Sistema activo de compensación del campo magnético generado por instalaciones eléctricas lineales y su modo de funcionamiento.

La presente invención tiene por objeto el desarrollo de un sistema de compensación activo del campo magnético a frecuencia industrial generado por instalaciones eléctricas lineales, básicamente líneas eléctricas aéreas y subterráneas, y su modo de funcionamiento. Este sistema no requiere sensor de corriente de línea sino sensor de campo colocado en la fuente de corriente y se aplica para mitigar el campo generado por una o más fuentes de campo independientes

Sistema activo de compensación del campo magnético generado por instalaciones eléctricas lineales y su modo de funcionamiento.

Objeto de la invención

La presente invención tiene por objeto el desarrollo de un sistema de compensación activo del campo magnético a frecuencia industrial generado por instalaciones eléctricas lineales, básicamente líneas eléctricas aéreas y subterráneas, y su modo de funcionamiento. Este sistema no requiere sensor de corriente de línea sino sensor de campo colocado en la fuente de corriente y se aplica para mitigar el campo generado por una o más fuentes de campo indepen- dientes.

Estado de la técnica

Uno de los métodos tradicionales para reducir el campo magnético en un volumen determinado es disponer de varias espiras colocadas rodeando todo el volumen (típicamente fijadas a los contornos de la habitación-paredes o techos-) y alimentadas por una o varias corrientes eléctricas tal que se compense el campo magnético perturbador (ejemplo de uno de estos sistemas puede verse en la patente WO98/50798). Dichas corrientes se alimentan mediante una fuente regulada que ajusta el valor teniendo en cuenta la medida de varios sensores de campo colocados en el interior del volumen a compensar.

En el caso concreto de compensar el campo generado por instalaciones eléctricas lineales (en particular líneas eléctricas aéreas o subterráneas), éste puede ser fácilmente formulado a partir de la geometría de la fuente y la corriente que la atraviese, de modo que la corriente por el/los lazo/s compensadores puede ser estimada a partir de la medida de la/s corriente/s por la/s línea/s perturbadora/s, sin necesidad de disponer de sensores de campo magnético en el interior del volumen a compensar. Dos alternativas se han propuesto en este sentido.

La primera, consiste en disponer de un sensor de campo magnético que, colocado convenientemente, mida el campo magnético resultante, (debido tanto a la/s línea/s como a el/los lazo/s). La señal instantánea procedente del sensor se amplifica y desfasa de modo que se obtenga la intensidad instantánea a inyectar a el/los lazos (el factor de amplificación y el desfase pueden calcularse analíticamente). [A. Shenkman, N. Sonkin, y V. Kamensky, "Transmission lines as a source of industrial frequency electromagnetic field (EMF) radiation and a device for its active supression" Proc. 3^rd International Workshop on Biological Effects of Electromagnetic Fields, vol. II, pp. 593-499, Kos (Grecia), 2004].

Esta alternativa requiere disponer de un sensor de campo en una ubicación tal que el campo generado por el/los lazo/s sea el correspondiente a dos conductores rectilíneos, despreciando el efecto de los finales de lazo. Además sólo debe medir el campo conjunto de la/s línea/s y el/los lazo/s, por lo que el sensor de campo se debe alejar de el/los módulo/s de alimentación de el/los lazo/s para evitar interferencias.

La segunda alternativa consiste en disponer de un sensor de corriente por cada línea. La señal instantánea procedente de cada sensor se amplifica y desfase de modo que se obtenga la intensidad instantánea a inyectar a el/los lazo/s (el factor de amplificación y desfase pueden calcularse analíticamente). Existen dos versiones de esta alternativa, disponer de un sensor de campo para medir la corriente [U. Jonsson, A. Larsson, y J.O. Sjödin, "Optimized reduction of the magnetic field near Swedish 400 kV lines by advanced control of shield wire currents. Test results and economic evaluation", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 9, No 2, abril 1994.] o de un sensor que específicamente mida la corriente [Zerotesla News N° 1, Noviembre 2004 (http://www.agsm.it/oggetti/14100.pdf)].

Descripción de las figuras

Figura 1.- Lazo activo para compensar el campo debido a la línea.

Figura 2.- Dos lazos activos para compensar dos fuentes independientes separadas entre sí.

Figura 3.- Compensación de dos fuentes independientes próximas entre sí.

Descripción de la invención

La presente invención evita la necesidad de colocar un sensor de campo lejos de el/los lazos, así como un sensor de corriente en una fase de la línea perturbadora, para ajustar la corriente por el/los lazos. De este modo se obtiene un diseño del sistema de alimentación más compacto, evitando la necesidad de disponer de un lugar específico para colocar el sensor, así como simplificando los problemas asociados a la comunicación sensor-sistema de control, mejorando la fiabilidad. Además, se evita disponer de un costoso sensor de corriente inalámbrico. Para ello se dispone de uno o dos sensores de campo magnético colocados dentro del armario de alimentación a los lazos. Los sensores de campo miden exclusivamente el campo generado por las fuentes. Para conseguir esto se desconecta periódicamente (periodo T) y durante un pequeño intervalo de tiempo (t_d approx 100 ms) la alimentación al lazo. Dicho tiempo es suficiente para medir el campo generado por las fuentes y mediante un amplificador y un desfasador obtener la corriente a inyectar a los lazos. Una vez determinada la corriente, ésta se inyecta al lazo hasta el nuevo periodo en que se desconecta de nuevo la alimentación al lazo. La sincronización de la corriente del lazo con la corriente de la línea en el intervalo de tiempo restante (T-t_d) se obtiene a través de la alimentación en baja tensión a la fuente de potencia de los lazos. La duración del periodo T entre dos desconexiones depende de la variación de la corriente por las líneas (variación rápida exige periodos más cortos).

Por tanto, este método es tanto más válido cuanto más lenta sea la variación de la corriente por la línea, ya que el valor de T será mayor y la relación t_d/T será pequeña, obteniéndose un tiempo mayor de mitigación (T-t_d). Un valor apropiado de T es del orden de minutos. Esta circunstancia se da en el caso de líneas de distribución o de transporte que alimentan numerosas cargas. Además, este método se podrá aplicar en situaciones donde no es crítica la ausencia de mitigación durante intervalos muy cortos. Esto...

1. Sistema activo de compensación del campo magnético generado en instalaciones eléctricas lineales caracterizado porque comprende: a) uno ó varios lazos activos b) uno ó dos módulos de alimentación a los lazos y c) uno o dos sensores uniaxiales de campo magnético en el interior de cada módulo, dispuestos perpendicularmente entre sí, empleado para mitigar el campo generado por las instalaciones eléctricas.

2. Modo de funcionamiento del sistema de la reivindicación 1, generado por una única línea, caracterizado porque el sensor de campo magnético está instalado en el interior de un módulo de alimentación común a los lazos, de manera que el ajuste de la amplitud de la corriente por los lazos, se lleva a cabo de la siguiente manera:

a) se desconecta un periodo T, comprendido entre 10 segundos y 10 minutos, la corriente por los lazos y se mide con el sensor el campo generado por la linea obteniéndose el valor eficaz y desfase de la corriente a inyectar a los lazos,

b) pasado un tiempo t_d (comprendido entre 0,05 y 0,5 segundos) se alimentan nuevamente los lazos durante un tiempo T-t_d con las corrientes calculadas, iniciándose de nuevo el ciclo al finalizar dicho intervalo,

c) y durante el tiempo T-t_d las corrientes de los lazos se sincronizan en desfase con la tensión de entrada al módulo de alimentación.

3. Modo de funcionamiento del sistema de la reivindicación 1 generado por dos líneas suficientemente separadas entre sí, de modo que el campo generado por cada una se puede medir por separado, caracterizado porque dispone de dos módulos de alimentación, uno por cada línea, y un sensor de campo magnético instalado en el interior de cada módulo de alimentación, de manera que el ajuste de la amplitud de la corriente por los lazos, se lleva a cabo de la siguiente manera:

a) se desconecta periódicamente la corriente de alimentación a los lazos, periodo T₁ para lazos alimentados desde el módulo 1 y T₂ para lazos alimentados desde el módulo 2, comprendidos ambos entre 10 segundos y 10 minutos) y se mide con los sensores las corrientes por las líneas, obteniéndose el valor eficaz y desfase de las corrientes a inyectar a los lazos,

b) pasado un tiempo t_d1, para el módulo 1 ó t_d2, para el módulo 2, comprendidos entre 0,05 y 0,5 segundos, se alimentan nuevamente los lazos durante un tiempo T₁-t_d1, lazos alimentados por el módulo 1, ó T₂-t_d2, lazos alimentados por el módulo 2, iniciándose de nuevo el ciclo al finalizar dicho intervalo,

c) y durante estos intervalos de tiempo la corriente en los lazos se sincronizan en desfase con la tensión de entrada al módulo de alimentación.

4. Modo de funcionamiento del sistema de la reivindicación 1 generado por dos lineas próximas entre sí, de modo que es necesario medir el campo conjunto generado por ambas líneas, caracterizado porque dispone de un módulo de alimentación y dos sensores de campo magnético instalados en su interior, de manera que el ajuste de la amplitud de la corriente por los lazos, se lleva a cabo de la siguiente manera:

a) se desconecta un periodo T, comprendido entre 10 segundos y 10 minutos, la corriente por los lazos y se mide con ambos sensores exclusivamente el campo generado por ambas líneas, obteniéndose los valores de las intensidades a inyectar a los lazos,

b) pasado un tiempo t_d, comprendido entre 0,05 y 0,5 segundos, se alimentan nuevamente los lazos durante un tiempo T-t_d con las corrientes calculadas, iniciándose de nuevo el ciclo al finalizar dicho intervalo,

c) y durante el tiempo T-t_d las corrientes de los lazos se sincronizan en desfase con la tensión de entrada al módulo de alimentación.