Métodos y aparato para analizar disyuntores de alto voltaje.

Un método (700) para analizar un disyuntor (100) que incluye al menos un par de contactos (106) que incluye al menos un contacto móvil (106),

dicho método que comprende:

a. aplicar un voltaje de prueba a través de un par de contactos del disyuntor que comprende aplicar el voltaje de prueba desde un dispositivo de prueba del disyuntor (300) acoplado eléctricamente a través del contacto del disyuntor;

b. medir (704) una señal de voltaje de salida que es proporcional a una capacitancia del par de contactos del disyuntor, en donde la medición del voltaje de salida comprende medir el voltaje de salida a través de un circuito de filtro (304);

c. cambiar un estado (706) del par de contactos del disyuntor desde al menos uno de una posición abierta a una posición cerrada y la posición cerrada a la posición abierta; y

d. detectar (708) un cambio escalón del voltaje de salida (312) que corresponde al cambio de estado del disyuntor, en donde

e. el paso de aplicar un voltaje a través del par de contactos del disyuntor comprende aplicar un voltaje de prueba de alta frecuencia a través del par de contactos del disyuntor, en donde la frecuencia de la señal de prueba se selecciona para igualar la frecuencia resonante del contacto del disyuntor y la del circuito de filtro; y

f. acoplar eléctricamente (701) cada contacto del disyuntor (106) a tierra por medio de cables en serie con inductancias.

Métodos y aparato para analizar disyuntores de alto voltaje La invención se refiere generalmente a disyuntores de alto voltaje y, más específicamente, a métodos y sistemas para analizar contactos de disyuntores.

Durante la prueba de al menos algunos disyuntores conocidos, se puede monitorizar una pluralidad de parámetros del disyuntor para facilitar la determinación de que el disyuntor está operando como se diseñó. Un parámetro tal puede ser un estado del par de contactos del disyuntor, que puede indicar si los contactos están abiertos o cerrados y una posición análoga de los contactos del disyuntor.

Medir el tiempo del contacto principal y los contactos auxiliares también puede ser indicativo de cada estado de los contactos. Se mide el tiempo de al menos algunos contactos conocidos usando una corriente DC pequeña inducida en un primero del par de contactos y detectando la corriente en un segundo del par de contactos. En una realización, la corriente DC puede ser registrada de manera que se puede usar una traza de corriente para determinar la medición de tiempo de cada contacto. En una realización alternativa, la presencia o ausencia de la corriente DC se puede usar para iniciar o detener temporizadores para facilitar medir directamente la medición del tiempo de contacto. La posición análoga del contacto del disyuntor y el movimiento de contacto se pueden determinar aplicando un transductor mecánico al mecanismo de contacto del disyuntor para transferir una fuerza motriz a un contacto móvil del par de contactos.

La medida de tiempo del contacto del disyuntor puede estar afectada por corrientes inducidas, voltajes u otras perturbaciones en un entorno de alto voltaje donde actúa típicamente el disyuntor. Tales perturbaciones pueden poner una exigencia en el equipo de prueba que limita la efectividad y/o portabilidad del equipo de prueba. La medición de movimiento se puede complicar por dificultades mecánicas cuando se monta el transductor al disyuntor y cuando se mide la aceleración mecánica rápida durante la operación del disyuntor. Adicionalmente, un material del que está construido el disyuntor puede afectar adversamente el resultado de la medida de tiempo. Al menos algunos diseños de disyuntores conocidos usan materiales de contacto con una resistencia de contacto relativamente mayor, tales como, por ejemplo, grafito, para proteger la superficie de contacto del desgaste durante el arco de contacto.

Además, las técnicas de medición de tiempo presentes requieren la retirada de cables de tierra del disyuntor bajo prueba para recibir resultados precisos.

La publicación de patente de EE.UU. US 5.119.260 describe un método de medición de los tiempos de retardo de un disyuntor durante una operación normal. Una señal de prueba se aplica a los contactos de un disyuntor y se detectan los cambios de capacitancia durante la operación.

La publicación de patente JP 03-059471 describe un método relativo a un disyuntor, por el cual una fuente de señal de prueba inyecta una señal de prueba a tierra y a un contacto del disyuntor.

Según la invención, se proporciona un método para analizar disyuntores como se define en la reivindicación 1 adjunta.

La invención se describirá ahora en mayor detalle, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos, en los cuales:

La Figura 1 es una ilustración esquemática de una fase del disyuntor de alto voltaje ejemplar;

La Figura 2 es una ilustración esquemática de un circuito equivalente ejemplar de un par de contactos que se puede usar en la fase del disyuntor mostrada en la Figura 1;

La Figura 3 es una ilustración esquemática de un circuito de prueba ejemplar que se puede usar para probar un disyuntor que se representa por el circuito equivalente mostrado en la Figura 2;

La Figura 4 es una ilustración esquemática de un circuito equivalente del circuito de prueba mostrado en la Figura 3, ilustrado en el momento del primer toque de contactos; y La Figura 5 es una ilustración esquemática de un circuito de prueba ejemplar que se puede usar para la medición de tiempo de los contactos de la fase del disyuntor mostrada en la Figura 1;

La Figura 6 es un gráfico de una traza ejemplar del voltaje de salida del circuito de prueba durante un procedimiento de prueba; y La Figura 7 es un diagrama de flujo de un método ejemplar 700 de medición de la temporización de un disyuntor mientras que se pone a tierra cada contacto del disyuntor.

La prueba periódica de disyuntores puede incluir una prueba de medición de tiempo de contacto. La prueba de medición de tiempo mide continuamente la capacitancia de contacto del disyuntor, a partir de la cual se puede determinar el momento del primer toque de contacto y cuándo se alcanza la capacitancia máxima entre los

contactos. Además, el valor de capacitancia máxima, en función del tiempo, se puede usar como un valor de inicio o uno de parada en la medición de tiempo de operación total.

Adicionalmente, aunque los métodos descritos en la presente memoria se describen con respecto a contactos del disyuntor, se contempla que los beneficios de la invención se acumulan para contactos no de disyuntor tales como aquellos contactos empleados típicamente en, por ejemplo, pero no limitado a, relés o conmutadores.

La Figura 1 es una ilustración esquemática de una fase de disyuntor de alto voltaje ejemplar 100. Un disyuntor de alto voltaje (no mostrado) puede incluir un resistor de inserción previa 102 y un contacto de resistor en movimiento 104 eléctricamente en paralelo con un contacto principal en movimiento 106. En la realización ejemplar, la fase 100 incluye dos interruptores 108 cada interruptor 108 incluye un resistor de inserción previa (solamente se muestra uno en la Figura 1) .

En operación, desde una posición abierta, el disyuntor recibe un comando para cerrar, las conexiones dentro del disyuntor hacen a partes móviles de los contactos 104 y 106 moverse hacia enganche de las partes no móviles respectivas de los contactos 104 y 106. Durante una secuencia de prueba, el movimiento de la parte móvil de los contactos 104 y 106 puede iniciar un temporizador. En la realización ejemplar, el movimiento de la parte móvil de los contactos 104 y 106 se detecta usando parámetros eléctricos asociados con los contactos 104 y 106. Después de una distancia predeterminada de recorrido de las partes móviles de los contactos 104 y 106, la parte móvil del contacto de resistor de inserción previa 104 engancha una parte no móvil respectiva. Después de un retardo de tiempo predeterminado, la parte móvil del contacto 106 engancha una parte no móvil respectiva del contacto principal 106. Durante la prueba, se puede determinar la medición de tiempo de los contactos del disyuntor 104 y 106. En una realización en donde no hay resistor de inserción previa 102 solamente se determinan la medición de tiempo del contacto principal 106 y los contactos auxiliares (no mostrados) .

La Figura 2 es una ilustración esquemática de un circuito equivalente ejemplar 200 de un par de contactos que se pueden usar en la fase del disyuntor 100 (mostrada en la Figura 1) . El circuito equivalente 200 incluye un condensador 202 que representa las superficies de contacto de los contactos del disyuntor 104 y 106. Durante la prueba, los parámetros de capacitancia asociados con los contactos del disyuntor, tales como, un área de superficie de cada superficie de contacto y un medio dieléctrico que rodea el par de contactos cada uno tiene un valor constante. Una distancia entre las superficies de contacto del par de contactos es variable en base al estado del contacto, abierto o cerrado y una cantidad de recorrido entre completamente abierto y completamente cerrado. La distancia entre las superficies de contacto es el único parámetro de capacitancia asociado con los contactos del disyuntor que varía sustancialmente durante la operación del disyuntor.

Un primer conductor 204 del condensador 202 está acoplado eléctricamente al primer conductor 206 de un resistor (Ra) 208 y un segundo conductor 210 del resistor (Ra) 208 está acoplado eléctricamente a un primer conductor 212 de un inductor (La) 214. Un segundo conductor 216 del inductor (La) 214 está acoplado a una función de sobreexcitación (no mostrada) que representa una señal de prueba usada para medir la medición de tiempo del contacto del disyuntor. El resistor (Ra) 208 y el inductor (La) 214 representan la inductancia y resistencia de los componentes de entrada del disyuntor. Un segundo conductor 218 del condensador 202 está acoplado eléctricamente a un primer conductor 220 de un resistor (Rb) 222 y un segundo conductor 224 del resistor (Rb) 222 está acoplado eléctricamente a un primer... [Seguir leyendo]

1. Un método (700) para analizar un disyuntor (100) que incluye al menos un par de contactos (106) que incluye al menos un contacto móvil (106) , dicho método que comprende:

a. aplicar un voltaje de prueba a través de un par de contactos del disyuntor que comprende aplicar el voltaje de prueba desde un dispositivo de prueba del disyuntor (300) acoplado eléctricamente a través del contacto del disyuntor;

b. medir (704) una señal de voltaje de salida que es proporcional a una capacitancia del par de contactos del disyuntor, en donde la medición del voltaje de salida comprende medir el voltaje de salida a través de un circuito de filtro (304) ;

c. cambiar un estado (706) del par de contactos del disyuntor desde al menos uno de una posición abierta a una posición cerrada y la posición cerrada a la posición abierta; y

d. detectar (708) un cambio escalón del voltaje de salida (312) que corresponde al cambio de estado del disyuntor, en donde

e. el paso de aplicar un voltaje a través del par de contactos del disyuntor comprende aplicar un voltaje de prueba de alta frecuencia a través del par de contactos del disyuntor, en donde la frecuencia de la señal de prueba se selecciona para igualar la frecuencia resonante del contacto del disyuntor y la del circuito de filtro; y

f. acoplar eléctricamente (701) cada contacto del disyuntor (106) a tierra por medio de cables en serie con inductancias.

2. Un método según la Reivindicación 1 en donde medir el voltaje de salida a través de un circuito de filtro (304) comprende medir el voltaje de salida a través de un circuito de filtro acoplado eléctricamente en serie con el par de contactos del disyuntor.

3. Un método según la Reivindicación 2 en donde medir el voltaje de salida a través de un circuito de filtro (304) comprende medir el voltaje de salida a través de un circuito de filtro que incluye un resistor (306) , un condensador

(308) y un inductor (310) acoplados eléctricamente en paralelo.

4. Un método según la Reivindicación 2 en donde medir el voltaje de salida a través de un circuito de filtro (304) comprende medir el voltaje de salida a través de un circuito de filtro (304) que es resonante a la frecuencia de la señal de prueba.

5. Un método según cualquier Reivindicación precedente en donde cambiar un estado del par de contactos del disyuntor comprende cambiar el estado del par de contactos de disyuntor automáticamente durante la ejecución de un archivo de órdenes de prueba automático que incluye procedimientos de prueba automáticos.

6. Un método según cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 5 en donde cambiar un estado del par de contactos del disyuntor comprende cambiar el estado del par de contactos del disyuntor automáticamente durante un archivo de órdenes de prueba automático que incluye procedimientos de prueba automáticos que se ejecutan en un microprocesador.

7. Un método según cualquier Reivindicación precedente en donde detectar un cambio escalón del voltaje de salida además comprende:

determinar un nivel de voltaje umbral para una primera posición de toque de contacto de los contactos del disyuntor que se mueven desde al menos una de una posición abierta a una posición cerrada y una posición cerrada a una posición abierta;

comparar el cambio escalón detectado del voltaje de salida con el nivel umbral determinado; y generar una señal de salida en base a la comparación.

8. Un método según cualquier Reivindicación precedente, en donde dicho voltaje de prueba de alta frecuencia es un voltaje de prueba de onda seno de alta frecuencia.