Sistemas, procedimientos y dispositivo electrónico inteligente para protección de un generador de fallo de conexión a tierra.

Se divulga un sistema de detección de fallos de bobinado a tierra que incluye una fuente de señales de inyección en comunicación eléctrica con un bobinado de un generador de energía eléctrica por medio de un transformador de inyección.

El bobinado puede ser acoplado a tierra por medio de una vía de bobinado a tierra y la fuente de generación de señales puede generar una señal de inyección capaz de ser inyectada en el bobinado usando el transformador de inyección. El sistema divulgado puede incluir además un módulo de protección en comunicación con la fuente de señales de inyección y el generador de energía eléctrica configurado para recibir la señal de inyección y una señal relacionada con la corriente a través de la vía de bobinado a tierra, y para determinar la ocurrencia de una condición de fallo de bobinado a tierra basándose al menos en parte en la señal de inyección y en la señal relacionada con la corriente a través de la vía de bobinado a tierra.

Sistemas, procedimientos y dispositivo electrónico inteligente para protección de un generador de fallo de conexión a tierra

Campo técnico

Esta divulgación se refiere a sistemas, procedimientos y dispositivo electrónico inteligente para protección de un generador eléctrico y, más concretamente, a sistemas, procedimientos y dispositivo electrónico inteligente para detección de fallos de conexión a tierra usando una fuente de inyección.

Descripción del estado de la técnica antElrior

Un sistema de generación y distribución dE~ energía eléctrica puede incluir equipamiento de sistema eléctrico tal como generadores, seccionadores de circuito, conmutadores, colectores, líneas de transmisión, transformadores, baterías de condensadores, y similares. Dicho equipamiento puede ser monitorizado, controlado, automatizado ylo protegido usando dispositivos electrónicos inteligentes nEOs") que reciben información del sistema de energía eléctrica de los dispositivos, adoptan decisiones basadas en la información, y realizan monitorización, control, protección y/o salidas de automatización a los dispositivos.

los generadores eléctricos pueden ser monitorizados y protegidos de varios fallos ylo condiciones de funcionamiento usando uno o más lEOs. Por ejemplo. un lEO se puede usar para monitorizar un generador por interrllpción de una vía de toma de tierra del rotor (escobilla de toma de tierra) . Las realizaciones de dicho lEO pueden usar varios algoritmos de protección, tales como los divulgados E!n la patente de EE. UU. nO. 7, 498, 818, titulada "Aparato y Procedimiento para detección de una escobilla de toma de tierra en un Circuito de Rotor de Generador Síncrono", que se incorpora a la presente divulgación como referencia.

los generadores usados en sistemas de generación y distribución de energía eléctrica pueden incluir conexión a tierra del estator en diversas configuraciones. Por ejemplo, los bobinados del estator del generador pueden ser conectados a tierra usando alta impedancia, resistencia media, baja resistencia, baja inductancia, ylo configuraciones de conexión a tierra resonantes. Alternativamente, los bobinados del estator pueden no estar conectados a tierra. La monitorización de la conexión a tierra de los bobinados del estator en un generador eléctrico puede proteger el generador de daños en casos donde el aislamiento del bobinado del estator o del sistema de conexión a tierra del estator presentan fallos de funcionamiento que pueden ocasionar una variedad de condiciones no deseables que pueden dañar el generador ylo el estator del generador incluyendo por ejemplo, condiciones de fallo de estator a tierra.

Sumario de la invención Se revelan en la presente memoria, sistemas, procedimientos y dispositivo para detección de fallos de conexión a tierra de un generaclor eléctrico.

Los sistemas, procedimientos y dispositivo electrónico inteligente divulgado en la presente invención permiten detectar condiciones de fallo del estator a tierra e implementar una o más acciones que protejan al generador ylo al estator del generador de daños. En realizaciones de la presente invención, una señal de inyección se inyecta a un bobinado del estator. Usando dicha señal de inyección y una señal medida relativa a una corriente en la vía del estator a tierra, la ocurrencia de una condición de fallo del estator a tierra puede ser identificada. Usar la señal de inyección para determinar condiciones de fallo de estator a tierra como se describe en las realizaciones presentadas, permite una más precisa detección de condiciones de fallo y que el sistema diferencie las señales de inyección para la detección de fallos de las señales de funcionamiento normales del sistema de generación.

En una realización de la presente invención se proporciona un sistema de detección de fallos del bobinado del generador a tierra que comprende:

una primera fuente de inyección de señales en comunicación eléctrica con un primer bobinado de un primer generador de energia eléctrica por medio de un primer transformador de inyección, comprendiendo la primera fuente de inyección de señales un primer generador de señales para generaCión de una primera señal de inyección capaz de ser inyectada en el primer bobinado usando el primer transformador de inyección, estando acoplado el primer bobinado a tierra por medio de una primera via; y un modulo de protección en comunicación con la primera fuente de inyección de señales y

con el primer generador de energra eléctrica, el módulo de protección configurado para recibir la primera señal de inyección y una señal relacionada con la corriente a traves de la primera vía y para determinar la ocurrencia de una condición de fallo de bobinado a tierra basándose al menos en parte en la primera señal de inyección y la señal relacionada con la corriente a través de la primera vía, en el que la primera señal de inyección está configurada para permitir que el módulo de protección diferencie la primera señal de inyección de las señales resultantes del funcionamiento normal del primer generador de energía eléctrica.

En otra realización de la presente invención se proporciona un procedimiento para la detección de fallos de bobinado a tierra en un generador que comprende:

inyectar, por una fuente de inyección de señales que comprende un generador de señales en comunicación eléctrica con un bobinado de un generador de energía eléctrica por medio de un transformador de inyección, una senal de inyeCCión al bobinado usando el transformador de inyección, estando el bobinado acoplado a tierra por medio de una vía de bobinado a tierra; y

detectar, por un modulo de protección Eln comunicación con la fuente de señales de inyección y con el generador de energía elúctrica, la ocurrencia de una condición de fallo de bobinado a tierra basándose al menos en parte en la señal de inyección y en una señal relacionada con la corriente a través de la vía del bobinado a tierra, en el que la señal de inyección eS generada para permitir que el módulo de protección diferencie la señal de inyección de señales resultantes del funcionamiento normal del generador de energía eléctrica.

En otra realización de la presente invención se proporciona un dispositivo electrónico inteligente que comprende:

una salida de inyección configurada para ser acoplada a un bobinado de un generador; un procesador; un medio de almacenamiento legible por ordenador, que comprende: un modulo de inyección de seflales ejecutable sobre el procesador y configurado para generar una señal de inyección capaz de ser inyectada en el bobinado del generador por medio de la salida de inyección, estando ac'oplado el bobinado a tierra por medio de una vía; y un modulo de protección ejecutable sobre el procesador y configurado para recibir la señal

de inyección y una señal relacionada con la corriente a través de la vía y configurado para determinar la ocurrencia de una condición de fallo de bobinado a tierra basándose al menos en parte en la señal de inyección y en la señal relacionada con la corriente a través de la vía.

Breve descripción de los dibujos Se describen realizaciones de la divulgación no limitativas y no exhaustivas, que incluyen varias realizaciones de la divulgación con rElferencia a las figuras, en las que:

La figura 1 ilustra un diagrama de bloques de una realización de un sistema que incluye un generador eléctrico que usa como toma de tierra un estator de alta impedancia que incluye inyección de tierra del estator y protección.

La figura 2 ilustra un diagrama de bloques de un sistema que incluye un generador eléctrico que usa como toma de tierra un estator de alta impedancia que incluye inyección de toma de tierra del estator y protección.

La figura 3 ilustra un diagrama de bloques de una realización de un sistema que incluye un generador eléctrico que usa como toma de tierra un estator de alta impedancia que incluye inyección de toma de tierra y protección.

La figura 4 ilustra un diagrama de bloques simplificado del sistema ilustrado en la figura 2.

l a figura 5 ilustra señales de inyección que pueden ser usadas por un dispositivo electrónico inteligente para detectar condiciones de fallo de estator a tierra.

la figura 6 ilustra una señal de inyección senoidal múltiple de Schoreder.

la figura 7 ilustra un diagrama de bloques de una realización de un sistema que incluye un generador eléctrico que tiene inyección de toma de tierra del estator y protección que usa una fuente de inyección de forma de onda variable.

la figura 8 ilustra un diagrama de bloques...

1. Un sistema de detección de fallos del bobinado de un generador a tierra, caracterizado porque comprende:

una primera fuente de inyección de señales en comunicación eléctrica con un primer bobinado de un primer generador de energía eléctrica por medio de un primer transformador de inyección, comprendiendo la primera fuemte de inyección de sef'lales un primer generador de señales para generación de una primeré:1 señal de inyección capaz de ser inyectada en el primer bobinado usando el primer transformador de inyección, estando acoplado el primer bobinado a tierra por medio de una primera vía; y

un modulo de protección en comunicación con la primera fuente de inyección de seriales y con el primer generador de energía eléctrica, el módulo de protección configurado para recibir la primera señal de inyección y una señal relacionada con la corriente a través de la primera vía y para determinar la ocurrencia de una condición de fallo de bobinado a tierra basándose al menos en parte en la primer;;1 señal de inyección y la señal relacionada con la corriente a través de la primera vía,

en el que la primera señal de inyección estii configurada para permitir que el módulo de protección diferencie la primera señal de inlfección de las señales resultantes del funcionamiento normal del primer generador de energía eléctrica.

2. El sistema de la reivindicación 1, caracterizado porque la primera fuente de inyección es una fuente de forma de onda variable.

3. El sistema de la reivindicación 1. caracterizado porque la primera señal de inyección comprende una señal aleatoria.

4. El sistema de la reivindicación 1, caracterizado porque la primera señal de inyección comprende una señal senoidal múltiple.

5. El sistema de la reivindicación 4, caracterizado porque la señal senoidal múltiple comprende un subconjunto seleccionado de frecuencias.

6. El sistema de la reivindicación 5, caracterizado porque el subconjunto seleccionado de frecuencias comprende frecuencias que no están asociadas armónicamente a una frecuencia de funcionamiento nominal del generador.

7. El sistema de la reivindicación 4, caracterizado porque la serial senoidal múltiple es una señal senoidal múltiple de Schroeder.

8. El sistema de la reivindicación 1, caracterizado porque la primera señal de inyección comprende múltiples frecuencias.

9. El sistema de la reivindicación 1, caracterizado porque el módulo de protección está configurado para adoptar una acción para proteger el generador de energía eléctrica de daños cuando se detecta la ocurrencia de una condición de fallo de bobinado a tierra.

10. El sistema de la reivindicación 1, caraCÍlerizado porque:

la primera fuente de inyección de señal está en comunicación eléctrica con un segundo bobinado de un segundo generador de energía eléctrica por medio de un segundo transformador de inyección,

el primer generador de señales de la primera fuente de inyección de señales está configurado para generar una segunda señal de inyección capaz de ser inyectada en el segundo bobinado usando el segundo tr:ansformador de inyección, estando el segundo bobinado acoplado a tierra por medio de una segunda vía, y

el modulo de protección está en comunicación con el segundo generador de energía eléctrica y está configurado para recibir la segunda señal de inyección y una señal relacionada e.Dn la corriente a través de la segunda vía y para determinar la ocurrencia de una condición de fallo de bobinado a tierra basado al menos en parte en la segunda señal de inyección yen la señal relacionada con la corriente a través de la segunda via.

11. El sistema de la reivindicación 10, caracterizado porque el módulo de protección está configuradO además para determinar cuál de entre el primero y el segundo bobinados está experimentando una condición de fallo de bobinado a tierra.

12. El sistema de la reivindicación 1, caract, erizado porque comprende además:

una segunda fuente de inyección de señales en comunicación eléctrica con un segundo bobinado de un segundo generador de energía eléctrica por medio de un segundo transformador de inyección, comprendiendo la segunda fuente de inyección de señales un segundo generador de señales configurado para generar una segunda señal de inyección capaz de ser inyectada en el segundo bobinado usando el segundo transformador de inyección, estando acoplado el segundo bolbinado a tierra por medio de una segunda vía,

en el que el modulo de protección está len comunicación con el segundo generador de energía eléctrica y está configurado para recibir la segunda señal de inyección y con una señal relacionada con la corriente a través de la segunda vía y para determinar la ocurrencia de una condición de falio de bobinado a tierra basado al menos en parte en la segunda señal de inyección yen la señal relacionada con la corriente a través de la segunda via, y

en el que el primero y el segundo generadores de energía eléctrica están conectados a un transformador en paralelo.

13. El sistema de la reivindicación 12, caracterizado porque el sistema comprende además un puerto de comunicaciones y un procesador en comunicación con el puerto de comunicaciones, en el que el modulo de protección y un módulo de comunicaciones son ejecutados por el procesador.

14. El sistema de la reivindicación 12, caraGterizado porque la primera señal de inyección es diferente de la segunda señal de inyección.

15. Un procedimiento para la detección de fallos de bobinado a tierra en un generador caracterizado porque comprende:

inyección, por una fuente de inyección de señales que comprende un generador de señales en comunicación eléctrica con un bobinado de un generador de energía eléctrica por medio de un transformador de inyección, de una señal de inyección al bobinado usando el transformador de inyección, estando el bobinado acoplado a tierra por medio de una vía de bobinado a tierra; y

detección, por un modulo de protección en comunicación con la fuente de señales de inyección y con el generador de energía eléctrica, de la ocurrencia de una condición de fallo de bobinado a tierra basándose al menos en parte en la señal de inyección y en una señal relacionada con la corriente a través de la vra del bobinado a tierra,

en el que la señal de inyección es generada para permitir que el módulo de protección diferencie la señal de inyección de señales resultantes del funcionamiento normal del generador de energía eléctrica.

16. El procedimiento de la reivindicación 1 ~5, caracterizado porque la fuente de inyección es una fuente de forma de onda variable.

17. El procedimiento de la reivindicación 15, caracterizado porque la señal de inyección comprende una señal similar a ruido.

18. El procedimiento de la reivindicación 15, caracterizado porque la seiial de inyección comprende una señal senoidal múltiple.

19. El procedimiento de la reivindicación 1 a, caracterizado porque la señal senoidal múltiple comprende un subconjunto seleccionado dl~ frecuencias.

20. El procedimiento de la reivindicación 19, caracterizado porque el subconjunto seleccionado de frecuencias comprende frecuencias que no están relacionadas armónicamente con una frecuencia de funcionamiento nominal del generador.

21. El procedimiento de la reivindicación 19, caracterizado porque la señal senoidal múltiple es una señal senoidal múltiple de SchroedE~r.

21. El procedimiento de la reivindicación 14, caracterizado porque la señal de inyección comprende múltiples frecuencias.

22. El procedimiento de la reivindicación 2.1, caracterizado porque el módulo de protección está configurado para detectar una condición de fallo de bobinado a tierra usando las múltiples frecuencias.

23. El procedimiento de la reivindicación 14, caracterizado porque la detección de una condición de fallo de bobinado a tierra incluye la medición de la impedancia de la vía de bobinado a tierra.

24. El procedimiento de la reivindicación 14, caracterizado porque el procedimiento comprende además la adopción de una acción para proteger el generador de energia eléctrica de daños cuando es detectada una condición de fallo de bobinado a tierra.

25. Un dispositivo electrónico inteligente caracterizado porque comprende:

una salida de inyección configurada para ser acoplada a un bobinado de un generador;

un procesador;

un medio de almacenamiento legible por ordenador, que comprende:

un modulo de inyección de señales ejecutable sobre el procesador y configurado para 15 generar una señal de inyección capaz de de ser inyectada en el bobinado del generador por medio de la salida de inyección, estando acoplada el bobinado a tierra por medio de una vía;

y

un modulo de protección ejecutable sobre el procesador y configurado para recibir la señal

de inyección y una señal relacionada con I, a corriente a través de la vía, y configurado para determinar la ocurrencia de una condición de fallo de bobinado a tierra basándose al menos en parte en la señal de inyección y en la señal relacionada con la corriente a través de la vía.