BRPI1100205A2

BRPI1100205A2 - dispositivo de mediÇço de energia elÉtrica e mÉtodo

Info

Publication number: BRPI1100205A2
Application number: BRPI1100205-0A
Authority: BR
Inventors: Olivier Coutelou; Bernard Lebeau; Marc Paupert
Original assignee: Schneider Electric Ind Sas
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2011-02-07
Publication date: 2012-07-24
Also published as: EP2354799B1; BRPI1100205B1; CA2727593C; ES2629229T3; EP2354799A1; FR2956212A1; CA2727593A1; FR2956212B1; CN102147430A; RU2011104188A; CN102147430B; US9423435B2; RU2554607C2; US20110196629A1

Abstract

DISPOSITIVO DE MEDIÇçO DE ENERGIA ELÉTRICA E MÉTODO. A presente invenção refere-se ao dispositivo de medição de energia elétrica que compreende um sensor de corrente (2), um circuito retificador e de medição eletrônico (7), um circuito de processamento (10) e um transmissor (11) conectados ao circuito de processamento para transmitir as mensagens de energia para um receptor de medição de energia elétrica (5). Um capacitor de integração de corrente elétrica (9) é conectado ao sensor de corrente (2) através de um dispositivo retificador (8). Um comutador (13) é comandado por um detector de limite (12) para acionar o suprimento de energia do circuito de processamento (10) e o transmissor com uma energia acumulada no capacitor quando sua voltagem elétrica (Vc) excede um limite de voltagem pré-definido (Svc). Uma mensagem de energia representativa de uma quantidade de energia elétrica é então transmitida. O método de medição de energia compreende a transmissão (63) de uma mensagem de energia quando a voltagem do capacitor alcançou um limite de voltagem (Svc).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção "DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA E MÉTODO"

Antecedentes da Invenção

A invenção refere-se a um dispositivo de medição de energia e- létrica compreendendo:

pelo menos um sensor de corrente para suprir uma corrente de medição secundária representativa de uma corrente primária fluindo em um condutor elétrico primário,

um circuito retificador e de medição eletrônica conectado ao dito pelo menos um sensor de corrente,

um circuito de processamento conectado ao circuito retificador e de medição eletrônica, e

um transmissor conectado ao circuito de processamento para transmissão de mensagens através de uma rede de comunicação sem fio para um receptor de medição de energia elétrica.

A invenção também se refere a um método de medição de ener- gia elétrica.

Estado da Técnica

Dispositivos eletrônicos para a medição de energia elétrica com elementos remotos são dispostos em condutores de linha elétrica para esti- mar ou medir corrente, energia e/ou eletricidade. Sistemas chamados de sistemas sem fio geralmente possuem uma primeira parte no condutor elétri- co com um transmissor de rádio e uma segunda parte de centralização com um receptor de rádio e processamento de eletricidade e energia centralizado.

O pedido de patente W02008142429 ilustra um primeiro exem- plo conhecido de um dispositivo. A voltagem do sistema de energia principal é medida localmente com um divisor capacitivo. O suprimento de energia do conjunto de circuito eletrônico é essencialmente baseado na presença de uma bateria.

O documento EP2048482 descreve um suprimento de energia de conjunto de circuito eletrônico com múltiplas fontes e uma bateria. Os dispositivos do estado da técnica são geralmente dependen- tes do suprimento de energia externa ou da presença de uma célula de bate- ria ou uma bateria recarregável. Portanto, os mesmos possuem uma auto- nomia relativa e não são capazes de serem operacionais durante todo o tempo.

Sumário da Invenção

O objetivo da invenção é fornecer um dispositivo e um método para medir a energia elétrica permitindo o uso de uma fonte de energia ex- terna, células de bateria ou baterias recarregáveis sendo evitadas.

Um dispositivo para a medição de energia elétrica de acordo com a invenção compreende:

um capacitor de integração de corrente elétrica conectado ao di- to pelo menos um sensor de corrente através de meios retificadores de cor- rente;

um dispositivo de detecção limite de voltagem conectado ao dito capacitor de integração para detectar um overshoot de um limite de volta- gem predefinido do dito capacitor de integração;

um dispositivo de comutador controlado pelo dito dispositivo de detecção limite para acionar o suprimento de energia elétrica do dito circuito de processamento e do dito transmissor com uma energia acumulada no capacitor de integração quando uma voltagem elétrica no dito capacitor de integração excede o dito limite de voltagem predefinido, o dito circuito de processamento e o dito transmissor então transmitindo uma mensagem de energia de uma quantidade de energia elétrica ou de uma quantidade de corrente elétrica que fluiu no dito condutor elétrico primário.

Os ditos dispositivos de comutação são preferivelmente constitu- ídos de um componente do tipo tiristor interrompendo o ligar abaixo de uma corrente de manutenção, e os ditos dispositivos de detecção estão em um componente de referência de voltagem com corrente de baixo vazamento na entrada.

Em uma modalidade preferida, o dispositivo compreende dispo- sitivos de descarga para descarregar o dito capacitor de integração no final do ciclo de transmissão.

As ditas mensagens de energia transmitidas pelo transmissor contêm vantajosamente dados de contagem de pulso.

As ditas mensagens de energia transmitidas pelo transmissor preferivelmente contêm dados de medição de quantidade de corrente ou medição de energia.

Em uma modalidade particular, o dispositivo compreende meios para a detecção de cruzamento zero da corrente, a dita mensagem de ener- gia sendo transmitida quando um cruzamento zero é detectado.

O circuito de processamento compreende vantajosamente dis- positivos de correção para corrigir localmente os valores de dados de ener- gia de acordo com os parâmetros que são pré-carregados ou enviados por mensagens de retorno anteriores.

O dispositivo compreende vantajosamente meios para computar um valor rms da dita corrente primária disposta no circuito de processamento e/ou em um módulo de processamento de um receptor.

Um método de medição de energia elétrica de acordo com a in- venção compreende:

o carregamento de um capacitor de integração com uma corren- te secundária representativa de uma corrente fluindo em um condutor elétrico;

o acionamento de ligar um comutador quando a voltagem do dito capacitor de integração excede um limite predefinido;

o suprimento de circuito de processamento com uma voltagem de carregamento do dito capacitor de integração através do dito comutador;

a preparação e transmissão de uma mensagem de energia re- presentativa de uma quantidade de energia elétrica ou de uma quantidade de corrente elétrica que fluiu no dito condutor elétrico primário; o comando de descarga total do capacitor; e

a interrupção do ligar do dito comutador.

O método de medição compreende vantajosamente:

o recebimento da dita mensagem representativa de uma quanti- dade de energia elétrica por um receptor, e

incremento de um medidor de energia elétrica.

O método de medição compreende vantajosamente:

o recebimento de uma mensagem de retorno de um receptor compreendendo valores de configuração de correção e parâmetro; e

preparação e transmissão da dita mensagem de energia repre- sentativa de uma quantidade de energia elétrica com dados de valor de e- nergia elétrica completos.

Em uma modalidade particular, o método de medição compre- ende:

a espera por um cruzamento zero da dita corrente secundária para transmitir a dita mensagem representativa de uma quantidade de ener- gia elétrica;

a detecção de um momento de cruzamento zero de uma volta- gem elétrica por um receptor;

a determinação pelo dito receptor de um valor representativo de uma diferença de fase entre uma voltagem e uma corrente de acordo com o momento de cruzamento zero da dita voltagem e do momento de recebimen- to da dita mensagem de energia.

A transmissão das mensagens de energia é vantajosamente rea- lizada quando um número predefinido de carga e descarga de ciclos do dito capacitor é realizado, o valor de energia elétrica a ser transmitido dependen- do do dito número predefinido de ciclos.

O método de medição compreende preferivelmente a correção de valores ou quantidades de energia elétrica para corrigir uma não lineari- dade do dito sensor de corrente através da faixa operacional, erros devido à corrente de vazamento de componente e/ou erros devido aos tempos de processamento e transmissão.

O método de medição compreende preferivelmente a transmis- são de uma mensagem de retorno de um receptor de mensagem de energia, a dita mensagem de retorno compreendendo dados representativos de uma diferença de fase entre uma voltagem e uma corrente, de um valor de volta- gem elétrica, de um número de ciclos de carga e descarga antes da trans- missão da mensagem, de parâmetros de correção e/ou um valor de energia elétrica corrigido.

Breve Descrição dos Desenhos

Outras vantagens e características se tornarão mais claramente aparentes a partir da descrição a seguir das modalidades particulares da invenção, para fins de exemplo não restritivo apenas e representadas nos desenhos em anexo nos quais:

a figura 1 representa um dispositivo de medição de energia elé- trica com um link sem fio de acordo com uma modalidade da invenção;

a figura 2 representa um diagrama de um dispositivo de acordo com uma primeira modalidade da invenção;

a figura 3 representa um diagrama de um dispositivo de acordo com uma segunda modalidade da invenção;

as figuras 4A e 4B representam diagramas de temporização de cargas e descargas de capacitores nos dispositivos de acordo com as moda- lidades da invenção;

as figuras 5A e 5B representam o conteúdo das mensagens transmitidas nos dispositivos de acordo com as modalidades da invenção;

as figuras 6A a 6D ilustram uma primeira operação de um dispo- sitivo de acordo com uma modalidade da invenção;

as figuras 7A a 7C ilustram uma segunda operação de um dis- positivo de acordo com uma modalidade da invenção;

a figura 8 representa um diagrama em bloco de um receptor de mensagem de acordo com um dispositivo de uma modalidade da invenção;

as figuras 9 e 10 representam um primeiro fluxograma de um método de acordo com uma modalidade da invenção; e

a figura 11 representa um segundo fluxograma de um método de acordo com uma modalidade da invenção.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas

A figura 1 representa um dispositivo de medição de energia elé- trica com um link sem fio para transmitir pulsos representativos de uma quantidade pré-definida de energia elétrica. O dispositivo compreende uma parte de transmissor 1 com um sensor de corrente 2 para suprir uma corren- te de medição secundária Is representativa de uma corrente primária Ip flu- indo em um condutor elétrico primário 3. A corrente Is é processada por um módulo eletrônico 4 para transmitir mensagens de rádio representativas de uma quantidade de energia elétrica. A energia elétrica é alcançada pela in- tegração da corrente, sendo sabido que a voltagem do sistema principal é estimada ou medida por outros meios. Quando uma quantidade de energia é alcançada, um pulso na forma de uma mensagem é enviado para um recep- tor remoto 5. O receptor recebe as mensagens e processa os dados de e- nergia em particular pelo armazenamento e exibição dos valores em uma tela 6.

A figura 2 representa um diagrama de um dispositivo de acordo com uma primeira modalidade da invenção. O sensor de corrente 2 supre uma corrente de medição secundária Is representativa da corrente primária Ip para um circuito retificador e de medição eletrônico. O sensor está dessa forma conectado a uma ponte de retificador 7 com quatro diodos 8. Na saída da ponte do retificador, uma corrente retificada Ir é aplicada a um capacitor de integração 9 da corrente Ir. Nesse caso, o capacitor de integração de cor- rente elétrica é conectado ao sensor de corrente através de dispositivos de retificador de corrente. Uma voltagem Vc nos terminais do capacitor é repre- sentativa da integração da corrente no tempo e, consequentemente, de uma energia elétrica, visto que a voltagem de sistema principal V é conhecida e constante como é a diferença de fase e o fator de energia. Esse dispositivo também compreende um circuito de processamento conectado ao circuito de retificador e medição eletrônico e um transmissor conectado ao circuito de processamento 10 para transmitir mensagens através de uma rede de co- municação sem fio para o receptor de medição de energia elétrica 5. O dis- positivo opera em dois estágios. Em um primeiro estágio, a integração ou acúmulo de corrente Ir ocorre no capacitor 9 para fornecer uma voltagem representativa de uma quantidade de energia elétrica. Então, em um segun- do estágio, a transmissão de uma mensagem é acionada quando a quanti- dade de energia alcança um nível pré-definido.

Nessa modalidade da invenção, o dispositivo compreende um detector de limite de voltagem 12 conectado ao capacitor 9 para detectar o overshoot de uma voltagem predefinida no capacitor de integração 9. Um comutador 13 comandado pelo detector de limite 12 aciona o suprimento de energia elétrica do circuito de processamento 10 e do transmissor 11 com a energia acumulada no capacitor quando a voltagem elétrica no capacitor de integração excede o dito limite de voltagem predefinido. Nesse momento, o circuito de processamento 10 e o transmissor 11 transmitem uma mensagem de energia representativa de uma quantidade de energia elétrica ou de inte- gração da corrente que fluiu no dito condutor elétrico primário. O comutador 13 é vantajosamente um componente do tipo tiristor interrompendo o ligar automático abaixo de uma corrente de manutenção. Esse componente do tipo tiristor também pode ser substituído por conjuntos com transistores pos- suindo características similares que controlam pela entrada ou acionam o eletrodo e interrompem o ligar pela redução da corrente. O detector de limite de voltagem 12 é preferivelmente um componente de referência de voltagem com baixa corrente de vazamento a fim de limitar o vazamento de corrente durante o carregar do capacitor. Um resistor 14 em paralelo com o suprimen- to de energia dos circuitos 10 e 11 permite que uma corrente mínima flua para garantir o ligar do dito tiristor 13.

No segundo estágio de operação, o processamento e a trans- missão de uma mensagem precisam ser realizados rapidamente. O tempo que leva por esse processo deve ser muito menor do que o tempo de carre- gamento do capacitor e é preferivelmente conhecido e calibrado. No final desse segundo tempo, a descarga do capacitor precisa ser rápida para se reiniciar um novo ciclo. O dispositivo, portanto, compreende um circuito de descarga de alta velocidade para esvaziar a carga do capacitor no final de um ciclo de transmissão. O circuito de descarga de alta velocidade compre- ende um resistor 15 de baixo valor em série com um transistor 16 controlado pelo circuito de processamento 10 no final do ciclo. Quando o capacitor é descarregado, a corrente do tiristor se torna baixo ou perto de zero e o tiris- tor então desliga naturalmente. O conjunto de circuito eletrônico a jusante do capacitor 9 não é mais suprido e o carregamento do capacitor 9 pode ser reiniciado.

A energia no carregamento resistivo sem a diferença de fase pode ser expressa por um integral de um produto entre uma voltagem V e uma corrente I.

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Visto que a voltagem é considerada constante pelo menos du- rante um intervalo de tempo entre duas mensagens, a energia pode ser ex- pressa da seguinte forma:

<formula>formula see original document page 9</formula>

A energia Eea voltagem V são determinados em um receptor, consequentemente, uma parte chamada transmissor suprirá a integração de I:

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onde dt é determinado por um intervalo de tempo entre duas mensagens. A voltagem Vc no capacitor de integração é representativo do integral de corrente. Quando uma mensagem é transmitida, é, portanto, re- presentativo, de uma quantidade de energia. Esse valor também pode ser utilizado para determinar um valor médio da corrente primária.

A integração de I também é representativa de uma quantidade de corrente elétrica que flui no dito condutor elétrico primário lp. O dispositi- vo de computação pode, dessa forma, ser disposto no circuito de processa- mento 10 e/ou em um módulo de processamento de um receptor pardal computar um valor médio da dita corrente primária Ip.

A figura 3 representa um diagrama de um dispositivo de acordo com uma segunda modalidade da invenção. Nessa modalidade, o circuito de processamento 10 e o transmissor 11 podem operar de forma bidirecional. O dispositivo também compreende um detector de cruzamento zero de corren- te 17 conectado, por exemplo, entre uma entrada da ponte de retificador 7 e uma entrada do circuito de processamento 10. Nesse caso, a transmissão da dita mensagem de energia é retardada até que um cruzamento zero seja detectado. Essa espera permitirá que um receptor calcule um retardo de tempo entre um cruzamento zero de uma voltagem CA do sistema principal e o cruzamento zero da corrente representada pelo recebimento da dita mensagem de energia. O tempo entre os cruzamentos zero é utilizado em particular para calcular uma diferença de fase φ entre a corrente e voltagem e/ou um fator de energia ou o co-seno φ de uma instalação.

A figura 3 também ilustra um circuito de proteção constituído de um resistor 18 e um diodo 19 para a proteção de oscilação de voltagem. Es- se circuito impede que distúrbios que propagam no condutor do sistema principal 3 perturbem a operação do dispositivo. O resistor 18 tem valor bai- xo a fim de não perturbar a impedância global do circuito e diodo 19 é esco- lhido a partir dos diodos possuindo uma corrente de vazamento muito fraca para impedir qualquer shunting da corrente Ir durante o carregamento do capacitor 9. Nesse diagrama, o circuito de descarga de alta velocidade com- preende um resistor 15 e o transistor 20 conectado diretamente em paralelo no capacitor 9 para esvaziar o capacitor completamente sem ter que supor- tar uma voltagem direta do tiristor ou interromper a condução do mesmo com corrente fraca. Para ser compatível com diferentes linhas de referência, um transistor 21 referido como uma linha positiva comanda o transistor 20 atra- vés de um diodo de bloqueio reverso 24. Um circuito de retardo compostos de um resistor 22 e um capacitor 23 continua a comandar o transistor de descarga 20 por um período curto de tempo mesmo se o circuito 10 não for mais suprido.

As figuras 4A e 4B representam os diagramas de temporização de cargas e descargas de capacitor 9 nos dispositivos de acordo com as modalidades da invenção. Na figura 4A, a corrente é alta e um período de carga e descarga T é curto. Na figura 4B, a corrente é mais fraca e o período T mais longo. Uma mensagem representativa de uma unidade de energia é enviada nos momentos te. Essas mensagens podem ser enviadas em cada final de carga do capacitor ou de acordo com um número pré-definido N de cargas para impedir um número muito grande de mensagens quando a cor- rente é forte e as cargas de capacitor são muito freqüentes. A redução do número de mensagens também reduz a densidade das mensagens na rede de comunicação.

As figuras 5A e 5B representam o conteúdo de mensagens transmitidas e/ou recebidas nos dispositivos de acordo com as modalidades da invenção. Na figura 5A, uma primeira mensagem transmitida 25 contém um preâmbulo 26, dados de sincronização 27, um identificador 28 do trans- missor e/ou fonte, dados 29 representativos da energia, e dados de final de transmissão ou controle 30. Os dados 29 podem ter um valor fixo associado em particular com os dados de contagem de pulso, um valor variável incre- mentado em cada pulso ou transmissão, um valor variável associado com um número N de ciclos de carga, ou um valor de energia elétrica acumulado. As mensagens de energia transmitidas pelo transmissor compreendem, des- sa forma, dados de contagem de pulso e/ou dados de medição de energia.

Na figura 5B, uma segunda mensagem 31 é recebida no retorno de um receptor. Tal mensagem é utilizada em particular para a configuração de parâmetros do circuito de processamento e do transmissor. A mensagem de retorno 31 contém um preâmbulo 32, dados de sincronização 33, um i- dentificador 34 do alvo ou receptor, dados 35 para o número N de esperas por carga entre as transmissões, uma diferença de fase ou um fator de e- nergia 36 determinado pelo receptor, um valor de voltagem de sistema prin- cipal 37, um ou mais coeficientes de corretor de energia 38, e/ou dados de final de transmissão ou controle 39. Nesse caso, o circuito de processamen- to compreende dispositivos de correção para corrigir os valores de dados de energia localmente, de acordo com os parâmetros que são pré-carregados ou enviados por mensagens de retorno anteriores.

As figuras 6A a 6D ilustram uma primeira operação de um dispo- sitivo de acordo com uma modalidade da invenção. Na figura 6A, uma repre- sentação Vc representa a voltagem de carga do capacitor 9. No momento t1, o capacitor começa a carregar com a corrente retificada Ir do sensor, então no momento t2, um limite de carga Svc é alcançado. O comutador 13 é liga- do, representado por uma curva de situação 40 na figura 6B, e comanda o suprimento dos circuitos de processamento e transmissão. Na figura 6C, uma representação 41 ilustra a transmissão de uma mensagem de energia entre os momentos t3 e t4. Quando uma representação 42 de 6D ilustra o comando de descarga de capacitor entre o momento t4 e a descarga total no momento t5.

As figuras 7A, 7B e 7C ilustram, respectivamente, a representa- ção de voltagem de carga Vc do capacitor 9, a representação da transmis- são de mensagem 41, e a representação de comando de descarga 42 do capacitor 9. Depois o overshoot de limite e o suprimento de tempo de co- mando t2 pelo conjunto de circuito, o circuito de processamento espera por um próximo cruzamento zero para acionar a transmissão de uma mensagem de energia. Na figura 7A, a espera ocorre por um período Tz. Tal retardo permite que a transmissão de mensagem seja sincronizada com um cruza- mento zero, permitindo, assim, que um receptor calcule um enviesamento entre um cruzamento zero de voltagem principal e uma corrente. Tal envie- samento de tempo entre a corrente e a voltagem pode ser utilizado para cal- cular uma diferença de fase e um fator de energia.

A figura 8 representa um diagrama em bloco de um receptor de mensagem de acordo com um dispositivo de acordo com uma modalidade da invenção. As mensagens são recebidas por um receptor 50 e um módulo de processamento 51 das mensagens recebidas. Um módulo 52 conectado ao módulo 51 realiza a correção dos valores de energia recebidos. Os erros de medição de energia podem ser devido a não linearidades do sensor com baixo nível de corrente devido à magnetização do circuito magnético, dos vazamentos de corrente nos componentes, em algo nível devido à saturação do circuito magnético e/ou para o processamento e transmissão e tempo de descarga quando para altas correntes esse tempo não é mais negligenciável em comparação com o tempo de carga do capacitor 9. Esses erros são co- nhecidos ou mensuráveis quando a configuração de parâmetro é realizada, e podem então ser corrigidos nos receptores pela correção de coeficientes ou tabelas em um módulo 52. Um módulo 53 processa os valores de energia realizando os cálculos intermediários dos valores acumulados ou por extra- ção de energia. Dependendo das mensagens, isso incrementa um medidor de energia elétrica. Um módulo 54 recebe um sinal de voltagem V e sincro- nização da chegada de uma mensagem do módulo 51. Determina o valor de voltagem V para o cálculo de energia elétrica e potência, e um enviesamento entre um cruzamento zero da voltagem Veo sinal de recebimento de men- sagem representativo de um cruzamento zero da corrente Is. Esse enviesa- mento será utilizado para determinar uma diferença de fase entre a voltagem e a corrente e um fator de energia. Esses valores são fornecidos para o mó- dulo 53 que completa os cálculos de energia ativa e reativa. O módulo 53 pode armazenar os valores de energia em um módulo de armazenamento de dados 55, comunicar os mesmos através de um circuito de comunicação 56, ou exibir os mesmos em uma tela 57. Um módulo 58 prepara um sinal de retorno para determinados transmissores para fins de sintonia ou modifica- ção de configurações de parâmetro. As mensagens de retorno em particular compreendem valores de uma nova unidade de energia, diferença de fase ou valores de fator de energia, valores de voltagem no caso onde a unidade de energia pode ser calculada localmente pelo transmissor e/ou valores do número N para determinar o número de cargas e descargas antes da trans- missão de um sinal.

As figuras 9 e 10 representam um primeiro fluxograma de um método de acordo com uma modalidade da invenção. O carregamento do capacitor 9 com uma corrente secundária representativa de uma corrente fluindo em um condutor elétrico é realizado em uma etapa 60. Quando a vol- tagem do capacitor excede um limite predefinido Svc, o Iigamento de um comutador é acionado em uma etapa 61. O suprimento de um circuito de processamento pelo carregamento do capacitor através do dito comutador é realizado na etapa 62. Então, em uma etapa 63, a preparação e a transmis- são de uma mensagem de energia representativa de uma quantidade de energia elétrica ou de uma integração de corrente que fluiu no dito condutor elétrico primário é então realizada. Então, no final da transmissão da men- sagem, uma etapa 64 comanda a descarga total do capacitor e uma etapa 65 comanda a interrupção do ligamento do dito comutador.

Na figura 10, uma etapa 66 envolve o recebimento da dita men- sagem representativa de uma quantidade de energia elétrica por um recep- tor. No receptor, uma etapa 67 realiza o incremento de um medidor de ener- gia elétrica. Em uma etapa 68, a correção é realizada de valores ou quanti- dades de energia elétrica para corrigir uma não linearidade do dito sensor de corrente através da faixa operacional, de erros decorrentes de correntes de vazamento de componente e/ou erros decorrentes do processamento e tem- pos de transmissão. Uma etapa 69 calcula valores de energia ou valores de energia temporários ou acumulados.

A figura 11 representa um segundo fluxograma de um método de acordo com uma modalidade da invenção. As etapas desse método são adicionais a ou integradas nas etapas dos fluxogramas das figuras 9 e 10. Em uma etapa 70, tão longo o limite de voltagem seja excedido e o circuito de processamento seja suprido, o cálculo de uma unidade de energia é rea- lizado de acordo com uma constante dependente do ciclo de carregamento do capacitor e dos dados recebidos durante um ciclo anterior. Esses dados são, em particular, o valor da voltagem elétrica do sistema principal, o valor da diferença de fase ou do fator de energia entre a corrente elétrica e a vol- tagem, ou um valor de unidade de energia elétrica. Em uma etapa 71, um valor de energia acumulada é incrementado com o novo valor calculado na etapa 70 para ter um valor de energia total. Uma etapa 72 espera por ou conta com um número predefinido de N ciclos de carregamento e descarga do dito capacitor 9 antes da transmissão das mensagens de energia. A quantidade de energia elétrica é então proporcional ao dito número predefi- nido de ciclos ou acumulado durante esse número de ciclos se os valores forem complexos e diferentes em cada ciclo. Em uma etapa 73, uma men- sagem representativa de uma quantidade de energia elétrica é preparada com dados de valor de energia elétrica completos. A espera por um cruza- mento zero da dita corrente secundária para a transmissão da dita mensa- gem representativa de uma quantidade de energia elétrica é realizada em uma etapa 74. Essa espera permite que um receptor calcule os enviesamen- tos de cruzamentos zero entre a corrente e a voltagem de um sistema de energia principal no recebimento de uma mensagem. Dessa forma, em uma etapa 75, a mensagem complexa é transmitida podendo conter um valor de energia instantâneo ou temporário, um valor de energia acumulada entre duas transmissões ou um valor de energia total. Depois da transmissão de uma mensagem de energia, em uma etapa 76, o recebimento de uma men- sagem de retorno de um receptor compreendendo os valores de configura- ção de parâmetro e correção ocorre. Essa mensagem de retorno é prepara- da de antemão por um receptor que envia a mesma de volta de forma refle- tida depois do recebimento de uma mensagem de energia. Uma etapa 77 indica o final do Iigamento do comutador e do comento de descarga total do capacitor 9.

Em um receptor, existe uma etapa 78 para detecção de um tem- po de cruzamento zero de uma voltagem elétrica do sistema principal. Então, um valor representativo de uma diferença de fase entre uma voltagem e uma corrente de acordo com o tempo de cruzamento zero da dita voltagem elétri- ca e o tempo de recebimento da dita mensagem de energia é determinado pelo dito receptor. Em uma etapa 79, a mensagem de energia recebida é processada para computar energia elétrica, potência, ou dados de valor de corrente média. Esses dados podem, por exemplo, ser armazenados, comu- nicados, exibidos ou processados para outras funções de gerenciamento de energia elétrica. Em 79, a mensagem de retorno é preparada para ser envi- ada de volta em resposta a um recebimento de mensagem de energia sub- sequente. A mensagem de retorno na etapa 76 e transmitida de um receptor, por exemplo, contém dados representativos de uma diferença de fase entre uma voltagem e uma corrente, um valor de voltagem elétrica, um número N de ciclos de carga e descarga antes da transmissão da mensagem, parâme- tros de correção e/ou um valor de energia elétrica corrigido.

Os links entre os transmissores descritos acima são preferivel- mente links de rádio sem fio nos quais os transmissores de rádio são autoe- nergizados. Esses links também podem ser óticos em particular com trans- missores e receptores de infravermelho. As mensagens também podem ser enviadas através de um link com fio no qual o transmissor é autoenergizado pelo sensor de corrente. O link de rádio sem fio utilizado entre o transmissor e o receptor é preferivelmente alcançado de acordo com a tecnologia chamada de "Zig- Bee" da associação "Zigbee Alliance". O sensor de corrente 2 é preferivel- mente um transformador de corrente de bobina fechada ou tipo circuito magnético de abertura para fácil instalação em condutores elétricos. O ca- pacitar 9 é vantajosamente de valor muito alto, por exemplo, entre 500 e 1000 microfarads com uma corrente de vazamento muito baixa. O circuito de detecção de limite de voltagem 12 é um circuito com uma corrente de vaza- mento muito baixo, seu limite de voltagem sendo preferivelmente entre 3 e 5 volts para ter uma pequena carga no sensor. Os diodos 8 são preferivelmen- te diodos Schottky com baixa voltagem CC.

As mensagens de energia enviadas pelo dispositivo podem ser de vários tipos: elas podem, em particular, compreender identificadores sim- ples, e/ou identificadores com contadores que aumentam em cada transmis- são de mensagem, e/ou mensagens com um valor de energia de unidade e/ou mensagens com um valor de energia corrigido localmente e/ou mensa- gens com valores de energia acumulados.

Claims

1. Dispositivo de medição de energia elétrica, compreendendo: pelo menos um sensor de corrente (2) para suprir uma corrente de medição secundária (Is) representativa de uma corrente primária (Ip) flu- indo em um condutor elétrico primário (3), um circuito retificador e de medição eletrônica (7) conectado ao dito pelo menos um (2) sensor de corrente; um circuito de processamento (10) conectado ao circuito retifica- dor e de medição eletrônico (7), um transmissor (11) conectado ao circuito de processamento pa- ra transmitir mensagens através de uma rede de comunicação sem fio para um receptor de medição de energia elétrica (5), um dispositivo caracterizado pelo fato de compreender: um capacitor de integração de corrente elétrica (9) conectado ao dito pelo menos um sensor de corrente (2) através de meios retificadores de corrente (8), dispositivos de detecção de limite de voltagem (12) conectados ao dito capacitor de integração (9) para detectar o overshoot de um limite de voltagem predefinido (Svc) no dito capacitor de integração (9), dispositivos de comutação (13) comandados pelos ditos disposi- tivos de detecção limite (12) para acionar o suprimento de energia do dito circuito de processamento (10) e do dito transmissor (11) com uma energia acumulada no capacitor de integração quando uma voltagem elétrica (Vc) no dito capacitor de integração excedeu o dito limite de voltagem pré-definido (Svc), o dito circuito de processamento (10) e o dito transmissor (11) então transmitindo uma mensagem de energia representativa de uma quantidade de energia elétrica ou uma quantidade de corrente elétrica que fluiu no dito condutor elétrico primário.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dito dispositivo de comutação (13) ser compostos de um com- ponente de tipo tiristor interrompendo o Iigamento abaixo de uma corrente de manutenção, e o dispositivo de detecção (12) está em um componente de referência de voltagem com baixa corrente de vazamento na entrada.

3. Dispositivo, de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, ca- racterizado pelo fato de compreender os dispositivos de descarga (15, 16, - 20-24) para descarregar o dito capacitor de integração (9) no final de um ciclo de transmissão.

4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de as ditas mensagens de energia (25, 63) transmitidas pelo transmissor conter dados de contagem de pulso (29).

5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de as ditas mensagens de energia (25, 63) transmitidas pelo transmissor conter dados de medição de energia (29) ou dados de medição de quantidade de corrente.

6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de compreender dispositivos de detecção de cruzamento zero de corrente (17), a dita mensagem de energia sendo transmitida quando um cruzamento zero é detectado.

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de o circuito de processamento (10) com- preender dispositivos de correção (70) para corrigir localmente os valores dos dados de energia de acordo com os parâmetros que são pré-carregados ou enviados pelas mensagens de retorno anteriores.

8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de compreender meios (10, 53) para o cál- culo de um valor médio da dita corrente primária (Ip) disposta no dito circuito de processamento (10) e/ou em um módulo de processamento (53) de um receptor.

9. Método de medição de energia elétrica, caracterizado pelo fa- to de compreender: o carregamento (60) de um capacitor de integração (9) com uma corrente secundária representativa de uma corrente fluindo em um condutor elétrico (3), o acionamento (61) do Iigamento de um comutador (13) quando a voltagem do dito capacitar de integração (9) excede um limite pré-definido (Svc), o suprimento (62) de um circuito de processamento com uma voltagem de carregamento do dito capacitar de integração (9) através do dito comutador (13), a preparação e transmissão (63) de uma mensagem de energia representativa de uma quantidade de energia elétrica ou de uma quantidade de corrente elétrica que fluiu no dito condutor elétrico primário, o comando (64) de descarga total do capacitar, e a interrupção (65) do Iigamento do dito comando.

10. Método de medição, de acordo com a reivindicação 9, carac- terizado pelo fato de compreender: o recebimento (66) da dita mensagem representativa de uma quantidade de energia elétrica por um receptor; e o incremento (67) de um medidor de energia elétrica.

11. Método de medição, de acordo com uma das reivindicações - 9 ou 10, caracterizado pelo fato de compreender: o recebimento (76) de uma mensagem de retorno a partir de um receptor compreendendo valores de configuração de parâmetro e correção, e o preparo e transmissão (70, 73, 75) da dita mensagem de ener- gia representativa de uma quantidade de energia elétrica com dados de va- lor de energia elétrica completos.

12. Método de medição, de acordo com uma das reivindicações de 9 a 11, caracterizado pelo fato de compreender: a espera (74) por um cruzamento zero da dita corrente secundá- ria para transmitir a dita mensagem representativa de uma quantidade de energia elétrica, a detecção (78) de um momento de cruzamento zero de uma voltagem elétrica por um receptor, e a determinação (78) pelo dito receptor de um valor representati- vo de uma diferença de fase entre uma voltagem e uma corrente de acordo com o momento de cruzamento zero da dita voltagem elétrica e para o tem- po de recebimento da dita mensagem de energia.

13. Método de medição, de acordo com qualquer uma das rei- vindicações de 9 a 12, caracterizado pelo fato de a transmissão (75) das mensagens de energia ser realizada quando um número predefinido (N) de ciclos de carga e descarga do dito capacitor é realizado, o valor de energia elétrica a ser transmitido dependendo do dito número predefinido de ciclos.

14. Método de medição, de acordo com qualquer uma das rei- vindicações de 9 a 13, caracterizado pelo fato de compreender a correção (68) dos valores de quantidades de energia elétrica para corrigir uma não linearidade do dito sensor de corrente através da faixa operacional, de erros devido às correntes de vazamento de componente e/ou erros decorrentes do processamento e tempos de transmissão.

15. Método de medição, de acordo com qualquer uma das rei- vindicações de 9 a 14, caracterizado pelo fato de compreender a transmis- são (76) de uma mensagem de retorno (31) de um receptor de mensagem de energia, a dita mensagem de retorno compreendendo dados representa- tivos de uma diferença de fase (φ, 36) entre uma voltagem e uma corrente, de um valor de voltagem elétrica (V, 37), de um número (N, 35) de ciclos de carga e descarga antes da transmissão de mensagem, de parâmetros de correção (38) e/ou um valor de energia elétrica corrigido.