ES1298684U - DEVICE FOR MONITORING UNDERGROUND CABLES - Google Patents
DEVICE FOR MONITORING UNDERGROUND CABLESInfo
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Abstract
Dispositivo para monitorización de cables (1) de una red trifásica, que comprende tres cables (1) envueltos en una cubierta y en la que cada uno de los cables (1) comprende al menos una zona de empalme (2) envuelta en una cubierta, estando el dispositivo caracterizado por que comprende: - al menos tres sensores de temperatura de empalme (3), destinados a fijarse a la cubierta de cada una de las zonas de empalme (2) de los tres cables (1) de la red trifásica, que recogen unos datos de temperatura, - al menos tres sensores de temperatura de cables (4) destinados a fijarse a la cubierta de cada uno de los tres cables (1) de la red trifásica, que recogen unos datos de temperatura, - un procesador (5), conectado a los sensores de temperatura (3, 4), que recoge los datos de temperatura, - un módulo de comunicaciones (7), conectado al procesador (5), destinado a conectarse a un dispositivo externo, y enviarle los datos de temperatura, y - un módulo de alimentación (6), conectado al procesador (5).Device for monitoring cables (1) of a three-phase network, comprising three cables (1) wrapped in a cover and in which each of the cables (1) includes at least one splicing area (2) wrapped in a cover , the device being characterized in that it comprises: - at least three junction temperature sensors (3), intended to be attached to the cover of each of the junction areas (2) of the three cables (1) of the three-phase network , which collect temperature data, - at least three cable temperature sensors (4) intended to be fixed to the cover of each of the three cables (1) of the three-phase network, which collect temperature data, - a processor (5), connected to the temperature sensors (3, 4), which collects the temperature data, - a communications module (7), connected to the processor (5), intended to connect to an external device, and send it the temperature data, and - a power supply module (6), connected to the processor (5).
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
DISPOSITIVO PARA MONITORIZACIÓN DE CABLES SUBTERRÁNEOSDEVICE FOR MONITORING UNDERGROUND CABLES
OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION
El objeto de la presente invención es un dispositivo inalámbrico, autoalimentado y distribuido para monitorización de cables subterráneos, que facilita la detección temprana de defectos en los empalmes de estos cables a partir de su temperatura. El dispositivo logra mejorar la seguridad de la distribución eléctrica subterránea, puesto que la fiabilidad de los empalmes de los cables es un punto clave para una red eléctrica inteligente y renovable.The object of the present invention is a wireless, self-powered and distributed device for monitoring underground cables, which facilitates the early detection of defects in the joints of these cables based on their temperature. The device manages to improve the security of underground electrical distribution, since the reliability of the cable splices is a key point for a smart and renewable electrical network.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
Con el aumento de la generación fotovoltaica y eólica, el número de cables eléctricos subterráneos para la red de media tensión está creciendo.With the increase in photovoltaic and wind generation, the number of underground electrical cables for the medium voltage network is growing.
Se ha comprobado que los fallos de los cables subterráneos de media tensión son principalmente consecuencia del sobrecalentamiento, causado por diferentes factores como la sobrecorriente, una disipación térmica inadecuada a través del suelo circundante o debido a las altas temperaturas y la falta de lluvia prolongada.It has been found that the failures of medium voltage underground cables are mainly a consequence of overheating, caused by different factors such as overcurrent, inadequate heat dissipation through the surrounding soil or due to high temperatures and prolonged lack of rain.
Los fallos de los cables provocan el corte de la red eléctrica, son costosos de reparar y tienen un grave impacto en la confianza de los clientes y en las pérdidas de generación de energía.Cable failures cause power grid outages, are costly to repair and have a serious impact on customer confidence and power generation losses.
Son conocidos en el estado de la técnica los sistemas de monitorización de temperatura basados en fibra óptica que, aunque precisos, son muy costosos y requieren de un gran esfuerzo para su despliegue.Fiber optic-based temperature monitoring systems are known in the state of the art, which, although accurate, are very expensive and require a great deal of effort to deploy.
A la vista de lo anterior, se hace necesario desarrollar un dispositivo poco costoso y fácil de instalar, que permita monitorizar el estado de estos cables de manera continua, para evitar cualquier tipo de fallo que pueda afectar a la red. In view of the above, it is necessary to develop a device that is inexpensive and easy to install, which allows the status of these cables to be continuously monitored, in order to avoid any type of failure that may affect the network.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invención se centra en un dispositivo para la monitorización de cables subterráneos de una red trifásica, que permite la detección temprana de defectos en las zonas de empalme de dichos cables.The present invention focuses on a device for monitoring underground cables in a three-phase network, which allows early detection of defects in the splicing areas of said cables.
El dispositivo de la invención está destinado a vincularse a los tres cables de una red trifásica, particularmente a las zonas de empalme de estos cables.The device of the invention is intended to be linked to the three cables of a three-phase network, particularly to the splicing areas of these cables.
Concretamente, el dispositivo comprende en primer lugar tres sensores de temperatura, destinados a fijarse a cada una de las zonas de empalme de los tres cables de una red trifásica. Además, el dispositivo comprende tres sensores de temperatura destinados a fijarse a los tres cables de la red trifásica. De esta manera, se detecta la evolución de la temperatura tanto en los tres cables, como en las tres zonas de empalme, para monitorizar su evolución.Specifically, the device firstly comprises three temperature sensors, intended to be attached to each of the splicing areas of the three cables of a three-phase network. Furthermore, the device comprises three temperature sensors intended to be attached to the three cables of the three-phase network. In this way, the evolution of the temperature is detected both in the three cables and in the three splicing areas, in order to monitor its evolution.
Como los cables de la red pueden comprender varias zonas de empalme a lo largo de toda su extensión, se pueden instalar una multitud de estos dispositivos de la invención, uno en cada una de estas zonas de empalme de los cables de la red eléctrica.Since the network cables can include several splicing areas along their entire length, a multitude of these devices of the invention can be installed, one in each of these splicing areas of the electrical network cables.
Los sensores de temperatura permiten realizar mediciones en un rango entre 0-250°C o superior y tienen una precisión suficiente para que los datos tomados sean consistentes (precisión < 1°C).Temperature sensors allow measurements in a range between 0-250°C or higher and have sufficient precision for the data taken to be consistent (precision < 1°C).
Los seis sensores se conectan a un procesador, que recoge los datos de temperatura. Conectado al procesador, el dispositivo comprende un módulo de comunicaciones, que está destinado a conectarse a un dispositivo externo, como puede ser un ordenador o un teléfono móvil, y enviarle los datos de temperatura. En un aspecto de la invención, el módulo de comunicaciones es un módulo de tipo LoRa.The six sensors connect to a processor, which collects the temperature data. Connected to the processor, the device comprises a communications module, which is intended to connect to an external device, such as a computer or a mobile phone, and send temperature data to it. In one aspect of the invention, the communications module is a LoRa type module.
Por último, el dispositivo comprende un módulo de alimentación, conectado al procesador y que alimenta todos los elementos del dispositivo. En un aspecto de la invención, el módulo de alimentación es un captador de energía por inducción para corriente alterna, que se describe en detalle en la solicitud de patente P202230812, y que sirve para alimentar dispositivos eléctricos captando energía por inducción desde líneas, cables o estructuras portadoras de corriente alterna. El captador de energía utiliza el campo magnético generado por la corriente que circula por el cable.Lastly, the device comprises a power supply module, connected to the processor and powering all the elements of the device. In one aspect of the invention, the power supply module is an induction energy collector for alternating current, which is described in detail in patent application P202230812, and which is used to power electrical devices by capturing energy by induction from lines, cables or structures carrying alternating current. The energy collector uses the magnetic field generated by the current flowing through the cable.
Particularmente, el captador de energía comprende un núcleo ferromagnético, destinado a ser montado rodeando un conductor de una línea, de un cable o de una estructura portadora, de corriente alterna, para captar el campo magnético generado por circulación de la corriente alterna por el conductor, donde el núcleo está fabricado en un material ferromagnético capaz de concentrar flujo magnético en el rango de la frecuencia de la corriente alterna, y un bobinado, arrollado al núcleo, para que se induzca corriente por inducción electromagnética. El núcleo presenta un área interior libre (A), considerada como el área transversal de núcleo en la cual no hay material, así como el conductor presenta una sección efectiva (S), de modo que el área interior libre (A) del núcleo no es superior a treinta veces la sección efectiva (S) del conductor.In particular, the energy sensor comprises a ferromagnetic core, intended to be assembled surrounding a conductor of an alternating current line, cable or structure, in order to capture the magnetic field generated by the circulation of alternating current through the conductor. , where the core is made of a ferromagnetic material capable of concentrating magnetic flux in the frequency range of alternating current, and a winding, wrapped around the core, so that current is induced by electromagnetic induction. The core has a free interior area (A), considered as the cross-sectional area of the core in which there is no material, just as the conductor has an effective section (S), so that the free interior area (A) of the core does not is greater than thirty times the effective section (S) of the conductor.
Además, el captador de energía puede comprender un sistema seguidor de punto de máxima potencia, para modificar el valor de una impedancia de carga en función de la corriente que circula por el conductor.In addition, the energy sensor can comprise a maximum power point follower system, to modify the value of a load impedance as a function of the current flowing through the conductor.
Adicionalmente, el captador de energía puede comprender un convertidor para ajustar la tensión de la energía captada. A continuación, la energía sobrante se almacena en una batería, lo que permite que el dispositivo de la invención funcione en escenarios de baja corriente de línea o de paradas de producción renovable.Additionally, the energy collector can comprise a converter to adjust the voltage of the energy captured. The excess energy is then stored in a battery, which allows the device of the invention to work in scenarios of low line current or renewable production shutdowns.
En este aspecto de la invención, el módulo de alimentación está destinado a vincularse a uno de los tres cables de la red trifásica, de manera que el dispositivo es completamente autoalimentado.In this aspect of the invention, the power supply module is intended to be linked to one of the three cables of the three-phase network, so that the device is completely self-powered.
Alternativamente, en otras realizaciones de la invención, el módulo de alimentación puede comprender alguna de las siguientes alternativas:Alternatively, in other embodiments of the invention, the power supply module may comprise one of the following alternatives:
- un cable de alimentación paralelo a la red trifásica,- a power cable parallel to the three-phase network,
- unos paneles fotovoltaicos, o- some photovoltaic panels, or
- unas pilas/baterías. - some batteries / batteries.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of its practical embodiment, a set of drawings is attached as an integral part of said description. where, with an illustrative and non-limiting nature, the following has been represented:
Figura 1.- Muestra una vista esquemática del dispositivo para monitorización de cables subterráneos.Figure 1.- Shows a schematic view of the device for monitoring underground cables.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
Se describe a continuación, con ayuda de la figura 1, una realización preferente del dispositivo para monitorización de cables subterráneos, objeto de la presente invención.A preferred embodiment of the device for monitoring underground cables, object of the present invention, is described below with the aid of figure 1.
Tal y como se representa en la figura 1, el dispositivo de la invención está destinado a vincularse a los tres cables (1) de una red trifásica, particularmente a un área en la que existen unas zonas de empalme (2) de estos cables (1). Los cables (1) se encuentran bajo tierra, por lo que para instalar el dispositivo es necesario excavar una zona donde se desee monitorizar la temperatura.As shown in figure 1, the device of the invention is intended to be linked to the three cables (1) of a three-phase network, particularly to an area in which there are splice areas (2) of these cables ( 1). The cables (1) are underground, so to install the device it is necessary to dig an area where you want to monitor the temperature.
El dispositivo, como aparece en la figura 1, comprende al menos tres sensores de temperatura de empalme (3), destinados a fijarse a la cubierta de cada una de las descritas zonas de empalme (2) de los tres cables (1) de una red trifásica y recoger unos datos de temperatura. Además, el dispositivo comprende tres sensores de temperatura de cables (4) destinados a fijarse a la cubierta de los tres cables (1) de la red trifásica y destinados a recoger unos datos de temperatura.The device, as it appears in figure 1, comprises at least three splice temperature sensors (3), designed to be fixed to the cover of each of the splice areas (2) described for the three cables (1) of a three-phase network and collect some temperature data. In addition, the device comprises three cable temperature sensors (4) intended to be fixed to the cover of the three cables (1) of the three-phase network and intended to collect temperature data.
Los sensores de temperatura (3, 4) son preferentemente unos sensores PT100 de cuatro hilos. Los sensores de temperatura de cuatro hilos tienen la ventaja de que compensan la resistencia del cable (1) y las variaciones de la temperatura ambiente.The temperature sensors (3, 4) are preferably four-wire PT100 sensors. Four-wire temperature sensors have the advantage that they compensate for cable resistance (1) and ambient temperature variations.
En una realización de la invención, los sensores (3, 4) se fijan a la cubierta de los cables (1) y de las zonas de empalme (2) por medio de unas bridas, que garantizan su correcto posicionamiento. Posteriormente, se aplica sobre los sensores (3, 4) una silicona térmica y se recubren además con una película resistente a altas temperaturas. Por último, se cubre todo con una cinta aislante. De esta manera, cuando se vuelvan a enterrar los cables (1), los sensores (3, 4) quedarán completamente protegidos.In one embodiment of the invention, the sensors (3, 4) are fixed to the cable cover (1) and the splicing areas (2) by means of flanges, which guarantee their correct positioning. Subsequently, a thermal silicone is applied to the sensors (3, 4). and are also covered with a film resistant to high temperatures. Finally, everything is covered with an insulating tape. In this way, when the cables (1) are buried again, the sensors (3, 4) will be completely protected.
Además, los seis sensores (3, 4) se conectan a un procesador (5), que recoge los datos de temperatura. Conectado al procesador (5), el dispositivo comprende un módulo de comunicaciones (7), como se muestra en la figura 1, que está destinado a conectarse a un dispositivo externo, y enviarle los datos de temperatura. En una realización preferente de la invención, el módulo de comunicaciones (7) en un módulo de tipo LoRa, que genera una red inalámbrica de malla de largo alcance basada en el internet industrial de las cosas.Furthermore, the six sensors (3, 4) are connected to a processor (5), which collects the temperature data. Connected to the processor (5), the device comprises a communications module (7), as shown in figure 1, which is intended to connect to an external device and send it temperature data. In a preferred embodiment of the invention, the communications module (7) is a LoRa-type module, which generates a long-range wireless mesh network based on the industrial internet of things.
Por último, el dispositivo comprende un módulo de alimentación (6), conectado al procesador (5) y que alimenta todos los elementos del dispositivo. Lastly, the device comprises a power supply module (6), connected to the processor (5) and which supplies all the elements of the device.
Claims (9)
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