BR112021014850A2

BR112021014850A2 - Sistema de controle para um dispositivo regulador de tensão

Info

Publication number: BR112021014850A2
Application number: BR112021014850-7A
Authority: BR
Inventors: Daniel Joseph Daley; Fred Joseph Rapant; Richard John Kaluzny; Daniel Michael Sauer; Kyle James Heiden
Original assignee: Eaton Intelligent Power Limited
Priority date: 2019-02-01
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2021-10-05
Also published as: US20200249709A1; MX2021008951A; EP3918438A1; AU2020214101A1; WO2020156760A1; CA3127396A1; US11507118B2; AU2020214101B2

Abstract

sistema de controle para um dispositivo regulador de tensão. trata-se de um sistema de controle para um dispositivo regulador de tensão que é configurado para determinar uma posição de derivação de um mecanismo de comutação de derivação do dispositivo regulador de tensão, sendo que o sistema de controle é configurado para: determinar uma impedância interna do dispositivo regulador de tensão com base em uma posição de derivação inicial; determinar uma tensão da impedância interna com base em uma corrente de carga medida; determinar uma tensão do primeiro enrolamento com base na tensão de entrada, na tensão de saída e na tensão da impedância interna; e determinar a posição de derivação com base na tensão do primeiro enrolamento, n, e na tensão de um segundo enrolamento, onde n é um valor inteiro que representa uma contagem de voltas no segundo enrolamento.

Description

"SISTEMA DE CONTROLE PARA UM DISPOSITIVO REGULADOR DE TENSÃO" CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente revelação se refere a um sistema de controle para um dispositivo regulador de tensão. O dispositivo regulador de tensão pode ser, por exemplo, um comutador de derivação sob carga, um regulador de tensão de linha, ou um regulador de tensão de passo. O dispositivo regulador de tensão é usado em uma rede de distribuição de energia elétrica.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Dispositivos reguladores de tensão são usados para monitorar e controlar um nível de tensão em uma rede de distribuição de energia elétrica.

SUMÁRIO

[0003] Em um aspecto, um sistema de controle para um dispositivo regulador de tensão é configurado para determinar uma posição de derivação de um mecanismo de comutação de derivação do dispositivo regulador de tensão, sendo que o sistema de controle inclui: um ou mais processadores eletrônicos; e uma mídia de armazenamento não transitório legível por máquina que inclui instruções que, quando executadas, fazem com que o um ou mais processadores eletrônicos executem as tarefas de: determinar uma impedância interna do dispositivo regulador de tensão com base em uma posição de derivação inicial; determinar uma tensão da impedância interna com base em uma corrente de carga medida; determinar uma tensão do primeiro enrolamento com base na tensão de entrada, na tensão de saída e na tensão da impedância interna; e determinar a posição de derivação com base na tensão do primeiro enrolamento, N, e uma tensão de um segundo enrolamento, onde N é um valor inteiro que representa uma contagem de voltas no segundo enrolamento.

[0004] As implementações podem incluir um ou mais dentre os recursos apresentados a seguir. As instruções podem incluir também instruções que, quando executadas, fazem com que o um ou mais processadores eletrônicos executem as tarefas de: comparar a posição de derivação determinada com a posição de derivação inicial, e determinar se a posição de derivação inicial deve ser reavaliada com base na comparação. Para reavaliar a posição de derivação inicial, as instruções podem incluir também instruções que, quando executadas, fazem com que o um ou mais processadores eletrônicos executem as tarefas de: determinar uma segunda impedância interna do dispositivo regulador de tensão com base em uma segunda posição de derivação inicial; determinar uma tensão da segunda impedância interna com base em uma corrente de carga medida; determinar uma segunda tensão do primeiro enrolamento com base na tensão de entrada, na tensão de saída e na tensão da segunda impedância interna; e determinar uma segunda posição de derivação do mecanismo de comutação de derivação com base na segunda tensão do primeiro enrolamento, N, e na tensão do segundo enrolamento. A segunda posição de derivação inicial pode incluir a posição de derivação inicial aumentada ou diminuída em uma quantidade predefinida.

[0005] As instruções que, quando executadas, fazem com que o um ou mais processadores eletrônicos comparem a posição de derivação determinada com a posição de derivação inicial, podem incluir instruções configuradas para determinar uma diferença entre a posição de derivação determinada e a posição de derivação inicial, ou uma diferença entre um valor associado à posição de derivação determinada e um valor associado à posição de derivação inicial. A posição de derivação determinada pode ser reavaliada se a diferença não satisfizer uma especificação. Em algumas implementações, a diferença não irá satisfazer a especificação se a diferença estiver fora de uma faixa de valores ou se a diferença não for igual a um valor predeterminado. O sistema de controle pode incluir também uma interface de saída configurada para fornecer uma indicação da diferença que não satisfaz a especificação. A interface de saída pode incluir uma interface configurada para se comunicar com uma estação remota que é separada do dispositivo regulador de tensão, e a interface de saída pode fornecer à estação remota a indicação da diferença que não satisfaz a especificação.

[0006] Em um outro aspecto, um dispositivo regulador de tensão inclui: um primeiro enrolamento que inclui: M voltas, onde M é um número inteiro que é maior que 1; T derivações, onde T é um número inteiro que é maior que | e pelo menos uma das M voltas está entre quaisquer duas das T derivações; um nó de entrada configurado para receber uma tensão de entrada; um nó de saída configurado para fornecer uma tensão de saída a uma carga; um mecanismo de comutação de derivação que inclui um contato elétrico móvel configurado para fazer contato elétrico com pelo menos uma das T derivações; um segundo enrolamento eletricamente conectado ao primeiro enrolamento, o segundo enrolamento incluindo N voltas, onde N é um número inteiro que é pelo menos igual a um; e um sistema de controle configurado para determinar uma posição de derivação do mecanismo de comutação de derivação, sendo que a posição de derivação é um valor que indica qual das T derivações está conectada ao contato elétrico móvel, e sendo que o sistema de controle que é configurado para determinar a posição de derivação, inclui o sistema de controle que é configurado para: determinar uma impedância interna do dispositivo regulador de tensão com base em uma posição de derivação inicial; determinar uma tensão da impedância interna com base em uma corrente de carga medida; determinar uma tensão do primeiro enrolamento com base na tensão de entrada, na tensão de saída e na tensão determinada da impedância interna; e determinar a posição de derivação com base na tensão do primeiro enrolamento, N, e na tensão do segundo enrolamento.

[0007] As implementações podem incluir um ou mais dentre os recursos apresentados a seguir. O sistema de controle pode ser adicionalmente configurado para: comparar a posição de derivação determinada com a posição de derivação inicial.

[0008] O segundo enrolamento pode ser eletricamente conectado ao nó de entrada do primeiro enrolamento e, nessas implementações, a tensão do segundo enrolamento é a tensão de entrada.

[0009] O segundo enrolamento pode ser eletricamente conectado ao nó de saída do primeiro enrolamento e, nessas implementações, a tensão do segundo enrolamento é a tensão de saída.

[0010] O dispositivo regulador de tensão pode incluir também um transformador de potencial diferencial configurado para medir uma diferença de tensão entre o nó de entrada e o nó de saída, e sendo que o sistema de controle é configurado para determinar uma tensão do primeiro enrolamento com base na tensão de entrada, na tensão de saída e na tensão da impedância interna, pode incluir o sistema de controle que é configurado para determinar a tensão do primeiro enrolamento com base na diferença entre a tensão medida e a tensão da impedância interna.

[0011] O dispositivo regulador de tensão pode incluir também um transformador de potencial de carga e um transformador de potencial de fonte, sendo que o transformador de potencial de carga é configurado para medir a tensão de saída, e o transformador de potencial de fonte é configurado para medir a tensão de entrada, e sendo que o sistema de controle é configurado para determinar uma tensão do primeiro enrolamento com base na tensão de entrada, na tensão de saída e na tensão da impedância interna, inclui o sistema de controle que é configurado para determinar a tensão do primeiro enrolamento com base na tensão de entrada medida pelo transformador de potencial de fonte, na tensão de saída medida pelo transformador de potencial de carga e na tensão da impedância interna.

[0012] Em um outro aspecto, um método de determinação de uma posição de derivação de um dispositivo regulador de tensão inclui: determinar uma impedância interna do dispositivo regulador de tensão com base em uma posição de derivação inicial; determinar uma tensão da impedância interna com base em uma corrente de carga medida; determinar uma tensão do primeiro enrolamento com base na tensão de entrada, na tensão de saída e na tensão da impedância interna; e determinar a posição de derivação com base na tensão do primeiro enrolamento.

[0013] As implementações podem incluir um ou mais dentre os recursos apresentados a seguir. A posição de derivação determinada pode ser comparada com a posição de derivação inicial; pode ser determinado se a posição de derivação inicial é válida com base na comparação; e se a posição de derivação inicial for inválida: a posição de derivação inicial pode ser comutada para uma segunda posição de derivação; e uma nova posição de derivação pode ser determinada com base na segunda posição de derivação. Se a segunda posição de derivação for inválida, a posição de derivação inicial pode ser comutada ao menos mais uma vez, uma nova posição de derivação pode ser determinada para cada posição de derivação comutada, e é determinada a validade de cada nova posição de derivação determinada; e se nenhuma posição de derivação válida for encontrada, uma indicação perceptível relacionada a nenhuma posição de derivação válida ter sido encontrada pode ser fornecida a uma estação remota ou a um aparelho elétrico separado. Se for encontrada uma posição de derivação válida, são fornecidas informações referentes à posição de derivação válida a uma estação remota ou a um aparelho elétrico separado.

[0014] Em algumas implementações, uma solicitação para determinar a posição de derivação é recebida antes de determinar a impedância interna do dispositivo regulador de tensão.

[0015] As implementações de qualquer uma das técnicas aqui descritas podem incluir um dispositivo regulador de tensão, um sistema que inclui um dispositivo regulador de tensão e um sistema de controle configurado para controlar o dispositivo regulador de tensão, software armazenado em uma mídia não transitória legível por computador que, quando executado, controla um dispositivo regulador de tensão, um kit para adaptação de um dispositivo regulador de tensão, e/ou um método. Os detalhes de uma ou mais implementações são apresentados nos desenhos em anexo e na descrição abaixo. Outros recursos ficarão evidentes a partir da descrição e dos desenhos, bem como a partir das reivindicações.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0016] A Figura 1A é um diagrama de blocos de um exemplo de um sistema eletroenergético 100.

[0017] A Figura 1B é um diagrama de blocos de um exemplo de um sistema de regulação de tensão.

[0018] As Figuras 2A e 2C são diagramas esquemáticos de exemplos de sistemas de regulação de tensão.

[0019] A Figura 2B é um diagrama de circuito de parte do sistema de regulação de tensão da Figura 2A.

[0020] As Figuras 3 a 6 são fluxogramas de exemplos de processos que se referem à determinação de uma posição de derivação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0021] São reveladas técnicas para determinar uma posição de derivação de um mecanismo de comutação de derivação de um dispositivo regulador de tensão.

[0022] Com referência à Figura 1A, é mostrado um diagrama de blocos de um exemplo de um sistema eletroenergético 100. O sistema eletroenergético 100 inclui uma rede de distribuição de energia elétrica 105 que distribui eletricidade a partir de fontes de energia 101 para cargas elétricas 102 através de uma rota de distribuição

106. O sistema eletroenergético 100 inclui sistemas de regulação de tensão 108. Com referência também à Figura 1B, cada sistema de regulação de tensão 108 inclui um dispositivo regulador de tensão 110 e um sistema de controle 160. Os sistemas de regulação de tensão 108 monitoram e controlam o nível de tensão na rede de distribuição de energia elétrica 105. Por exemplo, os sistemas de regulação de tensão 108 podem ser usados para manter uma tensão de estado estável da rede de distribuição de energia elétrica 105, ou de uma porção da rede 105, dentro de uma faixa de tensão, de modo que o nível de tensão na carga 102 também permaneça dentro de uma faixa aceitável. Cada sistema de regulação de tensão 108 pode ser qualquer tipo de dispositivo elétrico, mecânico ou eletromecânico que seja capaz de executar uma operação de regulação de tensão que altera a tensão na rota de distribuição 106. O sistema de regulação de tensão 108 pode ser, por exemplo, um comutador de derivação sob carga (OLTC - on load-tap changer) ou um regulador de tensão de passo.

[0023] Cada dispositivo regulador de tensão 110 inclui um mecanismo de comutação de derivação 112, e uma bobina ou um transformador 120 que inclui derivações 122. O mecanismo de comutação de derivação 112 inclui um ou mais contatos elétricos 132 que são móveis em relação à bobina 120. A bobina 120 é eletricamente conectada à carga 102 quando ao menos uma das derivações 122 está em contato com os contatos elétricos 132. A quantidade de tensão fornecida à carga 102 depende de quais das derivações 122 estão em contato elétrico com os contatos 132. A posição dos contatos 132 em relação às derivações 122 é a posição de derivação.

[0024] Pode ser desafiador rastrear a posição real dos contatos elétricos 132 para determinar qual das derivações 122 está conectada aos contatos 132. Entretanto, o conhecimento da posição precisa dos contatos elétricos 132 em relação às derivações 122 é importante para uma operação robusta e confiável do sistema eletroenergético

100. Por exemplo, o conhecimento da posição de derivação é usado para rastrear a faixa e/ou a frequência de comutações na posição de derivação e/ou a quantidade de tempo que os contatos elétricos 132 ficam em contato com uma derivação específica

122. Essas informações podem ser analisadas e usadas para determinar, por exemplo, uma vida útil restante esperada do sistema de regulação de tensão 108, da bobina 120, dos contatos 132 e/ou da derivação 122. Em outro exemplo, por razões de manutenção e segurança, pode ser importante saber quando a posição de derivação está na derivação neutra do sistema de regulação de tensão 108. Em outro exemplo, a sequência ou operação do mecanismo de comutação de derivação pode variar dependendo da posição de derivação real. Dessa forma, o conhecimento da posição de derivação pode ser importante para a operação adequada do sistema eletroenergético 100, do sistema de regulação de tensão 108 e de outros aparelhos elétricos no sistema eletroenergético 100.

[0025] O sistema de controle 160 implementa um processo que indica confiavelmente a posição de derivação real. Além disso, o sistema de controle 160 implementa uma técnica que pode ser usada para detectar e/ou assegurar que uma comutação de derivação, seja ela comandada de forma remota, local, intencional ou não intencional, foi executada para atualizar adequadamente o contador de derivação e o estado da indicação.

[0026] São conhecidas várias técnicas para estimar a posição de derivação em um dispositivo regulador de tensão. Por exemplo, a posição de derivação pode ser conhecida a partir de um sensor de posição mecanicamente acoplado a um mecanismo de comutação de derivação. Entretanto, essa abordagem exige que equipamentos adicionais (como o sensor de posição, componentes eletrônicos e software associados) sejam incluídos no sistema de regulação de tensão 108 e falha mecânica na detecção ou indicação de ligação pode resultar em erro. Além disso, por razões econômicas e/ou técnicas, a instalação de um sensor de posição não é viável para todos os sistemas de regulação de tensão. Em outro exemplo, a posição de derivação pode ser estimada com o uso de um sensor de corrente ou de tensão que detecta a energização de um motor que aciona o mecanismo de comutação de derivação e incrementa um contador a cada vez que a energização é detectada. Tal abordagem também exige hardware e software adicionais e não é prática para todos os sistemas de regulação de tensão. Além disso, essa abordagem mede apenas alterações relativas na posição e pode fornecer uma estimativa imprecisa da posição de derivação porque um erro de rastreamento persistirá até que uma sincronização manual ou automática seja executada.

[0027] Por outro lado, o sistema de controle 160 implementa uma técnica que usa propriedades medidas (como corrente e tensões) que já são coletadas durante o curso da operação do dispositivo regulador de tensão 110 em conjunto com propriedades conhecidas do dispositivo regulador de tensão 110 para determinar a posição da derivação 122. Dessa forma, o sistema de controle 160 determina a posição da derivação 122 com precisão e sem exigir a instalação de hardware adicional ou reconfiguração do dispositivo regulador de tensão 110. Além disso, o sistema de controle 160 faz uso de informações que já estão disponíveis e, dessa forma, resultam em um sistema de monitoramento eficiente e econômico.

[0028] A rede de distribuição de energia elétrica 105 pode ser, por exemplo, uma rede elétrica, um sistema elétrico ou uma rede elétrica multifásica que fornece eletricidade a clientes comerciais e/ou residenciais. A rede de distribuição de energia 105 pode ter uma tensão operacional de, por exemplo, pelo menos 1 quilovolt (KV), até 34,5 kV, até 38 kV, até 69 kV, ou 69 kV ou mais. A rede de distribuição de energia 105 é uma rede elétrica de corrente alternada (CA) e pode operar a uma frequência fundamental de, por exemplo, 50 a 60 Hertz (Hz). A rota de distribuição 106 pode incluir, por exemplo, uma ou mais linhas de distribuição, cabos elétricos e/ou qualquer outro mecanismo para transmissão de eletricidade.

[0029] As cargas elétricas 102 podem ser qualquer dispositivo que utilize eletricidade e podem incluir equipamentos elétricos que recebem e transferem ou distribuem eletricidade para outros equipamentos na rede de distribuição de energia elétrica 105. As cargas elétricas 102 podem incluir, por exemplo, transformadores, quadros de comutação, sistemas de armazenamento de energia, computadores e equipamentos de comunicação, iluminação, aquecimento e condicionamento de ar, motores e maquinários elétricos em uma instalação de fabricação, e/ou eletrodomésticos e sistemas elétricos em uma residência.

[0030] A fonte de energia 101 pode ser qualquer fonte de eletricidade como, por exemplo, uma usina elétrica que gera eletricidade a partir de combustível fóssil ou a partir de energia térmica, ou uma subestação elétrica. As fontes de energia 101 podem incluir um ou mais recursos de energia distribuída, como, por exemplo, um sistema de energia solar que inclui uma matriz de dispositivos fotovoltaicos (PV - photovoltaic) que convertem luz solar em eletricidade ou um sistema de energia eólica. Mais de uma fonte de energia pode fornecer eletricidade à rede de distribuição elétrica 105, e mais de um tipo de fonte de energia pode fornecer eletricidade à rede de distribuição elétrica 105.

[0031] A Figura 2A é um diagrama esquemático de um sistema de regulação de tensão 208A. O sistema de regulação de tensão 208A é um exemplo de uma implementação do sistema de regulação de tensão 108 das Figuras 1h e 1B. O sistema de regulação de tensão 208A pode ser usado no sistema eletroenergético 100 (Figura 1A). Na Figura 2A, as linhas em estilo traço-ponto-traço indicam um enlace de dados 259 através do qual são transportados dados como, por exemplo, informações, comandos ou dados numéricos. Os dados podem estar sob a forma de sinais elétricos. O sistema de regulação de tensão 208A inclui mais de uma instância do enlace de dados 259. Os enlaces de dados 259 podem ser formados com qualquer tipo de meio com fio ou sem fio que seja capaz de transmitir informações. Por exemplo, os enlaces de dados 259 podem ser cabos elétricos.

[0032] O sistema de regulação de tensão 208A inclui um dispositivo regulador de tensão 210A e um sistema de controle 260. O dispositivo regulador de tensão 210A inclui terminais de fonte, carga e fonte-carga, que são identificados, respectivamente, como S, L e SL. O sistema de regulação de tensão 208A ou o dispositivo regulador de tensão 210A pode ser encerrado em um compartimento (não mostrado). Nessas implementações, cada um dos terminais S, L e SL faz parte de uma bucha que é acessível a partir do exterior do compartimento para possibilitar que o dispositivo regulador de tensão 210A seja conectado a outros componentes no sistema eletroenergético 100. Por exemplo, o terminal L pode ser conectado à carga 102, e o terminal S pode ser conectado à fonte 101. Os nomes dos terminais L e S são simplesmente uma questão de convenção. As condições dinâmicas do sistema podem fazer com que a energia flua do terminal L para o terminal S ou do terminal S para o terminal L.

[0033] O dispositivo regulador de tensão 210A é um "Tipo A" ou "regulador de tensão direto" que inclui um enrolamento em derivação 240 entre o terminal Se o terminal SL e um enrolamento em série 220 entre o terminal S e o terminal L. O dispositivo regulador de tensão 210A inclui também uma chave 221 que é usada para controlar a polaridade da tensão no enrolamento em série 220. Um lado da chave 221 está conectado ao terminal S. O outro lado da chave 221 pode ser conectado a um terminal 229a ou a um terminal 229b. Quando a chave 221 é conectada ao terminal 229b, a tensão ao longo do enrolamento em série 220 é adicionada à tensão do enrolamento em derivação 240. Quando a chave 221 é conectada ao terminal 229a, a tensão ao longo do enrolamento em série 220 é subtraída da tensão do enrolamento em derivação 240.

[0034] Com referência também à Figura 2B, é mostrado um diagrama de circuito simplificado do dispositivo de tensão 210A. O enrolamento em derivação 240 é conectado entre os terminais S e SL. A tensão ao longo do enrolamento em derivação 240 é chamada de tensão de entrada (Vent). O enrolamento em série 220 está conectado entre os terminais S e L. A tensão ao longo do enrolamento em série 220 é chamada de tensão diferencial (Vdif). A tensão de saída (Vsaída) é a tensão entre os terminais L e SL. De acordo com a lei de Kirchoff, a soma de Vent, Vsaída e Vdif é igual a zero. Na implementação mostrada na Figura 2A, a tensão diferencial (Vdif) é medida diretamente por um sensor de tensão 252 e uma indicação da tensão medida é fornecida ao sistema de controle 260.

[0035] A Figura 2C é um diagrama esquemático de um outro sistema de regulação de tensão 208C. O sistema de regulação de tensão 208C é igual ao sistema de regulação de tensão 208A, exceto pelo fato de que o sistema de regulação de tensão 208C não inclui o sensor de tensão 252 entre os terminais S e L. Em vez disso, o sistema de regulação de tensão 208C inclui um sensor de tensão 253 entre os terminais SesSL.O sensor de tensão 253 é acoplado ao sistema de controle 260 e fornece uma indicação da tensão entre os terminais S e SL do dispositivo regulador de tensão 210C.

Na implementação mostrada na Figura 2C, a tensão diferencial (Vdif) é determinada a partir dos valores medidos de Vent e Vsaída com base na lei de Kirchoff.

[0036] Agora, com referência à Figura 2A, cada um dentre o enrolamento em derivação 240 e o enrolamento em série 220 é produzido a partir de um material eletricamente condutivo, como um metal. O enrolamento em derivação 240 e o enrolamento em série 220 são enrolados em torno de um núcleo magnético 223. Cada um dentre o enrolamento em derivação enrolado 240 e o enrolamento em série 220 pode formar, por exemplo, uma espiral. Cada porção do enrolamento 220 ou do enrolamento 240 que circunda o núcleo 223 é chamada de volta. O enrolamento em série 220 tem M voltas, onde M é um número inteiro que é maior que 1. O enrolamento em derivação 240 tem N voltas, onde N é um número inteiro que é maior que 1. Me N podem ter valores iguais ou diferentes. Em outras palavras, o enrolamento em derivação 240 e o enrolamento em série 220 podem ter números diferentes de voltas.

[0037] O núcleo magnético 223 é feito de um material ferromagnético como, por exemplo, ferro ou aço. O núcleo magnético 223 pode ser um núcleo com entreferro ou um núcleo sem entreferro. Em implementações nas quais o núcleo 223 é um núcleo sem entreferro, o núcleo 223 é um segmento contíguo de material ferromagnético. Um núcleo com entreferro inclui um entreferro que não é de material ferromagnético. O entreferro pode ser, por exemplo, ar, náilon ou qualquer outro material que não seja ferromagnético. Assim, em implementações nas quais o núcleo 223 é um núcleo com entreferro, o núcleo inclui ao menos um segmento de um material ferromagnético e ao menos um segmento de um material que não é um material ferromagnético.

[0038] O enrolamento em derivação 240 é eletricamente conectado ao terminal S, que recebe eletricidade da fonte 101 pela rota de distribuição 106. Quando o terminal S recebe eletricidade, o enrolamento em derivação 240 é energizado e uma corrente variável com o tempo (CA) flui no enrolamento em derivação 240. O enrolamento em derivação 240 e o enrolamento em série 220 são magneticamente acoplados pelo núcleo 223. Dessa forma, quando a corrente CA flui no enrolamento em derivação 240, uma corrente variável com o tempo correspondente é induzida no enrolamento em série 220.

[0039] O enrolamento em série 220 inclui T derivações 222, onde T é um número inteiro que é maior que 1. No exemplo da Figura 2A, o enrolamento em série 220 inclui oito derivações que são identificadas como derivações 1,2,3,4,5, 6,7 e 8. O enrolamento em série 220 inclui também uma derivação neutra, que é identificada como O. As derivações O a 8 são coletivamente chamadas de derivações 222. As derivações 222 são feitas de um material eletricamente condutivo (como, por exemplo, metal), e as derivações 222 são eletricamente conectadas ao enrolamento em série 220. Cada derivação é separada da outra derivação mais próxima, com ao menos uma das M voltas disposta entre quaisquer duas derivações adjacentes 222. No exemplo da Figura 2A, existem quatro voltas entre quaisquer duas derivações adjacentes (por exemplo, existem quatro voltas entre a derivação 1 e a derivação 2). Outras implementações são possíveis. Por exemplo, mais ou menos voltas podem estar dispostas entre duas derivações adjacentes. O enrolamento em série 220 pode incluir mais ou menos derivações.

[0040] O sistema de regulação de tensão 208A inclui também um mecanismo de comutação de derivação 212. O mecanismo de comutação de derivação 212 inclui contatos móveis 232a,b, sendo cada um dos quais produzido a partir de um material eletricamente condutivo. Cada um dos contatos móveis 232a,b é eletricamente conectado a um circuito eletromagnético 234, que é um reator ou um autotransformador preventivo. No exemplo da Figura 2A, o circuito eletromagnético 234 inclui duas bobinas 235 que são enroladas em torno de um núcleo comum 236. O contato 232a é eletricamente conectado a uma das bobinas 235, e o contato 232b é eletricamente conectado à outra das bobinas 235. As bobinas 235 também são eletricamente conectadas ao terminal L em um terminal 231. No exemplo da Figura 2A, as bobinas 235 do circuito eletromagnético 234 são eletricamente conectadas ao terminal 231 por meio de um enrolamento equalizador 238. O enrolamento equalizador 238 é uma bobina enrolada com E voltas, onde E é um número inteiro maior que 1. Embora a implementação mostrada na Figura 2A inclua o enrolamento equalizador 238, as bobinas 235 podem ser conectadas ao terminal 231 sem o enrolamento equalizador 238. Em outras palavras, o dispositivo regulador de tensão 210A pode ser implementado sem o enrolamento equalizador 238.

[0041] A tensão no terminal 231 (e, portanto, no terminal L) é determinada com base em qual ou quais das duas derivações 222 são selecionadas pelos (estão em contato elétrico com) contatos elétricos 232a,b. Um sistema de acionamento 250 controla o movimento e a posição dos contatos elétricos 232a,b. Dessa forma, o sistema de acionamento 250 é usado para selecionar quais das derivações 222 estão em contato elétrico com os contatos 232a,b. O sistema de acionamento 250 pode incluir, por exemplo, ligações mecânicas e motores que são usados para mover um ou ambos os contatos móveis 232 para uma derivação específica dentre as derivações 222. O sistema de acionamento 250 é mostrado como sendo fisicamente separado dos contatos móveis 232a,b, mas pode ser implementado para ser mecanicamente acoplado aos contatos móveis 232a,b ou a um dispositivo que esteja mecanicamente acoplado aos contatos móveis 232a,b. O sistema de acionamento 250 é acoplado ao sistema de controle 260 através de um enlace de dados 259 de modo que o sistema de controle 260 seja capaz de fornecer comandos e instruções ao sistema de acionamento 250.

[0042] Quando ambos os contatos elétricos 232a,b estão em contato elétrico com uma das derivações 222, a posição de derivação é uma posição sem ponte de ligação. No exemplo da Figura 2A, os contatos elétricos 232a,b estão ambos na derivação identificada como 2. Dessa forma, o exemplo da Figura 2A mostra uma posição sem ponte de ligação. Quando um dos contatos elétricos 232a,b está em contato elétrico com uma das derivações 222 e o outro contato elétrico 232a,b está em contato elétrico com uma derivação adjacente dentre as derivações 222, a posição de derivação é uma posição com ponte de ligação. Em uma posição de derivação com ponte de ligação, uma diferença de tensão entre as duas derivações adjacentes 222 aciona uma corrente circulante que flui nas bobinas 235 e no enrolamento equalizador 238, e a tensão no terminal 231 está na metade do caminho entre a tensão em cada uma das derivações conectadas 222. Em uma posição de derivação sem ponte de ligação, os contatos elétricos 232a,b são conectados à mesma derivação, não há diferença de tensão entre os contatos elétricos 232a,b e a tensão no terminal 231 é a tensão da derivação conectada.

[0043] O dispositivo regulador de tensão 210A faz um passo ou uma comutação de derivação cada vez que um dos contatos elétricos 232a e 232b é removido de sua derivação atual e colocado em contato elétrico com uma derivação adjacente. Em outras palavras, um passo é uma atuação de uma posição de derivação de estado estável aceitável para uma posição de derivação de estado estável adjacente. No dispositivo regulador de tensão 210A, há nove derivações 222 e um total de 33 posições de estado estável, incluindo a posição neutra. As 33 posições de estado estável incluem 16 posições elevadas (1R, 2R, 3R... 16R), 16 posições inferiores (1L, 2L, 3L... 16L), e a posição neutra. Quando um dos contatos elétricos 232a ou 232b é desconectado das derivações 222 (por exemplo, durante uma operação de passo ou atuação), o dispositivo regulador de tensão 210A não tem uma posição de derivação válida e a posição de derivação não está em nenhuma das 33 possíveis posições de derivação de estado estável.

[0044] Conforme discutido acima, a chave 221 controla a polaridade do enrolamento em série 220. Quando a chave 221 está em contato com o terminal 229b (conforme mostrado na Figura 2A), a tensão do enrolamento em série 220 é adicionada à tensão do enrolamento em derivação 240. Quando o sistema de regulação de tensão 208A está nessa configuração, a posição de derivação é indicada por um valor numérico que representa o número de passos de tensão afastados do neutro seguido do termo "elevada" ou "R". No exemplo da Figura 2A, a derivação 2 está em contato com os contatos elétricos 232a,b e a chave 221 está em contato com o terminal 229b. Dessa forma, a posição de derivação é 4R. As posições de derivação de estado estável adjacentes a 4R são as posições de derivação 3R e 5R. Para comutar para a posição de derivação 3R, o contato elétrico 232b permanece em contato com a derivação 2 e o contato elétrico 232a é removido da derivação 2 e conectado à derivação 1. Para comutar para a posição de derivação 5R a partir da posição 4R, o contato elétrico 232b é removido da derivação 2 e movido para a derivação 3, e o contato elétrico 232a permanece em contato com a derivação 2.

[0045] Quando a chave 221 está em contato com o terminal 229a, a tensão do enrolamento em série 220 é subtraída da tensão do enrolamento em derivação

240. A posição de derivação é indicada por um valor numérico que representa o número de passos de tensão afastados do neutro seguido de "inferior" ou "L" nesta configuração. Dessa forma, se a chave 221 estivesse em contato com o terminal 229a e os contatos elétricos 232a,b estivessem em contato com a derivação 2, conforme mostrado, a posição de derivação seria 14L. As posições de derivação de estado estável adjacentes à posição de derivação 14L são 13L e 15L. Para comutar para a posição de derivação 13L, o contato elétrico 232b é removido da derivação 2 e conectado à derivação 3, e o contato elétrico 232a permanece conectado à derivação 2. Para comutar para a posição de derivação 15L, o contato elétrico 232a é removido da derivação 2 e conectado à derivação 1.

[0046] Quando o contato elétrico 232 está em contato com a derivação O, não há diferença de tensão entre os terminais S e L, e o enrolamento em série não é adicionado ou subtraído da tensão do enrolamento em derivação 240.

[0047] Quando um ou mais dos contatos móveis 232a,b está em contato elétrico com uma ou mais das derivações 222, o circuito eletromagnético 234 conecta eletricamente o enrolamento em série 220 ao terminal L através do terminal 231. Conforme discutido acima, o enrolamento em série 220 inclui M voltas. O número de M voltas através das quais a corrente flui é M', que é determinado com base em qual das derivações 222 está em contato com os contatos móveis 232a,b. Quando os contatos 232a e 232b são conectados às derivações 222, a corrente de carga flui através do terminal 231 e uma tensão é aplicada ao terminal L. A quantidade de tensão fornecida ao terminal L depende, também, de qual derivação ou quais duas das derivações 222 são conectadas aos contatos móveis 232a,b. No exemplo da Figura 2A, a posição de derivação é 4R, e ambos os contatos 232a, b estão em contato com a derivação 2. Quatro voltas estão entre cada uma das derivações 122. Dessa forma, no exemplo da Figura 2A, M' é igual a oito. Para uma posição de derivação com ponte de ligação, M' é uma média das voltas incluídas pelo contato 232a e pelo contato 232b, de acordo com a Equação (1): M'= (=) Equação (1); onde m1' é o número de voltas do enrolamento em série 220 que estão entre a derivação neutra e o contato elétrico 232a, e m2' é o número de voltas do enrolamento em série 220 que estão entre o contato neutro e o contato elétrico 232b.

[0048] Com referência também à Figura 2B, a tensão diferencial (Vdif) é a tensão medida da porção do enrolamento em série 220 conectado no circuito entre as buchas S e L. A tensão diferencial (Vdif) é dada pela Equação (2): Vdif = Vsérie + Vinterna Equação (2); onde Vsérie é a tensão induzida nas M' voltas (identificada como 227 na Figura 2B) e Vint é a tensão ao longo de uma impedância interna modelada 228. A impedância interna 228 é uma característica do enrolamento em série 220, e a impedância interna 228 depende da posição do mecanismo de comutação de derivação 212 e das características estruturais do enrolamento em série 220. A impedância interna 228 é discutida com mais detalhes com referência à Figura 3.

[0049] Um sensor de corrente 237 mede a corrente de carga que flui no terminal

231. O sensor de corrente 237 pode ser, por exemplo, um transformador de corrente (TC). O sensor de corrente 237 é conectado para fornecer dados que indicam a quantidade da corrente de carga ao sistema de controle 260 através do enlace de dados 259. Em adição ao sensor de corrente 237, o sistema de regulação de tensão 208A inclui também um sensor de tensão 251 entre o terminal L e o terminal SL, e um sensor de tensão 252 entre o terminal L e o terminal S. Os sensores de tensão 251, 252 fornecem dados que indicam a quantidade de tensão detectada ao sistema de controle 260. O sensor de tensão 251 detecta a tensão de saída do dispositivo regulador de tensão 210A (identificada como Vsaída na Figura 2B). O sensor de tensão 252 detecta Vdif (que é a diferença de tensão entre o terminal S e o terminal L). No exemplo da Figura 2A, cada um dos sensores de tensão 251, 252 é um transformador de potencial (TP). Entretanto, pode ser utilizado qualquer dispositivo capaz de produzir uma indicação da tensão entre dois terminais ou nós. Adicionalmente, Vdif pode ser medida diretamente como na implementação mostrada nas Figuras 2A e 2B, ou calculada a partir de duas ou mais medições como na Figura 2C.

[0050] O sistema de regulação de tensão 208A inclui também o sistema de controle 260, que inclui um módulo de processamento eletrônico 261, um armazenamento eletrônico 262 e uma interface de entrada/saída (1/0) 263. O módulo de processamento eletrônico 261 inclui um ou mais processadores eletrônicos. Os processadores eletrônicos do módulo 261 podem ser quaisquer tipos de processadores eletrônicos, e podem incluir ou não uma unidade de processamento central (CPU - "Central Processing Unit") de propósito geral, uma unidade de processamento gráfico (GPU - "Graphics Processing Unit"), um microcontrolador, uma matriz de portas programável em campo (FPGA - "Field-Programmable Gate Array"), um dispositivo lógico complexo programável (CPLD - "Complex Programmable Logic Device") e/ou um circuito integrado para aplicação específica (ASIC - "Application-specific Integrated Circuit").

[0051] O armazenamento eletrônico 262 pode ser qualquer tipo de memória eletrônica que seja capaz de armazenar dados e instruções sob a forma de programas de computador ou software, e o armazenamento eletrônico 262 pode incluir componentes voláteis e/ou não voláteis. O armazenamento eletrônico 262 e o módulo de processamento 261 são acoplados de modo que o módulo de processamento 261 possa acessar ou ler dados a partir do e gravar dados no armazenamento eletrônico 262.

[0052] A interface de 1/O 263 pode ser qualquer interface que permita que um operador humano e/ou um processo autônomo interaja com o sistema de controle

260. A interface de 1/O 263 pode incluir, por exemplo, uma tela (como uma tela de cristal líquido (LCD - liquid crystal display)), um teclado, entrada e/ou saída de áudio (como alto-falantes e/ou um microfone), saída visual (como luzes, diodos emissores de luz (LED) que são usados em adição a ou em vez da tela, porta serial ou paralela, uma conexão de barramento serial universal (USB) e/ou qualquer tipo de interface de rede, como, por exemplo, Ethernet. A interface de 1/O 263 pode também permitir a comunicação sem contato físico através, por exemplo, de uma conexão IEEE 802.11, Bluetooth ou de campo próximo (NFC - "Near-field Communication"). O sistema de controle 260 pode ser, por exemplo, operado, configurado, modificado ou atualizado através da interface de 1/O 263.

[0053] A interface de I/O 263 pode também permitir que o sistema de controle 260 se comunique com sistemas externos e remotos em relação ao sistema 208A. Por exemplo, a interface de 1/O 263 pode incluir uma interface de comunicação que permita a comunicação entre o sistema de controle 260 e uma estação remota 270, ou entre o sistema de controle 260 e um aparelho elétrico separado no sistema eletroenergético 100 (Figura 1) além do dispositivo regulador de tensão 210A com o uso, por exemplo, do protocolo de controle de supervisão e captura de dados (SCADA - Supervisory Control and Data Acquisition) ou outros serviços de protocolo, como Secure Shell (SSH) ou o protocolo de transferência de hipertexto (HTTP - Hypertext

Transfer Protocol). A estação remota 270 pode ser qualquer tipo de estação através da qual um operador seja capaz de realizar comunicação com o sistema de controle 260 sem contato físico com o sistema de controle 260. Por exemplo, a estação remota pode ser uma estação de trabalho baseada em computador, um smartphone, um tablet ou um computador portátil que se conecta ao sistema de controle 260 por meio de um protocolo de serviços, ou um controle remoto que se conecta ao sistema de controle 260 através de um sinal de radiofrequência. O sistema de controle 260 pode comunicar informações, como a posição de derivação determinada, por meio da interface de 1/O 263, à estação remota 270 ou a um aparelho elétrico separado.

[0054] Com referência à Figura 3, é mostrado um fluxograma de um processo

300. O processo 300 é um exemplo de um processo para determinar a posição de derivação de um sistema de regulação de tensão. O processo 300 pode ser executado por um ou mais processadores eletrônicos no módulo de processamento 261 do sistema de controle 260 (Figuras 2A e 2C), e o processo 300 é discutido em relação aos sistemas de regulação de tensão 208A (Figuras 2A e 2B) e 208C (Figura 2C). Entretanto, o processo 300 pode ser realizado por outros sistemas de controle que controlam diferentes configurações e tipos de sistemas de regulação de tensão.

[0055] A impedância interna 228 do enrolamento em série 220 é determinada com base em uma posição inicial do mecanismo de comutação de derivação 212 (310). A posição de derivação inicial é uma indicação de qual ou quais das duas derivações 222 estão em contato elétrico com os contatos 232a,b. A indicação pode ser, por exemplo, um valor numérico. A posição inicial do mecanismo de comutação de derivação 212 pode ser uma posição que é gerada com o uso de uma técnica tradicional de rastreamento de posição de derivação e é armazenada no armazenamento eletrônico

262. Por exemplo, a posição inicial pode ser uma posição determinada pela contagem do número de vezes que o sistema de acionamento 250 foi excitado ao longo de um período de tempo que ocorreu antes do início do processo 300. Em um outro exemplo, a posição de derivação inicial pode ser uma posição que é assumida com base em um ou mais parâmetros operacionais do sistema de regulação de tensão 208A ou 208C. Em ainda outro exemplo, a posição de derivação inicial pode ser uma posição que é inserida pelo operador com o uso do sistema de 1/O 263.

[0056] A impedância interna 228 do dispositivo regulador de tensão 110 é a impedância inerente do enrolamento em série 220 e sua interação com o núcleo 223 e o enrolamento em derivação 240. A impedância interna 228 depende da geometria (por exemplo, do formato e tamanho) do enrolamento em série 220 e do material ou materiais presentes no enrolamento em série 220, bem como de sua proximidade e orientação em relação ao núcleo 223 e ao enrolamento em derivação 240. A impedância interna 228 depende também da posição do comutador de derivação e do número de voltas ativas no enrolamento em série, M'. Dessa forma, a impedância interna 228 é um valor que varia durante a operação do dispositivo regulador de tensão 110 e ela é calculada, estimada ou recuperada com base na posição de derivação inicial.

[0057] As informações sobre a impedância interna 228 podem ser armazenadas no armazenamento eletrônico 262 no momento em que o sistema de regulação de tensão 208A ou 208C é fabricado e/ou podem ser fornecidas ao sistema de controle 260 após a fabricação através da interface de 1/O 263. As informações sobre a impedância interna 228 incluem valores de impedância interna como uma função da posição do comutador de derivação. Por exemplo, um valor de impedância interna pode estar associado a cada posição de derivação elevada (as posições quando a chave 221 está conectada ao terminal 229a) e a cada posição de derivação inferior (quando a chave 221 está conectada ao terminal 229b). Em outras palavras, as informações sobre a impedância interna 228 podem incluir um valor de impedância para cada possível posição de derivação elevada e inferior do sistema de regulação de tensão 210A.

[0058] O valor de impedância interna associado a cada posição de derivação pode ser, por exemplo, um número complexo que inclui um componente real devido à resistência do circuito (em unidades de Ohms) e um componente imaginário que representa a reatância devido à indutância do circuito (em unidades de Henries) e/ou a capacitância (em unidades de Farads). Cada número complexo representa a impedância do dispositivo para uma dada porção do enrolamento em série 220 no circuito quando uma dada derivação dentre as derivações 222 está em contato com ambos os contatos elétricos 232a,b ou quando uma derivação específica dentre as duas derivações 222 está em contato com um dos contatos elétricos 232a,b e leva em consideração o estado da chave 221.

[0059] Em algumas implementações, os valores de impedância interna são determinados medindo-se a impedância do dispositivo em mais de uma posição de derivação e usando-se os valores medidos para determinar estimativas da impedância do dispositivo para outras posições de derivação. Por exemplo, os valores de impedância espacial na base de dados ou tabela de consulta podem ser estimados medindo-se a impedância do dispositivo em quatro posições de derivação diferentes e usando-se interpolação para estimar a impedância para outras posições de derivação. A interpolação pode ser baseada no conhecimento da geometria do enrolamento em série 220. Por exemplo, a impedância de uma configuração específica do enrolamento em série 220 pode ser conhecida por variar com o quadrado de M (o número de voltas no enrolamento em série 220), linearmente ou de algum outro modo, e a interpolação entre os pontos medidos é selecionada para produzir estimativas que variam da mesma maneira.

[0060] O valor da impedância interna 228 é determinado com base na posição de derivação inicial. Por exemplo, se a posição de derivação inicial for 6R, o sistema de controle 260 determina que a impedância interna 228 tem o valor que está associado à impedância interna do enrolamento em série 220 quando a derivação 3 está em contato com os contatos elétricos 232a,b e a chave 221 está em contato com o terminal 229b.

[0061] A queda de tensão ao longo da impedância interna 228 é determinada (320). Essa queda de tensão é identificada (Vint) na Figura 2B. A queda de tensão ao longo da impedância interna 228 é determinada por um vetor de fase (fasor) mediante a multiplicação de dois números complexos: o valor de impedância interna é determinado em (310) pela corrente de carga medida pelo sensor de corrente 237 (Figuras 2A e 2C).

[0062] A queda de tensão determinada (Vint) é usada para determinar a tensão induzida (Vsérie) na porção do enrolamento em série 220 no circuito. Conforme discutido em relação à Equação (2) e conforme mostrado na Figura 2B, a tensão diferencial (Vdif) é igual à queda de tensão ao longo da impedância interna (Vint) determinada em (320) adicionada à tensão induzida (Vsérie) no enrolamento em série 220. O sistema de controle 260 recebe uma medição da tensão diferencial (Vdif) ou determina a tensão diferencial (Vdif) com base em outros valores medidos recebidos. Por exemplo, no sistema de regulação de tensão 208A (Figura 2A), a tensão diferencial é medida pelo sensor de tensão 252. O valor medido pelo sensor de tensão 252 é fornecido ao sistema de controle 260. No sistema de regulação de tensão 208C (Figura 2C), as tensões medidas pelos sensores de tensão 251 e 253 são usadas para determinar a tensão diferencial. Nessa implementação, a tensão diferencial é determinada subtraindo-se a tensão medida pelo sensor de tensão 253 (a diferença de tensão entre os terminais S e SL) da tensão medida pelo sensor de tensão 251 (a diferença de tensão entre os terminais L e SL).

[0063] Assim, a tensão diferencial (Vdif) e a tensão (Vint) na impedância interna 228 são conhecidas, e a tensão induzida (Vsérie) no enrolamento em série 220 é determinada subtraindo-se a tensão (Vint) da tensão diferencial (Vdif). Dessa maneira, é determinada (330) a tensão induzida (V série) ao longo do enrolamento em série 220.

[0064] Com o uso da tensão induzida (Vsérie), a posição real do mecanismo de comutação de derivação é determinada da forma descrita abaixo. A tensão induzida (Vsérie) do enrolamento em série 220 está relacionada à tensão no enrolamento em derivação 240 de acordo com a Equação (3):

Vsérie = E (Vaerivação) Equação (3); onde Vsérie É a tensão induzida no enrolamento em série 220, M' é o número de voltas no enrolamento em série 220 através das quais a corrente flui, N é o número de voltas no enrolamento em derivação 240 e Viderivação É a tensão no enrolamento em derivação 240.

[0065] A Equação (3) é resolvida para M' para determinar a posição de derivação. A tensão no enrolamento em derivação 240 (Vderivação) é medida ou derivada a partir das tensões medidas. Por exemplo, no dispositivo regulador de tensão 210C (Figura 2C), a tensão no enrolamento em derivação 240 (Vderivação) é a tensão medida pelo sensor de tensão 253. No dispositivo regulador de tensão 210A, a tensão no enrolamento em derivação 240 (Vderivação) é a tensão de carga medida pelo sensor de tensão 251 menos a tensão diferencial medida pelo sensor de tensão 252. O enrolamento em derivação 240 não é derivado, portanto, o valor de N permanece constante durante o funcionamento. Entretanto, o enrolamento em série 220 é derivado, e M' varia durante o funcionamento dependendo de quais das derivações 222 estão em contato com os contatos móveis 232a,b. O valor de N é conhecido, a tensão induzida (Vsérie) é determinada em (330), e a tensão no enrolamento em derivação 240 (Vderivação) é medida. Consequentemente, a Equação 3 pode ser resolvida para M' para produzir um determinado valor de M'.

[0066] A posição de derivação é determinada (340). Por exemplo, a posição de derivação pode ser determinada a partir do valor de M'. Em algumas implementações, uma tabela de consulta ou uma base de dados é usada para determinar a posição de derivação. Nessas implementações, a tabela de consulta ou a base de dados inclui o número de voltas do enrolamento em série 220 que são conhecidas por estarem no circuito entre os terminais S e L para cada uma das possíveis posições de derivação do dispositivo regulador de tensão 210A. Nessas implementações, o valor determinado de M' é comparado com o número conhecido de voltas armazenado na tabela de consulta ou na base de dados para determinar o número conhecido de voltas que esteja mais próximo de M'. A posição de derivação na tabela de consulta ou na base de dados que corresponde ao número conhecido de voltas mais próximo de M' é a posição de derivação determinada, levando em conta a posição da chave 221 para determinar se a posição de derivação é uma posição elevada ou uma posição inferior.

[0067] Em outro exemplo, a posição de derivação pode ser calculada com base em M' sem utilizar uma tabela de consulta. Por exemplo, o número de voltas entre cada derivação adjacente 222 é conhecido. Dividindo-se o valor determinado de M' pelo número de voltas entre cada derivação adjacente, calcula-se um número estimado de derivações. Se a posição de derivação for uma posição de derivação sem ponte de ligação, então o número estimado de derivação é a posição de derivação, com a posição de derivação sendo uma posição elevada se a chave 221 estiver conectada ao terminal 229b e uma posição inferior se a chave 221 estiver conectada ao terminal 229a. Se o valor determinado de M' dividido pelo número de voltas entre cada derivação adjacente for maior que uma quantidade limite diferente do número de voltas associado à posição de derivação sem ponte de ligação mais próxima, então é determinado que a posição de derivação é a posição de derivação sem ponte de ligação que tem o número de voltas mais próximo de M'.

[0068] A Figura 4 é um fluxograma de um processo 400. O processo 400 é um exemplo de um processo que pode ser usado com o processo 300 (Figura 3). Por exemplo, o processo 400 pode ser usado para assegurar que a posição de derivação inicial é uma posição de derivação válida. O processo 400 pode também ser usado para determinar uma posição de derivação válida se a posição de derivação inicial não for válida. O processo 400 pode ser executado por um ou mais processadores eletrônicos do módulo de processamento 261 do sistema de controle 260. O processo 400 é discutido com referência às Figuras 2A e 2Be à Figura 3, e ao sistema de regulação de tensão 208A.

[0069] Inicialmente, o sistema de controle 260 está em um primeiro estado 401. Quando o sistema de controle 260 está no primeiro estado 401, o sistema de controle 260 não está pronto para executar o processo 300. O primeiro estado 401 é também chamado de estado não pronto.

[0070] Na preparação para a possível execução do processo 300, as informações sobre o sistema de regulação de tensão 208A são avaliadas (410). As informações incluem determinar se o sistema de controle 260 tem acesso aos dados que representam um valor medido da tensão diferencial (Vdif) e/ou outros dados medidos fornecidos pelo dispositivo regulador de tensão 210A (como os dados de corrente de carga do sensor 237), determinar se a posição de derivação inicial pode ser utilizada, e determinar se os dados sobre o regulador de tensão podem ser usados. A avaliação das informações para assegurar que as mesmas sejam utilizáveis inclui determinar se elas existem e se são adequadas para uso no processo 300.

[0071] Sob condições de operação típicas, o sistema de controle 260 recebe dados medidos que representam a tensão diferencial (Vdif) do sensor de tensão 252 e dados medidos que representam a corrente de carga do sensor 237 (Figura 2A). Entretanto, se o sensor de tensão 252 (ou o sensor 237) apresentar falha de funcionamento ou dano, o sistema de controle 260 não recebe os dados de medição ou recebe dados de medição incorretos e/ou não utilizáveis. Tais dados são avaliados como não utilizáveis.

[0072] A avaliação das informações inclui também determinar se a posição de derivação inicial existe e se a posição de derivação inicial é um valor utilizável. Por exemplo, a posição de derivação inicial é um valor utilizável quando o valor corresponde a uma das 33 possíveis posições de derivação disponíveis no dispositivo regulador de tensão 210A. Se o valor corresponde a uma posição de derivação que não existe no dispositivo regulador de tensão 210A, então a posição de derivação inicial não pode ser usada.

[0073] Além disso, as informações relacionadas ao sistema de regulação de tensão 208A são avaliadas. Por exemplo, se as informações sobre a impedância interna 228 (como uma tabela de consulta que inclui valores de impedância em função da posição ao longo do enrolamento em série 220 e/ou uma relação matemática que permite estimar os valores de impedância) não estiverem armazenadas no armazenamento eletrônico 262 ou em outro armazenamento eletrônico acessível ao módulo de processamento 261, então, os dados relacionados ao sistema de regulação de tensão 208A são avaliados como sendo insuficientes ou não utilizáveis. Adicionalmente, são avaliadas outras informações sobre o sistema de regulação de tensão 208A, como se o regulador de tensão é um regulador Tipo A ou Tipo B.

[0074] É determinado se as informações sobre o sistema de regulação de tensão 208A são suficientes para uso no processo 300 (415). Se qualquer informação sobre o sistema de regulação de tensão 208A estiver ausente ou, de outro modo, for inadequada para uso no processo 300, o sistema de controle 260 permanece no primeiro estado 401. O sistema de controle 260 pode continuar a avaliar as informações sobre o sistema de regulação de tensão 208A (410), pode tentar obter informações faltantes fornecendo alertas a um operador, ou pode finalizar o processo 400.

[0075] Se as informações sobre o sistema de regulação de tensão 208A forem avaliadas como sendo suficientes para uso no processo 300, o modo de operação do sistema de controle 260 é determinado. O sistema de controle 260 tem mais de um modo de operação, e o modo de operação pode ser selecionado pelo operador através da interface de 1/O 263. Ao modo de operação selecionado é atribuído um indicador (por exemplo, um valor numérico específico que está associado a um modo de operação específico) e esse indicador é armazenado no armazenamento eletrônico 262. O sistema de controle 260 determina o modo de operação mediante análise do indicador armazenado.

[0076] No exemplo da Figura 4, o sistema de controle 260 tem um primeiro modo de operação no qual o processo 300 nunca é realizado, e um segundo modo de operação no qual o processo 300 pode ser realizado se for determinado em (415) que as informações sobre o sistema de regulação de tensão 208A são suficientes.

No primeiro modo de operação, o sistema de controle 260 pode depender, por exemplo, de técnicas tradicionais para estimar a posição de derivação. No segundo modo de operação (que também é chamado de modo de diferencial de tensão) o sistema de controle 260 usa o processo 300 para verificar e/ou validar uma posição de derivação inicial (que pode ser gerada por um processo tradicional) ou uma posição de derivação determinada (gerada pelo processo 300), e para executar uma iteração em torno da posição de derivação inicial para determinar a posição de derivação real. Conforme discutido acima, a posição de derivação determinada por um processo tradicional pode ser imprecisa. Dessa forma, o processo 400 fornece uma técnica para melhorar a posição de derivação inicial de maneira eficiente ao determinar se uma posição de derivação é válida e se pode ser usada por dispositivos e processos externos que dependem da posição de derivação, ou se a posição de derivação deve ser atualizada ou ignorada.

[0077] Se for determinado que o sistema de controle 260 está no modo de diferencial de tensão, então o sistema de controle 260 é colocado em um estado pronto 402. Quando no estado pronto 402, o sistema de controle 260 pode executar o processo 300.

[0078] O sistema de controle 260 determina se ocorreu um evento acionador que indica que o processo 300 deve ser executado (425). O evento acionador pode ser baseado em dados recebidos pelo sistema de controle 260. Por exemplo, o sistema de controle 260 pode continuar a executar aspectos da avaliação (410) enquanto estiver no estado pronto 402. Dessa forma, o sistema de controle 260 pode receber uma posição de derivação inicial nova e diferente no estado pronto 402. Receber uma nova posição de derivação inicial é um evento acionador. Em outro exemplo, o evento acionador pode ser uma medição que indica que a tensão diferencial (Vdif) aumentou ou diminuiu em mais do que uma quantidade limite. Nessas implementações, a quantidade de tensão limite e as medições históricas de tensão diferencial (Vdif) provenientes do sensor de tensão 252 são armazenadas no armazenamento eletrônico 262. Uma variação na tensão diferencial (Vdif) ao longo de um período de tempo é calculada e comparada à quantidade limite. Se a variação calculada exceder a quantidade limite, existe um evento acionador e o processo 300 é executado. A quantidade de tensão limite pode ser, por exemplo, uma quantidade de tensão (como, por exemplo, 0,4 Volt) ou uma indicação de uma diminuição ou aumento relativo em comparação com medições anteriores.

[0079] Em ainda outro exemplo, o evento acionador pode ser baseado em uma métrica que é monitorada pelo sistema de controle 260. Por exemplo, o sistema de controle 260 pode incluir temporizadores que rastreiam a quantidade de tempo decorrido desde que o sistema de controle 260 entrou no estado pronto 402 e/ou a quantidade de tempo desde que o processo 300 foi executado. Nessas implementações, um tempo limite é armazenado no armazenamento eletrônico 262 e o tempo decorrido é comparado com o tempo limite para determinar se ocorreu um evento acionador. Determina-se que o evento acionador ocorreu quando o tempo decorrido excede o tempo limite. Por exemplo, o tempo limite pode ser ajustado de modo que o processo 300 seja executado a cada 15 minutos enquanto o sistema de controle 260 está no estado pronto 402.

[0080] Se for determinado que um evento acionador ocorreu em (425), então a posição de derivação inicial é fornecida a um módulo 427 que executa o processo 300 (427). Conforme discutido acima com referência à Figura 3, o processo 300 determina uma posição de derivação ou uma indicação da posição de derivação (um valor como o número de voltas M'), com o uso da posição de derivação inicial. Após o processo 300 ser executado, a validade da posição de derivação inicial é avaliada (435). À posição de derivação inicial será válida se a posição de derivação inicial for igual ou diferente da posição de derivação determinada em não mais que uma quantidade limite. A avaliação da validade da posição de derivação inicial pode incluir a comparação da posição de derivação inicial com a posição de derivação determinada. Por exemplo, se a posição de derivação inicial for 3L e a posição de derivação determinada for 4L, a comparação revela que a posição de derivação inicial e a posição de derivação determinada não são iguais, e a posição de derivação inicial pode ser determinada como sendo inválida. A avaliação da validade da posição de derivação inicial pode incluir a comparação de valores associados à posição de derivação, por exemplo, valores a partir dos quais a posição de derivação pode ser derivada. Por exemplo, avaliar a validade da posição de derivação inicial pode incluir determinar uma diferença entre o número conhecido de voltas associado à posição de derivação inicial e o número de voltas (M') determinado em (330) discutido com referência à Figura 3.

[0081] Em algumas implementações, o valor absoluto da diferença é comparado com um limite armazenado no armazenamento eletrônico 262. Nessas implementações, a posição de derivação inicial será válida se o valor absoluto da diferença for menor que o limite, e a posição de derivação inicial não será válida se o valor absoluto da diferença for maior que ou igual ao limite. O limite pode ser qualquer valor que seja maior que ou igual a zero. Em implementações nas quais o limite é zero, a posição de derivação inicial será válida quando a posição de derivação inicial for igual à posição de derivação determinada.

[0082] Em algumas implementações, a comparação da posição de derivação inicial com a posição de derivação determinada inclui determinar a diferença entre a posição de derivação inicial e a posição de derivação determinada e comparar a diferença com uma faixa de valores. Nessa implementação, a posição de derivação inicial será válida se a diferença estiver dentro da faixa de valores. A faixa de valores pode incluir valores positivos e negativos, e zero e o valor absoluto da diferença não são computados antes de ser realizada a comparação. A faixa de valores pode ser centralizada em zero, mas esse não é necessariamente o caso. Nessas implementações, a posição de derivação inicial é válida quando a diferença está dentro da faixa de valores.

[0083] Outras implementações da comparação são possíveis e as implementações acima são fornecidas como exemplos.

[0084] Se a posição de derivação inicial for válida, a posição de derivação determinada ou a posição de derivação inicial pode ser fornecida e usada por dispositivos e processos externos que dependam do conhecimento da posição de derivação do dispositivo regulador de tensão 208A. O sistema de controle 260 permanece no estado 402 e monitora o próximo evento acionador.

[0085] Se a posição de derivação inicial não for válida, é provável que a posição de derivação inicial esteja incorreta, e o processo 400 inicia um subprocesso 400 que procura iterativamente uma posição de derivação válida. A posição de derivação inicial é comutada (440) e o processo 300 é executado novamente, mas com a posição de derivação comutada como entrada em vez da posição de derivação inicial. O número de vezes que o processo 300 é executado na subfunção 404 é regido pelas regras armazenadas no armazenamento eletrônico 262. Por exemplo, as regras podem indicar que o processo 300 deve ser executado não mais que um número limite de vezes. Nessa implementação, um contador de processo de diferencial de tensão é usado para rastrear quantas vezes o processo 300 foi executado desde a ocorrência do evento acionador. O contador de diferencial de tensão é inicializado em zero quando o subprocesso 404 é iniciado, e o contador de diferencial de tensão é incrementado em 1 cada vez que o subprocesso ativa o processo 300. Quando o valor do contador de diferencial de tensão for igual ao valor do número máximo de tentativas armazenadas no armazenamento eletrônico 262, foram feitas todas as tentativas de validar a posição de derivação inicial.

[0086] Em algumas implementações, as regras incluem informações sobre como comutar a posição de derivação inicial e quantas vezes executar o processo 300. Por exemplo, as regras podem indicar que a posição de derivação inicial deve primeiro ser incrementada a partir de seu valor original em 1, então ser diminuída a partir de seu valor original em 1, então incrementada a partir de seu valor original em 2, então, ser diminuída a partir de seu valor original em 2 e, finalmente, incrementada a partir de seu valor original em 3 e, então, diminuída a partir de seu valor original em 3, com o processo 300 sendo executado cada vez que o valor da posição de derivação inicial for alterado. Nessa implementação, o valor de posição de derivação inicial é aumentado três vezes e diminuído três vezes. Dessa forma, se o valor de posição de derivação inicial for 4L, o valor de posição de derivação inicial começa em 4L e é alterado na seguinte sequência: 5L, 3L, 6L, 2L, 7L e 1L. Dessa forma, podem ser feitas até sete tentativas para validar a posição de derivação inicial, com cada tentativa usando um valor da posição de derivação inicial que é indicado pelas regras.

[0087] Continuando com este exemplo, a posição de derivação inicial é aumentada em 1 em (440). Por exemplo, a posição de derivação inicial é um valor numérico (ipt), e a posição de derivação inicial comutada é ipt + 1. A posição de derivação inicial comutada (ipt + 1) é usada pelo processo 300 para determinar uma nova posição de derivação determinada (427). A posição de derivação inicial comutada é avaliada quanto à validade (445). A posição de derivação inicial comutada é avaliada quanto à validade de maneira similar àquela discutida em relação a (435). Ou seja, a posição de derivação inicial determinada é comparada com posição de derivação inicial comutada (ipt + 1) mediante a determinação da diferença entre a nova posição de derivação determinada e a posição de derivação inicial comutada, ou mediante a determinação de uma diferença entre um valor associado à posição de derivação inicial e a posição de derivação determinada. A diferença é comparada com um valor ou uma faixa de valores para determinar se a nova posição de derivação determinada é válida.

[0088] Se a posição de derivação inicial comutada for válida, a posição de derivação inicial é ajustada para a posição de derivação inicial comutada (450). Adicionalmente, em algumas implementações, outros parâmetros no armazenamento eletrônico 262 são atualizados (455). Por exemplo, um arquivo ou registro de uma sequência de eventos (SdE) pode ser atualizado para indicar que a posição de derivação inicial original não era válida, mas a posição de derivação inicial comutada era válida. O processo 400 permanece no estado pronto 402 e continua a monitorar a ocorrência de um evento acionador.

[0089] Se a posição de derivação inicial comutada não for válida e se todas as tentativas não tiverem sido feitas (460), a posição de derivação inicial é comutada novamente (440), e o processo 300 é executado novamente. Conforme discutido acima, o sistema de controle 260 inclui regras que regem a forma como a posição de derivação inicial é comutada e quantas vezes o subprocesso 404 é capaz de ativar o processo 300. O contador de diferencial de tensão pode ser usado para rastrear o número de vezes que o subprocesso 404 ativa o processo 300. Em algumas implementações, as alterações feitas ao valor de posição de derivação inicial são rastreadas e o processo 300 é executado com todos os valores possíveis do valor de posição de derivação inicial.

[0090] Se a posição de derivação inicial comutada não for válida e se todas as tentativas tiverem sido feitas (406), a posição de derivação inicial é ajustada para inválida (465). A posição de derivação inicial sendo ajustada para inválida indica que a posição de derivação inicial não é precisa, não pôde ser corrigida, e que a posição de derivação não deve ser usada. Em algumas implementações, o sistema de controle 260 produz um alerta perceptível com respeito à posição de derivação inicial ser inválida. Por exemplo, o sistema de controle 260 pode produzir um som audível ou um alerta visual (como luzes piscantes). Em outro exemplo, o sistema de controle 260 pode fornecer o alerta a um sistema remoto, por exemplo, enviando um e-mail ou mensagem de texto a um computador que esteja em comunicação com a interface de 1/O 263.

[0091] No exemplo da Figura 4, o processo 400 retorna ao estado não pronto (o primeiro estado) 401 depois que a posição de derivação inicial é determinada como inválida. Outras implementações são possíveis. Por exemplo, em algumas implementações, o processo 400 termina depois que a posição de derivação inicial é determinada como inválida e não é retomado até que o dispositivo regulador de tensão 208A seja inspecionado manualmente por um operador.

[0092] A Figura 5 é um fluxograma de um processo 500 que realiza uma inspeção ou verificação de uma posição de derivação. Conforme discutido acima,

a exatidão da posição de derivação pode ser importante para o funcionamento adequado do sistema eletroenergético 100. Dessa forma, o processo 500 pode melhorar o desempenho do sistema eletroenergético 100. O processo 500 é outro exemplo de um processo que usa o processo 300. Adicionalmente, o processo 500 usa o subprocesso 404 (Figura 4) e outros aspectos do processo 400 (Figura 4). O processo 500 pode ser executado por um ou mais dos processadores eletrônicos no módulo de processamento 261, e o processo 500 é discutido em relação ao sistema de regulação de tensão 208A (Figuras 2A e 2B).

[0093] O sistema de controle 260 recebe uma indicação de que um modo de verificação foi ativado (510). A solicitação de verificação pode ser ativada pelo operador do sistema de regulação de tensão 208A. Por exemplo, o operador do sistema 208A pode usar a interface de 1/O 263 para ativar o modo de verificação. O modo de verificação pode ser usado para verificar uma posição de derivação inicial. Quando o modo de verificação é ativado, uma posição de derivação inicial é acessada. Por exemplo, a posição de derivação inicial pode ser armazenada no armazenamento eletrônico 262. A posição de derivação inicial é avaliada quanto à disponibilidade em (515).

[0094] Se a posição de derivação inicial estiver disponível, então a posição de derivação inicial é fornecida ao módulo 427, que ativa o processo 300 (Figura 3). O módulo 427 fornece a posição de derivação inicial ao processo 300, e o processo 300 retorna uma posição de derivação determinada com base na posição de derivação inicial. A posição de derivação inicial é avaliada quanto à validade (435). Conforme discutido acima com referência à Figura 4, a posição de derivação inicial é avaliada quanto à validade mediante a determinação de uma diferença entre a posição de derivação determinada e a posição de derivação inicial, e a comparação da diferença com um valor-limite ou uma faixa de valores. Além disso, a posição de derivação inicial pode ser avaliada quanto à validade mediante a determinação de uma diferença entre valores associados à posição de derivação inicial e valores associados à posição de derivação determinada. Por exemplo, o número determinado de voltas M' pode ser comparado com o número conhecido de voltas associado à posição de derivação inicial.

[0095] Se a posição de derivação inicial for determinada como válida, então é gerada (525) uma indicação de que a posição de derivação inicial é válida. Por exemplo, a indicação pode ser uma indicação perceptível. A indicação perceptível é apresentada pela interface de 1/O 263. A indicação perceptível pode ser, por exemplo, uma indicação visual e/ou um som que é gerado no sistema de regulação de tensão 208A. Em outro exemplo, o sistema de 1I/O 263 fornece a indicação perceptível à estação remota 270, e a indicação é apresentada na estação remota 270. Em ainda outro exemplo, a indicação inclui informações sobre a posição de derivação validada, e a indicação é fornecida à estação remota 270 e/ou a um outro aparelho elétrico no sistema eletroenergético 100. Ao fornecer apenas informações sobre uma posição de derivação validada, o processo 500 pode melhorar o desempenho geral e a confiabilidade do sistema eletroenergético 100. O processo 500 termina após a indicação ser gerada.

[0096] Por outro lado, se a posição de derivação inicial não for determinada como válida em (435), então o subprocesso 404 é ativado. Conforme discutido com referência à Figura 4, o subprocesso 404 repete por iteração o valor da posição de derivação inicial e determina as posições de derivação para as possíveis posições de derivação iniciais diferentes para procurar por uma posição de derivação válida. Se uma posição de derivação válida for encontrada pelo subprocesso 404, então a posição de derivação inicial é ajustada para a posição de derivação que foi considerada válida (450). Adicionalmente, outros parâmetros do sistema de regulação de tensão 208A podem ser atualizados (455). A indicação perceptível é apresentada (525), e o processo 500 termina.

[0097] Se o subprocesso 404 não encontrar uma posição de derivação válida (530), então um processo 600 é executado. O processo 600 é discutido abaixo com referência à Figura 6.

[0098] Por outro lado, se não houver posição de derivação inicial ou se a posição de derivação inicial for não utilizável (515), o processo 500 determina se deve ativar o processo 600 para encontrar a posição de derivação. Antes da ativação do processo 600, a posição de derivação é avaliada para determinar se o sistema de regulação de tensão 208A está na posição de derivação neutra. Para determinar se a posição de derivação é a posição neutra, a tensão de entrada (Vent) e a tensão de saída (Vsaída) são comparadas (540). Se a tensão de saída (Vsaída) for maior que a tensão de entrada (Vent), o sistema de regulação de tensão 208A está no modo de amplificação de tensão, e a posição de derivação não é a posição neutra. Se a tensão de saída (Vsaída) for menor que a tensão de entrada (Vent), o sistema de regulação de tensão 208A está no modo de redução de tensão, e a posição de derivação não está na posição neutra. Se a tensão de entrada (Vent) e a tensão de saída (Vsaída) forem iguais (545), então a posição de derivação está na posição neutra e a posição de derivação inicial é ajustada como inválida. A interface de /O 263 pode produzir uma mensagem perceptível relacionada à posição de derivação inicial estar na posição neutra (550).

[0099] Se a tensão de entrada (Vent) e a tensão de saída (Vsaída) não forem iguais e a posição de derivação inicial não for utilizável ou não existir, o processo 600 é executado para determinar a posição de derivação.

[0100] Com referência à Figura 6, é mostrado um fluxograma para o processo

600. O processo 600 pode ser usado quando nenhuma posição de derivação utilizável tiver sido determinada a partir de um processo tradicional ou a partir dos processos 400 e 500 discutidos acima. O processo 600 pode ser executado por um ou mais processadores eletrônicos no módulo de processamento 261. O processo 600 é discutido em relação ao sistema de regulação de tensão 208A. O processo 600 procura por uma posição de derivação válida verificando cada possível posição de derivação no sistema de regulação de tensão 208A.

[0101] O processo 600 começa comparando a tensão de saída (Vsaída) com a tensão de entrada (Vent). No exemplo da Figura 6, é determinado se a tensão de saída (Vsaída) é maior que a tensão de entrada (Vent) (610). Se a tensão de saída (Vsaída) não for maior que a tensão de entrada (Vent), então determina-se se a tensão de saída (Vsaída) é menor que a tensão de entrada (Vent) (615). Se a tensão de saída (Vsaída) não for maior ou menor que a tensão de entrada (Vent), a posição de derivação é a derivação neutra, e o processo 600 retorna ao estado não pronto 401. Uma indicação perceptível referente à posição de derivação inicial inválida pode ser produzida na interface de 1/O 263.

[0102] Em (610), se a tensão de saída (Vsaída) for maior que a tensão de entrada (Vent), o sistema de regulação de tensão 208A está no modo de amplificação de tensão. A posição de derivação atual é ajustada para a primeira derivação elevada, que é 1R. A posição de derivação ser 1R indica que o contato elétrico 232b está em contato com a derivação 1, o contato elétrico 232a está em contato com a derivação neutra (identificada como 0), e a chave 221 está em contato com o terminal 229b. A última posição de derivação elevada possível é 16R, que indica que o contato elétrico 232b está em contato com a derivação 8, o contato elétrico 232a está em contato com a derivação 8 e a chave 221 está em contato com o terminal 229b. Em seguida, o processo 300 é executado com a posição de derivação atual como a posição de derivação inicial (427). A posição de derivação atual nesse momento é a posição IR. O processo 300 produz uma posição de derivação determinada, conforme discutido acima com referência à Figura 3. À posição de derivação atual é avaliada quanto à validade (435). Se a posição de derivação atual for válida, então a posição de derivação inicial é ajustada para a posição de derivação atual (450), e o processo 600 termina. Adicionalmente, podem ser atualizados outros parâmetros e métricas associadas ao sistema de regulação de tensão 208A (como um arquivo ou registro de uma sequência de eventos).

[0103] Se a posição de derivação atual não for válida, a posição de derivação atual é incrementada em 1 para a próxima posição de derivação elevada (625). Continuando com o exemplo acima no qual a posição de derivação atual anterior é

1R, após (625), a posição de derivação atual se torna 2R. A posição de derivação 2R indica que os contatos elétricos 232a,b fazem contato com a derivação 1 ea chave 221 está em contato com o terminal 229b. É determinado se a posição de derivação atual é maior que a última posição de derivação física possível (630). Nesse exemplo, a última posição de derivação possível é 16R. Dessa forma, a posição de derivação atual é menor que a última posição de derivação possível, e a posição de derivação atual é fornecida ao módulo 427, que executa o processo 300 usando a posição de derivação atual como a posição de derivação inicial. A posição de derivação atual (2R) é avaliada quanto à validade. A sequência de incrementar a posição de derivação atual em 1 continua até que seja encontrada uma posição de derivação válida ou até que a posição de derivação atual exceda a última posição de derivação possível. Caso seja encontrada uma posição de derivação válida, a posição de derivação inicial é ajustada para a posição de derivação atual (450), e o processo 600 termina. Adicionalmente, podem ser atualizados outros parâmetros e métricas associadas ao sistema de regulação de tensão 208A (como um arquivo ou registro de uma sequência de eventos). Por outro lado, a posição de derivação atual é incrementada em todas as possíveis posições elevadas sem que nenhuma posição de derivação válida seja encontrada e a posição de derivação atual excede a última posição de derivação possível em (630), então nenhuma posição válida de derivação foi encontrada e o processo 600 retorna ao estado não pronto 401.

[0104] Se a tensão de saída (Vsaída) for menor que a tensão de entrada (Vent), o sistema de regulação de tensão 208A está no modo de redução de tensão. À posição de derivação atual é ajustada para a primeira posição de derivação inferior (635). A primeira posição de derivação inferior no regulador de tensão 208A é 1L, que indica que o contato elétrico 232a está em contato com a derivação neutra (derivação O), o contato elétrico 232b está em contato com a derivação 8 e a chave 221 está em contato com o terminal 229a. O processo 300 é executado com a posição de derivação atual (1L) como a posição de derivação inicial. A posição de derivação atual é avaliada quanto à validade (435). Se a posição de derivação atual for válida, então a posição de derivação inicial é ajustada para a posição de derivação atual (450), e o processo 600 termina. Adicionalmente, podem ser atualizados outros parâmetros e métricas associadas ao sistema de regulação de tensão 208A (como um arquivo ou registro de uma sequência de eventos).

[0105] Se a posição de derivação atual não for válida, então a posição de derivação atual é decrementada para a próxima posição de derivação inferior. Nesse exemplo, a posição de derivação atual anterior é 1L, portanto, a posição de derivação atual se torna 2L. A posição de derivação 2L indica que os contatos 232a,b estão na derivação 8 e a chave 221 está em contato com o terminal 229a.

[0106] É determinado se a posição de derivação atual é maior que a última posição de derivação física possível (645). Nesse exemplo, a última posição de derivação possível é 16L. Dessa forma, a última posição de derivação possível não foi alcançada e a posição de derivação atual (2L) é fornecida ao módulo 427, que executa o processo 300 usando a posição de derivação atual (2L) como a posição de derivação inicial. A posição de derivação atual (2L) é avaliada quanto à validade (435). A sequência de alterar a posição de derivação atual em 1 continua até que seja encontrada uma posição de derivação válida, ou até que a posição de derivação atual exceda a última posição de derivação possível. Caso seja encontrada uma posição de derivação válida, a posição de derivação inicial é ajustada para a posição de derivação atual (450), e o processo 600 termina. Adicionalmente, podem ser atualizados outros parâmetros e métricas associadas ao sistema de regulação de tensão 208A (como um arquivo ou registro de uma sequência de eventos). Por outro lado, a posição de derivação atual é decrementada em todas as possíveis posições inferiores sem que nenhuma posição de derivação válida seja encontrada e a posição de derivação atual excede a última posição de derivação possível em (645), então nenhuma posição de derivação válida foi encontrada e o processo 600 retorna ao estado não pronto 401.

[0107] Os processos 400, 500 e 600 são fornecidos como exemplos de processos que usam o processo 300. Outras implementações são possíveis. Por exemplo, no processo 600, pode ser determinado se a tensão de saída (Vsaída) é menor que a tensão de entrada (Vent) antes de determinar se a tensão de saída (Vsaída) é maior que a tensão de entrada (Vent).

[0108] Outros recursos estão dentro do escopo das reivindicações. Por exemplo, as técnicas discutidas acima podem ser aplicadas a configurações de sistemas de regulação de tensão e dispositivos reguladores de tensão que são diferentes das configurações mostradas nas Figuras 2A e 2C. Por exemplo, o dispositivo regulador de tensão 210A ou o dispositivo regulador de tensão 210C pode ser configurado como um "Tipo B" ou "regulador de tensão invertido" no qual o enrolamento em derivação 240 está entre o terminal L e os terminais SL e o enrolamento em série 220 está entre os terminais S e L. Além disso, as técnicas acima podem ser aplicadas a um sistema de regulação de tensão que é igual ao sistema de regulação de tensão 208A, exceto que o TP 251 está entre os terminais S e SL e o TP 253 está entre os terminais Le SL.

[0109] Adicionalmente, os sistemas de regulação de tensão 208A e 208C podem ser operados em um modo de potência direta ou em um modo de potência reversa. No modo de potência direta, uma tensão de entrada é aplicada aos terminais S e SL e a tensão de saída é fornecida através dos terminais L e SL. No modo de potência reversa, a tensão de entrada é aplicada aos terminais Le SL, e a tensão de saída é fornecida através dos terminais S e SL.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de controle para um dispositivo regulador de tensão, caracterizado por o dispositivo regulador de tensão ser configurado para receber uma tensão de entrada e fornecer uma tensão de saída para uma carga, e o dispositivo regulador de tensão compreender um mecanismo de comutação de derivação, sendo que o sistema de controle é configurado para determinar uma posição de derivação do mecanismo de comutação de derivação em relação a um primeiro enrolamento, e sendo que o sistema de controle compreende: um ou mais processadores eletrônicos; e uma mídia de armazenamento não transitório legível por máquina que compreende instruções que, quando executadas, fazem com que o um ou mais processadores eletrônicos executem as tarefas de: determinar uma impedância interna do dispositivo regulador de tensão com base em uma posição de derivação inicial; determinar uma tensão da impedância interna com base em uma corrente de carga medida; determinar uma tensão do primeiro enrolamento com base na tensão de entrada, na tensão de saída e na tensão da impedância interna; e determinar a posição de derivação com base na tensão do primeiro enrolamento, N, e na tensão de um segundo enrolamento, sendo que N é um valor inteiro que representa uma contagem de voltas no segundo enrolamento.

2. Sistema de controle, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as instruções compreenderem adicionalmente instruções que, quando executadas, fazem com que o um ou mais processadores eletrônicos executem as tarefas de: comparar a posição de derivação determinada com a posição de derivação inicial, e determinar se a posição de derivação inicial deve ser reavaliada com base na comparação.

3. Sistema de controle, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por, para reavaliar a posição de derivação inicial, as instruções compreenderem adicionalmente instruções que, quando executadas, fazem com que o um ou mais processadores eletrônicos executem as tarefas de: determinar uma segunda impedância interna do dispositivo regulador de tensão com base em uma segunda posição de derivação inicial; determinar uma tensão da segunda impedância interna com base em uma corrente de carga medida; determinar uma segunda tensão do primeiro enrolamento com base na tensão de entrada, na tensão de saída e na tensão da segunda impedância interna; e determinar uma segunda posição de derivação do mecanismo de comutação de derivação com base na segunda tensão do primeiro enrolamento, N, e na tensão do segundo enrolamento.

4. Sistema de controle, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a segunda posição de derivação inicial compreender a posição de derivação inicial aumentada ou diminuída em uma quantidade predefinida.

5. Sistema de controle, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por as instruções que, quando executadas, fazem com que o um ou mais processadores eletrônicos comparem a posição de derivação determinada com a posição de derivação inicial, compreenderem instruções configuradas para determinar uma diferença entre a posição de derivação determinada e a posição de derivação inicial, ou uma diferença entre um valor associado à posição de derivação determinada e um valor associado à posição de derivação inicial.

6. Sistema de controle, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a posição de derivação determinada ser reavaliada se a diferença não satisfizer uma especificação.

7. Sistema de controle, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a diferença não satisfazer a especificação se a diferença estiver fora de uma faixa de valores ou se a diferença não for igual a um valor predeterminado.

8. Sistema de controle, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender adicionalmente uma interface de saída configurada para fornecer uma indicação da diferença que não satisfaz a especificação.

9. Sistema de controle, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a interface de saída compreender uma interface configurada para se comunicar com uma estação remota que é separada do dispositivo regulador de tensão, e a interface de saída fornecer à estação remota a indicação da diferença que não satisfaz a especificação.

10. Dispositivo regulador de tensão, caracterizado por compreender: um primeiro enrolamento que compreende: M voltas, em que M é um número inteiro maior que 1; T derivações, em que T é um número inteiro maior que | e ao menos uma das M voltas está entre quaisquer duas das T derivações; um nó de entrada configurado para receber uma tensão de entrada; um nó de saída configurado para fornecer uma tensão de saída para uma carga; um mecanismo de comutação de derivação que compreende um contato elétrico móvel configurado para fazer contato elétrico com ao menos uma das derivações T; um segundo enrolamento eletricamente conectado ao primeiro enrolamento, sendo que o segundo enrolamento compreende N voltas, sendo N um número inteiro que é pelo menos igual a 1; e um sistema de controle configurado para determinar uma posição de derivação do mecanismo de comutação de derivação, sendo que a posição de derivação é um valor que indica qual das T derivações está conectada ao contato elétrico móvel, sendo que o sistema de controle que é configurado para determinar a posição de derivação compreende o sistema de controle que é configurado para: determinar uma impedância interna do dispositivo regulador de tensão com base em uma posição de derivação inicial;

determinar uma tensão da impedância interna com base em uma corrente de carga medida; determinar uma tensão do primeiro enrolamento com base na tensão de entrada, na tensão de saída e na tensão determinada da impedância interna; e determinar a posição de derivação com base na tensão do primeiro enrolamento, N, e na tensão do segundo enrolamento.

11. Dispositivo regulador de tensão, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o sistema de controle ser adicionalmente configurado para comparar a posição de derivação determinada com a posição de derivação inicial.

12. Dispositivo regulador de tensão, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o segundo enrolamento estar eletricamente conectado ao nó de entrada do primeiro enrolamento, e a tensão do segundo enrolamento ser a tensão de entrada.

13. Dispositivo regulador de tensão, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o segundo enrolamento estar eletricamente conectado ao nó de saída do primeiro enrolamento, e a tensão do segundo enrolamento ser a tensão de saída.

14. Dispositivo regulador de tensão, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender adicionalmente um transformador de potencial diferencial configurado para medir uma diferença de tensão entre o nó de entrada e o nó de saída, e sendo que o sistema de controle que é configurado para determinar uma tensão do primeiro enrolamento com base na tensão de entrada, na tensão de saída e na tensão da impedância interna compreende o sistema de controle que é configurado para determinar a tensão do primeiro enrolamento com base na diferença entre a tensão medida e a tensão da impedância interna.

15. Dispositivo regulador de tensão, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender adicionalmente um transformador de potencial de carga e um transformador de potencial de fonte, sendo que o transformador de potencial de carga é configurado para medir a tensão de saída, e o transformador de potencial de fonte é configurado para medir a tensão de entrada, e sendo que o sistema de controle que é configurado para determinar uma tensão do primeiro enrolamento com base na tensão de entrada, na tensão de saída e na tensão da impedância interna compreende o sistema de controle que é configurado para determinar a tensão do primeiro enrolamento com base na tensão de entrada medida pelo transformador de potencial de fonte, na tensão de saída medida pelo transformador de potencial de carga e na tensão da impedância interna.

16. Método de determinação de uma posição de derivação de um dispositivo regulador de tensão, sendo o método caracterizado por compreender as etapas de: determinar uma impedância interna do dispositivo regulador de tensão com base em uma posição de derivação inicial; determinar uma tensão da impedância interna com base em uma corrente de carga medida; determinar uma tensão do primeiro enrolamento com base na tensão de entrada, na tensão de saída e na tensão da impedância interna; e determinar a posição de derivação com base na tensão do primeiro enrolamento.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por compreender adicionalmente: comparar a posição de derivação determinada com a posição de derivação inicial; determinar se a posição de derivação inicial é válida, com base na comparação; e se a posição de derivação inicial for inválida: comutar a posição de derivação inicial para uma segunda posição de derivação; e determinar uma nova posição de derivação com base na segunda posição de derivação.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por compreender adicionalmente: se a segunda posição de derivação for inválida: comutar a segunda posição da derivação pelo menos uma vez; determinar uma nova posição de derivação para cada posição de derivação comutada; e determinar se cada nova posição de derivação determinada é válida; e se nenhuma posição de derivação válida for encontrada, fornecer para uma estação remota ou para um aparelho elétrico separado uma indicação perceptível de que nenhuma posição de derivação válida foi encontrada.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por compreender adicionalmente: se uma posição válida de derivação for encontrada, fornecer a uma estação remota ou a um aparelho elétrico separado informações referentes à posição válida de derivação.

20. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por compreender adicionalmente: receber uma solicitação para determinar a posição de derivação antes de determinar a impedância interna do dispositivo regulador de tensão.