ES3037233T3 - Testing device and method for testing a high or medium voltage cable - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de prueba (1) para probar un cable de alta o media tensión (3) comprende un circuito (5) con una unidad de generación de tensión de prueba (7) que incluye una entrada de puesta a tierra del lado de baja tensión (7A) y una salida del lado de alta tensión (7B) y está diseñada para proporcionar una tensión de prueba variable, una conexión del objeto de prueba (33) para conectar la salida del lado de alta tensión (7B) a un conductor (3A) del cable de alta o media tensión (3), una conexión de puesta a tierra de protección (35) para conectar a la puesta a tierra de protección (19), un conductor de conexión (39) que conecta eléctricamente la entrada de puesta a tierra del lado de baja tensión (7A) a la conexión de puesta a tierra de protección (35), de modo que el conductor de conexión (39) representa un punto de recolección de corriente a través del cual fluye una corriente de medición durante la prueba, y una toma de señal de alta frecuencia (43) en el punto de recolección de corriente, en la que se emite una señal de prelocalización de alta frecuencia para medir una oscilación transitoria de alta frecuencia. Además, el dispositivo de prueba (1) incluye una electrónica de evaluación (9) conectada a la toma de señal de alta frecuencia (43) para recibir la señal de prelocalización de alta frecuencia y configurada para la evaluación de la distancia de la falla. De este modo, el dispositivo de prueba (1) permite realizar mediciones de prelocalización con respecto a una falla, además de medir la rotación de fase VLF. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato de prueba y procedimiento de prueba de un cable de alta o media tensión

La presente invención se refiere a un aparato de prueba para probar un cable de alta o media tensión, en particular, para probar el aislamiento en cables coaxiales para la distribución de potencia/energía en redes de suministro eléctrico mediante procedimientos de prueba VLF. La invención también se refiere a un procedimiento para comprobar, en particular, para diagnosticar y localizar un fallo en un cable de alta o media tensión.

Las pruebas de cables de alta o media tensión (también descritos en el presente documento como elementos de prueba, por ejemplo, cables tendidos en el suelo o que atraviesan el agua como parte de redes de energía locales/regionales) comprenden pruebas con el fin de identificar posibles defectos o daño previos (también descrito en el presente documento como fallo en un cable de alta o media tensión). Por ejemplo, pueden formarse fallos en el aislamiento de un cable de alta tensión. Un fallo puede ser un defecto en el aislamiento del cable, que provoque una ruptura. Un fallo también puede ser un defecto en el aislamiento del cable que produzca ruptura o no. Puede tratarse en este caso de las denominadas arborescencias acuosa o eléctrica. Además de la existencia de un defecto, hay que localizar su ubicación para poder subsanarlo. En particular, en cables de varios kilómetros de longitud, resulta ventajoso localizar la posición del defecto con la mayor rapidez y precisión posibles.

En lo que respecta a la presencia de daños previos, los aparatos móviles de prueba VLF permiten comprobar un elemento de prueba utilizando una tensión de prueba, por ejemplo, en el intervalo de 20 kVpico a 120 kVpico (generalmente no limitado), que se genera con una curva de tensión de alta precisión a una frecuencia en el intervalo de 0,01 Hz a 1 Hz, la denominada muy baja frecuencia (VLF), y se aplica al elemento de prueba como cable de energía en el conductor frente a tierra de protección. Los procedimientos de prueba basados en VLF son conocidos y están definidos, por ejemplo, en la norma IEEE 400.2.

Para la generación de tensión, los aparatos de prueba VLF comprenden generadores de prueba VLF especiales (también descritos como fuentes de alta tensión VLF). Un generador de prueba v Lf puede comprender preferiblemente dos fuentes de alta tensión (transformadores con conexión en cascada) y un amplificador de salida (en forma de fuentes de corriente), que juntas generan una tensión de salida sinusoidal de muy baja interferencia (la “tensión de prueba” ). En el documento DE 102012024560 B3 de la solicitante o en el documento DE 19513441 A1se revelan, por ejemplo, disposiciones de circuito para generar tales tensiones de prueba.

El documento US 5,352,984 también divulga un sistema y un procedimiento para detectar fallos y empalmes. Se puede determinar un factor de disipación en una denominada prueba tangente delta para diagnosticar la presencia de daños previos (por ejemplo, una arborescencia acuosa). Para una prueba tangente delta, se puede detectar la corriente a través del defecto, a pesar de la conexión del objeto de prueba a la tierra de protección, es decir, sin desconectar el elemento de prueba de la tierra de protección. Por ejemplo, un elemento de detección de corriente (por ejemplo, una resistenciashunt)para una prueba tangente delta puede preverse internamente en un generador de prueba VLF, con el que puede detectarse la corriente a través del elemento de prueba. Por ejemplo, la corriente puede registrarse en un punto de captación en el generador de prueba VLF, a través del cual la corriente fluye desde el elemento de prueba de vuelta a la cascada de alta tensión (véase, por ejemplo, el documento DE 102012024560 B3 para una disposición particularmente ventajosa para la prueba de diagnóstico de alta precisión). La corriente de prueba se mide, por ejemplo, con una resistencia en el intervalo de 0,01 kü a 1 kü en un intervalo de frecuencia de hasta normalmente 5 kHz (no más de 50 kHz) y se utiliza para determinar la pérdida de potencia (corriente de fuga resistiva) a través del desplazamiento de fases.

En el estado de la técnica, se conocen varios procedimientos de localización de fallos para localizar un defecto en un elemento de prueba. Estos procedimientos se basan en la detección de un fallo en un cable de alimentación, que se reconoce, por ejemplo, por una ruptura de tensión entre el conductor y el blindaje durante el funcionamiento o durante una prueba. Para localizar el fallo, se utiliza de nuevo un generador de alta tensión para aplicar una tensión en el intervalo, por ejemplo, de 8 kV a 40 kV al elemento de prueba hasta que se produzca de nuevo un fallo en el cable de alta tensión. Los aparatos están estructuralmente limitados en cuanto al suministro de energía. Habitualmente, se pueden proporcionar energías en el intervalo, por ejemplo, de 1000 kJ (pulso de corriente basado, por ejemplo, en 10 |jF a 20 |jF en el intervalo de kA). El impulso de corriente desencadena una oscilación (onda transitoria) en el elemento de prueba, cuyo curso se registra. La oscilación en el elemento de prueba puede detectarse, por ejemplo, mediante un divisor de tensión capacitivo, que se conecta externamente (es decir, en el lado de alta tensión) al elemento de prueba, adicionalmente al generador de alta tensión para la medición de la tensión. Alternativamente, se puede detectar mediante una inductancia que se prevé externamente (es decir, en el lado de alta tensión) en una línea de alimentación para medir la corriente circulante. La distancia al fallo resulta de la frecuencia de la oscilación. Como ejemplos de procedimientos de localización de fallos, véase, por ejemplo, IEEE 1234-2019, capítulo 7.2.9 “ Impulse current method (also surge pulse reflection)” y capítulo 7.2.11 “ Decay method” , así como CIGRE B1 773, septiembre de 2019, capítulo 2.3.5 “ Decay method and differential decay method” o el capítulo 2.3.6.1 “ Impluse Current Method” . Todos estos procedimientos de localización de fallos se basan en el desacoplamiento capacitivo(decay method)o inductivo(impulse current method)fuera del generador de prueba VLF, como también se describe esquemáticamente en la disposición del documento DE 102009037445 B4 (elementos de acoplamiento externos para tensión o corriente y unidad separada para la detección de rupturas).

Según el documento DE 10 2009 037 445 A1, en una disposición para la comprobación y localización de fallos se prevé utilizar una tensión VLF para detectar fallos de aislamiento intermitentes o reversibles/irreversibles y, al mismo tiempo, garantizar la localización de los fallos que se produzcan. Para ello, está previsto que, en caso de ruptura del aislamiento en el cable de prueba, se pueda desacoplar una onda fundamental producida y/o las ondas del transformador de tensión y corriente producidas a través de un elemento de acoplamiento y se pueda determinar una posición del fallo a través de una unidad de captación y evaluación de señales.

En el folleto “Application: VLF Cable Testing & Fault Locating” de Hvi High Voltage Inc. (véase https://hvinc.com/wpcontent/uploads/2020/05/Application-Cable-Testing-Fault-Locating-VLF-Thumper-Combo.pdf) se describe un enfoque para el mantenimiento exhaustivo de cables utilizando el aparato VT Series model VT33 VLF AC Hipot & Thumper System.

El documento US 9,989,581 B2 se refiere a procedimientos y equipos para localizar descargas parciales en cables eléctricos con una fuente de alta tensión acoplada al cable que se va a comprobar, una unidad de desacoplamiento conectada a un extremo del cable y un sistema de procesamiento de datos conectado a la unidad de desacoplamiento a través de una unidad de sensor y que determina una descarga parcial a partir de las señales del sensor, si esta se da. Para ello, se detectan los sucesos, se parametrizan los sucesos detectados como impulsos, se emparejan los sucesos detectados y parametrizados como impulsos, se clasifican las parejas de sucesos, se asocia una descarga parcial a partir de la clasificación y se determina la ubicación de la descarga o descargas parciales a partir de la diferencia de tiempo de tránsito entre la respectiva descarga parcial y su correspondiente reflejo.

Los inventores han reconocido las desventajas de estos procedimientos de localización de fallos basados en agentes que se aplican externamente. En particular, el accesorio para medir correctamente la corriente es impreciso y de sensibilidad limitada.

Un aspecto de la presente divulgación se basa en el objetivo de proporcionar un dispositivo y un procedimiento para realizar de manera sencilla una prelocalización de fallos, que también pueda llevarse a cabo, por ejemplo, en paralelo a una operación de prueba de cables. En particular, se han reconocido las ventajas de una localización del fallo que pueda realizarse ya durante la prueba, lo que puede reducir o evitar el crecimiento del fallo, si la prelocalización del fallo puede completarse ya antes de una ruptura. Este diagnóstico sin ruptura forzosa puede preservar parcialmente el aislamiento de un cable parcialmente defectuoso, retrasar la sustitución del cable defectuoso y, en particular, ahorrar tiempo, si las pruebas y el diagnóstico pueden realizarse simultáneamente.

Otro aspecto de la presente divulgación se basa en el objetivo de proporcionar un diseño compacto y rentable de un aparato de prueba para probar un cable de alta o media tensión, que permita llevar a cabo procedimientos de prueba seguros, sencillos y rentables.

Al menos uno de estos objetivos se consigue mediante un aparato de prueba para probar un cable de alta o media tensión según la reivindicación 1 y mediante un procedimiento según la reivindicación 11. En las reivindicaciones dependientes se indican perfeccionamientos.

En un aspecto, un aparato de prueba para probar un cable de alta o media tensión, en particular, mediante un procedimiento de prueba de muy baja frecuencia (VLF), presenta una disposición de circuito. Esta comprende una unidad generadora de tensión de prueba que comprende una entrada de puesta a tierra del lado de baja tensión y una salida del lado de alta tensión y está configurada para proporcionar una tensión de prueba variable en la salida del lado de alta tensión, una conexión de alimentación para conectar la unidad generadora de tensión de prueba a una fuente de tensión de alimentación, una conexión de elemento de prueba para conectar la salida del lado de alta tensión a un conductor del cable de alta o media tensión, en particular, a través de un cable de conexión de prueba y una toma de tierra de protección para la conexión a la tierra de protección. También comprende un conductor de conexión, que conecta eléctricamente la entrada de puesta a tierra del lado de baja tensión a la toma de tierra de protección, de modo que el conductor de conexión representa un punto de captación de corriente, a través del cual fluye una corriente de prueba durante la prueba del cable de alta o media tensión, que se forma entre la entrada de puesta a tierra del lado de baja tensión y un blindaje del cable de alta o media tensión que también está conectado a la tierra de protección, así como una toma de señal de baja frecuencia en el punto de captación de corriente, en la que se genera una señal de diagnóstico de baja frecuencia basada en la corriente de prueba, y una toma de señal de alta frecuencia en el punto de captación de corriente, en la que se genera una señal de prelocalización de alta frecuencia para una medición de una oscilación transitoria de alta frecuencia basada en la corriente de prueba. Además, el aparato de prueba comprende un sistema electrónico de evaluación, que está conectado a la toma de señal de baja frecuencia para recibir la señal de diagnóstico de baja frecuencia y está configurado para realizar una medición de rotación de fases VLF y está conectado a la toma de señal de alta frecuencia para recibir la señal de prelocalización de alta frecuencia y está configurado para la evaluación de la distancia de un fallo.

En otro aspecto, un procedimiento de comprobación de un cable de alta o media tensión, en particular, utilizando un aparato de prueba como el divulgado en el presente documento, comprende las siguientes etapas:

• Conexión de un conductor del cable de alta o media tensión a una conexión de elemento de prueba del aparato de prueba, en donde un blindaje del cable de alta o media tensión está conectado a tierra de protección,

• generación de una tensión de prueba de muy baja frecuencia (VLF) con una unidad generadora de tensión de prueba del aparato de prueba y acoplamiento de la tensión de prueba VLF en el cable de alta o media tensión,

• medición de una oscilación transitoria de alta frecuencia con una toma de señal de alta frecuencia en un punto captación de corriente de la fuente de alta tensión, en donde se genera una señal de prelocalización de alta frecuencia basada en una corriente de prueba que fluye a través del punto captación de corriente y

• evaluación de la señal de prelocalización de alta frecuencia en un sistema electrónico de evaluación del aparato de prueba con respecto a una distancia de fallo.

En otro aspecto, un procedimiento de comprobación de un cable de alta o media tensión, en particular, utilizando un aparato de prueba como el divulgado en el presente documento, comprende las siguientes etapas:

• Creación de una corriente de prueba con una unidad generadora de tensión de prueba en un cable de alta o media tensión conectado en un conductor de conexión, que conecta una entrada de puesta a tierra del lado de baja tensión de la unidad generadora de tensión de prueba con la tierra de protección a través de una conexión de tierra de protección, en donde el conductor de conexión representa un punto de captación de corriente, por el que circula la corriente de prueba y la corriente de prueba se forma entre la entrada de puesta a tierra del lado de baja tensión y un blindaje del cable de alta o media tensión, que también está conectado a la tierra de protección,

• generación de una señal de diagnóstico de baja frecuencia asociada a la corriente de prueba, para realizar una medición de rotación de fases VLF con una toma de señal de baja frecuencia en el punto de captación de corriente,

• generación de una señal de prelocalización de alta frecuencia asociada a la corriente de prueba para una evaluación de la distancia de fallo con una toma de señal de alta frecuencia en el punto de captación de corriente, en donde la señal de prelocalización de alta frecuencia se genera continuamente durante la medición de rotación de fases VLF y

• evaluación de la señal de prelocalización de alta frecuencia en un sistema electrónico de evaluación con respecto a una distancia de fallo.

En algunas formas de realización del aparato de prueba, la disposición de circuito puede estar configurada para utilizar la tensión de prueba variable para generar simultáneamente la señal de diagnóstico de baja frecuencia para una prueba de aislamiento del cable de alta o media tensión, mediante la medición de rotación de fases VLF y la señal de prelocalización de alta frecuencia para la prelocalización de fallos mediante la medición de oscilaciones transitorias de alta frecuencia. Alternativa o adicionalmente, la entrada de puesta a tierra del lado de baja tensión solo puede conectarse a la tierra de protección a través del conductor de conexión.

En algunos perfeccionamientos, la toma de señal de alta frecuencia puede comprender un acoplamiento eléctrico y/o magnético con el conductor de conexión y el acoplamiento puede estar configurado para detectar la señal de prelocalización con frecuencias en el intervalo de 20 kHz a 2 MHz con una frecuencia de muestreo con frecuencias en el intervalo de 1 MHz a varios 100 MHz. El acoplamiento puede estar configurado como un acoplamiento inductivo, en particular, a través de una bobina como una bobina de Rogowski o una bobina (de aire) con núcleo inductivo o sin él. Además, la toma de señal de alta frecuencia puede configurarse para detectar continuamente una oscilación de corriente de alta frecuencia en el conductor de conexión. La oscilación de corriente de alta frecuencia puede detectarse, en particular, en caso de una ruptura del aislamiento en el cable de alta o media tensión, o puede detectarse una oscilación de corriente de alta frecuencia asociada a una ruptura inminente.

En algunas formas de realización del aparato de prueba, el sistema electrónico de evaluación puede configurarse para

• derivar una variable (o varias) de distancia asociada(s) a la oscilación de corriente de alta frecuencia a partir de la señal de prelocalización,

• evaluar la variable o variables de distancia con respecto a la verosimilitud, teniendo en cuenta un parámetro conocido del cable de alta o media tensión, en particular, una longitud del cable de alta o media tensión, y

• emitir una variable de distancia de fallo asociada al cable de alta o media tensión.

En algunas formas de realización del aparato de prueba, la unidad generadora de tensión de prueba puede generar la tensión de prueba para una prueba tangente delta. La toma de señal de baja frecuencia puede configurarse para detectar un valor momentáneo de una corriente en el conductor de conexión. En particular, puede comprender una impedancia en el conductor de conexión, en particular, un circuito paralelo formado por resistencia y condensador.

En algunos perfeccionamientos, el sistema electrónico de evaluación puede estar configurado para determinar un factor de disipación asociado al cable de alta o media tensión a partir de la señal de diagnóstico, y está diseñado, en particular, para detectar frecuencias bajas de la señal de diagnóstico en el intervalo de 0,01 Hz a 1 Hz con una frecuencia de muestreo con frecuencias en el intervalo de 500 Hz a 10 kHz.

En algunos perfeccionamientos, el sistema electrónico de evaluación puede comprender al menos una unidad de procesamiento de señales analógicas y/o digitales y/o un procesador y/o una memoria intermedia.

En algunas formas de realización, el aparato de prueba puede comprender, además, una unidad de control con una memoria y una pantalla, en donde la unidad de control está conectada al sistema electrónico de evaluación y está configurada para almacenar una variable de distancia de fallo en la memoria, para mostrarla en la pantalla y/o para utilizar una variable de distancia de fallo como parámetro de control para controlar el aparato de prueba, en particular, para cancelar una prueba VLF.

En algunas formas de realización, el aparato de prueba puede comprender, además, una carcasa en la que están dispuestos la disposición de circuito y el sistema electrónico de evaluación y, opcionalmente, una unidad de control.

En algunas formas de realización del procedimiento, el procesador puede aplicar una transformada discreta de Fourier al conjunto de datos de medición para identificar la pluralidad de oscilaciones dominantes y generar un conjunto de datos de medición transformado en el dominio de la frecuencia, identificar al menos una frecuencia de oscilación dominante, transformar la al menos una frecuencia de oscilación dominante de nuevo al dominio del tiempo, y derivarla como al menos una oscilación dominante para correlacionarla con el conjunto de datos de medición almacenado temporalmente.

En algunas formas de realización del procedimiento, el procesador puede aplicar una transformada wavelet continua al conjunto de datos de medición para identificar la pluralidad de oscilaciones dominantes, reconocer al menos una manifestación dominante en el espectro, convertir la al menos una manifestación dominante al dominio del tiempo y derivarla como al menos una oscilación dominante para correlacionarla con el conjunto de datos de medición almacenado temporalmente.

En algunas formas de realización del procedimiento, la señal de prelocalización de alta frecuencia puede evaluarse con respecto a una distancia de fallo de tal manera que se calcula una variable de distancia de fallo para una oscilación fundamental, cuya verosimilitud está por encima de un valor umbral. Adicional o alternativamente, los parámetros asociados a la oscilación fundamental, como la frecuencia de oscilación, la periodicidad y la especificación de calidad y/o la variable de distancia de fallo, pueden almacenarse en una memoria, guardarse en un informe de mediciones, mostrarse en una pantalla y/o alimentarse a un control del aparato de prueba como parámetros de control, en particular, para cancelar una prueba VLF.

En particular, en el presente caso se divulga un equipo de prueba VLF que, además de la prueba tangente delta, permite una medición integrada de prelocalización de fallos, que se realiza en forma de muestreo continuo de datos de HF en intervalo de frecuencias, por ejemplo, de 0,01 MHz a 1 MHz (correspondientemente a distancias de fallo en el intervalo, por ejemplo, de 10 km a 40 m) con frecuencias de muestreo de hasta 2 MHz y más (por ejemplo, 4 MHz) y no requiere una detección de fallo previa. El intervalo principal de objetivo de la prelocalización de fallos habitualmente está comprendido entre 100 m y 10 km. Debido a las diferentes señales de medición, el ancho de banda necesario para la medición de prelocalización de fallos está desacoplado espectralmente de la prueba tangente delta. Esta tiene lugar en una toma de señal independiente y está sujeta a una evaluación de señal específica que no requiere una detección de ruptura.

Al igual que la prueba tangente delta, la medición de prelocalización de fallos puede realizarse a un potencial de baja tensión (preferiblemente, cercano al potencial de tierra de protección), en el aparato de prueba VLF. A diferencia del desacoplamiento de señales en el trayecto de alta tensión, en este caso no es necesaria una ampliación espacialmente voluminosa del dispositivo de medición.

Los conceptos descritos en el presente documento pueden presentar, entre otras, las siguientes ventajas con respecto al estado de la técnica o evitar las correspondientes desventajas del estado de la técnica:

La localización de fallos mediante el procedimiento de prelocalización externa según el estado de la técnica puede utilizar una alta capacitancia descargada en el cable para encender un fallo y disparar la oscilación. La descarga de energías tan elevadas puede dañar o destruir aún más el lugar del fallo y las zonas adyacentes, además del fallo ya existente.

Uno de los puntos débiles del estado de la técnica en relación con el procedimiento es que la evaluación suele realizarse en el dominio del tiempo. Sin embargo, la oscilación resultante suele consistir en una señal con muchos armónicos y componentes de señal interferentes.

En un procedimiento de prelocalización externa según el estado de la técnica, la limitación de la tensión está restringida por componentes de gran tamaño; por ejemplo, la localización de fallos en el estado de la técnica habitualmente está limitada a tensiones máximas de 32 kV o 40 kV, por ejemplo, ya que de lo contrario los condensadores para la descarga al cable tendrían que ser desproporcionadamente grandes.

En el nuevo enfoque descrito en el presente documento, no se necesitan condensadores tan grandes; en su lugar, se puede utilizar la capacitancia existente en el propio cable. Así se reduce el riesgo de destrucción secundaria y no se limita la tensión que puede utilizarse. En otras palabras, se puede aprovechar la tensión de prueba máxima del generador. Otra ventaja es la capacidad de utilizar la propiedad de que la energía en un elemento capacitivo (como un cable) aumenta con el cuadrado de la tensión y que las tensiones de ruptura más altas también pueden desencadenar oscilaciones que pueden detectarse mejor.

En un procedimiento de prelocalización externa según el estado de la técnica, se espera un impulso de activación durante la localización de fallos mediante condensadores o la detección de fallos incorporada, que inicia una evaluación. Esto va acompañado del inconveniente de que al principio, debido al llamado retardo de encendido (causado por la necesaria carga del cable de conexión), no está claro si solo la descarga del condensador o un fallo está impulsando la corriente. En otras palabras, puede que ya fluya una corriente que active una evaluación, pero que aún no se haya formado una chispa, que desencadene la oscilación deseada para ser detectada. En el actual estado de la técnica, esta circunstancia exige que el usuario tenga buenas aptitudes de evaluación.

Con la evaluación integrada según el nuevo enfoque descrito en el presente documento, no es necesaria la detección de fallos, ya que el cable que se va a comprobar se carga intrínsecamente por la prueba VLF que tiene lugar (no hay retardo de encendido) y las vibraciones detectadas pueden muestrearse, analizarse y evaluarse continuamente para determinar su verosimilitud. Por ejemplo, si se produce una oscilación evaluable, esta puede almacenarse y seguir procesándose, mientras se realiza de nuevo el muestreo de forma activa. Esto significa que puede prescindirse de un mecanismo de activación que señale explícitamente el inicio de una ruptura.

Con un procedimiento de prelocalización externo según el estado de la técnica, pueden producirse eventos de activación erróneos. En otras palabras, los procedimientos del estado de la técnica tienen en cada caso la dificultad de activar la detección de rupturas a un área correspondiente a la modulación y que se pueda detectar bien técnicamente. En función de la intensidad de la corriente, en determinadas circunstancias puede ser necesario realizar varias veces la localización de fallos (manual o automática), para determinar una modulación adecuada para el procedimiento de prelocalización externa según el estado de la técnica.

En el nuevo enfoque descrito en el presente documento, el diseño del generador VLF-HV es tal, que la corriente oscila forzosamente positiva y negativamente en el punto de captación de corriente; por lo tanto, la corriente se puede detectar inductivamente en un área de corriente muy amplia, sin necesidad de un ajuste de la modulación con varias rupturas, ya que se puede evitar en gran medida un efecto de saturación magnética.

Otro punto débil de los procedimientos de evaluación según el estado de la técnica es que la evaluación suele tener lugar en el dominio del tiempo. Sin embargo, la oscilación resultante consiste en una señal con muchos armónicos y componentes de señal interferentes.

El nuevo enfoque descrito en el presente documento aplica un procedimiento, que permite reconocer oscilaciones superpuestas en una señal, como puede ocurrir, por ejemplo, en el caso de una chispa corta o de múltiples rupturas. Esto aumenta la calidad del resultado de la evaluación.

En el presente documento se describen conceptos, que permiten mejorar al menos parcialmente algunos aspectos del estado de la técnica. En particular, otras características y su utilidad se desprenden de la siguiente descripción de las formas de realización con referencia a las figuras. De las figuras, muestran:

La figura 1 una representación esquemática de un aparato de prueba a modo de ejemplo, para comprobar un cable de alta o media tensión según el concepto inventivo,

la figura 2 una representación esquemática de una disposición de circuito a modo de ejemplo en un aparato de prueba, para comprobar un cable de alta o media tensión,

la figura 3 un diagrama de flujo de una secuencia a modo de ejemplo, para comprobar el aislamiento en cables coaxiales,

la figura 4 un diagrama de flujo que ilustra una operación de medición a modo de ejemplo según el concepto inventivo,

la figura 5 un diagrama de flujo esquemático para explicar implementaciones a modo de ejemplo para la identificación de vibraciones fundamentales,

la figura 6 un conjunto de datos de medición de una señal de prelocalización registrada a modo de ejemplo de una medición,

la figura 7 un esquema que ilustra una evaluación y correlación a modo de ejemplos en el dominio del tiempo y la figura 8 un esquema que ilustra una evaluación a modo de ejemplo en el dominio de frecuencias.

Los inventores han reconocido que un aparato de prueba VLF puede utilizarse para localizar un fallo en un elemento de prueba. En especial, ampliando un generador VLF-HV que ya presente una función integrada de diagnóstico tangente delta, se pueden registrar y analizar datos para determinar la distancia de un fallo en paralelo con la prueba tangente delta y el diagnóstico con respecto a un posible fallo en el elemento de prueba. Por tanto, si se produce una ruptura en el aislamiento o, dado el caso, también en una fase previa a una ruptura, se puede realizar una evaluación para determinar la distancia del fallo al mismo tiempo que la prueba tangente delta. Adicionalmente a la señal de diagnóstico de baja frecuencia registrada durante la prueba<v>L<f>para el diagnóstico tangente delta, se registra una oscilación de alta frecuencia en forma de señal de prelocalización de alta frecuencia para la prelocalización de fallos, en donde la segunda señal puede activarse en relación con un fallo, en particular, cuando se produce una ruptura. Si se puede asociar una frecuencia de oscilación “ correcta” a la oscilación, la correspondiente periodicidad es proporcional a la distancia de la localización del fallo a lo largo del cable.

En particular, a este respecto, los inventores aprovechan el hecho de que la medición de la corriente en un generador VLF HV ya tiene lugar en un punto de captación. Si se produce un fallo en un cable de alimentación durante una prueba VLF (por ejemplo, una ruptura), la oscilación resultante también pasará forzosamente por este punto de captación. En el punto de captación, la señal de la oscilación puede detectarse, por ejemplo, inductiva/magnéticamente por medio de una bobina (por ejemplo, bobina de Rogowski o de núcleo de aire con núcleo inductivo o sin él, inductancias a modo de ejemplo de 0,1<j>H a 10<j>H, en particular de 1<j>H a 6<j>H, y un ancho de banda de varios MHz) o alternativamente por tensión a través de una resistencia de derivación de corriente. Dado que el punto de captación de corriente solo está disponible internamente en el generador VLF HV, esta ubicación ofrece la posibilidad de utilizar la corriente de medición para el diagnóstico tangente delta, así como para la localización de fallos.

Así, la invención también se basa en conocimiento en relación con la toma de la señal de vibración. Esto se debe a que la señal de vibración no puede captarse simplemente, por ejemplo, en el cable de conexión de alta tensión, ya que la corriente puede circular a través de varias conexiones relacionadas con la tierra de protección, lo que significa que la resolución puede no ser suficiente al captarse allí o que tendrían que generarse corrientes de impulso correspondientemente más altas para lograr una señal de vibración medible.

Los conceptos de prelocalización de fallos descritos en el presente documento son particularmente singulares, en el sentido de que el posicionamiento inteligente de la detección de vibraciones en la trayectoria de medición de corriente de un generador de VLF HV (es decir, en el punto de captación de corriente) permite extraer conclusiones directas sobre la distancia a la ubicación del fallo en caso ruptura durante la prueba.

La figura 1 muestra una representación esquemática de un aparato 1 de prueba portátil para comprobar un elemento 3 de prueba, por ejemplo, un cable de alta o media tensión, como un cable coaxial, según el concepto inventivo. El aparato 1 de prueba comprende una disposición 5 de circuito, esencialmente una unidad 7 generadora de tensión de prueba VLF para generar una tensión de prueba (VLF) adecuada y un sistema 9 electrónico (de medida y) de evaluación acoplado a la disposición 5 de circuito e integrado en el aparato de prueba. El sistema 9 electrónico de evaluación está preparado tanto para una prueba tangente delta (unidad 11 de prueba tangente delta), como para la prelocalización de fallos (unidad 13 de prelocalización de fallos). Elhardware(unidad de cálculo) en el que se basa el sistema electrónico 9 de evaluación presenta, por ejemplo, sistemas procesadores digitales con entradas de datos y circuitos microprocesadores que presentan salidas de control y que funcionan según instrucciones legibles por ordenador almacenadas en un medio legible por ordenador. Habitualmente, el sistema electrónico 9 de evaluación comprende una alta potencia de cálculo para el análisis en tiempo real de los conjuntos de datos adquiridos continuamente y que se han de evaluar, así como una memoria a largo plazo (no volátil) para almacenar las instrucciones del programa y una memoria a corto plazo (volátil) muy rápida para almacenar los datos adquiridos y los resultados de la evaluación durante (o como resultado de) la adquisición de datos y el procesamiento de datos de señales de baja frecuencia y/o alta frecuencia, como se describe a continuación.

El aparato 1 de prueba se alimenta de corriente (conexión 15 de alimentación), por ejemplo, a través de la red eléctrica (generalmente una fuente de tensión de alimentación). Un conductor 3A del elemento de prueba 3 está conectado al aparato 1 de prueba a través de un cable 17 de conexión (HV) (con longitudes, a modo de ejemplo, de 5 m a 15 m). Un blindaje 3B del elemento 3 de prueba, así como la disposición 5 de circuito, como se explica con más detalle a continuación, están conectadas a la tierra 19 de protección, en donde la conexión 15 de alimentación también puede llevar una tierra 19 de protección (véase también la figura 2). Entre el conductor 3A del elemento de prueba 3 y el blindaje 3B se encuentra un aislamiento 3C que se va a comprobar.

La disposición 5 de circuito está dispuesta en una carcasa 21 del aparato 1 de prueba y puede comprender componentes electrónicos tales como una unidad de procesamiento de señales con amplificadores operacionales, al menos un integrador, un elemento de muestreo y retención, al menos un convertidor analógico-digital para la digitalización para su posterior procesamiento en un procesador, que tiene al menos una memoria para almacenar datos de muestreo (datos de medición). La disposición 5 de circuito también puede estar conectada a un control 23 del aparato 1 de prueba provisto en el aparato 1 de prueba o total o parcialmente fuera del aparato 1 de prueba o puede estar (parcialmente) integrada en este. Esto, a su vez, genera una tensión de prueba junto con las fuentes de alta tensión contenidas en la disposición 5 de circuito, por ejemplo, proporcionando la potencia para las fuentes de corriente necesarias para regular la tensión de prueba a través de un transformador y un multiplicador en cascada aguas abajo.

En el lado 21A superior de la carcasa 21, se prevé un panel 25A de control (pantalla) para visualizar los datos de prueba obtenidos y al menos un elemento de 25B de mando para ajustar un parámetro de medición (indicado esquemáticamente en la figura 1). El panel 25A de control y el elemento 25B de mando forman, por ejemplo, una interfaz de usuario del control 23.

La figura 2 muestra un esquema de conexiones a modo de ejemplo de la disposición 5 de circuito del aparato 1 de prueba representado en la figura 1 con el elemento de prueba 3 conectado a través del cable 17 de conexión. En la disposición 5 de circuito, la unidad 7 generadora de tensión de prueba comprende, a modo de ejemplo, dos fuentes 27 de alta tensión, que se alimentan de energía a través de la conexión 15 de alimentación y están configuradas para proporcionar una alta tensión positiva (+) o negativa (-) de amplitud variable en sus respectivas salidas, por ejemplo, operando una modulación a un múltiplo de la frecuencia de red. Entre las salidas de las dos fuentes 27 de alta tensión y el elemento de prueba 3, está provista una disposición 29 de conmutación de alta tensión, que se acciona mediante una regulación 31 para la carga y descarga definidas del elemento de prueba 3, que representa una determinada carga capacitiva. La regulación 31 está configurada para garantizar una curva de tensión, preferiblemente, sinusoidal en el elemento de prueba 3.

En la forma de realización mostrada a modo de ejemplo en la figura 2, la disposición 29 de conmutación de alta tensión comprende, por ejemplo, dos cascadas 29A de conmutadores semiconductores, cada una de ellas con un amplificador 29B, sobre el que actúa la regulación 31. Además, las fuentes 27 de alta tensión se controlan por medio del control 23 con ayuda de un generador T de pulsos de reloj, de modo que las dos fuentes 27 de alta tensión pueden proporcionar en cada caso una tensión de prueba que está sincronizada mediante el generador T de pulsos de reloj, es predeterminable en términos de forma de onda y amplitud, ventajosamente está libre de bordes y, en particular, es sinusoidal, y no está influenciada por la regulación 31.

Para más detalles sobre la generación y regulación de la tensión de prueba, se remite, por ejemplo, a los documentos DE 102012024560 B3 y DE 195 13441 A1.

Es esencial para los conceptos descritos en el presente documento, que la unidad 7 generadora de tensión de prueba comprenda una entrada 7A de puesta a tierra del lado de baja tensión y una salida 7B del lado de alta tensión. La salida 7B está conectada eléctricamente a una conexión 33 de elemento de prueba, a la que está conectado eléctricamente el conductor 3A del elemento de prueba 3 para su comprobación. La unidad 7 generadora de tensión de prueba se conecta a tierra en la entrada 7A de puesta a tierra de baja tensión, a través de una conexión 35 de tierra de protección (potencial de tierra interno durante el funcionamiento). En el cable que se ha de comprobar y, en particular, para la prueba, el blindaje 3B (cubierta) del elemento de prueba 3 también está conectado a tierra de protección, de modo que el blindaje 3B y el aparato 1 de prueba VLF, en particular, la unidad 7 generadora de tensión de prueba están conectados a una tierra de protección común. En particular, cuando se comprueban cables de alta o media tensión tendidos bajo tierra, el blindaje 3B se encuentra a potencial de tierra al principio y al final (tierra 19 de protección). En caso de defecto 37 en el elemento de prueba 3, si la conexión 35 de puesta a tierra de protección está conectada al mismo potencial de tierra (tierra 19 de protección), puede formarse un circuito eléctrico por el que puede circular una corriente de medición y que se extiende desde la unidad 7 generadora de tensión de prueba a través del elemento de prueba 3, en particular, el defecto 37, y a través de la conexión 35 de puesta a tierra de protección a través de la entrada 7A de puesta a tierra de vuelta a la unidad 7 generadora de tensión de prueba.

La corriente de medición es accesible en un conductor 39 de conexión que conecta eléctricamente la entrada 7A de puesta a tierra del lado de baja tensión con la conexión 35 de tierra de protección (potencial de tierra interno durante el funcionamiento), para una medición dentro del aparato 1 de prueba y en un entorno de baja tensión. El conductor 39 de conexión representa así un punto de captación de corriente para medir la corriente de medición y se utiliza para una toma 41 de señal de baja frecuencia, por ejemplo, a través de una impedancia 41A, para generar una señal de diagnóstico. La señal de diagnóstico se utiliza como parte del procesamiento de señales analógicas y/o digitales en la unidad 11 de prueba tangente delta para determinar la fase y, por tanto, la pérdida de potencia.

Los conceptos descritos en el presente documento utilizan también el punto captación de corriente para la prelocalización de fallos, en el que una toma 43 de señal de alta frecuencia, por ejemplo, inductivamente a través de una bobina 43A, se posiciona en el entorno de baja tensión del conductor 39 de conexión para generar una señal de prelocalización de alta frecuencia. La toma 43 de señal de alta frecuencia puede situarse antes o después de la toma 41 de señal de baja frecuencia a lo largo del conductor 39 de conexión. El trasfondo de esto es que, en el caso de una ruptura en el defecto 37 o durante la formación de una ruptura o en el caso de una descarga parcial de alta energía correspondiente, se forma una oscilación de alta frecuencia, cuya frecuencia depende de una posición del defecto 37 en el elemento de prueba, en particular, de una distancia D del defecto 37 con respecto a la conexión 33 de elemento de prueba (entendida por el experto como dada por una variable de distancia del defecto/fallo). La información sobre esta oscilación de alta frecuencia puede obtenerse a través de la señal de prelocalización de alta frecuencia en el sistema electrónico 9 de evaluación, en particular, con el procesamiento de señales analógicas y/o digitales en la unidad 13 de prelocalización de fallos. La información puede introducirse en el control del aparato 1 de prueba o emitirse/almacenarse en un aparato de prueba como parte de un informe de medición.

La información sobre la prelocalización de fallos puede obtenerse continuamente durante la prueba tangente delta, ya que la señal de prelocalización de alta frecuencia puede registrarse y evaluarse continuamente. La evaluación comprende, por ejemplo, una comprobación de verosimilitud de las distancias de fallo significativas, mediante la obtención de frecuencias fundamentales a partir de la señal de prelocalización de alta frecuencia, que se comparan con la longitud del cable.

La figura 3 ilustra en un diagrama de flujo el proceso de comprobación de aislamientos, por ejemplo, de cables coaxiales para la distribución de potencia/energía en redes de suministro eléctrico. En general, la información sobre el aislamiento se obtiene para pruebas y mediciones de diagnóstico mediante una medición de rotación de fase (medición tangente delta) y una medición de oscilaciones rápidas (de alta frecuencia) y transitorias durante o incluso antes de una ruptura del aislamiento del cable, y se analiza, en particular, para el cálculo de distancias (prelocalización).

Para la prueba, el conductor 3A del elemento de prueba 3 se conecta a una conexión 33 de elemento de prueba del aparato 1 de prueba (por ejemplo, a través del cable 17 de conexión) y el blindaje 3B del elemento de prueba 3 se encuentra en el estado montado del elemento de prueba o está conectado a la toma 19 de tierra de protección (etapa 101).

La tensión de prueba, en este caso, una tensión de prueba de muy baja frecuencia (VLF) se genera por medio de la unidad 7 generadora de tensión de prueba (pulsada) y se acopla al elemento de prueba 3 (etapa 103). La tensión de prueba varía sinusoidalmente con una frecuencia de 0,01 Hz a 1 Hz a una amplitud de tensión generalmente en el intervalo de 20 kVpico a 120 kVpico, en particular, de 40 kVpico a 100 kVpico. Para generar una curva envolvente de alta calidad, el generador T de pulsos de reloj suministra una base de tiempo para sincronizar las fuentes 27 de alta tensión, de modo que la tensión de prueba sinusoidal se pueda generar por medio de las cascadas 29A de conmutadores semiconductores (como fuentes de corriente) a través de la regulación 23 en la salida 7B de la unidad 7 generadora de tensión de prueba.

La tensión aplicada al elemento de prueba 3 expone el aislamiento 3C del elemento de prueba 3 dispuesto entre el conductor 3A y el blindaje 3B a una intensidad de campo definida y permite comprobar el aislamiento 3C. Para generar la tensión en el elemento de prueba 3, fluye una corriente regulada a través del elemento de prueba 3 a partir de las cascadas 29A de conmutadores semiconductores (como fuentes de corriente), que forma un circuito cerrado a través de la tierra de protección, en particular, de la conexión 35 de tierra de protección, de vuelta a la unidad 7 generadora de tensión de prueba (las fuentes 27 de alta tensión).

Para determinar el factor de disipación (etapa 105), se utiliza una impedancia (como ejemplo de toma de señal de baja frecuencia), preferiblemente, un circuito paralelo que comprende resistencia y condensador, y, por medio de un procesamiento de señales realizado en el sistema electrónico 9 de evaluación, se determina un valor momentáneo de la intensidad de corriente, una curva de la intensidad de corriente y su posición de fase y se reenvía a la unidad de control. En este sentido, se genera, en particular, una señal de diagnóstico de baja frecuencia asociada a la corriente de medición para una medición de rotación de fases con una toma de señal de baja frecuencia en el punto captación de corriente (etapa 105A) y se analiza mediante la unidad de evaluación con respecto a la posición de fase y el factor de disipación (etapa 105B). La determinación del factor de disipación y la disposición subyacente se diseñan preferiblemente para detectar y analizar bajas frecuencias asociadas a la corriente de medición en el intervalo de la señal de diagnóstico de 0,01 Hz a 1 Hz. Por ejemplo, una frecuencia de muestreo digital se sitúa en frecuencias comprendidas en el intervalo de 500 Hz a 10 kHz.

Para la prelocalización de fallos (etapa 107), se miden oscilaciones de alta frecuencia mediante un acoplamiento inductivo (como ejemplo de toma de señal de alta frecuencia) (etapa 107A) y se genera una señal de prelocalización de alta frecuencia (etapa 107B) y se evalúa con respecto a una distancia de fallo mediante un procesamiento de señal realizado en el sistema electrónico 9 de evaluación (etapa 107C). En particular, las corrientes se registran continuamente y, por tanto, también en caso de ruptura del aislamiento 3C en el elemento de prueba 3 o incluso antes de la ruptura, y se evalúa continuamente su verosimilitud en función de los parámetros conocidos del elemento de prueba 3 (como la longitud). El acoplamiento inductivo se diseña preferiblemente para las frecuencias asociadas a la corriente de medición durante la ruptura (onda transitoria, oscilación) en el intervalo de 20 kHz a 2 MHz. Por ejemplo, una frecuencia de muestreo digital se sitúa en frecuencias comprendidas en el intervalo entre 1 MHz y varios 100 MHz.

Como se muestra en la figura 4 en un diagrama de flujo a modo de ejemplo, el procesamiento de la señal en la etapa 107C sirve para la detección de ondas viajeras (“detection of travelingwaves” ). El procesamiento de la señal incluye, por ejemplo, el muestreo continuo de la señal de prelocalización de fallos, opcionalmente con un filtrado de la señal de prelocalización (etapa 109, “permanent sampling and framing” ) y el almacenamiento (intermedio) de los datos de medición resultantes de forma continua, por ejemplo, en una memoria cíclica/búfer anular (etapa 111, “storing in cyclic buffer).Mediante el filtrado se puede preparar, por ejemplo, un área parcial de la señal grabada cíclicamente como fragmento para su posterior procesamiento de señales.

Además, el procesamiento de la señal comprende una etapa de identificación (etapa 113,“ identifying fundamentalwaves” ), en la que pueden determinarse a partir de la señal una o varias oscilaciones dominantes y sus parámetros (como la frecuencia, la posición de fase y la amplitud, así como la relación de amplitud). Como resultado, la etapa de identificación puede proporcionar datos de oscilación en un dominio temporal, por ejemplo, para una sección de dominio temporal retrotransformada, que se utiliza para los posteriores cálculos de evaluación.

Por ejemplo, se puede realizar una correlación de las oscilaciones dominantes identificadas con los datos de medición originales (etapa 115, “performing correlation of fundamentáis” ) para evaluar los datos de oscilación (en particular, para determinar la posición exacta de la oscilación que se ha de considerar en el dominio del tiempo), con el fin de seleccionar o confirmar la(s) oscilación(es) más adecuada(s) (o varias adecuadas) y, preferiblemente, para identificar la oscilación que mejor se ajusta a los datos de medición. En general, una correlación es una medida de la concordancia entre la señal de medición y la oscilación identificada.

Por último, pueden utilizarse parámetros como la longitud del cable y la velocidad de propagación de las ondas para comprobar la verosimilitud de una oscilación dominante identificada con respecto al elemento de prueba (etapa 117, “evaluating parameters of fundamentals” ).Si la comprobación de verosimilitud tiene éxito (por ejemplo, la verosimilitud determinada está por encima de un valor umbral), esta oscilación dominante representa una oscilación fundamental que se debe a un fallo.

Si se encuentra una oscilación adecuada (por ejemplo, si la verosimilitud está por encima de un valor umbral), los parámetros determinados para la oscilación, como la frecuencia de oscilación, la periodicidad y la especificación de calidad (ponderación de amplitud), se pueden almacenar por medio de la unidad de control, por ejemplo, en un informe de medición (etapa 119B) y/o mostrarse en la pantalla (etapa 119C).

La figura 5 muestra un diagrama de flujo esquemático de implementaciones a modo de ejemplo para la identificación de oscilaciones fundamentales (etapa 113 en la figura 4). La identificación de oscilaciones fundamentales comienza a partir de la etapa 109, en la que, por ejemplo, los datos de medición se registran digitalmente de forma permanente en la memoria cíclica en una ventana de tiempo objetivo, que se corresponde con la longitud de cable supervisada, en donde se puede realizar el filtrado para el procesamiento de la señal.

Para identificar una oscilación dominante en una primera variante (en el dominio del tiempo), la evaluación permanente puede determinar continuamente retornos a cero y/o valores pico para los datos de medición almacenados en la memoria cíclica (etapa 121) y anotar sus posiciones en la memoria (y/o alternativamente valores diferenciales asociados). Estos pueden reenviarse y procesarse, por ejemplo, como una pila indexada en curso. Por ejemplo, las frecuencias subyacentes de una/varias oscilaciones dominantes (“ fundamentales” ) pueden identificarse a partir de la pila indexada utilizando la base temporal dada (frecuencia de muestreo) (etapa 123).

Como se explica en relación con la figura 4, las frecuencias identificadas pueden comprobarse para obtener la mejor aproximación posible utilizando la memoria cíclica y los datos de medición originales mediante una correlación. Una vez que se ha encontrado una frecuencia fundamental adecuada y esta se corresponde con los parámetros límite del elemento de prueba, que se dan en función de la longitud de cable esperada o adecuada, la frecuencia fundamental identificada puede añadirse a un informe de medición.

En general, no suele ser trivial delimitar correctamente una periodicidad, por ejemplo, en el retorno a cero. Las variantes del análisis de Fourier o del análisis espectral de Wavelet que se describen a continuación pueden evitar los puntos débiles de la evaluación en el dominio temporal y eliminar los componentes armónicos interferentes de la evaluación.

Para identificar varias oscilaciones dominantes en una segunda variante (en el dominio de la frecuencia), la evaluación permanente puede transformar -a partir de la etapa 109- la señal filtrada mediante una transformación discreta de Fourier a un espectro de frecuencias basado en una oscilación sinusoidal (etapa 131,“discrete Fourier transformation into frequency domain” ).En la gama de frecuencias, resulta una ponderación de las posibles amplitudes sinusoidales dominantes.

Se puede realizar una selección de las oscilaciones dominantes (sinusoidales) (frecuencias de oscilación) mediante una evaluación de la amplitud (etapa 133,“ identifying one or more dominant frequencies in frequency domain” ).Las frecuencias identificadas pueden transformarse inversamente (etapa 135,“ inverse Fourier transformation’) y superponerse a la señal de medición en el dominio del tiempo como oscilación dominante (transitoria). Las frecuencias/oscilaciones dominantes identificadas pueden comprobarse mediante una correlación para obtener la mejor aproximación posible utilizando los datos de medición almacenados en la memoria cíclica (etapas 115 y 117 de la figura 4). Una vez que se ha encontrado una oscilación fundamental adecuada y esta se corresponde con los parámetros límite del elemento de prueba, que se dan en función de la longitud de cable esperada o adecuada, la oscilación fundamental identificada puede añadirse al informe de medición.

Para identificar varias oscilaciones dominantes en una tercera variante (en el “ rango espectral” ), la evaluación permanente puede transformar -a partir de la etapa 109- la señal filtrada mediante una transformación Wavelet continua en un espectro sobre la base de formas de onda esperadas (típicas) y predefinidas (etapa 141,“ continuousWavelet transformatiorí").En el espectro hay una ponderación relativa de posibles oscilaciones dominantes (coincidencia de patrones).

Puede realizarse una selección de las características dominantes (etapa 143, “identifying one or more dominant matches in spectrum” ), estas pueden transferirse al dominio del tiempo (etapa 145,“ transforming identifíed matches into time domain” )y superponerse a la señal de medición en el dominio del tiempo como una oscilación dominante (transitoria). Las frecuencias identificadas pueden comprobarse mediante una correlación para obtener la mejor aproximación posible utilizando los datos de medición almacenados en la memoria cíclica (etapas 115 y 117 de la figura 4). Una vez que se ha encontrado una frecuencia fundamental adecuada y esta se corresponde con los parámetros límite del elemento de prueba, que se dan en función de la longitud de cable esperada o adecuada, la frecuencia fundamental identificada puede añadirse al informe de medición.

Las oscilaciones fundamentales dominantes pueden identificarse utilizando, por ejemplo, uno de los tres procedimientos descritos anteriormente. Estos pueden preverse complementariamente a la evaluación de la medición tangente delta en la unidad de cálculo del aparato 1 de prueba (en particular, en la unidad 9 de medición y evaluación), en donde las etapas de evaluación pueden implementarse en uno o más módulos informáticos.

La figura 6 muestra una señal de HF HFS (intensidad de la señal Is trazada en función del tiempo t en una sección/ventana de tiempo de la señal de entrada) para un conjunto de datos de medición a modo de ejemplo, que se ha almacenado en la memoria intermedia tras la digitalización de una señal de prelocalización registrada en la toma de señal de alta frecuencia. Se puede reconocer una oscilación fundamental en la gama de frecuencias de MHz que decae tras la ruptura, así como componentes adicionales de mayor frecuencia en forma de modulaciones de la oscilación fundamental. La señal HF HFS puede utilizarse como base para una evaluación en el dominio del tiempo. Por ejemplo, una o más oscilaciones pueden determinarse automática o manualmente (por ejemplo, mediante representación de cursor en un gráfico visualizado) a través de la detección de retornos a cero o valores pico, utilizando la diferencia de tiempo entre dos posiciones.

Una pluralidad de modulaciones puede dificultar la determinación precisa de la oscilación fundamental en el dominio temporal, lo que provoca, en particular, imprecisiones en la identificación de los retornos a cero y los valores máximos en el contexto de una evaluación gráfica. (Para la evaluación en el dominio del tiempo, véase también la descripción anterior de la figura 4.) En el dominio temporal, a menudo solo se determina una oscilación, ya que las oscilaciones superpuestas no siempre se pueden reconocer directamente.

La figura 7 muestra la señal HF HFS de la figura 6 con una oscilación fundamental GS superpuesta de la oscilación, en donde la frecuencia de la oscilación fundamental GS se ha obtenido, por ejemplo, a partir de una evaluación en el dominio de la frecuencia. La correlación entre la onda fundamental GS y la señal HF HFS es un parámetro para la indicación de calidad de la onda fundamental GS.

La figura 8 muestra una evaluación de la oscilación fundamental de la señal HF HFS de la figura 5 en un espectro SP de frecuencias, es decir, en la gama de frecuencias (intensidad de frecuencia If trazada sobre la frecuencia f en una gama de frecuencias relevante para el elemento de prueba). En general, la señal HF HFS (y/o, en determinadas circunstancias, la señal de prelocalización) puede prepararse manual o automáticamente en función de la longitud del recorrido del cable y/o de la velocidad de propagación (tratamiento de la señal, filtrado) antes de transformarla a la gama de frecuencias. A modo de ejemplo, en el espectro SP de frecuencias se han etiquetado dos máximos M1, M2 de frecuencia para dos oscilaciones dominantes. En el marco de una comprobación de correlación, se reveló que la frecuencia del máximo M1 era incorrecta. La frecuencia del máximo M2 se superpuso a la señal HF HFS en la figura 6 y se corresponde con la frecuencia de la oscilación fundamental, lo que permite extraer conclusiones sobre la distancia del fallo en el contexto de la prelocalización de fallos.

Cabe señalar que el resultado de la prelocalización de fallos no representa forzosamente un fallo en el aislamiento. Lo que señala es una probabilidad. Si durante la medición, es decir, como parte de la supervisión y evaluación continuas, se forma un grupo de determinadas distancias de fallo en torno a un lugar, esto puede considerarse una indicación de un fallo real en el aislamiento o de que un fallo está a punto de formarse.

Si la evaluación indica un fallo en el aislamiento a una distancia de fallo real, se puede continuar con una nueva medición como respuesta para la confirmación en el sentido de una identificación clara. Alternativamente, el resultado de la evaluación puede hacer que el control cancele prematuramente la prueba VLF para proteger el cable, de modo que no se alcance la tensión máxima de la prueba tangente delta, que suele situarse en el intervalo de 2 a 3 veces la tensión útil U0. De este modo, se puede proteger el elemento de prueba y evitar, por ejemplo, el endurecimiento del fallo o también una ruptura.

Los procedimientos de localización de fallos descritos en el presente documento se refieren, en particular, a fallos de cables con alta resistencia o fallos temporales. En los procedimientos, las mediciones se realizan en una señal de corriente, que fluye a través de un elemento de prueba conectado(Device Under Test,DUT; cable de alimentación, cable coaxial...). Si, por ejemplo, se produce una ruptura en el elemento de prueba(Arc, Breakdown),se desencadena una onda transitoria (oscilación), cuya frecuencia/duración es proporcional a la distancia de la ruptura. Dado que el elemento de prueba suele estar conectado directamente a tierra de protección en el blindaje como cable de alimentación, se propone que la corriente se mida en un punto adecuado del generador VLF HV, en el llamado punto de captación IE (potencial de tierra interno).

Las características de los procedimientos y aparatos denominados “ unidad” , “ dispositivo” o similares, utilizados en la presente descripción pueden implementarse, por ejemplo, como unidades físicas discretas, como unidades funcionales conceptuales, por ejemplo, como código desoftware(dentro de un programa de evaluación) almacenado en una unidad de almacenamiento (memoria), como rutinas de un microprocesador y/o dentro de una estructura híbrida dehardware/firmwareen el marco de los conocimientos del experto en la materia. Además, dos o más “ unidades” , etc. pueden integrarse juntas en una única estructura física de circuito (por ejemplo, una unidad o estructura integrada). Por ejemplo, un procesador se puede controlar por código de programa (instrucciones almacenadas), en donde el código de programa es capaz de ejecutar las respectivas funciones cuando se ejecuta por medio de un procesador como, por ejemplo, un microprocesador.

Así, pues, las características mencionadas, en particular, en las reivindicaciones pueden configurarse comosoftware,hardwarey/o una combinación dehardwareysoftware.Los detalles específicos de las distintas unidades se describen en la descripción (y, en particular, en las secciones de ejemplos). Esto proporciona al especialista información suficiente para implementar las correspondientes estructuras en circuitos dehardwareo código desoftware.A modo de ejemplo, la “ unidad de evaluación” divulgada en el presente documento puede estar incorporada a la estructura de una unidad central de procesamiento (CPU), configurada con instrucciones para ejecutar las operaciones para derivar datos de oscilaciones fundamentales. La CPU puede comprender uno o más microprocesadores junto con uno o más elementos de almacenamiento. Un elemento de almacenamiento puede almacenar una o más instrucciones (programas) legibles por microprocesador que, al ser ejecutadas por el microprocesador, realicen la transformación de Fourier o Wavelet, por ejemplo. Además, la unidad 9 de medición y evaluación y el controlador pueden comprender distintas unidades, que interactúen entre sí para realizar las acciones deseadas, como recibir, acceder a y/o enviar conjuntos de datos, identificar máximos, etc.

Se declara explícitamente que todas las indicaciones de intervalos o de grupos de unidades revelan cualquier posible valor intermedio o subgrupo de unidades, con el fin de la divulgación original, así como con el fin de limitar la invención reivindicada, en particular, también como límite de una indicación de intervalo.

Claims (12)

1. REIVINDICACIONES

   i.Aparato (1) de prueba para examinar un cable (3) de alta o media tensión mediante un procedimiento de prueba de muy baja frecuencia (VLF, en sus siglas en inglés), que comprende:

   una disposición (5) de circuito con

   -una unidad (7) generadora de tensión de prueba que comprende una entrada (7A) de puesta a tierra del lado de baja tensión y una salida (7B) del lado de alta tensión y está configurada para proporcionar una tensión de prueba variable en la salida (7B) del lado de alta tensión,

   -una conexión (15) de alimentación para conectar la unidad (7) generadora de tensión de prueba a una fuente de tensión de alimentación,

   -una conexión (33) de elemento de prueba para conectar la salida (7B) del lado de alta tensión a un conductor (3A) del cable (3) de alta o media tensión, en particular, a través de un cable (17) de conexión de prueba,

   -una toma (35) de tierra de protección para la conexión a la tierra (19) de protección, -un conductor (39) de conexión, que conecta eléctricamente la entrada (7A) de puesta a tierra del lado de baja tensión a la toma (35) de tierra de protección, de modo que el conductor (39) de conexión representa un punto de captación de corriente, a través del cual fluye una corriente de prueba durante la prueba del cable (3) de alta o media tensión, que se forma entre la entrada (7A) de puesta a tierra del lado de baja tensión y un blindaje (3b ) del cable (3) de alta o media tensión que también está conectado a la tierra (19) de protección,

   -una toma (41) de señal de baja frecuencia en el punto de captación de corriente, en la que se genera una señal de diagnóstico de baja frecuencia basada en la corriente de prueba, y

   -una toma (43) de señal de alta frecuencia en el punto de captación de corriente, en la que se genera una señal de prelocalización de alta frecuencia para una medición de una oscilación transitoria de alta frecuencia basada en la corriente de prueba, y

   un sistema electrónico (9) de evaluación, que

   -está conectado a la toma (41) de señal de baja frecuencia para recibir la señal de diagnóstico de baja frecuencia y está configurado para realizar una medición de rotación de fases VLF y

   -está conectado a la toma (43) de señal de alta frecuencia para recibir la señal de prelocalización de alta frecuencia y está configurado para la evaluación de la distancia de un fallo.
2. 2. Aparato (1) de prueba según la reivindicación 1, en donde la disposición (5) de circuito está configurada para utilizar la tensión de prueba variable para generar simultáneamente la señal de diagnóstico de baja frecuencia para una prueba de aislamiento del cable de alta o media tensión mediante la medición de rotación de fases VLF y la señal de prelocalización de alta frecuencia para la prelocalización de fallos mediante la medición de oscilaciones transitorias de alta frecuencia, y/o

   en donde la entrada (7A) de puesta a tierra del lado de baja tensión solo puede conectarse a la tierra (19) de protección a través del conductor (39) de conexión.
3. 3. Aparato (1) de prueba según la reivindicación 1 o 2, en donde la toma (43) de señal de alta frecuencia comprende un acoplamiento eléctrico y/o magnético con el conductor (39) de conexión y el acoplamiento está configurado para detectar la señal de prelocalización con frecuencias en el intervalo de 20 kHz a 2 MHz con una frecuencia de muestreo con frecuencias en el intervalo de 1 MHz a varios 100 MHz.
4. 4. Aparato (1) de prueba según la reivindicación 3, en donde el acoplamiento está configurado como

   -un acoplamiento inductivo, en particular, mediante una bobina (43A) como una bobina de Rogowski o una bobina con núcleo inductivo o sin él, y/o

   en donde la toma (43) de señal de alta frecuencia está concebida para detectar continuamente una oscilación de corriente de alta frecuencia en el conductor (39) de conexión, y

   la oscilación de corriente de alta frecuencia puede detectarse, en particular, en caso de una ruptura del aislamiento (3C) en el cable (3) de alta o media tensión, o puede detectarse una oscilación de corriente de alta frecuencia asociada a una ruptura inminente.
5. 5.Aparato (1) de prueba según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el sistema electrónico (9) de evaluación está configurado para

   -deducir una variable de distancia asociada a la oscilación de corriente de alta frecuencia a partir de la señal de prelocalización,

   -evaluar la variable de distancia con respecto a la verosimilitud, teniendo en cuenta un parámetro conocido del cable (3) de alta o media tensión, en particular, una longitud del cable (3) de alta o media tensión, y

   -emitir una variable (D) de distancia de fallo asociada al cable (3) de alta o media tensión.
6. 6. Aparato (1) de prueba según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la unidad (7) generadora de tensión de prueba genera la tensión de prueba para una medición tangente delta y la toma (41) de señal de baja frecuencia

   -está configurada para detectar un valor momentáneo de una corriente en el conductor (39) de conexión, y/o

   -comprende una impedancia (41A) en el conductor (39) de conexión, en particular, una conexión en paralelo de resistencia y condensador.
7. 7. Aparato (1) de prueba según la reivindicación 6, en donde el sistema electrónico (9) de evaluación está configurado para determinar un factor de disipación asociado al cable (3) de alta o media tensión a partir de la señal de diagnóstico y está diseñado, en particular, para detectar frecuencias bajas de la señal de diagnóstico en el intervalo de 0,01 Hz a 1 Hz con una frecuencia de muestreo con frecuencias en el intervalo de 500 Hz a 10 kHz.
8. 8. Aparato (1) de prueba según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el sistema electrónico de evaluación

   -comprende al menos una unidad de procesamiento de señales analógicas y/o digitales y/o -un procesador y/o una memoria (111) intermedia.
9. 9. Aparato (1) de prueba según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el aparato (1) de prueba comprende, además, una unidad (23) de control con una memoria y una pantalla (25A), en donde la unidad (23) de control está conectada al sistema electrónico (9) de evaluación y está configurada para almacenar una variable de distancia de fallo en la memoria, para mostrarla en la pantalla (25A) y/o para utilizar una variable de distancia de fallo como parámetro de control para controlar el aparato (1) de prueba, en particular, para cancelar una prueba VLF.
10. 10. Aparato (1) de prueba según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el aparato (1) de prueba comprende, además, una carcasa (21), en la que están dispuestos la disposición (5) de circuito y el sistema electrónico de evaluación y, opcionalmente, una unidad (23) de control.
11. 11. Procedimiento para probar un cable (3) de alta o media tensión, en particular, utilizando un aparato (1) de prueba según una de las reivindicaciones anteriores, con las etapas de:

    -Creación de una corriente de prueba con una unidad (7) generadora de tensión de prueba en un cable (3) de alta o media tensión conectado a un conductor (39) de conexión, que conecta una entrada (7A) de puesta a tierra del lado de baja tensión de la unidad (7) generadora de tensión de prueba con la tierra (19) de protección a través de una conexión (35) de tierra de protección, en donde el conductor (39) de conexión representa un punto de captación de corriente por el que circula la corriente de prueba, y la corriente de prueba se forma entre la entrada (7A) de puesta a tierra del lado de baja tensión y un blindaje (3B) del cable (3) de alta o media tensión que también está conectado a la tierra (19) de protección,

    -generación de una señal de diagnóstico de baja frecuencia asociada a la corriente de prueba para realizar una medición de rotación de fases VLF con una toma (41) de señal de baja frecuencia en el punto de captación de corriente (etapa 105A),

    -generación de una señal de prelocalización de alta frecuencia asociada a la corriente de prueba para una evaluación de la distancia de fallo con una toma (43) de señal de alta frecuencia en el punto (107B) de captación de corriente, en donde la señal de prelocalización de alta frecuencia se genera continuamente durante la medición de rotación de fases VLF y

    -evaluación de la señal de prelocalización de alta frecuencia en un sistema electrónico (9) de evaluación con respecto a una distancia (D) de fallo (etapa 107C).
12. 12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11, en donde la evaluación con respecto a una distancia de fallo para detectar ondas viajeras, provocadas por un fallo en el cable (9) de alta o media tensión se realiza por medio de un procesador y comprende las siguientes etapas:

    -Muestreo continuo y filtrado de la señal de prelocalización, en particular, con un convertidor analógico-digital, en donde se genera un conjunto de datos de medición continua (etapa 109), -almacenamiento intermedio del conjunto de datos de medición en una memoria (111) cíclica, -identificación de una pluralidad de oscilaciones dominantes en el conjunto de datos de medición (etapa 113),

    -correlación de las oscilaciones dominantes identificadas con el conjunto de datos de medición almacenados temporalmente (etapa 115) y

    -comprobación de la verosimilitud de al menos una oscilación dominante identificada seleccionada para el cable de alta o media tensión (etapa 115).

    Procedimiento según la reivindicación 12, en donde el procesador para identificar la pluralidad de oscilaciones dominantes está configurado para

    -reconocer retornos a cero y/o valores pico en el conjunto de datos de medición y/o -visualizar el conjunto de datos de medición en una pantalla (25A), para que un usuario pueda leer los retornos a cero y/o los valores de pico establecidos (etapa 121), y

    derivar una oscilación dominante a partir de los retornos a cero y/o los valores de pico para correlacionarla con el conjunto de datos de medición almacenado temporalmente (etapa 123); y/o en donde el procesador para identificar la pluralidad de oscilaciones dominantes está configurado para

    aplicar una transformada discreta de Fourier al conjunto de datos de medición y generar un conjunto de datos de medición transformado en el dominio de frecuencia (etapa 131), reconocer al menos una frecuencia de oscilación dominante (etapa 133), transformar la al menos una frecuencia de oscilación dominante de nuevo en el dominio del tiempo (etapa 135) y derivarla como al menos una oscilación dominante para correlacionarla con el conjunto de datos de medición almacenado temporalmente; y/o

    en donde el procesador para identificar la pluralidad de oscilaciones dominantes está configurado para

    aplicar una transformada wavelet continua al conjunto de datos de medición (etapa 141), reconocer al menos una característica dominante en el espectro (etapa 143), transferir la al menos una característica dominante al dominio de tiempo (etapa 145) y derivarla como al menos una oscilación dominante para correlacionarla con el conjunto de datos de medición almacenado temporalmente.

    Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 13, en donde la señal de prelocalización de alta frecuencia se evalúa con respecto a una distancia de fallo de tal manera que se calcula una variable de distancia de fallo para una oscilación fundamental, cuya verosimilitud está por encima de un valor umbral (etapa 119A) y/o

    en donde los parámetros asociados a la oscilación fundamental, como la frecuencia de oscilación, la periodicidad y la especificación de calidad y/o la variable de distancia de fallo

    -se almacena en una memoria,

    -se guarda en un informe de mediciones (109B),

    -se visualiza en una pantalla (109C) y/o

    -se alimenta al control del aparato de prueba como parámetro de control, en particular, para cancelar una prueba VLF.