Procedimiento de gestión de las alarmas en función de las corrientes de fallo en una instalación eléctrica y dispositivo de realización de dicho procedimiento.

Procedimiento de gestión de las alarmas en función de las corrientes de fallo en una instalación eléctrica,

en el que se mide permanentemente la corriente de fallo diferencial (IΔn) de dicha instalación eléctrica mediante un sensor de corriente diferencial (2) y la corriente de fallo a tierra (Ipe) de dicha instalación eléctrica mediante un sensor de corriente de fuga a tierra (8), se compara cada corriente de fallo medida con un umbral de corriente de fallo admisible y, en caso de superar dicho umbral, se activa una alarma (5), procedimiento caracterizado por que se determinan para cada corriente de fallo (IΔn, Ipe) medida por lo menos dos umbrales diferentes de corriente de fallo admisibles y adaptados para por lo menos dos valores diferentes de la corriente de carga de dicha instalación, se mide permanentemente la corriente de carga instantánea de dicha instalación, y se activa dicha alarma si una de las corrientes de fallo medidas es superior al umbral de corriente de fallo admisible y adaptado para dicho valor de la corriente de carga medido.

Procedimiento de gestión de las alarmas en función de las corrientes de fallo en una instalación eléctrica y dispositivo de realización de dicho procedimiento.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un procedimiento de gestión de las alarmas en función de las corrientes de fallo en una instalación eléctrica, en el que se mide permanentemente la corriente de fallo diferencial de dicha instalación eléctrica mediante un sensor de corriente diferencial y la corriente de fallo a tierra de dicha instalación eléctrica mediante un sensor de corriente de fuga a tierra, se compara cada corriente de fallo medida con un umbral de corriente de fallo admisible y, en caso de superar dicho umbral, se activa una alarma.

La invención también se refiere a un dispositivo de realización del procedimiento de gestión descrito anteriormente, que comprende un sensor de corriente diferencial dispuesto para medir permanentemente la corriente de fallo diferencial de dicha instalación, un sensor de corriente de fuga a tierra dispuesto para medir permanentemente la corriente de fallo de fuga a tierra, un módulo de control dispuesto para comparar cada corriente de fallo medida con un umbral de corriente de fallo admisible, y una unidad de mando dispuesta para, en caso de superar dicho umbral, activar una alarma.

Técnica anterior Los dispositivos de control y de vigilancia de la energía que alimenta una instalación eléctrica son bien conocidos y permiten la gestión de la energía, la detección y la protección de los eventos perturbadores para la instalación.

Las corrientes de fallo, también denominadas corrientes residuales, en una instalación eléctrica, corresponden a fallos a tierra y fallos de aislamiento. Se miden a partir de la corriente diferencial. La vigilancia de las corrientes de fallo se basa en la generación de alarmas en caso de que se supere un umbral fijado por el usuario. Esta función se denomina en lenguaje internacional "Residual Current Monitoring" o "RCM".

Si la corriente diferencial es nula o casi nula, la instalación eléctrica funciona correctamente y las corrientes de fallo son nulas o casi nulas. No obstante, siempre existe una fuga de corriente considerada natural, que se debe a la potencia de la carga, y cuyo valor es suficientemente bajo para ser insignificante. A la inversa, si esta corriente diferencial es diferente de cero y supera un umbral determinado, se genera una alarma para advertir al usuario de la aparición de un fallo. También puede vigilar su instalación eléctrica, visualizar el fallo e intervenir en su instalación, sin interrumpir necesariamente la alimentación eléctrica.

La vigilancia de la corriente diferencial permite no interrumpir la alimentación eléctrica en aplicaciones sensibles que requieren una alta disponibilidad, previniendo los riesgos de aparición de corrientes de fallo, como por ejemplo en los hospitales, los bancos, los centros de tratamiento de datos, determinados procesos industriales, etc. Esta vigilancia también facilita el mantenimiento preventivo en salidas críticas como líneas de producción, el control del aislamiento de cables, la prevención de la degradación de la resistencia de aislamiento, etc.

Por tanto, es importante, incluso primordial, garantizar una vigilancia permanente y precisa de la corriente diferencial para prevenir los fallos a tierra y los fallos de aislamiento, realizar un diagnóstico preciso de la localización de los fallos, evitar las campañas periódicas de mantenimiento y garantizar una alta disponibilidad y gran fiabilidad de la instalación eléctrica.

La activación de las alarmas se efectúa en este momento con la ayuda de umbrales fijos generalmente configurados por el usuario. El diagrama de la figura 1 ilustra el procedimiento actual de gestión de las alarmas basado en una configuración de umbral fijo. El trazo discontinuo corto representa el nivel de umbral que presenta un valor fijo y al que está asociada una histéresis representada en línea de puntos. La figura 1 muestra el comienzo y el final de un evento que genera la activación de una alarma en una curva que representa la corriente de fallo medida de una instalación en función del tiempo y cualquiera que sea la corriente de carga de dicha instalación. Esta curva no es lineal puesto que la corriente de fallo depende en particular de la corriente de carga tal como se explica más adelante. En cuanto el valor medido de la corriente de fallo supera el umbral fijo (punto A) , se activa la alarma en un instante T1. Y en cuanto el valor medido de la corriente de fallo pasa por debajo de la histéresis (punto B) , se detiene la alarma en un instante T2. Esta alarma se desactiva a continuación, si el usuario efectúa una acción para confirmar la detención de la alarma. La histéresis representa un margen negativo de algunos puntos porcentuales del valor del umbral e impide las activaciones de alarma inoportunas.

La realización del procedimiento actual de gestión de las alarmas se obtiene por medio de un dispositivo de medición 1 ilustrado mediante su diagrama de bloques en la figura 3. Comprende un sensor de corriente diferencial 2 dispuesto para medir la corriente diferencial In de la instalación por medio de un toro diferencial dispuesto alrededor de los conductores de fase y de neutro de la instalación. Sin corriente de fuga, la suma vectorial de las corrientes es nula (I1+I2+I3+In=0) , es decir que la corriente diferencial es igual a cero (In=0) y no hay corriente

inducida en el toro diferencial. A la inversa, si existe una corriente de fuga, esta corriente puede, por ejemplo, circular hacia tierra a través de una resistencia de fuga, la suma vectorial de las corrientes es diferente de cero (I1+I2+I3+In0) , es decir que la corriente diferencial es diferente de cero (In0) y se analiza mediante un módulo de control 3. Si la corriente diferencial medida supera un umbral fijado por el usuario, entonces el módulo de control 3 pone en marcha una unidad de mando 4 que comprende por lo menos un relé de alimentación de una alarma 5 que puede ser visual y/o sonora. La alarma 5 también se puede transmitir a una central de supervisión deslocalizada mediante un bus de comunicación o cualquier otro medio de comunicación adaptado. El módulo de control 3 comprende una unidad de parametrización 6 que constituye una interfaz hombre/máquina que permite al usuario introducir un valor de umbral a partir del cual desea activar la alarma 5. Esta unidad de parametrización 6 comprende por lo menos un teclado y una pantalla para comunicarse con el usuario. Los eventos se registran en una unidad de memoria 7 que puede estar integrada en el dispositivo de medición 1 o deslocalizada en una central de supervisión mediante un bus de comunicación o cualquier otro medio equivalente.

Cada aparato eléctrico de la instalación eléctrica constituye una carga y va a generar naturalmente una corriente de fuga y, por tanto, una corriente de fallo. El nivel de carga de la instalación depende por tanto del número de aparatos eléctricos que funcionan simultáneamente. El aumento del nivel de carga va a aumentar por tanto naturalmente la corriente de fuga y, por tanto, la corriente de fallo sin que la instalación eléctrica presente en realidad un mal funcionamiento.

El usuario va entonces a afrontar la siguiente problemática en cuanto a su elección de su umbral de activación de alarma:

Umbral ajustado a un valor bajo: Este ajuste corresponde a un funcionamiento de la instalación a un nivel de carga mínimo. Permite detectar un máximo de alarmas. No obstante, esta elección conduce a la generación de alarmas inoportunas y no pertinentes.

Umbral ajustado a un valor elevado: Este ajuste corresponde a un funcionamiento de la instalación a plena carga o a un nivel de carga máximo. Permite evitar activaciones inoportunas relacionadas con variaciones de cargas en la instalación. No obstante, unas alarmas relacionadas con un fallo real corren el riesgo de no ser detectadas.

La consecuencia de una de estas elecciones es un análisis impreciso, poco fiable y difícilmente aprovechable de la evolución de las corrientes de fallo en la instalación eléctrica.

Por tanto, el procedimiento actual de gestión de las alarmas en función de las corrientes de fallo, basado en umbrales fijos, en una instalación eléctrica no proporciona una total satisfacción.

Otros procedimientos intentan integrar una gestión dinámica de umbrales de alarma en función de la corriente de carga de la instalación eléctrica vigilada. La publicación DE 102 51 001 B3 propone un procedimiento de detección de cortocircuito en una instalación eléctrica mediante una medición de las corrientes de fases acumuladas por medio de transformadores... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de gestión de las alarmas en función de las corrientes de fallo en una instalación eléctrica, en el que se mide permanentemente la corriente de fallo diferencial (In) de dicha instalación eléctrica mediante un sensor de corriente diferencial (2) y la corriente de fallo a tierra (Ipe) de dicha instalación eléctrica mediante un sensor de corriente de fuga a tierra (8) , se compara cada corriente de fallo medida con un umbral de corriente de fallo admisible y, en caso de superar dicho umbral, se activa una alarma (5) , procedimiento caracterizado por que se determinan para cada corriente de fallo (In, Ipe) medida por lo menos dos umbrales diferentes de corriente de fallo admisibles y adaptados para por lo menos dos valores diferentes de la corriente de carga de dicha instalación, se mide permanentemente la corriente de carga instantánea de dicha instalación, y se activa dicha alarma si una de las corrientes de fallo medidas es superior al umbral de corriente de fallo admisible y adaptado para dicho valor de la corriente de carga medido.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que se determinan varios umbrales diferentes de corriente de fallo admisibles y adaptados para varios valores diferentes de la corriente de carga de dicha instalación.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que se determinan dichos umbrales diferentes de corriente de fallo en función de dichos valores diferentes de la corriente de carga de dicha instalación en forma de una curva de detección.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que, para determinar dicha curva de detección, se definen por lo menos dos puntos diferentes de dicha curva, estando cada punto definido en las abscisas por un valor elegido de la corriente de carga de dicha instalación y en las ordenadas por un umbral de corriente de fallo admisible para dicho valor elegido de la corriente de carga.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que, para determinar un primer punto de dicha curva de detección, se elige un valor mínimo de la corriente de carga de dicha instalación y, para determinar un segundo punto de dicha curva de detección, se elige un valor máximo de la corriente de carga de dicha instalación.

6. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que, para determinar dicha curva de detección, se definen n puntos de dicha curva para n valores diferentes de la corriente de carga de dicha instalación.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que se definen seis puntos de dicha curva para seis valores diferentes de la corriente de carga de dicha instalación.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado por que se determinan manualmente los puntos de dicha curva de detección, y por que se define y se registra un umbral de corriente de fallo admisible para diferentes valores teóricos de la corriente de carga de dicha instalación.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado por que se determinan automáticamente los puntos de dicha curva de detección, y por que se mide la corriente de carga para diferentes niveles de carga de dicha instalación, se mide la corriente de fallo nominal correspondiente a cada nivel de carga de dicha instalación, se añade a la corriente de fallo nominal medida un valor de desviación para definir el umbral de corriente de fallo admisible y se registra dicho umbral de corriente de fallo admisible obtenido para dichos niveles de carga diferentes de dicha instalación.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se atribuye a cada umbral de corriente de fallo admisible determinado un valor de histéresis, que es inferior a dicho umbral, y por que, en cuanto la corriente de fallo medida pasa por debajo del valor de histéresis correspondiente a dicho umbral, se detiene la alarma activada previamente.

11. Dispositivo (10) de realización del procedimiento de gestión de las alarmas en función de las corrientes de fallo en una instalación eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, dispositivo que comprende un sensor de corriente diferencial (2) dispuesto para medir permanentemente la corriente de fallo diferencial (In) de dicha instalación, un sensor de corriente de fuga a tierra (8) dispuesto para medir permanentemente la corriente de fallo a tierra (Ipe) de dicha instalación, un módulo de control (3) dispuesto para comparar cada corriente de fallo medida con un umbral de corriente de fallo admisible, y una unidad de mando (4) de una alarma (5) dispuesta para, en caso de superar dicho umbral, activar una alarma, dispositivo caracterizado por que comprende además una unidad de parametrización (16) dispuesta para determinar, para cada corriente de fallo (In, Ipe) medida, por lo menos dos umbrales de corriente de fallo diferentes y adaptados para por lo menos dos valores diferentes de la corriente de carga de dicha instalación, un módulo de cálculo (17) que se comunica por una parte con dicha unidad de parametrización (16) y por otra parte con dicho módulo de control (3) , y un aparato de medición (11) de la corriente de carga instantánea de dicha instalación que se comunica con dicho módulo de cálculo (17) .

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado por que dicho aparato de medición (11) comprende un sensor de corriente en cada conductor de la instalación eléctrica para medir la corriente en cada uno de dichos

conductores, y se comunica con dicho módulo de cálculo (17) dispuesto para promediar las corrientes medidas en dichos conductores y determinar dicha corriente de carga de la instalación.

13. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado por que dichos sensores de corriente de fallo (2, 8) están acoplados a unos amplificadores para alcanzar una precisión máxima en un intervalo de medición amplio que se extiende de 5 mA a 30 A.

14. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado por que dicha unidad de parametrización (16) comprende por lo menos una pantalla y un teclado para comunicarse con un usuario y permitirle registrar por lo menos dos umbrales diferentes de corriente de fallo admisibles en función de dos valores diferentes de la corriente de carga de dicha instalación.

15. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado por que comprende además un bus de comunicación (18)

dispuesto para comunicarse con una central de vigilancia deslocalizada. 15