Aparato y procedimiento para identificar la localización de un fallo en un banco de condensadores en derivación.

Aparato y procedimiento para identificar la localización de un fallo en un banco de condensadores en derivación.

Se divulga un aparato y un procedimiento para identificar la localización de un fallo en un banco de condensadores en derivación. El aparato incluye un circuito de muestreo para el muestreo de señales de corriente o tensión asociadas con el banco de condensadores en derivación. Un microcontrolador está acoplado al circuito de muestreo y programado para medir un ángulo de fase de punto neutro compensado de la señal muestreada, y comparar el ángulo de fase de punto neutro compensado con un ángulo de fase de referencia fijo. El procedimiento incluye el muestreo de una señal de corriente o tensión asociada con el banco de condensadores en derivación, la determinación de un ángulo de fase de punto neutro compensado, y la comparación del ángulo de fase de punto neutro compensado con un ángulo de fase de referencia fijo.

Aparato y procedimiento para identificar la localización de un fallo en un banco de condensadores en derivación

Antecedentes de la Invención La presente invención se refiere, en general, a la protección de un sistema de energía eléctrica y, más concretamente, a un aparato y a un procedimiento para la identificación de una fase fallida en un banco de condensadores en derivación. La invención también se refiere a un aparato y a un procedimiento para la identificación de la posición del fallo (por ejemplo, la sección del banco) en un banco de condensadores en derivación sin conexión a tierra doble o un banco de condensadores en derivación en estrella doble.

Los sistemas públicos eléctricos o los sistemas de suministro eléctrico están diseñados para generar, transmitir y distribuir energía eléctrica a cargas. Para lograr esto, los sistemas de suministro eléctrico generalmente incluyen una variedad de elementos del sistema de suministro eléctrico, tales como generadores eléctricos, motores eléctricos, transformadores eléctricos, líneas de transmisión eléctrica, buses y condensadores, por citar unos pocos. En consecuencia, los sistemas de suministro eléctrico tienen que incluir también dispositivos y procedimientos de protección para proteger los elementos del sistema de suministro eléctrico de condiciones anormales tales como cortocircuitos eléctricos, sobrecargas, desviaciones de frecuencia, fluctuaciones de tensión, y similares.

Dichos dispositivos y procedimientos de protección actúan para aislar algún/algunos elemento (s) del sistema de suministro eléctrico de los restantes elementos del sistema de suministro eléctrico tras la detección de la condición anormal o un fallo en, o asociado con, el/los elemento (s) del sistema de suministro eléctrico.

La protección del sistema de suministro eléctrico se puede agrupar en seis tipos incluyendo: (1) generadores y elementos de transformador y generador (2) transformadores, (3) buses, (4) líneas (transmisión, subtransmisión y distribución) , (5) equipamiento de utilización (motores, cargas estáticas) , y (6) bancos de condensadores o reactores. En consecuencia, son necesarios una variedad de dispositivos de protección. Dichos dispositivos de protección pueden incluir diferentes tipos de relés de protección, protectores de sobretensión, saltos de arco y ruptores y reconectadotes de circuito.

Los bancos de condensadores en derivación, en general, proporcionan soporte/compensación de energía reactiva capacitiva en sistemas de transmisión eléctrica de alta o baja tensión. Los bancos de condensadores en derivación, en general, comprenden una pluralidad de unidades de condensadores conectadas en serie/paralelo. Dentro de cada unidad de condensadores hay grupos de condensadores conectados en serie/paralelo, llamados elementos de condensador. Los elementos de condensador pueden ser con fusible (con fusible interno) o bien sin fusible. Los bancos de condensadores en derivación pueden ser con fusible o bien sin fusible. Los bancos de condensadores en derivación con fusible pueden ser con fusible externo o interno (fusibles dentro de cada unidad de condensadores) .

En los bancos de condensadores en derivación con fusibles externos, los fusibles están montados externamente entre al menos una de las unidades de condensadores y un bus de fusibles del banco de condensadores. Si uno de los condensadores de una unidad de condensadores falla, se produce un incremento en la corriente y la 45 tensión a través de los demás condensadores de la unidad de condensadores. Fallos múltiples en una pluralidad de condensadores de la unidad de condensadores hacen que se funda el fusible, interrumpiéndose la corriente en fallo. El fusible fundido también proporciona una identificación visual de la unidad de condensadores fallida. No hay indicación alguna del/de los elemento (s) de condensador fallido (s) .

En los bancos de condensadores en derivación con fusibles internos, los fusibles están conectados a cada uno de los elementos de condensadores dentro de la unidad de condensadores. Si uno de los elementos de condensador falla, el fusible interrumpe el exceso de corriente y aísla el elemento de condensador fallido. Cuando el elemento de condensador fallido está aislado, hay un incremento en la tensión y la corriente a través de los otros condensadores conectados en paralelo en el mismo grupo de la unidad de condensadores. No hay

indicación visual alguna de la (s) unidad (es) o del/de los elemento (s) de condensador de condensadores fallidos.

En una primera configuración de bancos de condensadores en derivación sin fusibles, las unidades de condensadores están conectadas en cadenas en serie entre fase y neutro. Los bancos de condensadores en derivación sin fusibles se aplican, en general, a sistemas que tienen tensiones mayores que aproximadamente 34, 5 kV. El fallo de un condensador en una unidad de condensadores cortocircuita un grupo asociado con el condensador fallido. Cuando el cortocircuito aísla el grupo de condensadores en la unidad de condensadores, hay un incremento en la tensión y la corriente a través de los otros condensadores en la unidad de condensadores. No hay indicación visual alguna de la (s) unidad (es) o del/de los elemento (s) de condensadores fallido (s) .

En una segunda configuración de bancos de condensadores en derivación sin fusibles, las unidades de condensadores están conectadas usando una conexión en serie/paralelo de las unidades de condensadores. Los

bancos de condensadores en derivación sin fusibles se aplican, en general, a sistemas que tienen tensiones menores que aproximadamente 34, 5 kV. No hay indicación visual alguna de la (s) unidad (es) o del/de los elementos de condensadores fallidos.

Se desea que el tiempo de mantenimiento de los bancos de condensadores en derivación sea lo más corto posible. En consecuencia, es preferente que un fallo en una unidad de condensadores sea identificado lo antes posible. Se pueden usar dispositivos de protección para identificar fallos en unidades de condensadores. En aplicaciones de bancos de condensadores en derivación, un dispositivo de protección no sólo debe detectar la presencia de un fallo, sino que también debe determinar cuál de las tres fases del suministro eléctrico es la que falla.

Cuando el banco de condensadores en derivación está conectado a tierra, la fase fallida se encuentra determinando si existe un diferencial de tensión a través de cada fase. Sin embargo, la determinación de la fase fallida en un banco de condensadores en derivación no conectado a tierra es más difícil. En consecuencia, es un objetivo de la presente invención proporcionar un dispositivo de protección que determine un fallo en una unidad de condensadores identificando la fase y sección fallidas en un banco de condensadores en derivación no conectado a tierra.

Estos y otros beneficios deseados de las realizaciones preferentes, incluyendo combinaciones de características de las mismas, de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción. Se debe entender, sin embargo, que un procedimiento o disposición aún podría ser adecuada para la invención reivindicada sin lograr todos y cada uno de estos beneficios deseados, incluyendo los recogidos en la siguiente descripción. Las reivindicaciones adjuntas, no estos beneficios deseados, definen la materia objeto de la invención. Cualquiera y todos los beneficios se derivan de las múltiples realizaciones de la invención, no necesariamente la invención en general.

Sumario de la Invención De acuerdo con un aspecto de la invención, se divulga un aparato y un procedimiento para la identificación de una fase fallida en al menos un banco de condensadores en derivación. El aparato se puede usar para monitorizar y proteger las disposiciones de condensadores que son con fusibles o sin fusibles. El aparato también se puede usar para las disposiciones de tipo estrella simple, tipo de doble estrella, tipo de puente en H, u otras comparables. El aparato incluye, en general, un circuito de muestreo para muestrear señales de corriente o tensión asociadas con el banco de condensadores en derivación. Se acopla un microcontrolador al circuito de muestreo y se programa para medir un ángulo de fase de punto neutro compensado a partir de la señal muestreada, y comparar el ángulo de fase de punto neutro compensado con un ángulo de fase de referencia fijo para identificar la fase y sección fallidas del banco de condensadores en derivación. El aparato puede proporcionar además una señal de alarma o control después de la identificación de la fase fallida.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, la fase de referencia fija es...

1. Un procedimiento para identificar la localización de un fallo en un banco de condensadores en derivación, en un elemento de condensador de una fase de un banco de condensadores de, al menos, un primer banco y un segundo banco de condensadores en derivación no conectados a tierra, caracterizado por que el procedimiento comprende las etapas de:

-muestrear una señal de corriente o tensión asociada con el primer y el segundo banco de condensadores en derivación no conectados a tierra,

-determinar un ángulo de fase de punto neutro compensado de la señal muestreada, donde dicho ángulo de fase de punto neutro compensado tiene en cuenta un desequilibrio de corriente o de tensión inherente en los bancos de condensadores en derivación no conectados a tierra, y

- comparar el ángulo de fase de punto neutro compensado con un ángulo de fase de referencia fijo para identificar la fase, de entre el primer y el segundo banco de condensadores en derivación no conectados a tierra, que tiene el elemento de condensador fallido y para identificar el banco de condensadores en derivación, de entre el primer y el segundo banco de condensadores en derivación no conectados a tierra, que incluye el elemento de condensador fallido.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado por que el ángulo de fase de referencia fijo es un ángulo de fase de secuencia positiva.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, caracterizado por que incluye además la etapa de determinar el ángulo de fase de secuencia positiva a partir de la señal muestreada.

4. El procedimiento de la reivindicación 2, caracterizado por que incluye además las etapas de:

- determinar un ángulo de fase de secuencia cero a partir de la señal muestreada,

- determinar un ángulo de fase de punto neutro, y

-calcular la diferencia entre el ángulo de fase de punto neutro y el ángulo de fase de secuencia cero para 35 determinar el ángulo de fase de punto neutro compensado.

5. El procedimiento de la reivindicación 2, caracterizado por que comprende además la etapa de calcular transformaciones de las muestras de señal.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado por que comprende además la etapa de proporcionar una señal de alarma después de identificar la fase que tiene el elemento de condensador fallido.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado por que comprende además la etapa de

proporcionar una señal de control después de identificar la fase que tiene el elemento de condensador fallido. 45

8. Un aparato para identificar la localización de un fallo en un banco de condensadores en derivación de, al menos, un primer banco y un segundo banco de condensadores en derivación no conectados a tierra, caracterizado por que el aparato incluye:

-un circuito de muestreo para el muestreo de señales de corriente o tensión asociadas con el primer y el segundo banco de condensadores en derivación no conectados a tierra, y

- un microcontrolador acoplado al circuito de muestreo, estando programado dicho microcontrolador para:

-determinar un ángulo de fase de punto neutro compensado a partir de la señal muestreada, donde dicho ángulo de fase de punto neutro compensado tiene en cuenta un desequilibrio de corriente o de tensión inherente en los bancos de condensadores en derivación no conectados a tierra, y

-comparar el ángulo de fase de punto neutro compensado con un ángulo de fase de referencia fijo para identificar la fase, de entre el primer y el segundo banco de condensadores en derivación no conectados a tierra, que tiene el elemento de condensador fallido y para identificar el banco de condensadores en derivación, de entre el primer y el segundo banco de condensadores en derivación no conectados a tierra, que incluye el elemento de condensador fallido.

9. El aparato de la reivindicación 8, caracterizado por que el ángulo de fase de referencia fijo es un ángulo de fase de secuencia positiva.

10. El aparato de la reivindicación 9, caracterizado por que el microcontrolador está programado además para medir un ángulo de fase de secuencia cero y un ángulo de fase de punto neutro, estando programado además dicho microcontrolador para determinar el ángulo de fase de punto neutro compensado como la diferencia entre el ángulo de fase de punto neutro y el ángulo de fase de secuencia cero.

11. El aparato de la reivindicación 8, caracterizado por que el microcontrolador está programado además para calcular las transformaciones de las muestras de señal.

12. El aparato de la reivindicación 8, caracterizado por que el microcontrolador está programado además 10 para proporcionar una señal de alarma después de identificar la localización del fallo.

13. El aparato de la reivindicación 8, caracterizado por que el microcontrolador está programado además para proporcionar una señal de control después de identificar la localización del fallo.

14. El aparato de la reivindicación 8, caracterizado por que al menos uno del primer y el segundo banco de condensadores en derivación no conectado a tierra tiene fusibles.

15. El aparato de la reivindicación 8, caracterizado por que al menos uno del primer y el segundo banco de condensadores en derivación no conectado a tierra está dispuesto en una disposición de doble estrella. 20

16. El aparato de la reivindicación 8, caracterizado por que el microcontrolador está adaptado para compensar los desequilibrios fuera de los bancos de condensadores.

17. El aparato de la reivindicación 8, caracterizado por que al menos uno del primer y el segundo banco de 25 condensadores en derivación no conectado a tierra está dispuesto en una disposición de puente en H.

18. El aparato de la reivindicación 8, caracterizado por que al menos uno del primer y el segundo banco de condensadores en derivación no conectado a tierra no tiene fusibles.