Señalización de alta velocidad de condiciones de un sistema de energía.

Señalización de alta velocidad de condiciones de un sistema de energía.

Un dispositivo de señalización de alta velocidad en una derivación de un sistema de distribución de energía eléctrica modula la señal de la derivación y comunica la señal a un dispositivo electrónico inteligente en un alimentador a la derivación a velocidades suficientes para que el dispositivo electrónico inteligente modifique unos algoritmos de protección basados en la señal desde el dispositivo de señalización de alta velocidad. El dispositivo electrónico inteligente puede ser un control de reconectador que controla el equipo de protección, tal como un reconectador. La señal puede enviarse a través de infrarrojos y/o frecuencia de radio. La señal se puede modular para comunicar información tal como la fase con la cual está asociada. El dispositivo de señalización de alta velocidad puede comunicar también información de la corriente al dispositivo electrónico inteligente.

Señalización de alta velocidad de condiciones de un sistema de energía Campo técnico

La presente divulgación se refiere, en general, a aparatos, sistemas, y procedimientos para la detección y la comunicación de las condiciones en un conductor de energía eléctrica a gran velocidad, y más particularmente a aparatos, sistemas, y procedimientos para la coordinación de aislamiento de fallos usando dicha comunicación de alta velocidad para reducir al mínimo el efecto sobre el sistema de energía.

Breve descripción de los dibujos

Se describen realizaciones no limitantes y no exhaustivas de la divulgación, incluyendo diversas realizaciones de la divulgación con referencia a las figuras, en las que:

La figura 1A ilustra una vista lateral de un dispositivo de señalización de alta velocidad;

La figura 1B ilustra una vista inferior de un dispositivo de señalización de alta velocidad;

La figura 2 es un diagrama de bloques de un dispositivo de señalización de alta velocidad;

La figura 3 es un diagrama de bloques de un dispositivo de señalización de alta velocidad;

La figura 4 es un diagrama de bloques de un dispositivo de señalización de alta velocidad;

La figura 5 es un diagrama de bloques de un dispositivo de señalización de alta velocidad;

La figura 6A ilustra un esquema de comunicación para comunicar la información actual;

Las figuras 6B, 6C, 6D y 6E ilustran posibles esquemas de modulación para un dispositivo de señalización de alta velocidad;

La figura 7 es un diagrama unifilar de un sistema de energía de la presente divulgación; y,

La figura 8 es un diagrama de bloques de un indicador de circuito en fallo.

Descripción detallada

Los sistemas de distribución de energía eléctrica incluyen normalmente varios tipos y piezas de equipos configurados para la entrega de la energía eléctrica a los clientes. Algunos tipos ejemplares de los equipos utilizados son conductores de energía (que puede estar por encima del suelo o por debajo del suelo), transformadores, interruptores, fusibles, reconectadores, baterías de condensadores, reguladores de tensión y similares. Los equipos del sistema de distribución de energía eléctrica son a menudo controlados, monitorizados y/o protegidos mediante dispositivos de sistemas de potencia, tales como dispositivos electrónicos inteligentes ("AEI") (como, por ejemplo, los relés de protección, controles de reconectadores, relés de distancia, relés diferenciales, relés de transformador, controladores de módulo, relés de alimentadores, relés direccionales, controles de reguladores de voltaje, procesadores de comunicaciones, relés de transformadores, relés de sobrecomente, y similares), unidades terminales remotas, indicadores de circuito en fallo ("FCI"), sistemas de adquisición de datos y control de supervisión, y similares.

Se producen fallos en el sistema de distribución de energía eléctrica por varias razones. Independientemente de la razón, sin embargo, los fallos representan un riesgo significativo tanto para el sistema de energía eléctrica y los receptores de la energía eléctrica del sistema de distribución. Para este fin, los sistemas de distribución de energía eléctrica a menudo incluyen varias piezas de equipo de protección que reaccionan a los fallos de una manera que eliminan una sección en fallo del sistema de distribución de suministro de energía eléctrica. El resultado es que la porción restante del sistema de distribución puede seguir funcionando normalmente sin la sección eliminada. Otro resultado es que los receptores de la energía eléctrica en la sección eliminada permanecen sin energía eléctrica hasta que el fallo se borra y se restaura la potencia de esa sección.

El equipo de protección que puede ser utilizado para eliminar partes del sistema de distribución de la fuente de alimentación eléctrica incluye fusibles, disyuntores, restauradores, y similares. Los fusibles están configurados típicamente para abrir un circuito cuando la corriente a través del fusible se mantiene por encima de un nivel predeterminado durante un período predeterminado de tiempo. Los fusibles pueden tener una característica de tiempo inverso de manera que las corrientes de fallos más altos harán que el fusible se abra en tiempos más cortos que las corrientes de fallos más bajos.

Los disyuntores y reconectadores de circuitos pueden ser controlados por un dispositivo de protección, como un IED. El IED puede ser capaz de realizar la lógica de protección basada en las condiciones detectadas del sistema de energía y señalar al interruptor para abrirse sólo si se cumplen ciertas condiciones. El IED puede funcionar de forma similar en una forma de tiempo inverso, siguiendo, por ejemplo, una característica de sobrecorriente de tiempo inverso. En consecuencia, el IED puede requerir una condición de sobrecorriente que persista durante una cantidad predeterminada de tiempo dependiendo de la magnitud de la sobrecorriente antes de declarar una condición de fallo. Si el IED opera de manera de sobrecorriente de tiempo inverso, la lógica en la misma podrá declarar una situación de fallo para una sobrecorriente de magnitud más alta que persiste durante un período de tiempo más corto que el tiempo necesario para que persista una condición de sobrecorriente de magnitud inferior. Una vez que una condición de fallo se ha detectado, el IED puede programar una alarma y/o tomar una acción como el envío de un comando para el disyuntor o reconectador abrir. El IED puede ser un control de reconectador tal como el 351R o 651R disponible de Schweitzer Engineering Laboratories, Inc., de Pullman, Washington. El IED puede ser configurado para realizar algoritmos de protección sobre la base de las condiciones del sistema de energía y señalar al reconectador para abrir la línea de alta tensión cuando se cumplan ciertas condiciones. El IED para el reconectador puede ser configurado además para señalar al reconectador para cerrar la línea de energía poco después de la apertura de la misma para determinar cuando el fallo ha desaparecido, y restaurar la energía a la sección eliminada del sistema de distribución. Si la falla persiste, la IED puede indicar que el reconectador abra la línea de nuevo.

Los sistemas de distribución pueden ser configurados con varias piezas del equipo de protección ubicadas en diferentes alimentadores y derivaciones del sistema de energía. Dado que es preferible eliminar la sección más pequeña posible del sistema de distribución al producirse un fallo, el sistema de distribución puede estar configurado para limitar qué piezas de equipo de protección operan para los fallos detectados. Estos esquemas de protección a menudo requieren la comunicación entre los dispositivos de protección. Algunos de los equipos, sin embargo, no son controlados por un IED y/o no tienen los medios de comunicación con los otros equipos o dispositivos de protección. Un fusible, por ejemplo, no está controlado por un IED, y no tiene ningún medio de comunicación con otros equipos o dispositivos de protección. En consecuencia, un fusible opera independientemente del funcionamiento de otros equipos del sistema de energía.

Los sistemas de distribución pueden ser monitorizados por FCIs configurados para detectar corrientes de fallo y proporcionar una indicación de un fallo en el conductor monitorizado. Los FCIs pueden ser instalados en conductores aéreos o subterráneos, y puede conducir la potencia que ellos usan por acoplamiento capacitivo y/o inductivo con el conductor de un seguimiento y/o una batería interna. Varios tipos y funciones de FCIs se describen en las patentes US N° 3.676.74, 3.96.477, 4.63.171, 4.234.847, 4.375.617, 4.438.43, 4.456.873, 4.458.198, 4.495.489, 4.974.329, 5.22.311, 5.677.678, 6.16.15, 6.133.723, 2 6.133.724, 6.822.576, 6.949.921, 6.963.197, 7.23.691, 7.53.61, 7.16.48, 7.271.58, y 7.315.169, todas las cuales se incorporan aquí por referencia.

La detección de corrientes de fallo en un conductor monitorizadas por un FCI puede llevarse a cabo por medio del interruptor magnético, tal como un interruptor magnético de láminas, en estrecha proximidad con el conductor que se está monitorizando. Tras la ocurrencia de un fallo anormalmente alto - campo magnético asociado alrededor del conductor, el interruptor magnético acciona un circuito de disparo que produce el flujo de corriente en un circuito de bobinado para posicionar una bandera indicadora visible desde el exterior del indicador a un circuito o posición que indica un fallo. Tras la restauración de la corriente en el conductor (después de que el equipo de protección haya abierto la línea y el fallo haya desaparecido), se activa un circuito de reposición...

1 Un sistema para detectar y aislar un fallo en un sistema de distribución de energía eléctrica, que comprende:

un dispositivo electrónico inteligente que incluye una entrada para recibir señales desde un alimentador del sistema de distribución y un receptor para recibir señales correspondientes a una condición del sistema de energía en una derivación del sistema de distribución; un primer equipo de protección en el alimentador del sistema de distribución configurado para abrirse al recibir una señal desde el dispositivo electrónico inteligente; un segundo equipo de protección en la derivación del sistema de distribución configurado para abrir la derivación; y

un dispositivo de señalización de alta velocidad en comunicación con la derivación, que comprende un circuito de detección configurado para detectar una condición del sistema de energía en la derivación, un circuito de señalización en comunicación con el circuito de detección configurado para producir una señal modulada correspondiente a la condición del sistema de energía, y un transmisor en comunicación con el circuito de señalización para la transmisión de la señal modulada al dispositivo electrónico inteligente,

en el que al detectar un fallo, la señal modulada comprende una indicación de una condición de fallo y una indicación de una fase asociada con la condición de fallo.

2. El sistema de la reivindicación 1, en el que el dispositivo electrónico inteligente comprende un módulo lógico que opera un algoritmo de protección en comunicación con la entrada y el receptor, y configurado para modificar el algoritmo de protección en respuesta a la señal modulada desde el dispositivo de señalización de alta velocidad.

3. El sistema de la reivindicación 2, en el que el algoritmo de protección se modifica cuando la señal modulada indica la condición de fallo.

4. El sistema de la reivindicación 1, en el que la señal modulada solamente se transmite durante una porción predeterminada de un ciclo para cada fase.

5. El sistema de la reivindicación 4, en el que la porción predeterminada del ciclo comprende una mitad de aumento de un semiciclo positivo.

6. El sistema de la reivindicación 1, en el que la señal modulada se transmite para cada fase

durante una condición sin fallos y la señal modulada se suspende durante una condición de fallo.

7. El sistema de la reivindicación 1, en el que la fase asociada con la condición de fallo se indica variando uno de un ancho de pulso, una amplitud de pulso y un tiempo entre una pluralidad de pulsos.

8. El sistema de la reivindicación 1, en el que la señal modulada también comprende una indicación de una magnitud del fallo.

9. El sistema de la reivindicación 8, en el que la magnitud del fallo se indica variando una anchura de pulso de la señal modulada.

1. Un sistema para detectar y aislar un fallo en un sistema de distribución de energía eléctrica, que comprende:

un dispositivo electrónico inteligente que incluye una entrada para recibir señales desde un alimentador del sistema de distribución y un primer receptor y un segundo receptor para recibir señales correspondientes a una condición del sistema de energía en una derivación del sistema de distribución;

un primer equipo de protección en el alimentador del sistema de distribución configurado para abrirse al recibir una señal desde el dispositivo electrónico inteligente; un segundo equipo de protección en la derivación del sistema de distribución configurado para abrir la derivación; y

un dispositivo de señalización de alta velocidad en comunicación con la derivación, que comprende un circuito de detección configurado para detectar una condición del sistema de energía en la derivación, un circuito de señalización en comunicación con el circuito de detección configurado para producir una señal modulada correspondiente a la condición del sistema de energía, y un primer transmisor y un segundo transmisor en comunicación con el circuito de señalización para transmitir la señal modulada al dispositivo electrónico inteligente;

en el que el dispositivo electrónico inteligente comprende un algoritmo de protección que se modifica solamente cuando ambas señales desde el primer transmisor y el segundo transmisor indican una condición de fallo o sin fallos.

11. El sistema de la reivindicación 1, en el que el primer equipo de protección comprende un reconectador y el dispositivo electrónico inteligente comprende un control de

reconectador.

12. El sistema de la reivindicación 1, en el que el segundo equipo de protección comprende un fusible.

13. El sistema de la reivindicación 1, en el que el primer transmisor comprende un diodo emisor de luz, y el primer receptor es capaz de recibir la luz emitida por el diodo emisor de luz.

14. El sistema de la reivindicación 13, en el que el diodo emisor de luz es un diodo emisor de infrarrojos.

15. El sistema de la reivindicación 1, en el que el primer transmisor comprende un láser.

16. El sistema de la reivindicación 1, en el que el primer transmisor comprende un transmisor de frecuencia de radio, y el primer receptor es capaz de recibir transmisiones de frecuencia de radio.

17. El sistema de la reivindicación 1, en el que el dispositivo de señalización de alta velocidad comprende, además, un transformador de corriente configurado para proporcionar energía al circuito de señalización.

18. El sistema de la reivindicación 1, en el que el primer transmisor comprende un diodo emisor de luz, el segundo transmisor comprende un transmisor de frecuencia de radio, el primer receptor está configurado para recibir la comunicación desde el diodo emisor de luz, y el segundo receptor está configurado para recibir la comunicación desde el transmisor de frecuencia de radio.

19. El sistema de la reivindicación 1, en el que el circuito de señalización comprende un modulador.

2. Un procedimiento para detectar y aislar fallos en un sistema de distribución de energía que comprende:

un dispositivo de señalización de alta velocidad que genera una señal modulada basada en una condición en un primer conductor protegido por un primer equipo de protección, comprendiendo la señal modulada una indicación de una condición de fallo y una indicación

de una fase asociada con la condición de fallo; transmitir la señal modulada;

un dispositivo electrónico inteligente que obtiene una señal desde un segundo conductor y que monitoriza el segundo conductor utilizando un algoritmo de protección;

recibiendo el dispositivo electrónico inteligente la señal modulada; y

modificando el dispositivo electrónico inteligente el algoritmo de protección basado en la señal modulada desde el dispositivo de señalización de alta velocidad.

21. El procedimiento de la reivindicación 2, que comprende además la modificación del 1 algoritmo de protección cuando la señal desde el dispositivo de señalización de alta

velocidad representa un fallo de al menos una fase asociada con el primer conductor.

22. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que la transmisión comprende el envío de una señal a través de un diodo emisor de luz desde el dispositivo de señalización de alta

velocidad al dispositivo electrónico inteligente.

23. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que la transmisión comprende el envío de una señal a través del transmisor de frecuencia de radio desde el dispositivo de señalización de alta velocidad al dispositivo electrónico inteligente.

24. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que la transmisión comprende el envío de una señal a través de un diodo emisor de luz y de un transmisor de frecuencia de radio desde el dispositivo de señalización de alta velocidad al dispositivo electrónico inteligente.