BR102013023630A2 - Sistema identificador de fases para redes de energia elétrica de média tensão - Google Patents

Abstract

Sistema identificador de fases para redes de energia elétrica de média tensão, descreve-se a presente patente de invenção como um sistema identificador de fases para redes de eneraja elétrica de média tensão que, de acordo com as suas características, propicia a formaçsio de um sistema identificador de fases ( 1) em estrutura própria e especifica cio tipo eletroeletrônica baseada em uma placa de referêneia/gps na subestação e um sensor de tensão com divisor resistivo e placa do identificador no campo. Com vistas a possibilitar de forma extremamente prática. Segura e precisa tíma completa otimização no conjunto de procedimentos destinados a identificar e comparar as três fases de uma rede de energia elétrica de média tens~io até 13.8 kv em qualquer ponto do ramal de distribuição de energia elétrica, além cio mapeamento de aumentadores em trabalhos preventivos como auxilio no planejamento das novas ligações e. Tendo como base, um sistema identificador de fases (1) com grande resistência, segurança e versatilidade.

Description

"SISTEMA IDENTIFICADOR DE FASES PARA REDES DE ENERGIA ELÉTRICA DE MÉDIA TENSÃO" Refere-se a presente patente de invenção a sistemas eletroeletrônicos para redes de energia elétrica em geral, mais especificamente a um sistema identificador de fases para redes de energia elétrica de média tensão que, de acordo com as suas características gerais, possui como princípio básico propiciar a formação de um sistema identificador de fases em estrutura própria e específica do tipo eletroeletrônica baseada em uma placa de referência/GPS na subestação e um sensor de tensão com divisor resistivo e placa do identificador no campo, com vistas a possibilitar de forma prática, segura e precisa uma completa otimização no conjunto de procedimentos destinados a identificar e comparar as três fases de uma rede de energia elétrica de média tensão até 13,8 kV em qualquer ponto do ramal de distribuição de energia elétrica, além do mapeamento de alimentadores em trabalhos preventivos como auxilio no planejamento das novas ligações e, tendo como base, um sistema identificador de fases com grande resistência, segurança e versatilidade. Com design e formato específico e de fácil acesso para melhor adaptação e segurança dos usuários, características de praticidade no manuseio e funcionalidade, de custos acessíveis e, devido as suas características gerais e dimensões, facilmente adaptável as redes de energia elétrica de média tensão, locais e usuários em geral, independentes das características que estes apresentem.

Nos dias atuais, grandes esforços têm sido envidados no desenvolvimento de sistemas e dispositivos seguros, precisos e confiáveis que identifiquem as fases de ramais de uma rede de energia elétrica de média tensão até 13,8 kV nos mais diversos pontos desse, primordialmente em distâncias curtas. O grande problema de se conhecer qual das fases dos ramais é realmente a correta reside no fato de que ao longo de toda a extensão dos ramais de distribuição de uma rede de energia elétrica de média tensão ocorrem algumas mudanças físicas nas posições dos condutores e nas conexões, de modo que, a padronização adotada na saída dos condutores da subestação não se mantem a mesma alguns quilômetros adiante. O sistema trifásico de distribuição de energia elétrica em média tensão sai da subestação em diversos ramais trifásicos - três fios, com o neutro aterrado ou não de acordo com o sistema de distribuição de energia elétrica. Independente da situação do neutro é conveniente que as correntes em cada uma das fases sejam equilibradas entre as três fases vermelha, azul e branca - D, E e F, respectivamente. O fato de o sistema de distribuição de energia elétrica alimentar cargas monofásicas produz desequilíbrios nestas correntes, pois a cada conexão de novos consumidores monofásicos a possibilidade de se sobrecarregar uma fase já carregada existe. A menos que o funcionário da concessionária de energia elétrica tenha a informação precisa da fase menos carregada, a possibilidade de erro é de dois terços.

Em uma ampla análise da literatura com o intuito de se estabelecer o estado da técnica vigente frente a identificadores de fases para redes de energia elétrica de média tensão, objeto da presente patente, foi documentado o equipamento FC-4000 da empresa Sibille Fameca Electric que identifica as fases da rede elétrica trifásica, de 50 Hz e 60 Hz, em qualquer ponto do ramal de distribuição entre 2 kV e 25 kV, além de verificar a concordância de fases e a rotação de fases. Este modelo é composto na subestação por um módulo fixo de GPS e um módulo fixo de referência com celular; e no campo por módulo móvel de GPS, um módulo de comunicação repetidor com celular, um módulo inteligente e uma sonda de medição externa, como demonstra a figura (1) em anexo. A operacionalidade deste equipamento é baseada no módulo fixo de referência com celular instalado na subestação e que mostra uma das fases, que deve ser conhecida antecipadamente, sendo alimentado com tensão comercial e amostragem sincronizada por GPS através do módulo fixo de GPS. Com o módulo fixo de referência com celular operando, acopla-se a sonda de medição externa numa vara de manobra e a encosta num dos fios da rede trifásica que se deseja identificar, sendo que, a sonda de medição externa se comunica via infravermelho com o módulo inteligente disposto na mão do Operador. O módulo de comunicação repetidor com celular recebe sinal do módulo móvel de GPS, via comunicação de radiofrequência e se comunica com o módulo inteligente também via radiofrequência. Em algum momento, o módulo de comunicação repetidor com celular estabelece uma ligação GPRS (celular) com o módulo fixo de referência com celular. Durante a medição o módulo fixo de referência com celular transmite uma amostra da referência da fase A, sincronizada por GPS, sendo que, a transmissão é feita assim que solicitada para o módulo de comunicação repetidor com celular. O módulo inteligente é usado pra fazer a detecção de fase. O módulo de comunicação repetidor com celular compara as amostras do módulo inteligente, que foram recebidas pelo link de radiofrequência, com as do módulo fixo de referência com celular, recebidas via GPRS (celular). Os resultados das três fases A, B e C são então mostrados no módulo inteligente.

Contudo, este equipamento apresenta alguns inconvenientes importantes frente a sua operacionalidade como, por exemplo, a necessidade de uma comunicação imediata, pois em algumas situações pode não haver meio de comunicação entre a referência (subestação) e o identificador (local onde se deseja identificar as fases no campo), dificultando a transmissão de informações de um ponto a outro; e a comunicação celular por chamadas de dados CSD, pois este sistema de comunicação celular não é muito confiável no Brasil, devido à baixa prioridade deste serviço nas operadoras de telefonia.

Nesta linha de ação, a cada dia tem se tornado imprescindível para as concessionárias de energia elétrica de uma forma em geral, a estruturação de um sistema preciso, prático e seguro que possibilite identificar as três fases de uma rede de distribuição de energia elétrica de média tensão até 13,8 kV em qualquer ponto do ramal de distribuição de energia elétrica, primordialmente de acordo com as fases conhecidas na subestação de distribuição de energia elétrica.

Deste modo, a patente em apreço caracteriza-se por reunir componentes e processos em uma concepção diferenciada, a qual atenderá as diversas exigências que a natureza da utilização demanda, ou seja, identificar as fases de uma rede de energia elétrica de média tensão em pontos do ramal de distribuição de energia elétrica. Concepção esta que garante um sistema identificador de fases de grande eficiência, funcionalidade, resistência, durabilidade, segurança, versatilidade, precisão e ergonomia em razão das excelentes qualidades técnicas agregadas, o que proporciona vantagens e melhoras nos procedimentos operacionais empregados na identificação das fases em pontos das redes de energia elétrica em geral e, cujas características gerais, diferem das demais formas e modelos conhecidos pelo atual estado da técnica.

De uma forma mais específica, a concepção geral do presente sistema identificador de fases para redes de energia elétrica de média tensão, objeto da presente patente, é baseada totalmente na sua estruturação simples e robusta com um mínimo necessário de componentes e operacionalidade simplificada, segura e otimizada, aliado aos procedimentos de manufatura e manutenção bastante práticos, de modo a gerar um sistema identificador de fases prático e eficiente capaz de identificar e comparar as três fases A, B e C de ramais de uma rede de distribuição de energia elétrica de média tensão até 13,8 kV 60Hz em qualquer ponto do ramal de distribuição, de acordo com as fases conhecidas na subestação. Esta identificação é feita diretamente através de um equipamento com ajustes e modo de operação baseado em uma interface com o usuário, ou seja, causando o mínimo desconforto aos consumidores e a máxima segurança para os técnicos das concessionárias de energia elétrica.

Nesta concepção, o presente sistema identificador de fases estrutura uma forma de operação bem mais confiável que a do equipamento FC-4000 da empresa Sibille Fameca Electric, sendo possível identificar as fases colhendo dados com o identificador e, posteriormente compará-los com os dados registrados na referência, sem a necessidade de comunicação imediata entre a referência (subestação) e o identificador (local onde se deseja identificar as fases no campo), pois em algumas situações pode não haver esta comunicação o que dificulta a transmissão de informações de um ponto a outro. Esta operacionalidade é possível graças às características operacionais do hardware e do algoritmo de identificação, inclusive podendo ser útil para realizar mapeamento de alimentadores em trabalhos preventivos, para auxiliar o planejamento das novas ligações, com muito menos trabalho e com economia de tempo. Na mesma linha, o sistema identificador de fase estrutura também uma comunicação por IP, que é uma comunicação muito mais segura e confiável no Brasil, principalmente em relação à comunicação celular por chamadas de dados CSD. A presente patente consiste no emprego de um moderno, eficiente, seguro e funcional sistema identificador de fases para redes de energia elétrica de média tensão formado por um conjunto de soluções mecânicas e elétricas corretamente incorporadas, compondo um sistema identificador de fases completo e diferenciado com design exclusivo e características próprias, que incorpora uma estrutura própria e específica do tipo eletroeletrônica, de elevada durabilidade e resistência e contendo perfeitamente integrados e simetricamente dispostos um módulo da subestação como elemento de amostragem das três fases de tensão conhecidas antecipadamente e comunicação com o módulo de identificação; um módulo de identificação como elemento de identificação das três fases junto aos condutores de energia elétricas nos locais em que se deseja identificar as fases; e um programa de computador como elemento de gerenciamento do sistema identificador de fases como um todo, de modo a viabilizar a formação de um conjunto único, completo e seguro, cujas formas e disposições que possibilitam uma perfeita adaptação as redes de distribuição de energia elétrica em média tensão em geral, sendo especialmente projetado para estes fins. O presente sistema identificador de fases baseia-se na aplicação de componentes e processos em uma concepção diferenciada, sem, no entanto, atingir um alto grau de sofisticação e complexibilidade, tornando possível solucionar alguns dos principais inconvenientes das demais formas e modelos amplamente conhecidos pelo atual estado da técnica e empregados para identificar as fases de uma rede de distribuição de energia elétrica de média tensão, que se situam em uma faixa de trabalho na qual as formas e/ou modelos apresentam dificuldades de utilização e aplicação, a baixa eficiência e performance, acidentes frequentes, elevada insegurança, baixa versatilidade, relativa imprecisão, trabalhosa na aplicação, baixo rendimento, custo elevado, volume e peso geral elevado, manuseio complexo, elevada manutenção, grande desperdício de tempo e elevadas perdas.

Os objetivos, vantagens e demais características importantes da patente em apreço poderão ser mais facilmente compreendidas quando lidas em conjunto com as figuras em anexo, nas quais: A figura 1 representa uma vista esquemática do equipamento FC- 4000 da empresa Sibille Fameca Electric. A figura 2A representa uma vista esquemática da concepção empregada no sistema identificador de fases para redes de energia elétrica de média tensão. A figura 2B representa uma vista esquemática do sistema identificador de fases para redes de energia elétrica de média tensão. A figura 2C representa uma vista em perspectiva do sensor de tensão com divisor resistivo e placa do identificador empregado pelo sistema identificador de fases para redes de energia elétrica de média tensão disposto junto a rede de distribuição e energia elétrica de média tensão.

Como se infere nas figuras em anexo que ilustram e integram o presente relatório descritivo da patente de invenção de "Sistema Identificador de Fases para Redes de Energia Elétrica de Média Tensão", na figura (2A) é apresentado o mesmo de um modo geral, compreendido por um sistema identificador de fases (1) completo e de características próprias, que incorpora uma estrutura própria e específica do tipo eletroeletrônica, de elevada durabilidade e resistência, formas e disposições que se adaptam a uma vasta gama de redes de distribuição de energia elétrica em média tensão, e contendo perfeitamente integrados e simetricamente dispostos um módulo da subestação (2) disposto instalado na subestação (X) e constituído por uma placa de referência/GPS (2A) disposta conectada às três fases conhecidas num ponto de baixa tensão, alimentado com tensão comercial e tendo um módulo de GPRS com comunicação baseada em 1 protocolo IP e uma memória de armazenamento periódico; um módulo de identificação (3) disposto instalado junto aos condutores jde energia elétrica (Y) em que se deseja identificar as fases no campo e constituído por um sensor de tensão (3A) disposto conectado na fase central de média tensão e tendo dois divisores resistivos (3B) dispostos conectados nas duas fases laterais de média tensão, uma placa do identificador disposta acoplada físicamente ao sensor de tensão (3A) e um conjunto de LEDs indicadores dispostos acoplados físicamente ao sensor de tensão (3 A); e um programa de computador gerenciador do sistema identificador de fases. O sistema identificador de fases para redes de energia elétrica de média tensão possui o seu funcionamento baseado na correta conexão na subestação da placa de referência/GPS (2A) às três fases conhecidas num ponto de baixa tensão; e no campo do sensor de tensão (3A) com divisor resistivo nas três fases de média tensão com o auxílio de uma vara de manobra. O módulo da subestação (2) instalado na subestação (X) mostra as três fases de tensão conhecidas antecipadamente. Esta amostragem é sincronizada por GPS e realizada na placa de referência/GPS (2A), que através do seu módulo de GPRS se comunica diretamente com o módulo de identificação (3), sendo que os dados são todos armazenados em memória de forma periódica. A comunicação GPRS utilizada pelo módulo GPRS é baseada em protocolo IP, onde um servidor é utilizado para manter uma tabela com o endereço IP do módulo da subestação (2) sempre atualizado, para que este possa ser localizado diretamente pelo módulo de identificação (3). O módulo de identificação (3) instalado no local que se deseja identificar as fases através de uma vara de manobra desde o solo é fixado primeiramente pelo sensor de tensão (3A) na fase central e, em seguida, por cada um dos dois divisores resistivos (3B) em cada uma dãs fases. Tanto o sensor de tensão (3A) como os dois divisores resistivos (3B) devem permanecer instalados durante toda a identificação, ou seja, até que o resultado seja mostrado através de LEDs. No caso de falta de sinal GPRS uma sinalização é imediatamente emitida ao operador, de modo que, o módulo de identificação (3) seja retirado deste local e levado a um local onde o sinal de GPRS seja adequado, ou seja, permita que a identificação possa ser realizada com sucesso. No momento da instalação, o sensor de tensão (3A) faz uma conexão por GPRS diretamente para a placa de referência/GPS (2A) para solicitar as amostras de tensão sincronizadas por GPS. Na sequência, um algoritmo compara as amostras da subestação (X) com as amostras do próprio sensor de tensão (3A), de modo a identificar as três fases A, B e C, sendo que, os resultados são apresentados aos usuários através de LEDs de alto brilho.

Cabe ressaltar que, através destê processo uma informação adicional de posição georeferenciada é obtida, isto é, informação de grande utilidade no mapeamento de ramais de distribuição de energia elétrica. O sistema identificador de fases para redes de energia elétrica de média tensão, por possuir os seus componentes totalmente integrados entre si e as redes de energia elétrica de média tensão, monta-se e desmonta-se rapidamente, nada se desprega e nada tem para quebrar ou entortar, alcança-se eficiência e durabilidade desejadas. Depois de totalmente integrados entre si e as redes de energia elétrica de média tensão, os componentes ficam presos e coesos, impedindo desta maneira que se soltem sozinhos quando em uso, ficando o conjunto totalmente disponível para os procedimentos de identificação das fases de uma rede de distribuição de energia elétrica nos mais diversos pontos desta. Desta maneira, o sistema identificador de fases (1) pode ser utilizado sem preocupação de quaisquer naturezas, principalmente quanto à durabilidade e segurança dos seus componentes, assim como a segurança dos técnicos das concessionárias de energia elétrica.

Pelo tudo que foi exposto trata-se de um sistema eletroeletrônico que será bem recebido pelas concessionárias de energia elétrica e similares em geral, pois o sistema identificador de fases para redes de energia elétrica de média tensão apresenta inúmeras vantagens, tais como: grande segurança, confiabilidade e agilidade na aplicação; grande rendimento e performance na sua aplicação em virtude de sua concepção geral; comodidade e segurança aos usuários; alta resistência e durabilidade geral, aliado a um baixo ou nenhum desgaste do conjunto como um todo; custos acessíveis o que possibilita uma ótima relação custo/benefício; prática e segura utilização por qualquer técnico de concessionária de energia elétrica; grande faixa de alcance; baixíssima e prática manutenção geral; perfeita e direta adaptação aos mais diversos tipos de redes de energia elétrica de média tensão; elevada precisão operacional; grande mobilidade e flexibilidade do conjunto; e a certeza de se ter um sistema identificador que atenda plenamente as legislações e normas vigentes e as condições básicas necessárias a sua aplicação.

Todos estes atributos permitem classificar o sistema identificador de fases para redes de energia elétrica de média tensão, como um meio totalmente versátil, eficiente, prático e seguro para identificar as fases dos mais diversos tipos de redes de distribuição de energia elétrica de média tensão, nos mais diversos pontos da rede de distribuição de energia elétrica, nos mais diversos tipos de locais e diretamente por uma vasta gama de técnicos das concessionárias de energia elétrica, independente das características gerais que estes possam apresentar, sendo ainda de grande facilidade de aplicação e manuseio, aliada a grande performance e excelentes características gerais; contudo as medidas, dimensões e quantidades podem variar de acordo com as necessidades de cada uma das aplicações.

REIVINDICAÇÃO

Claims (1)

1. l.)"SISTEMA IDENTIFICADOR DE FASES PARA REDES DE ENERGIA ELÉTRICA DE MÉDIA TENSÃO", caracterizado por ser compreendido por um sistema identificador de fases (1) que incorpora uma estrutura eletroeletrônica contendo integrados e simetricamente dispostos um módulo da subestação (2) disposto instalado na subestação (X) e constituído por uma placa de referência/GPS (2A) disposta conectada às três fases conhecidas num ponto de baixa tensão, alimentado com tensão comercial e tendo um módulo de GPRS com comunicação baseada em protocolo IP e uma memória de armazenamento periódico; um módulo de identificação (3) disposto instalado junto aos condutores de energia elétrica (Y) em que se deseja identificar as fases no campo e constituído por um sensor de tensão (3A) disposto conectado na fase central de média tensão e tendo dois divisores resistivos (3B) dispostos conectados nas fases laterais de média tensão, uma placa do identificador disposta acoplada fisicamente ao sensor de tensão (3A) e um conjunto de leds indicadores dispostos acoplados fisicamente ao sensor de tensão (3A); e um programa de computador gerenciador do sistema identificador de fases.