ES2564948T3

ES2564948T3 - Dispositivo y procedimiento de determinación de la tensión y de la potencia de cada fase en una red de media tensión

Info

Publication number: ES2564948T3
Application number: ES13187243.4T
Authority: ES
Inventors: Laetitia Message Thebaudeau; Christophe Mollier; Stéphane Sinistro
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2013-10-03
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2033-10-03
Also published as: CN103809010B; EP2731220A1; RU2635849C2; EP2731220B1; CN103809010A; BR102013028604B1; PL2731220T3; BR102013028604A2; FR2998061A1; RU2013150222A

Abstract

Procedimiento de determinación de la intensidad y de la tensión de cada fase de una red (5) trifásica de media tensión acoplada a un transformador (8) de media/baja tensión hacia una red (7) trifásica de baja tensión, que comprende: - la obtención de una señal representativa de la corriente (IMT_R, IMT_S, IMT_T) que circula en al menos una fase de la red de media tensión (5) y la determinación de la pareja amplitud/ángulo de la corriente (AI_MT_R ∠ θI_MT_R, AI_MT_S ∠ θI_MT_S, AI_MT_T ∠ θI_MT_T) en cada uno de los conductores de fase en base a dichas señales; - la obtención de una señal representativa de la tensión (VMT_U, VMT_V, VMT_W) en al menos una fase de la red de media tensión (5) y la determinación del ángulo de la tensión (θV_MT_U, θV_MT_V, θV_MT_W) en cada uno de los conductores de fase en base a dichas señales; - la obtención de una señal representativa de la tensión (VBT_X, VBT_Y, VBT_Z) en al menos una fase de la red de baja tensión (7) y la determinación de la pareja amplitud/ángulo de la tensión (AV_BT_X ∠ θV-BT_X, AV_BT_Y ∠ θV-BT_Y, AV_BT_Z ∠ θV_BT_Z) en cada uno de los conductores de fase en base a dichas señales; - el cálculo de las tres parejas derivadas de amplitud/ángulo de la tensión (AV_MT_X ∠ θV_MT_X, AV_MT_Y ∠ θV_MT_Y, AV_MT_Z ∠ θV_MT_Z) para los conductores de fase de la red de media tensión modificando las tres parejas amplitud/ángulo (AV_BT_X ∠ θV-BT_X, AV_BT_Y ∠ θV-BT_Y, AV_BT_Z ∠ θV_BT_Z) determinadas en la red de baja tensión según los parámetros característicos del transformador (8); - la reconstitución de las parejas amplitud/ángulo (AV_MT_X ∠ θV_MT_U, AV_MT_Y ∠ θV_MT_V, AV_MT_Z ∠ θV_MT_W) de tensión de la red de media tensión sustituyendo en las parejas derivadas (AV_MT_X ∠ θV_MT_X, AV_MT_Y ∠ θV_MT_Y, AV_MT_Z ∠ θV_MT_Z) el ángulo por uno de los ángulos de tensión de media tensión respectivos determinados (θV_MT_U, θV_MT_V, θV_MT_W) y - el emparejamiento de estas parejas reconstituidas y las parejas amplitud/ángulo de intensidad (AI_MT_R ∠ θI_MT_R, AI_MT_S ∠ θI_MT_S, AI_MT_T ∠ θI_MT_T) para los conductores de la red de media tensión, seleccionando un par en el que los tres cosenos de fi de cada pareja sean superiores a 0,89.

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo y procedimiento de determinacion de la tension y de la potencia de cada fase en una red de media tension

Campo tecnico

La invencion se refiere a la determinacion de los fasores de tension y de corriente en una red de media tension de manera precisa sin necesitar de captadores sofisticados, asf como la determinacion y la supervision de la potencia desarrollada por cada uno de los conductores por intermedio de los medios usualmente disponibles en las redes de media tension.

Estado de la tecnica

Tal como se ha ilustrado en la figura 1, las redes electricas 1 son generalmente arquitecturas en varios niveles, con una primera red 2 de transporte y de reparto de muy alta y alta tension MAT/AT (de 35 a mas de 200 kV), utilizada para transportar o repartir la energfa electrica desde las centrales de produccion 3 sobre grandes distancias. Despues de la transformacion 4, le sucede una red de distribucion de media tension 5 MT o AT, normalmente entre 1 y 35 kV, y mas precisamente de 15 a 20 kV en Francia, para unos transportes a mas pequena escala, hacia unos clientes de tipo industrial 6 o hacia las redes de baja tension BT 7 (en particular 0,4 kV en Francia) por medio de otros puestos de transformacion 8; una red de BT 7 alimenta a los clientes 9 de reducida demanda energetica. La alimentacion clasica es asf un flujo unidireccional F de electricidad.

El nivel de equipamiento de estas redes 1 en terminos de control y supervision no es uniforme: las redes 2 de AT estan relativamente bien equipadas debido a su estructura reducida y mallada, asf como a su importancia en cuanto al equilibrio entre produccion y consumo de la red; las redes de BT 7 estan tambien relativamente bien equipadas entre las medidas en el secundario del transformador de las estaciones de distribucion 8 y las procedentes de los contadores de facturacion 9. Por el contrario, las redes 5 de MT estan dotadas principalmente de equipos que se dirigen a asegurar su produccion o su reconfiguracion, sin proporcionar muchas mediciones.

De hecho, en la red 5, los captadores de corriente o de tension estan muy frecuentemente integrados en unos equipamientos que cumplen otra funcion, como el corte o el telecontrol, lo que puede condicionar la tecnologfa del captador, generalmente definida en un contexto normativo. De ese modo, las subestaciones de distribucion 8 estan equipadas frecuentemente con material de telemando, con unos captadores de corriente en la MT de instalacion y de precision aceptables. Sin embargo, la captacion de la tension de MT continua siendo problematica, por razones de coste de los captadores y de instalacion intrusiva lo que hace diffcil cualquier actualizacion de las redes 5 existentes: el hecho de desear controlar y mandar la red de MT 5 implica unos niveles severos de aislamiento entre los captadores y la electronica de baja senal encargada de implementar y de aprovechar estas medidas. Las medidas disponibles no permiten asf generalmente proceder a la supervision, por falta de precision o por no respecto a las exigencias normativas relativas a las funciones iniciales.

Ahora bien, parece necesario poder acceder a una supervision suficiente y precisa de las redes 5 de media tension en el nuevo paradigma de las redes inteligentes, denominadas “Smart Grids": la insercion de medios de produccion descentralizada, tanto en MT como en BT, con los paneles fotovoltaicos, instalaciones eolicas y microcentrales, puede conducir a unos flujos de corriente y de potencia invertidos no tradicionales F'. Conviene por tanto observar y controlar los flujos de corriente F, F' (para garantizar el respeto de las corrientes que transitan en los diferentes conductores en relacion a su seccion y a su corriente nominal admisible), las tensiones en varios puntos (para garantizar el respeto al plan de tension contractual), las potencias activas, aparentes y reactivas (para permitir un control del flujo de potencia (o “power flow monitoring’’ segun el termino anglosajon)).

Las medidas clasicas de potencia trifasica en el primario del transformador 8 necesitan medir las tres corrientes primarias y las tres tensiones primarias de fase, siendo deducidas las potencias por multiplicacion termino a termino. Para hacer esto, es necesario por tanto disponer de captadores adecuados para las corrientes y las tensiones, asf como unas centrales de medicion: las soluciones existentes utilizan unos elementos costosos, y la actualizacion de las redes 5 puede convertirse en imposible por razones de accesibilidad.

Debido a ello, en un puesto de transformacion 8 MT/BT, si la medicion de las tres corrientes primarias es facilmente realizable con la ayuda de toros, eventualmente abiertos, instalados sobre los cables, la medicion de las tres tensiones primarias es mas problematica, porque los puntos de conexion no estan siempre accesibles o disponibles. Las medidas a veces realizables en unas capacidades de paso (o “bushing") pueden por su parte presentar unos desequilibrios entre fases, debidos principalmente al envejecimiento de estas capacidades; ademas, esta clase de medicion no tiene mas que un nivel reducido de precision (por ejemplo, se admiten en Francia unos intervalos de valores que pueden ir de -25 a +25 %). En todos los casos, estos dispositivos son frecuentemente voluminosos y su instalacion necesita la interrupcion de la alimentacion del puesto afectado.

Los documentos WO 2010/083164 A, WO 03/079512 A, WO 00/48284 A y EP 1 324 455 describen unos procedimientos y dispositivos de determinacion de la intensidad y de la tension.

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Para tener una precision aceptable en unas mediciones de potencia, y por tanto las mediciones de tension en el lado primario, la presente invencion se refiere a la restitucion de las mediciones de tension y potencias trifasicas en los puestos de Mt/BT, con la particularidad de recurrir a las informaciones de las tensiones medidas en el lado de BT.

Exposicion de la invencion

La presente invencion resuelve el problema mediante un procedimiento segun la reivindicacion 1 y mediante un dispositivo segun la reivindicacion 9.

Entre otras ventajas, la invencion viene a paliar unos inconvenientes de la supervision existente en unas redes de media tension y a proponer un sistema que permite utilizar los dispositivos clasicos de medida para una supervision eficaz de la red.

La invencion, tanto a nivel de procedimiento como de dispositivo, se concibe para una red trifasica de media tension cuyo factor de potencia, o coseno de fi, sea superior a 0,89 como por ejemplo superior o igual a 0,93 en Francia. La red de media tension esta acoplada a la red de baja tension trifasica en un transformador de media/baja tension cuyos parametros de transformacion son conocidos y pueden ser introducidos para las determinaciones segun la invencion.

En particular, bajo uno de sus aspectos, la invencion se refiere a un procedimiento de determinacion de la intensidad y de la tension de la corriente de cada fase en una red de media tension de ese tipo, que comprende una primera etapa de determinacion del fasor, o pareja amplitud/angulo, de corriente en cada uno de los conductores de fase de la red de media tension, del angulo del fasor de tension en cada uno de los conductores de fase de la red de media tension y del fasor de tension en cada uno de los conductores de fase de la red de baja tension. Estas determinaciones de fasores son precedidas por la medicion de las senales representativas de la corriente y de la tension en al menos una fase de la red de media tension, asf como de la tension en al menos una fase de la red de baja tension, siendo utilizadas dichas senales por el procedimiento segun la invencion que comprende la etapa preliminar de su obtencion o recepcion. Preferentemente, cada una de dichas senales representativas, o eventualmente ciertas de entre ellas, se miden para cada conductor de fase; alternativamente, las senales representativas de otras fases no medidas se obtienen por rotacion angular de 120° y 240° en modo normal de funcionamiento.

El procedimiento comprende a continuacion el calculo de tres fasores derivados de la tension para la media tension modificando los fasores de tension para la baja tension segun los parametros del transformador.

El procedimiento comprende finalmente el emparejamiento de un triplete de tres fasores de intensidad determinados en la primera etapa y de un triplete de tres fasores de tension reconstituidos, asociandose asf este emparejamiento con una reconstitucion de un triplete de fasores de tension de media tension sustituyendo, en los fasores de tension derivados, el angulo por uno de los angulos determinados en la primera etapa directamente en base a la senal representativa de la tension obtenida. Esta etapa de emparejamiento/reconstitucion comprende la comparacion para cada componente de los pares de fasores de su coseno de fi con el factor de potencia mmimo de la red, y la seleccion del par de tres fasores cuyos coseno de fi sean superiores a dicho factor de potencia; preferentemente, el coseno de fi de cada par se calcula por medio del calculo de las potencias activa y aparente y de su relacion para cada componente del par. En un modo de realizacion preferido, el procedimiento se interrumpe cuando puede seleccionarse un par de tres fasores, y los indices de fase se reasignan a este par seleccionado, asf como a los fasores de tension de baja tension.

Ventajosamente, el procedimiento de determinacion de la intensidad y de la tension de la corriente de cada fase precedente se utiliza en un procedimiento de supervision segun la invencion, en el que las parejas de fasores intensidad/tension de los conductores se utilizan para dar unas informaciones en cuanto a las diferentes potencias que circulan en la red de media tension y/o en cada conductor utilizando las formulas de potencia adaptadas, como las potencias activa, reactiva y aparente y factor de potencia totales y por fase, asf como los transitos de energfa. Alternativamente o como complemento, las informaciones suministradas por los fasores reindexados se utilizan para proporcionar unas informaciones relativas a la supervision de la red, como los valores eficaces de la corriente y de la tension en cada conductor, respectivas las tasas armonicas de distorsion, los valores medios, mmimo y maximo en unas ventanas temporales, incluso los transitos de energfa.

Bajo otro aspecto, la invencion se refiere a un dispositivo de determinacion de la intensidad y de la tension de la corriente de cada fase en una red tal como la que se ha definido. El dispositivo puede adaptarse igualmente para la supervision de la red.

El dispositivo segun le invencion comprende un modulo de obtencion de los fasores relativos a la tension de los conductores de la red de media tension, a la tension de los conductores de la red de baja tension, y a la intensidad de la corriente que circula en los conductores de la red de media tension; alternativamente, para la tension de media tension, solo puede obtenerse el angulo del fasor. El modulo de obtencion comprende igualmente unos medios para calcular tres fasores de tension en la red de media tension derivados de los fasores de tension de la red de baja tension.

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El modulo de obtencion comprende de ese modo unos medios para recibir una senal representativa de cada magnitud de corriente para al menos un conductor, y preferentemente para cada uno de los tres conductores; estas senales se filtran y se muestrean ventajosamente antes de la determinacion de los fasores en unos medios adaptados. Preferentemente, el dispositivo segun la invencion comprende unos captadores para medir las magnitudes correspondientes de la corriente en la red y suministrarlas al modulo de obtencion.

El dispositivo segun la invencion comprende ademas un modulo de reconstitucion y de emparejamiento para seleccionar un par de tres fasores de corriente y de tension para los conductores de la red de media tension. Los fasores de tension para el par se reconstituyen mediante unos medios del modulo de emparejamiento sustituyendo, en cada uno de los fasores derivados, el angulo por uno de los angulos obtenidos a traves de la senal representativa de la tension de los conductores en media tension. El par seleccionado por el modulo de emparejamiento es tal que la calidad de la corriente que circula por cada conductor este de acuerdo con las caractensticas de la red, es decir que el factor de potencia o coseno de fi de cada conductor sea superior al valor lfmite de la red, particularmente a 0,89 o 0,93. El modulo de emparejamiento comprende de ese modo unos medios para calcular las potencias activas y aparentes de los diferentes pares de tres fasores, unos medios para compararles con relacion al coseno de fi mmimo de la red, y unos medios para seleccionar un par que cumpla dichos criterios. Ventajosamente, si los medios para seleccionar no proporcionan ningun resultado, el dispositivo segun la invencion comprende unos medios de alarma que lo indican.

El dispositivo segun la invencion puede comprender ademas un modulo de determinacion de los parametros de potencia para los conductores de la red de media tension en base a los pares procedentes del modulo de emparejamiento. Un modulo de supervision de los parametros de la corriente que circula en los conductores de la red puede formar parte igualmente del dispositivo segun la invencion utilizando los datos procedentes del modulo de emparejamiento. El dispositivo segun la invencion puede finalmente comprender una interfaz que permita comunicar, a traves de una pantalla o una transmision hacia una unidad central, las informaciones procedentes del modulo de supervision y/o del modulo de determinacion de las potencias.

Breve descripcion de las figuras

Surgiran mas claramente otras ventajas y caractensticas de la descripcion que sigue de modos particulares de realizacion de la invencion, dados a tttulo ilustrativo y de ningun modo limitativo, representados en las figuras adjuntas.

La figura 1, ya descrita, representa una red electrica,

La figura 2 muestra un dispositivo segun un modo de realizacion preferido de la invencion, descompuesto en las dos figuras 2A y 2B para una mejor legibilidad.

Descripcion detallada de un modo de realizacion preferido.

Para evitar cualquier confusion, en lo que sigue de la descripcion, el termino fase se utilizara para identificar la fase en el sentido de la red trifasica (fase A, B o C); para designar un valor angular, se hablara de angulo. De ese modo, segun la terminologfa consagrada, el fasor de una magnitud electrica X se define por su amplitud Ax y su angulo 0x, es decir que un fasor de tension en la fase corresponde a la pareja (Av_a, 0v_a), normalmente representado por la formula Av_a ^ 0v_a.

Con el fin de proceder a una supervision de la potencia eficaz, y para evitar el recurso a unos captadores de tension de coste prohibitivo y permitir actualizar cada red de MT 5 existente incluso si la accesibilidad es compleja, segun la invencion, las medidas se realizan por medio de equipos presentes en la red 5, o facilmente adaptables, tanto desde un punto de vista industrial como economico.

Se considera que la medicion de la tension en el lado de BT de un transformador 8 no presenta mayor dificultad, siendo los conductores facilmente accesibles. Las informaciones asf obtenidas pueden ser puestas a escala facilmente a traves de los parametros caractensticos del transformador de MT/BT (conexion, relacion de transformacion e mdice horario), para tener un fasor derivado de la tension de MT. Sin embargo, aunque los captadores existentes permiten determinar una amplitud de tension de BT y una amplitud derivada de MT con una muy buena precision, del orden del 0,5 al 1 %, la informacion relativa al angulo de tension es muy poco precisa.

Inversamente, la informacion relativa al angulo de tension en el lado de MT puede obtenerse con una gran precision mediante unos dispositivos existentes, de tipo divisor capacitivo o sistema indicador de presencia de tension VPIS (por “Voltage Presence Indicating System"), presentes en los puestos MT/BT; estos dispositivos no permiten sin embargo la medicion de la amplitud con suficiente precision.

Segun la invencion, se utilizan las dos medidas para reconstituir una medida precisa de los fasores de tension de MT, tomando la amplitud derivada de la medicion de la tension de BT y del angulo medido en los conductores de MT. Se considera sin embargo que los conductores no estan siempre identificados en una subestacion 8, de manera que la instalacion de los captadores no puede garantizar que se conserve la misma fase para las mediciones aguas arriba y aguas abajo: conviene asegurar que las dos informaciones estan correctamente asociadas, dado que la

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medicion se realiza en unos entornos diferentes y sobre unos conductores diferentes.

La informacion relativa a las caractensticas de la tension se completa por la medida directa en la red de MT 5 de las informaciones relativas a la intensidad de la corriente que circula en ella. Incluso en este caso, el emparejamiento entre fases en relacion a la tension no es intrmseco, estando clasicamente alejados entre sf los captadores de tension y de corriente.

Con el fin de permitir la determinacion efectiva del fasor reconstituido de tension y su emparejamiento con la intensidad, la invencion aprovecha unas condiciones normativas de la red 1 en lo que se refiere a la calidad de la corriente suministrada en la redes 2, 5, 7. De hecho, en funcionamiento nominal de la red 1, es decir sin defecto, los suministradores de electricidad aseguran que el angulo entre las potencias aparentes S y activas P (en el plano de representacion (P, Q)) no presentan un factor de potencia inferior a un valor determinado, y principalmente se tiene |cos 9| > 0,93 en Francia, y mas generalmente |cos 9| > 0,9 en la mayor parte de los pafses de Europa. Este cos 9 que corresponde a la relacion entre las potencias activa y aparente permite limitar la parte de la potencia reactiva Q (utilizada para transportar la energfa segun F mientras que las unidades de produccion 3 no suministran mas que una potencia aparente S), y maximizar la potencia activa P facturada efectivamente al cliente. El angulo 9 correspondiente, como maximo 21,56° en el caso de Francia, es tambien el angulo entre el vector de la corriente de fase y el vector de la tension simple entre dicha fase y el neutro asociado, en el plano de los fasores tension/corriente. De ese modo, se utiliza el calculo de las potencias trifasicas, objetivo de la invencion, para mejorar la indeterminacion en los emparejamientos y reconstituciones que permiten alcanzar este resultado.

Segun la invencion, el emparejamiento de los fasores de MT de corriente y de tension se realiza por tanto a traves del calculo de la relacion de la potencia activa P sobre la potencia aparente S, debiendo verificar el emparejamiento correcto la condicion de que el cos 9 es superior a una referencia regulada, particularmente 0,9, que corresponde a que la corriente y la tension asociadas se inscriben en un sector angular de ± 25° si se tienen en cuenta los errores de medida y calculo posibles: estos sectores angulares no se solapan.

En particular, es posible descomponer el procedimiento de determinacion de los pares de fasores intensidad/tension de media tension.

Etapa I

En un primer tiempo, se determinan tres parejas amplitud/angulo (A z 0) para las corrientes de MT, tensiones de MT y tensiones de BT, preferentemente con:

- la obtencion de senales representativas de tres corrientes para cada uno de los conductores de fase R, S, T de media tension Imt_r, Imt_s, Imtt; ventajosamente, se filtran y se muestrean las senales representativas; se determinan los fasores correspondientes a estas corrientes Ai_mt_r z 0i_mt_r, Ai_mt_s z 0i_mt_s, Ai_mt_t z 0i_mt_t;

- la obtencion de senales representativas de tres tensiones para cada una de las fases U, V, W de la red de media tension Vmt_u, Vmt_v, Vmt_w y extraccion de las informaciones relativas a su angulo 0v_mt_u, 0v_mt_v, 0v_mt_w; ventajosamente, se filtran y se muestrean las senales representativas obtenidas Vmt_u, Vmt_v, Vmt_w, antes de proceder a una determinacion de los fasores Av_mt_u z 0v_mt_u, Av_mt_v z 0v_mt_v, Av_mt_w z 0v_mt_w;

- la obtencion de senales representativas de tres tensiones para cada uno de los conductores de fase X, Y, Z de baja tension Vbt_x, Vbt_y, Vbt_z; ventajosamente, se filtran y se muestrean las senales representativas; se determinan los fasores correspondientes Av_bt_x z 0v_bt_x, Av_bt_y z 0v_bt_y, Av_bt_z z 0v_bt_z.

Etapa II

En un segundo tiempo, se calcula una pareja derivada de amplitud/angulo para la tension de cada fase en media tension, poniendo a escala y modificando segun los parametros caractensticos del transformador 8 los fasores de tension de BT. Estos pseudo fasores Av_mt_x z 0v_mt_x, Av_mt_y z 0v_mt_y, Av_mt_z z 0v_mt_z corresponden a unos tripletes de fases X, Y, Z, cuyo angulo se ha derivado segun el mdice horario y el tipo de conexion del transformador, siendo tenida en cuenta igualmente la relacion de transformacion para la amplitud.

Etapa III

Un tercer estadio se refiere a la determinacion para cada conductor de fase A, B, C de media tension de unas informaciones relativas al fasor de intensidad Ai_mt_rst z 0i_mt_rst, a la amplitud Av_mt_xyz resultante del pseudo fasor de tension Av_mt_xyz z 0v_mt_xyz, y al angulo 0v_mt_uvw resultante del fasor de tension Av_mt_uvw z 0v_mt_uvw: al no estar los captadores instalados ffsicamente en el mismo entorno en la subestacion, no se garantiza que el orden de sucesion de las fases sea similar o que la simple asignacion de los indices durante unas mediciones sea correcta. Los pares de tripletes intensidad/corriente se seleccionan para que en cada conductor se respete la separacion angular entre tension y corriente tal como se ha definido por el distribuidor de electricidad, a saber que presenten un coseno superior en valor absoluto a 0,93 en Francia. Estas condiciones sobre los cosenos de las separaciones angulares de los pares tension/corriente se verifican preferentemente procediendo al calculo respectivo de la potencia activa P y aparente S de los diferentes tripletes (Ai_mt_rst z 0i_mt_rst; Av_mt_xyz; 0v_mt_uvw).

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La potencia activa P, respectivamente reactiva Q, de la red trifasica 5 corresponde a la suma de las potencias activas Pi, respectivamente reactivas Qi, de cada fase, siendo Pi = ViN ■ Ii ■ cos 9v,i, respectivamente Qi = ViN' Ii ■ sen 9v,i, en las que ViN es la medida de la tension simple fase/neutro, Ii la medida de la corriente en la fase, y 9v,i la desviacion angular entre tension y corriente de fase. El coseno de fi, o factor de potencia, es la relacion

entre las potencias activa P y aparente S, cos 9 = P/S, siendo S = y]P2 + Q2 .

Aunque el numero de posibilidades de reconstitucion y de emparejamientos, a saber (3!)3 = 216, sea grande, de hecho solo un par de tripletes de fasores satisface el criterio de calidad de corriente. La tercera etapa puede por tanto interrumpirse cuando un par ensayado haya satisfecho el criterio mencionado.

El numero de calculos teoricos puede reducirse procediendo mediante interacciones y verificaciones. En particular, en un primer tiempo, es posible proceder a los calculos mencionados de potencia y de coseno de fi para unos pares de fasores (Ai_mt_rst ^ 0i_mt_rst; Av_mt_xyz ^ 0v_mt_uvw) en los que la sustitucion del angulo de la pareja derivado se ha realizado mediante la eleccion, entre los angulos de tension de MT medidos, del angulo “mas proximo”, es decir por ejemplo mediante el minimizado de las separaciones-tipo.

Si ningun emparejamiento cumple con las condiciones de coseno de fi al final de este tercer estadio, se puede emitir una alarma para recomendar una verificacion de las regulaciones y/o parametros utilizados, y/o una verificacion de la instalacion, por ejemplo el funcionamiento y la colocacion de los captadores. De la misma manera, si se considera correcto un emparejamiento, es ventajoso que el valor asignado de coseno sea comprobado: en caso de valor negativo, se puede emitir una recomendacion para verificar la instalacion de los captadores, principalmente en cuanto al sentido de sucesion de fases (sentido horario o antihorario), y/o la eleccion de la convencion en cuanto al sentido predefinido para la circulacion de energfa.

Una vez reconstituidos los pares de fasor de corriente/fasor de tension para cada uno de los conductores de media tension, se realinean todos los indices de los fasores en un triplete de fases A, B, C elegido como referencia. Preferentemente, la referencia elegida corresponde al triplete R, S, T de medidas de corriente en media tension dado que los captadores estan para esta medida claramente asociados a los conductores y directamente identificables para cualquier actuacion sobre dicho conductor.

Puede suministrarse una indicacion de las informaciones relativas a la corriente y la tension que circula en cada una de las fases de la red de MT 5, o bien de manera pasiva a traves de una pantalla, o bien hacia una unidad de control y/o mando.

Etapa IV

La invencion puede completarse de ese modo mediante un cuarto estadio, en el que, para cada magnitud, se determinan los parametros que permiten una supervision precisa, como su amplitud, su angulo, su valor eficaz RMS, su tasa armonica de dispersion THD, etc., es decir cualquier funcion tal como la definida segun la norma EN 50160. Alternativamente o como complemento, las medidas de las potencias y las energfas pueden calcularse a intervalos regulares, para ser transmitidas a un usuario, tanto si es por via de una pantalla, por via de salida digital o analogica hacia un aparato de supervision, como mediante transmision (cableada o no) hacia una unidad central de control. El procedimiento de supervision puede acompanarse por supuesto de alarmas en caso de defecto identificado en los datos calculados y suministrados con relacion a unos valores de referencia.

El lfmite del procedimiento segun la invencion se basa en la identificacion de sectores angulares distintos, es decir que el angulo maximo admisible entre tension e intensidad es de 30° con una precision de medicion y calculo del 100 %; como un error del orden de 1 a 2° es mas bien la norma con el procedimiento segun la invencion, importa que el coseno de fi sea superior a 0,883, preferentemente 0,89, en la red 5. Con esta condicion, mediante el procedimiento segun la invencion, es posible proceder, sin dispositivos caros y en base a los equipos ya presentes en la mayona de las redes 5, a la supervision de las potencias activas/reactivas, supervisando los transitos de potencia, comprendido en ellas las procedentes de producciones descentralizadas, y el transito de la potencia reactiva con respecto a los compromisos contractuales, y principalmente suministrar:

los datos THD,...);: de supervision de las tensiones trifasicas de BT reindexadas (A, B, C) (amplitud, angulo, RMS

los datos THD,...);: de supervision de las tensiones trifasicas de MT reindexadas (A, B, C) (amplitud, angulo, RMS

los datos: de supervision de las corrientes trifasicas de MT reindexadas (A, B, C) (amplitud, angulo, RMS

THD,...);

- Los datos de supervision de las potencias y energfas de MT reindexadas (A, B, C) (potencia activa, potencia reactiva, potencia aparente, energfa activa, reactiva,.).

Para permitir utilizar el procedimiento precedente y suministrar las informaciones relativas a la supervision de la red de MT, se puede implementar en las redes existentes 5 un dispositivo 10 segun la invencion, ilustrado en la figura 2, cuyos parametros del transformador de MT/BT 8 sean conocidos. La red 5 comprende unos medios de medicion adaptados, principalmente:

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- unos medios 12 de medicion de una senal representativa de la corriente de cada fase de media tension;

- unos medios 14 de medicion de una senal representativa de la tension de cada fase de media tension;

- unos medios 16 de medicion de una senal representativa de la tension de cada fase de baja tension.

En particular, se utilizan los dispositivos 12, 14, 16 utilizados para el telecontrol y sus captadores: de hecho, estos

captadores son simples de instalacion y de implementacion si no existen ya en la red 5. Tal como,

- unos toros abiertos 12 u otros captadores son faciles de instalar en cada conductor para asegurar la medicion de la corriente de MT;

- un VPIS 14 es un equipo obligatorio en una celda de subestacion segun la norma CEI-61958 y permite asegurar una medicion de la tension de MT; alternativamente, puede situarse un divisor capacitivo y/o resistivo en el transformador 8;

- la tension en el lado de BT puede obtenerse facilmente mediante unos transformadores de medida 16, u otros captadores, dado que los tres conductores de BT son accesibles en la salida del transformador de MT/BT 8.

El dispositivo 10 segun la invencion comprende un primer modulo 20 en al menos nueve mas una entradas, o medios de recepcion, que permiten el tratamiento de las senales representativas de la corriente y de la tension obtenidas por los captadores 12, 14, 16 y la determinacion de los fasores correspondientes. En particular, el primer modulo 20 de determinacion de los fasores puede comprender unos modulos, por ejemplo similares, 22, 24, 26 asociados respectivamente a cada uno de los tipos de captadores 12, 14, 16, y que comprenden ventajosamente unos medios de filtrado f de las senales representativas transmitidas por los captadores 12, 14, 16, unos medios de muestreo *, y unos medios 22', 24', 26' de determinacion de los fasores propiamente dichos en base a las senales filtradas muestreadas. Los modulos 22, 24, 26 pueden localizarse lo mas cerca de los captadores 12, 14, 16, o reunirse en el seno del primer modulo 20 que se localiza preferentemente en el puesto de transformacion 8.

El primer modulo 20 comprende ademas unos medios 28 para calcular la pareja derivada de tension de MT en base al fasor de BT procedente del modulo correspondiente 26, y de una cuarta entrada correspondiente a los parametros del transformador 8.

El dispositivo 10 segun la invencion comprende un segundo modulo 30 de reconstitucion del fasor de tension, y de emparejamiento de los fasores de corriente y tension de MT. El segundo modulo 30 comprende 9 entradas correspondientes a las parejas amplitud/angulo procedentes de los modulos de determinacion de la corriente y tension de MT 22, 24 y de los medios para calcular la pareja derivada 28. El segundo modulo 30 comprende unos medios para calcular, para cada uno de los tripletes, la potencia activa y aparente, unos medios para determinar la relacion entre las dos potencias, unos medios para comparar la relacion con un valor predeterminado superior al coseno de fi mmimo de la red, por ejemplo 0,89 o preferentemente 0,93, y unos medios para seleccionar los fasores cuando las relaciones son todas ellas superiores al valor predeterminado. Ventajosamente, el segundo modulo 30 comprende un sistema para efectuar una primera seleccion de tripletes en base a una comparacion angular con el fin de limitar el numero de calculos.

El segundo modulo 30 comprende preferentemente unos medios 32, por ejemplo una alarma, para indicar si alguna de las comparaciones procedentes de los medios correspondientes no da resultado positivo. El segundo modulo comprende igualmente unos medios para reasignar un mdice de fase en base al emparejamiento precedente a cada uno de los fasores procedentes del primer modulo 20, y puede comprender unos medios 34 para indicar, para cada fase, el par de intensidades/tensiones correspondiente.

Ventajosamente, el segundo modulo 30 esta adaptado para el tratamiento de los datos procedentes de la baja tension; principalmente comprende las tres entradas correspondientes y unos medios 36 para reasignar el mismo mdice de fase A, B, C a las parejas amplitud/angulo de las tensiones medidas en la baja tension.

El segundo modulo 30 puede ser solidario con el primer modulo 20 o estar trasladado a una central de medicion y supervision.

El dispositivo 10 segun la invencion puede completarse mediante un tercer modulo 40 de supervision de la red de media tension 5. En particular, el tercer modulo 40 puede comprender unos medios 42, 44 para determinar unos parametros relativos a los valores medios, mmimo y maximo en una ventana temporal, tasas armonicas de distorsion, etc. de los fasores de corriente y tension asociados a cada fase, tales como los procedentes del segundo modulo 30. El tercer modulo 40 puede comprender igualmente unos medios similares 46 para la supervision de la tension en baja tension.

El dispositivo 10 segun la invencion puede completarse mediante un cuarto modulo 50 que permita calcular y supervisar las potencias de la red de media tension 5. En base a los fasores reindexados de tension reconstituidos y de corriente, el cuarto modulo 50 puede estar dotado de medios para calcular la potencia activa P, reactiva Q y/o aparente S, el factor de potencia FP, sea a nivel global 3~ o para cada conductor, asf como el transito de energfa.

Las diferentes informaciones procedentes del tercer y cuarto modulos 40, 50 se comunican a una interfaz 60, que puede comprender unos medios de presentacion 62 y/o unos medios de transmision 64 hacia una unidad central. La interfaz 60 puede comprender igualmente unos medios 66 para verificar que las informaciones P, Q, etc.

5

10

15

20

25

corresponden a unas normas y, si es necesario, para dar una alarma de un fallo.

El dispositivo 10 segun la invencion, del que ciertos modulos 40, 50, 60 pueden estar integrados en una unidad de supervision de red local del tipo RTU frontal (“Remote Terminal Unit") o central de tipo SCADA (“Supervisory Control And Data Acquisition"), permite una supervision de la red 5 con una precision (excluido el rendimiento de los captadores) del orden del 1 al 5 % sobre las potencias y del 0,5 al 1 % sobre las corrientes y tensiones a pesar de una cadena de medidas imprecisas, y con un coste menor que las centrales de “power monitoring” dedicadas. Ademas, la colocacion del dispositivo 10 segun la invencion no presenta restricciones de volumen puesto que puede aprovecharse de los equipos de telemando existentes.

Si los rendimientos requeridos para la supervision de la red 5 son inferiores, es posible aligerar el procedimiento y el dispositivo 10 segun la invencion, asf como el equipo de la red 5, disminuyendo el numero de captadores 12, 14, 16 y deduciendo las magnitudes faltantes de las informaciones medidas mediante rotacion angular. En particular, es posible no considerar mas que una medida de corriente y de tension, y deducir la senal representativa de las otras dos fases por rotacion angular de 120° en modo normal de funcionamiento de la red. El primer modulo 20 comprende entonces unos medios para determinar los parametros correspondientes, aguas arriba o aguas abajo de la determinacion de los fasores. Esta opcion minimiza el volumen debido al numero de captadores, asf como los costes materiales (captadores, pero tambien electronica de tratamiento, memoria, etc.) y de instalacion.

Entre estos dos extremos (presencia de 9 captadores o presencia solamente de 3 captadores), es posible no medir un triplete de corrientes o de tensiones de MT mas que en una fase, y deducir las otras por rotacion angular, mientras que las medidas de la otra magnitud se realizan todas ellas (solucion 3V & 1I o 3I & 1V). Esto permite detectar un funcionamiento “anormal” de la red 5, de tipo defecto, cortocircuito, desequilibrio de las tensiones, desequilibrios de las corrientes, etc. con el fin de inhibir las funciones de supervision de potencia y/o dar una alarma de la presencia de un fallo. En particular, la solucion 3V & 1I permite concebir una implementacion en unas aplicaciones tales como la permutacion de fase, la gestion del plan de tension, mientras que la solucion 3I & 1V permite concebir una implementacion en unas aplicaciones tales como la deteccion/localizacion de defectos o la gestion del desequilibrio de las fases.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de determinacion de la intensidad y de la tension de cada fase de una red (5) trifasica de media tension acoplada a un transformador (8) de media/baja tension hacia una red (7) trifasica de baja tension, que comprende:

- la obtencion de una senal representativa de la corriente (Imt_r, Imt_s, Imt_t) que circula en al menos una fase de la red de media tension (5) y la determinacion de la pareja amplitud/angulo de la corriente (Ai_mt_r ^ 0i_mt_r, Ai_mt_s ^ 0i_mt_s, Ai_mt_t ^ 0i_mt_t) en cada uno de los conductores de fase en base a dichas senales;

- la obtencion de una senal representativa de la tension (Vmt_u, Vmt_v, Vmt_w) en al menos una fase de la red de media tension (5) y la determinacion del angulo de la tension (0v_mt_u, 0v_mt_v, 0v_mt_w) en cada uno de los conductores de fase en base a dichas senales;

- la obtencion de una senal representativa de la tension (Vbt_x, Vbt_y, Vbt_z) en al menos una fase de la red de baja tension (7) y la determinacion de la pareja amplitud/angulo de la tension (Av_bt_x ^ 0v-bt_x, Av_bt_y ^ 0v-bt_y, Av_bt_z ^ 0v_bt_z) en cada uno de los conductores de fase en base a dichas senales;

- el calculo de las tres parejas derivadas de amplitud/angulo de la tension (Av_mt_x ^ 0v_mt_x, Av_mt_y ^ 0v_mt_y, Av_mt_z ^ 0v_mt_z) para los conductores de fase de la red de media tension modificando las tres parejas amplitud/angulo (Av_bt_x ^ 0v-bt_x, Av_bt_y ^ 0v-bt_y, Av_bt_z ^ 0v_bt_z) determinadas en la red de baja tension segun los parametros caractensticos del transformador (8);

- la reconstitucion de las parejas amplitud/angulo (Av_mt_x ^ 0v_mt_u, Av_mt_y ^ 0v_mt_v, Av_mt_z ^ 0v_mt_w) de tension de la red de media tension sustituyendo en las parejas derivadas (Av_mt_x ^ 0v_mt_x, Av_mt_y ^ 0v_mt_y, Av_mt_z ^ 0v_mt_z) el angulo por uno de los angulos de tension de media tension respectivos determinados

(0v_mt_u, 0v_mt_v, 0v_mt_w) y

- el emparejamiento de estas parejas reconstituidas y las parejas amplitud/angulo de intensidad (Ai_mt_r ^ 0i_mt_r, Ai_mt_s ^ 0i_mt_s, Ai_mt_t ^ 0i_mt_t) para los conductores de la red de media tension, seleccionando un par en el que los tres cosenos de fi de cada pareja sean superiores a 0,89.
2. Procedimiento segun la reivindicacion 1 en el que la obtencion de una senal representativa de la tension (Vmt_u, Vmt_v, Vmt_w) en al menos una fase de la red de media tension (5) comprende la obtencion de tres senales representativas para cada uno de los conductores de fase.
3. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 o 2 en el que la obtencion de una senal representativa de la corriente (Imt_r, Imt_s, Imt_t) que circula en al menos una fase de la red de media tension (5) comprende la obtencion de tres senales representativas para cada uno de los conductores de fase.
4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3 en el que la obtencion de una senal representativa de la tension (Vbt_x, Vbt_y, Vbt_z) en al menos una fase de la red de baja tension (7) comprende la obtencion de tres senales representativas para cada uno de los conductores de fase.
5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4 en el que la reconstitucion de las parejas amplitud/angulo de tension (Av_mt_x ^ 0v_mt_u, Av_mt_y ^ 0v_mt_v, Av_mt_z ^ 0v_mt_w) y el emparejamiento entre estas parejas reconstituidas y las parejas amplitud/angulo de intensidad (Ai_mt_r ^ 0i_mt_r, Ai_mt_s ^ 0i_mt_s, Ai_mt_t ^ 0i_mt_t) comprende el calculo de las potencias activa y aparente para dichos pares de manera iterativa hasta que un par presente un coseno de fi superior a 0,89.
6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5 que comprende ademas la reasignacion de un mdice correspondiente a las fases de la red al par seleccionado ((Av_mt_a ^ 0v_mt_a; Ai_mt_a ^ 0i_mt_a), (Av_mt_b ^ 0v_mt_b; Ai_mt_b ^ 0i_mt_b), (Av_mt_c ^ 0v_mt_c; Ai_mt_c ^ 0i_mt_c)) de parejas amplitud/angulo de tension y corriente de la red de media tension.
7. Procedimiento de determinacion de la potencia de cada fase de la red de media tension utilizando la determinacion de los pares intensidad/tension para cada fase segun la reivindicacion 6 y la multiplicacion de los componentes intensidad/tension de dichos pares reasignados para determinar al menos uno de los parametros entre: las potencias activa, reactiva y aparente, el factor de potencia, totales y por fase, asf como los transitos de energfa.
8. Procedimiento de supervision de los parametros de una red de media tension que utiliza la determinacion de los pares intensidad/tension para cada fase segun la reivindicacion 6 y que comprende la determinacion a partir de estos pares de al menos uno de entre: los valores eficaces de la corriente y de la tension en cada conductor; las tasas armonicas de distorsion respectivas; los valores medios, mmimo y maximo de la corriente y de la tension en cada conductor.
9. Dispositivo (10) de determinacion de la intensidad y de la tension de cada fase de una red trifasica de media tension (5) cuyo coseno de fi es superior a 0,89 acoplada a un transformador de media/baja tension (8) hacia una red trifasica de baja tension (7), que comprende:

- un primer modulo (20) de obtencion que comprende:

5

10

15

20

25

30

35

40

45

o unos medios para recibir unas senales representativas de la tension (Vbz_x, Vbt_y, Vbt_z) de la red de baja tension (7), de la corriente (Imt_r, Imt_s, Imt_t) y de la tension (Vmt_u, Vmt_v, Vmt_w) de la red de media tension (5); “ “ “ “ “ “

o unos medios (22', 24', 26') para determinar, a partir de las senales obtenidas, el angulo de la tension (0v_mt_u, 0v_mt_v, 0v_mt_w) de cada fase de la red de media tension, la amplitud y el angulo de la intensidad (Ai_mt_r ^ 0i_mt_r, Ai_mt_s ^ 0i_mt_s, Ai_mt_t ^ 0i_mt_t) de cada fase de la red de media tension, la amplitud y el angulo de la tension (Av_bt_x ^ 0v_bt_x, Av_bt_y ^ 0v_bt_y, Av_bt_z ^ 0v_bt_z) de cada fase de la red de baja tension;

o unos medios (28) para deducir a partir de la amplitud y del angulo de la tension de cada fase de la red de baja tension (Av_bt_x ^ 0v_bt_x, Av_bt_y ^ 0v_bt_y, Av_bt_z ^ 0v_bt_z) determinados por los medios adaptados (26) y unos parametros del transformador (8) de las parejas derivadas (Av_mt_x ^ 0v_mt_x, Av_mt_y ^ 0v_mt_y, Av_mt_z ^ 0v_mt_z) amplitud/angulo de la tension de cada fase de la red de media tension;

- un segundo modulo (30) de emparejamiento que comprende:

o unos medios para reconstituir unas parejas amplitud/angulo de tension (Av_mt_x ^ 0v_mt_u, Av_mt_y ^ 0v_mt_v, Av_mt_z ^ 0v_mt_w) de cada fase de la red de media tension sustituyendo, en cada una de dichas parejas derivadas de amplitud/angulo (Av_mt_x ^ 0v_mt_x, Av_mt_y ^ 0v_mt_y, Av_mt_z ^ 0v_mt_z), el angulo por uno de los angulos de la tension (0v_mt_u, 0v_mt_v, 0v_mt_w) de cada fase de la red de media tension determinado en base a los calculos;

o unos medios para calcular las potencias activa (P) y aparente (S) de los tres componentes de un par compuesto de una pareja amplitud/angulo de tension reconstituido (Av_mt_x ^ 0v_mt_u, Av_mt_y ^ 0v_mt_v, Av_mt_z ^ 0v_mt_w) y de una pareja amplitud/angulo de intensidad determinado (Ai_mt_r ^ 0i_mt_r, Ai_mt_s ^ 0i_mt_s, Ai_mt_t ^ 0i_mt_t);

o unos medios para comparar la relacion entre las potencias activa y aparente (P/S) para cada componente con un coseno de fi mmimo de la red de media tension (5);

o unos medios para seleccionar, entre dichos pares de parejas, el par cuyas tres relaciones sean superiores a un coseno de fi mmimo y para atribuir un mdice correspondiente a los conductores de fase identificados de la red de media tension (5) a los componentes de dicho par ((Av_mt_a ^ 0v_mt_a; Ai_mt_a ^ 0i_mt_a), (Av_mt_b ^ 0v_mt_b; Ai_mt_b ^ 0i_mt_b), (Av_mt_c ^ 0v_mt_c; A|_MT_C ^ 0i_mt_c)).
10. Dispositivo segun la reivindicacion 9 en el que el segundo modulo (30) comprende ademas unos medios (32) para indicar si algun par no puede seleccionarse debido a la no conformidad de la comparacion con el coseno de fi de cada par.
11. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 9 a 10 que comprende ademas un tercer modulo (50) para determinar al menos un parametro de potencia (P) para cada uno de los conductores de fase de la red de media tension (5) a partir del par seleccionado ((Av_mt_a ^ 0v_mt_a; ALmt_a ^ 0i_mt_a), (Av_mt_b ^ 0v_mt_b; ALmt_b ^ 0i_mt_b), (Av_mt_c ^ 0v_mt_c; A|_MT_C ^ 0i_mt_c)).
12. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 9 a 11 que comprende ademas un cuarto modulo (40) para determinar unos parametros de supervision de la corriente de la red de media tension (5) para cada uno de los conductores de fase a partir del par seleccionado ((Av_mt_a ^ 0v_mt_a; Ai_mt_a ^ 0i_mt_a), (Av_mt_b ^ 0v_mt_b; Ai_mt_b ^ 0i_mt_b), (Av_mt_c ^ 0v_mt_c; Ai_mt_c ^ 0i_mt_c)).
13. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 11 o 12 que comprende ademas una interfaz (60) para transmitir las informaciones procedentes del tercer o del cuarto modulo (40, 50) a un usuario.
14. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 9 a 13 que comprende ademas unos medios de medicion (16) de las senales representativas de la tension (Vbt_x, Vbt_y, Vbt_z) de la red de baja tension (7), unos medios de medicion (12) de las senales representativas de la corriente (Imt_r, Imt_s, Imtt) de media tension y unos medios de medicion (14) de las senales representativas de la tension (Vmt_u, Vmt_v, Vmt_w) de la red de media tension (5).