EQUIPO Y MÉTODO DE DETECCIÓN DE FUSIÓN DE FUSIBLES EN LAS SALIDAS DE BAJA TENSIÓN EN CENTROS DE TRANSFORMACIÓN URBANOS.

Equipo y método de detección de fusión de fusibles en las salidas de Baja Tensión en Centros de Transformación urbanos.

El método comprende obtener la corriente que circula en cada fase (R,S,T) del lado de Baja Tensión (BT) de un Centro de Transformación (1) y, si la corriente en alguna fase supera un umbral de corriente:

- determinar la variación en el tiempo de la energía específica (10) asociada a los fusibles de BT (3) en las fases expuestas a sobreintensidades;

- calcular la variación del valor de la energía específica de fusión (11) de los fusibles (3) de dicha fases;

- si la energía específica (10) del fusible de una fase alcanza un porcentaje determinado del valor de la energía específica de fusión (11), activar una primera alarma;

- cuando un número predeterminado de alarmas están activadas, enviar (7) a una central de control (8) una señal de aviso de la detección de la fusión del fusible correspondiente.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201031741.

Solicitante: APLICACIONES DE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN, S.A.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: GARCIA MELERO, MANUEL, FERNANDEZ CABAÑAS, MANES, ALONSO ORCAJO, GONZALO, CANO RODRIGUEZ, JOSE MANUEL, PEDRAYES GONZÁLEZ,Francisco, González Norniella,Joaquín, ROJAS GARCÍA,Carlos Hiram, FERNÁNDEZ GARCÍA-JOVE,Nixen Ángel, LASTARA CUEVA,Miguel, PÉREZ LÓPEZ,Miguel Ángel, RIVAS ARDISANA,María, SÁNCHEZ CORRALES,Carlos, DEL ROSAL CIMADEVILLA,Pedro Manuel.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01R31/02 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01R MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES MAGNETICAS (indicación de la sintonización de circuitos resonantes H03J 3/12). › G01R 31/00 Dispositivos para verificar propiedades eléctricas; Dispositivos para la localización de fallos eléctricos; Disposiciones para el ensayo eléctrico caracterizados por lo que es probado, no previstos en otro lugar (ensayo o medida de dispositivos semiconductores o de estado sólido, durante la fabricación H01L 21/66; Ensayo de los sistemas de transmisión por líneas H04B 3/46). › Ensayo de aparatos, de líneas, o de componentes eléctricos para detectar la presencia de cortocircuitos, discontinuidades, fugas o conexiones incorrectas de líneas.
  • H02H3/04 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02H CIRCUITOS DE PROTECCION DE SEGURIDAD (indicación o señalización de condiciones de trabajo indeseables G01R, p. ej. G01R 31/00, G08B; localización de defectos a lo largo de las líneas G01R 31/08; dispositivos de protección H01H). › H02H 3/00 Circuitos de protección de seguridad para desconexión automática respondiendo directamente a un cambio indeseado de las condiciones eléctricas normales de trabajo con o sin reconexión (especialmente adaptados para máquinas o aparatos de tipos especiales o para la protección seccional de sistemas de cables o líneas H02H 7/00; sistemas para conmutación de la alimentación de reserva H02J 9/00). › con señalización o supervisión adicional a la desconexión, p. ej. para indicar que el aparato de protección ha funcionado.

Fragmento de la descripción:

Equipo y método de detección de fusión de fusibles en las salidas de baja tensión en centros de transformación urbanos

Campo de la invención

La presente invención se engloba dentro del campo de la distribución de energía eléctrica, y más en concreto, en la detección de fusión de fusibles en el lado de Baja Tensión de Centros de Transformación urbanos.

Antecedentes de la invención

El sistema de distribución eléctrica descansa en los núcleos urbanos en los Centros de Transformación (en adelante CTs) , cuya misión es la de reducir la tensión de las redes que alimentan los centros urbanos (20kV, 66kV, ..) a la tensión de utilización o Baja Tensión (BT, 400/230 V) . La supervisión de los CTs es una actividad que permite a las compañías eléctricas prestar sus servicios con los adecuados niveles de calidad y seguridad.

En la supervisión remota de CTs urbanos se recogen datos de las curvas de carga, que marcan las pautas de consumo, y que permiten de esa forma ajustar adecuadamente la gestión de activos y abonados. Existen equipos de recogida de datos que se comunican con el Centro de Control y diferentes equipos de telecontrol (comúnmente denominados “remotas” o RTUs) que actualmente forman parte de los CTs. Las remotas instaladas en los Centros de Transformación (CTs) disponen de una serie de funciones, tales como vigilar el nivel de carga de los transformadores para evitar que se superen los niveles aceptables, o detectar la fusión de fusibles en el lado de Media Tensión (MT) .

Sin embargo, las remotas actuales no disponen de la capacidad de detectar la fusión de fusibles en las salidas de Baja Tensión (BT) del CT.

En el lado de BT del transformador, se procede a la medida de corrientes (4, las 3 fases y el neutro) mediante transformadores de corriente (TIs) . A partir de aquí salen distintas líneas trifásicas, cada una con 4 conductores de BT (cada una por ejemplo para un edificio o zona) . En la salida de BT una serie de fusibles tienen la misión de proteger la línea que cuelga de este punto. Así, si por cualquier circunstancia se produce un cortocircuito en la zona que va desde el fusible (en el CT) a la caja de acometida del cliente, el fusible actuará y evitará, entre otras cosas, la destrucción del conductor.

Hoy en día cuando esto ocurre, la compañía eléctrica no detecta de forma directa la actuación del fusible, sino a través de las reclamaciones de los clientes alertando sobre la interrupción de su suministro.

La detección de que un fusible ha actuado no es un problema trivial, pues en realidad la corriente que miden los TIs es la suma de la de todas las líneas de BT que cuelgan de ese CT. Así si por ejemplo hay tres líneas de salida y funde el fusible de la fase R de la segunda línea, en realidad ninguna de las señales de los TIs se ha ido a cero, dado que aún hay corriente por la fase R en las líneas primera y tercera. Pero la cosa se complica aún más, ya que los fallos que se producen en las instalaciones de los clientes, producen la fusión de los fusibles en su caja de acometida particular y no la fusión de los fusibles de BT del CT (por selectividad entre ambas protecciones) .

La presente invención resuelve los problemas anteriores, proporcionando un equipo y un método de diagnóstico de detección de fallos en Baja Tensión para Centros de Transformación urbanos, que es implementado en un equipo de telecontrol (remota) del CT, de manera que la remota puede avisar a la compañía (por las vías de comunicación ya existentes) de que se ha producido esta circunstancia. De esta forma las cuadrillas de mantenimiento pueden actuar de forma rápida. Además, la invención es capaz de distinguir los fallos producidos por la fusión de los fusibles en la caja de acometida particular de los clientes, de manera que en estas circunstancias no activa ninguna alarma.

La presente invención se aplica en los equipos de supervisión y telecontrol de Centros de Transformación urbanos, lo que permite detectar fallos en los CTs de forma remota y en permanente conexión con el Centro de Control (actualmente sólo es posible conocer esta situación a través de las reclamaciones de los clientes, deduciéndose que hay un fallo en el CT cuando se reciben varios avisos de abonados en la misma zona) , con la consiguiente eficacia en la resolución del problema y reducción de los costes de mantenimiento, al disponer de información directa de la causa del fallo en el CT, y no tener que deducirlo de forma indirecta.

Descripción de la invención

La invención se refiere a un método de detección de fusión de fusibles en las salidas de Baja Tensión en Centros de Transformación urbanos, de acuerdo con la reivindicación 1 y a un equipo de acuerdo con la reivindicación 11. Realizaciones preferidas del método y del equipo se definen en las reivindicaciones dependientes.

El método comprende obtener la corriente que circula en cada fase del lado de Baja Tensión (BT) de un Centro de Transformación y, en caso de que la corriente en alguna de las fases supere un umbral de corriente anómala asociado a la correspondiente fase, comprende adicionalmente:

- determinar la variación en el tiempo de la energía específica asociada a los fusibles de BT del Centro de Transformación en las fases expuestas a sobreintensidades por defectos en la línea a la que están asociados;

- calcular la variación en el tiempo del valor de la energía específica de fusión de los fusibles de las fases sometidas a sobreintensidades;

- en caso de que el valor de energía específica del fusible de una fase alcance un porcentaje determinado del valor de la energía específica de fusión calculado para dicha fase, activar una primera alarma asociada a dicha fase;

- cuando un número predeterminado de alarmas asociadas a una fase están activadas, enviar a una central de control una señal de aviso de la detección de la fusión del fusible correspondiente a dicha fase.

En una realización preferente del método, una vez se ha producido en un instante t0 la superación del umbral de corriente anómala en alguna de las fases, el método comprende realizar, mientras persista dicha condición, los siguientes pasos:

- medir la corriente que circula por el neutro (N) del lado de Baja Tensión (BT) del Centro de Transformación;

- obtener un valor indicador de la variación temporal de dicha corriente en el neutro;

- en caso de que la corriente eficaz en el neutro sea superior a una corriente umbral de neutro, y el valor indicador de la variación temporal de la corriente en el neutro supere un primer umbral de variación de corriente de neutro, activar una segunda alarma asociada a la fase para la cual se ha activado la primera alarma.

Una vez se ha producido en un instante t0 la superación del umbral de corriente anómala en alguna de las fases, el método comprende preferentemente realizar, mientras persista dicha condición, los siguientes pasos:

- medir la corriente que circula por el neutro del lado de Baja Tensión (BT) del Centro de Transformación;

- obtener un valor indicador de la variación temporal de dicha corriente en el neutro;

- en caso de que la corriente eficaz en el neutro no sea superior a una corriente umbral de neutro, el valor indicador de la variación temporal de la corriente en el neutro supere un segundo umbral de variación de corriente de neutro, y la corriente de neutro sea creciente, activar una tercera alarma asociada a la fase para la cual se ha activado la primera alarma.

Una vez se ha producido en un instante t0 la superación del umbral de corriente anómala en alguna de las fases, el método puede también comprender realizar, mientras persista dicha condición, los siguientes pasos:

- medir la corriente que circula por la fase para la cual se ha producido la superación del umbral de corriente anómala;

- obtener un valor indicador de la variación temporal de dicha corriente de fase;

- en caso de que el valor indicador de la variación temporal de dicha corriente de fase supere un determinado umbral de variación de corriente de fase, activar una cuarta alarma asociada a dicha fase.

La señal de aviso de la detección de la fusión de un fusible de una fase determinada se envía preferiblemente una vez se ha producido en un instante t2 la activación de...

 


Reivindicaciones:

1. Método de detección de fusión de fusibles en las salidas de Baja Tensión en Centros de Transformación urbanos, caracterizado porque comprende obtener la corriente que circula en cada fase (R, S, T) del lado de Baja Tensión (BT) de un Centro de Transformación (1) y, en caso de que la corriente en alguna de las fases supere un umbral de corriente anómala asociado a la correspondiente fase, comprende adicionalmente:

- determinar la variación en el tiempo de la energía específica (10) asociada a los fusibles de BT (3) del Centro de Transformación (1) en las fases expuestas a sobreintensidades por defectos en la línea a la que están asociados;

- calcular la variación en el tiempo del valor de la energía específica de fusión (11) de los fusibles (3) de las fases sometidas a sobreintensidades;

- en caso de que el valor de energía específica (10) del fusible de una fase alcance un porcentaje determinado del valor de la energía específica de fusión (11) calculado para dicha fase, activar una primera alarma asociada a dicha fase;

- cuando un número predeterminado de alarmas asociadas a una fase están activadas, enviar (7) a una central de control (8) una señal de aviso de la detección de la fusión del fusible correspondiente a dicha fase.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque una vez se ha producido en un instante t0 la superación del umbral de corriente anómala en alguna de las fases, comprende realizar, mientras persista dicha condición, los siguientes pasos:

- medir la corriente que circula por el neutro (N) del lado de Baja Tensión (BT) del Centro de Transformación (1) ;

- obtener un valor indicador de la variación temporal de dicha corriente en el neutro (N) ;

- en caso de que la corriente eficaz en el neutro (N) sea superior a una corriente umbral de neutro, y el valor indicador de la variación temporal de la corriente en el neutro (N) supere un primer umbral de variación de corriente de neutro, activar una segunda alarma asociada a la fase para la cual se ha activado la primera alarma.

3. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque una vez se ha producido en un instante t0 la superación del umbral de corriente anómala en alguna de las fases, comprende realizar, mientras persista dicha condición, los siguientes pasos:

- medir la corriente que circula por el neutro (N) del lado de Baja Tensión (BT) del Centro de Transformación (1) ;

- obtener un valor indicador de la variación temporal de dicha corriente en el neutro (N) ;

- en caso de que la corriente eficaz en el neutro (N) no sea superior a una corriente umbral de neutro, el valor indicador de la variación temporal de la corriente en el neutro (N) supere un segundo umbral de variación de corriente de neutro, y la corriente de neutro (N) sea creciente, activar una tercera alarma asociada a la fase para la cual se ha activado la primera alarma.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque una vez se ha producido en un instante t0 la superación del umbral de corriente anómala en alguna de las fases, comprende realizar, mientras persista dicha condición, los siguientes pasos:

- medir la corriente que circula por la fase para la cual se ha producido la superación del umbral de corriente anómala;

- obtener un valor indicador de la variación temporal de dicha corriente de fase;

- en caso de que el valor indicador de la variación temporal de dicha corriente de fase supere un determinado umbral de variación de corriente de fase, activar una cuarta alarma asociada a dicha fase.

5. Método según las reivindicaciones 2, 3 y 4, caracterizado porque la señal de aviso de la detección de la fusión de un fusible de una fase determinada se envía una vez se ha producido en un instante t2 la activación de la cuarta alarma asociada a dicha fase, y dentro de un determinado umbral temporal

Lt a

partir de dicho instante t2 están activas la primera alarma, y la segunda ó tercera alarmas asociadas a dicha fase.

6. Método según la reivindicación 2, 3, 4 ó 5, donde el valor indicador de la variación temporal es la derivada.

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde la obtención de la corriente que circula en cada fase (R, S, T) se realiza mediante medición directa a través de un transformador de corriente (2) en cada fase.

8. Método según la reivindicación 1, donde una vez se ha producido en un instante t0 la superación del umbral de corriente anómala en alguna de las fases, y mientras persista dicha condición, la obtención de la corriente que circula en cada fase (R, S, T) sometida a sobreintensidad y utilizada en la determinación de la activación de la primera alarma se realiza de la siguiente forma:

- emplear en cada fase (R, S, T) un transformador de corriente (2) para la medición de la corriente que circula en cada una de dichas fases (R, S, T) ,

- detectar si se produce la saturación de algún transformador de corriente (2) ;

- en caso de detectarse la saturación en alguna de las fases, obtener la corriente de dicha fase mediante estimación de la corriente real que circula por la fase correspondiente a dicho transformador saturado;

- para aquellas fases en las cuales no se produce saturación, obtener la corriente de fase mediante la medida del transformador de corriente (2) correspondiente.

9. Método según la reivindicación 8, donde la detección de la saturación de cada transformador de corriente (2) se realiza calculando un valor indicador de la variación temporal del módulo de la corriente de fase correspondiente, detectándose la saturación en caso de que dicho valor supere un determinado umbral de saturación, siendo la corriente de fase decreciente en valor absoluto.

10. Método según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9, donde la estimación de la corriente real que circula por la fase de un transformador saturado se realiza de la siguiente forma:

- para cada fase en la cual la corriente de fase supere la corriente umbral de fase, obtener al menos cuatro medidas de dicha corriente antes de la saturación del transformador de corriente (2) correspondiente;

- estimar la corriente real que circula por la fase del transformador saturado considerando un bucle de cortocircuito formado por una resistencia de valor R en serie con una inductancia de valor L, determinando previamente los siguientes coeficientes empleando las medidas anteriores:

• qU, siendo el ángulo de fase de la tensión en un instante t0 en el cual la corriente de fase es superior al umbral de corriente anómala asociado a dicha fase;

• R, siendo la resistencia en el bucle del cortocircuito;

• L, siendo la inductancia en el bucle del cortocircuito.

11. Equipo de detección de fusión de fusibles en las salidas de Baja Tensión en Centros de Transformación urbanos, caracterizado porque dicho equipo (5) comprende:

- medios de adquisición de entradas analógicas, encargados de recibir unas corrientes procedentes de unos transformadores de corriente (2) conectados en cada fase (R, S, T) y en el neutro (N) del lado de Baja Tensión (BT) de un Centro de Transformación (1) ;

- al menos un puerto de comunicaciones para comunicación con una Central de Control (8) ;

- medios de almacenamiento de datos;

- una unidad de procesamiento de datos configurada para:

• obtener, a partir de las corrientes procedentes de los transformadores de corriente (2) , la corriente que circula en cada fase (R, S, T) del lado de Baja Tensión (BT) del Centro de Transformación (1) ,

• comprobar si la corriente en alguna de las fases supera un umbral de corriente anómala asociado a la correspondiente fase, en cuyo caso la unidad de procesamiento de datos está adicionalmente configurada para:

- determinar la variación en el tiempo de la energía específica (10) asociada a los fusibles de BT (3) del Centro de Transformación (1) en las fases expuestas a sobreintensidades por defectos en la línea a la que están asociados;

- calcular la variación en el tiempo del valor de la energía específica de fusión (11) de los fusibles (3) en las fases sometidas a sobreintensidades;

- en caso de que el valor de energía específica (10) del fusible de una fase alcance un porcentaje determinado del valor de la energía específica de fusión (11) calculado para dicha fase, activar una primera alarma asociada a dicha fase;

- cuando un número predeterminado de alarmas asociadas a una fase están activadas, enviar (7) a una central de control (8) , a través de un puerto de comunicaciones, una señal de aviso de la detección de la fusión del fusible correspondiente a dicha fase.

12. Equipo según la reivindicación 11, caracterizado porque la unidad de procesamiento de datos está configurada para realizar, una vez se ha producido en un instante t0 la superación del umbral de corriente anómala en alguna de las fases, y mientras persista dicha condición, las siguientes acciones:

- obtener, a partir de las corrientes procedentes de los transformadores de corriente (2) , la corriente que circula por el neutro (N) del lado de Baja Tensión (BT) del Centro de Transformación (1) ;

- obtener un valor indicador de la variación temporal de dicha corriente en el neutro (N) ;

- en caso de que la corriente eficaz en el neutro (N) sea superior a una corriente umbral de neutro, y el valor indicador de la variación temporal de la corriente en el neutro (N) supere un primer umbral de variación de corriente de neutro, activar una segunda alarma asociada a la fase para la cual se ha activado la primera alarma.

13. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 12, caracterizado porque la unidad de procesamiento de datos está configurada para realizar, una vez se ha producido en un instante t0 la superación del umbral de corriente anómala en alguna de las fases, y mientras persista dicha condición, las siguientes acciones:

- obtener, a partir de las corrientes procedentes de los transformadores de corriente (2) , la corriente que circula por el neutro (N) del lado de Baja Tensión (BT) del Centro de Transformación (1) ;

- obtener un valor indicador de la variación temporal de dicha corriente en el neutro (N) ;

- en caso de que la corriente eficaz en el neutro (N) no sea superior a una corriente umbral de neutro, el valor indicador de la variación temporal de la corriente en el neutro (N) supere un segundo umbral de variación de corriente de neutro, y la corriente de neutro (N) sea creciente, activar una tercera alarma asociada a la fase para la cual se ha activado la primera alarma.

14. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque la unidad de procesamiento de datos está configurada para realizar, una vez se ha producido en un instante t0 la superación del umbral de corriente anómala en alguna de las fases, y mientras persista dicha condición, las siguientes acciones:

- obtener, a partir de las corrientes procedentes de los transformadores de corriente 2, la corriente que circula por la fase para la cual se ha producido la superación del umbral de corriente anómala,

- obtener un valor indicador de la variación temporal de dicha corriente de fase;

- en caso de que el valor indicador de la variación temporal de dicha corriente de fase supere un determinado umbral de variación de corriente de fase, activar una cuarta alarma asociada a dicha fase.

15. Equipo según las reivindicaciones 12, 13 y 14, caracterizado porque la unidad de procesamiento de datos está configurada para enviar la señal de aviso de la detección de la fusión de un fusible de una fase determinada una vez se ha producido en un instante t2 la activación de la cuarta alarma asociada a dicha fase, y dentro de un determinado umbral temporal Lt a partir de dicho instante t2 están activas la primera alarma, y la segunda ó tercera alarmas asociadas a dicha fase.

16. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque la unidad de procesamiento de datos está configurada para, una vez se ha producido en un instante t0 la superación del umbral de corriente anómala en alguna de las fases, y mientras persista dicha condición, obtener la corriente que circula en cada fase (R, S, T) sometida a sobreintensidad y utilizada en la determinación de la activación de la primera alarma de la siguiente forma:

- detectar si se produce la saturación de algún transformador de corriente (2) ;

- en caso de detectar la saturación en alguna de las fases, obtener la corriente de dicha fase mediante estimación iest de la corriente real que circula por la fase correspondiente a dicho transformador saturado;

- para aquellas fases en las cuales no se produce saturación, obtener la corriente de fase mediante la corriente medida imed por el transformador de corriente (2) correspondiente.


 

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