APARATO Y PROCEDIMIENTO PARA LA DETECCIÓN DE AVERÍAS POR PUESTA A TIERRA.

Un sistema de protección contra averías por puesta a tierra que comprende un primer dispositivo de medición de corriente (14) para medir el flujo de corriente a una carga;

un segundo dispositivo de medición de corriente (8) para medir el flujo de corriente desde una fuente de energía eléctrica (4); y una unidad de control (30) dispuesta para comparar mediciones desde el primer y segundo dispositivo de medición de corriente y comparar el flujo de corriente a la carga y el flujo de corriente desde la fuente de energía eléctrica, y desconectar o de-energizar la fuente de energía eléctrica si la corriente difiere más de un valor predeterminado, caracterizado porque la unidad de control está configurada adicionalmente para comparar mediciones desde el primer y el segundo dispositivo de medición cuando no existe ningún estado de avería por puesta a tierra y derivar una relación entre las mediciones de modo que el primer dispositivo de medición (14) se utilice para calibrar el segundo dispositivo de medición (8)

La presente invención se refiere a un aparato y un procedimiento para la detección de averías por puesta a tierra.

Una avería por puesta a tierra, que consiste en la presencia de una vía de corriente no deseada procedente de una alimentación a tierra, puede determinarse mediante la detección de una diferencia entre la corriente alimentada desde 5 una alimentación de energía, tal como un generador, y la corriente alimentada a una carga. Los procedimientos convencionales que proporcionan la detección de averías por puesta a tierra incluyen la monitorización de la corriente del generador y la corriente de carga con dos derivaciones, con dos transformadores o dos dispositivos de efecto hall, cada uno de los cuales debe hacerse corresponder entre sí para proporcionar detecciones precisas. Incluso si los componentes se hacen corresponder con precisión, lo que normalmente requiere el uso de elementos sensores de 10 elevado coste, aún puede producirse la imprecisión debido a las diferencias térmicas entre los elementos sensores, dando como resultado que estos se desequilibren nuevamente. Esto puede conducir entonces a una indicación de una avería por puesta a tierra en virtud de una diferencia aparente entre la corriente alimentada desde el generador y la corriente alimentada a la carga, incluso aunque dicha diferencia no exista.

El documento US5.539.602 describe un interruptor de avería por puesta a tierra en el que un primer resistor R1 se utiliza 15 para medir la corriente que fluye a una carga y un segundo resistor R2 se utiliza para medir la corriente que fluye desde la carga. En una forma de realización preferida, R1 y R2 son iguales, y formados así, la diferencia entre las caídas de tensión a través de los resistores debería dar como resultado un valor cero en ausencia de una avería por puesta a tierra. La presencia de una avería por puesta a tierra se indica por un valor de diferencia que excede un valor umbral. En una segunda variación, explicada brevemente, los resistores R1 y R2 pueden ser diferentes. En dicho caso, un valor no 20 – cero específico en la diferencia entre las caídas de voltaje se toma como indicativo de que no existe una avería por puesta a tierra. No obstante, si el valor de diferencia difiere del valor no-cero más de una cantidad específica, entonces se señaliza una avería por puesta a tierra y se desconecta la alimentación. Un problema importante con esta segunda forma de realización es que no puede indicar la diferencia entre los cambios de voltaje que resultan de una avería por puesta a tierra y los que resultan de un cambio en la corriente extraída por la carga. 25

El documento DE19959777 describe una disposición en la que se utilizan sensores para medir el flujo de corriente en cualquier extremo de un cable. Un procesador asociado con cada sensor, que en la forma de realización descrita son transformadores de corriente, realiza una estimación de la corriente, genera un valor de error que parece representar ruido de medición, y un valor de tolerancia basado en un producto de la corriente y una tolerancia de medición asumida para el sensor. Los valores de tolerancia y valores de ruido de los sensores se suman para modificar un valor umbral de 30 error.

El objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato que supere el problema de la técnica anterior permitiendo que uno de los elementos sensores de la corriente calibre de forma efectiva al segundo. La calibración puede ser arbitraria en el sentido de que la unidad de control simplemente pretende obtener una correlación útil entre los dos dispositivos de medición de corriente y solo uno de los sensores necesita ser preciso para obtener una 35 diferencia precisa.

Un objetivo de este tipo se alcanza mediante un aparato y un procedimiento según la reivindicación 1 y la reivindicación 12.

Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de protección frente a averías por puesta a tierra que comprende un primer dispositivo de medición de corriente para medir el flujo de corriente a una carga; un 40 segundo dispositivo de medición de corriente para medir el flujo de corriente desde una fuente de energía eléctrica; y una unidad de control configurada para comparar mediciones desde los dispositivos de medición de corriente primero y segundo y comparar el flujo de corriente a la carga y el flujo de corriente desde la fuente de energía eléctrica y desconectar o de-energizar la fuente de energía eléctrica si la corriente difiere más de un valor predeterminado, caracterizado porque la unidad de control está configurada además para comparar mediciones desde los dispositivos 45 de medición primero y segundo cuando no existe un estado de avería por puesta a tierra y derivar una relación entre las mediciones de modo que el primer dispositivo de medición de corriente se utilice para calibrar el segundo dispositivo de medición.

La creación de una relación entre las respuestas de los dispositivos de medición de corriente primero y segundo permite que las correspondientes salidas de los dispositivos de medición de corriente sean comparadas de un modo significativo 50 incluso cuando la corriente extraída por la carga cambia. Más concretamente, si una medición de las respuestas de los dispositivos de medición de corriente se realiza cuando está fluyendo una primera corriente, entonces la relación permite que las corrientes que fluyen a través de los dispositivos de medición se comparen de forma significativa cuando está fluyendo una segunda corriente, que puede ser significativamente diferente de la primera corriente. Por tanto, este sistema de protección puede hacer frente a cambios en la corriente de carga que fluye a través de la carga. 55

Si puede esperarse que los elementos sensores de corriente sean fundamentalmente lineales en su respuesta a una corriente cambiante, entonces la correlación o corrección entre las dos mediciones de corriente puede llevarse a cabo escalando una de las mediciones con respecto a la otra de modo que se hagan corresponder. Esto es especialmente

probable que funcione si las mediciones de corriente se realizan monitorizando el voltaje que ha caído a través de un elemento óhmico como resultado del flujo de corriente en su interior.

La resistencia del o de cada elemento óhmico utilizado para la medición de corriente puede variar y, por tanto, puede resultar necesario calcular una resistencia revisada para el elemento óhmico, ya sea de forma continua o de una forma periódica, para utilizarla en la comparación del flujo de corriente. Suponiendo que dicho nuevo cálculo de la resistencia 5 no se aplique de forma instantánea sino que más bien sea una contribución variable en el tiempo de la estimación de resistencia preponderante junto con estimaciones históricas de resistencia, el sistema es capaz de recalibrar de forma continua los sensores uno respecto a otro, eliminando con ello las posibles imprecisiones causadas por deriva térmica, mientras mantiene al mismo tiempo una buena sensibilidad a la presencia de una avería por puesta a tierra.

Los sensores no tienen que ser simplemente sensores óhmicos, sino que pueden utilizarse otros dispositivos tales como 10 dispositivos de efecto hall o transformadores de corriente, y de hecho podrían utilizarse combinaciones de dispositivos tales como la derivación de corriente y un dispositivo de efecto hall siempre y cuando cada dispositivo esté razonablemente bien caracterizado de modo que pueda establecerse inicialmente, en un estado de no avería, una correlación razonable entre las corrientes según son medidas por cada dispositivo. Después, la unidad de control puede determinar una corrección de calibración que puede aplicarse a los dispositivos y actualizarse de vez en cuando. 15

Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento para proporcionar protección contra averías por puesta a tierra que comprende los pasos de medir una primera corriente alimentada a una carga utilizando un primer dispositivo de medición de corriente; medir una segunda corriente alimentada desde un generador utilizando un segundo dispositivo de medición de corriente; suponiendo que no exista ningún estado de avería por puesta a tierra, aplicar una corrección, función escalar o función cartográfica para derivar una relación entre las 20 mediciones, de modo que el primer dispositivo de medición de corriente se utilice para calibrar el segundo dispositivo de medición de corriente y, después, comparar las mediciones de las corrientes primera y segunda e indicar un estado de avería... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de protección contra averías por puesta a tierra que comprende un primer dispositivo de medición de corriente (14) para medir el flujo de corriente a una carga; un segundo dispositivo de medición de corriente (8) para medir el flujo de corriente desde una fuente de energía eléctrica (4); y una unidad de control (30) dispuesta para comparar mediciones desde el primer y segundo dispositivo de medición de corriente y comparar el flujo de corriente a 5 la carga y el flujo de corriente desde la fuente de energía eléctrica, y desconectar o de-energizar la fuente de energía eléctrica si la corriente difiere más de un valor predeterminado, caracterizado porque la unidad de control está configurada adicionalmente para comparar mediciones desde el primer y el segundo dispositivo de medición cuando no existe ningún estado de avería por puesta a tierra y derivar una relación entre las mediciones de modo que el primer dispositivo de medición (14) se utilice para calibrar el segundo dispositivo de medición (8). 10

2. Un sistema de protección contra averías por puesta a tierra según se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado porque la fuente de energía eléctrica es un generador (4) y el segundo dispositivo de medición de corriente es un bobinado (8) dentro del generador.

3. Un sistema de protección contra averías por puesta a tierra según se reivindica en la reivindicación 2, caracterizado porque el bobinado (8) dentro del generador es un bobinado interpolar. 15

4. Un sistema de protección contra averías por puesta a tierra según se reivindica en la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque la unidad de control (30) realiza una estimación de la resistencia del bobinado (8).

5. Un sistema de protección contra averías por puesta a tierra según se reivindica en la reivindicación 2, 3 o 4, caracterizado porque la unidad de control mide el voltaje (Va) que se presenta a través del bobinado (8).

6. Un sistema de protección contra averías por puesta a tierra según se reivindica en una cualquiera de las 20 reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se filtran las salidas del primer y segundo dispositivo de medición.

7. Un sistema de protección contra averías por puesta a tierra según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la unidad de control (30) aplica una corrección variable en función del tiempo a una medición de la diferencia de corriente, de modo que, en estados de no avería, la medición de la diferencia de corriente tiende a aproximarse a un valor de referencia. 25

8. Un sistema de protección contra averías por puesta a tierra según se reivindica en la reivindicación 7, caracterizado porque se indica una avería por puesta a tierra cuando la medición de la diferencia de corriente difiere del valor de referencia más de un primer valor umbral.

9. Un sistema de protección contra averías por puesta a tierra según la reivindicación 1, caracterizado porque la relación derivada al fluir una primera corriente permite que los dispositivos de medición de la corriente se utilicen para 30 comparar el flujo de corriente a valores diferentes de la primera corriente.

10. Un sistema de protección contra averías por puesta a tierra según se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado porque el primer y segundo dispositivo de medición de la corriente tienen diferentes impedancias.

11. Una aeronave que incluye un sistema de protección contra averías por puesta a tierra según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes. 35

12. Un procedimiento para proporcionar protección contra averías por puesta a tierra que comprende los pasos de medir una primera corriente alimentada a una carga utilizando un primer dispositivo de medición de corriente; medir una segunda corriente alimentada desde un generador utilizando un segundo dispositivo de medición de corriente; suponiendo que no exista ningún estado de avería por puesta a tierra, aplicar una corrección, función de escalado o función cartográfica para derivar una relación entre las mediciones de modo que el primer dispositivo de medición de la 40 corriente se utilice para calibrar el segundo dispositivo de medición de la corriente, y después comparar las mediciones de la primera y segunda corriente e indicar un estado de avería si la diferencia supera un valor predeterminado.

13. Un procedimiento según se reivindica en la reivindicación 12, en el que la corrección, el escalado o la representación cartográfica varía como una función del tiempo para mantener las mediciones fundamentalmente iguales.

14. Un procedimiento según se reivindica en la reivindicación 13, en el que la variación tiene una constante temporal de 45 modo que las diferencias a corto plazo pueden detectarse como un estado de avería.