DISPOSITIVO Y PROCEDIMIENTO DE PROTECCION DIFERENCIAL Y APARATO ELECTRICO QUE INCORPORA TAL DISPOSITIVO.

Un dispositivo de protección diferencial que incorpora:

- una unidad de procesamiento (1) que incorpora una entrada para recibir una señal representativa de un defecto diferencial (If) suministrada por un transformador de medida (2) de corriente diferencial y una salida para suministrar una señal de disparo (13) a un relé de disparo (3) cuando dicha señal representativa de un defecto diferencial sobrepasa un umbral predeterminado,

y

- un circuito de excitación (7) para excitar un circuito magnético (4) del transformador de medida (2) de corriente diferencial con una señal de excitación (Ie) a una primera frecuencia de excitación (F1), un dispositivo caracterizado porque incorpora medios de control de la frecuencia de excitación (9) para controlar y cambiar la frecuencia de excitación y para suministrar dicha señal de excitación (Ie) del circuito magnético con por lo menos una segunda frecuencia de excitación (F2) diferente de la primera frecuencia de excitación (F1), suministrándose dicha señal de disparo cuando dicha señal representativa de un defecto diferencial sobrepasa por lo menos un umbral predeterminado durante la excitación, consecutivamente, mediante dicha primera frecuencia y luego durante la excitación mediante dicha segunda frecuencia

Dispositivo y procedimiento de protección diferencial y aparato eléctrico que incorpora tal dispositivo.

Ámbito técnico

La invención se refiere a un dispositivo de protección diferencial según el preámbulo de la reivindicación 1.

La invención también se refiere a un aparato eléctrico de protección diferencial según el preámbulo de la reivindicación 8.

La invención también se refiere a un procedimiento de protección diferencial según el preámbulo de la reivindicación 9.

Estado de la técnica

Aparatos eléctricos que incorporan dispositivos de protección diferencial conocidos, tal como el que se representa en la figura 1, incorporan una unidad de procesamiento 1 conectada con un transformador de medida 2 de corriente diferencial y con un relé de disparo 3. El transformador de medida tiene generalmente un circuito magnético 4 en forma de toroide que rodea unos conductores principales 5 de una línea que ha de protegerse e incorpora por lo menos un circuito de excitación 7 para excitar el circuito magnético con una corriente periódica de frecuencia de excitación predeterminada. Una corriente de defecto diferencial crea una desviación o una disimetría del ciclo de magnetización del circuito magnético que genera una señal If, representativa de una corriente de defecto diferencial detectada por la unidad de procesamiento. Si la señal representativa de corriente de defecto diferencial If sobrepasa un umbral, la unidad de procesamiento suministra al relé 3 una señal de disparo 13 para provocar la apertura de contactos principales 14 dispuestos en serie con los conductores 5. Dispositivos de este tipo están descritos en la patente US5.195.008 y en la solicitud de patente EP0866536.

En algunos dispositivos, la unidad de procesamiento utiliza una variación de coeficiente de utilización para detectar un valor de corriente de defecto. Por ejemplo, una patente EP035634B1 da a conocer un dispositivo de protección diferencial sensible a una corriente de defecto diferencial alterna, continua o periódica. En este documento, la superación de la saturación del circuito magnético permite detectar una corriente de defecto por variación de coeficiente de utilización. Una solicitud de patente, EP1260821, también describe un dispositivo que utiliza la variación de un coeficiente de utilización para detectar una corriente de defecto diferencial.

En otros dispositivos de protección diferencial, la unidad de procesamiento utiliza una corriente de compensación inyectada en particular en un arrollamiento de compensación del transformador de medida para compensar una corriente de defecto. Semejante dispositivo está descrito en la patente US4276510. En tal caso, puesto que la corriente de compensación es proporcional a la corriente de defecto, para el procesamiento del disparo se utiliza una señal proporcional a la corriente de compensación.

Cuando la señal que ha de medirse es una señal alterna que presenta señales armónicas, la frecuencia de excitación tiene que ser elevada, por lo menos el doble de la frecuencia del armónico más alto que ha de medirse. A estas frecuencias, el umbral de disparo puede ser mayor que el umbral normal de disparo.

Sin embargo, la señal de defecto puede alcanzar frecuencias superiores a la de los armónicos que han de medirse. En tal caso, es posible que se produzcan disparos no deseados hacia frecuencias de valores múltiplos de la frecuencia de excitación. Estos disparos pueden venir representados por valores de disparos demasiado bajos con respecto a umbrales aceptables a estas frecuencias.

Explicación de la invención

La invención tiene por objetivo un dispositivo y un procedimiento de protección diferencial que evitan disparos no deseados para algunas frecuencias de corriente de defecto y un aparato eléctrico que incorpora un dispositivo de este tipo, suministrándose dicha señal de disparo cuando dicha señal representativa de un defecto diferencial sobrepasa por lo menos un umbral predeterminado durante la excitación mediante dicha primera frecuencia y durante la excitación mediante dicha segunda frecuencia.

Un dispositivo de protección diferencial según la invención incorpora medios de control de la frecuencia de excitación para controlar y cambiar la frecuencia de excitación y para suministrar dicha señal de excitación del circuito magnético con por lo menos una segunda frecuencia de excitación diferente de la primera frecuencia de excitación.

De acuerdo con la invención, los medios de control de la frecuencia de excitación cambian de frecuencia de excitación y la unidad de procesamiento suministra una señal de disparo si se sobrepasa por lo menos un umbral de disparo con una señal de excitación que tiene consecutivamente una primera frecuencia y luego una segunda frecuencia de excitación.

Ventajosamente, los medios de control de la frecuencia de excitación cambian de frecuencia de excitación y la unidad de procesamiento suministra una señal de disparo si se sobrepasa un primer umbral de disparo con una señal de excitación que tiene una primera frecuencia y se sobrepasa un segundo umbral de disparo con una señal de excitación que tiene una segunda frecuencia de excitación.

De acuerdo con una primera variante, los medios de control de la frecuencia de excitación cambian periódicamente de frecuencia de excitación.

De acuerdo con una segunda variante, la unidad de procesamiento incorpora medios de control del disparo para gobernar los medios de control de la frecuencia y para cambiar la frecuencia de excitación de la primera frecuencia hacia la segunda frecuencia de excitación cuando dicha señal de defecto diferencial sobrepasa un umbral de disparo con una señal de excitación a la primera frecuencia de excitación, suministrándose una señal de disparo si la señal de defecto diferencial sobrepasa un umbral con una señal de excitación a la segunda frecuencia de excitación.

Con preferencia, las frecuencias de excitación primera y segunda tienen valores entre 2 kilohercios y 10 kilohercios. Ventajosamente, la primera frecuencia de excitación tiene un valor de 3 kilohercios y la segunda frecuencia de excitación tiene un valor de 4,4 kilohercios.

Un aparato eléctrico de protección diferencial según la invención está descrito en la reivindicación 8.

Un procedimiento de protección diferencial se lleva a cabo según la reivindicación 9.

Ventajosamente, la segunda etapa de procesamiento y la segunda etapa de detección se realizan si se detecta un defecto en la primera etapa de detección.

Breve descripción de los dibujos

Otras ventajas y características resultarán más evidentes a partir de la descripción subsiguiente de formas de realización particulares de la invención, dadas a título de ejemplos no limitativos y representadas en los dibujos que se adjuntan, en los que:

la figura 1 representa un diagrama esquemático de un dispositivo de protección diferencial conocido;

la figura 2 representa un ejemplo de curva de valores de disparo en función de la frecuencia para una frecuencia de excitación;

la figura 3 representa un diagrama esquemático de un dispositivo de protección diferencial según una primera forma de realización de la invención;

las figuras 4 a 6 representan ejemplos de curvas de valores de disparo en función de la frecuencia para dos frecuencias de excitación;

la figura 7 representa un diagrama esquemático de un dispositivo de protección diferencial según una segunda forma de realización de la invención;

la figura 8 representa un organigrama que muestra un ejemplo de procedimiento según la invención.

Descripción detallada de formas de realización preferentes

En un dispositivo de la figura 1, una señal de defecto puede tener, por ejemplo, una frecuencia fundamental de 50 ó 60 Hz y ser medida con una frecuencia de excitación de 1500 Hz. En tal caso, se pueden medir o detectar correctamente frecuencias hasta el armónico 15, o sea 750 Hz de una señal de defecto a 50 Hz. Pasando de esta frecuencia de 750 Hz, aparece el riesgo de disparos no deseados provocados por fenómenos de resonancia.

La figura 2 muestra un ejemplo de curva de valores de corriente diferencial de disparo S1 en función de la frecuencia. En esta figura, la curva S1 muestra valles 10 de valores que aumentan la sensibilidad del dispositivo y pueden provocar disparos no deseados a determinadas frecuencias...

1. Un dispositivo de protección diferencial que incorpora:

- una unidad de procesamiento (1) que incorpora una entrada para recibir una señal representativa de un defecto diferencial (If) suministrada por un transformador de medida (2) de corriente diferencial y una salida para suministrar una señal de disparo (13) a un relé de disparo (3) cuando dicha señal representativa de un defecto diferencial sobrepasa un umbral predeterminado, y

- un circuito de excitación (7) para excitar un circuito magnético (4) del transformador de medida (2) de corriente diferencial con una señal de excitación (Ie) a una primera frecuencia de excitación (F1), un dispositivo caracterizado porque incorpora medios de control de la frecuencia de excitación (9) para controlar y cambiar la frecuencia de excitación y para suministrar dicha señal de excitación (Ie) del circuito magnético con por lo menos una segunda frecuencia de excitación (F2) diferente de la primera frecuencia de excitación (F1), suministrándose dicha señal de disparo cuando dicha señal representativa de un defecto diferencial sobrepasa por lo menos un umbral predeterminado durante la excitación, consecutivamente, mediante dicha primera frecuencia y luego durante la excitación mediante dicha segunda frecuencia.

2. El dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de control de la frecuencia de excitación (9) cambian de frecuencia de excitación y la unidad de procesamiento suministra una señal de disparo si se sobrepasa por lo menos un umbral de disparo con una señal de excitación que tiene consecutivamente una primera frecuencia (F1) y luego una segunda frecuencia de excitación (F2).

3. El dispositivo según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los medios de control de la frecuencia de excitación (9) cambian de frecuencia de excitación y la unidad de procesamiento (1) suministra una señal de disparo (13) si se sobrepasa un primer umbral de disparo (SD1) con una señal de excitación que tiene una primera frecuencia (F1) y se sobrepasa un segundo umbral de disparo (SD2) con una señal de excitación que tiene una segunda frecuencia de excitación (F2).

4. El dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los medios de control de la frecuencia de excitación (9) cambian periódicamente de frecuencia de excitación (F1, F2).

5. El dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la unidad de procesamiento incorpora medios de control del disparo (12) para gobernar los medios de control de la frecuencia (9) y para cambiar la frecuencia de excitación de la primera frecuencia (F1) hacia la segunda frecuencia de excitación (F2) cuando dicha señal de defecto diferencial (Id) sobrepasa un umbral de disparo (SD, SD1) con una señal de excitación a la primera frecuencia de excitación (F1), suministrándose una señal de disparo (13) si la señal de defecto diferencial (Id) sobrepasa un umbral (SD, SD2) con una señal de excitación a la segunda frecuencia de excitación (F2).

6. El dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las frecuencias de excitación primera y segunda (F1, F2) tienen valores entre 2 kilohercios y 10 kilohercios.

7. El dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque la primera frecuencia de excitación (F1) tiene un valor de 3 kilohercios y la segunda frecuencia de excitación (F2) tiene un valor de 4,4 kilohercios.

8. Un aparato eléctrico de protección diferencial que incorpora:

- un transformador de medida (2) de corriente de defecto diferencial que incorpora un arrollamiento secundario (6),

- unos contactos principales (14) conectados a unos conductores principales (5) que constituyen un arrollamiento primario de dicho transformador de medida,

- un relé de disparo (3) de la apertura de los contactos principales, y

- un dispositivo de protección diferencial según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 que tiene una unidad de procesamiento (1) con una entrada conectada al transformador de medida (2) de corriente diferencial y una salida conectada al relé de disparo (3) para suministrar la señal de disparo (13), y un circuito de excitación (7) conectado con un arrollamiento (6) del transformador de medida para suministrar una señal de excitación (Ie) a una primera frecuencia de excitación (F1), caracterizado porque el circuito de excitación incorpora medios para suministrar dicha señal de excitación a una segunda frecuencia de excitación (F2), suministrándose dicha señal de disparo cuando dicha señal representativa de un defecto diferencial sobrepasa por lo menos un umbral predeterminado durante la excitación consecutivamente mediante dicha primera frecuencia y luego durante la excitación mediante dicha segunda frecuencia.

9. Un procedimiento de protección diferencial con un dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque consta de:

- una primera etapa de procesamiento (20) que selecciona una primera frecuencia de excitación (F1) para excitar un circuito magnético (4) de un transformador de medida (2) de corriente diferencial de defecto (Id),

- una primera etapa de detección de defecto (21) en la que se compara con un umbral predeterminado una señal de corriente diferencial (If) extraída por excitación a dicha primera frecuencia,

- una segunda etapa de procesamiento (22) que selecciona por lo menos una segunda frecuencia de excitación (F2) para excitar el circuito magnético (4) del transformador de medida (2) de corriente diferencial de defecto (Id),

- una segunda etapa de detección de defecto (23) en la que se compara con un umbral una señal de corriente diferencial (If) extraída por excitación a dicha segunda frecuencia,

- una etapa de disparo (24) para suministrar una señal de disparo (13) si se detecta un defecto en las etapas de detección primera (21) y después segunda (23), por la superación de dicho umbral predeterminado.

10. El procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la segunda etapa de procesamiento (22) y la segunda etapa de detección (23) se llevan a cabo si se detecta un defecto en la primera etapa de detección (21).