MÉTODO Y APARATO PARA MONITOREAR UNA ACTIVIDAD DE DESCARGAS ELÉCTRICAS PARCIALES EN UN APARATO ELÉCTRICO ALIMENTADO CON TENSIÓN CONTINUA.

Método para monitorear una actividad de descargas eléctricas parciales en un aparato eléctrico alimentado con tensión continua,

caracterizado por el hecho que comprende las siguientes etapas operativas, repetidas en sucesión a intervalos de tiempo predeterminados: - medición (1), con una secuencia de adquisición repetida a lo largo del tiempo, de señales eléctricas analógicas detectadas por un sensor acoplado operativamente al aparato y generación de correspondientes señales digitales representativas de las formas de onda de dichas señales analógicas; - derivación (2), para cada una de dichas señales digitales, de al menos un parámetro de forma correlacionado a la forma de onda de esa señal y al menos un parámetro de amplitud correlacionado a la amplitud de esa señal; - separación (3) del conjunto de dichas señales digitales medidas en subconjuntos, de modo que las señales digitales de cada subconjunto tengan valores similares del parámetro de forma; - correlación (4) de los subconjuntos de señales que tienen valores similares del parámetro de forma y medidas en etapas sucesivas a dichos intervalos de tiempo predeterminados, definiendo grupos de subconjuntos correlacionados; - selección (5) de eventuales grupos de subconjuntos correlacionados para los cuales el parámetro de amplitud tiene un perfil predeterminado a lo largo del tiempo y atribución de las señales de dichos subconjuntos a actividades de descargas parciales.

Campo Técnico y Técnica Conocida

La presente invención se refiere a un método y a un aparato para monitorear una actividad de descargas eléctricas parciales en un aparato eléctrico alimentado con tensión continua.

Más en general, el campo técnico de la presente invención es el del diagnóstico de sistemas eléctricos (en particular sistemas de alta tensión) mediante medición / procesamiento de descargas eléctricas parciales.

Nótese que una descarga parcial es una descarga eléctrica que concierne a una porción limitada de un aislador de un sistema eléctrico, por consiguiente no provoca la inmediata avería del sistema, sino su paulatino degrado. Por lo tanto, 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 sistema aislante.

Bajo esta óptica, cabe hacer notar que la medición y el monitoreo de descargas parciales es una práctica consolidada por lo que concierne a aparatos eléctricos que trabajan con tensión alterna (CA). Cavallini A. et al.: "A new approach to the diagnosis of solid insulation systems based on PD signal inference" IEEE ELECTRICAL INSULATION MAGAZINE, NUEVA YORK, NUEVA YORK, EE.UU., vol. 19, n. 2, 1° de marzo de 2003, páginas 2330, ISSN: 0883-7554 da a conocer un método para la evaluación de la actividad de descargas parciales basado en el reconocimiento de estructuras en aparatos eléctricos alimentados con CA. En efecto, por mucho tiempo el fenómeno de descargas parciales de CA también ha sido objeto de estudios científicos.

Por el contrario, los fenómenos de descargas parciales en presencia de tensión continua (CC) casi son ignorados tanto en los textos como en la práctica actual de actividades de diagnóstico. En efecto, puesto que con corriente continua no es posible establecer una correlación temporal entre eventos de descargas y perfil de la tensión de alimentación (y, por ende, del campo eléctrico que los genera), es sumamente complejo separar el fenómeno de descargas del ruido y de otros fenómenos de perturbación.

Además, cabe hacer notar que la correlación entre eventos de descarga y fase del campo eléctrico que genera las descargas es un elemento central también en sistemas para la interpretación de los fenómenos de descargas adquiridas, es decir para la asociación de una actividad de descargas a un defecto de un sistema aislante a evaluar. La identificación es una etapa fundamental para definir correctamente la fiabilidad del componente bajo estudio, porque a menudo los diferentes tipos de defectos producen efectos de degrado que son muy diferentes entre sí.

De todos modos, los aparatos eléctricos sometidos a tensión continua no son totalmente exentos de los fenómenos de descargas parciales, si bien, típicamente, en los sistemas aislantes de CC la frecuencia de repetición de las descargas es más baja que en los sistemas aislantes de CA.

Por lo tanto, si fuera posible separar el ruido y las perturbaciones de los fenómenos de descargas parciales y distinguir los distintos tipos de fenómenos presentes en un aparato, pudiendo medir y monitorear la actividad de descargas parciales también en aparatos eléctricos que trabajan con CC, en ese caso se estaría en presencia de una herramienta útil de diagnóstico.

A tal efecto, las técnicas de diagnóstico en uso contemplan llevar a cabo mediciones de descargas parciales en aparatos eléctricos que trabajan con CC sometiendo dichos aparatos a una tensión alternada (es decir realizando las mediciones de descargas parciales en CA), para tener a disposición una correlación de las descargas con la fase de la tensión.

A tal efecto se conocen métodos para la medición de descargas parciales que contemplan la alimentación de aparatos (por ejemplo cables eléctricos) con una tensión alterna a una frecuencia de 0,1 Hz o con sistemas resonantes.

Sin embargo, la fiabilidad de los resultados obtenidos con dichos métodos es escasa, porque las condiciones eléctricas creadas específicamente durante las mediciones aplicando una tensión alternada no coinciden con las efectivas condiciones de funcionamiento. Por ejemplo, puesto que el perfil del campo eléctrico en un cable alimentado con CC es totalmente diferente que el del mismo cable alimentado con CA, es posible que durante las mediciones realizadas con dichos métodos (en CA), podrían ocurrir fenómenos de descargas que en condiciones de ejercicio (en CC) no se hubiesen desarrollado; o bien, la tensión alternada podría resaltar como sumamente significativo un fenómeno de descargas que, bajo las efectivas condiciones operativas, es relativamente inocuo, y, por el contrario, podría menospreciar otros fenómenos de descargas que en vez, bajo las efectivas condiciones operativas, son muy peligrosas.

Revelación de la Invención

El objetivo de la presente invención es el de eliminar dichos inconvenientes y poner a disposición un método para medir y procesar descargas eléctricas parciales que tienen lugar en un aparato eléctrico sometido a una tensión continua, que sea sumamente eficaz, proporcionando información fiable para una evaluación de diagnóstico.

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.

Breve Descripción de los Dibujos

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 se refiere a un método para monitorear una actividad de descargas eléctricas parciales que tienen lugar en un aparato eléctrico alimentado con tensión continua (CC).

La expresión “monitoreo de una actividad de descargas parciales en un aparato” significa la medición de señales eléctricas (impulsos de corriente) asociadas a descargas parciales repetidas periódicamente en etapas sucesivas, para tener bajo control los defectos del aparato eléctrico donde tienen lugar las descargas parciales y, por consiguiente, estar en condiciones de planificar servicios de mantenimiento decidiendo, en cada caso específico, si intervenir sobre el aparato o seguir con el monitoreo, en función del grado de peligro que se le atribuye a las actividades de descargas parciales o a los defectos que se observaron.

Cabe hacer notar que este método contempla el acoplamiento al aparato a evaluar de uno o varios sensores en condiciones de detectar los impulsos de corriente correspondientes a las descargas parciales que tienen lugar en el mismo aparato, de conformidad con la técnica conocida (dichos sensores son substancialmente de los mismos tipos que los que se emplean para medir descargas parciales en CA).

Por consiguiente, el presente método comprende una secuencia de adquisiciones repetidas a lo largo del tiempo de las señales eléctricas detectadas por el sensor, con la posibilidad de llevar a cabo, en base a los resultados de las adquisiciones, una evaluación diagnóstica del aparato.

Nótese que es inevitable que al sensor también se acoplen otras señales correspondientes a perturbaciones

o a ruido de fondo o, de todos modos, no relacionadas a las actividades de descargas parciales que tienen lugar en el aparato; tales señales no son las que se quiere monitorear y evaluar desde el punto de vista diagnóstico, sino que son señales no deseadas que a menudo se superponen a las señales a monitorear.

Bajo esta óptica, el método de la presente invención de modo original comprende las siguientes etapas operativas, repetidas en sucesión periódicamente, es decir a intervalos de tiempo predeterminados.

Mejor Modo para Llevar a Cabo la Invención

Una primera etapa (denotada en... [Seguir leyendo]

1. Método para monitorear una actividad de descargas eléctricas parciales en un aparato eléctrico alimentado con tensión continua, caracterizado por el hecho que comprende las siguientes etapas operativas, repetidas en sucesión a intervalos de tiempo predeterminados:

- medición (1), con una secuencia de adquisición repetida a lo largo del tiempo, de señales eléctricas analógicas detectadas por un sensor acoplado operativamente al aparato y generación de correspondientes señales digitales representativas de las formas de onda de dichas señales analógicas;

- derivación (2), para cada una de dichas señales digitales, de al menos un parámetro de forma correlacionado a la forma de onda de esa señal y al menos un parámetro de amplitud correlacionado a la amplitud de esa señal;

- separación (3) del conjunto de dichas señales digitales medidas en subconjuntos, de modo que las señales digitales de cada subconjunto tengan valores similares del parámetro de forma;

- correlación (4) de los subconjuntos de señales que tienen valores similares del parámetro de forma y medidas en etapas sucesivas a dichos intervalos de tiempo predeterminados, definiendo grupos de subconjuntos correlacionados;

- selección (5) de eventuales grupos de subconjuntos correlacionados para los cuales el parámetro de amplitud tiene un perfil predeterminado a lo largo del tiempo y atribución de las señales de dichos subconjuntos a actividades de descargas parciales.

2. Método según la reivindicación 1, donde, en la etapa de selección (5), los subconjuntos correlacionados para los cuales el parámetro de amplitud tiene un perfil creciente a lo largo del tiempo vienen atribuidos a actividades de descargas parciales.

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 a la duración temporal de la señal, y un segundo parámetro de forma, correlacionado al contenido en frecuencia de la señal.

4. Método según la reivindicación 3, donde la etapa de separación (3) contempla el agrupamiento 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, que comprende una etapa de evaluación (6) diagnóstica de las señales atribuidas a actividades de descargas parciales, y en función del resultado de dicha evaluación diagnóstica la continuación del método para monitorear el aparato o, alternativamente, un servicio de mantenimiento del mismo aparato.

6. Método según la reivindicación 5, donde la etapa de evaluación diagnóstica (6) contempla, para evaluar las señales de un mismo subconjunto atribuido a actividades de descargas parciales, la ubicación de las señales en un plano cartesiano donde los tiempos transcurridos entre señales sucesivas están en el eje X (abscisa) y la diferencia de los valores del parámetro de amplitud para las mismas señales están en el eje Y (ordenada).

7. Método según la reivindicación 5, donde la etapa de evaluación diagnóstica (6) contempla la comparación del perfil del parámetro de amplitud a lo largo del tiempo para un grupo de subconjuntos correlacionados atribuidos a actividades de descargas parciales con un perfil de referencia.

8. Dispositivo para monitorear una actividad de descargas eléctricas parciales en un aparato eléctrico alimentado con tensión continua, caracterizado por el hecho que comprende, en combinación:

- una unidad de adquisición conectada a uno o varios sensores acoplados operativamente al aparato para medir señales eléctricas analógicas detectadas por los sensores y generar correspondientes señales digitales representativas de la forma de onda de dichas señales analógicas;

- una unidad digital de procesamiento conectada a la unidad de adquisición para recibir dichas señales digitales y que tiene un módulo de derivación, para cada una de dichas señales digitales, de al menos un parámetro de forma correlacionado a la forma de onda de esa señal y de al menos un parámetro de amplitud correlacionado a la amplitud de esa señal, un módulo de separación del conjunto de dichas señales digitales medidas en subconjuntos de señales con valores similares del parámetro de forma y medidas en etapas sucesivas, y un módulo de selección de los subconjuntos correlacionados para los cuales el parámetro de amplitud tiene un perfil predeterminado a lo largo del tiempo y atribución de las señales de dichos subconjuntos a actividades de descargas parciales.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, donde el perfil predeterminado del parámetro de amplitud para los subconjuntos correlacionados es un perfil que aumenta a lo largo del tiempo.