ES2986123T3 - Dispositivo y procedimiento de prueba del funcionamiento de un aparato de protección, y aparato de protección que comprende dicho dispositivo de prueba - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo (1) para comprobar el funcionamiento de un dispositivo de protección (2) de una red eléctrica. El dispositivo de comprobación comprende: - un generador (6) para generar un tren de impulsos (65) en un devanado secundario de un transformador de corriente (3) según un perfil de frecuencia tal que una medida del tren de impulsos (65) después de pasar por un filtro de paso bajo (44) sea inferior a un umbral de activación seleccionado (Sd), y - un circuito de procesamiento (7) dispuesto para identificar una presencia del tren de impulsos (65) en una señal suministrada por un segundo devanado secundario del transformador de corriente. La invención se refiere también a un dispositivo de protección (2) que comprende un dispositivo de comprobación (1) de este tipo y a un procedimiento para comprobar un dispositivo de protección eléctrica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo y procedimiento de prueba del funcionamiento de un aparato de protección, y aparato de protección que comprende dicho dispositivo de prueba

La presente invención se refiere a un dispositivo de prueba del funcionamiento de un aparato de protección de una red eléctrica, como un interruptor, un relé o un disyuntor diferencial. La invención también se refiere a un aparato de protección de la red eléctrica que comprende dicho dispositivo de prueba. La invención también se refiere a un procedimiento de prueba de un aparato de protección.

Estado de la técnica

Los aparatos de protección eléctrica se utilizan ampliamente en las instalaciones eléctricas para proteger los bienes y las personas contra los fallos eléctricos. Una de las funciones de estos aparatos de protección es interrumpir el suministro eléctrico a una parte defectuosa del circuito eléctrico en cuanto se detecta un fallo, con el fin de aislar la parte defectuosa del resto del circuito eléctrico. El fallo detectado puede ser un cortocircuito, una sobrecarga, un fallo de aislamiento a tierra o un fallo diferencial. Estos aparatos de protección suelen disponer de un dispositivo de prueba para comprobar que funcionan correctamente. Muy a menudo, la apertura del circuito eléctrico es el resultado de una prueba positiva. Sin embargo, no siempre es deseable interrumpir la alimentación de las cargas eléctricas presentes en la parte del circuito eléctrico situada aguas abajo del aparato de protección, que pueden ser, por ejemplo, dispositivos de seguridad o máquinas que requieren una configuración de puesta en marcha. Por lo tanto, la dificultad reside en probar el aparato de protección sin perturbar su funcionamiento y sin interrumpir el suministro eléctrico a las cargas alimentadas.

Se conoce el documento WO 2009/120323 A1 que describe un dispositivo de prueba que simula un fallo de aislamiento a tierra. La salida de disparo se inhibe durante la prueba para no abrir el circuito eléctrico. Una desventaja de este tipo de dispositivo es que el circuito eléctrico no puede controlarse durante toda la prueba. Además, la prueba se realiza periódicamente, lo que hace que la protección quede inoperativa periódicamente.

El documento US 2010073002 A1 describe un dispositivo de prueba permanente para un aparato de protección contra fallos a tierra. En este dispositivo, se genera permanentemente una corriente diferencial que es detectada por un circuito de medición. Esta solución es adecuada para un aparato con un umbral de funcionamiento bajo, por ejemplo 30 mA para protección personal, pero resulta difícil de aplicar si el aparato de protección tiene un umbral de disparo alto, por ejemplo 5 A. La corriente de prueba también se eleva, provocando el sobrecalentamiento del aparato. El documento EP 1936771 A1 describe un dispositivo de prueba con pulsos y un cambio en el umbral de activación y el tiempo de retardo para minimizar el gasto de energía. Por lo tanto, un dispositivo de prueba de este tipo no prueba todos los umbrales de activación que ofrece el aparato.

Por su parte, el documento US 20150355273 A1, que puede considerarse como el estado de la técnica más cercano a la invención definida en la reivindicación 1 anexa, divulga un aparato para proteger una red eléctrica, que comprende un transformador de corriente cuyo circuito magnético rodea conductores eléctricos por los que circula una corriente primaria. Este aparato de protección también incluye bobinados secundarios primero y segundo, enrollados en el circuito magnético. El primer devanado secundario está conectado a un dispositivo de control, más concretamente a una unidad de procesamiento de este último, que filtra y/o amplifica la corriente eléctrica que circula por el primer devanado secundario. El dispositivo de control también incluye una unidad de detección, que está conectada a la unidad de procesamiento y detecta la corriente eléctrica filtrada y/o amplificada. El dispositivo de control también comprende una unidad de disparo, que está conectada a la unidad de detección y que está configurada para transmitir una señal de control adecuada a un interruptor del aparato de protección cuando la intensidad de corriente detectada por la unidad de detección supera un valor umbral almacenado por la unidad de disparo. El dispositivo de control también incluye una unidad de prueba, que está conectada al segundo devanado secundario y genera una corriente de prueba en este último. Esta corriente de prueba puede ser continua, pulsada si es necesario, y/o alterna con una frecuencia de, por ejemplo, 50 Hz o 60 Hz o varios kHz. La corriente de prueba induce un flujo de corriente en el primer devanado secundario, siendo este flujo de corriente filtrado y/o amplificado por la unidad de procesamiento y detectado mediante la unidad de detección. La unidad de prueba puede configurarse de modo que la corriente de prueba provoque, en el primer devanado secundario, una corriente eléctrica cuya intensidad sea inferior al valor umbral mencionado.

La presente invención tiene por tanto por objeto remediar estos inconvenientes permitiendo probar el buen funcionamiento de un aparato de protección cualquiera que sea el umbral de disparo seleccionado, sin abrir el circuito eléctrico y sin interrumpir la función de protección.

Descripción de la invención

Con este fin, la invención se refiere a un dispositivo de prueba tal como se define en la reivindicación 1.

Las características ventajosas del dispositivo de prueba según la invención se exponen en las reivindicaciones 2 a 12.

La invención también se refiere a un aparato para proteger una red eléctrica, tal como se define en la reivindicación 12.

La invención también se refiere a un procedimiento de prueba como se define en la reivindicación 13.

Breve descripción de los dibujos

Otras ventajas y características quedarán más claras a partir de la siguiente descripción de realizaciones particulares de la invención, dadas a modo de ejemplos no limitativos, y mostradas en los dibujos adjuntos en los que:

• la figura 1 muestra, en forma de diagrama de bloques, un dispositivo de prueba de una cadena de medida de corriente de un aparato de protección eléctrica según una realización preferente de la invención,

• la figura 2 muestra un diagrama de circuito para generar un tren de impulsos de amplitud constante en un devanado secundario de un sensor de corriente,

• la figura 3 muestra una curva de respuesta en frecuencia para el filtrado de paso bajo realizado por un circuito de medición de corriente en un aparato de protección eléctrica,

• las figuras 4a y 4b muestran trenes de impulsos de frecuencia única generados por el dispositivo de prueba según una realización preferente,

• la figura 4c muestra un tren de impulsos que comprende un ejemplo de patrón específico generado por el dispositivo de prueba según una variante de realización,

• la figura 5 muestra la evolución del resultado de un cálculo de un valor eficaz de una señal de medición durante una aplicación de una señal de prueba representada en la figura 4c,

• la figura 6 es una representación esquemática de un aparato de protección que comprende el dispositivo de prueba de la invención, y

• la figura 7 muestra un diagrama de flujo de un procedimiento de prueba para un aparato de protección que comprende un dispositivo de prueba según la invención.

Descripción detallada de realizaciones preferentes

La figura 1 muestra, en forma de diagrama de bloques, un dispositivo de prueba 1 de una cadena de medición de corriente de un aparato de protección eléctrica 2 según una realización preferente de la invención. El aparato de protección 2 comprende un transformador de corriente 3 constituido por un circuito magnético 30 dispuesto alrededor de al menos un conductor de corriente 31 por el que circula una corriente primaria Ip. El al menos un conductor de corriente 31 forma así un circuito primario del transformador de corriente 3. Para la protección contra un cortocircuito en una instalación eléctrica monofásica se dispone de un conductor simple 31. Se dispone de dos conductores 31 para la protección diferencial en una instalación eléctrica monofásica, y de tres o cuatro conductores 31 para la protección diferencial en una instalación eléctrica trifásica con o sin neutro. El número de conductores 31 no influye en el funcionamiento de la invención ya que el transformador de corriente 3 es sensible a la suma vectorial de las corrientes que circulan por el conductor o conductores 31. Si hay más de un conductor de corriente 31, la corriente primaria Ip corresponde a una corriente diferencial. El transformador de corriente 3 comprende un primer devanado secundario 32 enrollado sobre el circuito magnético 30. La corriente primaria Ip genera un campo magnético en el circuito magnético 30 del transformador 3, que induce una señal a imagen de la corriente primaria Ip en el primer devanado secundario 32. Este bobinado proporciona una señal eléctrica proporcional a la corriente Ip, compuesta por las mismas frecuencias que la corriente Ip. El coeficiente de proporcionalidad es igual al número de espiras del conductor primario 31, generalmente igual a uno, dividido por el número de espiras del primer bobinado secundario 32. La frecuencia principal de la corriente Ip corresponde a la frecuencia de la red eléctrica, que suele ser de 50 ó 60 hercios. Un circuito de medición 4 está conectado al primer devanado secundario 32. El circuito de medida 4 incluye un filtro 44 para filtrar a paso bajo la señal suministrada por el primer devanado secundario 32 con el fin de eliminar los armónicos de alta frecuencia contenidos en la corriente primaria Ip. La figura 3 muestra la curva de respuesta en frecuencia del filtro 44. La frecuencia de corte se sitúa preferentemente entre 60 y 120 hercios. También es necesario un filtrado de paso bajo antes del muestreo de la señal suministrada por el primer devanado secundario 32. El filtro de paso bajo 44 es un filtro de segundo orden. El muestreo de la señal entregada a la salida del filtro 44 es efectuado por el circuito 45, al que está conectado, para proporcionar una señal 42 representativa de la corriente primaria. La señal 42 corresponde a la digitalización de la señal entregada por el primer devanado secundario 32 tras el filtrado de alta frecuencia. El circuito de medida 4 realiza también una medida 41 de la corriente primaria Ip, mediante el circuito 46, utilizando las muestras suministradas por el circuito 45. La medida 41 de la corriente primaria Ip es preferiblemente un valor eficaz de la corriente primaria Ip. Esta medida también puede ser un valor de pico o un valor medio de la corriente primaria Ip. La medida 41 de la corriente primaria Ip se suministra a un circuito de disparo 5. El circuito de disparo 5 incluye medios 55 para seleccionar un umbral de disparo Sd entre varios umbrales posibles Sd, por ejemplo : 5 mA, 30 mA, 100 mA, 1A, 5A, 10A o 100A, esta lista no es exhaustiva. Selección significa 55 puede ser un botón, un interruptor o un menú desplegable en una pantalla, esta lista no es exhaustiva. Cuando la medida de corriente primaria 41 es superior al umbral seleccionado Sd, el circuito de disparo 5 envía una orden de disparo 52 a un accionador para interrumpir el flujo de corriente Ip.

El transformador de corriente 3, el circuito de medida 4 y el circuito de disparo 5 son componentes esenciales del aparato de protección.

El objeto de la invención es comprobar que funcionan correctamente mediante un dispositivo de prueba. Para ello, un generador 6 está dispuesto para generar al menos un tren de impulsos 65 en un segundo devanado secundario 33 del transformador de corriente 3. Las figuras 4A, 4B y 4C muestran ejemplos de trenes de impulsos 65. Se crea así un campo magnético en el circuito magnético 30 del transformador 3, que induce una señal a imagen del tren de impulsos 65 en el primer bobinado secundario 32, superponiéndose dicha señal a la correspondiente a la corriente primaria Ip. Por lo tanto, el circuito de medida 4 procesa el tren de impulsos 65 de la misma manera que procesa la señal correspondiente a la corriente primaria Ip. En el resto de la descripción, consideraremos que la señal que representa la corriente primaria 42 comprende una señal en la imagen de la corriente primaria Ip sobre la que se superpone una señal en la imagen del tren de impulsos 65 cuando se emite este último. Un circuito de procesamiento 7 está conectado al circuito de medición 4 para recibir la señal que representa la corriente primaria 42 del circuito de muestreo 45. El circuito de procesamiento 7 también está conectado al generador 6 para recibir una señal 61 en la imagen del tren de impulsos 65 emitido por el generador 6. El circuito de procesamiento 7 identifica la presencia del tren de impulsos 65 representado por la señal 61 en la señal que representa la corriente primaria 42. Para ello, el circuito de procesamiento 7 compara la señal que representa la corriente primaria 42 y la señal 61 con la imagen del tren de impulsos 65. Cuando el circuito de procesamiento 7 identifica la presencia del tren de impulsos 65 en la señal que representa la corriente primaria 42, siendo dicha presencia del tren de impulsos sincrónica con la señal 61 con la imagen del tren de impulsos 65, entonces la prueba es positiva: el transformador de corriente 3, el filtro 44 y el circuito de muestreo 45 están operativos.

Es importante que el dispositivo de prueba no interfiera con el funcionamiento del aparato de protección eléctrica 2 y, en particular, que el funcionamiento del dispositivo de prueba no provoque el disparo del aparato de protección 2. Por otro lado, es interesante probar el funcionamiento del aparato de protección 2 manteniendo el umbral de disparo Sd elegido. De este modo, dicho umbral no se modifica, ni siquiera temporalmente, durante la prueba y todos los umbrales pueden probarse individualmente. Por último, tiene sentido económico que el sistema de pruebas sea sencillo y barato. Para ello, el generador 6 emite un tren de impulsos 65, formado por impulsos 66 que tienen una amplitud constante cualquiera que sea el umbral de disparo Sd elegido. La figura 2 muestra un esquema del circuito de generación del tren de impulsos 65 en el segundo devanado secundario 33. El segundo devanado secundario 33 está conectado entre un primer punto de referencia de alimentación Vcc, correspondiente a una fuente de alimentación de tensión continua disponible en el generador 6, y un segundo punto de referencia de alimentación Vss, en serie con una resistencia limitadora de corriente R, que permite ajustar el número de amperios-vuelta del segundo devanado secundario 33, y un interruptor Tr. El conmutador Tr es preferentemente un transistor al que se aplica un patrón correspondiente al tren de impulsos 65 en el electrodo de control. El conmutador Tr controla así el flujo de una corriente en el devanado secundario 33 durante la duración de cada impulso 66 del tren de impulsos 65. La amplitud de la tensión aplicada Vcc es constante e independiente del umbral de disparo Sd. Del mismo modo, la corriente que circula por el segundo devanado secundario 33, cuando el interruptor Tr está cerrado, es constante e independiente del umbral de disparo Sd. Cabe señalar que el tren de impulsos 65 generado de este modo contiene una componente de corriente continua Uc cuando el punto de referencia de alimentación Vss corresponde a un voltio cero de alimentación. Alternativamente, se puede utilizar la detección de corriente continua para identificar la señal de prueba, como se describe más adelante. La amplitud de los impulsos y el número de espiras del segundo devanado secundario 33 están dimensionados para permitir probar el funcionamiento al umbral de disparo más alto Sd. En este caso, la frecuencia de los impulsos 66 se elige próxima a la frecuencia de la red eléctrica. Preferentemente, para un umbral de disparo de 5 amperios, la frecuencia de los impulsos 66 será igual a 70 hercios. En la figura 4A se ilustra un tren de impulsos de este tipo. Preferentemente, para un umbral de disparo superior a 1 Amp, la frecuencia de los impulsos 66 será inferior a 100 Hertz. Para que el tren de impulsos 65 no provoque el disparo del aparato de protección cuando el umbral de disparo Sd está ajustado a un valor bajo, 30 mA por ejemplo, la señal medida por el circuito de medida 46 debe ser inferior al umbral Sd. Según la invención, cuando el umbral Sd se fija en un valor bajo, la frecuencia de impulsos 66 aumenta. Preferentemente, para un umbral de disparo igual a 30 mA, la frecuencia de los impulsos 66 será del orden de 800 hercios. En la figura 4B se ilustra un tren de impulsos de este tipo. La figura 3 muestra la curva de respuesta en frecuencia del filtro 44, en la que la frecuencia de 70 Hz utilizada para el umbral de activación Sd igual a 5A se indica mediante un marcador vertical 48. Un marcador vertical 49 marca la frecuencia de 800 Hz utilizada para el umbral de disparo Sd igual a 30 mA. El filtro 44 atenúa muy poco la frecuencia de 70 Hz. Por lo tanto, el tren de impulsos 65 emitido por el generador en el segundo devanado secundario 33 y recibido por el primer devanado secundario 32 estará ligeramente atenuado. Por otra parte, el filtro 44 atenúa fuertemente la frecuencia de 800 Hz, como indica el marcador vertical 49. El tren de impulsos 65 emitido por el generador en el segundo devanado secundario 33 se atenúa para permanecer por debajo del umbral de disparo Sd y no provocar así el disparo del aparato de protección. La elección de la frecuencia de impulsos 66, de la frecuencia de corte del filtro 44, del orden del filtro 44, del número de espiras y de la inductancia del primer y segundo devanados permite definir el nivel de señal recibido por el circuito de medida 46 y, en consecuencia, definir un perfil de frecuencia tal que la medida del tren de impulsos 65 después de pasar por el filtro 44 sea inferior al umbral de disparo Sd. Más generalmente, para un umbral de disparo alto Sd, la frecuencia de pulsos 66 será baja y para un umbral de disparo bajo Sd, la frecuencia de pulsos 66 será alta. El escalonamiento de las frecuencias correspondientes a los umbrales Sd es tal que la frecuencia de los impulsos 66 correspondientes a un umbral de disparo Sd dado es mayor que la frecuencia de los impulsos correspondientes a un umbral de disparo Sd superior. Esto resuelve la dificultad de probar el transformador de corriente 3 y el circuito de medida 4 utilizando un tren de impulsos 65 independientemente del umbral de disparo Sd elegido. Esta solución tiene la ventaja de no requerir la conmutación del umbral de disparo o de conmutación de carga del primer devanado secundario 32. La energía necesaria para generar el tren de impulsos 65 es constante, para un ciclo de trabajo dado, cualquiera que sea la frecuencia de los impulsos 66 y cualquiera que sea el umbral de disparo Sd seleccionado. El tren de impulsos 65 puede consistir en un número predefinido de impulsos 66 o el tren de impulsos 65 puede consistir en impulsos 66 emitidos durante una duración predefinida, por ejemplo 100 milisegundos cuando el umbral de disparo Sd es igual a 30 mA y 400 milisegundos cuando el umbral de disparo Sd es mayor o igual a 100 mA. El dispositivo de prueba emite preferentemente un tren de impulsos 66 cuando se activa una solicitud de prueba 62, preferentemente mediante un pulsador accesible a un operador, o mediante un bus de comunicación. Alternativamente, el generador 6 puede activar una solicitud de prueba de forma cíclica y automática, por ejemplo, una vez cada hora o una vez al día. Preferiblemente, se requiere un intervalo mínimo de dos segundos entre dos trenes de impulsos consecutivos 65.

El generador 6 está conectado al circuito de disparo 5 por un enlace 51 para adquirir el valor del umbral de disparo seleccionado Sd. De este modo, el generador 6 puede generar el tren de impulsos específico 65 correspondiente al umbral de activación seleccionado Sd.

Un aparato de protección eléctrica puede instalarse en una red que comprenda una o varias cargas electrónicas, como un variador de velocidad o un convertidor de tensión o de frecuencia. Tales cargas generan armónicos en la red que pueden ser interpretados por el circuito de procesamiento 7 como representativos de la frecuencia de los impulsos 66 emitidos por el generador 6. Alternativamente, el generador puede emitir un tren de impulsos que comprenda un patrón particular, reconocible por el circuito de procesamiento 7. Se puede definir un número infinito de patrones diferentes. Los patrones simples se ilustran en las figuras 4A y 4B. En la Figura 4C se muestra un ejemplo de un patrón más complejo. Comprende uno o varios impulsos 66a y 66c a una frecuencia determinada, seguidos de uno o varios impulsos 66b y 66d a una frecuencia diferente. Un patrón puede estar formado por un número variable de impulsos, pero el número de impulsos forma parte de la definición del patrón: si el generador 6 emite un tren de impulsos 65 formado por diez impulsos 66 con una frecuencia de 800 Hz y el circuito de procesamiento identifica veinte impulsos con una frecuencia de 800 Hz, la prueba debe considerarse negativa porque está claramente presente una fuente de perturbación a 800 Hz. Un patrón específico permite identificar sin error la presencia del tren de impulsos 65 contenido en la señal recibida por el primer bobinado secundario 32, incluso si dicha señal contiene muchos armónicos parásitos. Identificar la presencia del tren de impulsos 65 en la señal que representa la corriente primaria 42" significa reconocer el patrón específico correspondiente al umbral de disparo Sd seleccionado, por ejemplo como se muestra en la Figura 4C, para un umbral de disparo Sd igual a 100 mA, una serie de dos impulsos 66a con una frecuencia de 400 Hz seguidos de cuatro impulsos 66b con una frecuencia de 800 Hz seguidos de dos impulsos 66c con una frecuencia de 400 Hz y finalmente dos impulsos 66d con una frecuencia de 800 Hz.

Preferiblemente, el circuito de procesamiento 7 identifica el tren de impulsos 65 presente en la señal representativa de la corriente primaria 42 mediante una comparación punto a punto entre el tren de impulsos 65 emitido por el generador 6, por ejemplo como se muestra en la figura 4C, y la correspondiente señal representativa de la corriente primaria 42 como se muestra en la figura 5. Tras la transmisión del primer impulso de prueba 66a, aparece un flanco ascendente, hasta un máximo V1, en la señal que representa la corriente primaria 42. Entonces, cuando el primer impulso 66a cae a cero, un flanco descendente hasta un mínimo V5 está presente en la señal que representa la corriente primaria 42. Lo mismo se aplica a los pulsos posteriores. Así, la detección de un flanco de subida o de bajada en la señal que representa la corriente primaria 42 en sincronismo con la emisión de un impulso de prueba 66 es la prueba de que los impulsos presentes en la señal 42 proceden del generador 6 y no de una fuente parásita exterior al aparato.

Un medio complementario de identificar el tren de impulsos 65 presente en la señal que representa la corriente primaria 42 puede obtenerse comparando la amplitud de los impulsos presentes en la señal que representa la corriente primaria 42 en función de la frecuencia de estos mismos impulsos. De este modo, los impulsos 66a con una frecuencia de 400 Hz serán menos atenuados por el filtro 44 que los impulsos 66b con una frecuencia de 800 Hz. En la señal que representa la corriente primaria 42 mostrada en la figura 5, las amplitudes V1-V5 y V2-V6 correspondientes a los impulsos 66a a una frecuencia de 400 Hz son mayores que las amplitudes V3-V7 y V4-V7 correspondientes a los impulsos 66b a una frecuencia de 800 Hz. La diferencia de amplitud viene definida por la atenuación del filtro 44 a las frecuencias de 400 Hz y 800 Hz.

Otra posibilidad para identificar la presencia del tren de impulsos 65 en la señal que representa la corriente primaria 42 consiste en realizar una descomposición espectral tal como una transformada de Fourier con el fin de identificar las diferentes frecuencias y amplitudes respectivas contenidas en la señal 42. Pueden utilizarse otros medios, como la convolución o la correlación de las señales 42 y 61. Los cálculos necesarios para la identificación se realizan, por ejemplo, mediante un microcontrolador en el circuito de procesamiento 7.

Una posibilidad complementaria para facilitar la identificación del tren de impulsos 65 presente en la señal que representa la corriente primaria 42 puede obtenerse utilizando un patrón compuesto de impulsos 66 cuyo ciclo de trabajo sea diferente del 50%. Por ejemplo, un pulso puede tener una amplitud Vcc durante el 60% del periodo y amplitud cero durante el 40% restante.

Alternativamente, el circuito de procesamiento 7 tiene un módulo para detectar la presencia del componente de corriente continua Uc presente en la señal de prueba, independientemente o además de la detección de la frecuencia de los impulsos 66 o del patrón contenido en el tren de impulsos 65. En principio, el transformador de corriente 3 no transforma la corriente continua y se comporta como un filtro de paso alto. Sin embargo, un flanco de un impulso de corriente continua se transmitirá a través de los devanados del transformador. Esta propiedad se utiliza para detectar la presencia de una componente de corriente continua Uc en la señal de prueba. Cuando el primer impulso 66a es transmitido por el circuito magnético 30 del transformador 3, la señal que representa la corriente primaria 42 tiene un flanco ascendente cuyo potencial de arranque es Vss y cuya amplitud máxima es V1. Dado que el circuito magnético filtra toda componente de corriente continua, la amplitud de los impulsos de la señal que representa la corriente primaria 42 se centrará progresivamente en el potencial Vss y la amplitud V2, V8, V9 de los impulsos siguientes caerá por debajo del umbral Vscc. La disminución sigue una ley decreciente aproximadamente exponencial, ilustrada por la curva 78 de la Figura 5, característica de la presencia de un componente de corriente continua. Esta ley de decaimiento puede utilizarse para identificar la emisión de un tren de impulsos 65. Un umbral Vscc está predeterminado en un valor inferior a V1 y superior a uno de los máximos V2, V3 o V4. Un módulo del circuito de procesamiento 7 identifica la presencia de la componente de corriente continua en la señal que representa la corriente primaria 42 detectando que la señal que representa la corriente primaria 42 cruza el umbral Vscc. Este cruce caracteriza la presencia de una componente de corriente continua vinculada a la emisión de un tren de impulsos 65 por el generador 6 y, por lo tanto, verifica el buen funcionamiento de la cadena de medida de corriente del aparato de protección eléctrica 2.

El circuito de procesamiento 7 del dispositivo de prueba 1 dispone de una salida para emitir una señal de advertencia 71 en ausencia de identificación del tren de impulsos 65 o en ausencia de detección de la componente de corriente continua Uc en la señal representativa de la corriente primaria 42 cuando el generador 6 genera un tren de impulsos 65 en el segundo devanado secundario 33. La señal de advertencia 71 informa al usuario de una avería sin disparar el aparato de protección eléctrica 2. De este modo, se garantiza la continuidad del servicio y el usuario puede programar una operación de mantenimiento en el equipo averiado en el momento que más le convenga.

Las funciones del generador 6 y del circuito de procesamiento 7 se realizan preferentemente mediante programas informáticos ejecutados por uno o varios microprocesadores. Por razones de disipación de potencia, el transistor Tr del generador 6 puede ser un componente conectado fuera del microprocesador. El generador 6 y el circuito de procesamiento 7 también pueden integrarse en un dispositivo digital o analógico que incorpore otras funciones. Preferiblemente, el generador 6 y el circuito de procesamiento 7 forman parte de un conjunto separado de la unidad que contiene el circuito de medición 4 y el circuito de disparo 5 para ofrecer una mayor fiabilidad de funcionamiento. Indirectamente, el dispositivo de prueba 1 se utiliza para comprobar que el circuito de medición 4 y el circuito de disparo 5 están correctamente alimentados. Alternativamente, el filtro 44 puede colocarse, total o parcialmente, entre la salida del generador 6 y el segundo devanado secundario 33. Esta variante se utiliza cuando el filtro 44 no tiene las características requeridas para una respuesta en frecuencia como la mostrada en la figura 3. Por lo tanto, será posible corregir la respuesta en frecuencia de la cadena de detección y prueba que comprende el generador 6 , el transformador de corriente 3 y el circuito de medición 4.

La invención también se refiere a un aparato de protección de red eléctrica 2 que comprende un dispositivo de prueba 1 como el descrito anteriormente. Dicho aparato de protección 2, representado esquemáticamente en la figura 6 , comprende un transformador de corriente 3 que entrega una señal representativa de una corriente Ip que circula por dos conductores de corriente 31. El transformador de corriente 3 así descrito es un sensor de corriente diferencial, que suministra una señal representativa de una diferencia de corriente que circula por los conductores 31, señal que se suministra a un circuito de medida 4 y a un circuito de disparo 5 como se ha descrito anteriormente. Cuando la medida 41 de la corriente primaria Ip es superior al umbral de disparo Sd, el circuito de disparo 5, conectado a un accionador 8, envía una señal de disparo 52 al accionador 8 para activar dicho accionador. El accionador 8 es un miembro de disparo dispuesto para abrir un interruptor de corriente 9 con el fin de interrumpir el flujo de corriente Ip en los conductores 31.

El aparato de protección 2 está equipado con un dispositivo de prueba como el descrito anteriormente: un generador 6 emite un tren de impulsos 65 en un devanado secundario 33 del transformador de corriente 3 y detecta e identifica, mediante un circuito de procesamiento 7, la presencia del tren de impulsos en una señal representativa de la corriente primaria 42. Se emite una señal de advertencia 71 si no se identifica el tren de impulsos 65 o si no se detecta la componente de corriente continua Uc en la señal que representa la corriente primaria 42 cuando el generador 6 genera un tren de impulsos 65 en el segundo devanado secundario 33. La señal de alerta 71 puede utilizarse, según las necesidades del usuario, para enviar un mensaje de alerta a un supervisor o para activar un dispositivo de señalización o de activación.

El dispositivo de prueba 1 puede emitir de forma periódica o continua uno o más trenes de impulsos de prueba 65. El tren de impulsos 65 se añade a la señal generada por la corriente primaria Ip en el primer devanado secundario 32. Si la señal generada por la corriente primaria Ip es ligeramente inferior al umbral de desconexión Sd, la adición de la señal suplementaria generada por el tren de impulsos 65 puede hacer que la medición de la corriente primaria 41 aumente por encima del umbral seleccionado Sd y, por lo tanto, provocar una orden de desconexión 52. Para evitar estos disparos intempestivos, la invención también incluye un procedimiento de prueba de un aparato de protección que comprende un dispositivo de prueba como el descrito anteriormente. En la figura 7 se muestra un diagrama de flujo del proceso de prueba. El procedimiento comprende una etapa 110 de adquisición de una medida 41 de la corriente primaria Ip; a continuación, durante una etapa 120, el procedimiento comprende una etapa de adquisición de un valor de umbral de desconexión seleccionado Sd. A continuación, el procedimiento incluye una etapa 130 en la que se determina un umbral de corriente mínimo Smini. El umbral mínimo de corriente Smini está predeterminado y asociado a cada uno de los umbrales de disparo Sd. Por ejemplo:

• para un umbral de disparo Sd igual a 30 mA, el umbral mínimo Smini es igual a 6 mA,

• para un umbral Sd igual a 100 mA, Smini es igual a 12 mA, y

• para un umbral Sd igual a 1 A, Smini es igual a 50 mA.

El umbral Smini también puede definirse como una fracción del umbral de activación Sd, por ejemplo Smini = 15% x Sd. El procedimiento incluye entonces una etapa 140 de comparación de la medida de corriente primaria 41 con el umbral de corriente mínima Smini. Si la medida de la corriente primaria 41 es mayor que Smini, significa que en el conductor primario 31 circula una corriente primaria Ip, con una amplitud al menos igual a Smini. Dicha información es, en sí misma, indicativa del correcto funcionamiento del transformador de corriente 3, del circuito de medida 4 y del circuito de disparo 5. Por lo tanto, no es necesario realizar la prueba de funcionamiento, que evita disparos no deseados, como se ha descrito anteriormente, cuando la corriente primaria Ip es ligeramente inferior al umbral de disparo Sd. A continuación, el proceso pasa a una etapa 190 correspondiente a una prueba positiva que puede marcarse mediante la activación de una señal en el dispositivo de prueba 1.

Si, durante la prueba en la etapa 140, la medición de la corriente primaria 41 es inferior al umbral mínimo de corriente Smini, esto significa que una pequeña corriente primaria Ip, con una amplitud inferior a Smini, fluye en el conductor primario 31, o que la corriente primaria Ip es cero, o que el transformador de corriente 3 o el circuito de medición 4 están defectuosos. En este caso, el procedimiento pasa a una etapa 150 en la que se genera al menos un tren de impulsos 65 específico para el umbral de disparo Sd seleccionado. A continuación, en la etapa 160, se adquiere una señal representativa de la corriente primaria 42. A continuación, en la etapa 170, se realiza una identificación de la presencia del tren de impulsos 65 en la señal representativa de la corriente primaria 42 mediante uno o más procedimientos descritos anteriormente. Si la identificación o detección del componente de corriente continua es negativa, el proceso pasa a la etapa 180, durante la cual se genera una señal de alerta 71. Si no, la prueba es positiva. Al final de las etapas 180 y 190, el proceso vuelve a la etapa 110 para un nuevo ciclo de prueba. El procedimiento de prueba se lleva a cabo conjuntamente por el generador 6 y el circuito de procesamiento 7.

Dicho procedimiento de prueba permite probar el correcto funcionamiento de toda o parte de una cadena de procesamiento de señales de un aparato de protección, independientemente del umbral de disparo seleccionado, sin provocar la apertura inesperada del circuito eléctrico.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de prueba (1) del funcionamiento de un aparato de protección (2) de una red eléctrica,

comprendiendo dicho aparato de protección (2):

- un transformador de corriente (3) que comprende un circuito magnético (30) dispuesto alrededor de al menos un conductor de corriente (31) por el que circula una corriente primaria (Ip), formando un circuito primario; dicho transformador comprende un primer devanado secundario (32) enrollado sobre el circuito magnético (30),

- un circuito de medida (4) conectado al primer devanado secundario (32), comprendiendo el circuito de medida un filtro de paso bajo de segundo orden (44) y está dispuesto para proporcionar, después del filtrado por el filtro de paso bajo de segundo orden, una señal representativa de la corriente primaria (42) y una medida de la corriente primaria (41), y

- un circuito de disparo (5), conectado al circuito de medición (4), que comprende medios para seleccionar un umbral de disparo (55),

y comprendiendo dicho dispositivo de prueba (1 ):

- un segundo devanado secundario (33) enrollado en el circuito magnético (30),

- un generador (6), conectado al circuito de disparo (5) para adquirir el umbral de disparo seleccionado (Sd), y dispuesto para generar un tren de impulsos (65) en el segundo devanado secundario (33) según un perfil de frecuencia tal que la medida del tren de impulsos (65) después de pasar por el filtro de paso bajo de segundo orden (44) sea inferior al umbral de disparo seleccionado (Sd), y

- un circuito de procesamiento (7), conectado al circuito de medida (4) y al generador (6), dispuesto para identificar la presencia de un tren de impulsos (65) en la señal representativa de la corriente primaria (42).

2. Dispositivo de prueba según la reivindicación 1,caracterizado porqueel tren de impulsos (65) está compuesto por impulsos (66) que tienen una frecuencia específica para cada umbral de disparo (Sd) seleccionado.

3. Dispositivo de prueba según la reivindicación 2,caracterizado porquela frecuencia de los impulsos (66) correspondientes a un umbral de disparo (Sd) dado es mayor que la frecuencia de los impulsos correspondientes a un umbral de disparo (Sd) más alto.

4. Dispositivo de prueba según la reivindicación 3,caracterizado porquela frecuencia de los impulsos (66) es superior a 300 Hz para un umbral de disparo (Sd) igual a 30 mA.

5. Dispositivo de prueba según la reivindicación 4,caracterizado porquela frecuencia de los impulsos (66) es inferior a 100 hercios para un umbral de disparo (Sd) superior a 1 A.

6. Dispositivo de prueba según la reivindicación 1,caracterizado porqueel tren de impulsos (65) comprende una secuencia de impulsos (66) cuya frecuencia y ciclo de trabajo forman un patrón identificable por el circuito de procesamiento (7).

7. Dispositivo de prueba según la reivindicación 6,caracterizado porqueel patrón identificable por el circuito de procesamiento (7) es específico para cada umbral de disparo (Sd) seleccionado.

8. Dispositivo de prueba según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7,caracterizado porquelos impulsos (66) comprenden una componente de corriente continua.

9. Dispositivo de prueba según la reivindicación 8,caracterizado porqueel circuito de procesamiento (7) comprende un módulo para identificar la presencia de la componente de corriente continua en la señal representativa de la corriente primaria (42).

10. Dispositivo de prueba según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,caracterizado porqueel tren de impulsos (65) generado en el segundo devanado secundario (33) consiste en impulsos (66) de amplitud constante.

11. Dispositivo de prueba según una de las reivindicaciones 1 a 10,caracterizado porqueel circuito de procesamiento (7) emite una señal de alerta (71) en ausencia de identificación del tren de impulsos (65) en la señal representativa de la corriente primaria (42) cuando el generador (6) genera un tren de impulsos (65) en el segundo devanado secundario (33).

12. Aparato de protección (2) para una red eléctrica, que comprende :

- un transformador de corriente (3) constituido por un circuito magnético (30) dispuesto alrededor de al menos un conductor de corriente (31) por el que circula una corriente primaria (Ip), formando un circuito primario; dicho transformador de corriente (3) comprende un primer devanado secundario (32) enrollado sobre el circuito magnético (30),

- un circuito de medida (4) conectado al primer devanado secundario (32), comprendiendo el circuito de medida un filtro de paso bajo de segundo orden (44) y está dispuesto para proporcionar, después del filtrado por el filtro de paso bajo de segundo orden, una señal representativa de la corriente primaria (42) y una medida de la corriente primaria (41),

- un interruptor de corriente (9) para establecer o interrumpir el flujo de una corriente eléctrica en el al menos un conductor de corriente (31),

- un accionador (8) para abrir el interruptor de corriente (9),

- un circuito de disparo (5), conectado al circuito de medida (4), que comprende medios para seleccionar un umbral de disparo (Sd), y dispuesto para activar el accionador (8), y

- un dispositivo de prueba (1 ) según una de las reivindicaciones 1 a 11.

13. Procedimiento de prueba de un aparato de protección que comprende un dispositivo de prueba según una de las reivindicaciones 1 a 11 , comprendiendo el procedimiento de prueba :

- adquirir (110) una medida de una corriente primaria (41),

- adquirir (120) un valor de un umbral de activación seleccionado (Sd),

- determinar (130) un umbral mínimo de corriente (Smini) asociado al umbral de disparo seleccionado (Sd), - comparar (140) entre la medida de corriente primaria (41) y el umbral mínimo de corriente (Smini) y, si la medida de corriente primaria (41) es inferior al umbral mínimo (Smini),

- generar (150) un tren de impulsos específico en el umbral de disparo seleccionado,

- adquirir (160) una señal representativa de la corriente primaria (42),

- identificar (170) la presencia de un tren de impulsos (65) o la presencia de una componente de corriente continua (Uc) en la señal representativa de la corriente primaria (42), y

- emitir (180) una señal de alerta (71) en una salida de alerta en ausencia de identificación del tren de impulsos (65) en la señal representativa de la corriente primaria (42).