BRPI0903651A2 - detecção direcional de uma falha no aterramento elétrico - Google Patents

Abstract

DETECçãO DIRECIONAL DE UMA FALHA NO ATERRAMENTO ELéTRICO. A presente invenção refere-se ao método e ao dispositivo para detecção direcional de uma falha no aterramento elétrico em um sistema de força polifásico que são baseados na comparação da variação da amplitude ou qualquer outro valor de norma das correntes de cada fase (5A, 5B, 5c). Em particular, a média (<109>) da norma (IIIAII,IIIBII,IIlcII) de cada fase é comparada com cada uma das ditas normas e, dependendo do número de vezes que a média (<109>) é maior do que as normas (IIIAII,IIIBII,IIIcII), a falha pode ser localizada (L) com relação aos sensores da corrente de fase (12). Alternativamente, o método e o dispositivo para detecção direcional de uma falha no aterramento elétrico em um sistema de força polifásico são baseados na dispersão dos fatores de correlação lineares (r~A~, r~B~, r~C~) entre as correntes de fase (l~A~,l~B~,l~C~) e a corrente de sequência zero (l~0~). O uso dessas variáveis possibilita que seja determinado se a falha está a montante ou a jusante da medição das correntes de fase (I- A,l~B~,l~C~) sem usar qualquer medição de voltagem.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DETECÇÃODIRECIONAL DE UMA FALHA NO ATERRAMENTO ELÉTRICO".

Antecedentes da Invenção

A presente invenção refere-se à detecção direcional de uma fa-lha no aterramento elétrico sem a medição da voltagem da linha. Em particu-lar, a invenção refere-se a um método para detectar uma falha no aterra-mento elétrico em um sistema de força, além do mais, tornando possível de-terminar se a falha no aterramento elétrico está localizada a montante ou ajusante do ponto de detecção. O método de acordo com a invenção é base-ado somente nos sinais representativos das correntes de cada fase do sis-tema de força, cujo processamento resulta em parâmetros possibilitando alocalização direcional.

De acordo com outro aspecto, a invenção refere-se a um dispo-sitivo de detecção capaz de implementar o método acima mencionado. Emparticular, o dispositivo de detecção de falha no aterramento elétrico direcio-nal compreende recurso para calcular parâmetros a partir dos sinais de cor-rente de cada fase, a interpretação dos ditos parâmetros fornecendo a loca-lização relativa da falha sem usar valores representativos da voltagem entrefases ou valores representativos das voltagens da linha para o neutro.

A invenção finalmente refere-se a um dispositivo de indicação defalha e um relê de disparo compreendendo sensores de corrente associadoscom cada fase do sistema de força e suprindo o dispositivo de detecção a-cima mencionado com os sinais possibilitando a indicação, por exemplo, porlâmpada indicadora ou o disparo de um dispositivo de distribuição do siste-ma de força.

Estado da Técnica

Dispositivos de detecção de falha no aterramento elétrica sãousados em particular em sistemas de distribuição de força elétrica trifásicosde voltagem média. A figura 1, dessa maneira, representa um diagrama deum sistema de distribuição de força elétrica 1 que compreende um transfor-mador trifásico 2, cujo secundário está conectado em uma linha de distribui-ção principal 3. O secundário também compreende um condutor neutro co-mum 4 geralmente aterrado através de uma impedância. A linha principal 3supre força para as linhas alimentadoras 5, 5', 5", algumas das quais podemcompreender um disjuntor de chegada ou outro dispositivo de distribuição 6protegendo a linha. As linhas alimentadoras 5', ou seções da linha 5, podemcompreender um dispositivo de detecção de falha no aterramento elétrico 7.

O dispositivo 7 pode agir como indicador de fluxo da falha, por exemplo, ilu-minando uma lâmpada indicadora 8. Um dispositivo 7i pode também ser as-sociado com ou integrado em um relê de proteção 9 capaz de comandar aabertura dos contatos do disjuntor 6.

Idealmente, o sistema de força 1 é balanceado, isto é, a correntede seqüência zero Io fluindo no último é zero. O que é planejado por correntede seqüência zero é, dentro de um fator possível de três, a soma de vetoresdas correntes de fase diferentes, ou a corrente correspondendo com o resul-tante instantâneo das correntes de fase, algumas vezes chamada correnteresidual, que podem corresponder com a corrente de falha no aterramentoelétrico ou a corrente de vazamento para o terra. Se uma das fases é aci-dentalmente aterrada, esse balanço desaparece a jusante da falha 10. Adetecção de uma falha pode então consistir, como ilustrado na figura 2A, namedição da corrente de seqüência zero Io, por exemplo, por meio de um to-roide 11 circundando a linha 5 e a comparação do sinal representativo dadita corrente Io com um limiar Sd, o limiar sendo excedido sendo entendidocomo a detecção D de uma falha 10. Alternativamente, a corrente de falhano aterramento elétrico Io pode ser obtida somando os sinais de corrente decada fase, um sensor de corrente 12 então estando localizado em cada con-dutor da linha 5 (ver figuras 2B e 2C).

Entretanto, e em particular se as linhas alimentadoras 5 são ca-bos enterrados, valores de alta capacitância podem ocorrer entre os condu-tores da linha 5a, 5b, 5c e o aterramento elétrico. Assim, no caso da presen-ça de uma falha no aterramento elétrico 10 em uma linha 5, as capacitâncias13 ficam na origem de grandes correntes de seqüência zero Io fluindo nasoutras linhas alimentadoras 5', 5" (que não apresentam qualquer falha noaterramento elétrico) ou a jusante da falha 10. Essas correntes de falha (re-lativamente) fortes Io podem acarretar detecções errôneas pelos dispositivosde detecção 7 presentes nas linhas próximas não defeituosas 5'.

Portanto, é importante fazer a distinção entre uma falha 10 loca-lizada a jusante do dispositivo de detecção 1\ e uma falha 10 a montante dodispositivo 7j+i, que possa, de fato, detectar um mau funcionamento de umaalimentadora próxima pela conexão capacitiva. Essa diferenciação não écapaz de ser executada pelo dispositivo representado esquematicamente nafigura 2A, especialmente no caso de um sistema de força 1 com neutrocompensado (isto é, o neutro 4 é aterrado por uma bobina de compensação)que gera uma corrente residual Io de valor insuficiente, em particular no casode cabos enterrados 5. Para tais detecções de falha direcionais, dispositivosde detecção 7, como ilustrado mais precisamente na figura 2B, são basea-dos na medição da corrente, mas também na voltagem da linha 5. O sistemade detecção, dessa maneira, compreende sensores de corrente 12A, 12B,12C suprindo os sinais representativos das correntes Ia, Ib, Ic fluindo em ca-da uma das fases da linha 5 e sensores de voltagem 14A, 14B, 14C, em par-ticular na forma de transformadores de voltagem, que suprem sinais repre-sentativos das voltagens VA, Vb, Vc de cada condutor de fase. O dispositivode detecção 7 compreende recurso de processamento 15 dos dados dosditos sensores 12, 14 e um módulo de processamento 16 que, com base nossinais representativos da corrente de seqüência zero I0 e da voltagem deseqüência zero Vo dessa maneira obtidos, possibilita que ambas a presençaDea localização relativa L de uma falha 10 sejam detectadas.

Transformadores de voltagem 14 são, entretanto, volumosos eonerosos. Além disso, eles não são sempre necessariamente adequadospara a instalação em linhas já existentes 5. Para uma implementação eco-nomicamente viável, é preferível que os dispositivos de detecção de falha 7sejam desprovidos de recurso para medir 14 ou processar as voltagens dosistema de força 1.

Dessa maneira, como ilustrado na figura 2C, dispositivos de fa-lha no aterramento elétrico 17 foram desenvolvidos nos quais a voltagemnão é usada. Por exemplo, o documento EP 1.475.874 apresenta um dispo-sitivo de detecção de falha no aterramento elétrico direcional para o qual,além do sinal representativo da corrente residual I0, o módulo de processa-mento 18 usa o sinal representativo da corrente inversa Ijl cada um dos si-nais sendo comparado com um limiar a fim de indicar uma falha no aterra-mento elétrico a jusante dos sensores de corrente 12. A detecção de umafalha a montante, entretanto, exige uma segunda unidade de processamentoe a necessidade de ter recurso para componentes complexos sobrecarregao dispositivo de detecção 17 ainda mais.

Outra abordagem foi desenvolvida no documento EP 1.890.165,no qual o módulo de processamento 19 compara a forma da corrente de se-qüência zero I0 com as correntes de fase U, Ib, Ic para determinar se a falhano aterramento elétrico detectada é a jusante do dispositivo de detecção 17ou não. Essa comparação, entretanto, é baseada em uma rede neural 19,um sistema complexo, cuja base de aprendizagem condiciona grandementeo diagnóstico da detecção Deo diagnóstico de direção L (uma base de a-prendizagem que não iguala o sistema de força final 1 pode levar a resulta-dos de detecção errôneos). Além do mais, a base de aprendizagem requercoeficientes fixos (peso da rede neural e fatores de polarização) que corres-pondem com um modo de operação específico, tais como o neutro do siste-ma de força e o nível de disparo do detector. Qualquer modificação do ajusteou dos parâmetros de operação do dispositivo de detecção 17 pode entãorequerer uma nova operação de aprendizagem, que é complexa para execu-tar, em particular pelas equipes encarregadas da instalação ou manutençãode tal equipamento.

Portanto, é evidente que os dispositivos de detecção de falha noaterramento elétrico direcionais existentes 7, 17 não são otimizados paraimplementação difundida por conta da sua complexidade, quer ela seja devi-do ao número de sensores 12, 14 a serem ajustados ou ao sistema de pro-cessamento de sinal 18, 19.

Sumário da Invenção

Entre outras vantagens, um objetivo da invenção é remediar osinconvenientes dos dispositivos de detecção de falha no aterramento elétricodirecionais existentes e métodos. Em particular, o princípio de capacidadedirecional implementado é baseado na análise das amplitudes ou outros va-lores de corrente de fase padronizados, sem usar as voltagens do sistemade força e sem qualquer amostragem de alta freqüência dos sinais represen-tativos das ditas correntes (tipicamente uma freqüência de amostragem me-nor do que 1 kHz, por exemplo, de cerca de 500 Hz, é suficiente), que possi-bilita que um equipamento não tendo uma grande memória ao nível de soft-ware e/ou hardware seja implementado. Alternativamente, de novo sem usaras voltagens diferentes do sistema de força, o princípio da capacidade dire-cional implementado pode ser baseado na análise dos coeficientes de corre-lação entre o sinal representativo da corrente de seqüência zero e os sinaisrepresentativos das correntes de fase.

De acordo com um dos seus aspectos, a invenção refere-se aum método para detecção de falha no aterramento elétrico direcional em umsistema de força polifásico, de preferência trifásico, compreendendo umaprimeira etapa de detecção de falha comparando um sinal representativo dacorrente de seqüência zero fluindo na seção monitorada da linha com umlimiar de detecção. O sinal representativo da corrente de seqüência zero po-de ser obtido diretamente ou pelo cálculo a partir dos sinais representativosdas correntes de cada condutor de fase da dita seção.

Se a primeira etapa detectar a presença de uma falha no ater-ramento elétrico na dita seção, a segunda etapa do método de acordo com ainvenção será disparada. A segunda etapa é baseada no processamentodos sinais representativos de uma norma de vetor das correntes de cadafase da dita seção, esses sinais sendo obtidos sobre um período preestabe-lecido suficiente, por exemplo, um número inteiro de semiciclos do sistemade força. Qualquer norma de corrente AC é adequada para a localizaçãorelativa de acordo com a invenção, mas, em maneira preferencial, o valor dacorrente rms ou a amplitude da corrente é usado. De acordo com a inven-ção, os sinais representativos da norma das correntes de fase podem sersupridos diretamente, por exemplo, de um sensor de amplitude ou de valorrms. Alternativamente, os sinais podem ser determinados a partir de sinaisrepresentativos das correntes de fase que são então processadas por qual-quer recurso adequado para extrair a norma selecionada delas.

Vantajosamente, os sinais representativos das correntes de fasesão filtrados, em particular analogicamente e/ou amostrados. De acordo coma invenção, uma freqüência de amostragem relativamente baixa, em particu-lar menor do que 1 kHz, por exemplo, de cerca de 500 Hz, pode ser usada.

Depois da aquisição dos sinais representativos da norma dascorrentes de fase, a segunda etapa do método continua com o processa-mento dos ditos sinais para interpretar se a falha detectada na primeira eta-pa está localizada a montante ou a jusante do ponto de medição da correntede fase. De acordo com a invenção, o processamento do sinal compreendecalcular a média dos sinais representativos da norma da corrente de fase e acomparação da média com cada um dos sinais. Se uma norma de correntede fase única depois que a falha ocorreu é maior do que a média das nor-mas computadas para as três fases, então a falha está localizada a jusantedo ponto de detecção.

Em particular, de acordo com uma modalidade particular da in-venção, a etapa de interpretação compreende a comparação sucessiva en-tre a média e cada um dos sinais e a soma das saídas de comparação, queé comparada com 1. Se a soma dos indicadores de comparação tomando ovalor 1 no caso de inferioridade for igual a um, então a falha estará a jusantedo ponto onde os sinais foram obtidos.

Alternativamente, a segunda etapa é baseada no processamen-to dos sinais representativos das correntes de cada fase da dita seção e dacorrente de falha dessa mesma seção, esses sinais sendo obtidos sobre umtempo preestabelecido suficiente, por exemplo, um número inteiro de semi-ciclos do sistema de força. Vantajosamente, os sinais representativos dascorrentes de fase são filtrados, em particular analogicamente e/ou amostra-dos, de preferência em uma freqüência possibilitando que pelo menos vinteou mais ou menos sejam obtidos sobre o período de tempo preestabelecido,por exemplo, cerca de 1 kHz para um sistema de força de 50 Hz e um semi-ciclo. O sinal representativo da corrente de seqüência zero pode também serobtido aqui diretamente ou pelo cálculo dos sinais representativos das cor-rentes de cada condutor de fase da dita seção, antes ou depois da filtrageme/ou amostragem.

Depois da aquisição dos sinais representativos das correntesdiferentes, a segunda etapa do método continua com o processamento dosditos sinais para interpretar se a falha detectada na primeira etapa está loca-lizada a montante ou a jusante do ponto de medição da corrente de fase. Deacordo com a invenção, o processamento do sinal compreende o cálculo doscoeficientes de correlação linear padronizados entre o sinal representativoda corrente de seqüência zero da seção e cada um dos sinais representati-vos das correntes de fase. A fórmula Bravais-Pearson e/ou coeficientes semsinais são preferivelmente usados. A dispersão dos ditos coeficientes é en-tão analisada, em particular pelo cálculo da sua média e o seu desvio-padrão.

Se a dispersão dos coeficientes de correlação linear sem sinaisfor alta, por exemplo, com um desvio-padrão maior do que 0,3 e uma médiamaior do que 0,5, então a falha estará localizada a jusante do dispositivo dedetecção. Para uma dispersão menor, por outro lado, em particular uma mé-dia menor do que 0,5 e um desvio-padrão menor do que 0,2, a falha estáentão localizada a montante do dispositivo de detecção.

A dispersão dos coeficientes é preferivelmente executada pelaformulação de uma relação comparativa. Em particular, se a diferença entreo desvio-padrão multiplicado pela raiz cúbica e a diferença entre a média eum é positiva, então a falha está a montante do ponto de detecção. Qualqueroutra comparação com base na desigualdade 3.σ2>(1-μ)2 pode ser usada.

De acordo com outra opção, a comparação é executada graficamente comrelação a uma linha reta de uma equação y = ^.Dependendo de se o pon-to de coordenadas da média e do desvio-padrão está posicionado no meioplano contendo a origem ou não, a falha está a montante ou a jusante.

Ambas as opções para a segunda etapa e seguintes do métodopodem ser usadas em sucessão ou com exceção uma da outra dependendoda amostragem possível. Em particular, de acordo com uma modalidade pre-ferida, uma etapa preliminar para verificar as possibilidades na amostragemé realizada e, dependendo de se a freqüência é, por exemplo, maior ou me-nor do que 1 kHz, a opção com o cálculo dos fatores de correlação ou com adeterminação de normas é usada. Em outra modalidade, uma primeira Ioca-lização é determinada através das normas e, se a falta é considerada comoa jusante, a localização é confirmada por uma determinação através dos co-eficientes de correlação.

De acordo com uma modalidade preferida de acordo com a in-venção, o dito método (métodos) de detecção direcional é associado com aatuação de um dispositivo de distribuição para isolar a seção iniciando doponto a jusante do qual uma falha foi detectada.

De acordo com outro aspecto, a invenção refere-se a um dispo-sitivo de detecção de uma falha no aterramento elétrico direcional de umalinha em um sistema de força polifásico, de preferência trifásico, adequadopara o método (métodos) acima mencionado. O dispositivo de detecção di-recional de acordo com a invenção pode ser associado com sensores deamplitude, de valor rms ou de outra norma da corrente de cada uma das fa-ses da linha ou sensores de corrente de cada uma das fases da linha, porexemplo, toroides de detecção, que suprem os sinais representativos dasditas correntes para o dispositivo. O dispositivo de detecção direcional podetambém formar parte de um indicador de fluxo de falha, por exemplo, acio-nando um recurso de alarme do tipo de lâmpada indicadora se uma falha fordetectada a jusante dos sensores. Em uma modalidade particularmente pre-ferencial, o dispositivo de detecção direcional de acordo com a invenção éassociado a um relê de proteção protegendo a linha, o recurso de alarmefazendo com que um dispositivo de distribuição da linha seja acionado, des-sa maneira isolando a seção na qual uma falha foi detectada.

Em particular, o dispositivo para detecção direcional de uma fa-lha no aterramento elétrico de acordo com a invenção compreende o primei-ro recurso para receber sinais representativos de uma norma da corrente decada fase da linha a ser monitorada. O primeiro recurso pode receber o ditosinal diretamente ou compreende recurso para receber os sinais representa-tivos das correntes de cada fase e recurso para determinar a partir deles anorma considerada, por exemplo, o valor de amplitude ou de rms, ou atémesmo a norma Manhattan ou a norma dos infinitos. Vantajosamente, o pri-meiro recurso para receber os sinais representativos das normas das corren-tes de fase é associado com recurso para filtrar os ditos sinais, por exemplo,um filtro analógico. O primeiro recurso preferivelmente compreende recursode amostragem para obter certo número de valores discretos, por exemplo,na freqüência de 500 Hz.

O dispositivo de acordo com a invenção compreende primeirorecurso de processamento para processar os sinais representativos obtidosassociados ao recurso de atuação para acionar o dito primeiro recurso deprocessamento, o recurso de atuação sendo disparado pela detecção daocorrência de uma falha no aterramento elétrico. A detecção da ocorrênciade uma falha no aterramento elétrico acionando o recurso de atuação é pre-ferivelmente executada pelo dispositivo de acordo com a invenção que com-preende recurso apropriado, em particular segundo recurso para receber umsinal representativo da corrente de seqüência zero da dita linha e recursopara comparar o sinal representativo da corrente de seqüência zero com umlimiar de detecção. O segundo recurso preferivelmente compreende recursopara deduzir a corrente de seqüência zero dos sinais representativos dascorrentes de fase ou da sua norma, em particular pela soma.

O primeiro recurso para processar os sinais do dispositivo deacordo com a invenção compreende recurso para calcular a média aritméticados sinais representativos das normas de cada uma das fases. O recursopara calcular é preferivelmente associado a um recurso de retardo de tempopossibilitando que os sinais sejam adquiridos durante um período corres-pondendo com um número inteiro de semiciclos do sistema de força.

O primeiro recurso para processar os sinais é acoplado na saídacom o primeiro recurso de interpretação para determinar a posição relativada falha no aterramento elétrico detectada com relação ao ponto no qual osditos sinais foram obtidos. O primeiro recurso de interpretação compreendecomparadores entre a média calculada e cada um dos sinais usados paracalcular a dita média. De acordo com um aspecto particular da invenção, orecurso para interpretar a comparação da média aritmética das normas dascorrentes de fase com as normas em questão compreende um comparadorpor fase, comparando a média aritmética e a norma da fase considerada, umsomador adicionando as saídas lógicas dos comparadores prévios e umcomparador comparando a saída do somador com o valor 1.

Alternativamente ou em complemento, o dispositivo para a de-tecção direcional de uma falha no aterramento elétrico de acordo com a in-venção compreende terceiro recurso para receber sinais representativos decorrentes de cada fase da linha a ser monitorada e o segundo recurso parareceber um sinal representativo da corrente de seqüência zero da dita linha,que preferivelmente compreende recurso para deduzir o dito sinal represen-tativo da corrente de seqüência zero dos sinais representativos das corren-tes de fase, em particular pela soma. Vantajosamente, o terceiro recursopara receber sinais representativos das correntes de fase é associado comrecurso para filtrar os ditos sinais, por exemplo, um filtro analógico. O tercei-ro recurso preferivelmente compreende recurso de amostragem para obterum número suficiente de valores discretos, por exemplo, na freqüência de 1 kHz.

O dispositivo de acordo com essa modalidade da invenção com-preende segundo recurso de processamento para processar os sinais repre-sentativos obtidos associados com o recurso de atuação para acionar o ditorecurso de processamento associado com o primeiro recurso de processa-mento, o recurso de atuação sendo disparado pela detecção da ocorrênciade uma falha no aterramento elétrico.

O segundo recurso para processar os sinais do dispositivo deacordo com a invenção compreende recurso para calcular os coeficientes decorrelação lineares padronizados, que são vantajosamente sem sinais, depreferência de acordo com a fórmula Bravais-Pearson, entre o sinal repre-sentativo da corrente de seqüência zero e cada um dos sinais representati-vos das correntes de fase. O recurso de cálculo é preferivelmente associadocom o recurso de retardo de tempo possibilitando a aquisição dos sinais du-rante um período de tempo correspondendo com um número inteiro dos se-miciclos do sistema de força. Os dados calculados são então transmitidospara um módulo para cálculo da média aritmética e do desvio-padrão, aco-plado na saída com o segundo recurso de interpretação comparando os re-sultados para determinar se a falha for a montante ou a jusante do pontoonde os sinais representativos das correntes de fase foram obtidos. O se-gundo recurso de interpretação pode ser do tipo gráfico ou computacional.

O dispositivo de acordo com a invenção pode compreender re-curso para ativar o segundo recurso de processamento dependendo do re-sultado que é obtido pelo primeiro recurso de interpretação.

Primeiro e segundo recursos de processamento, tais como pri-meiro e segundo recursos de interpretação, podem compreender uma enti-dade individual ou podem ser agrupados no mesmo módulo que é então a -daptado para a execução de ambos os métodos. Além do mais, o primeiro eo terceiro recursos, e também o segundo recurso, para receber os sinaisrepresentativos de um valor de corrente, podem ser os mesmos. Nesse ca-so, de preferência, um recurso para determinar a opção da amostragem estápresente, o dito recurso sendo capaz de selecionar a freqüência de amos-tragem e dessa maneira ativar o primeiro ou o segundo recurso de proces-samento.

Breve Descrição dos Desenhos

Outras vantagens e aspectos se tornarão mais claramente evi-dentes a partir da descrição seguinte das modalidades particulares da inven-ção, fornecidas por finalidades ilustrativas e de exemplo não restritivo so-mente e representadas nos desenhos acompanhantes.

A figura 1, já descrita, representa um sistema de força elétrica noqual os dispositivos de detecção de falha no aterramento elétrico podem serusados.

As figuras 2A, 2B e 2C, já descritas, representam diagramas debloco dos dispositivos de detecção de falha no aterramento elétrico de acor-do com a técnica anterior.

A figura 3 mostra os sinais representativos das correntes de fasequando uma falha no aterramento elétrico ocorre em uma fase, respectiva-mente a montante e a jusante do dispositivo de detecção, em maneira es-quemática e filtrada.

As figuras 4A e 4B ilustram o método de detecção de acordocom uma modalidade preferida da invenção.

A figura 5 representa um diagrama de blocos do dispositivo dedetecção de falha no aterramento elétrico de acordo com uma modalidadepreferida da invenção.

Descrição Detalhada de uma Modalidade Preferida

O dispositivo 20 para detecção direcional de uma falha 10, deacordo com a invenção, pode ser usado em qualquer sistema de força poli-fásico 1, tal como o descrito na figura 1, no lugar dos dispositivos existentes7, 17. Na modalidade preferida ilustrada do produto e de uso e uso da inven-ção, a linha 5 na qual o dispositivo 20 é adaptado compreende condutorestrifásicos 5A, 5b, 5c e o sistema de força é balanceado, isto é, a corrente deseqüência zero Io é zero na ausência de uma falha. Entretanto, é possível seafastar dessa situação ideal, e o sistema de força pode compreender outronúmero de fases.

Quando uma falha no aterramento elétrico 10 ocorre em umadas fases A, a corrente da dita fase Ia (idealmente) se torna zero a jusanteda falha 10, mas é enfraquecida a montante, com sua amplitude sendo au-mentada. Como ilustrado na figura 3, um sensor de corrente 12A no condu-tor defeituoso 5A, dessa maneira, supre um sinal representativo da correntela (em linha tracejada) marcando uma ruptura evidente no nível da falha 10,e diferente dependendo de se o dispositivo de acordo com a invenção esti-ver localizado a montante 20, ou a jusante 20,+ι do dito sensor 12. A figura 3também mostra que a corrente é pontualmente enfraquecida nas outras du-as fases B e C1 mas permanece de forma quase constante embora sua am-plitude seja ligeiramente modificada. Finalmente, a figura 3 ilustra a correntede seqüência zero Io detectada na linha 5 por um sensor adequado 11 (verfigura 2A) ou pelo cálculo das correntes trifásicas lA, Ib, Ic obtidas pelos sen-sores 12.De acordo com a invenção, a variação diferencial das normas decorrente, tal como em particular a amplitude, é usada. Na realidade, comoapresentado na figura 3, as amplitudes da corrente de fase são quase cons-tantes. Antes da falha, a amplitude ||Ιχ|| de cada um dos sinais da correntede fase Ix é idêntica. Depois da falha, a amplitude dos sinais de corrente defase não-enfraquecidos ||Ib||, ||lc|| permanece substancialmente constante. Aamplitude da corrente de fase defeituosa ||IA|| é, por outro lado, grandementeaumentada no caso de uma falha a jusante 20, e se torna quase zero parauma falha a montante 20i+i. Mais particularmente, no caso de uma falha ajusante 20,, a média das amplitudes da corrente pós-falha será então menordo que essa da corrente da fase defeituosa e maior do que as amplitudesrespectivas das correntes das outras fases. No caso de uma falha 10 ocor-rendo a montante do dispositivo 20,+ι, por outro lado, a média das amplitu-des de corrente pós-falha será maior do que essa da corrente da fase defei-tuosa A e menor do que as amplitudes respectivas das correntes das outrasduas fases B, C.

De acordo com a invenção, a média dos sinais representativosdas amplitudes das correntes de cada fase é, portanto, calculada e sua posi-ção com relação aos seus componentes diferentes é então determinada pa-ra localizar a falha 10 com relação aos sensores 12 suprindo os sinais repre-sentativos das amplitudes das correntes preferivelmente filtradas da linha 5.

A localização como tal depende do número de vezes que a média é maior doque os sinais usados para calcular essa média. Se a média das amplitudes émaior do que as amplitudes uma vez somente, então a falha é a montante.

Os sinais são preferivelmente analisados sobre um tempo suficiente TaCq,com, em particular, um tempo de aquisição de sinal que é mais longo do queum semiciclo do sistema de força, por exemplo, um período ou qualquer nú-mero inteiro de semiciclos.

Embora ele seja apresentado com a amplitude de corrente, ométodo de acordo com a invenção pode também ser aplicado com qualquernorma representativa da variação do sinal representativo da corrente de fa-se. Em particular, a amplitude pode ser substituída pelo valor da raiz qua-drada média (rms), ou pela norma Euclidiana (isto é, norma 2), ou pela nor-ma 1 (também conhecida sob o nome de norma Taxicab ou norma Manhat-tan), ou novamente pela norma dos infinitos (ou norma superior). O sinal re-presentativo do valor de norma da corrente de cada fase pode ser obtido porum sensor de corrente usual 12 e a seguir ser determinado por recurso a-propriado. De acordo com a invenção, entretanto, é possível limitar o númerode calculadores, e dessa maneira usar um sensor de amplitude instantânea(ou valor de rms) em cada linha de fase 5.

Dessa maneira, no método de acordo com a invenção esquema-tizado na figura 4A, depois que a falha foi detectada D, por exemplo, por ummétodo similar ao descrito em relação à figura 2A, os sinais representativosdas amplitudes da corrente de fase ||IA||, 11 IbI I, ||lc|| são adquiridos duranteum tempo de aquisição Tacq- Alternativamente, como também ilustrado nafigura 4, é possível usar os sinais preferivelmente filtrados representativosdas correntes de fase lAf, Ibí, Icf diretamente, em particular no caso onde es-ses sinais foram medidos para outras finalidades, por exemplo, para deter-minar a corrente de seqüência zero. Os ditos sinais adquiridos sobre umtempo de aquisição Tacq são então preferivelmente amostrados. Na realida-de, é preferível trabalhar em valores discretos com intervalos de tempo regu-lares. De acordo com a invenção, não é necessário que a freqüência de a-mostragem seja alta, e de cinco a dez valores de amplitude sobre uma dura-ção de aproximadamente um semiciclo ou um período do sistema de força 1são suficientes - uma freqüência de amostragem de aproximadamente 500 a1000 Hz para uma corrente trifásica em 50 Hz é, por exemplo, adequadapara o método de acordo com a invenção. A norma do vetor dos ditos sinaisamostrados filtrados ||IaHI» ||IbHI, IIMI é então determinada pelas fórmulasapropriadas para a norma escolhida.

Em uma modalidade, uma etapa para verificar a possibilidadepara aumentar a freqüência de amostragem é feita. Se o seu resultado forpositivo e uma amostragem de, por exemplo, mais do que 1 kHz pode serfeita, para mais precisão e dependendo do recurso de processamento dis-ponível, o método poderá ser continuado Pl por uma alternativa discutidamais tarde.

Depois que as três normas ||IA||, ||Ib||, ||lc|| foram obtidas, suamédia aritmética M é calculada e a seguir comparada com cada uma dasnormas tomadas individualmente. Se uma única norma ||Ia|| for menor doque a média M, a falha 10 será considerada como estando localizada a mon-tante. A última etapa de interpretação é preferivelmente executada somandoos resultados dos comparadores cujas saídas são binárias, isto é, iguais a 1se a média for maior e 0 se a média for menor. A soma dos resultados écomparada com 1 e associada a uma falha a montante se existe igualdade.

O método de acordo com a invenção pode ser adaptado a umrelê de proteção 9, a um indicador de falha com sistema de alarme 8, pelaimplementação em um dispositivo de detecção de falha no aterramento elé-trico direcional adequado 20. Um dispositivo 20 de acordo com uma modali-dade preferida da invenção é representado em forma esquemática na figura5. Dependendo do tipo de sensor 12 com o qual ele está associado, ele po-de compreender recurso 22 para obter sinais representativos das correntesde fase supridas pelos sensores, por exemplo, toroides de detecção, vanta-josamente com a filtragem por recurso adequado 24, tal como um filtro ana-lógico. Na modalidade preferida, os sinais filtrados lAf, Ibí, Icf são, além disso,condicionados pela amostragem e o recurso para obter os sinais representa-tivos 22 compreende um módulo de amostragem 26, operando em particularem menos do que 1 kHz, dessa maneira provendo sinais amostrados filtra-dos Iaí*, Ιβγ, Icr para o recurso 28 para calcular a sua norma, amplitude, valorrms ou outros, as ditas normas então sendo processadas em um módulo deprocessamento 30.

O módulo de amostragem 26 pode compreender recurso ade-quado para modificar a freqüência de amostragem e/ou para verificar se umafreqüência de amostragem acima de 1 kHz é possível. Alternativamente, osegundo módulo de amostragem 26' operando em mais do que 1 kHz estádisponível e associado com um recurso de seleção. O recurso de amostra-gem 26, 26' pode ser acoplado em outro módulo de processamento 30' des-crito mais tarde quando eles funcionam em freqüência mais alta.O módulo de processamento 30 é ativado como uma função dadetecção de uma falha no aterramento elétrico 10. Para essa finalidade, omódulo de processamento 30 é conectado em qualquer dispositivo de de-tecção de falha 32. Em particular, o dispositivo de detecção de falha 32 éassociado com um recurso 34 para obter um sinal representativo da correntede seqüência zero Io e compreende um módulo de comparação comparandoa corrente de seqüência zero Io com um limiar de detecção StJ. Se o limiar forexcedido, então uma falha D será detectada e o módulo de processamento30 será ativado. O recurso para obter a corrente de seqüência zero I0 podeser conectado em um sensor apropriado 11 (ver figura 2A) ou preferível men-te determinar a dita corrente pelo processamento dos sinais relativos às cor-rentes de fase lA, Ib, Ic (não ilustrado), lAf, Ibí, Ict vantajosamente filtradas(não ilustradas) e possivelmente amostradas (figura 5) ou até mesmo dire-tamente a partir da sua amplitude ||IAH|, ΙΙ'βΗΙ. II'cHI (não ilustrada).

O recurso para calcular as normas 28 preferivelmente forma par-te do módulo de processamento 30, de modo a ser acionado somente de-pois da ocorrência D de uma falha no aterramento elétrico 10. Alternativa-mente, esses elementos diferentes 22, 28 para suprir os sinais representati-vos da norma das correntes provenientes dos sinais representativos das cor-rentes podem ser omitidos dependendo da natureza dos sensores 12. Ossinais supridos pelos sensores de amplitude instantânea 12 são diretamenteutilizáveis em um módulo de processamento 30.

O módulo de processamento 30 então compreende sucessiva-mente um dispositivo 36 para calcular a média aritmética M dos três dadosinseridos ||IaHI, ΙΙ'βΗΙ. II'cHI. um dispositivo para comparação 38 com quatroentradas, esses três valores e a média calculada, conectados no recurso deinterpretação 40, cuja saída é um sinal de detecção direcional L de uma fa-lha no aterramento elétrico a jusante ou a montante dos sensores 12 depen-dendo do resultado da interpretação.

Recurso 36 para calcular a média M é associado ao recurso deretardo de tempo para garantir que os sinais representativos das normas decorrente de fase ||IaHI> ΙΙ'βΗΙ. II'cHI tanham sido adquiridos sobre um períodode tempo suficiente Tacxi, por exemplo, um semiciclo ou um período do sis-tema de força 1, ou até mesmo mais. Vantajosamente, no caso onde essessinais foram determinados a partir dos sinais representativos da corrente defase Uf, IBf, Icf, o recurso de determinação 28 é também associado a esserecurso de retardo de tempo, que pode ser acoplado, por exemplo, direta-mente no dispositivo de atuação 32.

O recurso de comparação 38 compara cada um dos valores denorma com sua média e vantajosamente supre um sinal binário para o re-curso de interpretação 40 de acordo com a direção da comparação. Depen-dendo do número de resultados nulos, o recurso de interpretação proporcio-na o seu sinal de localização relativa L. Em uma modalidade preferida, o re-curso de interpretação 40 ou recurso de comparação 38 compreende recur-so de soma dos resultados binários da comparação, nessa ordem, entre amédia e cada norma, a falha sendo qualificada como a montante se a somaé igual a 1 e a jusante para uma soma igual a dois.

Se a amostragem pode ser feita a uma freqüência suficiente,para mais precisão, de acordo com a invenção, é preferível usar os coefici-entes de correlação entre as curvas diferentes para determinar se a falha 10está localizada a montante ou a jusante dos sensores 12 suprindo os sinaispreferivelmente filtrados representativos das correntes da linha 5. Na reali-dade, pode ser observado que, depois que uma falha no aterramento elétricoocorreu, no caso de uma falha 10 ocorrendo a jusante do dispositivo 20j, asemelhança entre a corrente de seqüência zero Io e a corrente U da fasedefeituosa é grande, ao contrário da semelhança entre a corrente de se-quência zero I0 e as correntes Ib, Ic das outras fases que é média. Os coefi-cientes de correlação padronizados com a corrente de seqüência zero Io de-vem, dessa maneira, em valor absoluto, estar perto de 1 para a fase A emédio, por exemplo, próximo de 0,5, para as outras fases. No caso de umafalha 10 ocorrendo acima da linha do dispositivo 20j+i, por outro lado, depoisque a falha ocorreu, a semelhança da corrente de seqüência zero Io com acorrente U da fase defeituosa é pequena enquanto que a semelhança entrea corrente de seqüência zero Io e as correntes Ib, Ic das outras fases perma-nece média. Os coeficientes de correlação padronizados sem sinais com acorrente de seqüência zero Io devem permanecer, portanto, médios, por e-xemplo, perto de 0,5, para as fases B e C, e podem fica perto de zero para afase A. Os sinais são aqui, novamente de preferência, analisados sobre umtempo suficiente Tacq, com, em particular, a aquisição dos sinais sobre umtempo mais longo do que um semiciclo do sistema de força, por exemplo,um período do sistema de força ou qualquer número inteiro de semiciclos.

O coeficiente de correlação linear padronizado usado no métodode acordo com a invenção é preferivelmente obtido pela fórmula Bravais-Pearson e sem sinal. Os sensores 12, na realidade, suprem um sinal da cor-rente AC fluindo em cada uma das fases 5a, 5b, 5c, que é preferido amostrarde modo a obter um número definido de valores discretos representativos dacorrente. Vantajosamente, o número N de valores supridos pela amostragemé adaptado para se adequar ao tempo de aquisição Tacq para otimizar a ca-pacidade de reprodução e confiabilidade dos resultados da fórmula Bravais-Pearson, isto é, de preferência mais do que 20 valores no caso de um tempode aquisição Tacq igual a um semiciclo do sistema de força, com, por exem-plo, uma freqüência de amostragem de aproximadamente 1 quilohertz paraum sistema de força trifásico 1 em 50 Hz.

Dessa maneira, no método de acordo com a invenção represen-tado esquematicamente na figura 4, depois que a falha foi detectada D, porexemplo, por um método similar ao descrito em relação à figura 2A, os sinaispreferivelmente filtrados representativos das correntes de fase são adquiri-dos sobre um tempo de aquisição Tacq e a seguir amostrados. Em paralelo, acorrente de seqüência zero I0 é calculada para o mesmo período de tempo.Os coeficientes de correlação, sem sinais aqui, entre os sinais filtrados a-mostrados representativos das correntes de fase Ur, ler, Icr e o sinal repre-sentativo da corrente de seqüência zero Io são calculados pela fórmula Bra-vais-Pearson de acordo com a equação (1), na qual Txy indica o índice decorrelação linear sem sinal entre as duas variáveis X, Y respectivamente, osN valores pontuais x, y das quais são conhecidos.<formula>formula see original document page 20</formula>

Três coeficientes de correlação lineares padronizados sem si-nais Γα, rB, rc são, dessa maneira, obtidos. Como indicado no precedente,dependendo de se a falha 10 for a montante ou a jusante, os coeficientes rAficam mais próximos de 1 ou de 0. De acordo com a invenção, para avaliaressa proximidade, a média aritmética μ e o desvio-padrão σ da distribuiçãodos coeficientes de correlação são usados. Na realidade, um par de mé-dia/desvio-padrão (μ, σ) com altos valores (por exemplo, μ > 0,5 e σ > 0,3)corresponde com uma falha a jusante, enquanto que, por outro lado, um parde média/desvio-padrão (μ, σ) com baixos valores (por exemplo, μ < 0,5 e σ< 0,2) corresponde com uma falha a montante.

Mais particularmente, é observado que, para uma falha 10 a ju-sante da detecção 20j, a seguinte relação (2) é verificada, enquanto que pa-ra uma falha a montante 10, 20i+i, o oposto é verdadeiro, isto é, 3.σ2<(1-μ)2.

<formula>formula see original document page 20</formula>

Em um método preferido de acordo com a invenção, depois quea média e o desvio-padrão foram calculados, uma comparação é feita deacordo com a relação (2) ou qualquer relação que seja derivada diretamentedessa e, dependendo do resultado, a interpretação direcional L quanto à po-sição da falha é fornecida, ou indicada fora ou transmitida para um relê 9para disparar um disjuntor a montante 6 ou qualquer outro uso.

Para minorar essa etapa de cálculo do método de acordo com ainvenção, é possível determinar a localização relativa da falha 10 a montanteou a jusante graficamente pelo posicionamento do ponto das coordenadas(μ,σ) em um gráfico (x,y) onde uma linha da equação (3) é marcada. Se oponto está situado no semiplano contendo a origem (0,0), uma falha a mon-tante está envolvida.

<formula>formula see original document page 20</formula>Para implementar esse método de acordo com a invenção, umdispositivo adequado de detecção de falha no aterramento elétrico direcional20 pode ser criado. De acordo com uma modalidade preferida da invençãorepresentada em forma esquemática na figura 5, o dispositivo anterior 20 écomplementado com recurso adequado. Em particular, o módulo de amos-tragem 26' opera vantajosamente em mais do que 1 kHz, dessa forma pro-vendo sinais amostrados filtrados lAr, tar, Icr para serem processados. Am-bos os módulos de amostragem 26, 26' podem ser misturados e compreen-der recurso para selecionar a freqüência. Os sinais representativos das cor-rentes de fase amostradas filtradas lAr, ler, ler são transmitidos para um se-gundo módulo de processamento 30' que também compreende uma quartaentrada para o sinal representativo da corrente de seqüência zero Io- O se-gundo módulo de processamento 30' pode ser o mesmo que o primeiro mó-dulo de processamento 30.

O módulo de processamento 30' sucessivamente compreendeum dispositivo 28' para calcular os coeficientes de correlação padronizadossem sinais r a partir dos quatros sinais de entrada Ur. ler, ler, lo> um disposi-tivo 36' para calcular a média aritmética μ e o desvio-padrão σ dos três itensde dados γα, re, rc inseridos, um dispositivo de comparação 38' para compa-rar com duas entradas μ, σ que é conectado no segundo recurso de interpre-tação 40', cuja saída é um sinal de detecção direcional L de uma falha noaterramento elétrico a jusante ou a montante dos sensores 12 dependendodo resultado da interpretação. O dispositivo de computação 28' para os coe-ficientes de correlação pode ser integrado no dispositivo de computação 28para a norma dos sinais ou constituir uma entidade independente. Os dispo-sitivos de processamento e comparação 36', 38', respectivamente, o segun-do recurso de interpretação 40', relativo aos coeficientes de correlação, damesma maneira, podem ser integrados ou não nos dispositivos de proces-samento e comparação 36, 38, respectivamente o primeiro recurso de inter-pretação 40, relativo às normas.

O recurso 28' para calcular os coeficientes de correlação padro-nizados sem sinais preferivelmente usa a fórmula Bravais-Pearson (1) e éassociado com o recurso de retardo de tempo para garantir que os sinaisrepresentativos das correntes de fase lAf*, Ιβγ, Icr tenham sido adquiridos so-bre um período de tempo suficiente TaCq, por exemplo, um semiciclo ou umperíodo do sistema de força 1 ou até mesmo mais.

O recurso de comparação 38' suprindo o valor para o módulo deinterpretação 40' pode usar funções diferentes. Em particular, o recurso decomparação 38' pode compreender uma comparação gráfica por dois valo-res inseridos com relação a um semiciclo limitado pela linha da equação (3).

O recurso 38' pode determinar a diferença entre três vezes o quadrado dodesvio-padrão e o quadrado da diferença entre um e a média para compará-la com zero. Qualquer outra opção é possível.

O dispositivo da figura 5 pode ser associado vantajosamentecom um relê de proteção 9 para sistemas de força elétrica ou a um indicadorde fluxo de falha para linhas de média voltagem enterradas 5 conectadas nosistema de força 1, a saída do módulo de interpretação disparando a abertu-ra de um disjuntor 6, a iluminação de uma lâmpada indicadora 8 ou qualqueroutro recurso de segurança e/ou alarme.

Dessa maneira, de acordo com a invenção, um método e dispo-sitivo para detecção direcional 20 de uma falha no aterramento elétrico 10 deuma linha de um sistema de força polifásico 1 foram obtidos sem medição devoltagem, em que ambos tornam os dispositivos mais leves e minoram a suaimplementação. Além do mais, a amostragem usada para o processamentodos sinais de acordo com a invenção pode ser pouca, em particular de umafreqüência compreendida entre 500 e 1000 Hz, dessa forma apresentandofacilidades em termos de memória e processador para o dito dispositivo. Ométodo pode ser adaptado, além do mais, dependendo das opções paraamostragem.

Mesmo quando o recurso de amostragem 26 é adaptado paramais do que 1 kHz como uma freqüência, é possível usar ambos os cálculosa fim de acelerar a localização. O método com as normas, na realidade, pre-cisa de menos cálculo e uma tal rápida localização relativa pode ser vantajo-sa para uma determinação preliminar. Em algumas circunstâncias, se o pri-meiro recurso de interpretação 40 não determina uma falta a montante, podeser preferível validar o resultado através de uma segunda determinação P2pelo coeficiente de correlação, que é mais longa e precisa de mais memória.Recurso adequado 42 então ativa o recurso de amostragem 26' e/ou direta-mente o segundo recurso de processamento 28' para a confirmação da loca-lização a jusante.

Embora a invenção tenha sido descrita com referência a um sis-tema de distribuição de força trifásico no qual o neutro é aterrado pela impe-dância compensada, ela não é limitada a isso. Outros tipos de sistemas deforça polifásicos podem ser considerados pela invenção, em particular, qual-quer regime de neutro é apropriado. Além disso, embora ela tenha sido des-crita com a determinação e o processamento da corrente de seqüência zeroI0 instantânea, o método de acordo com a invenção pode usar a variação dadita corrente Io com relação ao seu valor determinado sobre um período an-terior. Essa variação prova ser particularmente interessante no caso de sis-temas de força apresentando um ligeiro desequilíbrio entre as fases, cujacorrente de seqüência zero Io, portanto, não é nula em situações sem falhas.

Os circuitos, módulos e funções diferentes apresentados no es-copo da modalidade preferida da invenção podem ser obtidos, na realidade,a partir de componentes que são analógicos, digitais ou em forma progra-mável operando com microcontroladores ou microprocessadores e os sinaisrepresentativos descritos podem ter formas de sinal elétrico ou eletrônico,podem ser na forma de dados ou valores de informação em memórias ouregistradores, de sinais óticos capazes de serem exibidos em particular emmostradores ou saídas, ou de sinais mecânicos agindo com atuadores. Demaneira similar, os sensores de corrente podem ser diferentes dos transfor-madores descritos, tal como sensores de efeito Hall ou magnetoresistências.

Claims (15)

1. Dispositivo (20) para detecção direcional de uma falha no a-terramento elétrico (10) em um sistema de força polifásico (1), compreen-dendo:- primeiro recurso para receber sinais representativos de umanorma da corrente (||Ia||. IHbII, ||lc||) de cada uma das fases;- primeiro recurso de processamento (30) para processar os si-nais representativos da norma da corrente (||Ia||, ||Ib||, ||lcl|) compreendendorecurso (36) para calcular a média (M) das normas (||Ia||> ΙΙ'βΙΙ, IHcll) sobre umtempo preestabelecido (Tacq);- recurso (32) para acionar o dito primeiro recurso de processa-mento (30) de acordo com um sinal de detecção (D) de ocorrência de umafalha no aterramento elétrico no sistema de força (1);- primeiro recurso (40) para interpretar os resultados do proces-samento dos sinais para determinar se a falha é a montante ou a jusante dodispositivo (20), compreendendo recurso para comparar a dita média (M)com as ditas normas (||Ia||.||Ib||.||Ic||-

2. Dispositivo (20) para detecção direcional, de acordo com areivindicação 1, em que o recurso (36) para calcular a média (M) das normasé associado com recurso para adquirir os sinais durante um período de tem-po (Tacq) correspondendo com um número inteiro de semiciclos do sistemade força (1).

3. Dispositivo (20) para detecção direcional, de acordo com umadas reivindicações 1 a 2, em que o primeiro recurso para receber os sinaisrepresentativos da norma da corrente (||IA||, ||Ib||. ||lc||) de cada uma das fa-ses compreende recurso para receber os sinais representativos da corrente(Ia, Ib, Ic) de cada uma das fases e recurso (28) para calcular uma norma decada um dos sinais representativos, e o primeiro recurso para receber ossinais representativos das correntes de cada fase (||Ia||, ||Ib||, lllcll) compre-ende recurso de amostragem (26).

4. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 1 a 3,compreendendo, além disso, segundo recurso (34) para receber um sinalrepresentativo da corrente de seqüência zero (Io) de todas as fases.

5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 4, também com-preendendo- terceiro recurso (22) para receber os sinais representativos dacorrente (U, Ib, Ic) de cada uma das fases,- segundo recurso de processamento (30') dos sinais (I0, Ia, Ib,Ic) representativos da corrente compreendendo recurso (28') para calcularcoeficientes de correlação padronizados (rA, rB, rc) entre o sinal representati-vo da corrente de seqüência zero (Io) e cada um dos sinais representativosdas correntes de fase (Ia, Ib, Ic) sobre um período de tempo preestabelecido(Tacq) e recurso (36') para calcular a média (μ) e o desvio-padrão (σ) entre ovalor absoluto dos coeficientes de correlação calculados (rA, rB, rc);- recurso para acionar o dito segundo recurso de processamento(30') de acordo com um sinal de detecção (D) de uma falha no aterramentoelétrico ocorrendo no sistema de força (1),- segundo recurso (40') para interpretar os resultados de proces-samento dos sinais para determinar se a falha é a montante ou a jusante dodispositivo compreendendo recurso para comparar a dita média (μ) e o ditodesvio-padrão (σ).

6. Dispositivo (20) para detecção direcional de acordo com a rei-vindicação 5, em que o recurso para calcular os coeficientes de correlação(28') é associado com recurso para adquirir os sinais durante um tempo(Tacq) correspondendo com um número inteiro de semiciclos do sistema deforça (1) e o terceiro recurso (22) para receber os sinais representativos dascorrentes de cada fase (lA, Ib, Ic) compreende recurso de amostragem (26)adequado para prover um número suficiente de valores durante o período detempo preestabelecido (Tacq).

7. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 4 a 6, tam-bém compreendendo recurso (32) para detectar a ocorrência de uma falhano aterramento elétrico no sistema de força conectado ao recurso para acio-nar o recurso de processamento de sinal (30) compreendendo um compara-dor do sinal representativo da corrente de seqüência zero (Io) com um limiarde detecção (Sd).

8. Indicador de fluxo de falha no aterramento elétrico compreen-dendo sensores de corrente (12a, 12b, 12c) dispostos em cada condutor defase (5a, 5b, 5c) de um sistema de força elétrica (1) a ser monitorado e com-preendendo um dispositivo (20) para detecção direcional como definido emuma das reivindicações 1 a 7, conectado aos ditos sensores de corrente(12a, 12b, 12c) para receber os sinais representativos das normas da corren-te defase(||lA||,||lB||,||lcll).

9. Relê de proteção de falha no aterramento elétrico (9) compre-endendo pelo menos um indicador de falha como definido na reivindicação-8, e recurso para acionar um dispositivo de distribuição (6) de acordo com osresultados do recurso de interpretação (40) do dispositivo (20) para detecçãodirecional do indicador.

10. Método para detecção direcional (D, L) de uma falha no ater-ramento elétrico (10) em um sistema de força polifásico (1) compreendendodisparar a determinação direcional (L) da falha (10) seguinte a um sinal (D)sendo obtido indicando a presença da dita falha no aterramento elétrico (10),a dita determinação direcional compreendendo as etapas sucessivas de:- obter sinais representativos de uma norma de cada uma dascorrentes de fase (||Ia||,||Ib||,||Ic||) sobre um tempo (Tacq) de pelo menos umsemiciclo do sistema de força;- processar os sinais representativos das normas das correntesde fase (||Ia||,||Ib||,||Ic||) compreendendo o cálculo da média aritmética (M)dos sinais representativos da norma de cada uma das correntes de fase(||Ia||,||Ib||,||Ic||) sobre um período de tempo preestabelecido (Tacq);- interpretar os resultados do processamento do sinal para indi-car se a falha detectada (D) está localizada a jusante ou a montante do lugaronde os sinais representativos das normas das correntes de fase(ΙΙ'αΙΜΙΙβΙΙ,IIIcII foram obtidos, pela comparação entre a dita média (M) e osditos sinais representativos da norma de cada uma das correntes de fase(I|Ia||,||Ib||,||IcII)·

11. Método para detecção direcional de acordo com a reivindica-ção 10, onde a etapa de obter sinais representativos da norma de cada umadas correntes de fase (||Ia||.||Ib||.||IcII) sobre um período de tempo (Tacq)compreende a aquisição dos sinais representativos de cada uma das corren-tes de fase (UJBJc)e o cálculo da sua norma.

12. Método para detecção direcional de acordo com uma dasreivindicações 10 ou 11, onde a etapa de suprir os sinais representativos dasnormas das correntes de fase (||Ia||.||Ib||.||IcII) compreende a amostragem dacorrente em uma freqüência menor do que 1 kHz.

13. Método para detecção direcional de acordo com a reivindica-ção 11, em que a etapa de suprir os sinais representativos das correntes defase (IaJbJc) compreende a amostragem da corrente em uma freqüênciamaior do que 1 kHz e também compreendendo as etapas sucessivas de:- obter um sinal representativo da corrente de seqüência zero (I0)fluindo no sistema de força através do mesmo período de tempo (Tacq);- calcular os coeficientes de correlação padronizados sem sinais(γα, /& /c) entre os sinais representativos da corrente de seqüência zero (I0) ecada uma das correntes de fase (IaJbJc) sobre o período de tempo preesta-belecido (Tacq)1- calcular a média aritmética (μ) e o desvio-padrão (σ) dos ditoscoeficientes de correlação (rA, rB, rc);- interpretar os resultados do processamento dos sinais para in-dicar se a falha detectada (D) está localizada a jusante ou a montante dolocal onde os sinais representativos das correntes de fase (IaJbJc) foramobtidos por uma comparação usando a dita média (μ) e o dito desvio-padrão(σ).

14. Método para detecção direcional de acordo com a reivindica-ção 13, em que a etapa de interpretação compreende comparar a diferençaentre três vezes o quadrado do desvio-padrão (σ) e o quadrado da diferençaentre a média (μ) e um com zero, alternativamente a comparação gráfica damédia (μ) e desvio-padrão (σ) com uma linha da equação y =

15. Método para proteger uma linha de corrente (5) quando umafalha no aterramento elétrico (10) ocorre compreendendo a atuação de umdispositivo de distribuição (6) da dita linha (5) se uma falha no aterramentoelétrico (10) foi detectada por um método como definido em uma das reivin-dicações 10 a 14, a jusante do dito dispositivo de distribuição (6).