La invención concierne a un procedimiento y dispositivo que está destinado a medir la Ra con tierra (7) en instalaciones de células solares fotovoltaicas.

Atendiendo al dispositivo, según la invención, consiste esencialmente (figura 1) en una unidad electrónica llamada sensor de aislamiento (1) que tiene una conexión a tierra (7) y a uno o varios sistemas de generación de tensión eléctrica continua (16, 17), y cuyo sensor de aislamiento (1) incorpora uno o más transductores (8, 9, 12, 13) medidores de la intensidad y/o de la tensión de la corriente, unos convertidores analógico-digitales (10, 11, 14, 15), y un calculador (2) de tipo microprocesador u otro.

"PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA MEDIR LA

dispositivo destinados a medir la resistencia de aislamiento eléctrico con tierra, de una fuente de tensión continúa de cualquier tipo, muy en especial de instalaciones fotovoltaicas.

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR

En una instalación eléctrica un fallo de aislamiento respecto de tierra implica que a través del lugar de fallo puede fluir una corriente eléctrica de defecto cuyo valor depende de la fuente de corriente. En función del valor de esta corriente las consecuencias de seguridad de la instalación pueden ser importantes, no sólo para la instalación sino para las personas, incluido el riesgo de incendio.

Las instalaciones eléctricas pueden funcionar en modo aislado de tierra (la resistencia a tierra debe ser lo más alta posible) o modo conectado a tierra (la resistencia a tierra deber ser lo más baja posible) .

Cada instalación tiene un determinado potencial a tierra y debe estar aislada de la tierra lo mejor posible para evitar que las corrientes que fluyan de la instalación y sobre la superficie de la tierra supongan un peligro por un defecto o mal funcionamiento del aislamiento.

En instalaciones eléctricas la resistencia de aislamiento (Raislamiento, en lo sucesivo Ra) es la magnitud determinante para la seguridad y por esta razón en instalaciones como las fotovoltaicas es imprescindible monitorizar el estado de deterioro del aislamiento.

Como consecuencia de ello, tanto en el ámbito nacional como en el internacional se han generado diversas normativas para instalaciones de baja tensión que determinan cuales son las protecciones más adecuadas contra fallos de aislamiento. Algunas de ellas son:

- R.O. 842/2002 Reglamento de Baja Tensión -R.O. 1663/2000 Conexión de instalaciones fotovoltaicas a la

- lEC TS 62257-7-1:2006-12 Especificaciones técnicas; recomendaciones para pequeñas instalaciones de energía renovable e hibrido en electrificación rural

- lEC 62257 -5:2005-07 Especificaciones técnicas; recomendaciones para pequeñas instalaciones de energía renovable e hibrido en electrificación

- lEC 62109-1 Ed.1: lEC 62109-1 Seguridad en convertidores de potencia para uso en sistemas fotovoltaicos -lEC 62109-2 Ed.1: Seguridad en convertidores de potencia para uso en sistemas fotovoltaicos.

Como resultado de todas estas normativas es de obligado cumplimiento la medida de la Raislamiento en instalaciones solares fotovoltaicas antes de su conexión.

En este contexto es de tener presente que en una instalación fotovoltaica, como en otra cualquiera instalación generadora de tensión eléctrica continua, todos los componentes contribuyen a la disminución de la Ra Y la determinación de su valor va a ser una función del algoritmo de medida. En todos los casos la normativa obliga a que se haga una medición de esta variable antes de la conexión a red. En lo sucesivo nos referiremos al caso particular y de especial atención de las instalaciones fotovoltaicas, dando por entendido que quedan englobadas cualquiera otras instalaciones generadoras de corriente eléctrica continua.

Hoy en día son conocidos diversos métodos desarrollados para la medición del Ra antes de la conexión a red. Entre ellos es conocido el que consiste en la supervisión de la corriente de fallo

a través de una unidad de seguimiento de la corriente de fallo sensible a derivaciones de cualquier tipo de corriente; esta unidad es conocida como RCMU, siglas de la denominación inglesa Residual Current Monitoring Unit (Unidad de Monitorización de 5 Corriente Residual) . Sin embargo, la corriente de fugas es debida no sólo a la resistencia de aislamiento sino también a la capacidad con tierra de los elementos de la instalación. La medida de la corriente de fugas no corresponde por tanto a la resistencia de fugas, que además puede variar con el tiempo de

modo que se produzca un deterioro del aislamiento con el funcionamiento. A este respecto, se tiene referencia de sistemas de medida de aislamiento basados en pulsos de reloj variable.EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN Y VENTAJAS Frente a este estado de cosas, la presente invención se

refiere a un método y dispositivo que permite medir la resistencia de aislamiento con tierra en instalaciones de generación de corriente continua, como baterías (arrays, por su nombre en inglés adoptado en el argot nacional en este campo) de células solares fotovoltaicas; es decir, la patente es de aplicación a la

medida de la Ra en instalaciones fotovoltaicas, no sólo previo a la conexión, también durante la operación del sistema mediante su medida continua.

Según la invención, el procedimiento propugnado consiste en que: una fuente de energía de tensión continua, tal como un 25 panel de células fotovoltaicas u otro dispositivo de generación de corriente eléctrica continua, esta conectado a tierra mediante ramales de circuito paralelo a través de los cuales, y de modo alternativo, con desfase temporal controlado, es sometida a, al menos, dos valores de tensión eléctrica respecto de dicha tierra; 30 mediante transductores se mide la intensidad de corriente que resulta de la aplicación de los valores de tensión eléctrica de modo común respecto de tierra para la fuente de energía de tensión continua concernida; mediante un convertidor analógico-digital, dichos valores de tensión y de intensidad son adquiridos 35 por un calculador que, de acuerdo con un determinado algoritmo, obtiene un valor de la resistencia de aislamiento; dicho calculador controla que la adquisición de los valores de tensión e intensidad tengan lugar en tiempo real; dicho calculador controla el momento de adquisición de los valores de tensión e intensidad, puesto que 5 controla bien los interruptores y con ello las tensiones de modo común respecto de tierra y las intensidades correspondientes, o bien, mediante fuentes de pulsos de reloj constante; el calculador adquiere los valores de tensión e intensidad con un cierto retardo respecto del cambio de uno a otro valor de tensión de modo

común respecto de tierra, asegurando que el sistema ha alcanzado el régimen permanente de funcionamiento. Para aplicar este procedimiento el dispositivo del invento consiste en una unidad electrónica llamada sensor de aislamiento que tiene una conexión a tierra y a uno o varios sistemas de

generación de tensión eléctrica continua, y cuyo sensor de aislamiento incorpora uno o más transductores medidores de la intensidad y/o de la tensión de la corriente, y un calculador de tipo microprocesador u otro. El principio de realización de la medida de la Ra consiste en

someter al objeto del que se quiere medir la resistencia de aislamiento con tierra, a al menos dos niveles de tensión de modo común respecto de tierra. A partir de los dos niveles de tensión se miden mediante transductores las intensidades de corrientes resultantes correspondientes a cada tensión de modo común en

una rama determinada de la instalación concernida. Los valores de tensión y corriente son adquiridos por el calculador (previo convertidor analógico-digital) que los procesa matemáticamente para obtener el valor de la resistencia de aislamiento. Este calculador controla la adquisición de las magnitudes de tensión y

corriente en tiempo real y se asegura de que no llegan de forma simultánea ya que controla el sistema de variación de tensión bien sea mediante interruptores o mediante fuente de pulsos.

El método exige que la adquisición de datos de tensión y corriente se haga con un tiempo de retardo respecto del momento 35 de cambio de tensión de modo común. Este tiempo es un valor

determinado y depende no sólo de la resistencia de aislamiento sino, además, de la capacidad eléctrica con tierra de los elementos de la instalación; el valor de este tiempo de...

1ª. Procedimiento para medir la resistencia de aislamiento eléctrico de una fuente de tensión continua, tal como un panel de células fotovoltaicas (17) u otro dispositivo de generación de

corriente eléctrica continua (16) , caracterizado porque: la fuente de energía de corriente continua está conectada a tierra (7) mediante ramales de circuito en paralelo a través de los cuales, y de modo alternado, con desfase temporal controlado, es sometida a, al menos, dos valores de tensión eléctrica de modo común

respecto de dicha tierra (7) ; mediante transductores (8, 9, 12 , 13) se miden las intensidades de corriente (i1, i2) que resultan correspondientes a los dos valores de tensión (v1, v2) eléctrica respecto de tierra (7) para la fuente de energía de corriente continua concernida (16, 17) ; mediante un convertidor analógico

digital (10, 11, 14, 15) , dichos valores de tensión (v1, v2) y de intensidad (i1, i2) son adquiridos por un calculador (2) que, de acuerdo con un determinado algoritmo, obtiene un valor de la resistencia de aislamiento (Ra) ; dicho calculador (2) controla que la adquisición de los valores de tensión (v1, v2) e intensidad (i1, i2)

tengan lugar en tiempo real; dicho calculador (2) controla el momento de adquisición de los valores de tensión (v1, v2) e intensidad (i1, i2) , bien mediante interruptores electrónicos (3, 4) que discriminan el circuito que en cada momento es sometido a un valor de tensión (v1, v2) respecto de tierra (7) , o bien,

mediante fuentes de pulsos de reloj constante (5) ; el calculador

(2) adquiere los valores de tensión (v1’, v2’) e intensidad (i1’, i2’) con un cierto retardo respecto del cambio de uno a otro valor de tensión (v1’, v2’) respecto de tierra (7) , asegurando que el sistema ha alcanzado el régimen permanente de funcionamiento.

2ª . Dispositivo para medir la resistencia de aislamiento eléctrico de una fuente de tensión continua, de acuerdo con el procedimiento de la primera reivindicación, caracterizado porque consiste en una unidad electrónica llamada sensor de aislamiento

(1) que tiene una conexión a tierra (7) y a uno o varios sistemas 35 de generación de tensión eléctrica continua (16, 17) , y cuyo sensor de aislamiento (1) incorpora uno o más transductores (8, 9, 12, 13) medidores de la intensidad y/o de la tensión de la corriente, unos convertidores analógico-digitales (10, 11, 14, 15) , y un calculador (2) de tipo microprocesador u otro.

3ª . Dispositivo para medir la resistencia de aislamiento eléctrico de una fuente de tensión continua, de acuerdo con la segunda reivindicación, caracterizado porque el sensor de aislamiento (1) tiene: unos interruptores electrónicos (3, 4) de doble sentido, primero y segundo, que están intercalados entre la

conexión a tierra (7) y las conexiones (N1, N2, …) a dichos sistemas de generación de tensión eléctrica continua (16, 17) ; un primer transductor de tensión (8) conectado entre una fuente interna o externa de generación de tensión continua (16, 17) y un primer convertidor analógico-digital de tensión (10) ; un primer

transductor de intensidad (9) conectado entre una resistencia (18) conectada a tierra (7) y un primer convertidor analógico-digital de intensidad (11) ; y un calculador (2) que está conectado a dichos primer convertidor analógico-digital de tensión (10) y primer convertidor analógico-digital de intensidad (11) .

4ª . Dispositivo para medir la resistencia de aislamiento eléctrico de una fuente de tensión continua, según las reivindicaciones segunda y tercera, caracterizado porque, de modo independiente de otros sistemas externos de generación de tensión eléctrica continua, el sensor de aislamiento (1) incorpora:

una auxiliar fuente de pulsos (5) de tensión con tiempos de reloj constantes, la cual genera una onda rectangular de tensión de una cierta frecuencia determinada por las constantes de tiempo que condicionan al sistema para alcanzar su régimen permanente de funcionamiento; una resistencia de shunt, Rshunt (6) ; un

segundo transductor de tensión (12) conectado entre la fuente de pulsos (5) de tensión y un segundo convertidor analógico-digital de tensión (14) ; un segundo transductor de intensidad (13) conectado entre la resistencia shunt, Rshunt (6) , y un segundo convertidor analógico-digital de intensidad (15) ; y un calculador

(2) que está conectado a dichos segundo convertidor analógico

digital de tensión (14) y segundo convertidor analógico-digital de intensidad (15) . 5ª. Dispositivo para medir la resistencia de aislamiento eléctrico de una fuente de tensión continua, según la cuarta

reivindicación, caracterizada porque la fuente de tensión continua conectada al nudo N1, y para la que se trata de medir la Ra es un panel de células fotovoltaicas (17) (array) .