Resumen
Method and system for detecting earth faults in electrical installations with conversion between direct current and alternating current, based on the measurement of voltage or the measurement of current, of an earthing device connectable between a neutral point of the power transformer and earth or between an artificial neutral and earth, which allows detecting earth faults, discriminating whether the fault is in direct current or alternating current. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
Reivindicaciones
1. REIVINDICACIONES 1. - Método detección de faltas a tierra en instalaciones eléctricas con conversión entre corriente alterna y corriente continua, caracterizado por que comprende las siguientes etapas: a) medir (16) una señal seleccionada entre una tensión entre terminales de un dispositivo de puesta a tierra (4) conectable entre un neutro y una tierra, y una corriente circulante a través del dispositivo de puesta a tierra; b) calcular unos armónicos (17) de la señal previamente medida; c) calcular unas amplitudes de la señal previamente medida a las siguientes frecuencias fundamentales para cada uno de los armónicos: o frecuencia cero, f0, (18) para corriente continua; o frecuencia de red, f1, (19) para una alimentación con corriente alterna; o frecuencia variable, f1’, (22) de corriente alterna en un lado controlado; d) comparar las amplitudes de cada frecuencia con unos valores predeterminados (20, 21) de ajustes de disparo para corriente continua (23), corriente alterna de red (24) y corriente alterna en el lado controlado (25); e) calcular una polaridad de falta (26) en caso de que la amplitud para frecuencia cero supere el valor predeterminado (23); y f) emitir (27) una señal de falta a tierra (28), cuando se cumpla al menos una de las siguientes condiciones: o la amplitud para frecuencia cero el valor predeterminado (23); o la amplitud para frecuencia de red supere el valor predeterminado (24) ; y, o la amplitud para frecuencia variable supere el valor predeterminado (25) . 2. - Método detección de faltas a tierra en instalaciones eléctricas con conversión entre corriente alterna y corriente continua, según la reivindicación 1, caracterizado por que la etapa de calcular los armónicos se lleva a cabo mediante la Transformada Rápida de Fourier FFT a la señal de tensión medida de la siguiente forma: <img class="EMIRef" id="688758062-imgf000022-0001" /> donde: j: es la zona de operación del sistema atendiendo a la frecuencia de la onda; k: es el armónico a evaluar atendiendo a la zona de operación siendo estos múltiplos y submúltiplos de la frecuencia fundamental de la zona en cuestión; N: es el número de muestras por periodo de onda; n: es el número de muestra a evaluar comprendido entre 0 y el número de muestras por periodo de onda; ugnd.j: es el valor instantáneo de la tensión entre terminales de al menos un dispositivo de puesta a tierra proveniente de un defecto en la zona j; AUkj: es el valor del filtro coseno aplicado para la transformada rápida de Fourier en la onda de tensión para el armónico k de la zona j; BUkj: es el valor del filtro seno aplicado para la transformada rápida de Fourier en la onda de tensión para el armónico k de la zona j; Ukj: es el valor en amplitud, o valor eficaz si queda atenuado por un factor de 1.4142, de la onda de tensión registrada en terminales de al menos un dispositivo de puesta a tierra para el armónico k de la zona j. 3.- Método detección de faltas a tierra en instalaciones eléctricas con conversión entre corriente alterna y corriente continua, según la reivindicación 1, caracterizado por que la etapa de calcular los armónicos se lleva a cabo mediante la Transformada Rápida de Fourier FFT a la señal de corriente medida de la siguiente forma: <img class="EMIRef" id="688758062-imgf000023-0001" /> donde: j: es la zona de operación del sistema atendiendo a la frecuencia de la onda; k: es el armónico a evaluar atendiendo a la zona de operación siendo estos múltiplos y submúltiplos de la frecuencia fundamental de la zona en cuestión; N: es el número de muestras por periodo de onda; n: es el número de muestra a evaluar comprendido entre 0 y el número de muestras por periodo de onda; ij: es el valor instantáneo de la corriente que circula entre terminales de al menos un dispositivo de puesta a tierra proveniente de un defecto en la zona j; AIkj: es el valor del filtro coseno aplicado para la transformada rápida de Fourier en la onda de corriente para el armónico k de la zona j; BIkj: es el valor del filtro seno aplicado para la transformada rápida de Fourier en la onda de corriente para el armónico k de la zona j; Ik.j: es el valor en amplitud, o valor eficaz si queda atenuado por un factor de 1.4142, de la onda de corriente registrada que circula a través del dispositivo de puesta a tierra para el armónico k de la zona j. 4.- Método detección de faltas a tierra en instalaciones eléctricas con conversión entre corriente alterna y corriente continua, según la reivindicación 1, caracterizado por que la etapa de comparación evalúa las amplitudes de la frecuencia fundamental de cada zona con su valor de ajuste, del que si se sobrepasa se emite una señal de falta con al menos información de donde ha ocurrido la falta. 5. - Método detección de faltas a tierra en instalaciones eléctricas con conversión entre corriente alterna y corriente continua, según la reivindicación 1, caracterizado por que la etapa de comparación y los valores predeterminados se representan de la siguiente forma: ^ 1,7 <img class="EMIRef" id="688758062-imgf000024-0002" /> donde: U1,j: es el valor de la tensión en terminales de al menos un dispositivo de puesta a tierra a frecuencia fundamental de una zona j; U0j: es el valor de la tensión en terminales de al menos un dispositivo de puesta a tierra en componente de corriente continua de una zona j de corriente continua; UdisparoAC: es el valor de ajuste en tensión previamente definido para que el sistema de detección emita señal de falta en zonas de corriente alterna; UdisparoDC: es el valor de ajuste en tensión previamente definido para que el sistema de detección emita señal de falta en zonas de corriente continua. 6. - Método detección de faltas a tierra en instalaciones eléctricas con conversión entre corriente alterna y corriente continua, según la reivindicación 1, caracterizado por que la etapa de comparación y los valores predeterminados se representan de la siguiente forma: ^1,7Idisparo.A C A),7Idisparo.D C donde: l1j: es el valor de la corriente circulante por al menos un dispositivo de puesta a tierra a frecuencia fundamental de una zona j; I0j: es el valor de corriente circulante por al menos un dispositivo de puesta a tierra en componente de corriente continua de una zona j de corriente continua; IdisparoAC: es el valor de ajuste en corriente previamente definido para que el sistema de detección emita señal de falta en zonas de corriente alterna; IdisparoDC: es el valor de ajuste en corriente previamente definido para que el sistema de detección emita señal de falta en zonas de corriente continua. 7. - Método detección de faltas a tierra en instalaciones eléctricas con conversión entre corriente alterna y corriente continua, según la reivindicación 1, caracterizado por que la etapa de calcular la polaridad de falta (26) en caso de que la amplitud para frecuencia cero supere el valor predeterminado (23), se lleva a cabo mediante el cálculo de: U0J -|U0 j| = 2 •U0ij que determina falta en el polo positivo; y alternativamente: Uoj ~ \Uoj\ =0 que determina falta en el polo negativo. 8. - Método detección de faltas a tierra en instalaciones eléctricas con conversión entre corriente alterna y corriente continua, según la reivindicación 1, caracterizado por que la etapa de calcular la polaridad de falta (26) en caso de que la amplitud para frecuencia cero supere el valor predeterminado (23), se lleva a cabo mediante el cálculo de: Io,j ~ \Io,j\ =0 que determina falta en el polo positivo; y alternativamente: A),y — I A)j I = 2 •i 0J que determina falta en el polo negativo. 9. - Método detección de faltas a tierra en instalaciones eléctricas con conversión entre corriente alterna y corriente continua, según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la señal de falta a tierra (28), comprende al menos al menos información de donde ha ocurrido la falta seleccionada entre: - lado de corriente alterna de red comprendido entre el neutro del transformador y los terminales de un convertidor-rectificador si la frecuencia fundamental es la frecuencia de red; - polo positivo del lado de corriente continua si se detecta una componente de corriente continua de signo contrario; - polo positivo del lado de corriente continua si se detecta una componente de corriente continua de signo contrario; - lado de corriente alterna del accionamiento controlado si la onda de corriente registrada muestra una frecuencia fundamental diferente a la frecuencia de red. 10.- Sistema detección de faltas a tierra en instalaciones eléctricas con conversión entre corriente alterna y corriente continua, caracterizado por que comprende: • un dispositivo de puesta a tierra (4) conectable entre un neutro de una instalación eléctrica y tierra; • un medidor de frecuencia (14) situado en un lado controlado donde se sitúa un variador/controlador de frecuencia variable/inversor y que genera una señal de corriente alterna en el lado controlado; • un procesador (5) configurado para: o medir una señal de tensión/corriente entre los extremos del dispositivo de puesta a tierra (4); o calcular unos armónicos de la señal previamente medida aplicando la Transformada rápida de Fourier FFT; y para calcular unas amplitudes de la señal previamente medida a las siguientes frecuencias fundamentales para cada uno de los armónicos: frecuencia cero para corriente continua; frecuencia de red para una alimentación con corriente alterna; y, frecuencia variable de corriente alterna en un lado controlado; o comparar las amplitudes de cada frecuencia con unos valores predeterminados de ajustes de disparo para corriente continua, corriente alterna de red y corriente alterna en el lado controlado; y, o calcular una polaridad de falta en caso de que la amplitud para frecuencia cero supere el valor predeterminado; y, emitir una señal de falta a tierra, cuando se cumpla al menos una de las siguientes condiciones: la amplitud para frecuencia cero supere el valor predeterminado, la amplitud para frecuencia de red supere el valor predeterminado, y la amplitud para frecuencia variable supere el valor predeterminado.
