MÉTODO PARA DETECTAR, IDENTIFICAR Y LOCALIZAR DESCARGAS PARCIALES QUE TIENEN LUGAR EN UN SITIO DE DESCARGA A LO LARGO DE UN APARATO ELÉCTRICO.

- Método para detectar, identificar y localizar descargas parciales,

que tienen lugar en un sitio de descarga a lo largo de un aparato eléctrico, que comprende las siguientes etapas: - detección (1) de señales eléctricas analógicas capturadas por un sensor acoplado operativamente al aparato en una estación de detección y generación de correspondientes señales digitales representativas de las formas de onda de dichas señales analógicas; - atribución (2) a cada señal detectada de un valor de un parámetro de fase representativo de la fase de la tensión aplicada al aparato eléctrico en el instante de detección de la señal; - derivación (3), para cada una de dichas señales digitales, de al menos un parámetro de forma correlacionado con la forma de onda de esa señal y al menos un parámetro de amplitud correlacionado con la amplitud de esa señal; - separación (4) del conjunto de dichas señales digitales detectadas en subconjuntos, de modo que las señales digitales de cada subconjunto tengan valores similares del parámetro de forma; - identificación (5) de subconjuntos de señales correspondientes a descargas parciales y catalogación de los mismos, en función de evaluaciones estadísticas en base a los valores de los parámetros de amplitud y de fase para las señales de cada subconjunto evaluado individualmente; - repetición de las etapas precedentes en una pluralidad de estaciones de detección ubicadas a lo largo del aparato; - correlación (7) de los subconjuntos de señales detectados en diferentes estaciones de detección y catalogados análogamente; - selección (8) de un subconjunto en el ámbito de un grupo de subconjuntos correlacionados, en base a los valores de los parámetros de forma y de amplitud para las señales de los diferentes subconjuntos de dicho grupo, y ubicación (9) de las descargas parciales correspondientes a dichas señales en correspondencia de la estación de detección del subconjunto seleccionado, caracterizado por el hecho que, en la etapa de selección (8), viene seleccionado el subconjunto cuyas señales tienen valores máximos del parámetro de amplitud y del parámetro de forma correlacionados con el contenido en frecuencia de las señales y valores mínimos del parámetro de forma correlacionado con la duración temporal de la señal, con respecto a los otros subconjuntos del grupo de subconjuntos correlacionados

La presente invención se refiere a un método para detectar, identificar y localizar descargas parciales que tienen lugar en un sitio de descarga a lo largo de un aparato eléctrico. Más en general, el campo técnico de la presente invención es el del diagnóstico de sistemas eléctricos (en particular de alta tensión) a través de la detección / procesamiento de descargas eléctricas parciales.

Nótese que una descarga parcial es una descarga eléctrica que afecta una porción limitada de un aislador de un sistema eléctrico, por lo tanto no provoca la inmediata avería del sistema, sino su paulatino degrado. Asimismo, las descargas parciales, por su naturaleza, tienen un desarrollo que substancialmente es restringido a un defecto del sistema aislante.

Bajo esta óptica, las técnicas de diagnóstico que se basan en la detección e interpretación de descargas parciales se hallan entre las más prometedoras y son ampliamente estudiadas en el ámbito de la investigación científica, porque la evaluación de las señales relacionadas a descargas parciales permite investigar la naturaleza de los defectos del sistema aislante en el cual tienen lugar las descargas y la posición de los defectos dentro del mismo sistema aislante.

En particular, la presente invención se refiere al diagnóstico de cables eléctricos para tensiones medias y altas (y también de autotransformadores).

En este tipo de aparato es aconsejable identificar cualquier defecto que pueda constituir una causa de avería del cable, por ejemplo defectos situados en los empalmes, en las terminaciones o incluso en el mismo aislador del cable. Generalmente tales defectos son el sitio de actividad de descargas parciales; por lo tanto, lo que en general se intenta es identificar esos defectos determinando las correspondientes actividades de descargas parciales por medio de apropiados sensores acoplados al cable a evaluar.

Puletti F. et al.: “Risk Management of HV Polymeric Cables Based on Partial Discharge Assessment” PES TD 2005/2006 Mayo 21-24, 2006, Piscataway, NJ, USA, IEEE, 1° de enero de 2006, páginas 626-633, ISBN: 978-0-78039194-9 da a conocer un método de detección e identificación de descargas parciales usando información de la forma del impulso.

Sin embargo, la identificación de defectos en cables detectando descargas parciales exhibe dos dificultades principales.

Una primera dificultad consta en identificar de manera fiable las descargas parciales a examinar. En general, a los sensores están acopladas, además de las señales que corresponden a las actividades de descargas parciales a identificar, numerosas señales; dichas señales no deseadas pueden estar constituidas por ruido de fondo, u otro tipo de perturbaciones o si no por actividades de descargas parciales adicionales fuera del cable o, de todos modos, señales no peligrosas (pero confundibles con las peligrosas a identificar). Substancialmente todas esas señales están superpuestas a las de las descargas parciales a detectar y muchas veces (especialmente si su amplitud es mayor que las señales a detectar) impiden su identificación.

Una segunda dificultad es la de localizar la fuente (o fuentes) de las descargas detectadas en el cable. No es suficiente detectar la presencia de un defecto, sino que además es necesario establecer, al menos con un razonable grado de aproximación, donde está situado el defecto en el cable, para intervenir con eficacia cuando se efectúa un servicio de mantenimiento.

Para eliminar la primera dificultad, los métodos conocidos utilizan sensores y sistemas de filtrado ajustados adecuadamente con la finalidad de detectar las señales de descargas parciales sin detectar las señales relacionadas al ruido.

De todos modos, esos métodos presentan las siguientes limitaciones.

Es imposible configurar los sensores de manera ideal para cualquier circunstancia y muchas veces los sistemas de filtrado son ineficaces. Asimismo, puesto que la frecuencia de las señales de descarga de interés no es conocida a priori, lamentablemente existe el riesgo de filtrar precisamente esas señales.

Finalmente, cuando las señales de las actividades de descargas parciales a detectar se hallan superpuestas a otras señales de descargas parciales a ignorar (por ejemplo, porque son externas al cable), existe el riesgo de que sea imposible tratar dichas señales selectivamente por medio de los sistemas de filtrado en uso (constituidos por ejemplo por filtros analógicos pasa-banda).

Por lo que concierne a la localización de un sitio de descarga a lo largo de un cable, se conocen diferentes técnicas.

Una técnica, también denominada técnica de reflectometría, consta en adquirir las señales en una estación de detección ubicada en correspondencia de una extremidad del cable y en evaluar el tiempo transcurrido entre una señal y la señal generada por la reflexión de la misma señal en correspondencia de la extremidad opuesta del cable. Luego, en base a la velocidad de propagación de las señales en ese cable se calcula la distancia de la fuente de esa señal con respecto al punto de detección.

En el caso de cables largos la fiabilidad de esta técnica es baja, porque las señales, en su transmisión a través del cable, vienen atenuadas hasta el punto que existe el riesgo de no poderlas detectar en la estación de detección.

Otra técnica consiste en el acoplamiento al cable de una pluralidad (al menos 2, en general 3) de sensores (por ende, definiendo una pluralidad de estaciones de detección) en diferentes posiciones del cable. Cuando la señal en uno de los sensores supera un nivel predeterminado, las señales provenientes de los varios sensores vienen adquiridas de modo síncrono; la ventana temporal de la adquisición debe ser suficientemente larga para permitir medir el mismo impulso en tránsito en los varios sensores. Comparando los tiempos de llegada de las mismas señales a los diferentes sensores, es posible localizar la fuente de las señales a lo largo del cable.

Esta técnica es bastante precisa, pero exige tiempos sumamente largos para la instalación del equipo necesario y su costo es muy elevado.

Por consiguiente, a las dificultades y limitaciones de la técnica conocida con respecto a localizar las señales detectadas se agregan las pertenecientes a la identificación de las señales efectivamente asociadas a las actividades de descargas parciales que tienen lugar en el cable y, por ende, a localizar.

Bajo esta óptica, las técnicas conocidas no aseguran resultados fiables y a menudo se demuestran ineficaces.

El objetivo de la presente invención es el de eliminar dichos inconvenientes y poner a disposición un método para detectar, identificar y localizar descargas parciales que tienen lugar en un sitio de descarga a lo largo de un aparato eléctrico que sea sumamente simple y conveniente para aplicar y al mismo tiempo eficaz.

Dicho objetivo se logra en su totalidad a través del método de la presente invención, que está caracterizado por lo expuesto en las reivindicaciones anexas.

Esas y otras características se pondrán aún más de manifiesto a partir de la descripción que sigue de una ejecución preferente, exhibida a título puramente ejemplificador y no limitativo en la lámina de dibujo anexa, en la cual la única figura muestra esquemáticamente el método según la presente invención.

El método según la presente invención es un método para identificar y localizar descargas parciales que tienen lugar en un sitio de descarga a lo largo de un aparato eléctrico.

En particular, el método de la presente invención tiene como objetivo la evaluación de tipo diagnóstico de cables eléctricos de media y alta tensión.

Este método contempla conducir adquisiciones de señales eléctricas detectadas por medio de sensores acoplados con el aparato. El término “adquisición” significa la detección de una pluralidad de señales eléctricas en un intervalo de tiempo, dicho intervalo de tiempo definiendo la duración de la adquisición.

La adquisición puede llevar aparejada la detección de una cantidad predeterminada de señales o, alternativamente, la detección de todas las señales capturadas por los sensores en un intervalo de tiempo predeterminado. Como es bien sabido, para evaluar las señales desde el punto de vista estadístico es esencial que una adquisición incluya una pluralidad de... [Seguir leyendo]

1. Método para detectar, identificar y localizar descargas parciales, que tienen lugar en un sitio de descarga a lo largo de un aparato eléctrico, que comprende las siguientes etapas:

- detección (1) de señales eléctricas analógicas capturadas por un sensor acoplado operativamente al aparato en una estación de detección y generación de correspondientes señales digitales representativas de las formas de onda de dichas señales analógicas;

- atribución (2) a cada señal detectada de un valor de un parámetro de fase representativo de la fase de la tensión aplicada al aparato eléctrico en el instante de detección de la señal;

- derivación (3), para cada una de dichas señales digitales, de al menos un parámetro de forma correlacionado con la forma de onda de esa señal y al menos un parámetro de amplitud correlacionado con la amplitud de esa señal;

- separación (4) del conjunto de dichas señales digitales detectadas en subconjuntos, de modo que las señales digitales de cada subconjunto tengan valores similares del parámetro de forma;

- identificación (5) de subconjuntos de señales correspondientes a descargas parciales y catalogación de los mismos, en función de evaluaciones estadísticas en base a los valores de los parámetros de amplitud y de fase para las señales de cada subconjunto evaluado individualmente;

- repetición de las etapas precedentes en una pluralidad de estaciones de detección ubicadas a lo largo del aparato;

- correlación (7) de los subconjuntos de señales detectados en diferentes estaciones de detección y catalogados análogamente;

- selección (8) de un subconjunto en el ámbito de un grupo de subconjuntos correlacionados, en base a los valores de los parámetros de forma y de amplitud para las señales de los diferentes subconjuntos de dicho grupo, y ubicación (9) de las descargas parciales correspondientes a dichas señales en correspondencia de la estación de detección del subconjunto seleccionado,

caracterizado por el hecho que, en la etapa de selección (8), viene seleccionado el subconjunto cuyas señales tienen valores máximos del parámetro de amplitud y del parámetro de forma correlacionados con el contenido en frecuencia de las señales y valores mínimos del parámetro de forma correlacionado con la duración temporal de la señal, con respecto a los otros subconjuntos del grupo de subconjuntos correlacionados.

2. Método según la reivindicación 1, donde el parámetro de forma derivado en la etapa de derivación (2) es un parámetro correlacionado al contenido en frecuencias de la señal.

3. Método según la reivindicación 1, donde la etapa de derivación (2) contempla la derivación, para cada una de dichas señales digitales, de un parámetro de forma, correlacionado con el contenido en frecuencia de la señal, y un segundo parámetro de forma, correlacionado con la duración temporal de la señal.

4. Método según la reivindicación 3, donde la etapa de separación (3) contempla la agrupación en un mismo subconjunto de señales ubicadas en una misma región de un plano de referencia que tiene como coordenadas dicho primer y dicho segundo parámetro de forma.

5. Método según la reivindicación 1, donde la etapa de identificación (5) de un subconjunto contempla el uso de un motor de inferencia difusa que trabaja en función de los valores de los parámetros de fase y de amplitud para las señales de ese subconjunto.

6. Método según la reivindicación 1, donde, en la etapa de identificación (5), la catalogación viene efectuada en función de una forma de un diagrama definido por las señales de ese subconjunto mostradas como puntos en un plano de referencia que tiene como coordenadas los valores de los parámetros de fase y de amplitud.

7. Método según la reivindicación 2, donde en la etapa de selección (8) viene seleccionado el subconjunto cuya señales tienen valores máximos del parámetro de amplitud y del parámetro de forma correlacionados al contenido en frecuencias de las señales, con respecto a los otros subconjuntos del grupo de subconjuntos correlacionados.

8. Método según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, donde el aparato eléctrico es un cable de media o alta tensión y las estaciones de detección están ubicadas en correspondencia de accesorios del cable.