Control de la calidad de la potencia.

Procedimiento de compresión de valores de una forma de onda de una señal de potencia eléctrica periódicacontrolada,

que comprende:

- adquirir datos que representan periodos de la forma de onda, de manera que la adquisición de datosrepresentativos de la forma de onda comprende la adquisición de muestras (202) de la señal de potencia a lo largode una serie de periodos de la forma de onda y dividir las muestras en grupos correspondientes a ciclos de lafrecuencia principal de la señal de potencia;

- descomponer la forma de onda de la señal de potencia en una serie de componentes de frecuencia a lo largo deuna serie de periodos de la forma de onda, de manera que la descomposición de la forma de onda comprende latransformada de las muestras de cada grupo en valores componentes armónicos; caracterizado por

- comprimir los valores de, como mínimo, algunos de los componentes de la frecuencia a lo largo de una serie deperiodos, separadamente para cada componente de frecuencia, de manera que la compresión de, como mínimo,algunos de los componentes separadamente comprende el almacenamiento para cada armónico de pares de unvalor promedio y una serie de ciclos, en el que el valor se encuentra dentro de un rango predeterminado de un valorpromedio.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IL2004/000332.

Solicitante: ELSPEC LTD.

Nacionalidad solicitante: Israel.

Dirección: 4 HASHOHAM STREET, ZONE 23 CAESARIA INDUSTRIAL PARK 38900 CAESARIA ISRAEL.

Inventor/es: EFRATI,OFIR, NISENBLAT,POL, BROSHI,AMIR MORDEHAY.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01R11/32 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 11/00 Disposiciones electromecánicas para la medida de la integral en el tiempo de una potencia eléctrica o de una corriente, p. ej. del consumo (control del consumo eléctrico de vehículos de tracción eléctrica B60L 3/00). › Contadores de vatios-hora.
  • G01R13/02 G01R […] › G01R 13/00 Disposiciones para la presentación de variables eléctricas o de formas de ondas. › para la presentación en forma digital de variables eléctricas medidas.
  • G01R19/25 G01R […] › G01R 19/00 Disposiciones para proceder a las medidas de corrientes o tensión o para indicar su existencia o el signo (G01R 5/00 tiene prioridad; para la medida de corrientes o tensiones bioeléctricas A61B 5/04). › utilizando técnicas de medida digitales.
  • G01R21/00 G01R […] › Disposiciones para proceder a las medidas de la potencia o del factor de potencia (G01R 7/12 tiene prioridad).
  • G01R21/06 G01R […] › G01R 21/00 Disposiciones para proceder a las medidas de la potencia o del factor de potencia (G01R 7/12 tiene prioridad). › por medida de la corriente o de la tensión (G01R 21/08 - G01R 21/133 tienen prioridad).
  • G01R21/133 G01R 21/00 […] › utilizando técnicas digitales.
  • G01R23/16 G01R […] › G01R 23/00 Dispositivos para realizar medidas de frecuencia; Dispositivos para realizar análisis de espectros de frecuencia. › Análisis de espectros; Análisis de Fourier.
  • G01R23/18 G01R 23/00 […] › con posibilidad de registro del espectro de frecuencias.

PDF original: ES-2442379_T3.pdf

 

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Control de la calidad de la potencia.

Fragmento de la descripción:

Control de la calidad de la potencia

SECTOR DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere al sector de control de la calidad de la potencia, y en particular, al almacenamiento de datos de calidad de la potencia para referencia posterior.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

A efectos de suministrar un servicio de potencia eléctrica de alta calidad, es deseable controlar la calidad de las señales eléctricas en diferentes localizaciones a lo largo de una red de potencia eléctrica. En particular, es deseable conocer la forma de onda de la corriente y el voltaje en varias localizaciones de la red en el momento en el que ha ocurrido un evento específico (por ejemplo, un apagón) a efectos de comprender la causa del evento.

La patente US 5.736.847 de Van Doom y otros describe un medidor de potencia para leer y visualizar formas de onda de la potencia eléctrica y para calcular parámetros de la forma de onda. Estos parámetros pueden incluir, por ejemplo, corriente, voltaje, potencia, relación de fase entre formas de onda de una señal de tipo multifase, factor de potencia, frecuencia, kilovatios hora (KWH) , kilo Volt Amperios de energía reactiva (KVAR) , KVARH, KVA y KVAH.

En algunos casos, no obstante, la visualización en línea de las formas de onda y/o los parámetros deducidos no son suficientes. La patente US 6.675.071 de Griffin, Jr. y otros indica que sería deseable implementar un dispositivo de calidad de potencia que capte todos los datos de formas de onda del voltaje en todo momento, pero este dispositivo es impracticable debido a las grandes cantidades de datos involucrados. Con una velocidad de muestreo de 32 muestras por ciclo, se recogen 1920 muestras por segundo. Para medidores trifásicos que miden formas de onda de voltaje y de corriente, el dato es 6-8 veces mayor. La patente 6.675.071 sugiere la detección de variaciones en las formas de onda y captar datos relativos a las horas de las variaciones detectadas.

La patente US 6.671.654 de Forth y otros describe un dispositivo electrónico para la medición de parámetros de potencia de un sistema de distribución de potencia. Igual que en la patente ‘071, se almacenan datos solamente cuando ocurre un evento (por ejemplo, un cambio brusco de la corriente o del voltaje) .

La patente US 6.639.518 de Curtis describe un controlador de circuito que controla uno o varios valores medidos de 35 un circuito eléctrico. El controlador incluye un sistema para seleccionar puntos determinados de alarma.

Algunos sistemas de control almacenan solamente la raíz cuadrada de las medias de los cuadrados (RMS) y/o la potencia de las señales eléctricas. Este dato, no obstante, no es siempre suficiente para determinar la naturaleza exacta de los problemas.

Los siguientes documentos dan a conocer otros procedimientos de la técnica anterior para la compresión de los valores de una forma de onda de una señal de potencia eléctrica controlada:

- Chi-Jui Wu y otros: "Data compression technique in recording arc furnace voltage and current wave forms

for tracking power quality" Conferencia sobre transmisión y distribución IEEE PES 2003. Actas de la conferencia. Dallas, TX, Septiembre 7-12, 2003; [Conferencia sobre transmisión y distribución y exposición IEEE/PES], New York, NY: IEEE, US, vol. 1, 7 Septiembre 2003, páginas 383-388;

- Ribeiro M V y otros: "An enhanced data compression method for applications in power quality anylysis" IECON’01. Actas de la 27 Conferencia anual de la sociedad de electrónica industrial IEEE. Denver, CO, Nov. 29 - Dic. 2, 2001; [Conferencia Annual de la sociedad electrónica industrial IEEE], New York, NY: IEEE, US, vol. 1, 29 Noviembre 2001, páginas 676-681;

- Littler B y otros: "Wavelets for the analysis and compression of power system disturbances" Conversaciones

sobre suministro de potencia IEEE, centro de servicio IEEE, New York, NY, US, vol. 14, nº. 2, 1 Abril 1999, páginas 358-364.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a un procedimiento que comprende las características de la reivindicación 1. El procedimiento funciona específicamente en un aparato para almacenamiento continuo de la forma de onda de una o varias señales de potencia, con independencia de si se ha identificado o no un evento de interés. El aparato incluye opcionalmente memoria suficiente para almacenar la forma de onda en condiciones normales de potencia a lo largo de un prolongado periodo de tiempo, como mínimo de 1 mes, 2 meses, o incluso un año. El almacenamiento de la 65 forma de onda a lo largo de este prolongado periodo permite consultar eventos pasados para determinar diferentes parámetros que han sido considerados importantes en el momento de un evento y/o permite la consulta de eventos pasados que, en el momento en que ocurrieron no se consideraron importantes o no fueron ni siquiera identificados.

En algunas realizaciones de la invención, el procedimiento de compresión tiene en cuenta la naturaleza de las señales de la potencia eléctrica. Opcionalmente, el procedimiento de compresión es llevado a cabo en tiempo real, al ser captadas las señales, de manera que se llevan a cabo las decisiones de compresión antes de que se hayan recibido todos los datos comprimidos. La compresión para cualquier segmento específico de los datos se lleva a cabo opcionalmente basándose en un pequeño segmento de los datos. En algunas realizaciones de la invención, la cantidad de datos no comprimidos tenidos en cuenta por un procesador que lleva a cabo la compresión en la generación de cualquier parte de datos comprimidos es relativamente pequeña, por ejemplo, menos de un minuto, un segundo, o incluso una décima de segundo de los datos no comprimidos. Opcionalmente, la cantidad de memoria disponible para su utilización y/o utilizada realmente para compresión por el procesador de compresión es menor de 100 kbytes o incluso 10 kbytes.

De acuerdo con ciertas realizaciones de la invención, la potencia de proceso y/o el desarrollo de recursos que se han consumido hasta el momento en la identificación de eventos, se dirigen hacia la compresión y almacenamiento de las grandes cantidades de datos involucradas en el almacenamiento de los datos de forma de onda.

El almacenamiento de la forma de onda es llevado a cabo opcionalmente con una elevada exactitud de, como mínimo, 64, 128, 256 o incluso 512 muestras por tiempo de ciclo eléctrico (en general, 1/50 o 1/60 segundos) .

Algunas realizaciones de la invención se refieren a la utilización de un procedimiento de compresión “lossy” (“con pérdidas”) en la compresión de señales de potencia controladas. Utilizando un procedimiento de compresión “lossy” para señales de potencia, permite conseguir una elevada proporción de compresión, lo que permite el

almacenamiento de grandes volúmenes de datos con una reducción de calidad relativamente baja. De acuerdo con algunas realizaciones de la invención, en vez de almacenar de manera precisa un número limitado de parámetros se almacena la totalidad de la forma de onda de potencia con una ligera pérdida de exactitud. Opcionalmente, se almacenan valores exactos de uno o varios parámetros altamente utilizables junto con la forma de onda, en el caso de que se requiera también una información más exacta. La compresión “lossy” comporta opcionalmente la pérdida de hasta 1-2% aproximadamente de la exactitud, preferentemente y de forma aproximada 0, 1%, consiguiendo una relación de compresión de 1:500, 1:1000 o superior.

El procedimiento de compresión con pérdidas (“lossy”) se lleva a cabo opcionalmente en tiempo real. La compresión en tiempo real puede requerir en algunos casos una unidad de compresión con requerimientos de potencia de proceso relativamente alta.

La compresión en tiempo real puede ser llevada a cabo sobre la marcha, sin requerir que la unidad de compresión tenga una memoria interna grande. De manera alternativa o adicionalmente, la compresión en tiempo real es llevada a cabo en cada muestra dentro de menos de un segundo, o incluso medio segundo de cuando fue captada.

La compresión puede ser llevada a cabo a lo largo de un periodo de tiempo relativamente largo. La compresión acopla los valores de cada uno de los componentes a lo largo del tiempo en un modelo que puede ser representado utilizando una pequeña cantidad de datos. La compresión de los valores de cada componente se efectúa sin relación con los valores de cualquiera de los otros componentes.

Opcionalmente, la compresión comprende una compresión “lossy” o con pérdidas que ignora pequeños errores en el acoplamiento de los valores de los componentes... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de compresión de valores de una forma de onda de una señal de potencia eléctrica periódica controlada, que comprende:

- adquirir datos que representan periodos de la forma de onda, de manera que la adquisición de datos representativos de la forma de onda comprende la adquisición de muestras (202) de la señal de potencia a lo largo de una serie de periodos de la forma de onda y dividir las muestras en grupos correspondientes a ciclos de la frecuencia principal de la señal de potencia;

- descomponer la forma de onda de la señal de potencia en una serie de componentes de frecuencia a lo largo de una serie de periodos de la forma de onda, de manera que la descomposición de la forma de onda comprende la transformada de las muestras de cada grupo en valores componentes armónicos; caracterizado por

- comprimir los valores de, como mínimo, algunos de los componentes de la frecuencia a lo largo de una serie de periodos, separadamente para cada componente de frecuencia, de manera que la compresión de, como mínimo, algunos de los componentes separadamente comprende el almacenamiento para cada armónico de pares de un

valor promedio y una serie de ciclos, en el que el valor se encuentra dentro de un rango predeterminado de un valor promedio.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que el número de ciclos en el que el valor se encuentra dentro de un rango predeterminado de valor promedio es determinado al determinar un mínimo y un máximo de un tren de valores armónicos y determinando cuándo la distancia entre el mínimo y el máximo es superior a una distancia predeterminada (306) .

3. Procedimiento, según la reivindicación 2, en el que la distancia predeterminada es un porcentaje configurado del

valor reciente promedio del armónico. 25

4. Procedimiento, según la reivindicación 2, en el que la distancia predeterminada es un porcentaje configurado de un valor esperado configurado del armónico.

5. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la adquisición de las muestras comprende la adquisición de una señal analógica y el muestreo de las señales.

6. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la división de las muestras en grupos comprende determinar repetitivamente una frecuencia principal de potencia (204) de la señal y determinar, de acuerdo con ello, ciclos de la señal de potencia.

7. Procedimiento, según la reivindicación 6, en el que el muestreo de las señales comprende el muestreo a una proporción determinada (206) relativa a la frecuencia principal de potencia.

8. Procedimiento, según la reivindicación 6, en el que la determinación repetitiva de la frecuencia máxima de potencia comprende la determinación a partir de las muestras adquiridas o la determinación a partir de una señal analógica de la cual se han generado las muestras adquiridas.

9. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la transformada de las muestras de cada grupo comprende la

transformada utilizando una transformada rápida de Fourier (212) . 45

10. Procedimiento, según la reivindicación 1, que comprende la aplicación de un procedimiento de compresión sin pérdidas a los valores armónicos comprimidos.

11. Procedimiento, según la reivindicación 1, que comprende el almacenamiento de, como mínimo, algunas de las componentes comprimidas en una estructura de archivo que representa una serie de señales de potencia.

12. Procedimiento, según la reivindicación 1, que comprende el almacenamiento de las componentes comprimidas en una estructura de archivo que representa la señal de potencia de manera continuada a lo largo de más de un mes.

13. Procedimiento, según la reivindicación 1, que comprende la transmisión de las componentes comprimidas por un enlace de comunicación.

14. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la compresión de, como mínimo, algunos de los componentes comprende la compresión de cada uno de los componentes separadamente.

15. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la compresión de, como mínimo, algunos de los componentes comprende la compresión en tiempo real.

16. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la compresión de, como mínimo, algunos de los componentes comprende la compresión utilizando compresión con pérdidas.

17. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la compresión de, como mínimo, algunos de los componentes separadamente comprende la compresión separadamente a lo largo de, como mínimo, tres periodos de la forma de onda.

18. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la adquisición de datos que representan periodos de la forma de onda comprende la adquisición de datos que representan ciclos periódicos de la forma de onda.

19. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la adquisición de datos que representan periodos de las

formas de onda comprenden la adquisición de datos que representan periodos más cortos o más largos de los ciclos de la forma de onda.

20. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la descomposición de la forma de onda en una serie de componentes comprende la descomposición en componentes que tienen la misma extensión en el tiempo. 15

21. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la compresión de los valores de, como mínimo, algunas de las componentes de frecuencia comprende la compresión utilizando un procedimiento de compresión con pérdidas.

22. Procedimiento, según la reivindicación 21, en el que la compresión de las muestras comprende una compresión 20 en tiempo real.

23. Procedimiento, según la reivindicación 21, en el que la adquisición de las muestras comprende la adquisición a una proporción mínima de 50 muestras por ciclo de la señal de potencia.

24. Dispositivo configurado para llevar a cabo las etapas de procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores.


 

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