EVALUACIÓN DE CORRIENTES DE FALLA CONTROLADAS POR SOFTWARE PARA SISTEMAS DE PROTECCIÓN Y MONITORIZACIÓN.

Evaluación de corrientes de falla controladas por software para sistemas de protección y monitorización. Campo de la invención La presente invención se refiere a un sistema de detección de corriente de falla. Más particularmente, la presente invención se refiere a un sistema de detección de corriente de falla que se implementa a través de software y se refiere a un método empleado por el sistema de detección. Antecedentes de la invención En muchas aplicaciones, se suministran corrientes eléctricas a uno o más dispositivos eléctricos para proporcionar energía para los dispositivos. Por ejemplo, se suministran corrientes eléctricas desde una empresa de energía a una o más tomas eléctricas en un domicilio, y un usuario puede conectar un dispositivo eléctrico a una toma para suministrar energía al dispositivo. Si el dispositivo eléctrico funciona mal o se maneja mal por el usuario, puede producirse una situación potencialmente peligrosa. Por ejemplo, si el usuario toca una parte del dispositivo eléctrico que recibe corrientes eléctricas de la empresa de energía, la corriente eléctrica pasará a través del usuario hacia tierra y puede hacer que el corazón del usuario sufra una parada cardiaca. Además, si la parte del dispositivo eléctrico que recibe corrientes eléctricas está puesta a tierra de manera inadecuada debido a un aislamiento defectuoso, se suministrará una corriente al dispositivo eléctrico y puede iniciarse un incendio en el hogar del usuario. La sobreintensidad adicional que se suministra al hogar del usuario cuando el dispositivo eléctrico funciona mal o se maneja mal se conoce como corriente de falla. Con el fin de evitar un incendio en el hogar del usuario o para evitar que el usuario resulte dañado, se ha desarrollado un interruptor automático que detecta corrientes de falla y que bloquea el suministro de corriente eléctrica a la una o más tomas eléctricas en el hogar del usuario si las corrientes de falla detectadas superan determinados niveles. La figura 7 muestra un ejemplo de un interruptor 1 automático de este tipo que comprende un transformador 2 de corriente de suma, una fuente 4 de alimentación, un circuito 5 de disparo, un relé 6 de disparo, un mecanismo 7 de conmutación, y un conmutador 8. Las corrientes eléctricas se suministran desde la empresa de energía al hogar del usuario a través de una red LN conductora, y la red LN incluye tres conductores L1, L2 y L3 activos y un conductor N neutro o a tierra. La red LN conductora está bobinada alrededor de un núcleo 3 del transformador 2 de corriente de suma para realizar un bobinado N1 primario del transformador 2. Además, un bobinado N2 secundario se bobina alrededor del núcleo 3 del transformador 2, y el circuito 5 de disparo está conectado al bobinado N2. Específicamente, el circuito 5 de disparo está conectado en paralelo a los terminales de salida del bobinado N2, y el relé 6 de disparo está conectado en paralelo a los terminales de salida del circuito 5. El relé 6 de disparo controla el mecanismo 7 de conmutación para abrir y cerrar selectivamente el conmutador 8, y el conmutador 8 está previsto en la trayectoria de la red LN conductora entre la empresa de energía y el dispositivo eléctrico. Cuando el dispositivo eléctrico en el hogar del usuario está en funcionamiento o está siendo manejado en condiciones normales, no existen corrientes de falla. Como resultado, la suma vectorial de las corrientes que fluyen a través del núcleo 3 a través de la red LN conductora es cero. Sin embargo, si se genera una corriente de falla If, la suma vectorial de las corrientes no es cero, y se genera una tensión Ue a través del bobinado N2 secundario. Las características de la tensión Ue corresponden a las características de la corriente de falla If, y el circuito 5 de disparo genera una tensión de salida Ua basándose en la tensión de entrada Ue. La tensión de salida Ua hace que una corriente Ia fluya a través del relé 6 de disparo, y el relé 6 se dispara. El disparo del relé 6 hace que el mecanismo 7 de conmutación abra el conmutador 8 y bloquee el suministro de corriente desde la empresa de energía a al menos una toma en el hogar del usuario. Por consiguiente, cuando el usuario toca una parte conductora de un dispositivo eléctrico conectado a una toma y provoca que se genere una corriente de falla If, el relé 6 se dispara, y el mecanismo 7 de conmutación abre el conmutador 8. Como resultado, la peligrosa corriente de falla If ya no se suministra al hogar del usuario y no dañará al usuario. El valor de una corriente de falla de disparo Idisparo del interruptor 1 automático (es decir, el valor de una corriente de falla If que disparará el relé 6) se determina basándose en la corriente residual nominal (o corriente de falla nominal) In. La corriente de falla nominal In corresponde a la sensibilidad del interruptor 1 automático y se selecciona basándose en las normas eléctricas del sistema eléctrico en el que está incorporado el interruptor 1 automático. Un ejemplo de cómo se selecciona la corriente de disparo Idisparo se describirá a continuación junto con el gráfico ilustrado en la figura 8. El gráfico muestra un ejemplo de una curva límite de fibrilación G1 y una curva límite de prevención de incendios G2. La curva límite de fibrilación G1 representa el valor máximo de la corriente de falla If que no provocará que el corazón de un usuario fibrile si el usuario toca la corriente If, y los valores en la curva G1 dependen de la frecuencia de la corriente de falla If. Por ejemplo, si la corriente de falla If tienen una frecuencia de 100 Hz y es inferior a o igual 2   a aproximadamente 30 mA, el usuario no sufrirá fibrilación ventricular, pero si la corriente de falla If es superior a aproximadamente 30 mA, el usuario experimentará fibrilación. Por otro lado, si la corriente de falla If tiene una frecuencia de 1 kHz, el corazón del usuario no fibrilará si la corriente If es inferior a o igual a aproximadamente 420 mA pero fibrilará si la corriente If es superior a tal valor. Mientras que los valores de corriente máximos en la curva límite de fibrilación G1 dependen de la frecuencia de la corriente de falla If, los valores de corriente máximos representados por la curva límite de prevención de incendios G2 no dependen de la frecuencia. En particular, si el valor de la corriente de falla If (a cualquier frecuencia) es inferior a o igual a aproximadamente 420 mA, no se producirá un incendio en el dispositivo eléctrico u hogar del usuario, pero si el valor es superior a 420 mA, es probable que se produzca un incendio. En el presente ejemplo, el valor de corriente de 420 mA se selecciona para un sistema de energía con una tensión de 230 V (con respecto a tierra) con el fin de evitar una disipación de energía superior a 100 vatios en la ubicación de la falla. Tal como se indicó anteriormente, los valores y características específicos de las curvas límite G1 y G2 se rigen por las normas eléctricas de un sistema eléctrico particular. Por ejemplo, la curva límite G1 se determina según la norma internacional IEC 479. Si el interruptor 1 automático funcionase según normas diferentes, los valores específicos de las curvas G1 y G2 serían diferentes. La corriente de falla de disparo Idisparo, que hace que el interruptor 1 automático se dispare, debería seleccionarse basándose tanto en la curva límite de fibrilación G1 como en la curva límite de prevención de incendios G2 en el gráfico mostrado en la figura 8. Específicamente, la corriente de falla de disparo Idisparo debería seleccionarse de tal manera que, cuando se produce una corriente de falla If, el interruptor 1 automático se disparará antes de que la corriente de falla If suba hasta un nivel que pueda provocar lesiones al usuario de un dispositivo eléctrico o hasta un nivel que pueda provocar un incendio. Por tanto, si el interruptor 1 automático funciona en un entorno en el que puedan generarse corrientes de falla que tengan frecuencias bajas, la corriente de falla de disparo Idisparo puede ajustarse a un valor que esté por debajo de la curva límite de fibrilación G1 a bajas frecuencias. En el ejemplo mostrado en la figura 8, la corriente de falla de disparo Idisparo será inferior a aproximadamente 30 mA si es posible que se generen corrientes de falla dañinas If que tengan frecuencias de 50 Hz. Sin embargo, tal como se muestra en la figura 8, los valores máximos de la curva límite G1 aumentan significativamente a medida que aumenta la frecuencia de las corrientes de falla If. Además, pueden producirse varios tipos de corrientes de falla If que pueden provocar daño a un usuario de un dispositivo eléctrico o que pueden provocar un incendio en el hogar de un usuario. Los diferentes tipos de corrientes de falla incluyen una corriente de falla alterna, una corriente... [Seguir leyendo]

1. Programa de software de detección de corriente de falla contenido en un medio legible por ordenador, en el que el programa de software de detección de corriente de falla incluye instrucciones para realizar una rutina que comprende: (a) determinar (S190) características predeterminadas de dicha corriente de falla basándose en una señal de detección correspondiente a dicha corriente de falla; (b) identificar (S210) dicha corriente de falla como un primer tipo de corriente de falla cuando al menos una de dichas características predeterminadas tiene un primer valor predeterminado; de lo contrario pasar a (d); (c) ajustar (S230, S240) una corriente de disparo a un primer valor de corriente de disparo cuando dicha corriente de falla se identifica como dicho primer tipo de corriente de falla; y pasar a (f); (d) identificar (S310, S330, S340) dicha corriente de falla como un segundo tipo de corriente de falla cuando al menos una de dichas características predeterminadas tiene un segundo valor predeterminado; (e) ajustar una corriente de disparo a un segundo valor de corriente de disparo cuando dicha corriente de falla se identifica como dicho segundo tipo de corriente de falla; y pasar a (f); (f) emitir una señal de control cuando dicha corriente de falla y dicha corriente de disparo tienen una relación predeterminada; en el que dicho segundo tipo de corriente de falla es un tipo de corriente de falla diferente a dicho primer tipo de corriente de falla; y en el que dicho primer y dicho segundo tipo de corriente de falla son uno de una corriente de falla de alta frecuencia, una corriente de falla alterna, y una corriente de falla continua pulsatoria. 2. Programa de software de detección de corriente de falla según la reivindicación 1, en el que la etapa (b) comprende: (b1) determinar (S190) si una frecuencia de dicha corriente de falla es superior a o igual a una primera frecuencia predeterminada; e (b2) identificar (S210) dicha corriente de falla como una corriente de falla de alta frecuencia cuando dicha frecuencia de dicha corriente de falla es superior a o igual a dicha primera frecuencia predeterminada. 3. Programa de software de detección de corriente de falla según la reivindicación 2, en el que dicha etapa (b2) comprende además: (b2a) identificar dicha corriente de falla de alta frecuencia como corriente de falla que produce fibrilación si dicha frecuencia de dicha corriente de falla es superior a o igual a dicha primera frecuencia predeterminada y es inferior a una segunda frecuencia predeterminada; e (b2b) identificar dicha corriente de falla de alta frecuencia como una corriente de falla que produce fuego si dicha frecuencia de dicha corriente de falla es superior a o igual a dicha segunda frecuencia predeterminada, y en el que dicha etapa (c) comprende: (c1) ajustar (S230) dicha corriente de disparo a un valor de corriente de disparo particular cuando dicha corriente de falla se identifica como dicha corriente de falla que produce fibrilación; y (c2) ajustar (S240) dicha corriente de disparo a un valor de corriente de disparo adicional cuando dicha corriente de falla se identifica como dicha corriente de falla que produce fuego. 4. Programa de software de detección de corriente de falla según la reivindicación 1, en el que dicha etapa (d) comprende: (d1) determinar si dicho primer tipo de corriente de falla tiene un valor de corriente de falla que es superior a o igual a un primer valor de corriente de falla predeterminado; y (d2) ajustar dicha corriente de disparo a un valor de corriente de disparo particular cuando dicho valor de corriente de falla es superior a o igual a dicho primer valor de corriente de falla predeterminado.   5. Programa de software de detección de corriente de falla según la reivindicación 4, en el que dicha etapa (e) comprende además: (e1) cuando dicho valor de corriente de falla es inferior a dicho primer valor de corriente de falla predeterminado, determinar si dicho valor de corriente de falla es superior a o igual a un segundo valor de corriente de falla predeterminado; y (e2) ajustar dicha corriente de disparo a un valor de corriente de disparo adicional cuando dicho valor de corriente de falla es inferior a dicho primer valor de corriente de falla predeterminado y es superior a o igual a dicho segundo valor de corriente de falla predeterminado. 6. Programa de software de detección de corriente de falla según la reivindicación 1, en el que la etapa (f) comprende: (f1) ajustar un tiempo de disparo a un primer valor de tiempo de disparo cuando dicha corriente de falla se identifica como dicho primer tipo de corriente de falla, (f2) emitir dicha señal de control a un dispositivo de protección cuando dicha corriente de falla es superior a o igual a dicha corriente de disparo y cuando dicha corriente de falla ha sido superior a o igual a dicha corriente de disparo durante más tiempo que dicho tiempo de disparo. 7. Programa de software de detección de corriente de falla según la reivindicación 1, en el que la etapa (f) rutina comprende: (f1) ajustar un tiempo de disparo a un primer valor de tiempo de disparo cuando dicha corriente de falla se identifica como dicho primer tipo de corriente de falla; y (f2) ajustar dicho tiempo de disparo a un segundo valor de tiempo de disparo cuando dicha corriente de falla se identifica como dicho segundo tipo de corriente de falla, y (f3) emitir dicha señal de control a un dispositivo de protección cuando dicha corriente de falla es superior a o igual a dicha corriente de disparo y cuando dicha corriente de falla ha sido superior a o igual a dicha corriente de disparo durante más tiempo que dicho tiempo de disparo. 8. Programa de software de detección de corriente de falla según la reivindicación 1, en el que dicha etapa (e) comprende: (e1) determinar si dicho primer tipo de corriente de falla tiene un valor de corriente de falla que es superior a o igual a un primer valor de corriente de falla predeterminado; (e2) ajustar dicha corriente de disparo a un valor de corriente de disparo particular cuando dicho valor de corriente de falla es superior a o igual a dicho primer valor de corriente de falla predeterminado; de lo contrario (e3) cuando dicho valor de corriente de falla es inferior a dicho primer valor de corriente de falla predeterminado, determinar si dicho valor de corriente de falla es superior a o igual a un segundo valor de corriente de falla predeterminado; (e4) ajustar dicha corriente de disparo a un valor de corriente de disparo adicional cuando dicho valor de corriente de falla es superior a o igual a dicho segundo valor de corriente de falla predeterminado; de lo contrario (e5) cuando dicho valor de corriente de falla es inferior a dicho segundo valor de corriente de falla predeterminado, determinar si dicho valor de corriente de falla es superior a o igual a un tercer valor de corriente de falla predeterminado; (e6) ajustar dicha corriente de disparo a otro valor de corriente de disparo adicional cuando dicho valor de corriente de falla es superior a o igual a dicho tercer valor de corriente de falla predeterminado; de lo contrario (e7) cuando dicha corriente de falla es inferior a dicho tercer valor de corriente de falla predeterminado, determinar si dicho valor de corriente de falla es superior a o igual a un cuarto valor de corriente de falla predeterminado, y 11   (e8) ajustar dicha corriente de disparo a aún otro valor de corriente de disparo adicional cuando dicho valor de corriente de falla es superior a o igual a dicho cuarto valor de corriente de falla predeterminado. 9. Programa de software de detección de falla según la reivindicación 8, en el que dicha etapa (e) comprende además: (e9) cuando dicho valor de corriente de falla es inferior a dicho cuarto valor de corriente de falla predeterminado, dicha señal de control no se emite; y (e10) cuando dicho valor de corriente de falla es inferior a dicho cuarto valor de corriente de falla predeterminado, repetir dicha etapa (a). 10. Sistema de detección de corriente de falla que detecta una corriente de falla generada en una trayectoria conductora que suministra energía a un dispositivo eléctrico y que evita que la corriente de falla se suministre al dispositivo eléctrico, en el que el sistema de detección de corriente de falla comprende: un detector (20) que detecta una corriente de falla generada en dicha trayectoria conductora y emite una correspondiente señal de detección; un conmutador (40) que está previsto en dicha trayectoria conductora que aísla selectivamente dicho dispositivo eléctrico de dicha trayectoria conductora; y un controlador (30) que introduce dicha señal de detección y determina características predeterminadas de dicha corriente de falla basándose en dicha señal de detección, en el que dicho controlador ejecuta una rutina de software que comprende las etapas de: (a) identificar (S210) dicha corriente de falla como un primer tipo de corriente de falla cuando al menos una de dichas características predeterminadas tiene un primer valor predeterminado; de lo contrario pasar a (c); (b) ajustar una corriente de disparo a un primer valor de corriente de disparo cuando dicha corriente de falla se identifica como dicho primer tipo de corriente de falla; y pasar a (e) (c) identificar (S210) dicha corriente de falla como un segundo tipo de corriente de falla cuando al menos una de dichas características predeterminadas tiene un segundo valor predeterminado; (d) ajustar una corriente de disparo a un segundo valor de corriente de disparo cuando dicha corriente de falla se identifica como dicho segundo tipo de corriente de falla; (e) emitir una señal de control a dicho conmutador (40) para indicar a dicho conmutador (40) que aísle dicho dispositivo eléctrico de dicha red conductora cuando dicha corriente de falla y dicha corriente de disparo tienen una relación predeterminada; en el que dicho segundo tipo de corriente de falla es un tipo de corriente de falla diferente a dicho primer tipo de corriente de falla; y en el que dicho primer y dicho segundo tipo de corriente de falla son uno de una corriente de falla de alta frecuencia, una corriente de falla alterna, y una corriente de falla continua pulsatoria. 11. Sistema de detección de corriente de falla según la reivindicación 10, en el que dicho primer tipo de corriente de falla es una corriente de falla de alta frecuencia y dicho controlador identifica dicha corriente de falla como dicho primer tipo de corriente de falla: determinando (S200) si una frecuencia de dicha corriente de falla es superior a o igual a una primera frecuencia predeterminada; e identificando dicha corriente de falla como dicha corriente de falla de alta frecuencia cuando dicha frecuencia de dicha corriente de falla es superior a o igual a dicha primera frecuencia predeterminada. 12. Sistema de detección de corriente de falla según la reivindicación 11, en el que dicho controlador identifica dicha corriente de falla de alta frecuencia como corriente de falla que produce fibrilación si dicha frecuencia de dicha corriente de falla es superior a o igual a dicha primera frecuencia predeterminada y es inferior a una segunda frecuencia predeterminada, en el que dicho controlador identifica dicha corriente de falla de alta frecuencia como una corriente de falla que produce fuego si dicha frecuencia de dicha corriente de falla es superior a o igual a dicha segunda 12   frecuencia predeterminada, en el que dicho controlador ajusta (S230) dicha corriente de disparo a un valor de corriente de disparo particular cuando dicha corriente de falla se identifica como dicha corriente de falla que produce fibrilación, y en el que dicho controlador ajusta (S240) dicha corriente de disparo a un valor de corriente de disparo adicional cuando dicha corriente de falla se identifica como dicha corriente de falla que produce fuego. 13. Sistema de detección de corriente de falla según la reivindicación 10, en el que dicho controlador determina si dicho primer tipo de corriente de falla tiene un valor de corriente de falla que es superior a o igual a un primer valor de corriente predeterminado, en el que dicho controlador ajusta dicha corriente de disparo a dicho primer valor de corriente de disparo cuando dicho valor de corriente de falla es superior a o igual a dicho primer valor de corriente predeterminado. 14. Sistema de detección de corriente de falla según la reivindicación 13, en el que cuando dicho valor de corriente de falla es inferior a dicho primer valor de corriente predeterminado, dicho controlador determina si dicho valor de corriente de falla es superior a o igual a un segundo valor de corriente predeterminado, y en el que dicho controlador ajusta dicha corriente de disparo a un segundo valor de corriente de disparo cuando dicho valor de corriente de falla es inferior a dicho primer valor de corriente predeterminado y es superior a o igual a dicho segundo valor de corriente predeterminado. 15. Sistema de detección de corriente de falla según la reivindicación 10, en el que dicho controlador ajusta un tiempo de disparo a un primer valor de tiempo de disparo cuando dicha corriente de falla se identifica como dicho primer tipo de corriente de falla, y en el que dicho controlador emite dicha señal de control a dicho conmutador cuando dicha corriente de falla es superior a o igual a dicha corriente de disparo y cuando dicha corriente de falla ha sido superior a o igual a dicha corriente de disparo durante más tiempo que dicho tiempo de disparo. 16. Sistema de detección de corriente de falla según la reivindicación 15, en el que el controlador ajusta un tiempo de disparo a un primer valor de tiempo de disparo cuando dicha corriente de falla se identifica como dicho primer tipo de corriente de falla, en el que dicho controlador ajusta dicho tiempo de disparo a un segundo valor de tiempo de disparo cuando dicha corriente de falla se identifica como dicho segundo tipo de corriente de falla, y en el que dicho controlador emite dicha señal de control a dicho conmutador cuando dicha corriente de falla es superior a o igual a dicha corriente de disparo y cuando dicha corriente de falla ha sido superior a o igual a dicha corriente de disparo durante más tiempo que dicho tiempo de disparo. 13   14     16   17   18   19     21