ES2273987T3 - Deteccion de una señal de reposo en un aparato de disparo a distancia. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para detectar una señal de reposo (G) en un aparato de disparo a distancia, por medio de cuyo aparato de disparo a distancia se pueden detectar en una señal de recepción una señal de reposo y al menos una señal de orden (A, B, C), estando modulada la señal de reposo para la transmisión de datos de funcionamiento y siendo detectada la al menos una señal de orden (A, B, C) por filtrado de la señal de recepción con un filtro de paso de banda (15) y detección por medio de un detector de señal (11, 12, 13) ayudándose de la señal de recepción filtrada en paso de banda, caracterizado porque una característica de paso (16) del filtro de paso de banda (15) comprende un dominio de frecuencia de la señal de reposo (G) y porque se detecta la señal de reposo (G) con ayuda de la señal de recepción filtrada con el filtro de paso de banda (15).
Description
Detección de una señal de reposo en un aparato
de disparo a distancia.
La invención se refiere al sector de la técnica
de protección para redes de alta y media tensión. Se refiere a un
procedimiento y un receptor para detectar una señal de reposo en un
aparato de disparo a distancia según el preámbulo de las
reivindicaciones 1 y 6.
Los aparatos de disparo a distancia sirven para
transmitir órdenes de protección o de conmutación para redes e
instalaciones eléctricas de alta y media tensión. Las órdenes de
protección provocan, por ejemplo, una apertura directa o indirecta
de un interruptor de protección y, por tanto, un seccionamiento
eléctrico de una parte de la red o de la instalación.
Recíprocamente, otras órdenes de protección provocan un bloqueo de
la apertura de un interruptor de protección. Las órdenes de
protección tienen que ser transmitidas, por ejemplo, de un segmento
de una línea de alta tensión a otro. A este fin, un emisor genera en
un aparato de disparo a distancia, en correspondencia con las
órdenes de protección, unas señales analógicas que se transmiten a
través de un enlace de señal. Un receptor en otro aparato de
disparo a distancia detecta las señales transmitidas y determina
los valores correspondientes de las órdenes de protección.
Las señales analógicas se encuentran, por
ejemplo, dentro de un intervalo de frecuencias comprendido entre
0,3 y 4 kHz. Estas señales se transmiten directamente en este
intervalo de frecuencias o bien se modulan sobre una frecuencia
portadora y se desmodulan antes del receptor o se transmiten en
forma transparente a través de un canal digital y se reconstruyen
antes del receptor. En cualquier caso, se aplica al receptor una
señal de recepción analógica en la que se tiene que detectar la
presencia de señales individuales de frecuencia diferente.
La figura 1 muestra a título de ejemplo una
señal de reposo y varias señales de órdenes en el dominio de la
frecuencia y en el dominio del tiempo para una transmisión de
señales de órdenes A, B, C que corresponden a señales de protección
a transmitir o a combinaciones de señales de protección. Un eje de
amplitud de la representación está designado con Amp, un eje de
frecuencia con f y un eje de tiempo con t. Las señales transmitidas
son preferiblemente de formas sinusoidal y presentan cada una de
ellas una distancia en frecuencia de una a otra de, por ejemplo,
100 Hz a 300 Hz. En un caso de reposo, es decir, cuando no se
transmite ninguna señal de protección, se envía en su lugar
continuamente una señal de reposo o señal de guarda G. En un caso de
orden entre instantes t1 y t2 se transmiten una o varias señales de
ordenes; en la figura 1 se ha representado a título de ejemplo en
el sistema de coordenadas de la derecha la emisión de señales a dos
frecuencias. El receptor detecta continuamente una presencia o una
ausencia de las señales de órdenes y de la señal de reposo G y, en
caso de una calidad de señal insuficiente o en caso de que no se
reciba en absoluto ninguna señal, genera una señal de alarma.
La señal de reposo G sirve para incrementar la
seguridad, ya que indica que no está presente ninguna señal de
orden A, B, C. Se considera como recibida una señal de orden cuando
ya no se detecta la señal de reposo G. Por tanto, entre otras
cosas, se fomenta una detección lo más rápida posible de la
presencia o de la ausencia de la señal de reposo G.
La figura 2 muestra una diagrama de flujo de
señales de un proceso de evaluación de señales de protección con un
receptor según el estado de la técnica. De una entrada de señal de
recepción 3 se separan por filtración, con ayuda de un primer
filtro de paso de banda 4, la porción de señal con la señal de
reposo G y, por medio de un segundo filtro de paso de banda 5, la
porción de señal con las señales de órdenes A, B, C. Como se muestra
esquemáticamente en la figura 1, el primer filtro de paso de banda
4 presenta una primera característica de paso 1 y el segundo filtro
de paso de banda 5 presenta una segunda característica de paso 2. En
la salida del segundo filtro de paso de banda 5 se detecta por
medio de un detector de órdenes 10 si y qué señales de órdenes A,
B, C están presentes. En la salida del primer filtro de paso de
banda 4 se obtienen datos de funcionamiento por medio de un
descodificador de datos 6. Estos datos de funcionamiento son
informaciones no críticas en tiempo que se intercambian entre
aparatos de disparo a distancia, por ejemplo informaciones de
estado, valores de medida y parámetros de configuración. Los datos
de funcionamiento son modulados en el emisor sobre la señal de
reposo G en estado de reposo. Esto se realiza, por ejemplo, por
medio de una manipulación de frecuencia o alternativamente por
medio de una manipulación de fase de la señal de reposo G. En ambos
casos, varia la frecuencia de la señal de reposo G en la medida de
una frecuencia nominal de la señal de reposo. La desviación se ha
representado en la figura 1 por medio de flechas de trazos. La
primera característica de paso 1 comprende, como es natural, estas
frecuencias diferentes.
En la salida del primer filtro de paso de banda
4 se tiene que obtener también la presencia de la señal de reposo
G. Para eliminar una influencia de las desviaciones de frecuencia
debido a la modulación de la señal de reposo, se determina con un
rectificador 7 una envolvente de la señal de salida del primer
filtro de paso de banda 4. La envolvente filtrada en paso bajo es
comparada en un comparador 8 con un valor umbral y, por
consiguiente, se indica en una salida de señal de reposo 9 una
ausencia o una presencia de la señal de reposo G. Sin embargo, el
retardo de tiempo de esta evaluación es alto, ya que el primer
filtro de paso de banda 4 presenta un alto tiempo de tránsito
debido a su estrecha característica de paso.
La patente US 4056838 muestra un filtro de paso
de banda estrecho de esta clase para filtrar una señal de reposo y
para determinar una distancia de ruido en un proceso de manipulación
de frecuencia (FSK). Finalmente, la patente US 4112476 muestra un
sistema de protección a distancia con dos aparatos de disparo a
distancia.
Por este motivo, el cometido de la invención
consiste en crear un procedimiento y un receptor para detectar una
señal de reposo en un aparato de disparo a distancia de la clase
citada al principio, que permitan una detección mejorada de la
señal de reposo.
Este problema se resuelve con un procedimiento y
un receptor para detectar una señal de reposo en un aparato de
disparo a distancia con las características de las reivindicaciones
1 y 6.
Por tanto, en el procedimiento según la
invención para detectar una señal de reposo en un aparato de disparo
a distancia, en el que se detecta al menos una señal de orden por
filtrado de una señal de recepción con un filtro de paso de banda y
por detección por medio de un detector de señal ayudándose de la
señal de recepción filtrada en paso de banda, una característica de
paso del filtro de paso de banda comprende también un dominio de
frecuencia de la señal de reposo, y esta señal de reposo es
detectada con ayuda de la señal de recepción filtrada con el filtro
de paso de banda.
De este modo, ya no es necesario que la señal de
reposo tenga que ser filtrada, para su detección, por un filtro de
paso de banda relativamente estrecho que comprenda solamente el
dominio de frecuencia de la señal de reposo. Por consiguiente, un
tiempo de tránsito del filtro y, por tanto, un retardo de la
detección de la señal de reposo son menores.
Se advierte que la señal de reposo, aun cuando
esté modulada con datos de funcionamiento y varíe así en tiempo su
fase o su frecuencia, puede ser detectada fiablemente sin el empleo
de un rectificador. Es posible incluso una detección más fiable y/o
más segura que con el procedimiento actual, ya que, debido a la
supresión del rectificador, se puede evaluar no solamente la
amplitud, sino también la fase de la señal de reposo.
El receptor según la invención para detectar una
señal de reposo en un aparato de disparo a distancia presenta un
filtro de paso de banda para filtrar la señal de recepción y al
menos un detector de señal para detectar al menos una señal de
orden con ayuda de la señal de recepción filtrada en paso de banda,
comprendiendo una característica de paso del filtro de paso de
banda un dominio de frecuencia de la señal de reposo y presentando
el receptor un detector de señal de reposo para detectar la señal de
reposo con ayuda de la señal de recepción filtrada con el filtro de
paso de banda.
En una forma de realización preferida de la
invención la detección de las señales de órdenes y/o de la señal de
reposo se efectúa por medio de una correlación de la señal filtrada
en paso de banda con una respectiva señal de referencia.
Otras formas de realización preferidas se
desprenden de las reivindicaciones subordinadas.
En lo que sigue se explica con más detalle el
objeto de la invención ayudándose de un ejemplo de realización
preferido que está representado en los dibujos adjuntos.
Muestran:
La figura 1, esquemáticamente, una evaluación de
señales de protección en el dominio de la frecuencia y en el
dominio del tiempo;
La figura 2, un esquema de flujo de señales de
un proceso de evaluación de señales de protección según el estado
de la técnica;
La figura 3, un esquema de flujo de señales de
un proceso de evaluación de señales de protección según la
invención; y
La figura 4, una disposición de señales de
protección en el dominio de frecuencia según la invención.
Los símbolos de referencia empleados en los
dibujos y su significado están relacionados en forma agrupada en la
lista de símbolos de referencia. En principio, las partes iguales en
las figuras están provistas de los mismos símbolos de
referencia.
La figura 3 muestra un esquema de flujo de
señales de un proceso de evaluación de señales de protección según
la invención. Una entrada de señal de recepción 3 conduce a un
primer filtro de paso de banda 4 y a un tercer filtro de paso de
banda 15. Una salida del primer filtro de paso de banda 4 conduce a
un descodificador de datos 6 para obtener datos de funcionamiento.
Una salida del tercer filtro de paso de banda 15 conduce a un
detector combinado 20. El detector combinado 20 presenta varios
detectores de señal 11, 12, 13, 14 que presentan todos ellos como
entrada la salida del tercer filtro de paso de banda 15. Un primer
detector de señal 11, un segundo detector de señal 12 y un tercer
detector de señal 13 de los detectores de señal 11, 12, 13, 14
están construidos para detectar señales de órdenes A, B, C, y un
cuarto detectar de señal o detector de señal de reposo 14 está
construido para detectar la señal de reposo G. Cuando tienen que
detectarse más señales de órdenes a otras frecuencias, se necesita
de manera correspondiente un mayor número de detectores de
señales.
La figura 4 muestra una disposición de señales
de protección en el dominio de frecuencia según la invención. Se
indican esquemáticamente frecuencias de señales de órdenes A, B, C,
así como una primera característica de paso 1 del primer filtro de
paso de banda 4 y una tercera característica de paso 16 del tercer
filtro de paso de banda 15. La tercera característica de paso 16
del tercer filtro de paso de banda 15 comprende frecuencias tanto
de las señales de órdenes A, B, C como de la señal de reposo G. Un
ancho de banda del tercer filtro de paso de banda 15 es
especialmente mayor que un ancho de banda del primer filtro de paso
de banda 4. De este modo, un tiempo de tránsito de señal o un
retardo de evaluación es correspondientemente más pequeño cuando se
emplea el tercer filtro de paso de banda 15 y acelera la detección
de la señal de reposo G en comparación con el estado de la
técnica.
Otra ventaja de la invención resulta de que la
señal de reposo G ya no tiene que estar situada por fuera del ancho
de banda de un segundo filtro de paso de banda 5 según el estado de
la técnica, que deje pasar solamente las señales de órdenes A, B,
C. De este modo, dicha señal de reposo puede disponerse más cerca de
las señales de órdenes A, B, C en el dominio de frecuencia y se
reduce el ancho de banda completo necesario para la transmisión de
todas las señales.
En una forma de realización preferida de la
invención las señales de órdenes A, B, C y la señal de reposo G
están dispuestas en una trama de frecuencia uniforme, es decir que
respectivas señales contiguas en el dominio de la frecuencia
presentan la misma distancia en frecuencia. Se hace así posible que
los detectores de señal 11, 12, 13, 14, incluyendo el detector de
señal de reposo 14, puedan disponerse ortogonales uno a otro.
Los detectores de señal 11, 12, 13, 14 están
diseñados cada uno de ellos para detectar una presencia de una
oscilación periódica de una frecuencia determinada en una señal
analógica. Los principios de funcionamiento de tales detectores
monotonales son en general conocidos. En una forma de realización
preferida de la invención la detección se efectúa por medio de un
correlacionador: En este caso, la señal recibida durante una ventana
de tiempo de longitud constante es correlacionada en un primer
correlacionador con una señal de referencia con la frecuencia de la
señal a detectar y en un segundo correlacionador con la señal de
referencia desfasada en 90º. Las señales de salida de los dos
correlacionadores son elevadas al cuadrado y sumadas para dar una
señal suma. Esta señal suma corresponde a una porción independiente
de la fase de la señal a detectar en la señal recibida, es decir
que corresponde a una desmodulación incoherente. La señal suma es
comparada con un valor umbral en un comparador. A través de la
salida del comparador se indica, en el caso de una aptitud
suficiente de la señal suma, la detección de una señal. El tiempo
de transmisión o el tiempo de evaluación de señal del detector es
igual a la longitud de la ventana de tiempo de los dos
correlacionadores. Típicamente, la longitud de la ventana de tiempo
es de 5 ms a 15 ms. En el caso de, por ejemplo, una longitud de 5 ms
y una distancia en frecuencia de las señales correspondiente al
valor inverso de la longitud, es decir, de 200 Hz, se garantiza la
ortogonalidad antes comentada de la detección.
En una forma de realización preferida de la
invención la detección se efectúa por medio de un filtro adaptado
en señal (filtro adaptado). Un filtro adaptado en señal sirve para
la detección, es decir, para la determinación de una presencia o
una ausencia de una señal prefijada determinada. La respuesta de
frecuencia de un filtro adaptado en señal está adaptada al espectro
de frecuencia de señal a detectar. Un filtrado con un filtro
adaptado en señal corresponde a una correlación con la señal a
detectar y logra una máxima supresión de ruido. El correlacionador
calcula
y(t) =
\ints(t-u)
x(t-u)du
y el filtro adaptado en señal
calcula
y(t) =
\inth(u)
x(t-u)du
en donde h(t) es una
respuesta de choque del filtro adaptado en señal y s(t) es la
señal de correlación. Cuando s(t) es periódico con una
duración T del periodo y el filtro adaptado en señal es tal que
h(u) = s(-u), entonces la salida del filtro adaptado en
señal en los instantes t = n\cdotT, en donde n es un número
entero, es idéntica a la salida del
correlacionador.
Una variación de frecuencia de la señal de
reposo G durante la modulación por manipulación de frecuencia o
manipulación de fase no deberá influir apreciablemente sobre la
detección de las señales de órdenes A, B, C. Por este motivo, se
admite preferiblemente una variación de la frecuencia de la señal de
reposo G de un máximo de un tercio de una distancia a la frecuencia
de la señal de orden más próxima. Si, por ejemplo, esta distancia
es de 120 Hz, la señal de reposo G puede desviarse en más o menos 40
Hz con respecto a su frecuencia nominal.
Los elementos del receptor según la invención
que materializan el flujo de señal según la figura 3 se materializan
preferiblemente por medio de una unidad de proceso de datos
correspondientemente programada o por medio de circuitos integrados
de aplicaciones específicas (ASICs, FPGAs). Sin embargo, se pueden
implementar también por medio de componentes analógicos y/o en
combinados con elementos lógicos discretos y/o circuitos de mando
programados. En una forma de realización preferida de la invención
el receptor se ha implementado por medio de un procesador de señal
digital correspondientemente programado.
Un programa de ordenador para detectar una señal
de reposo en un aparato de disparo a distancia según la invención
puede ser cargado en una memoria interna de una unidad de proceso de
datos digitales y presenta medios de código de programa de
ordenador que, cuando se ejecutan en una unidad de proceso de datos
digitales, hacen que ésta ejecute el procedimiento según la
invención. En una forma de realización preferida de la invención un
producto de programa de ordenador presenta un medio legible por
ordenador en el que están almacenados los medios de código de
programa del ordenador.
Por tanto, mediante el empleo de un
procedimiento y un receptor según la invención se reduce el tiempo
de evaluación hasta que se detecte en el receptor una señal de
reposo G después de que ésta haya sido emitida por el emisor. Al
mismo tiempo, se mejora la calidad de la detección.
- 1
- Característica de paso de un primer filtro de paso de banda
- 2
- Característica de paso de un segundo filtro de paso de banda
- 3
- Entrada de señal de recepción
- 4
- Primer filtro de paso de banda
- 5
- Segundo filtro de paso de banda
- 6
- Descodificador de datos
- 7
- Rectificador
- 8
- Comparador
- 9
- Salida de señal de reposo
- 10
- Detector de órdenes
- 11
- Primer detector de señal
- 12
- Segundo detector de señal
- 13
- Tercer detector de señal
- 14
- Cuarto detector de señal, detector de señal de reposo
- 15
- Tercer filtro de paso de banda
- 16
- Característica de paso de un tercer filtro de paso de banda
- 20
- Detector combinado
- A,B,C
- Señales de órdenes
- G
- Señal de reposo
- Amp
- Eje de amplitud
- f
- Eje de frecuencia
- t
- Eje de tiempo
Claims (10)
1. Procedimiento para detectar una señal de
reposo (G) en un aparato de disparo a distancia, por medio de cuyo
aparato de disparo a distancia se pueden detectar en una señal de
recepción una señal de reposo y al menos una señal de orden (A, B,
C), estando modulada la señal de reposo para la transmisión de datos
de funcionamiento y siendo detectada la al menos una señal de orden
(A, B, C) por filtrado de la señal de recepción con un filtro de
paso de banda (15) y detección por medio de un detector de señal
(11, 12, 13) ayudándose de la señal de recepción filtrada en paso
de banda, caracterizado porque una característica de paso
(16) del filtro de paso de banda (15) comprende un dominio de
frecuencia de la señal de reposo (G) y porque se detecta la señal de
reposo (G) con ayuda de la señal de recepción filtrada con el
filtro de paso de banda (15).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque los detectores de señal (11, 12, 13, 14)
realizan la detección por medio de una correlación de la señal de
recepción filtrada en paso de banda con respectivas señales de
referencia.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque los receptores de señal (11, 12, 13, 14)
realizan la detección por medio de un filtro adaptado en señal
(filtro adaptado).
4. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque las señales de órdenes (A, B, C) y la
señal de reposo (G) están dispuestas en una trama de frecuencia
uniforme.
5. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la señal de recepción es filtrada por
medio de otro filtro de paso de banda (4) y porque se obtienen los
datos de funcionamiento con ayuda de la señal filtrada de esta
manera y por medio de un descodificador de datos (6).
6. Receptor para detectar una señal de reposo
(G) en un aparato de disparo a distancia, por medio de cuyo aparato
de disparo a distancia se pueden detectar en una señal de recepción
una señal de reposo y al menos una señal de orden (A, B, C),
estando modulada la señal de reposo para la transmisión de datos de
funcionamiento y presentando el receptor un filtro de paso de banda
(15) para filtrar la señal de recepción y al menos un detector de
señal (11, 12, 13) para detectar la al menos una señal de orden (A,
B, C) con ayuda de la señal de recepción filtrada en paso de banda,
caracterizado porque una característica de paso (16) del
filtro de paso de banda (15) comprende un dominio de frecuencia de
la señal de reposo (G) y porque el receptor presenta un detector de
señal de reposo (14) para detectar la señal de reposo (G) con ayuda
de la señal de recepción filtrada con el filtro de paso de banda
(15).
7. Receptor según la reivindicación 6,
caracterizado porque los detectores de señal (11, 12, 13, 14)
están construidos para detectar una señal por medio de una
correlación de la señal de recepción filtrada en paso de banda con
respectivas señales de referencia.
8. Receptor según la reivindicación 6,
caracterizado porque los detectores de señal (11, 12, 13, 14)
están construidos para detectar una señal por medio de un filtro
adaptado en señal (filtro adaptado).
9. Receptor según la reivindicación 6,
caracterizado porque las señales de órdenes (A, B, C) y la
señal de reposo (G) están dispuestas en una trama de frecuencia
uniforme.
10. Receptor según la reivindicación 6,
caracterizado porque el receptor presenta otro filtro de paso
de banda (4) para filtrar la señal de recepción y un descodificador
de datos (6) para obtener los datos de funcionamiento con ayuda de
la señal filtrada de esta manera.
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| CH607399A5 (es) * | 1976-05-25 | 1978-12-15 | Patelhold Patentverwertung | |
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