión, dirección de la energía, corrientes máximas, tensiones reales, temperatura ambiente y marcas de fecha y hora para toda la información anteriormente mencionada. Además, el sistema de medición puede incluir una función de alerta para alertar a un operario en una compañía de suministro de energía acerca de situaciones en las que la corriente pico está por encima de un umbral máximo dado, o alternativamente por debajo de un umbral mínimo, una situación en la que la tensión esté por encima de un umbral máximo, o alternativamente por debajo de un umbral mínimo u otra información tal como temperaturas ambientes...

1. Un sistema de monitorización para detectar derivaciones a tierra en una red de suministro de energía eléctrica que comprende,

una pluralidad de dispositivos (100) de monitorización montados en varias ubicaciones de monitorización, incluyendo cada uno de dichos dispositivos (100) de monitorización un detector (20) para detectar el nivel de armónicos en dicha energía eléctrica, dicho nivel de armónicos detectados en un intervalo de frecuencia específico, incluyendo dichos dispositivos de monitorización además un dispositivo de memoria para almacenar un valor de referencia de armónicos, incluyendo además dichos dispositivos (100) de monitorización un procesador (104) para comparar dicho nivel de armónicos con dicho nivel de referencia, incluyendo dicho dispositivo (100) de monitorización un dispositivo (106) de comunicación para transmitir una alarma siempre que dicho nivel de armónicos esté por encima de dicho nivel de referencia durante un periodo de tiempo específico,

caracterizado porque

dicho dispositivo (100) de monitorización incluye además software para adaptar de manera continua o periódica dicho valor de referencia a variaciones en armónicos provocadas por condiciones de carga cambiantes de dicha red de suministro de energía eléctrica.

2. El sistema según la reivindicación 1, en el que dicho periodo de tiempo específico es de uno o dos ciclos.

3. El sistema según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho procesador calcula el contenido absoluto de armónicos y/o un aumento relativo de armónicos.

4. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que una multitud de dispositivos de monitorización están ubicados en cada una de dichas ubicaciones de monitorización para monitorizar una multitud de fases en un sistema de suministro de energía eléctrica de múltiples fases.

5. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho sistema comprende además un servidor que recibe dichas alarmas, incluyendo dicho servidor información relativa a dichas ubicaciones de monitorización, determinando dicho servidor una dirección de derivación a partir de una ubicación de monitorización basándose en dicha alarma y en dicha información relativa a dichas ubicaciones de monitorización.

6. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dichas ubicaciones de monitorización son estaciones transformadoras, incluyendo dichas estaciones transformadoras cables de entrada de energía eléctrica eléctricamente conectados a un transformador para transformar la energía eléctrica en dichos cables de entrada de energía eléctrica de un primer nivel de tensión a un segundo nivel de tensión inferior a dicho primer nivel de tensión, o alternativamente, dichas ubicaciones de monitorización son puntos de ramificación en los que se ramifica una línea de dicha red de suministro de energía eléctrica.

7. El sistema según la reivindicación 6, en el que dichos detectores están situados en el lado primario de dicho transformador y/o en el lado secundario de dicho transformador.