ES1298684U - Dispositivo para monitorizacion de cables subterraneos - Google Patents

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).

Description

DESCRIPCIÓN

DISPOSITIVO PARA MONITORIZACIÓN DE CABLES SUBTERRÁNEOS

OBJETO DE LA INVENCIÓN

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.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Con el aumento de la generación fotovoltaica y eólica, el número de cables eléctricos subterráneos para la red de media tensión está creciendo.

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.

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.

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.

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.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Alternativamente, en otras realizaciones de la invención, el módulo de alimentación puede comprender alguna de las siguientes alternativas:

- un cable de alimentación paralelo a la red trifásica,

- unos paneles fotovoltaicos, o

- unas pilas/baterías.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

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:

Figura 1.- Muestra una vista esquemática del dispositivo para monitorización de cables subterráneos.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Por último, el dispositivo comprende un módulo de alimentación (6), conectado al procesador (5) y que alimenta todos los elementos del dispositivo.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. - 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).

2. - El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el módulo de comunicaciones (7) es un módulo de tipo LoRa.

3. - El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el módulo de alimentación (6) es un captador de energía por inducción para corriente alterna que 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;

donde el núcleo presenta un área interior libre, considerada como el área transversal de núcleo en la cual no hay material, así como el conductor presenta una sección efectiva, de modo que el área interior libre del núcleo no es superior a treinta veces la sección efectiva del conductor.

4.- El dispositivo de la reivindicación 3, en el que el captador de energía por inducción comprende adicionalmente un convertidor, para adecuar la tensión de la energía captada del conductor.

5.- El dispositivo de la reivindicación 3, en el que el captador de energía por inducción comprende adicionalmente 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.

6.- El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el módulo de alimentación (6) comprende un cable de alimentación paralelo a la red trifásica.

7. - El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el módulo de alimentación (6) comprende unos paneles fotovoltaicos.

8. - El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el módulo de alimentación (6) comprende unas baterías.

9.

- El dispositivo de la reivindicación 1, en el que los sensores de temperatura (3, 4) son unos sensores de temperatura de cuatro hilos.