Un procedimiento para el filtrado de una señal de corriente eléctrica representativa de una corriente en un sistema eléctrico que usa un filtro dentro de un relé protector,

que comprende las etapas de: recibir una señal i(t) de una corriente eléctrica de entrada; ajustar la señal eléctrica de entrada por medio de un valor de realimentación; amplificar la señal eléctrica ajustada por medio de un valor de ganancia proporcional; dar salida a la señal amplificada como señal de salida; y eliminar el ruido de la señal eléctrica de entrada en base a la señal de salida, en el que el valor de realimentación se determina integrando la señal de salida, caracterizado porque la etapa de eliminación del ruido se lleva a cabo calculado o bien la expresión **Fórmula** siendo IZ(t) el comportamiento de la línea de transmisión, siendo R una resistencia asociada con el sistema eléctrico, siendo L una inductancia asociada con el sistema eléctrico, siendo Kp el valor de ganancia proporcional y siendo Ki el valor de ganancia integral; o la expresión **Fórmula** siendo T el periodo de muestreo, siendo Isimulada(t) la salida del filtro simulado

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Típicamente, cuando se monitoriza un sistema eléctrico para detectar averías del sistema, el equipo de protección se configura para llevar a cabo varias rutinas diagnósticas o de monitorización. Una rutina tal incluye determinar si los componentes fundamentales de la frecuencia de la corriente están dentro de un intervalo o envolvente aceptable. Más específicamente, el equipo de protección está configurado para determinar periódicamente el componente fundamental de frecuencia del sistema eléctrico de las señales de corriente del sistema eléctrico para cada fase. Una vez que se determina para cada fase el componente fundamental de frecuencia de las señales de corriente, se compara cada componente con una envolvente deseada preseleccionada. Si el componente fundamental determinado está dentro de la envolvente, entonces se supera el ensayo diagnóstico del elemento. Sin embargo, si el componente fundamental no está dentro de la envolvente, tal condición puede ser indicativa de una avería potencial o de otro problema. Si tal condición persiste, el equipo de protección puede actuar para abrir el circuito asociado con el componente que está fuera de intervalo. Típicamente, una vez que se abre el circuito, un técnico de mantenimiento debe localizar y corregir la causa raíz del componente de corriente fuera de intervalo, y después cerrar el mecanismo de ruptura del circuito en el equipo de protección.

Para identificar con precisión la ubicación de una avería, por ejemplo, se analiza el componente fundamental de corriente para determinar la distancia desde el equipo de protección a la avería. Al efectuar tal análisis, es deseable eliminar los desfases de decaimiento del componente fundamental de la frecuencia del sistema eléctrico para mejorar la precisión. Los desfases de decaimiento suelen ocurrir en corrientes de línea durante perturbaciones transitorias en el sistema eléctrico y son causados por la respuesta de las impedancias inductivas y resistivas en la línea. La corrección de tal desfase de decaimiento debe compensar la naturaleza variante del desfase. Una vez que se ha eliminado el desfase de decaimiento, el componente fundamental de la frecuencia de la señal de corriente puede ser analizado para facilitar la localización de la avería.

Se conocen circuitos y filtros de simulación que modelan matemáticamente el comportamiento de la línea de transmisión según la función IZ(t) = i(t)•R + v(t), siendo v(t) = L(di(t)/dt). Esta señal de salida es la suma de dos términos: el primer término, proporcional al producto de la resistencia simulada y a la corriente de la línea; y el segundo término, proporcional al producto de la inductancia simulada y a la derivada del tiempo de la corriente de la línea. La función anterior se usa generalmente para eliminar desfases de decaimiento. En general, se usa una transformada discreta de Fourier (DFT) para determinar el componente fundamental de frecuencia del sistema eléctrica y los armónicos de cada corriente de línea.

La técnica de simulación tiene limitaciones. Por ejemplo, la diferenciación de la señal de entrada amplifica los armónicos de alta frecuencia, particularmente en dispositivos industriales como excitadores de motor y convertidores de ciclo. La amplificación de estos armónicos de alta frecuencia puede resultar en falsos picos de corriente, que pueden hacer que el relé protector se desconecte en un momento indebido. Este problema se ha vuelto más problemático a medida que ha aumentado la velocidad del equipo de protección.

En una implementación digital, los filtros de simulación típicamente se valen de la diferenciación de dos muestras de entrada. Para compensar un falso pico de señal, se reducen las ganancias diferenciales aumentado el periodo de muestreo. Sin embargo, el aumento en el periodo de muestreo tienda a disminuir el ancho de banda del filtro.

Se conoce otras técnicas. Por ejemplo, para reducir el número de cálculos requeridos para llevar a cabo una corrección de los desfases, la patente estadounidense nº 5.798.932 da a conocer la separación de la detección de averías y la determinación de la ubicación de la avería. Más específicamente, esta patente reconoce que los desfases de decaimiento no tienen necesariamente que eliminarse de los fasores de corriente para determinar si existe una avería, y que los desfases de decaimiento solo tienen que eliminarse cuando se usen fasores para ubicar la avería. Al invertir el orden de las etapas de proceso ejecutadas para que se generen los valores de los fasores y después, cuando haga falta, al eliminar los desfases de decaimiento de los valores generados de los fasores, puede reducirse significativamente la carga de cálculo en ciertas aplicaciones.

La patente estadounidense nº 5.796.630 da a conocer un sistema de un relé protector concebido en parte para eliminar la influencia de los componentes armónicos que puede haber presentes en una corriente defectuosa. El sistema incluye un filtro digital para dar salida a los datos variables eléctricos de las diferencias primera y segunda indicativos de las diferencias primera y segunda entre al menos dos datos de muestra de unas variables eléctricas primera y segunda. El sistema también incluye un filtro de adición para dar salida a los datos variables eléctricos aditivos primero y segundo indicativos de datos vectoriales ortogonales con respecto a los datos variables eléctricos de las diferencias primera y segunda. El sistema incluye además una unidad de control de relés para calcular variables controladas de una operación de relé en el sistema eléctrico en base a los datos variables eléctricos de las diferencias primera y segunda en un cierto tiempo de muestreo, para determinar si debe llevarse a cabo o no la protección del sistema eléctrico.

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La patente estadounidense nº 4.577.279 da a conocer un procedimiento para proporcionar compensación del desfase. Se eliminan los efectos de una señal de ruido exponencial transitoria tomando una muestra de una señal sinusoidal, haciendo la media de la perturbación transitoria en un intervalo temporal correspondiente a un número de ciclos de la señal sinusoidal, y restando la media de la media en el punto medio del intervalo temporal.

Aunque se conocen estas y otras técnicas para abordar los desfases, ninguna proporciona una técnica rápida, fiable y precisa para filtrar el ruido de las señales de sistemas eléctricos suministradas a relés protectores mientras se evitan falsos picos de señal.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

En vista de la presentación anterior, sería deseable proporcionar una técnica fiable, rápida, y precisa para filtrar las señales de sistemas eléctricos. También sería deseable que tal técnica evitara los falsos picos de señal. Sería deseable, además, que tal técnica fuera calibrable para diferentes aplicaciones y que tal técnica fuera realizable en circuitos analógicos o digitales.

Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento para filtrar una señal de corriente eléctrica representativa de una corriente en un parámetro de un sistema eléctrico que usa un filtro dentro de un relé protector, que comprende las etapas de recibir una señal de una corriente eléctrica de entrada; ajustar la señal eléctrica de entrada por medio de un valor de realimentación; amplificar la señal eléctrica ajustada por medio de un valor de ganancia proporcional; dar salida a la señal amplificada como señal de salida; y eliminar el ruido de la señal eléctrica de entrada en base a la señal de salida, en el que el valor de realimentación se determina integrando la señal de salida, en el que la etapa de eliminación del ruido se lleva a cabo calculado o bien

t = () ⋅ R + ⎡ K ⋅ L (+ K ⋅ K IZ tdt ) ⎤ ⋅ ( ),

IZ () it p /1 pi ∫ () it

⎣⎦

siendo Kp el valor de ganancia proporcional y siendo Ki el valor de ganancia integral; o

() t =⋅ () + B ⋅ it − T ) + K ⋅ I (t − T ),

I Ait (

simulada x simulada

siendo

K = ⎡2 − K KT ⎤

**(Ver fórmula)**

x ⎣ pi ⎦⎣ pi ⎦

A = R + L ⋅ 2⋅ K

**(Ver fórmula)**

p ⎣ pi ⎦

B =...

1. Un procedimiento para el filtrado de una señal de corriente eléctrica representativa de una corriente en un sistema eléctrico que usa un filtro dentro de un relé protector, que comprende las etapas de: recibir una señal i(t) de una corriente eléctrica de entrada; ajustar la señal eléctrica de entrada por medio de un valor de realimentación; amplificar la señal eléctrica ajustada por medio de un valor de ganancia proporcional; dar salida a la señal amplificada como señal de salida; y eliminar el ruido de la señal eléctrica de entrada en base a la señal de salida,

10 en el que el valor de realimentación se determina integrando la señal de salida,

caracterizado porque

la etapa de eliminación del ruido se lleva a cabo calculado o bien la expresión

IZ () it p /1 pi ∫⎦t = () ⋅ R + ⎡ K ⋅ L (+ K ⋅ K IZ () t dt )⎤ ⋅ it ( ),

⎣

siendo IZ(t) el comportamiento de la línea de transmisión, siendo R una resistencia asociada con el sistema eléctrico, siendo L una inductancia asociada con el sistema 15 eléctrico, siendo Kp el valor de ganancia proporcional y siendo Ki el valor de ganancia integral; o la expresión

() t =⋅ () + B ⋅ it − T ) + K ⋅ I (t − T ),

I Ait (

simulada x simulada

siendo

K = ⎡2 − K KT 2 + K pK T i ⎤ ,

x ⎣ p i

⎦

A = R + L ⋅ 2⋅ K

p + K pK T i ⎤ ,

⎦

B = K ⋅ R − L ⋅ ⎡2K 2 + K pK T )⎤ ,

x i

⎣

⎦

siendo T el periodo de muestreo, siendo Isimulada(t) la salida del filtro simulado.

2. El procedimiento de la reivindicación 1 en el que la señal de salida es una señal de 20 tensión.

3. El procedimiento de las reivindicaciones 1 o 2 en el que el valor de ganancia proporcional Kp es menor que 0,1 veces una frecuencia de corte del filtro.

4. El procedimiento de cualquier reivindicación precedente en el que la ganancia integral Ki es menos del 40% del valor de ganancia proporcional Kp.

25 5. Un filtro para un relé protector para filtrar una señal de entrada de corriente representativa

de una corriente en un sistema eléctrico, que comprende: una entrada para recibir la señal i(t) de una corriente eléctrica de entrada representativa de la corriente en el sistema eléctrico; un medio para ajustar la señal de entrada por medio de un valor de realimentación; un amplificador para amplificar la señal de entrada ajustada por medio de un valor de ganancia proporcional; y dar salida al resultado como una señal de salida; y un integrador para integrar la señal de salida para generar el valor de realimentación,

**(Ver fórmula)**

5 caracterizado porque

comprende además un medio para generar o bien una función:

IZ () t = it () ⋅ R + K ⋅ L /1 + K ⋅ K IZ () t dt ⋅ it ( ),

⎡ p ( pi ∫ ) ⎤

⎣ ⎦

representando IZ(t) el comportamiento de la línea de transmisión, siendo i(t) la señal de entrada, siendo R una resistencia asociada con el sistema eléctrico, siendo L una inductancia asociada con el sistema eléctrico, siendo Kp el valor de ganancia

10 proporcional y siendo Ki el valor de ganancia integral; o

() t =⋅ () + B ⋅ it − T ) + K ⋅ I (t − T ),

I Ait (

simulada x simulada

siendo

K = KT 2 + K KT ⎤ ,

x ⎣⎡2 − Kp i

pi ⎦

A = R + L ⋅ 2⋅ K 2 + K KT ⎤ ,

p pi ⎦

B = K ⋅ R − L ⋅ ⎡2 − Kp

**(Ver fórmula)**

x

⎣

⎦

siendo T un periodo de muestreo y siendo Isimulada(t) la salida del filtro simulado.

6. El filtro de la reivindicación 5 en el que el valor de ganancia proporcional Kp es menor que 0,1 veces un valor de corte del filtro.

7. El filtro de las reivindicaciones 5 o 6 en el que el valor de la ganancia integral Ki es menos del 40% del valor de ganancia proporcional Kp.