DISPOSITIVO DE MONITORIZACIÓN PARA UNA RED INSTALADA DE MANERA AISLADA DE UNA INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA.

1. Dispositivo de monitorización para una red (2) eléctrica instalada de manera aislada de una instalación (4) fotovoltaica,

con

un circuito de medición de cortocircuito que comprende un primer conductor (12) eléctrico del circuito de medición para la conexión de un primer polo (8) eléctrico de la instalación (4) fotovoltaica a través de al menos un componente (13) de protección con un punto (20) de referencia y un segundo conductor (14) eléctrico del circuito de medición para la conexión de un segundo polo (10) eléctrico de la instalación (4) fotovoltaica a través de al menos un componente (13) de protección con el punto (20) de referencia, formando los dos conductores (12, 14) del circuito de medición conjuntamente un cortocircuito entre los dos polos (8, 10) eléctricos de la instalación fotovoltaica,

un primer componente (16) conectado entre uno de los conductores (12, 14) del circuito de medición y el punto (20) de referencia y

un dispositivo (22) de medición para la medición de una magnitud característica eléctrica del primer componente (16), pudiendo detectarse, en respuesta a un valor de la magnitud característica distinto de cero y/o a una variación del valor de la magnitud característica, un corte eléctrico de la instalación (4) fotovoltaica con el punto (20) de referencia.

2. Dispositivo de monitorización según la reivindicación anterior, adicionalmente con un segundo componente (18) dispuesto en el segundo conductor (14) del circuito de medición del circuito de medición de cortocircuito, estando dispuesto el primer componente (16) para la medición de una magnitud característica eléctrica en el primer conductor (12) eléctrico del circuito de medición en el circuito de medición de cortocircuito.

3. Dispositivo de monitorización según la reivindicación anterior, en el que el dispositivo (22) de medición está configurado para la medición de la magnitud característica eléctrica del primer y del segundo componente (16, 18).

4. Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones 2 ó 3, en el que el dispositivo (22) de medición comprende un circuito (24, 26) comparador para la comparación del valor de la magnitud característica eléctrica del primer y del segundo componente (16, 18), detectando el circuito comparador (24, 26) en caso de valores distintos de la magnitud característica eléctrica un corte eléctrico de la red (2) eléctrica instalada de manera aislada con el punto (20) de referencia.

5. Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la magnitud característica eléctrica es la tensión eléctrica en caída en el primer o segundo componente (16, 18) o la corriente eléctrica que fluye a través del primer o segundo componente (16, 18).

6. Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer y/o segundo componente (16, 18) es en cada caso una impedancia.

7. Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la conexión con el punto (20) de referencia se realiza en cada caso a través de una cadena de impedancias (13) de protección conectadas en serie para puentear separaciones y/o distancias de fuga.

8. Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores, en el que en el circuito (24, 26) comparador está comprendido un convertidor (24) analógico-digital para convertir la magnitud característica eléctrica en una señal digital así como un microcontrolador (26) para comparar las señales digitales y/o para calcular desviaciones.

9. Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo de medición y evaluación comprende un dispositivo de indicación para la indicación de un caso de fallo y/o un dispositivo de protección para cortocircuitar o desconectar la red (2) eléctrica instalada de manera aislada, para prevenir un posible riesgo para las personas y los equipos.

10. Instalación (4) fotovoltaica, que comprende

al menos un módulo fotovoltaico para la generación de corriente eléctrica, estando configurada la red (2) eléctrica de la instalación (4) fotovoltaica como red (2) eléctrica instalada de manera aislada y

el dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores.

Tipo: Modelo de Utilidad. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: U201130988.

Solicitante: PHOENIX CONTACT GMBH & CO. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: FLACHSMARKTSTRASSE 8-28 32825 BLOMBERG ALEMANIA.

Inventor/es: HÖFT,WOLFGANG, SENGER,ANDREAS, BACHT,CHRISTIAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01R31/00 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). › 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).
  • H02N6/00
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Fragmento de la descripción:

Dispositivo de monitorización para una red instalada de manera aislada de una instalación fotovoltaica.

Campo de la invención La invención se refiere a un dispositivo de monitorización para una red instalada de manera aislada de una instalación fotovoltaica.

Antecedentes de la invención Las redes eléctricas de una instalación fotovoltaica suelen instalarse de manera aislada, en el caso de tamaños de red pequeños y medianos, por motivos de practicabilidad. Esto tiene la ventaja de que, por ejemplo en el caso de un fallo a tierra de uno de los polos eléctricos, únicamente se traslada el potencial de este polo al potencial de tierra. La red eléctrica es por tanto “segura frente a fallos” porque un contacto a tierra individual no muestra ningún perjuicio o apenas presenta perjuicios en el funcionamiento.

Otra ventaja de una red instalada de manera aislada es el aprovechamiento de la diferencia de potencial completa entre los dos polos eléctricos y por consiguiente de la potencia máxima de la instalación fotovoltaica.

En el caso de instalaciones pequeñas y medianas, una estructura de este tipo es posible si estas instalaciones están protegidas mediante una protección frente a rayos externa, por ejemplo un pararrayos doméstico. En el caso de instalaciones grandes, la protección frente rayos es más complicada de implementar, por lo que normalmente se ponen a tierra de manera unilateral.

Sin embargo, debido a esto se cuenta con una mayor propensión a fallos, ya que la red ya no está instalada de manera segura frente fallos. Además, en determinadas circunstancias, puede suceder que se renuncie a una determinada parte de la potencia que puede generarse. Esto se debe a que el potencial de tierra normalmente puede ser mayor o presenta un valor distinto de cero.

Otro motivo para la puesta a tierra de la red eléctrica instalada de manera aislada es la alta tensión de servicio de las instalaciones fotovoltaicas grandes, que puede llegar hasta ser del orden de varios miles de voltios, siendo lo habitual en la actualidad del orden de hasta 1000 voltios.

Los monitores de fallo a tierra convencionales se construyen para redes de corriente de tensión baja entre la red y un punto de tierra. En una instalación de este tipo es desventajoso que no pueda medirse una puesta a tierra capacitiva. Además, una “evaluación errónea” de una tensión residual entre el acoplamiento de red y el potencial de tierra puede llevar a falsas alarmas. Esto se debe a un potencial de tierra oscilante y a una impedancia de acoplamiento, posiblemente dependiente de las condiciones de intemperie, de la red con el punto de tierra. Tampoco pueden reconocerse fallos de aislamiento “simétricos”. Los fallos de aislamiento simétricos son fallos que aparecen en ambos polos eléctricos de la red eléctrica. Finalmente, para tales monitores de fallo a tierra convencionales no se usan para mediciones sensibles monitores de fallo a tierra pasivos, sino que deben utilizarse monitores de fallo a tierra activos. Esto no es posible o sólo de manera limitada con los alternadores de red utilizados habitualmente en instalaciones fotovoltaicas.

Descripción general de la invención La invención se plantea por tanto el objetivo de proporcionar un dispositivo de monitorización para instalaciones fotovoltaicas, que evite los problemas mencionados o al menos los reduzca y que ofrezca también para instalaciones fotovoltaicas grandes la posibilidad de usar una red eléctrica instalada de manera aislada con un alto nivel de seguridad.

El objetivo de la invención se soluciona mediante el objeto de las reivindicaciones independientes. Perfeccionamientos ventajosos de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes.

Según la invención se propone un dispositivo de monitorización que puede detectar un posible fallo a tierra de al menos un polo eléctrico de la instalación fotovoltaica.

La instalación fotovoltaica presenta una red eléctrica instalada de manera aislada con un primer y un segundo polo eléctrico. En el caso de una red eléctrica instalada de manera aislada, normalmente ningún polo de la instalación fotovoltaica está unido con un punto de tierra. Una conexión con un punto de tierra sólo tiene lugar en caso de que se produzca un fallo, tal como un cortocircuito de uno de los polos eléctricos en forma de una de las líneas eléctricas dentro de la instalación fotovoltaica con un punto de tierra.

Un punto de tierra puede ser, a este respecto, en caso de fallo, cualquier punto de conexión conductor de electricidad, que se una con un polo de la instalación fotovoltaica, como por ejemplo una conexión de tierra de un pararrayos. En particular también son puntos de conexión de otras redes eléctricas, pudiendo realizarse una conexión con otra red eléctrica, por ejemplo la red de corriente doméstica, también indirectamente por ejemplo a través de una aparato eléctrico o corriente de fuga.

Para la monitorización de un fallo a tierra o cualquier otro caso de fallo eléctrico se conecta según la invención un circuito de medición eléctrico a la instalación fotovoltaica, uniéndose un primer conductor eléctrico del circuito de medición con el primer polo eléctrico de la instalación fotovoltaica así como un segundo conductor eléctrico del circuito de medición con el segundo polo eléctrico de la instalación fotovoltaica. Los conductores del circuito de medición se conectan por tanto con un primer extremo en cada caso a un polo eléctrico de la instalación fotovoltaica. Los dos conductores eléctricos del circuito de medición forman un circuito de corriente de cortocircuito de la red instalada de manera aislada de la instalación fotovoltaica, realizándose, para limitar la corriente que fluye desde la instalación fotovoltaica a través de los conductores del circuito de medición, ambos conductores del circuito de medición preferiblemente de alta impedancia. El circuito de medición de cortocircuito así formado representa por consiguiente un dispositivo integrado adicionalmente en la red eléctrica de la instalación fotovoltaica con fines de medición y evaluación. Ambos conductores eléctricos del circuito de medición están unidos en sus segundos extremos opuestos a los polos de la instalación fotovoltaica con un punto de referencia, que con el caso de fallo eléctrico de la instalación fotovoltaica presenta un potencial de referencia común. Puede tratarse, por ejemplo, de un punto de tierra.

Un punto de referencia, denominado a continuación punto de tierra, es por tanto un potencial de referencia común que conecta eléctricamente el caso de fallo de la instalación fotovoltaica y los segundos extremos opuestos a los polos de la instalación fotovoltaica de los conductores del circuito de medición. Un fallo a tierra es la conexión eléctrica a este potencial de referencia común.

Entre uno de los conductores del circuito de medición y el punto de tierra está conectado un primer componente electrónico. El dispositivo de monitorización comprende además un dispositivo de medición para la medición de una magnitud característica eléctrica del primer componente. El dispositivo de medición presenta en particular dos líneas de entrada, denominadas canales, para obtener, en puntos de medición antes y después del primer componente, en particular mediante cálculo de la diferencia, el valor de la magnitud característica eléctrica.

En el caso de que no haya ningún fallo a tierra o caso de fallo en la instalación fotovoltaica, a través del componente electrónico no fluye ninguna corriente o sólo una corriente reducida en el punto de tierra o desde el punto de tierra. Un valor de la magnitud característica eléctrica distinto de cero y/o una variación del valor de la magnitud característica indica, por consiguiente, un fallo a tierra de la instalación fotovoltaica. La existencia de un fallo a tierra se detecta por tanto en respuesta a un valor de la magnitud característica eléctrica distinto de cero y/o a una variación del valor de la magnitud característica eléctrica del primer componente electrónico.

En una forma de realización preferida del dispositivo de monitorización, el primer componente está conectado en el circuito de medición, y allí en el primer conductor del circuito de medición. Además, el dispositivo de monitorización presenta un segundo componente que está conectado en el circuito de medición en el segundo conductor del circuito de medición. Los dos conductores eléctricos...

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de monitorización para una red (2) eléctrica instalada de manera aislada de una instalación (4) fotovoltaica, con un circuito de medición de cortocircuito que comprende un primer conductor (12) eléctrico del circuito de medición para la conexión de un primer polo (8) eléctrico de la instalación (4) fotovoltaica a través de al menos un componente (13) de protección con un punto (20) de referencia y un segundo conductor (14) eléctrico del circuito de medición para la conexión de un segundo polo (10) eléctrico de la instalación (4) fotovoltaica a través de al menos un componente (13) de protección con el punto (20) de referencia, formando los dos conductores (12, 14) del circuito de medición conjuntamente un cortocircuito entre los dos polos (8, 10) eléctricos de la instalación fotovoltaica, un primer componente (16) conectado entre uno de los conductores (12, 14) del circuito de medición y el punto (20) de referencia y un dispositivo (22) de medición para la medición de una magnitud característica eléctrica del primer componente (16) , pudiendo detectarse, en respuesta a un valor de la magnitud característica distinto de cero y/o a una variación del valor de la magnitud característica, un corte eléctrico de la instalación (4) fotovoltaica con el punto (20) de referencia.

2. Dispositivo de monitorización según la reivindicación anterior, adicionalmente con un segundo componente (18) dispuesto en el segundo conductor (14) del circuito de medición del circuito de medición de cortocircuito, estando dispuesto el primer componente (16) para la medición de una magnitud característica eléctrica en el primer conductor (12) eléctrico del circuito de medición en el circuito de medición de cortocircuito.

3. Dispositivo de monitorización según la reivindicación anterior, en el que el dispositivo (22) de medición está configurado para la medición de la magnitud característica eléctrica del primer y del segundo componente (16, 18) .

4. Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones 2 ó 3, en el que el dispositivo (22) de medición comprende un circuito (24, 26) comparador para la comparación del valor de la magnitud característica eléctrica del primer y del segundo componente (16, 18) , detectando el circuito comparador (24, 26) en caso de valores distintos de la magnitud característica eléctrica un corte eléctrico de la red (2) eléctrica instalada de manera aislada con el punto (20) de referencia.

5. Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la magnitud característica eléctrica es la tensión eléctrica en caída en el primer o segundo componente (16, 18) o la corriente eléctrica que fluye a través del primer o segundo componente (16, 18) .

6. Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer y/o segundo componente (16, 18) es en cada caso una impedancia.

7. Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la conexión con el punto (20) de referencia se realiza en cada caso a través de una cadena de impedancias (13) de protección conectadas en serie para puentear separaciones y/o distancias de fuga.

8. Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores, en el que en el circuito (24, 26) comparador está comprendido un convertidor (24) analógico-digital para convertir la magnitud característica eléctrica en una señal digital así como un microcontrolador (26) para comparar las señales digitales y/o para calcular desviaciones.

9. Dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo de medición y evaluación comprende un dispositivo de indicación para la indicación de un caso de fallo y/o un dispositivo de protección para cortocircuitar o desconectar la red (2) eléctrica instalada de manera aislada, para prevenir un posible riesgo para las personas y los equipos.

10. Instalación (4) fotovoltaica, que comprende

al menos un módulo fotovoltaico para la generación de corriente eléctrica, estando configurada la red (2) eléctrica de la instalación (4) fotovoltaica como red (2) eléctrica instalada de manera aislada y el dispositivo de monitorización según una de las reivindicaciones anteriores.


 

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