Sistema y método de limitación de la corriente de inducido en caso de defecto en máquinas síncronas.

Sistema y método de limitación de la corriente de inducido en caso de defecto en máquinas síncronas (2) excitadas mediante un regulador de tensión (3).

El método comprende:

- medir la corriente de cada una de las fases del inducido de la máquina síncrona (2);

- si la corriente de inducido I de una de las fases de la máquina síncrona (2) es superior a un umbral de activación del limitador Ilim ON, activar un proceso de limitación de la corriente de excitación de la máquina síncrona (2) mediante el cual se realiza una regulación del error (18) entre la corriente de inducido I y un valor límite de corriente de inducido ILIM y se resta la señal regulada a la tensión de consigna (10) del regulador de tensión (3). El proceso de limitación se puede desactivar cuando la intensidad de inducido I disminuya por debajo de un umbral de desactivación del limitador Ilim OFF.

Campo de la invención La presente invención se engloba dentro del campo de los sistemas de excitación de máquinas síncronas, y más en concreto para máquinas con excitación sin escobillas con excitatriz de corriente alterna y diodos rotativos, normalmente denominadas “brushless, aunque la tecnología que se propone también es útil para máquinas de excitación estática.

El presente sistema y método es una nueva función de los reguladores de tensión que están incluidos dentro del sistema de excitación de las máquinas síncronas.

Antecedentes de la invención En caso de cortocircuito cercano una máquina síncrona puede dar varias veces su corriente asignada. El hecho que la corriente aumente ayuda a que los sistemas de protección puedan despejar el defecto, ya que si no hubiera un aumento de la corriente no se podría detectar el mismo.

En muchas máquinas síncronas, utilizadas como generadores, es un problema el poder conseguir que la máquina aporte corriente durante un tiempo suficiente para que los sistemas de protección puedan actuar correctamente. Esto es debido a que para que la máquina aporte corriente al cortocircuito hay que excitar el devanado de campo y en muchas ocasiones el hecho de tener un cortocircuito cercano hace que la fuente de tensión utilizada para la excitación no tenga tensión suficiente. Existen diferentes soluciones para este problema.

En el caso de una máquina excitada a través de un generador de imanes permanentes el problema puede ser que la máquina síncrona aporte demasiada corriente al defecto. Esto es debido a que la fuente de tensión para alimentar el devanado de campo no se ve afectada por el cortocircuito y que esta fuente se dimensiona con una tensión mucho más elevada que la que hace falta para excitar la máquina con su tensión asignada de excitación, de tal forma que en caso de querer obtener la corriente nominal de excitación esta se consiga rápidamente, por tanto, si una máquina síncrona alimentada con su tensión de vacio es capaz de proporcionar cinco veces su corriente en caso de cortocircuito, en este caso puede aportar más. El hecho de aportar una corriente tan elevada puede ser en algunos casos peligroso tanto para la máquina síncrona como para la instalación.

Existen limitadores de la corriente de inducido en algunos reguladores de tensión. Sin embargo estos limitadores modifican el valor de la excitación, aumentando o disminuyendo dependiendo ésta si la máquina absorbe o cede reactiva, para que la corriente de la máquina no sobrepase su valor asignado en régimen permanente. Es importante recalcar que los limitadores que se implementan en los reguladores comerciales son exclusivamente válidos en régimen permanente, es decir no actúan durante los transitorios, especialmente durante un cortocircuito.

Por tanto, en el caso de máquinas donde la alimentación de la excitación no se vea afectada por el cortocircuito puede ser necesario un método de limitación de la corriente de inducido en régimen transitorio.

Descripción de la invención La invención se refiere a un sistema y un método de limitación de la corriente de inducido en caso de defecto en máquinas síncronas excitadas mediante un regulador de tensión, limitando la corriente de inducido en régimen transitorio a un valor determinado ajustable para garantizar una cierta corriente de defecto sin sobrepasar el valor previamente ajustado.

Un primer aspecto de la invención se refiere a un método de limitación de la corriente de inducido, el cual comprende:

-medir la corriente de cada una de las fases del inducido de la máquina síncrona;

- si la corriente de inducido de una de las fases de la máquina síncrona es superior a un umbral de activación del limitador, activar un proceso de limitación de la corriente de excitación de la máquina síncrona mediante el cual se realiza una regulación del error (preferentemente mediante un PID) entre la corriente de inducido y un valor límite de corriente de inducido y se resta la señal regulada a la tensión de consigna del regulador de tensión. Previamente a la resta se limita preferentemente a los valores positivos la señal regulada.

El método comprende preferentemente desactivar el proceso de limitación de la corriente de excitación de la máquina síncrona cuando la intensidad de inducido 5 disminuya por debajo de un umbral de desactivación del limitador.

El proceso de limitación de la corriente de excitación de la máquina síncrona se puede realizar internamente en el regulador de tensión.

La señal sobre la que se actúa en el proceso de limitación de la corriente de excitación puede ser la señal de disparo del puente de tiristores que alimenta al devanado de excitación o la señal de disparo de la etapa de potencia interna al regulador de tensión.

El método se puede implementar utilizando el propio control de los reguladores comerciales vigilando la intensidad máxima aportada a la falta, de modo que la consigna del regulador será limitada si la intensidad aportada supera un determinado límite. Por lo que el método que se describe funciona como un limitador para régimen transitorio que actúa de manera instantánea (actualmente los reguladores comerciales no tienen implementados limitadores que actúen ante transitorios) .

El procedimiento comprende por tanto las etapas de:

- Vigilancia de la intensidad de inducido de la máquina.

- Sistema de control que limite la corriente de excitación, de manera que la

intensidad que circula por el devanado de inducido del generador está acotada ante transitorios bruscos.

- Lógica de control que establezca como límite instantáneo y predominante sobre el resto de funciones del regulador, una disminución de la corriente de excitación ante intensidades en el inducido superiores al límite

establecido.

- Desactivación del límite cuando la intensidad del inducido disminuya por debajo de un valor también ajustable.

Este procedimiento permite limitar la corriente en el inducido del generador ante falta, 35 así como proteger a la máquina en caso de faltas cercanas.

Otro aspecto de la presente invención se refiere a un sistema de limitación de la corriente de inducido en caso de defecto en máquinas síncronas excitadas mediante un regulador de tensión. El sistema comprende:

- medios de medida de la intensidad de cada fase del inducido de la máquina síncrona;

- medios de procesamiento configurados para comprobar si la corriente de inducido de una de las fases de la máquina síncrona es superior a un umbral de activación del limitador, y en cuyo caso activar un proceso de limitación de la corriente

de excitación de la máquina síncrona mediante el cual se realiza una regulación del error entre la corriente de inducido y un valor límite de corriente de inducido y se resta la señal regulada a la tensión de consigna del regulador de tensión. Los medios de procesamiento pueden comprender un limitador configurado para limitar, previamente a la resta, la señal regulada a los valores positivos. Los medios de procesamiento pueden comprender un PID encargado de la regulación del error.

Los medios de procesamiento están preferentemente incluidos en el regulador de tensión.

Breve descripción de los dibujos A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.

La Figura 1 muestra un esquema general del sistema de excitación y de la máquina brushless donde se aplica el presente método de limitación de la corriente de inducido.

La Figura 2 muestra el esquema lógico a implementar para formar el límite transitorio de corriente de inducido.

Descripción detallada de un modo de realización (realización preferente) . El procedimiento descrito en el presente documento es de utilidad para todo tipo de configuraciones de grupos de generación, dado que protege en régimen transitorio a la máquina ante una posible falta cercana. No obstante, queda patente que la mayor

utilidad se da cuando el generador es tipo brushless y es excitado mediante un regulador de tensión (AVR) que es alimentado a través de un generador de imanes permanentes (PMG) ya que en este caso la corriente de defecto puede ser muy elevada.

A continuación se pasa a describir la principal realización preferente, no siendo la única y por ello no siendo limitativo a esta única realización.

El esquema simplificado de la instalación general es el descrito en la Figura...

1. Método de limitación de la corriente de inducido en caso de defecto en máquinas 5 síncronas (2) excitadas mediante un regulador de tensión (3) , caracterizado por que comprende:

-medir la corriente de cada una de las fases del inducido de la máquina síncrona (2) ;

- si la corriente de inducido I de una de las fases de la máquina síncrona (2) es

superior a un umbral de activación del limitador Ilim ON, activar un proceso de limitación de la corriente de excitación de la máquina síncrona (2) mediante el cual se realiza una regulación del error (18) entre la corriente de inducido I y un valor límite de corriente de inducido ILIM y se resta la señal regulada a la tensión de consigna (10) del regulador de tensión (3) .

1.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende desactivar el proceso de limitación de la corriente de excitación de la máquina síncrona (2) cuando la intensidad de inducido I disminuya por debajo de un umbral de desactivación del limitador Ilim OFF.

2.

3. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende limitar, previamente a la resta, la señal regulada a los valores positivos.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que 25 la regulación del error (18) se realiza mediante un PID (16) .

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el proceso de limitación de la corriente de excitación de la máquina síncrona (2) se realiza internamente en el regulador de tensión (3) .

3.

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la señal sobre la que se actúa en el proceso de limitación de la corriente de excitación es la señal de disparo del puente de tiristores (22) que alimenta al devanado de excitación (6) .

3.

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la señal sobre la que se actúa en el proceso de limitación de la corriente de excitación es la señal de disparo de la etapa de potencia interna al regulador de tensión (3) .

8. Sistema de limitación de la corriente de inducido en caso de defecto en máquinas síncronas (2) excitadas mediante un regulador de tensión (3) , caracterizado por que comprende:

- medios de medida de la intensidad (4) de cada fase del inducido de la máquina síncrona (2) ;

- medios de procesamiento configurados para comprobar si la corriente de inducido I de una de las fases de la máquina síncrona (2) es superior a un umbral de activación del limitador Ilim ON, y en cuyo caso activar un proceso de limitación de la corriente de excitación de la máquina síncrona (2) mediante el cual se realiza una regulación del error (18) entre la corriente de inducido I y un valor límite de corriente de inducido ILIM y se resta la señal regulada a la tensión de consigna (10) del regulador de tensión (3) .

9. Sistema según la reivindicación 8, caracterizado por que los medios de procesamiento están configurados para desactivar el proceso de limitación de la corriente de excitación de la máquina síncrona (2) cuando la intensidad de inducido I disminuya por debajo de un umbral de desactivación del limitador Ilim OFF.

10. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9, caracterizado por que los medios de procesamiento comprende un limitador (20) configurado para limitar,

previamente a la resta, la señal regulada a los valores positivos.

11. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por que los medios de procesamiento comprende un PID (16) encargado de la regulación del error (18) .

3.

12. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado por que los medios de procesamiento están incluidos en el regulador de tensión (3) .

13. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado por que la 35 señal sobre la que los medios de procesamiento actúan en el proceso de limitación de la corriente de excitación es la señal de disparo del puente de tiristores (22) que alimenta al devanado de excitación (6) .

14. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado por que la señal sobre la que los medios de procesamiento actúan en el proceso de limitación de la corriente de excitación es la señal de disparo de la etapa de potencia interna al regulador de tensión (3) .

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