DISPOSITIVO DE CONTROL/PROTECCIÓN PARA REDES DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA.
La presente invención tiene por objeto el control/protección de las redes de distribución de energía eléctrica,
implementando el dispositivo de control/protección una serie de funciones, tales como por ejemplo funciones de medida de tensión e intensidad, detección de presencia/ausencia de tensión, detección de paso de falta, funciones de protección basadas en medida de tensión e intensidad, control, automatización, etc. Asimismo, comprende una función de detección de faltas auto-sintonizable, que permite diferenciar la intensidad de falta de intensidades capacitivas, orientada a resolver las detecciones de faltas erróneas en la red de distribución eléctrica debido a las reconfiguraciones de explotación.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201030363.
Solicitante: ORMAZABAL PROTECTION & AUTOMATION, S.L.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: SANCHEZ RUIZ,JUAN ANTONIO, ORBA LIZUNDIA,Roberto.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- G01R15/14 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01R MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES MAGNETICAS (indicación de la sintonización de circuitos resonantes H03J 3/12). › G01R 15/00 Detalles de dispositivos para proceder a las medidas de tipos previstos en los grupos G01R 17/00 - G01R 29/00, G01R 33/00 - G01R 33/26 o G01R 35/00. › Adaptaciones que suministran un aislamiento en tensión o en corriente, p. ej. adaptaciones para las redes de alta tensión o de corriente elevada.
Fragmento de la descripción:
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención tiene por objeto el control/protección de las redes de distribución de energía eléctrica, y en particular se refiere a un dispositivo de control/protección, de instalación enequipos eléctricos, como pueden ser celdas, transformadores, etc., siendo una de sus funciones la de controlar el estado de, al menos, algunos elementos de distribución de energía eléctrica que se encuentran instalados en los citados equipos eléctricos y que pertenecen a la red de distribución eléctrica.
En este sentido, el dispositivo de control/protección tiene por objeto proporcionar funciones de medida de tensión e intensidad, detección de presencia/ausencia de tensión, detección de paso de falta, funciones de protección basadas en medida de tensión e intensidad, control, automatización, etc., así como una función de comunicaciones que junto con las entradas y salidas digitales que dispone el dispositivo, permite realizar el control, protección y la supervisión de cada uno de los equipos eléctricos de la instalación que lo incorporan tanto de forma local como remota.
Entre sus funciones destaca la detección de faltas
auto-sintonizable, que permite diferenciar la intensidad
de falta de intensidades capacitivas, orientada a resolver las detecciones de faltas erróneas en la red de distribución eléctrica debido a las reconfiguraciones de explotación.ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los equipos eléctricos, celdas o aparamenta, transformadores, etc., empleados en instalaciones de maniobra y/o protección de los centros de transformación, centros de distribución o subestaciones, son susceptibles de incorporar dispositivos electrónicos que permiten la automatización de funciones, el control y supervisión de parámetros o valores, la comunicación entre equipos tanto localmente como por vía remota, etc.
Esto permite realizar funciones de supervisión y control de la red de distribución que cada día son más necesarias y requeridas, dada la creciente necesidad de automatización en las redes de distribución, como consecuencia de una mayor exigencia de la calidad de suministro.
Por ejemplo, es habitual que los equipos eléctricos que componen la red de distribución eléctrica incorporen relés electrónicos que pueden, por ejemplo, realizar la detección de presencia y ausencia de tensión, protección de sobrecorriente y faltas o cortocircuitos, medida de intensidad y de tensión, control local, automatismos, etc. A su vez, en el caso de que la instalación sea automatizada, tanto para la automatización local como para telecontrol, cada uno de estos relés electrónicos puede estar ligado a un concentrador de datos y controlador de equipos, el cuál incluye la posibilidad de registrar el estado de cada uno de los equipos eléctricos que integra la instalación (sistema de adquisición de datos y control de supervisión) , programar secuencias de actuación o maniobra etc. Por lo tanto los centros de transformación o de distribución pueden estar equipados con diferentes relés electrónicos, cumpliendo cada uno de ellos con una determinada función y éstos a su vez, pueden ir acompañados de un concentrador de datos y controlador de equipos para la automatización de la instalación.
Cada uno de estos relés electrónicos, puede estar montado en un armario de control independiente al equipo eléctrico correspondiente o puede estar integrado dentro de su envolvente metálica, junto con el resto de la aparamenta. La inclusión del equipamiento electrónico en la envolvente de cada equipo eléctrico permite que el conjunto del centro de transformación o distribución tenga un menor tamaño, sencillez de instalación, mayor calidad y se eviten trabajos en campo.
El número de centros de transformación o de distribución es muy elevado en una red de distribución eléctrica, lo que plantea una serie de exigencias como son la estandarización de las instalaciones para facilitar su ingeniería, montaje, mantenimiento, ampliaciones futuras, control, automatización, etc. Una
forma de conseguir este propósito es la utilización de dispositivos de control/prote cción electrónicos integrados.Estos dispositivos de control/protección, consisten en unos equipos electrónicos que cubren las funciones de protección, medida, control y automatismo de los diversos componentes o equipos eléctricos. En este sentido, la
utilización de la detección y/o medida de tensión posibilita la realización de equipos de control integrado con multitud de prestaciones. Entre estas aplicaciones se encuentra, por ejemplo, el establecimiento de la direccionalidad de las faltas, el seccionamiento automático de tramos de líneas o la realización de pasos de falta avanzados. Todas estas prestaciones son necesarias debido a que las líneas de distribución no se encuentran libres de defectos (fallo en el aislamiento) entre fases, y entre fase y tierra, los cuáles suelen ser despejados por el interruptor de cabecera de la subestación. Cuando esto ocurre, se debe delimitar el tramo en falta de la manera más rápida posible, para reponer el servicio del resto de clientes. Para localizar y delimitar el tramo en falta, normalmente se seccionan tramos de la red de distribución y a continuación se cierra el interruptor de cabecera. Este sistema de localización de faltas hace que se produzcan defectos hasta la localización exacta del tramo dañado, provocando que el número de maniobras necesarias para identificar la zona en defecto y reponer el servicio en los tramos sanos sea elevado, con el consiguiente perjuicio para los clientes debido al tiempo empleado para conseguir la reposición del servicio. Por esta razón, cada vez más, se acude a soluciones de centros con telemando y equipos motorizados, de forma que las maniobras se puedan realizar desde el puesto de control en lugar de acudir a los centros a maniobrar la red, acortando de esta manera los tiempos de reposición de servicio. Sin embargo, la localización de defectos en base al sistema de prueba/error origina inconvenientes a los clientes, tensión que aparece fugazmente para volver a desaparecer, y un envejecimiento acelerado a los equipos conectados a esa red. Por ello, para la identificación de un tramo en falta, en ocasiones se emplea la detección de paso de
falta. Cuando ocurre un defecto entre fases o entre fase y tierra, el interruptor de cabecera de la subestación abre y despeja la falta. Los dispositivos electrónicos dotados de detección de paso de falta instalados en los centros de transformación o de distribución por los que
ha pasado la corriente de falta indican el paso de la misma, facilitando al operario la identifi cación del tramo de red dañado.En este sentido se puede citar la Patente FR2788345A1, en donde se define un sistema de detección y localización de intensidades de falta para una red eléctrica de media tensión, comprendiendo dicho sistema una pluralidad de indicadores instalados a lo largo de la red para detectar localmente una intensidad de falta y señalar por activación de un testigo la presencia de dicho defecto. Como característica principal, la invención comprende al menos una caja portátil para teledirigir a distancia cada indicador mediante la transmisión de señales de mando, estando cada indicador concebido para activar a su testigo en respuesta a las señales de mando transmitidas por la caja portátil, de forma que se indica la presencia o ausencia de defecto a petición de dicha caja. Aunque este sistema posibilita la ejecución de las labores de detección y localización de faltas a distancia, no resuelve el problema correspondiente a la reposición de servicio, ya que se debe comprobar indicador por indicador la presencia o ausencia de falta, lo cual supone un alargamiento de tiempo para reponer el servicio en la parte sana de la red de distribución.
La funcionalidad de estos dispositivos de control/protección electrónicos no se encuentra exenta de errores en su funcionamiento, dando lugar, en ocasiones,...
Reivindicaciones:
l. Dispositivo de control/protección para una red de distribución de energía eléctrica que comprende una línea principal (11, 23) y al menos una línea de derivación (10, 13, 16, 24, 25) , que comprende al menos un equipo eléctrico (4) , estando el dispositivo de control/protección (1) instalado en el citado al menos un equipo eléctrico (4) para controlar el estado de dicho equipo eléctrico (4) y comprendiendo dicho dispositivo de control/protección (1) medios de detección de paso de falta y de direccionalidad del paso de falta,
caracterizado porque el dispositivo de control/protección
(1) comprende medios de detección del sentido del flujo de energía (9, 17) que circula por la red de distribución y medios de comparación entre dicho sentido del flujo de energía (9, 17) detectado y la direccionalidad de la falta, para determinar la existencia de una falta en una
línea (10, 11, 13, 16, 23, 24, 25) de la red de distribución cuando el sentido del flujo de energía y la direccionalidad del paso de falta coinciden, diferenciando la intensidad de falta (Id) de las intensidades capacitivas (12) .2. Dispositivo de control/protección según reivindicación 1, caracterizado porque los medios de detección del sentido del flujo de energía determinan el sentido del flujo de energía (9, 17) en base a la potencia activa en las líneas (10, 11, 13, 16, 23, 24, 25) de la red de distribución tanto en el sentido de flujo de energía (9) de línea principal (11, 23) a líneas de derivación (10, 13, 16, 24, 25) como en el sentido de flujo de energía (17) de líneas de derivación (10, 13, 16, 24, 25) a línea principal (11, 23)
3. Dispositivo de control/protección según reivindicación 1, caracterizado porque los medios de detección del sentido del flujo de energía (9, 17) comprenden medios de medida del ángulo de las tres fases
(21) de la intensidad que circula por al menos una línea (10, 11, 13, 16, 23, 24, 25) de la red de distribución tanto en el sentido de flujo de energía (9) de línea principal (11, 23) a líneas de derivación (10, 13, 16, 24, 25) como en el sentido de flujo de energía (17) de líneas de derivación (10, 13, 16, 24, 25) a línea principal
(11, 23) .
4. Dispositivo de control/protección según reivindicación 2, caracterizado porque cuando el flujo de la potencia activa en sentido (17) de líneas de derivae i ó n ( 1 O , 13 , 1 6 , 2 4 , 2 5 ) a 1 í n e a p r ine i p a 1 (11 , 2 3 ) es superior a un determinado valor y se mantiene durante un tiempo de seguridad prefijado el dispositivo (1) se configura para un sentido del flujo de energía (17) de líneas de derivación (10, 13, 16, 24, 25) a línea principal (11, 23) .
5. Dispositivo de control/protección según reivindicación 4, caracterizado porque cuando el flujo de la potencia activa en sentido (9) de línea principal
(11, 23) a líneas de derivación (10, 13, 16, 24, 25) es superior a un determinado valor y se mantiene durante un tiempo de seguridad prefijado el dispositivo (1) se configura para un sentido del flujo de energía (9) de línea principal (11, 23) a líneas de derivación (10, 13, 16, 24, 25) .
6. Dispositivo de control/protección según reivindicación 3, caracterizado porque la configuración
del dispositivo (1) cambia de un sentido del flujo de energía (9) de línea principal (11, 23) a líneas de derivación (10, 13, 16, 24, 25) a un sentido del flujo de energía (17) de líneas de derivación (10, 13, 16, 24, 25) a línea principal (11, 23) y viceversa cuando el ángulo de
las tres fases (21) de al menos una línea (10, 11, 13, 16, 23, 24, 25) de la red de distribución tiene un sentido definido durante un tiempo de seguridad prefijado.7. Dispositivo de control/protección según reivindicación 1, caracterizado porque el citado al menos un equipo eléctrico (4) comprende medios de medida de intensidad (6) para la medida de la intensidad que circula por el equipo eléctrico (4) y al menos un circuito eléctrico que comprende unos medios de medida de tensión (B) y un circuito de indicación o detección de presencia/ausencia de tensión (A) , y porque el dispositivo de control/protección (1) detecta el paso de falta y la direccionalidad del paso de falta en base a la medida de intensidad y las medidas del circuito de medida de tensión (B) y del circuito de indicación o detección de presencia/ausencia de tensión (A) .
8. Dispositivo de control/protección según reivindicaciones anteriores en el cual los medios de medida de intensidad ( 6) comprenden captadores de intensidad toroidales dispuestos en pasatapas (22) del equipo eléctrico (4) .
9. Dispositivo de control/protección según reivindicaciones anteriores caracterizado porque los medios de medida de tensión (B) comprenden una toma de tensión capacitiva en pasatapas (22) del equipo eléctrico
( 4) •
10. Dispositivo de control/protección según
reivindicación 1 caracterizado porque la detección de paso de falta permite el seccionamiento automático de líneas.11. Dispositivo de control/protección según reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende medios para la detección de la posición del interruptor (5) , seccionador o seccionador de puesta a tierra del equipo eléctrico (4) en el que se encuentra instalado.
12. Dispositivo de control/protección según reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende medios para recibir y/o transmitir una orden de maniobra del interruptor (5) , seccionador o seccionador de puesta a tierra.
13. Dispositivo de control/protección según reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende medios para la recepción de señales de control y medida de temperatura, presión, nivel de líquido, etc.
14. Dispositivo de control/protección según reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende medios de registro para el almacenamiento de los defectos detectados, así como de los diferentes parámetros de configuración.
15. Dispositivo de control/protección según reivindicación 1, caracterizado porque el circuito de indicación o detección de presencia/ausencia de tensión
(A) permite realizar un enclavamiento de prevención de puesta a tierra que impide la puesta a tierra del interruptor (5) del equipo eléctrico (4) cuando se
tensión individualizada en cada una de las fases (21)
permite la detección de una fase abierta en algún punto
de 1 a 1í n e a ( 1 O , 13 , 1 6 )
.
22. Dispositivo de control/protección según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de control/protección
(1) es un dispositivo trifásico.
1.
23. Dispositivo de control/protección según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de control/protección
(1) esta integrado en el propio equipo eléctrico (4) .
15
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