BR102017017473B1 - Unidade de monitoramento para monitorar um disjuntor que compreende um sistema de gerenciamento de fornecimento de energia elétrica e um disjuntor que compreende a referida unidade - Google Patents

Abstract

a presente invenção refere-se a uma unidade de monitoramento (1) para monitorar um disjuntor e compreende: - um módulo de segurança (22) - módulos de computação programáveis (40, 41, 42, 43, 44); - um sistema de gerenciamento de fornecimento de energia elétrica (4) configurado para comutar, de acordo com o nível de energia elétrica recebida a partir das fontes de fornecimento de energia elétrica (10, 11, 12, 13) e de acordo com um programa de fornecimento de energia predefinido, entre: - um modo de fornecimento de energia ativa, no qual o módulo de segurança (22) e pelo menos uma porção dos módulos de computação (40, 41, 42, 43, 44) é abastecida com a energia elétrica que entra, e - um modo de fornecimento de energia de segurança, no qual o módulo de segurança (22) é fornecido com energia, e os módulos de computação (40, 41, 42, 43, 44) não são abastecidos com energia elétrica.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a uma unidade de monitoramento para monitorar um disjuntor, que compreende um sistema de gerenciamento de fornecimento de energia elétrica.

[0002] No campo de proteção elétrica, há um modo conhecido de usar unidades de monitoramento para controlar o disparo de disjuntores elétricos. A referida unidade de monitoramento é tipicamente proporcionada com microcontroladores e microprocessadores pretendidos para realizar funções de gerenciamento do disjuntor com o qual a unidade de monitoramento é associada, por exemplo, com o objetivo de medir quantidades elétricas que se referem à operação do disjuntor e comunicar as referidas medições a um ponto de coleta dedicado fora da unidade.

[0003] A referida unidade de monitoramento é proporcionada com um sistema de gerenciamento de fornecimento de energia elétrica o qual, durante a sua operação, é conectado a fontes de fornecimento de energia elétrica de diferentes tipos. As referidas fontes de fornecimento de energia enviam uma energia elétrica que entra que é usada para fornecer eletricidade para os microcontroladores e microprocessadores com o objetivo da operação dos mesmos.

[0004] As unidades de monitoramento conhecidas têm o inconveniente de que os mesmos não proporcionam gerenciamento satisfatório do fornecimento de energia elétrica a partir de uma pluralidade de fontes de fornecimento de energia elétrica cujo nível de fornecimento de energia pode variar com o tempo, por exemplo, quando uma ou mais fontes de fornecimento de energia são interrompidas ou retiradas. Em particular, há um risco de que, se uma ou mais fontes de fornecimento de energia elétrica são perdidas, ou se há uma falha interna indicando excesso de consumo, a unidade de monitoramento não é mais fornecida com suficiente energia para proporcionar as funções de proteção do disjuntor. A unidade de monitoramento então cessa de ser capaz de acionar o disjuntor se uma situação anormal ocorrer, que seja contrária às necessidades de segurança. Adicionalmente, os sistemas de gerenciamento de fornecimento de energia das unidades conhecidas não podem proporcionar um controle satisfatório do consumo de energia durante a operação da unidade de monitoramento.

[0005] São os referidos inconvenientes que a presente invenção pretende mais particularmente superar, por propor uma unidade de monitoramento para monitorar um disjuntor elétrico, que compreende um sistema de gerenciamento de fornecimento de energia elétrica capaz de gerenciar fontes distintas de fornecimento de energia elétrica, ao mesmo tempo em que garante que as funções de segurança da unidade de monitoramento sejam mantidas se houver uma mudança no nível de energia elétrica fornecida pelas fontes de fornecimento de energia elétrica.

[0006] A presente invenção, portanto, propõe a unidade de monitoramento para monitorar um disjuntor, a referida unidade de monitoramento sendo pretendida para ser associada com um disjuntor elétrico e para ser conectada eletricamente aos terminais de entrada do presente disjuntor, e tendo: - um módulo de segurança, contendo um circuito integrado configurado para enviar um comando para acionar o disjuntor se o referido módulo de segurança detecta uma anomalia operacional, - uma pluralidade de módulos de computação programáveis, pretendidos para proporcionar funções para o gerenciamento do disjuntor quando a unidade é associada com o disjuntor, - um sistema de gerenciamento de fornecimento de energia elétrica, que compreende uma interface de conexão pretendidos para ser conectado a fontes distintas de fornecimento de energia elétrica, para receber energia elétrica que entra enviada pelas referidas fontes de fornecimento de energia, a referida interface sendo eletricamente conectada ao módulo de segurança e aos módulos de computação para a redistribuição seletiva da energia elétrica recebida em direção ao módulo de segurança e os módulos de computação, - o sistema de gerenciamento de fornecimento de energia sendo configurado para acionar automaticamente, de acordo com o nível de energia elétrica recebida a partir das fontes de fornecimento de energia elétrica e de acordo com um programa de fornecimento de energia predefinido, entre: - pelo menos um modo de fornecimento de energia ativa, no qual o módulo de segurança e pelo menos uma porção dos módulos de computação é abastecida com a energia elétrica que entra, e - um modo de fornecimento de energia de segurança, no qual o módulo de segurança é fornecido com a energia elétrica que entra a partir das fontes de fornecimento de energia, e os referidos módulos de computação são isolados a partir da interface de conexão e não são abastecidos com energia elétrica que entra.

[0007] Como um resultado da presente invenção, quando as fontes de fornecimento de energia elétrica cessam de ser capaz de proporcionar o fornecimento de energia para a unidade de monitoramento, o sistema de gerenciamento de fornecimento de energia prioriza o fornecimento para o módulo de segurança, além de outros módulos. Assim, a confiabilidade e a segurança da unidade de monitoramento são garantidas.

[0008] De acordo com aspectos vantajosos, mas não essenciais da presente invenção, a referida unidade pode incorporar uma ou mais das características a seguir, consideradas unicamente ou em qualquer combinação tecnicamente aceitável:

[0009] O sistema de gerenciamento de fornecimento de energia elétrica é configurado para acionar para o modo de fornecimento de energia de segurança quando a energia elétrica recebida na interface de conexão cai abaixo de um limiar mínimo predefinido, o referido limiar mínimo sendo determinado de acordo com a energia elétrica consumida pelos módulos de computação.

[00010] O dispositivo de gerenciamento de fornecimento de energia compreende: - um trilho de fornecimento de energia externa que é pretendido para ser eletricamente conectado a uma primeira fonte de fornecimento de energia a partir de entre as fontes de fornecimento de energia elétrica, o referido trilho sendo conectado aos módulos de computação de modo a fornecer os módulos de computação com eletricidade, - um trilho de fornecimento de energia interna que é adaptado para ser eletricamente conectado a uma segunda fonte de fornecimento de energia a partir de entre as fontes de fornecimento de energia elétrica, o referido trilho sendo eletricamente conectado ao módulo de segurança de modo a fornecer o referido módulo de segurança com eletricidade, - uma chave controlável, adaptada para a conexão ou isolamento seletivo do trilho de fornecimento de energia interna para ou a partir do trilho de fornecimento de energia externa, de acordo com o nível de energia elétrica recebida pelos trilhos de fornecimento de energia interna e externa.

[00011] O sistema de gerenciamento de fornecimento de energia adicionalmente compreende: - uma unidade de armazenamento de energia elétrica, - um trilho de fornecimento de energia comum, eletricamente conectado à unidade de armazenamento, - o sistema de gerenciamento de fornecimento de energia sendo configurado para eletricamente conectar o trilho de fornecimento de energia comum e a unidade de armazenamento aos módulos de computação quando a energia elétrica fornecida pelas outras fontes de fornecimento de energia elétrica cai abaixo de um limiar predefinido, de modo a manter os módulos de computação temporariamente fornecidos pela unidade de armazenamento.

[00012] A unidade de monitoramento adicionalmente compreende um botão de reinicialização, configurado para gerar um sinal de reinicialização para ser enviado a pelo menos um dos módulos de computação quando o mesmo é ativado, o sistema de gerenciamento de fornecimento de energia também sendo configurado para automaticamente desconectar o trilho de fornecimento de energia comum a partir do trilho de fornecimento de energia interna e para descarregar a unidade de armazenamento quando o botão de reinicialização é ativado.

[00013] O sistema de gerenciamento de fornecimento de energia compreende: - unidades de detecção de voltagem, cada uma pretendida para ser associada com uma fonte de fornecimento de energia elétrica e sendo configurada para enviar um sinal de ativação se a referida unidade de medição detecta que a fonte de fornecimento de energia correspondente está gerando uma voltagem maior do que ou igual a uma predeterminada voltagem, e - portas lógicas arranjadas para iniciar o acionamento entre o modo de fornecimento de energia de segurança e pelo menos um modo de fornecimento de energia ativa de acordo com os sinais enviados pelas unidades de detecção.

[00014] O sistema de gerenciamento de fornecimento de energia elétrica é adicionalmente configurado para acionar automaticamente a partir do modo de fornecimento de energia de segurança para um modo de fornecimento de energia ativa quando a energia elétrica recebida na interface de conexão sobe acima do limiar mínimo predefinido.

[00015] Cada um dos módulos de computação compreende um microprocessador ou microcontrolador programável.

[00016] De acordo com outro aspecto, a presente invenção refere- se a um disjuntor elétrico, que compreende uma unidade de monitoramento associada, a unidade de monitoramento sendo de acordo com a presente invenção e o disjuntor que compreende pelo menos uma segunda fonte de fornecimento de energia elétrica, conectado à interface de conexão e sendo conectado a terminais de entrada do disjuntor de modo a ser abastecido com eletricidade pela corrente que flui no disjuntor durante a operação do disjuntor.

[00017] A presente invenção será mais prontamente entendida e outras vantagens da presente invenção serão mais claramente aparentes na luz da descrição a seguir de uma modalidade da unidade de monitoramento, proporcionada unicamente por meio de exemplo, com referência aos desenhos em anexo, nos quais: - A figura 1 é um diagrama sinóptico simplificado da unidade de monitoramento de um disjuntor de acordo com a presente invenção; - A figura 2 é um diagrama simplificado de um sistema de gerenciamento de fornecimento de energia elétrica da unidade de monitoramento da figura 1; e - A figura 3 é um diagrama de fluxo de um método de operação do sistema de gerenciamento de fornecimento de energia da figura 2.

[00018] A figura 1 mostra a unidade de monitoramento 1 para um disjuntor elétrico 2. Nesse caso, a unidade 1 é associada com o disjuntor 2, para formar um conjunto elétrico 3. Mais precisamente, nesse caso, o disjuntor 2 compreende a unidade de monitoramento 1.

[00019] Em um modo conhecido, o disjuntor 2 compreende terminais de entrada e de saída de energia que são conectados de modo seletivo ou isolados eletricamente para ou um a partir do outro por contatos móveis separáveis do disjuntor 2.

[00020] Por exemplo, os referidos terminais de entrada e de saída de energia são pretendidos para serem eletricamente conectados a um circuito elétrico, ou rede de eletricidade, de modo que a última é protegida pelo disjuntor 2.

[00021] A unidade 1 é pretendida para controlar de modo seletivo a abertura do disjuntor 2, quer dizer a separação dos terminais de entrada e de saída em caso da detecção de uma anomalia operacional tal como excesso de corrente ou um curto circuito, de modo a evitar o fluxo da corrente elétrica entre os referidos terminais.

[00022] Por exemplo, a unidade de monitoramento 1 é também configurada para medir as quantidades físicas representativas da corrente que flui no disjuntor 2.

[00023] Para esse fim, a unidade 1 compreende um módulo de segurança 22 configurado para enviar um comando para acionar o disjuntor 2 se o referido módulo de segurança detecta uma anomalia operacional, por exemplo, dentro da rede de eletricidade protegida pelo disjuntor 2, tal como excesso de corrente ou um curto circuito.

[00024] No referido exemplo, o módulo de segurança 22 compreende um circuito eletrônico do tipo ASIC (de “Application Specific Integrated Circuit” em Inglês).

[00025] A unidade de monitoramento 1 adicionalmente compreende uma pluralidade de módulos de computação programáveis, pretendidos para proporcionar funções para o gerenciamento do disjuntor 2. Por exemplo, os referidos módulos de computação compreendem um microprocessador ou microcontrolador programável. Nesse caso, os módulos de computação proporcionam o que são conhecidos como funções de aplicação, distintas a partir das funções de segurança proporcionadas pelo módulo de segurança 22.

[00026] No referido exemplo, a unidade de monitoramento 1 compreende os módulos de computação a seguir: - um módulo de medição 40, chamado de um módulo de “monitoramento e proteção” módulo em Inglês, configurado para medir as quantidades elétricas que se referem às correntes elétricas e voltagens presentes no disjuntor 2 durante a sua operação, por exemplo, de modo a calcular as estatísticas sobre o uso; - módulos de aplicação 41 e 42, adaptados para gerenciar funções de aplicação de alto nível, por exemplo, por supervisionar troca de dados com um barramento de comunicações externo; - a módulo de diagnóstico 43, chamado de um “indicador de causa de disparo” em Inglês, adaptado para determinar a causa do disparo do disjuntor 2; - a módulo de comunicação 44, chamado de um módulo de “tela e sem fio” em Inglês, equipado com uma interface de comunicação que compreende uma tela de exibição 44’ e uma ou mais interfaces de comunicação de frequência de rádio 44’’. A tela de exibição 44’ compreende meios de iluminação de fundo que pode operar em um modo de baixo brilho ou em um modo de alto brilho.

[00027] Os referidos módulos de computação 40, 41, 42, 43 e 44 requerem um fornecimento de energia elétrica para a operação dos mesmos.

[00028] Opcionalmente, a unidade 1 adicionalmente compreende um módulo de comunicação sem fio 45 do tipo sem contato, por exemplo, um que usa NFC para a tecnologia de (“Near Field Communication”), adaptado para transmitir informação contida no módulo de diagnóstico 43 para uma leitora de dados complementar fora da unidade 1.

[00029] A unidade de monitoramento 1 adicionalmente compreende um sistema de gerenciamento de fornecimento de energia elétrica 4 que é equipado com uma interface de conexão 5 pretendida para ser conectada de modo seletivo a fontes de fornecimento de energia elétrica 10, 11, 12, e 13 de modo a receber energia elétrica que entra enviada pelas referidas fontes de fornecimento de energia.

[00030] Para esse fim, a interface 5 é eletricamente conectada ao módulo de segurança 22 e aos módulos de computação 40, 41, 42, 43, 44 e 45 de modo a redistribuir de modo seletivo a energia elétrica recebida dos mesmos.

[00031] As fontes de fornecimento de energia podem ser desconectadas a partir da interface 5, ou pode cessar de operar durante a operação da unidade 1, seja em um modo previsto ou de outro modo. As fontes de fornecimento de energia podem também ser adicionadas à interface 5, ou podem iniciar durante a operação da unidade 1. As fontes 10, 11, 12 e 13 são mostradas aqui como sendo conectadas à interface de conexão 5, mas na prática é possível que apenas uma ou mais das referidas fontes seja conectada e forneça energia elétrica em um determinado instante.

[00032] No referido exemplo, a fonte 10 é uma fonte auxiliar de fornecimento de energia adaptada para enviar uma voltagem DC de 24 volts. A referida fonte é, por exemplo, fornecida a partir de um inversor ou fornecimento de energia segura externa ao conjunto elétrico 1.

[00033] A fonte 11 aqui representa um fornecimento de energia elétrica proporcionada por um equipamento de computador externo conectado à unidade 1 por meio de uma porta de comunicação USB (para “Universal Serial Bus” em Inglês). A fonte 11 é adaptada para enviar a voltagem DC de 5 volts.

[00034] A fonte 12 é aqui pelo menos um transformador de corrente disposto em torno de um condutor de energia do disjuntor 2 para enviar a voltagem quando uma corrente elétrica flui no disjuntor 2. Assim a fonte 12 pode cessar de operar quando o disjuntor 2 está em um estado aberto.

[00035] A fonte 13 aqui compreende um transformador de voltagem, conectado aos terminais do disjuntor 2 para enviar a voltagem desde que a voltagem esteja presente nos terminais. Por exemplo, a fonte 13 é parcialmente integrada na unidade 1 e pode ser retirada a partir da mesma e então cessa de operar.

[00036] Finalmente, a unidade 1 é aqui adaptada para ser conectada a uma fonte de energia adicional 14, tal como uma bateria, por exemplo, uma bateria recarregável. A referida fonte 14 pode ser omitida.

[00037] As fontes 10 e 11 pertencem aqui a um primeiro grupo de fontes de fornecimento de energia, chamado de fontes externas ao disjuntor 2.

[00038] As fontes 12 e 13 pertencem aqui a um segundo grupo de fontes de fornecimento de energia, distinto a partir do primeiro grupo, chamado de grupo de fontes internas ao disjuntor 2.

[00039] As fontes 12 e 13 são aqui mais uma vez presentes dentro do disjuntor 2, embora as mesmas possam cessar inteiramente ou parcialmente de fornecer energia elétrica para a unidade 1 durante a operação do disjuntor 2.

[00040] Por outro lado, as fontes 10 e 11 podem ser desconectadas a partir da unidade 1 durante a sua operação.

[00041] O sistema de gerenciamento 4 é configurado para acionar automaticamente entre uma pluralidade de modos distintos de fornecimento de energia, de acordo com o nível de energia elétrica recebida a partir das fontes de fornecimento de energia 10, 11, 12 e 13 e a bateria 14, e de acordo com o programa de fornecimento de energia predefinido. Esse acionamento permite que o consumo da unidade 1 seja adaptado de acordo com a energia elétrica que entra.

[00042] Notadamente, o sistema de gerenciamento 4 é configurado para acionar de modo seletivo entre um modo de fornecimento de energia de segurança M0 e pelo menos um modo de fornecimento de energia ativa, os modos ativos nesse caso quatro e sendo denotados M1, M2, M3 e M4.

[00043] No modo de fornecimento de energia de segurança M0, o módulo de segurança 22 é fornecido com a energia elétrica que entra a partir da fonte de fornecimento de energia ou fontes que são ativas, quer dizer aquelas que fornecem energia elétrica na interface de conexão 5. Os referidos módulos de computação 40, 41, 42, 44 são isolados a partir da interface de conexão 5 e não são abastecidos com energia elétrica que entra.

[00044] Em cada um dos modos de fornecimento de energia ativa M1, M2, M3 e M4, o módulo de segurança 22 e pelo menos uma porção dos módulos de computação 40, 41, 42, 43, 44 é eletricamente abastecida com a energia elétrica que entra.

[00045] O sistema de gerenciamento de fornecimento de energia 4 é notadamente configurado para acionar para o modo de fornecimento de energia de segurança M0 quando a energia elétrica recebida na interface de conexão 5 cai abaixo de um limiar mínimo predefinido, o referido limiar mínimo sendo determinado de acordo com a energia elétrica consumida pelos módulos de computação 40, 41, 42, 44 e pela tela de exibição 44’ e a interface de comunicação ou interfaces de frequência de rádio 44”.

[00046] O sistema de gerenciamento de fornecimento de energia 4 é adicionalmente configurado para acionar automaticamente a partir do modo de fornecimento de energia de segurança M0 para um dos modos de fornecimento de energia ativa M1, M2, M3, M4 quando a energia elétrica recebida na interface de conexão 5 sobe acima do limiar mínimo predefinido.

[00047] Assim, as funções de segurança do disjuntor 2 são proporcionadas pela unidade de monitoramento 1 se houver uma mudança no nível de energia elétrica fornecida pelas fontes de fornecimento de energia elétrica 10, 11, 12 e 13.

[00048] Mais geralmente, o sistema de gerenciamento de fornecimento de energia 4 é configurado para acionar a partir de um modo de fornecimento de energia ativa M1, M2, M3, M4 para outro modo de fornecimento de energia ativa M1, M2, M3, M4 se o valor de energia elétrica recebida for além de predeterminados valores de transição.

[00049] Por meio de ilustração, o modo de fornecimento de energia M0 corresponde aqui ao caso no qual apenas a fonte 12 é ativa e fornece um primeiro nível de energia elétrica. Por exemplo, a fonte 12 fornece uma energia elétrica que entra de 0.42 W com a corrente de 20 mA. No referido modo, o módulo 22 é fornecido com energia. Os módulos de computação não são fornecidos com eletricidade a partir da interface 5.

[00050] O modo M1 corresponde aqui ao caso no qual apenas a fonte 12 é ativa e fornece um segundo nível de energia elétrica que entra, maior do que o primeiro nível de energia. Por exemplo, a fonte 12 fornece uma energia que entra de 2.2 W com uma corrente de 105 mA. No referido modo M1, o módulo 22 e os módulos de computação 40, 42 e 43 são todos ativados, e o módulo 44 é parcialmente ativado, por exemplo, com os meios de iluminação de fundo da tela de exibição 44’ operando em modo de baixo brilho.

[00051] O modo M2 corresponde aqui ao caso no qual a fonte 13 é ativa. Por exemplo, a energia elétrica que entra é igual a 2.6 W. Os módulos ativados são os mesmos que aqueles no modo de fornecimento de energia M1. Apenas a natureza da fonte de fornecimento de energia mudou.

[00052] O modo M3 corresponde aqui ao caso no qual a fonte 11 é ativa. Por contraste com o modo de fornecimento de energia M2, o módulo de computação 44 é amplamente fornecido com eletricidade, por exemplo, de modo a permitir que os meios de iluminação de fundo da tela de exibição 44’ operem em modo de brilho máximo.

[00053] Finalmente, o modo M4 corresponde aqui ao caso no qual a fonte 10 é ativa. Por contraste com o modo de fornecimento de energia M3, o módulo de computação 41 é aqui amplamente fornecido com eletricidade, por exemplo, de modo a permitir que funções adicionais sejam realizadas.

[00054] O sistema 4 também compreende aqui, por meio de ilustração, modos adicionais de fornecimento de energia M5 e M6. Os referidos modos M5 e M6 não são manejados aqui pelo sistema de gerenciamento de fornecimento de energia 4, e podem ser omitidos.

[00055] M5 denota um modo de fornecimento de energia que corresponde ao fornecimento de energia para o módulo de diagnóstico 43 pela bateria 14. Isso proporciona um modo de back-up para o seu fornecimento de energia, independente do modo de fornecimento de energia M0.

[00056] M6 denota um modo no qual a energia que entra é zero; quer dizer, a unidade 1 não está em operação. O referido modo M6 corresponde à operação do módulo de comunicação sem fio 45, o referido módulo sendo capaz de operar unicamente por meio da energia elétrica fornecida por um leitor de dados de frequência de rádio.

[00057] Os modos de fornecimento de energia ativa M1, M2, M3 e M4 são preferivelmente definidos antecipadamente ou em uma forma contínua, com base no conhecimento dos níveis de energia elétrica que pode ser fornecida por cada uma das fontes de fornecimento de energia e o consumo de energia elétrica de cada um dos módulos de computação. Em outras palavras, cada modo de fornecimento de energia M1, M2, M3 e M4 é associado com uma combinação específica de fontes de fornecimento de energia a partir de entre as fontes de fornecimento de energia 10, 11, 12 e 13 que fornecem uma determinada energia elétrica. Para cada modo de fornecimento de energia M1, M2, M3 e M4, apenas os módulos de computação que podem ser fornecidos com essa energia elétrica são pretendidos para serem postos em operação nesse modo de fornecimento de energia.

[00058] Assim sendo, o número e a natureza do modo de fornecimento de energias depende dos módulos de computação e das fontes de fornecimento de energia que têm que ser recebidas na interface 5, e, portanto, pode ser diferente.

[00059] O referido arranjo proporciona um controle satisfatório do consumo de eletricidade durante a operação da unidade de monitoramento 1.

[00060] Como mostrado na figura 2, o sistema de gerenciamento de fornecimento de energia 4 aqui compreende um trilho de fornecimento de energia externa Veps e um trilho de fornecimento de energia interna Vmitop.

[00061] Na figura 2, os vários elementos do sistema de gerenciamento 4 são mostrados em um modo mais simples na forma de blocos interconectada por linhas. As linhas espessas representam as conexões de fornecimento de energia elétrica, enquanto que as linhas delgadas representam as ligações de dados. Por exemplo, uma ligação de dados é um sinal elétrico que pode ter dois valores, cada um associado com um estado lógico. Aqui, a voltagem DC de 3.3 volts corresponde a um estado ativo, enquanto uma zero voltagem corresponde a um estado inativo.

[00062] O trilho de fornecimento de energia externa Veps é pretendido ser eletricamente conectado às fontes de fornecimento de energia 10 e/ou 11, e é eletricamente conectado aos módulos de computação 40, 42 e 44 de modo a abastecer os mesmos com eletricidade quando as fontes 10 e/ou 11 são ativas. Os referidos módulos de computação ou são conectados diretamente ao trilho Veps, ou conectados por meio de uma chave controlável.

[00063] Aqui, o módulo 41 é diretamente conectado à interface 5 de modo que o mesmo é fornecido diretamente pela fonte 10 sem passar através dos trilhos Veps. Assim o referido módulo 41 pode ser abastecido com eletricidade apenas se a fonte 10 está presente.

[00064] O modo no qual os módulos de fornecimento de energia são conectados, seja diretamente à fonte 10 e/ou 11 ou por meio do trilho de fornecimento de energia Veps, depende do modo no qual os modos de fornecimento de energia ativa M1, M2, M3 e M4 são definidos.

[00065] O trilho de fornecimento de energia interna Vmitop é adaptado para ser eletricamente conectado às fontes de fornecimento de energia 12 e 13, e é eletricamente conectado ao módulo de segurança 22 de modo a fornecer o referido módulo de segurança 22 com eletricidade.

[00066] Os trilhos de fornecimento de energia Vmitop e Veps aqui formam uma parte da interface de conexão 5.

[00067] O sistema 4 aqui compreende um conversor de energia 50 e uma chave controlável 81 para conectar o trilho de fornecimento de energia Veps ao trilho de fornecimento de energia Vmitop.

[00068] A chave controlável 81 é adaptada para a conexão ou isolamento seletivo do trilho de fornecimento de energia interna Vmitop para ou a partir do trilho de fornecimento de energia externa Veps, de acordo com o nível de energia elétrica recebida pelos trilhos de fornecimento de energia interna e externa.

[00069] Por exemplo, a chave 81 é um transistor de energia MOSFET.

[00070] Aqui, a chave 81 está em um estado de bloqueio por default, e comuta para um estado de condução apenas quando a mesma recebe um sinal FP_DETECT em um eletrodo de controle.

[00071] No referido exemplo, uma vez que a fonte 12 é mais confiável em virtude de sua posição dentro de o disjuntor 2 e pelo fato de que a mesma continua a ser fornecida enquanto o disjuntor 2 permanece em operação no estado fechado, é essa fonte que é priorizada para fornecer o módulo 22 quando as outras fontes 10, 11 e/ou 13 cessam de operar.

[00072] Assim a transição para o modo M0 é, notadamente, executada por desconectar o trilho de fornecimento de energia Veps a partir do trilho de fornecimento de energia Vmitop quando as fontes 10 e 11 cessam de operar, de modo que a energia elétrica fornecida por a fonte 12 não abastece os módulos de computação, nesse caso 40, 41, 42 e 44.

[00073] O sistema de gerenciamento 4 aqui compreende as unidades de detecção associadas com as fontes de fornecimento de energia elétrica da interface de conexão 5. Cada unidade de detecção é adaptada para detectar que a fonte elétrica com a qual a mesma está associada é ativa. Por exemplo, cada unidade de detecção mede a voltagem fornecida pela fonte com a qual a mesma é associada, e envia um sinal de detecção quando essa voltagem é maior do que um predeterminado valor de voltagem, por exemplo, o valor de voltagem nominal dessa fonte de voltagem.

[00074] Os números 20, 21 e 23 denotam unidades de medição associadas com as fontes 10, 11 e 13 respectivamente. Adicionalmente, os símbolos VAUX_DETECT, USB_DETECT e VPS_DETECT denotam os respectivos sinais das unidades de medição 20, 21 e 23.

[00075] O sistema 4 também compreende portas lógicas arranjadas para iniciar o acionamento entre o modo de fornecimento de energia de segurança M0 e o modo de fornecimento de energias M1, M2, M3 e M4, de acordo com os sinais enviados pelas unidades de detecção, notadamente por controlar a chave 81.

[00076] O uso de portas lógicas para acionar entre modos de fornecimento de energia elétrica proporciona uma operação mais rápida do sistema de gerenciamento 4 do que seria com o uso de um microprocessador dedicado.

[00077] No referido exemplo, o sistema 4 compreende: - uma porta lógica OU 90 que recebe os sinais VAUX_DETECT e USB_DETECT em sua entrada e fornece um sinal EPS_MGT em sua saída; - uma porta lógica OU 91 que recebe os sinais EPS_MGT e VPS_DETECT para formar em sua saída o sinal FP_DETECT que controla a chave 81.

[00078] Desde que as fontes 10 e 11 são ativas, o sinal FP_DETECT é enviado, o que mantém a chave 81 no estado de condução. Tão logo uma das fontes 10 e/ou 11 é cortada, o sinal FP_DETECT cessa de ser enviado, e a chave muda para o estado de bloqueio.

[00079] De modo vantajoso, o sistema de gerenciamento de fornecimento de energia 4 adicionalmente compreende uma unidade de armazenamento de energia elétrica 70, tal como um capacitor, e um trilho de fornecimento de energia comum Vint, eletricamente conectado à unidade de armazenamento 70.

[00080] O sistema de gerenciamento de fornecimento de energia 4 é configurado para eletricamente conectar o trilho de fornecimento de energia comum Vint e a unidade de armazenamento 70 aos módulos de computação quando a energia elétrica fornecida pelas segundas fontes de fornecimento de energia elétrica cai abaixo de um limiar predefinido, de modo a manter os módulos de computação temporariamente fornecidos pela unidade de armazenamento 70.

[00081] Assim, quando a energia que entra se torna insuficiente para manter os referidos módulos de computação em operação, os mesmos podem ser abastecidos com energia suficiente para os dar tempo para registrar os dados sendo processados e para parar normalmente.

[00082] Aqui, a unidade de armazenamento 70 é conectada entre um terra elétrico do sistema de gerenciamento 4 e o trilho de fornecimento de energia Vint.

[00083] Uma chave controlável 85 é adaptada para a conexão ou isolamento seletivo do trilho de fornecimento de energia comum Vint para ou a partir do trilho de fornecimento de energia externa Veps, de acordo com o nível de energia elétrica recebida pelos trilhos de fornecimento de energia interna e externa. Aqui, a chave 85 está em um estado de condução por default, e comuta para o estado de bloqueio apenas quando a mesma recebe o sinal EPS_MGT em um eletrodo de controle.

[00084] O trilho de fornecimento de energia Vint é também eletricamente conectado ao conversor de energia 50 por meio de um link de energia que compreende a unidade de proteção 52 equipada com um diodo, de tal modo que a unidade de armazenamento 70 é recarregada quando o sistema 4 está em um estado de ser fornecido com uma energia que entra suficientemente alta.

[00085] O sistema 4 é também equipado com a unidade de detecção 24, similar às unidades de detecção 20, 21 ou 23, aqui associada com o trilho de fornecimento de energia comum Vint e adaptada para fornecer um sinal PWR_BK_UP quando o trilho de fornecimento de energia Vint é fornecido com energia. O referido sinal PWR_BK_UP pode ser usado para desligar os módulos de computação antes da energia de reserva armazenada na unidade de armazenamento 70 ser esgotada.

[00086] No referido exemplo, os módulos 40 e 42 são diretamente conectados ao trilho de fornecimento de energia Veps. A unidade 44 é conectado ao trilho Veps por meio de uma chave controlável 80 que é similar à chave 81, e que é controlada por um sinal EN_DW.

[00087] Os sinais VAUX_DETECT, USB_DETECT e VPS_DETECT são fornecidos nas entradas de dados do módulo 40. Em resposta, quando o mesmo é fornecido com energia, o último módulo calcula os sinais EN_DW_FP e EN_DW_LP que são indicativos do estado de ser fornecido com energia.

[00088] O sinal EN_DW é assim calculado por meio de: - uma porta lógica E 92 que recebe os sinais FP_DETECT e EN_DW_LP em sua entrada, - uma porta lógica OU 93 que recebe em sua entrada o sinal EN_DW_LP e a saída da porta lógica 92, - uma porta lógica E 94 que recebe em sua entrada um sinal PWR_BK_UP e a saída da porta lógica 93, e que fornece o sinal EN_DW em sua saída.

[00089] De modo vantajoso, a unidade de monitoramento 1 adicionalmente compreende um botão de reinicialização 60, configurado para gerar, quando o mesmo é ativado, um sinal de reinicialização HW_RESET_M0 para ser enviado a pelo menos um dos módulos de computação, nesse caso o módulo de computação 43. Adicionalmente, a fonte de fornecimento de energia 10 deve ser desconectada ou neutralizada antecipadamente para tornar a redefinição eficaz. Finalmente, não há necessidade de desconectar ou neutralizar as fontes 10, 11, 12, 13 e 14 para tornar a redefinição por ativação do botão de reinicialização 60 eficaz.

[00090] O sistema de gerenciamento de fornecimento de energia 4 é também configurado para automaticamente desconectar o trilho de fornecimento de energia comum Vint a partir do trilho de fornecimento de energia interna Vmitop e para descarregar a unidade de armazenamento 70 quando o botão de reinicialização 60 é ativado.

[00091] Para esse fim, o sistema 4 aqui compreende uma chave controlável 82, que conecta de modo seletivo os trilhos de fornecimento de energia Vint e Vmitop, junto com uma chave controlável 83 diretamente conectando a unidade de armazenamento 70 ao trilho de fornecimento de energia Vmitop. As chaves 82 e 83 são similares à chave 81 e estão no estado de bloqueio por default.

[00092] O sistema de gerenciamento 4 adicionalmente compreende uma porta lógica E 95, que recebe em sua entrada um sinal /RESET_VINT gerada pelo botão 60 quando o mesmo é ativado e um sinal AUTOMI gerado pelo módulo 22, a porta não lógica 97 que recebe em sua entrada o sinal /RESET_VINT, e a porta lógica NEM de três entradas 96 que recebe em sua entrada um sinal /FET_GATE_V gerado pelo módulo 22, o sinal fornecido a partir da saída da porta lógica 97, e o sinal fornecida a partir da saída da porta lógica 95. A chave 82 é controlada por um sinal de saída da porta lógica 95 quando a chave 83 é controlada por um sinal de saída da porta lógica 96. Assim, quando o botão de reinicialização 60 é ativado, as chaves 82 e 83 são bloqueadas. Os módulos 40, 42 e 44 então não são mais fornecidos com energia, e redefinem a si mesmos. Nesse exemplo, a operação do módulo 43 é independentemente garantida pela fonte 14. Aqui, a fonte 14 não é pretendida para fornecer o módulo de segurança 22, independente do modo de fornecimento de energia.

[00093] Assim o sistema 4 compreende um trilho de fornecimento de energia adicional Vbu conectado à entrada de fornecimento de energia do módulo 43. O sistema 4 também compreende um conversor de energia 51 adaptado para fornecer o trilho de fornecimento de energia Vbu a partir do trilho de fornecimento de energia interna Vmitop. A fonte 14 é conectada ao trilho de fornecimento de energia Vbat por uma chave controlável 84 controlada pelo conversor de energia 51. Mais precisamente, a chave 84 isola o barramento de fornecimento de energia Vbu a partir da fonte 14 desde que o fornecimento de energia é proporcionado pelo trilho de fornecimento de energia interna Vmitop, aqui por meio de um sinal PWR_GOOD, e comuta para um estado de condução quando o trilho de fornecimento de energia Vbat cessa de ser fornecida pelo trilho de fornecimento de energia Vmitop.

[00094] A figura 3 mostra um exemplo de uma operação do sistema de gerenciamento 4.

[00095] Inicialmente, na etapa 100, a unidade 1 está em um estado de operação normal, associado com o disjuntor 2, e está em um primeiro modo de fornecimento de energia elétrica. Por exemplo, as fontes de fornecimento de energia elétrica 10, 11, 12 e 13 são conectadas à interface de conexão 5 e enviam uma energia elétrica não zero que entra na referida interface de conexão 5, de modo que a unidade 1 está no modo de fornecimento de energia M4.

[00096] Finalmente, na etapa 102, o valor de energia elétrica que entra diminui, por exemplo, pelo fato de que uma das fontes de fornecimento de energia elétrica 10, 11, 12 e 13 cessa de operar e/ou é retirada. Nesse exemplo, as fontes de fornecimento de energia elétrica 10, 11 e 13 cessam de operar. A energia elétrica que entra cai abaixo do limiar mínimo predefinido.

[00097] Então, na etapa 104, o sistema de gerenciamento 4 automaticamente ocasiona a comutação para o nível de fornecimento de energia M0. Aqui, tão logo o fornecimento de energia 10, 11 e 13 cessa de operar, as unidades de detecção 20, 21 e 23 interrompem a transmissão dos sinais VAUX_DETECT, USB_DETECT e VPS_DETECT respectivamente.

[00098] Consequentemente, o sinal FP_DETECT é interrompido e a chave 81 muda para o estado de bloqueio, interrompendo o fornecimento de energia elétrica para o trilho de fornecimento de energia Veps e isolando a interface de conexão 5 na qual a fonte 12 ainda está conectada. A unidade 1 está então no estado de fornecimento de energia M0.

[00099] Desse modo, o módulo de segurança 22 continua a ser abastecido com eletricidade pela fonte 12, enquanto os módulos 40, 41, 42 e 44 não são mais abastecidos com eletricidade por essa fonte 12. Assim, a interrupção da operação do módulo de segurança 22 é evitada.

[000100] As modalidades e as variantes descritas acima podem ser combinadas uma com a outra para gerar novas modalidades.

Claims (8)

1. Unidade de monitoramento (1) para monitorar um disjuntor, a referida unidade de monitoramento sendo pretendida para ser associada com um disjuntor elétrico (2) e para ser conectada eletricamente a terminais de entrada do presente disjuntor, e tem: - um módulo de segurança (22), contendo um circuito integrado configurado para enviar um comando para acionar o disjuntor se o referido módulo de segurança detecta uma anomalia operacional, - uma pluralidade de módulos de computação programáveis (40, 41, 42, 43, 44), pretendida para proporcionar funções para o gerenciamento do disjuntor quando a unidade é associada com o disjuntor, - um sistema de gerenciamento de fornecimento de energia elétrica (4), que compreende uma interface de conexão (5) pretendida para ser conectada a fontes distintas de fornecimento de energia elétrica (10, 11, 12, 13), para receber energia elétrica que entra enviada pelas referidas fontes de fornecimento de energia, a referida interface sendo eletricamente conectada ao módulo de segurança (22) e aos módulos de computação (40, 41, 42, 44) para a redistribuição seletiva da energia elétrica recebida em direção ao módulo de segurança (22) e os módulos de computação (40, 41, 42, 44), a unidade de monitoramento (1) sendo caracterizada pelo fato de que o sistema de gerenciamento de fornecimento de energia (4) é configurado para acionar automaticamente, de acordo com o nível de energia elétrica recebida a partir das fontes de fornecimento de energia elétrica (10, 11, 12, 13) e de acordo com o programa de fornecimento de energia predefinido, entre: - pelo menos um modo de fornecimento de energia ativa (M1, M2, M3, M4), no qual o módulo de segurança (22) e pelo menos uma porção dos módulos de computação (40, 41, 42, 43, 44) é eletricamente abastecida com a energia elétrica que entra, e - um modo de fornecimento de energia de segurança (M0), no qual o módulo de segurança (22) é abastecido com a energia elétrica que entra de pelo menos uma das fontes de fornecimento de energia (12, 13), e no qual os referidos módulos de computação (40, 41, 42, 44) são isolados a partir da interface de conexão e não são abastecidos com energia elétrica que entra, e em que o sistema de gerenciamento de fornecimento de energia elétrica (4) é configurado para acionar para o modo de fornecimento de energia de segurança (M0) quando a energia elétrica recebida na interface de conexão (5) cai abaixo de um limiar mínimo predefinido, o referido limiar mínimo sendo determinado de acordo com a energia elétrica consumida pelos módulos de computação (40, 41, 42, 43, 44).

2. Unidade de monitoramento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de gerenciamento de fornecimento de energia (1) compreende: - um trilho de fornecimento de energia externa (Veps) que é pretendido para ser eletricamente conectado a uma primeira fonte de fornecimento de energia (10, 11) a partir de entre as fontes de fornecimento de energia elétrica, o referido trilho sendo conectado aos módulos de computação (40, 42, 44) de modo a fornecer os módulos de computação com eletricidade, - um trilho de fornecimento de energia interna (Vmitop), adaptado para ser eletricamente conectado a uma segunda fonte de fornecimento de energia (12, 13) a partir de entre as fontes de fornecimento de energia elétrica, o referido trilho sendo eletricamente conectado ao módulo de segurança de modo a fornecer o referido módulo de segurança com eletricidade, - uma chave controlável (81), adaptado para a conexão ou isolamento seletivo do trilho de fornecimento de energia interna (Vmitop) para ou a partir do trilho de fornecimento de energia externa (Veps), de acordo com o nível de energia elétrica recebida pelos trilhos de fornecimento de energia interna e externa.

3. Unidade de monitoramento, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o sistema de gerenciamento de fornecimento de energia (4) adicionalmente compreende: - uma unidade de armazenamento de energia elétrica (70), e - um trilho de fornecimento de energia comum (Vint), eletricamente conectado à unidade de armazenamento (70), o sistema de gerenciamento de fornecimento de energia (4) sendo configurado para eletricamente conectar o trilho de fornecimento de energia comum e a unidade de armazenamento (70) aos módulos de computação quando a energia elétrica fornecida pela segunda fonte de fornecimento de energia elétrica cai abaixo de um limiar predefinido, de modo a manter os módulos de computação temporariamente fornecidos pela unidade de armazenamento (70).

4. Unidade de monitoramento, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que adicionalmente compreende um botão de reinicialização (60), configurado para gerar um sinal de reinicialização para ser enviado a pelo menos um dos módulos de computação (43) quando o mesmo é ativado, o sistema de gerenciamento de fornecimento de energia também sendo configurado para automaticamente desconectar o trilho de fornecimento de energia comum (Vint) a partir do trilho de fornecimento de energia interna (Vmitop) e para descarregar a unidade de armazenamento (70) quando o botão de reinicialização é ativado.

5. Unidade de monitoramento, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o sistema de gerenciamento de fornecimento de energia (4) compreende: - unidades de detecção de voltagem (20, 21, 23), cada uma das quais pretendida para ser associada com uma fonte de fornecimento de energia elétrica (10, 11, 13) e sendo configurada para enviar um sinal de ativação se essa unidade de medição detecta que a fonte de fornecimento de energia correspondente está gerando uma voltagem maior do que ou igual a voltagem predeterminada, e - portas lógicas (90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97) arranjadas para iniciar o acionamento entre o modo de fornecimento de energia de segurança e pelo menos um modo de fornecimento de energia ativa de acordo com os sinais enviados pelas unidades de detecção.

6. Unidade de monitoramento, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o sistema de gerenciamento de fornecimento de energia (4) é adicionalmente configurado para acionar automaticamente a partir do modo de fornecimento de energia de segurança (M0) para um modo de fornecimento de energia ativa (M1, M2, M3, M4) quando a energia elétrica recebida na interface de conexão (5) sobe acima do limiar mínimo predefinido.

7. Unidade de monitoramento, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que cada dos módulos de computação (40, 41, 42, 43, 44) compreende um microprocessador ou um microcontrolador programável.

8. Disjuntor elétrico (2), que compreende uma unidade de monitoramento associada (1), caracterizado pelo fato de que a unidade de monitoramento é como definida em qualquer uma das reivindicações precedentes, e em que o disjuntor (2) compreende pelo menos uma segunda fonte de fornecimento de energia elétrica (12, 13), conectada à interface de conexão (5) e sendo conectada aos terminais de entrada do disjuntor de modo a ser abastecido com eletricidade pela corrente que flui no disjuntor durante a operação do disjuntor.