ES2338543T3 - Procedimiento y dispositivo de supervision de conmutadores en instalaciones de conmutacion electrica. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la determinación del desgaste de los contactos en un conmutador eléctrico (3), especialmente en instalaciones de conmutación eléctrica (1) para alta tensión o tensión media, en el que una corriente de contacto (If), que fluye durante la acción de conmutación a través del conmutador (3), es detectada con la ayuda de un transformador de corriente (30) y es evaluada con respecto al desgaste de los contactos, en el que a) para la determinación de una variable de estado (Cwsum), que caracteriza el desgaste de los contactos, se mide en primer lugar una señal de medición de la corriente (Imess) del transformador de corriente (30) como función del tiempo (t), b) en el caso de que aparezcan desviaciones entre la corriente de contacto (If) esperada y la señal de medición de la corriente (Imess), se detecta la presencia de un error de medición (Δ), caracterizado porque c) en el caso de detección del error de medición (Δ), se determina a partir de la señal de medición de la corriente (Imess) al menos un valor máximo de la corriente (Imax) como valor característico de la corriente (Ichar) y se utiliza para la determinación de la variable de estado (Cwsum).
Description
Procedimiento y dispositivo de supervisión de
conmutadores en instalaciones de conmutación eléctrica.
La invención se refiere al campo de la técnica
secundaria para instalaciones de conmutación eléctrica,
especialmente para la supervisión de conmutadores en instalaciones
de conmutación de alta tensión, de media tensión y de baja tensión.
Parte de un procedimiento, de un programa de ordenador y de un
dispositivo para la determinación del desgaste de los contactos de
conmutadores de potencia en una instalación de conmutación
eléctrica así como de una instalación de conmutación con un
dispositivo de este tipo de acuerdo con el preámbulo de las
reivindicaciones independientes de la patente.
En la mayoría de las empresas de suministro de
electricidad se realiza actualmente el mantenimiento de los
conmutadores de potencia de forma periódica, en ocasiones con
mantenimiento preventivo, cuando en los circuitos de protección han
aparecido posiblemente corrientes altas. De esta manera, en general,
el conmutador es asistido técnicamente con demasiada frecuencia con
el riesgo adicional de que se puedan provocar daños durante el
mantenimiento.
En el documento DE 102 04 849 A1 se publica un
procedimiento para la determinación del desgaste de los contactos
en una unidad de activación. Se calcula una energía acumulativa
transformada en los contactos de los conmutadores de potencia, que
es proporcional al desgaste de los contactos. A tal fin, se explora
la corriente de contacto I durante el periodo de tiempo de
separación del contacto, se eleva al cuadrado, se multiplica por un
tiempo T fijo entre exploraciones y se suma para cada pareja de
contactos con relación a cada tipo de fallo o como valor total. El
retardo de tiempo entre la activación del conmutador de potencia y
el movimiento de contacto en el conmutador de potencia se puede
medir o estimar sobre la base de tiempos del mecanismo típicos o
publicados por el fabricante. En el caso de que se excedan valores
umbrales regulables para el desgaste de los contactos se puede
emitir una señal de aviso o señal de alarma o se puede provocar una
desconexión o un mantenimiento del conmutador de potencia. De
manera alternativa a la medición I^{2}T, la energía del arco
voltaico se puede determinar también a partir de la tensión por la
corriente o de manera aproximada a partir de la corriente I por el
tiempo. Es un inconveniente que no se tienen en cuenta los errores
de medición de la corriente en el caso de sobrecorrientes para la
determinación de energía del arco voltaico y de desgaste de los
contactos. También es un inconveniente el gasto relativamente
grande de medición y de cálculo.
El documento EP 0 193 732 A1 publica una
instalación de supervisión y de control para aparatos de conmutación
y combinaciones de aparatos de conmutación para la determinación de
los instantes necesarios de mantenimiento. A tal fin, desde una
pluralidad de sensores se miden calculan estados de desgaste de los
aparatos de conmutación y se genera una alarma graduada en función
de la urgencia o información de mantenimiento. El desgaste de los
contactos se puede detectar directamente, por ejemplo a través de
transmisores de recorrido, transmisores del ángulo de giro o
barreras ópticas o se puede determinar indirectamente a través de
combinación de altura de la corriente, tensión de conmutación,
ángulo de las fases, número de circuitos, instantes de la
conmutación, pendiente de la corriente o constantes de tiempo. En
particular, la erosión de contacto se determina indirectamente a
través de la evaluación de la corriente y la temperatura de la vía
de corriente respectiva. Son desfavorables la alta necesidad de
medición y el procesamiento costoso de señales. Tampoco se tienen en
cuenta errores de medición a través de saturación del convertidor
de corriente.
El documento DE 19928192 muestra un
procedimiento para la reconstrucción de una señal de corriente
sobre la base de un algoritmo
Nelder-Mead-Simplex. Se describe la
selección preferida de los puntos de apoyo para la reconstrucción
se menciona una evaluación de los conmutadores de potencia.
El cometido de la presente invención es indicar
un procedimiento, un programa de ordenador, un dispositivo y una
instalación de conmutación con un dispositivo de este tipo para la
supervisión mejorada y simplificada de conmutadores en
instalaciones de conmutación eléctrica. Este cometido se soluciona
de acuerdo con la invención a través de las características de las
reivindicaciones independientes.
En un primer aspecto, la invención consiste en
un procedimiento para la determinación del desgaste de los
contactos en un conmutador eléctrico, especialmente en instalaciones
de conmutación eléctrica para alta tensión o tensión media, en el
que una corriente de contacto, que fluye durante la acción de
conmutación a través del conmutador, es detectada con la ayuda de
un transformador de corriente y es evaluada con respecto al
desgaste de los contactos, en el que para la determinación de una
variable de estado, que caracteriza el desgaste de los contactos,
se mide en primer lugar una señal de medición de la corriente del
transformador de corriente como función del tiempo, y en el caso de
que aparezcan desviaciones entre la corriente de contacto esperada
y la señal de medición de la corriente, se detecta la presencia de
un error de medición y en el caso de detección del error de
medición, se determina a partir de la señal de medición de la
corriente al menos un valor característico de la corriente y se
utiliza para la determinación de la variable de estado. La variable
de estado se puede seleccionar de tal manera que representa una
medida fiable del desgaste de los contactos. La corriente de
contacto esperada se caracteriza especialmente por la curva del
tiempo de la corriente de contacto, especialmente por la
consecución de un valor máximo de la corriente al final de un
periodo de un cuarto o de tres cuartos de la frecuencia de la red
de la corriente nominal aplicada en el conmutador. De acuerdo con
la acción de conmutación y el tipo de fallo, también son concebibles
otras corrientes de contacto esperadas. A través del procedimiento
se puede determinar con mucha fiabilidad un desgaste de los
contactos también cuando la corriente de fallo o corriente de arco
voltaico relevante para el desgaste de los contactos no se mide o
no se puede medir correctamente. En este caso, la utilización del
valor característico de la corriente en lugar de la señal completa
de medición de la corriente representa una simplificación y
precisión del cálculo del desgaste de los contactos. En general, el
desgaste de los contactos se puede calcular con mayor exactitud y
el mantenimiento de conmutadores de potencia y aparatos de
conmutación similares se puede realizar cuando sea necesario, en
lugar de periódicamente, sin reducción de la seguridad funcional,
con lo que se reducen de manera correspondiente los costes de
mantenimiento.
En un primer ejemplo de realización se detecta
como error de medición una saturación de la señal de medición de la
corriente y se utiliza como valor característico de la corriente una
señal máxima de medición de la corriente del transformador de
corriente, en el caso de que aparezca y especialmente se detecte
antes de que se alcance un periodo de un cuarto de una corriente
alterna que se aplica en el conmutador. La saturación de
transformadores de corriente convencionales imposibilita con
frecuencia una medición exacta de la sobrecorriente de arco
voltaico y de esta manera falsifica el cálculo del desgaste de los
contactos precisamente para los casos de fallos, que aparecen en la
mayoría de los casos en el desgaste de los contactos. Esto solamente
se puede corregir por cálculo.
El ejemplo de realización según la
reivindicación 3 tiene la ventaja de que se pueden detectar altas
corrientes de fallo y la variable de estado representa una medida
fiable, fácil de calcular para el desgaste de los contactos.
El ejemplo de realización según la
reivindicación 4 tiene la ventaja de que se indica una
especificación de cálculo muy sencilla para el cálculo del desgaste
de los contactos.
El ejemplo de realización según la
reivindicación 5 tiene la ventaja de que a través de la
determinación exacta del inicio del arco voltaico se mejora la
fiabilidad del cálculo del desgaste de los contactos.
El ejemplo de realización según la
reivindicación 6 tiene la ventaja de que se indica una selección de
funciones para el cálculo del desgaste de los contactos y, dado el
caso, se puede seleccionar una función especial para conmutadores
específicos o eventos de corriente de fallo.
El ejemplo de realización según la
reivindicación 7 tiene la ventaja de que también se pueden utilizar
indicaciones del fabricante para el cálculo mejorado del desgaste
de los contactos.
El ejemplo de realización según la figura 8
tiene la ventaja de que se puede realizar un cálculo adicional
independiente del desgaste de los contactos.
El ejemplo de realización según la
reivindicación 9 tiene la ventaja de que se puede supervisar el
desgaste de los contactos de manera permanente y/o se puede
determinar posteriormente a partir de datos archivados. En
particular, se pueden utilizar datos de registro de interferencias,
como están presentes, por ejemplo, en un sistema colector de
registro de interferencias, llamado también Sistema de Supervisión
de Estaciones o SMS.
En otros aspectos, la invención se refiere a un
programa de ordenador para la determinación del desgaste de los
contactos en un conmutador eléctrico, en el que las etapas del
procedimiento según las reivindicaciones 1 a 9 están implementadas
por medio de código de programa, además se refiere a un dispositivo
para la realización del procedimiento y a una instalación de
conmutación que comprende el dispositivo.
Otras formas de realización, ventajas y
aplicaciones de la invención se deducen a partir de las
reivindicaciones dependientes así como a partir de la descripción
siguiente y de las figuras.
La figura 1 muestra una representación
esquemática para la aproximación de la corriente en el cálculo de
desgaste de los contactos de acuerdo con la invención para
conmutadores de potencia.
La figura 2 muestra un algoritmo para el cálculo
del desgaste de los contactos de acuerdo con la invención en
representación del diagrama de Nassi-Schneider.
La figura 3 muestra una representación de curvas
del número de acciones de conmutación permitidas como función de la
corriente de desconexión efectiva por cada acción de
conmutación.
La figura 4 muestra un sistema de detección de
datos de acuerdo con la invención representado de forma esquemática
para el desgaste de los contactos en una instalación de conmutación
eléctrica.
En las figuras, las mismas partes están
provistas con los mismos signos de referencia.
Los conmutadores de potencia están diseñados
para un número determinado de acciones de conmutación mecánica o
ciclos de conmutación. Si se desconectan con ello corriente mayores,
por ejemplo en caso de fallo, entonces a través de los arcos
voltaicos generados los contactos se desgastan más fuertemente que
lo previsto en el caso de acciones de conmutación normales. Para
que el conmutador de potencia permanezca funcionalmente activo, los
contactos deben sustituirse antes de que se desgasten totalmente. El
grado de desgaste por cada acción de conmutación depende de la
energía del arco voltaico que se produce en este caso. Esta energía
es proporcional a la integral \intI^{2}dt, en la que I designa
la corriente de fluye durante el tiempo del arco voltaico y t
designa el tiempo.
De acuerdo con la invención, se supervisan
conmutadores 3 en instalaciones de conmutación eléctrica 1 con
respecto al desgaste de los contactos, siendo detectada una
corriente de contacto I_{f}, que fluye durante una acción de
conmutación a través del conmutador 3 al menos aproximadamente a
través de una señal de medición de la corriente I_{mess} de un
transformador de corriente 30 o sensor de corriente 30 como función
del tiempo t, en caso de desviaciones entre la corriente de
contacto I_{f} esperada y la señal de medición de la corriente
I_{mess}, se detecta un error de medición \Delta y a partir de
la señal de medición de la corriente I_{mess} se determina al
menos un valor característico de la corriente I_{char} y se
utiliza para la determinación de una magnitud de estado que
caracteriza al desgaste de los contactos. Esta estimación es, en
efecto, con frecuencia conservadora, pero siempre es segura. El
procedimiento puede ser componente de un sistema de Power System
Monitoring.
La figura 1 muestra a este respecto un ejemplo
de realización, en el que está presente una corriente de fallo
I_{f} en gran medida de forma senoidal. En la señal de medición de
la corriente I_{mess} aparece una saturación y en el instante
I_{max} dentro de un periodo de un cuarto de la señal de la
corriente de fallo I_{f} o de la frecuencia de la red que se
aplica en el conmutador 3 se pasa por un máximo de la corriente I.
Se detecta la aparición del máximo de la corriente I_{max} cuando
la desviación o el error de medición \Delta entre la curva de la
corriente de fallo I_{f}(t) y la curva de la señal de
medición de la corriente I_{mes}(t) excede un valor de
tolerancia \Delta_{min}. La corriente de contacto I_{f} es
típicamente una sobrecorriente o corriente de cortocircuito I_{f}
durante una acción de desconexión, cuya curva de tiempo se conoce,
en efecto, con exactitud desde el principio. En particular, un
máximo de la corriente I_{max}, que aparece en la señal de
medición de la corriente I_{mass} antes de alcanzar un periodo de
un cuarto de la frecuencia de la red, es un indicio seguro de un
error de medición \Delta. El máximo de la corriente I_{max} se
define ahora como valor característico de la corriente I_{char} y
se utiliza para el cálculo de la variable de estado de desgaste de
los contactos. La variable de estado debe ser con preferencia una
medida de una potencia del arco voltaico durante la acción de
conmutación y especialmente debe ser una integral de tiempo de la
corriente de contacto.
En el ejemplo según la figura 1, se detecta la
señal de medición de la corriente I_{mess} desde un primer
instante t_{0} al comienzo de la semionda de la corriente, en el
que aparece la acción de conmutación, hasta un segundo instante
t_{max}, en el que aparece una señal máxima de medición de la
corriente I_{max}, y a partir del segundo instante t_{max}
hasta un tercer instante t_{0} al final de la semionda de la
corriente se aproxima a través de la señal máxima de medición de la
corriente I_{max}. La exactitud del cálculo de desgaste de los
contactos depende de la exactitud con la que se puede determinar el
instante inicial del arco voltaico. El primer instante t_{0} debe
definirse como tiempo inicial del arco voltaico de la corriente de
contacto I_{f}. El cálculo es más exacto cuando se conoce t_{0}
como indicación binaria en el registro de interferencias; t_{0}
se puede determinar también con un retardo de tiempo que se basa en
valores experimentales a partir de una instrucción de apertura, una
instrucción de activación de la protección o un movimiento de
contacto del conmutador 3. Las eventuales oscilaciones de este valor
de tiempo tienen una importancia secundaria en comparación con
otras variables de influencia y con irregularidades en el desgaste
de los contactos. Los errores sistemáticos a través de valores
demasiado grandes o demasiado pequeños del instante inicial t_{0}
se pueden corregir cuando, por ejemplo, con ocasión de un servicio
de mantenimiento, se compara el desgaste esperado con el desgaste
real y se corrige de manera correspondiente el retardo de tiempo.
Por razones de seguridad, al comienzo de un historial de desgaste
de los contactos debería utilizarse más bien un valor demasiado
pequeño del retardo de tiempo que un valor demasiado grande, para
que al principio se sobrestime el desgaste de los contactos en el
cálculo.
Para la determinación de la variable de estado
se forma entonces una integral de tiempo
\intf(I_{mess})dt sobre una función
f(I_{mess}) de la señal de medición de la corriente
(I_{mess}) detectada por secciones y aproximada por secciones.
Con preferencia, se utiliza como función f(I_{mess}) de la
señal de medición de la corriente I_{mess} una función de
potencia f(I_{mess}) = I_{mess}^{a} con a = 1, 2...
2,2, especialmente a = 1,6... 2,0. Por ejemplo, se determina la
integral \intI_{mess}^{2} dt o \intI_{mess}^{1,6} dt
con la señal de medición I_{mess} aproximada de acuerdo con la
figura 1 para la determinación aproximada del desgaste de los
contactos. Como función f(I_{mess}) se puede utilizar
también una función de raíz cuadrada f(I_{mess}) =
(I_{mess}^{2})^{1/2}, que define una corriente de
desconexión efectiva I_{eff}. De la misma manera son posibles
otras funciones f(I_{mess}) La integral de tiempo
\intf(I_{mess})dt sobre la función
f(I_{mess}) se puede aproximar a través de una suma de
valores funcionales en puntos de apoyo, de manera que los puntos de
apoyo se dan, por ejemplo, a través de exploración de la señal de
medición de la corriente I_{mess}. En particular, se selecciona
la variable de estado igual a la integral de tiempo
\intf(I_{mess})dt por una constante de desgaste de
los contactos x y se determina la constante de desgaste de los
contactos c a partir de datos del fabricante, especialmente a partir
de curvas sobre el número de acciones de conmutación
N(I_{eff}) permitidas en función de una corriente de
desconexión efectiva por cada acción de conmutación I_{eff} y/o a
partir de valores experimentales para un tipo de conmutador y lugar
de empleo del conmutador.
La figura 2 muestra en representación de
Nassi-Schneidermann un algoritmo de software para la
implementación del procedimiento en un programa de ordenador y un
producto de programa de ordenador. En primer lugar, se inicializan
las variables Cwsum (= variable de estado para la caracterización
del desgaste de los contactos), I_{max}),cnt (= variable de
tiempo) y saturación (constante). A continuación se inscribe para
cada bucle-While, que está condicionado por cnt en
un semiperíodo positivo (o de manera alternativa negativo, no
representado aquí) de la tensión alterna de la red, para cada
calor-cnt un valor de exploración sample(cnt)
de la señal de medición de la corriente y se verifica la condición
simple(cnt)\geqI_{max}. En el caso de que se
cumpla la condición, se coloca una variable auxiliar CWI igual a
sample(cnt). En el caso de que no se cumpla la condición, si
cnt es menor que la media del semiperíodo positivo (o negativo, no
representado aquí) MidthPositivePeriod, se coloca saturation true y
CWI igual a I_{max}; en el caso de que sea
cnt\geqMidthPositivePeriod, se coloca para saturation=true CWI
igual a Imax y para saturation-False CWI igual a
simple(cnt). Por último, se incrementa el contador cnt en 1
y se suma a la variable de estado de desgaste de los contactos Cwsum
la variable auxiliar CWI al cuadrado. Al final del semiperíodo se
termina la suma o integración de Cwsum. Cwsum representa en este
caso, según la figura 1, exactamente la integral de tiempo sobre el
cuadrado de la corriente aproximada, que se da en el intervalo de
tiempo t_{0} a t_{max} a través de la señal de medición de la
corriente I_{mess}, de acuerdo con los valores de exploración
sample(cnt) y se aproxima en el intervalo de tiempo
(t_{max}) hasta el siguiente t_{0} a través del máximo de la
corriente I_{max}.
La figura 3 muestra un ejemplo de una curva de
un fabricante de conmutadores de potencia, cuya curva correlaciona
el número máximo de acciones de conmutación N permitidas con una
corriente de desconexión efectiva por cada acción de conmutación
I_{eff} y, por lo tanto, con una corriente de desconexión efectiva
acumulada determinada. Si el desgaste de los contactos debe
determinarse con la ayuda de la integral \intI^{2}dt, debe
tenerse en cuenta todavía una constante de proporcionalidad c
específica del conmutador o específica del tipo de conmutador entre
la integral y el desgaste de los contactos, que se indica por el
fabricante y/o se puede determinar a través de la comparación de
mediciones con cálculos del desgaste de los contactos.
De acuerdo con una forma de realización
preferida de la invención, se puede determinar de forma
complementaria para cada acción de conmutación una corriente de
desconexión I_{eff}, a partir de una curva sobre el número de
acciones de conmutación N(I_{eff}) permitidas en función
de la corriente de desconexión efectiva I_{eff} se puede
determinar un desgaste de los contactos como valor porcentual de las
acciones de conmutación realizadas con relación al número total de
acciones de conmutación permitidas con esta corriente de desconexión
efectiva I_{eff} y se suman los valores porcentuales para todas
las acciones de conmutación realizadas relevantes para formar un
desgaste acumulado de los contactos. El valor porcentual acumulativo
representa una variable de control para la variable de estado de
desgaste de los contactos Cwsum determinada de acuerdo con la
invención.
Por ejemplo, se puede provocar un mantenimiento
del conmutador 3 en el primer instante, en el que la variable de
estado Cwsum excede un valor límite o el porcentaje acumulado
alcanza 100% menos una cantidad de seguridad residual para las
siguientes una a dos acciones de desconexión con I_{eff} admisible
para este conmutador 3.
La figura 4 muestra una representación
esquemática de un sistema de registro de datos para la determinación
de acuerdo con la invención de la variable de estado de desgaste de
los contactos Cwsum y/o del valor porcentual acumulado de
N(I_{eff}). La instalación de conmutación 1 presenta
conmutadores 3, típicamente conmutadores de potencia 3, que están
equipados con transformadores de corriente 30 o sensores de
corriente 30, típicamente transformadores de corriente 30
convencionales con núcleo saturable. Por ejemplo, se saturan
convertidores de medición con 1% de exactitud y convertidores de
cálculo con 0,1%-0,5% de exactitud a las altas corrientes, que
provocan la mayoría de las veces el desgaste de los contactos. De
esta manera, las estimaciones convencionales de desgaste de los
contactos con la integral \intI_{mess}^{2}dt, son muy
inexactas y en cada caso demasiado pequeñas y, por lo tanto,
inadecuadas o son arriesgadas para la determinación de instantes de
mantenimiento condicionados por las necesidades. En cambio, los
convertidores de protección clásicos para funciones de
sobrecorriente tienen una zona de medición grande sin saturación,
pero son relativamente inexactos para corrientes pequeñas, de
manera que pertenecen típicamente a una clase de exactitud de 2%-5%.
También para estos convertidores se puede conseguir a través de la
invención un cálculo mejorado del desgaste de los contactos,
seleccionando un valor característico de la corriente I_{char},
con el que se puede corregir el error de medición \Delta en la
señal de medición de la corriente I_{mess}, de tal manera que se
consigue una determinación lo más exacta posible de la variable de
estado Cwsum y especialmente de la potencia del arco voltaico
relevante para el desgaste de los contactos. Los convertidores de
corriente 30 están conectados con medios 4 para el registro de
datos en conmutadores eléctricos 3, especialmente con registradores
de interferencias 4, aparatos de protección 4 o aparatos de control
4. Estos medios de registro de datos 4 están conectados a través de
una comunicación en serie 5 o a través de soportes de datos 5 con
una unidad de registro central 6 para el cálculo del desgaste de
los contactos así como con preferencia con una base de datos 7 para
datos sobre el desgaste de los contactos.
Con la ayuda de este dispositivo 2 para el
cálculo del desgaste de los contactos se puede implementar el
procedimiento representado anteriormente. Especialmente se puede
supervisar el desgaste de los contactos en-línea, es
decir, de manera continua durante el funcionamiento o se puede
evaluar recurriendo a datos archivados, especialmente con una
función f(I_{mess}), adaptada a un tipo de conmutador o a
un lugar de empleo del conmutador, de la señal de medición de la
corriente I_{mess}. En este caso, al desgaste de los contactos se
puede determinar a partir de registros de corrientes de desconexión
I_{mess} a partir de registros de interferencias 4 o a partir de
aparatos de protección y de control 4 con función de registro de
interferencias, de manera que todos los registros de las corrientes
de desconexión I_{mess} de una instalación de conmutación 1 se
pueden acumular de forma centralizada, especialmente en un sistema
colector de registros de interferencias 4-6 ya
existente o concebido especialmente para ello, llamado también SMS o
Stations-Monitoring-System. La
invención se extiende también a un dispositivo 2 de este tipo para
el cálculo del desgaste de los contactos, que está integrado, por
ejemplo, en el sistema de guía de la instalación (no representado)
de la instalación de conmutación 1. y a una instalación de
conmutación eléctrica 1, que comprende un dispositivo 2 de este
tipo. En general, resulta un mantenimiento mejorado controlado por
la condición, en lugar de periódico de los conmutadores 3 y sus
contactos de conmutación.
- 1
- Instalación de conmutación eléctrica
- 2
- Sistema de registro de datos para el desgaste de los contactos
- 3
- Conmutador eléctrico, conmutador de potencia
- 30
- Transformador de corriente, sensor de corriente
- 4
- Medios para el registro de datos en conmutadores eléctricos; registrador de interferencias, aparato de protección, aparato de control
- 5
- Comunicación en serie, soporte de datos
- 6
- Registro central de datos; medios para el cálculo del desgaste de los contactos
- 7
- Base de datos para datos sobre desgaste de los contactos
- I
- Corriente de contacto, corriente de arco voltaico
- I_{char}
- Valor característico de la corriente
- I_{eff}
- Corriente efectiva
- I_{f}
- Corriente de fallo
- I_{max}
- Corriente máxima
- I_{mess}
- Señal de medición de la corriente
- T, t_{0}, t_{max}
- Tiempo cnt, CWi, Cwsum, Variables de Muestra, Periodo Positivo, Periodo Positivo medio, Constante de saturación
- N
- Número de acciones de conmutación permitidas.
Claims (13)
1. Procedimiento para la determinación del
desgaste de los contactos en un conmutador eléctrico (3),
especialmente en instalaciones de conmutación eléctrica (1) para
alta tensión o tensión media, en el que una corriente de contacto
(I_{f}), que fluye durante la acción de conmutación a través del
conmutador (3), es detectada con la ayuda de un transformador de
corriente (30) y es evaluada con respecto al desgaste de los
contactos, en el que
- a)
- para la determinación de una variable de estado (Cwsum), que caracteriza el desgaste de los contactos, se mide en primer lugar una señal de medición de la corriente (I_{mess}) del transformador de corriente (30) como función del tiempo (t),
- b)
- en el caso de que aparezcan desviaciones entre la corriente de contacto (I_{f}) esperada y la señal de medición de la corriente (I_{mess}), se detecta la presencia de un error de medición (\Delta), caracterizado porque
- c)
- en el caso de detección del error de medición (\Delta), se determina a partir de la señal de medición de la corriente (I_{mess}) al menos un valor máximo de la corriente (I_{max}) como valor característico de la corriente (I_{char}) y se utiliza para la determinación de la variable de estado (Cwsum).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque
- a)
- como error de medición (\Delta) se detecta una saturación de la señal de medición de la corriente (I_{mess}) y
- b)
- como valor característico de la corriente (I_{char}) se utiliza una señal máxima de medición de la corriente (I_{max}) del transformador de corriente (30), que aparece antes de que se alcance un periodo de cuarto de una corriente alterna que se aplica en el conmutador (30).
\vskip1.000000\baselineskip
3. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
- a)
- la corriente de contacto (I_{f}) es una sobrecorriente o corriente de cortocircuito (I_{f}) durante una acción de desconexión y/o
- b)
- la variable de estado (Cwsum) es una medida de una potencia del arco voltaico durante la acción de conmutación, especialmente una integral de tiempo de la corriente de contacto.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
- a)
- la señal de medición de la corriente (I_{mess}) es detectada desde un primer instante (t_{0}) al comienzo de la semionda de la corriente, en la que aparece la acción de conmutación, hasta un segundo instante (t_{max}), en el que aparece una señal máxima de medición de la corriente (I_{max}), y a partir del segundo instante (t_{max}) hasta un tercer instante (t_{0}) al final de la semionda de la corriente se aproxima a través de la señal máxima de medición de la corriente (I_{max}), y
- b)
- para la determinación de la variable de estado (Cwsum) se forma una integral \intf(I_{mess})dt sobre una función f(I_{mess}) de la señal de medición de la corriente (I_{mess}) aproximada.
\vskip1.000000\baselineskip
5. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 4, caracterizado porque
- a)
- el primer instante (t_{0}) se define como tiempo inicial de un arco voltaico de la corriente de contacto (I_{f}) y se conoce como indicación binaria en el registro de interferencias o se determina con una demora de tiempo, que se base en valores experimentales, a partir de una instrucción de apertura, una instrucción de activación de protección o un movimiento de contacto del conmutador (3), y
- b)
- especialmente porque la demora de tiempo se corrige a través de la comparación de valores reales con valores esperados del desgaste de los contactos.
\vskip1.000000\baselineskip
6. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 4 a 5, caracterizado porque como función
f(I_{mess}) de la señal de medición de la corriente
(I_{mess}) se utiliza una función de potencia f(I_{mess})
= I_{mess}^{a} con a = 1,2... 2,2, especialmente a = 1,6... 2,0
o una función de raíz cuadrada f(I_{mess}) =
(I_{mess}^{2})^{1/2}, que define una corriente de
desconexión efectiva I_{eff}.
\newpage
7. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque
- a)
- la variable de estado (Cwsum) se selecciona igual a la integral de tiempo \intf(I_{mess})dt por una constante de desgaste de los contactos c y
- b)
- la constante de desgaste de los contacto c se determina a partir de datos del fabricante, especialmente a partir de curvas sobre el número de acciones de conmutación permitidas en función de una corriente de desconexión efectiva por cada acción de conmutación (I_{eff}) y/o a partir de valores experimentales para un tipo de conmutador y un lugar de empleo del conmutador.
\vskip1.000000\baselineskip
8. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
- a)
- para cada acción de conmutación se determina una corriente de desconexión efectiva (I_{eff}),
- b)
- a partir de una curva (N(I_{eff})) sobre el número de acciones de conmutación (N) permitidas en función de la corriente de desconexión efectiva (I_{eff}) se determina un desgaste de los contactos como valor porcentual de las acciones de conmutación realizadas con relación al número toral de las acciones de conmutación permitidas a esta corriente de desconexión efectiva (I_{eff}), y
- c)
- los valores porcentuales para todas las acciones de conmutación realizadas relevantes se suman para obtener un desgaste acumulado de los contactos.
\vskip1.000000\baselineskip
9. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
- a)
- se supervisa el desgaste de los contactos en-línea o se evalúa recurriendo a datos archivados, especialmente con una función f(I_{mess}) adaptada de la señal de medición de la corriente (I_{mess}) y/o
- b)
- el desgaste de los contactos se determina a partir de registros de corrientes de desconexión (I_{mess}) a partir de registros de interferencias (4) o a partir de aparatos de protección y aparatos de control (4) con función de registro de interferencias, en el que todos los registros de las corrientes de desconexión (I_{mess}) de una instalación de conmutación son acumuladores en un registro central de datos (6), especialmente por soportes de datos (5) o por comunicación (5) o en un sistema colector de registros de interferencias (4-6).
\vskip1.000000\baselineskip
10. Producto de programa de ordenador con un
programa de ordenador para la determinación del desgaste de los
contactos en un conmutador eléctrico (3), especialmente en
instalaciones de conmutación eléctrica (1) para alta tensión o
tensión media, que se puede cargar y ejecutar en una unidad de
procesamiento de datos (6), especialmente en un sistema de guía de
instalaciones de la instalación de conmutación (1),
caracterizado porque el programa de ordenador ejecuta
durante la realización las etapas del procedimiento de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 9.
11. Dispositivo (2) para la realización del
procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9.
12. Dispositivo (2) de acuerdo con la
reivindicación 11, caracterizado porque
- a)
- el conmutador eléctrico (3) es un conmutador de potencia y/o
- b)
- el transformador de corriente (30) es un transformador de corriente convencional (30) con núcleo saturable.
\vskip1.000000\baselineskip
13. Instalación de conmutación eléctrica (1),
especialmente instalación de conmutación de alta tensión o de
tensión media (1), caracterizada por un dispositivo (2) de
acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 12.
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Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7596459B2 (en) * | 2001-02-28 | 2009-09-29 | Quadlogic Controls Corporation | Apparatus and methods for multi-channel electric metering |
| DE102004020045A1 (de) * | 2004-04-21 | 2005-11-10 | Siemens Ag | Verfahren zum Ermitteln eines eine Abnutzung von Schaltkontakten eines Leistungsschalters angebenden Restschaltspiel-Wertes |
| DE102004062266A1 (de) * | 2004-12-23 | 2006-07-13 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum sicheren Betrieb eines Schaltgerätes |
| CN101317244B (zh) * | 2005-11-28 | 2012-11-21 | 施恩禧电气有限公司 | 故障中断及重新闭合装置 |
| EP1793235A1 (de) * | 2005-11-30 | 2007-06-06 | ABB Technology AG | Überwachungssystem für Hochspannungsschalter |
| US8560255B2 (en) * | 2008-12-12 | 2013-10-15 | Schneider Electric USA, Inc. | Power metering and merging unit capabilities in a single IED |
| FR2945661A1 (fr) * | 2009-05-18 | 2010-11-19 | Schneider Electric Ind Sas | Evaluation de l'usure de contacts enfonces par la variation de la rotation de l'arbre des poles |
| US20110062960A1 (en) * | 2009-09-15 | 2011-03-17 | Lenin Prakash | Device and method to monitor electrical contact status |
| EP2328159B1 (de) | 2009-11-25 | 2012-01-04 | ABB Research Ltd. | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer Abnutzung eines Kontaktelements |
| US20110133743A1 (en) * | 2010-04-30 | 2011-06-09 | Werner Barton | Fault detection device and method for detecting an electrical fault |
| WO2012072810A1 (de) | 2010-12-02 | 2012-06-07 | Abb Research Ltd | Verfahren und vorrichtung zur überwachung von schaltgeräten |
| DE102011080826B4 (de) * | 2011-08-11 | 2016-01-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Ermitteln der Lichtbogenleistung eines Schalters, Verfahren zum Auslösen eines Schalters anhand der Lichtbogenleistung und Verfahren zur Ermittlung der Belastung der Kontakte eines Schalters anhand der Lichtbogenenergie |
| DE102013219243B4 (de) | 2013-09-25 | 2018-01-18 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Alterung eines elektronischen Unterbrechungselements, insbesondere eines Leistungsschützes |
| FR3060758B1 (fr) * | 2016-12-16 | 2021-01-08 | Schneider Electric Ind Sas | Procede et dispositif de diagnostic d'usure d'un appareil electrique de coupure, et appareil electrique comportant un tel dispositif |
| FR3082005B1 (fr) * | 2018-06-01 | 2020-11-27 | Schneider Electric Ind Sas | Procede et dispositif de diagnostic d'usure d'un appareil electrique de coupure, et appareil electrique comportant un tel dispositif |
| PL3605758T3 (pl) * | 2018-08-03 | 2021-10-04 | Rittal Gmbh & Co. Kg | Urządzenie i sposób testowania zawartości szafy rozdzielczej po montażu opartym na planowaniu |
| CN111505496B (zh) * | 2020-05-08 | 2021-02-02 | 西安交通大学 | 一种基于电弧能量的真空断路器电寿命评估方法 |
| FR3112651B1 (fr) | 2020-07-20 | 2023-05-12 | Schneider Electric Ind Sas | Procédés pour estimer une propriété d’un appareil de commutation électrique, dispositifs pour mettre en œuvre ces procédés |
| DE102020209645A1 (de) * | 2020-07-30 | 2022-02-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Zustandsbestimmung einer elektrischen Schaltanlage, Überwachungseinheit für eine elektrische Schaltanlage und elektrische Schaltanlage |
| US12087528B2 (en) * | 2021-02-01 | 2024-09-10 | Ge Infrastructure Technology Llc | Enhanced switchgear monitoring and diagnostics in a protection relay |
| CN113552436A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-10-26 | 中船九江精达科技股份有限公司 | 一种中小型精密机械系统装配质量检测方法 |
| CN114076868B (zh) * | 2021-11-18 | 2022-08-02 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 一种开关缺陷识别方法、装置、设备和可读存储介质 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE439692B (sv) * | 1983-10-24 | 1985-06-24 | Asea Ab | Anordning for overvakning av konditionen hos en elektrisk apparat med strombrytande kontakter, i synnerhet en hogspenningsbrytare |
| DE3505818A1 (de) | 1985-02-20 | 1986-08-21 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Ueberwachungs- und kontrolleinrichtung fuer schaltgeraete |
| FR2602610B1 (fr) * | 1986-08-08 | 1994-05-20 | Merlin Et Gerin | Declencheur statique d'un disjoncteur electrique a indicateur d'usure des contacts |
| US6466023B2 (en) * | 1998-12-28 | 2002-10-15 | General Electric Company | Method of determining contact wear in a trip unit |
| DE19928192B4 (de) | 1999-06-19 | 2005-08-25 | Abb Patent Gmbh | Verfahren zur Rekonstruktion eines Stromes |
-
2003
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