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Generador de rampas de frecuencia df/dt para pruebas de la 81R
Defina la frecuencia inicial y la tasa df/dt, y la duración o la frecuencia final: la herramienta dibuja la rampa f(t), comprueba las condiciones de la norma y le da el archivo COMTRADE para inyectarlo en el relé. Es una señal de prueba: no calcula el ajuste ni decide si el relé cumple.
IEC 60255-181§ Aecuación de la señal con variación lineal de frecuenciaIEEE C37.111 / IEC 60255-24archivo COMTRADE
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Resultados
— Hz
— Hz/s
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Gráficas
- Frecuencia inyectada
- Nominal
- Rango efectivo
- Rango de operación
- VA
- VB
- VC
- Frecuencia inicial constante
- VA
- VB
- VC
- Frecuencia inicial constante
Cómo se calculó y normas
Cálculo paso a paso
Rampas de la norma para su ajuste Gs
Qué significa para su prueba
¿El resultado no es el esperado? Lo revisamos con usted en campo.
Para qué sirve
La función de tasa de variación de frecuencia (81R, ROCOF) arranca cuando la frecuencia cambia más rápido que un valor ajustado en hercios por segundo. Para probarla no basta un escalón de frecuencia: hace falta una señal cuya frecuencia cambie de forma lineal, a una pendiente conocida. Esta herramienta construye esa señal, la muestra y la guarda como registro COMTRADE para que su equipo de inyección la reproduzca.
La norma de producto prueba la función con una secuencia de rampas: parte de la frecuencia nominal, sube la pendiente hasta que el relé arranca y compara con el ajuste, y repite con pendientes de 1,2 a 10 veces el ajuste para medir el tiempo de arranque. La tabla «Rampas de la norma» arma esa secuencia para su Gs, con la duración y los rangos que usted fijó.
Cómo se calcula
IEC 60255-181§ Aseñal de prueba con variación constante de frecuencia
Frecuencia y fase (anexo A)
f(t) = f0 + (df/dt)·(t − t0) · φ(t) = 2π·[ f0·t + ½·(df/dt)·(t − t0)² ] + φ0 · v(t) = Amp · sin φ(t)La fase es la integral de la frecuencia: derivar φ(t)/2π devuelve f(t). Antes de t0 la señal es Amp·sin(2π·f0·t + φ0) y después de la rampa la frecuencia queda en su valor final con la fase continua. Amp es el valor pico: √2 veces el eficaz que usted escribe.
Tres formas de dar la rampa
ff = f0 + (df/dt)·T · T = (ff − f0) / (df/dt) · df/dt = (ff − f0) / TSon la misma recta dada de tres maneras: tasa y duración, tasa y frecuencia final, o frecuencia final y duración. La herramienta calcula la que falta. El número de ciclos de la rampa es f0·T + ½·(df/dt)·T².
IEC 60255-181§ 6.1muestreo y continuidadIEC 60255-181anexo E
Muestras y fases
vA = Amp·sin φ · vB = Amp·sin(φ − 2π/3) · vC = Amp·sin(φ + 2π/3) · n = ⌊(tpre + T + tpost)·fs⌉ + 1La muestra k está en t = k / fs. La rampa empieza en una muestra exacta, que es también el instante de disparo del archivo. El muestreo debe ser de al menos 4 800 Hz cuando la señal es un COMTRADE (4 000 Hz se admite en equipos antiguos) y cumplir el criterio de Nyquist.
IEC 60255-181§ 6.2.1.2.1duración de la rampa y tiempo previoIEC 60255-181§ 5.2tabla 3, rangosIEC 60255-181§ 6.3.3tabla 16, pendientes
Condiciones de la norma que se comprueban
T ≥ MAX(1 s ; 1,5 × tarranque) · tprevio ≥ MAX(1 s ; 1,5 × tdesenganche) · pendientes: ±1,2 · ±2 · ±5 · ±10 × GsEn la prueba de exactitud la rampa parte de la frecuencia nominal y dura el mayor entre 1 s y 1,5 veces el tiempo de arranque típico; antes de cada rampa la frecuencia permanece en su valor nominal el mayor entre 1 s y 1,5 veces el tiempo de desenganche típico. La frecuencia inyectada debe quedar dentro del rango efectivo (exactitud) o de operación (tiempo de arranque) que declara el fabricante; la tabla 3 de la norma trae un ejemplo de ±5 % y ±10 %, y de ±5 y ±10 Hz/s. Esos rangos y los tiempos típicos son editables en el modo Avanzado.
El archivo y el equipo de prueba
- El registro lleva los canales VA, VB y VC (o solo VA) en voltios secundarios, con relación 1:1, y un canal digital RAMPA que vale 1 mientras la frecuencia cambia. Se escribe con el mismo escritor del generador COMTRADE de la herramienta de registros, y se vuelve a leer con su lector antes de la descarga.
- OMICRON TransPlay lee COMTRADE revisión 1999 con una sola frecuencia de muestreo; la revisión 2013, el .cff y las tasas múltiples requieren Advanced TransPlay. Los otros presets de formato son los mismos del generador de fallas.
- Compruebe en el programa del equipo que la frecuencia reproducida coincide con la gráfica antes de conectar la señal al relé, y que la tensión es la que admite la entrada.
Límites del cálculo
- Es una señal de prueba. No calcula el ajuste de la función 81R, no decide si un relé cumple y no reemplaza el procedimiento ni la hoja de datos de su fabricante.
- IEC 60255-181 describe ensayos de tipo de la función y aclara que no están pensados para las pruebas de puesta en servicio ni de rutina, aunque sus métodos pueden aplicarse. Los criterios de aceptación de su proyecto son los del fabricante y los de su operador.
- Los rangos y los tiempos típicos son los ejemplos de la norma, no valores del relé: el fabricante declara los suyos. La herramienta avisa cuando la rampa sale de los rangos que usted fijó, pero no los fija por usted.
- Genera tensiones sinusoidales sin armónicos, sin variación de amplitud ni saltos de fase. Las pruebas con armónicos, escalones de frecuencia o saltos de fase no están incluidas.
- El archivo es una simulación de la señal: no incluye los errores de su equipo de inyección, que debe verificar su propia exactitud de frecuencia.
Preguntas frecuentes
¿Qué es una rampa de frecuencia df/dt y para qué se usa?
Es una señal de tensión cuya frecuencia cambia de forma lineal, a una tasa fija en hercios por segundo. Se inyecta en el relé para comprobar la función de tasa de variación de frecuencia (81R, ROCOF): se sube la tasa hasta que arranca y se verifica contra el ajuste. IEC 60255-181 define la ecuación de esa señal en su anexo A.
¿Cómo se reproduce el archivo COMTRADE en un equipo de prueba?
Abra el .cfg y el .dat (o el .cff) en el programa de su equipo de inyección, asigne los canales VA, VB y VC a las salidas de tensión y reprodúzcalo. El canal digital RAMPA marca el tramo en que la frecuencia cambia, para disparar el registro de tiempos. Compruebe en el programa que la frecuencia reproducida coincide con la de la gráfica.
¿Con qué muestreo conviene generar la rampa?
IEC 60255-181 pide al menos 4 800 Hz cuando la señal de prueba es un archivo COMTRADE, y admite 4 000 Hz para equipos antiguos. A 4 800 Hz hay 96 muestras por ciclo a 50 Hz y 80 a 60 Hz. El muestreo debe cumplir además el criterio de Nyquist para la frecuencia más alta de la rampa.
Probamos su protección de frecuencia en campo
Inyectamos las rampas, medimos el arranque y el reposo de la 81 y de la 81R y le entregamos el informe con los resultados y los ajustes verificados.
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