ES2289614T3 - Sistema para la lectura y control remotos del consumo de energia electrica. - Google Patents
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Abstract
Sistema para la adquisición remota de datos y para el control remoto de contadores de electricidad (CE) repartidos en un territorio extenso, equipados con medios para medir los consumos de energía eléctrica y asociados a cada usuario, estaciones intermedias o concentradores (C-BT), a cada uno de los cuales está conectado un conjunto de contadores por medios primeros para la transmisión bidireccional de datos; estando a su vez todos los citados concentradores (C-BT) conectados a un control central y a una unidad de supervisión (AMM) a través de medios segundos para la transmisión bidireccional de datos, en el que * la inteligencia del sistema está distribuida entre la unidad central (AMM), los concentradores (C-BT) y los contadores de electricidad (CE); * un conjunto de un número limitado de contadores de electricidad (CE) está conectado corriente abajo de cada concentrador (C-BT), incorporando cada contador (CE), además del citado medio para medir los consumos de energía eléctrica: medios para transmitir los valores medidos en datos de medición que precisan ser procesados; al menos un primer procesador para procesar los citados datos de medición; al menos un primera memoria de datos y una primera memoria de programa, así como un primer medio para la transmisión bidireccional hacia el concentrador asociado (C-BT); estando conectada la salida del citado procesador a la citada primera memoria de datos y/o al citado primer medio de transmisión bidireccional de manera que almacene al menos temporalmente y/o transmita respectivamente los datos que ya han sufrido un primer procesamiento; * una pluralidad de concentradores (C-BT) está conectada corriente abajo de la unidad central (AMM), incorporando cada concentrador (C-BT): al menos una segunda memoria de programa, al menos un segundo microprocesador para procesar adicionalmente los citados datos procesados por los contadores (CE), al menos una segunda memoria de datos para almacenar los datos emitidos por los citados contadores y/o por el citado segundo microprocesador, así como un segundo medio para la transmisión bidireccional hacia el servidor central, estando conectada la salida del citado segundo procesador a la citada segunda memoria de datos y/o al citado segundo medio de transmisión bidireccional, de manera que almacene al menos temporalmente y/o transmita respectivamente los citados datos procesados adicionalmente; que se caracteriza porque el citado concentrador (C-BT) está adaptado para - reproducir una imagen virtual del mencionado contador de electricidad (CE) aguas abajo del concentrados (C-BT); y - actualizar la mencionada imagen virtual mediante la retirada de datos procesados de manera autónoma provenientes del mencionado contador de electricidad (CE), - qué imagen está disponible de manera constante en el concentrador (C-BT) para las transacciones y el intercambio de datos, o para recibir controles y/o programas desde el servidor central (AMM).
Description
Sistema para la lectura y control remotos del
consumo de energía eléctrica.
La invención se aplica en particular al campo de
distribución energía eléctrica a una pluralidad de usuarios
repartidos en el territorio, pero, más en general, también puede ser
aplicada a otros servicios, por ejemplo la distribución de agua y
gas, o para la calefacción municipal.
Se conoce un sistema de esta clase del documento
US-A-5.986.574.
La invención satisface el requisito -que se ha
planteado desde hace unos pocos años en una base global,
especialmente en los países más desarrollados técnicamente- de
realizar la lectura remota de los consumos de energía eléctrica, y
si se desea, de aplicar diferentes tarifas cuando se factura a los
usuarios, también de tipo doméstico. Un problema de este tipo ya se
ha descrito, por ejemplo, en la patente italiana número 1.232.195,
presentada el 26 de octubre de 1.988 por el mismo solicitante, o en
el documento US - A - 4.803.632.
Este requisito se ha planteado, y se ha
desarrollado crecientemente, no solamente debido a razones
económicas, sino también a la necesidad de establecer transparencia
y eficiencia adicionales en las relaciones contractuales con los
clientes, en un mercado que está progresivamente más y más
liberalizado.
Con estos antecedentes, apoyados por la
evolución tecnológica en el campo de la tecnología de los
componentes, se ha propuesto un cierto número de soluciones,
sistemas o metodologías técnicas, que pretenden solucionar los
problemas relacionados con esta situación.
El enfoque que asocia estos diferentes estudios
se puede resumir en una red que utiliza formas variadas de
comunicaciones para poner en contacto los puntos periféricos del
sistema (contadores de electricidad en los destinos de usuarios)
con una unidad de supervisión diseñada para conducir los
procedimientos que se consideren de ayuda, una y otra vez, para
alcanzar los objetivos pretendidos.
El citado contacto se obtiene por medio de una
comunicación directa entre la unidad de supervisión (generalmente
un servidor con alta potencia de procesamiento) y los contadores de
electricidad periféricos, como se describe, por ejemplo, en el
documento WO - 98/10299, o interponiendo en esta pirámide al menos
un nivel de jerarquía intermedia, como se propone en el documento
WO - 98/10394. Ejemplos de estas propuestas también se pueden
encontrar en otras patentes, por ejemplo EP- A2- 0.723.358 o WO -
99/46564.
Sin embargo, muy a menudo la gran mayoría de
estos proyectos ha permanecido en las etapas de intentos puramente
no realistas o de experimentos de laboratorio, mientras que las
pocas propuestas que se han desarrollado para alcanzar el nivel de
un logro de tipo industrial no han llegado a resultados apreciables
en términos de difusión y de utilización. Las razones por las
cuales dichas propuestas no han encontrado aplicación a gran escala
es el hecho de que los productos industriales obtenidos no tienden a
garantizar las eficiencias requeridas cuando se aplican a
situaciones que incluyen un número muy alto de destinos de usuarios,
como en general se produce en el caso de los consumos de energía
eléctrica.
El documento EP 1 087 211 A2 propone la
provisión de los denominados contadores que se mantienen como
objetos software en un sistema de medida de contador remoto ZFA.
Los impulsos del contador se transmiten a través de una red al
sistema de lectura de contador remoto ZFA donde se almacenan los
datos de los contadores. El procesado del perfil de carga tiene
lugar por medio del acceso a estos datos y enlazando los perfiles de
carga de los respectivos contadores con las funciones de
tarificación.
El documento EP 0 878 892 A2 sugiere un
procedimiento de medida remota similar en el que los contadores se
mantienen más bien sencillos (página 3, línea 5) y actúan como una
estación de medida simplificada (página 3, línea 11) que transmite
datos básicos que definen el consumo a través de una red de datos a
un servidor asignado a la respectiva estación de medida. El
servidor procesa los datos básicos para cada estación de medida en
un módulo de tarificación virtual (página 3, líneas 40 a 42).
De cuerdo con esto, en estos documentos los
pulsos de contador o los denominados datos básicos se transmiten a
través de una red de datos a una instalación centralizada en la que
se mantienen contadores virtuales o módulos de tarificación
virtuales.
Por lo tanto, el objetivo principal de la
presente invención es proponer un sistema que permita, por un lado,
la adquisición remota de datos de usuarios objetivo y, por otro
lado, también el control remoto de tales destinos, para que pueda
satisfacer los requisitos actuales de todas estas compañías -que
como las compañías que distribuyen energía eléctrica, agua, gas y
similares- funcionan en presencia de un número alto de destinos de
usuarios repartidos en el territorio. Para proporcionar una
indicación de lo que se pretende decir por "un número alto de
destinos de usuarios", se puede recordar que la compañía ENEL
(Compañía Nacional de Energía Eléctrica) trata en la actualidad con
aproximadamente 30 millones de destinos de usuarios.
\newpage
Un objeto adicional de la presente invención es
proponer un sistema apto para garantizar tanto un funcionamiento
regular como un funcionamiento continuo y una capacidad de
supervivencia también en el caso de cortes bruscos de la energía
eléctrica de cualquier tipo.
De acuerdo con la presente invención, los
citados objetivos se consiguen con un sistema que utiliza -de una
manera conocida per se- una única unidad de operación
conectada a los destinos de usuarios por medio de una pluralidad de
estaciones intermedias, teniendo el citado sistema las
características señalas en la parte caracterizadora de la
reivindicación 1.
Características y ventajas adicionales de la
presente invención serán en cualquier caso más evidentes con la
descripción detallada que sigue de una realización preferente de la
misma, que se da solamente a título de ejemplo no limitativo y que
se ilustra parcialmente en los dibujos que se acompañan, cuya única
figura muestra un diagrama de la estructura del sistema de acuerdo
con la invención. Dicho diagrama representa sustancialmente la
disposición del territorio italiano en el momento de presentación de
la presente solicitud de patente: pretende supervisar y controlar
aproximadamente 27 millones de contadores de electricidad
distribuidos en el territorio completo. En cualquier caso se debe
entender que este diagrama representa solamente un ejemplo y que de
ninguna manera debe ser considerado como limitativo de la presente
invención.
De esta manera, de acuerdo con un primer aspecto
de la presente invención, se obtiene la disposición extensa tal
como la que se ilustra en el dibujo,
- -
- distribuyendo por una parte los contadores CE de electricidad de acuerdo con las unidades de área A1 ... An y conectando los contadores de cada unidad a un concentrador común respectivo C-BT1 ... C-BTn. Cada una de las citadas unidades A1 ... An comprende un número limitado de contadores CE de electricidad; con el término "limitado" se pretende decir un número relativamente pequeño de contadores CE, preferiblemente entre 50 y 300, determinado por la extensión del territorio o del área a la que sirve, o por otros factores, también comerciales, referentes al territorio que se toma en consideración;
- -
- por otro lado, distribuyendo una pluralidad de los citados concentradores C-BT1 ... C-BTn en el territorio completo que se está sirviendo, y a continuación, conectar tales concentradores a un único servidor central AMM. Aquí el término "pluralidad" se pretende decir un número más alto, por al menos de una pero también de dos ordenes de magnitud -que el número de contadores CE de electricidad de una unidad, por ejemplo un número mayor de 100.000 concentradores, en el caso que se está ilustrando 330.000 concentradores.
De acuerdo con una característica fundamental de
la presente invención, una vez que se ha creado una red de este
tipo, se proporciona no para concentrar la capacidad de
procesamiento, es decir, la inteligencia del sistema, solamente en
el servidor central AMM -como se hace sustancialmente en la técnica
anterior- sino para distribuirla entre los tres componentes que se
han mencionado con anterioridad, es decir, el servidor central AMM,
los concentradores C-BT1 ... C-BTn,
y los contadores CE de electricidad. El principio adoptado para
esta distribución es que permite encontrar la forma de las líneas de
comunicación para que ya no tengan que transmitir una cantidad
considerable de datos que deben ser procesados, sino solamente una
cantidad reducida de datos que ya han sido procesados, al menos
parcial-
mente.
mente.
Sustancialmente, para permitir que un sistema
que incluye tales grandes números y rendimientos funcionales como
los que se han ilustrado, funcione efectivamente, sin retrasos y sin
ningún bloqueo, la presente invención propone adoptar el principio
de distribuir la energía de procesamiento
- -
- en la medida que sea razonable desde un punto de vista económico - lo máximo posible en las unidades periféricas y en los concentradores C-BT1 ... C-BTn, hasta la extensión que haga tales unidades lo más autónomas posibles (incluso actuando en condiciones de "autonomía" en el caso de interrupción de las líneas de comunicación, o renunciando a parte de los rendimientos funcionales, en caso necesario). Actuando de esta manera se ha conseguido sobrecargar lo mínimo posible los sistemas de comunicaciones, transfiriendo en realidad solamente los "datos procesados" en lugar de la cantidad completa de datos elementales, y de esta manera obteniendo algunos resultados importantes, tales como:
- -
- una simplificación de los procesos requeridos por el servidor central;
- -
- una carga de comunicación reducida;
- -
- la disponibilidad de cantidades considerables de banda útil con el propósito de soportar cualesquiera servicios adicionales eventuales.
El principio que ha conducido a la consecución
de la presente invención puede tener su origen en el hecho de tener
reproducida una imagen virtual (pero totalmente fiable) del
contador CE de electricidad dentro del concentrador C - BT.
Virtualmente, es como si en el concentrador existiese un
"alias" del contador de electricidad, que es actualizado
continuamente por el concentrador de una manera predeterminada,
retirando datos del contador de electricidad actual (siendo
procesados autónomamente dichos datos o recibiéndose controles de
seguimiento). Por lo tanto, este contador de electricidad imagen de
hecho se encuentra disponible constantemente en el concentrador para
las transacciones y el intercambio de datos, o para recibir
controles y/o programas del servidor.
Esta disposición permite además utilizarse en
condiciones de "autonomía" para el contador CE de electricidad
singular así como para las unidades de área A1 ... An formadas por
el concentrador singular C-BT y por los contadores
CE de electricidad de la unidad de área controlada de esta manera,
por lo tanto, sin la supervisión del servidor en tiempo real, pero,
por ejemplo, mediante una lectura periódica de los datos del
concentrador por medio de un terminal
portátil.
portátil.
Para obtener este resultado, una característica
estructural adicional del sistema formado de esta manera se debe al
hecho de que cada uno de los contadores CE incorpora también, además
de medios para medir los consumos de energía que son conocidos
sustancialmente per se,
- -
- medios para transferir los valores medidos en datos de medición que deben ser procesados,
- -
- al menos un primer procesador para procesar los citados datos de medición,
- -
- al menos una primera memoria de datos y una primera memoria de programa, y
- -
- un primer medio para la transmisión bidireccional hacia el concentrador asociado,
- -
- la salida del citado procesador está conectada a la citada primera memoria de datos y/o al citado primer medio de transmisión bidireccional, de manera que al menos almacene temporalmente y/o transmita respectivamente los datos, que ya han sufrido un primer procesamiento.
De manera similar, cada concentrador
incorpora
- -
- al menos una segunda memoria de programa,
- -
- al menos un segundo microprocesador para el procesamiento adicional de los citados datos procesados por los contadores,
- -
- al menos una segunda memoria de datos para almacenar los datos emitidos por los citados contadores y/o por el citado segundo microprocesador,
- -
- y un segundo medio para la transmisión bidireccional hacia el servidor central,
estando conectada la salida del citado segundo
procesador a la citada segunda memoria de datos y/o al citado
segundo medio de transmisión bidireccional de manera que almacene
al menos temporalmente y/o transmita respectivamente los citados
datos procesados adicionalmente.
La conexión, para la transmisión de datos, entre
los contadores CE y los concentradores C-BT
preferiblemente se obtiene por medio de sistemas de transmisión de
ondas, utilizando los mismos conductores de suministro de energía
que conectan los contadores CE a las subestaciones de suministro de
energía a bajo voltaje, por ejemplo, las subestaciones secundarias,
donde se sitúan los concentradores C-BT. Por otra
parte, la conexión entre los concentradores
C-BT1... C-BTn y el servidor central
AMM se obtiene, preferentemente, por medio de una red telefónica,
ya sea una red específica o de propósitos generales. Una red
telefónica muy adecuada para este propósito sería una red GSM o
cualquier otra red telefónica móvil publica o cualquier otra red
telefónica publica sin cables existente, por ejemplo, una red
telefónica sin cables basada en satélite. Si se utiliza una red de
este tipo, es ventajoso establecer conexiones de marcado entre el
concentrador C-BT y el servidor central AMM bajo
demanda o de acuerdo con un programa que puede ser predefinido o
dependiente de una condición de funcionamiento del concentrador
C-BT o del servidor central AMM.
Si se adopta un programa predefinido, el AMM o
el C-BT tratará de establecer una conexión entre el
AMM y el C-BT en momentos predeterminados durante
un día, semana o mes, y en esos momentos se puede asumir que una
cierta cantidad de datos o comandos que requieren ser transmitidos,
se habrán recogido y almacenado en el concentrador y/o en el AMM,
respectivamente. Si el programa depende de condiciones de
funcionamiento del AMM y/o del C-BT se establecerá
una conexión por marcado tan pronto como se haya recogido una cierta
cantidad de datos y/o ordenes que requieren transmisión, o si se
han detectado ciertas condiciones de alarma que requieran que se
informe sin retraso. En cualquier caso, después de que se hayan
transmitido los datos y/o las ordenes, se finaliza la conexión.
Con una estructura del sistema concebida de esta
manera, la medición respectiva -que también forma una característica
importante de la presente invención- finaliza al unirse
estrictamente a las funciones que debe ejecutar cada uno de los
tres componentes del sistema.
En particular, cada contador de electricidad del
sistema de acuerdo con la invención está dimensionado para que el
citado primer procesador incorporado en el mismo pueda efectuar al
menos las funciones de: (1) adquisición de los consumos de energía
eléctrica; (5) distribución de los consumos de energía en diferentes
escalas de tarifas, (12) estimación de los intentos de manipulación
y control de un dispositivo antifraude, (25) transferencia y
mantenimiento de los datos almacenados al menos durante las caídas
de tensión.
De manera similar, cada concentrador del sistema
de acuerdo con la invención está dimensionado de manera que el
citado segundo procesador incorporado en el mismo sea apto para
efectuar la función doble del maestro de la red PLC (Portador de la
Línea de Energía) en lo que se refiere a las comunicaciones en la
línea de suministro de energía entre el concentrador actual y los
contadores de electricidad, y, respectivamente, del nodo de la red
TLC en lo que se refiere a las comunicaciones en la línea telefónica
entre el concentrador y el servidor central, al menos las
siguientes funciones adicionales: (11) ejecución de un balance de
energía en lo que se refiere a la cabina singular de suministro de
energía eléctrica en la cual se encuentra situado el concentrador,
(14) monitorización constante de las condiciones de funcionamiento
de cada contador de electricidad conectado al mismo y emisión de
una señal de alarma en el caso de que el autodiagnóstico del
contador indique un fallo de funcionamiento.
Finalmente, el servidor o unidad central del
sistema de acuerdo con la invención está dimensionado para que su
procesador pueda garantizar al menos las siguientes funciones: (8)
control automático de las operaciones de desconexión, reconexión,
suspensión, pagos retrasados y variaciones de contrato, (10) corte
selectivo del suministro de energía debido a los requisitos del
sistema eléctrico, y (26) descarga de los programas operativos.
Una lista más completa -que sin embargo debe ser
considerada como un ejemplo no limitativo- de las funciones que
puede efectuar el sistema de acuerdo con la presente invención se
pueden resumir en los siguientes puntos, en los que una breve
definición inicial es seguida por una explicación más detallada de
la función relacionada con el mismo:
- 1.
- Medición y adquisición de los consumos de energía eléctrica. Los tipos conocidos de contadores de electricidad electromecánicos, adoptados en el presente sistema de consumo de energía, son aptos para medir solamente un tipo de consumo de energía eléctrica, activa o reactiva; si se requieren ambas mediciones es necesario por lo tanto instalar dos contadores de electricidad distintos. Por el contrario, el contador de electricidad electrónico de acuerdo con la presente invención es apto para medir simultáneamente los consumos de energía activa así como de los consumos de energía reactiva.
- 2.
- Tarifación precisa. De acuerdo con los estándares, el contador de electricidad realiza la medición en clase 1 la energía activa y en clase 2 la energía reactiva.
- 3.
- Adquisición y registro del perfil de consumos. Para cada usuario es posible detectar la curva de cargas, con un periodo de integración programable, en particular en el intervalo de un minuto a una hora. Gracias a la capacidad de proceso del contador de electricidad, es posible estimar el transcurso de intervalos de tiempo consecutivos y, en cada unos de ellos, memorizar el consumo de energía en el mismo.
- 4.
- Medición y registro de la potencia media y de pico. Los contadores de electricidad electromecánicos normalmente utilizados en los sistemas de consumo de energía son aptos para medir solamente un tipo de energía, activa o reactiva; si se requieren ambas mediciones, por lo tanto es necesario instalar dos contadores de electricidad, como ya se ha mencionado para los consumos de energía eléctrica. El contador de electricidad electrónico de acuerdo con la presente invención por el contrario es apto para medir simultáneamente la potencia activa así como la potencia reactiva.
- 5.
- Distribución de los consumos de energía eléctrica en diferentes escalas de tarifas. Gracias a su capacidad de proceso, el contador de electricidad es apto para establecer una tabla de diferentes escalas de tiempo en el espacio de un día, con lo cual hace posible establecer en cada una de ellas un valor de costo respectivo de la energía eléctrica que se ha utilizado. De esta manera, el contador de electricidad es apto para integrar los consumos con referencia a la tabla de costos y para memorizar, en el periodo de facturación, el consumo total de cada escala de tiempo. Además de esto, la citada tabla de costos se puede programar no solamente en base a los perfiles de tiempo sino también en base a los umbrales de potencia.
- 6.
- Control de varios periodos de facturación. Es posible controlar al menos dos periodos de facturación (presente y previo), también en intervalos variables.
- 7.
- Control de dos contratos de suministro de energía eléctrica. En el rango de potencia de hasta 35 kw es posible controlar dos contratos de suministro de energía eléctrica, esto es, un contrato existente y el que se aplicarán en el futuro. El contador de electricidad se puede programar para conmutar automáticamente el contrato -del presente al futuro- cuando se alcanza una fecha determinada.
- 8.
- Control de las operaciones de desconexión y reconexión. Estas operaciones se pueden realizar automáticamente en relación con las situaciones de discontinuidad, suspensión por pagos retrasados, variaciones de contratos. Gracias a su capacidad de proceso, el contador de electricidad realiza estas operaciones en base a controles remotos (desde el servidor central o desde el concentrador respectivo) por medio de la red PLC. Por lo tanto no es necesario que un operador vaya físicamente al lugar en el que se encuentra instalado el contador de electricidad.
\newpage
- 9.
- Posibilidad de operar en condiciones de prepago. El contador de electricidad se puede programar para que compare la cantidad de energía eléctrica utilizada con un limite preseleccionado (eventualmente apto para ser modificado por un control externo) que se corresponde a un pago realizado anticipadamente; tan pronto como el citado límite ha sido excedido, el suministro de energía eléctrica es automáticamente desconectado y suspendido.
- 10.
- Cortes selectivos por requisitos del sistema eléctrico. Los cortes o suspensión del suministro de energía pueden ser necesarios, generalmente en un nivel local, en caso de riesgos de apagón o de sobrecargas temporales. Esta función no está implementada en un modo de emisión, sino que, por el contrario, es dirigida específicamente a cada contador de electricidad individual. Desde el centro (servidor central o concentrador) es posible enviar a los contadores de electricidad, por medio del PLC, un control para modificar, por ejemplo, la potencia más alta disponible en el contador actual, con un efecto temporal, esto es, sin alterar el contrato de suministro de energía; esto permite obtener un aligeramiento de la potencia total requerida desde la cabina.
- 11.
- Ejecución de un balance de energía. Al nivel de una cabina singular, o de un concentrador singular, es posible realizar las sumas de las mediciones de los consumos de energía de los contadores de electricidad singulares que dependen de la citada cabina. Esta suma, comparada periódicamente con el valor del consumo de corriente eléctrica total o del valor de corriente eléctrica media, proporciona una indicación útil para detectar cualquier consumo de corriente eléctrica no estándar, y por lo tanto, también cualquier consumo no autorizado.
- 12.
- Función antifraude/manipulación indebida: Al nivel de cada contador de electricidad, se proporciona un dispositivo para efectuar esta función específica, que por lo tanto puede eliminar el requisito de utilizar precintos y comprobar periódicamente la integridad de tales precintos. El cambio de potencia, disponible por contrato, no requiere -como ya se ha indicado- abrir el contador de electricidad con el fin de ajustar el equipo de medición (shunt); por lo tanto es posible realizar el contador de electricidad como una estructura de bloque único precintado que contiene todas las funciones de medición, control de contratos, control del circuito de apertura/cierre de la línea de potencia. Con el propósito de comprobar cualquier posible intento de abrir la estructura precintada en el contador de electricidad, se ha incorporado de esta manera un dispositivo electromecánico que produce una señal de alarma en la red del sistema y la citada señal de alarma solamente se puede cancelar adoptando un procedimiento disponible a los opera- dores.
- 13.
- Medida y registro de la calidad del servicio. El microprocesador incorporado en cada contador de electricidad es apto para verificar y memorizar interrupciones del suministro de energía eléctrica y variaciones de tensión (desviación del voltaje referida al valor nominal anticipado en el contrato de suministro de energía eléctrica). En base a estos datos, es posible determinar los parámetros de calidad del servicio a nivel de cada punto de suministro de la energía eléctrica que se está suministrando.
- 14.
- Monitorización constante de las condiciones de trabajo. El microprocesador incorporado en cada contador de electricidad es apto para verificar periódicamente (autodiagnóstico) las condiciones de los distintos componentes del equipo del citado contador y la congruencia de los datos almacenados en la memoria. En caso de que existiese cualquier fallo de funcionamiento, es posible señalizar el mismo con palabras de servicio apropiadas (que a continuación son leídas por el sistema central) así como iniciar procedimientos de recuperación inmediatos.
- 15.
- Posibilidad de transmisión de información bidireccional. El sistema de acuerdo con la invención permite no solamente realizar operaciones directamente relacionadas con el suministro del servicio para el cual se ha concebido el sistema, sino también para enviar al contador de electricidad y recibir del mismo otros tipos de información (servicio "proveedor de información"). El contador de electricidad puede mostrar tal información en su propia unidad de visualización, o de otra manera, transferirla a otros dispositivos conectados a la línea eléctrica del usuario, aguas abajo del contador de electricidad, o incluso conducirlas desde el mismo; tales dispositivos están directamente en interfaz con el contador de electricidad por medio del PLC, o de otra manera, por medio de un dispositivo de puente que actúa como un puente intermedio y se comunica directamente con el contador de electricidad por medio del PLC. Esto proporciona la posibilidad a otros sujetos de utilizar el sistema de acuerdo con la invención como un sistema de control remoto que permite la conexión a otros dispositivos propios en el lugar del usuario.
- 16.
- Gestión de un reloj calendario. Habiendo adjudicado al contador el calculo de los consumos en función de la escala de cargas, el citado contador requiere una referencia de tiempo precisa (+/- 30 segundos/mes); esto se obtiene por medio de una circuitería electrónica local (reloj en tiempo real), cuyo estado puede ser verificado y sincronizado remotamente (por medio de controles externos, a través del PLC o puerta óptica ZVEI) y corregidos, en caso necesario, en el caso de variaciones excesivas.
- 17.
- Conjunto de datos mostrables. En la pantalla local del contador (por ejemplo, del tipo de 16x1 alfanumérico + iconos), se puede programar una serie completa de datos. La presencia de componentes electrónicos permite proporcionar funciones adicionales tales como mostrar localmente al usuario los consumos y los datos de costo, mensajes genéricos o mensajes que proporcionen información referida al servicio o indicar el estado funcional del citado contador al personal de servicio (diagnostico).
- 18.
- Apertura del circuito de potencia. Se integra en el contador un elemento modular equipado con un elemento de liberación adecuado apto para ser abierto por control remoto. Una única caja aloja los componentes electrónicos aptos para efectuar las funciones del contador que se han descrito hasta ahora, así como los componentes electromecánicos aptos para abrir/cerrar la línea de potencia eléctrica. De esta manera, los componentes electromecánicos, además de funcionar autónomamente a la potencia más alta, también pueden ser dirigidos bajo petición de la unidad de central o en presencia de condiciones locales detectadas por las partes electrónicas (por ejemplo, cuando expira el contrato).
- 19.
- Rápida instalación del contador. Cuando se tiene que reemplazar un elevado número de dispositivos en los lugares de los usuarios en un corto tiempo, la invención proporciona un grupo de contadores en dos partes, esto es, una cuña como base y un cuerpo de control y gestión, siendo conectable las dos partes por medio de tenazas de conexión y uniones tipo bayoneta.
- 20.
- Interconectabilidad local con dispositivos externos. El sistema de comunicaciones PLC requiere la disponibilidad de medios complejos de equipos y software. Con el fin de garantizar la accesibilidad de los datos contenidos en los concentradores y en los contadores incluso por dispositivos sencillos (por ejemplo, PC's portátiles) disponibles a un usuario, así como la disponibilidad de una segunda línea de comunicaciones que sustituya a la red en el caso de que esta última sea interrumpida; una puerta óptica ZVEI también está asociada al contador. Dicha compuerta solamente requiere que el dispositivo externo tenga una puerta serie sencilla RS-232 (disponible en casi todos los PC).
- 21.
- Seguridad/protección de la comunicación PLC. Los datos transferidos desde el concentrador a los contadores o desde estos últimos al servidor central tienen diferentes grados de privacidad. Para aquellos que no se consideren altamente reservados, son suficientes los mecanismos de protección implantados por las funciones que gestionan el protocolo de comunicaciones PLC, aptos para garantizar el suministro del mensaje. Para datos críticos, se ha añadido un mecanismo adicional -por ejemplo, en base a una llave de autenticación- del procedimiento de interpretación y gerencia de los mensajes, apto para garantizar la no modificabilidad y/o la capacidad de lectura de los citados mensajes por terceras personas fuera del servicio.
- 22.
- Reconocimiento automático de la instalación del contador. Esta función debe estar presente por dos razones: una es técnica, referida a los mecanismos de comunicación del PLC, la otra es fiscal, con el fin de detectar fraudes potenciales por los usuarios.
- 23.
- Capacidad de alcance de los contadores alejados. El procedimiento de comunicaciones PLC utiliza un soporte físico (línea eléctrica) que no garantiza la conducción homogénea de la señal en cada punto de la red, por dicha razón los contadores pueden no ser alcanzables por el concentrador. Por lo tanto, el concentrador puede requerir que uno o más contadores (que pueden "ver" al contador no alcanzable) actúen como puentes, enviando el mensaje al contador no alcanzable. Ciertamente es un mecanismo de repetición que permite solucionar el problema de la capacidad de alcance por medio de la red.
- 24.
- Reconocimiento automático del trayecto de repetición. Cuando se informa de la presencia de un nuevo contador, el concentrador comprueba su capacidad de alcance. Si no es alcanzable, trata de detectar uno o más contadores diferentes que puedan "ver" el contador que no es alcanzable directamente. Estos contadores se detectan, se almacenan los parámetros de detección y posteriormente se utilizan como un puente intermedio.
- 25.
- Mantenimiento de datos en condiciones de caída de tensión. La sustitución de los dispositivos mecánicos que registran el consumo (botones numerados) por componentes electrónicos (memorias volátiles) implicaría la pérdida de los datos de consumo si se interrumpiese la energía proporcionada por la compañía suministradora. Con el fin de evitar esto, se ha utilizado en el sistema una memoria no volátil, preferiblemente una RAM ferroeléctrica (FRAM), apta para garantizar el mantenimiento de los datos durante la vida útil del contador de electricidad (15 años).
- 26.
- Descarga de los programas de gestión. Con el fin de garantizar el desarrollo y/o el mantenimiento correctivo de las funciones efectuadas por los programas instalados en los dispositivos del sistema, es posible modificar el citado programa sin interrumpir las actividades fundamentales de los citados dispositivos y sin la necesidad de desplazarse al lugar donde se encuentran; la actividad se efectúa utilizando los mecanismos de comunicación PLC utilizados por el centro de control para gestionar los dispositivos.
- 27.
- Detección de la apertura de conmutación de la línea. Cuando una de las líneas de salida de la cabina de suministro de energía -donde se encuentra el concentrador- no está funcionando debido a la apertura del conmutador de protección de la línea, el concentrador, en base al fallo de comunicarse con todos los contadores suministrados por esa línea, indica al servidor central una condición de alarma de línea fuera de servicio.
Sin embargo, se debe entender que esta lista no
pretende ser limitativa del alcance de la invención. Esta
descripción trata de destacar, a título de ejemplo, como se
distribuyen las funciones principales entre los tres componentes
del sistema (contadores, concentradores y unidad central) de
acuerdo con la invención, considerando las capacidades funcionales
de estos tres componentes, como mejor se especifica en la presente
memoria descriptiva y a continuación y en las reivindicaciones.
En otras palabras, con el fin de alcanzar la
idea básica de la presente invención, indicada en síntesis como
"adjudicación de inteligencia", es preferible que:
- a)
- a los contadores se les asignen al menos una de las funciones indicadas por los números 1), 5), 12), y 25); pero preferiblemente también son ejecutadas en los contadores las funciones indicadas con los números 2), 3), 4), 6), 7), 12), 13), 16), 17), 18), 19), 20) y 25);
- b)
- los contadores puedan gestionar, junto con los concentradores y el servidor, también al menos una de las funciones indicadas con los números 9), 14), 15), 21), 22), 23) y 26);
- c)
- a los concentradores se les asignen al menos una de las funciones indicadas por los números 11) y 14), así como aquellas del maestro de red PLC y nodo de red TLC, pero también, preferiblemente, las funciones indicadas por los números 2) y 24) son ejecutadas en los concentradores;
- d)
- al servidor central se le asigne al menos una o más de las funciones indicadas por los números 8), 10), 17) y 26), y también la función indicada por los números 9) y 21), se ejecutada también preferiblemente en el servidor central, así como la función, por supuesto, del maestro de red TLC, y otras funciones potenciales de facturación y de gestión (que no se relacionan con esta solicitud de patente).
En otras palabras, la inteligencia del sistema
está distribuida entre la unidad central, los concentradores y los
contadores de manera que cada uno de estos tres elementos del
sistema tenga su propia capacidad de proceso, aunque limitada en lo
que se refiere a los contadores, pero suficiente con el fin de
reducir relevantemente los requisitos de la transmisión de datos a
través de la transmisión bidireccional; estos requisitos están
limitados, por un lado, por la reducción de la cantidad de los datos
transmitidos o, por otro lado, por el retardo de su transmisión a
los momentos en los que las líneas de transmisión están menos
ocupadas.
Claims (23)
1. Sistema para la adquisición remota de datos y
para el control remoto de contadores de electricidad (CE) repartidos
en un territorio extenso, equipados con medios para medir los
consumos de energía eléctrica y asociados a cada usuario,
estaciones intermedias o concentradores (C-BT), a
cada uno de los cuales está conectado un conjunto de contadores por
medios primeros para la transmisión bidireccional de datos; estando
a su vez todos los citados concentradores (C-BT)
conectados a un control central y a una unidad de supervisión (AMM)
a través de medios segundos para la transmisión bidireccional de
datos, en el que
- -
- la inteligencia del sistema está distribuida entre la unidad central (AMM), los concentradores (C-BT) y los contadores de electricidad (CE);
- -
- un conjunto de un número limitado de contadores de electricidad (CE) está conectado corriente abajo de cada concentrador (C-BT), incorporando cada contador (CE), además del citado medio para medir los consumos de energía eléctrica: medios para transmitir los valores medidos en datos de medición que precisan ser procesados; al menos un primer procesador para procesar los citados datos de medición; al menos un primera memoria de datos y una primera memoria de programa, así como un primer medio para la transmisión bidireccional hacia el concentrador asociado (C-BT); estando conectada la salida del citado procesador a la citada primera memoria de datos y/o al citado primer medio de transmisión bidireccional de manera que almacene al menos temporalmente y/o transmita respectivamente los datos que ya han sufrido un primer procesamiento;
- -
- una pluralidad de concentradores (C-BT) está conectada corriente abajo de la unidad central (AMM), incorporando cada concentrador (C-BT): al menos una segunda memoria de programa, al menos un segundo microprocesador para procesar adicionalmente los citados datos procesados por los contadores (CE), al menos una segunda memoria de datos para almacenar los datos emitidos por los citados contadores y/o por el citado segundo microprocesador, así como un segundo medio para la transmisión bidireccional hacia el servidor central, estando conectada la salida del citado segundo procesador a la citada segunda memoria de datos y/o al citado segundo medio de transmisión bidireccional, de manera que almacene al menos temporalmente y/o transmita respectivamente los citados datos procesados adicionalmente;
que se caracteriza porque el citado
concentrador (C-BT) está adaptado para
- reproducir una imagen virtual del mencionado
contador de electricidad (CE) aguas abajo del concentrados
(C-BT); y
- actualizar la mencionada imagen virtual
mediante la retirada de datos procesados de manera autónoma
provenientes del mencionado contador de electricidad (CE),
- qué imagen está disponible de manera constante
en el concentrador (C-BT) para las transacciones y
el intercambio de datos, o para recibir controles y/o programas
desde el servidor central (AMM).
2. Sistema para la adquisición remota de datos y
para el control remoto de contadores eléctricos (CE) distribuidos,
como en la reivindicación 1, en el que el citado primer procesador
incorporado en cada contador de electricidad (CE) efectúa al menos
las siguientes funciones: adquisición de los consumos de energía
eléctrica, distribución de los consumos de energía eléctrica en
diferentes escalas de cargas, estimación de los intentos de
manipulación y control de un dispositivo de antifraude, y (25)
transferencia y mantenimiento de los datos almacenados al menos
durante las caídas de tensión.
3. Sistema como en la reivindicación 2, en el
que la función de distribuir los consumos de energía eléctrica en
diferentes escalas de tarifas está programada en base a los perfiles
de tiempo y/o umbrales de potencia.
4. Sistema como en la reivindicación 2, en el
que el citado primer procesador también efectúa la función de
adquirir y registrar el perfil de los consumos de energía eléctrica
del usuario.
5. Sistema como en la reivindicación 4, en el
que la función de adquirir y registrar el perfil de los consumos de
energía eléctrica se efectúa con un periodo de integración
programable.
6. Sistema como en la reivindicación 2, en el
que el citado primer procesador también efectúa la función de medir
y registrar la potencia media y de pico.
7. Sistema como en la reivindicación 2, en el
que el citado primer procesador también efectúa la función de
gestionar al menos dos periodos de facturación separados en
intervalos variables.
8. Sistema como en la reivindicación 2, en el
que el citado primer procesador también efectúa la función de
gestionar dos contratos de suministro de energía eléctrica
distintos en el rango de potencia hasta de 35 kW.
9. Sistema como en la reivindicación 2, en el
que el citado primer procesador también efectúa la función de medir
y registrar los parámetros de calidad del servicio, tales como
interrupciones y desviaciones de tensión con respecto al valor
nominal indicado en el contrato de suministro de energía
eléctrica.
10. Sistema como en la reivindicación 2, en el
que el citado primer procesador también efectúa la función de
gestionar, con la precisión requerida, un reloj calendario apto
para ser sincronizado remotamente.
11. Sistema como en la reivindicación 2, en el
que el citado primer procesador también efectúa la función de abrir
el circuito de potencia integrado en el contador de electricidad
(CE).
12. Sistema como en la reivindicación 11, en el
que el citado primer procesador adopta, para la función de abrir el
circuito de potencia, un elemento modular equipado con un elemento
de liberación adecuado apto para ser abierto por control
remoto.
13. Sistema como en las reivindicaciones 1 y 2,
en el que la citada primera memoria de datos está preestablecida
para que efectúe la función de mantener los datos almacenados,
también durante las caídas de tensión, durante la vida útil del
contador de electricidad.
14. Sistema como en la reivindicación 2, en el
que el citado primer procesador también efectúa la función de
mostrar datos del consumo de energía eléctrica y/o del
funcionamiento del contador de electricidad (CE).
15. Sistema para la adquisición remota de datos
y para el control remoto de contadores de electricidad (CE)
distribuidos, como en la reivindicación 1, en el que el citado
segundo procesador de cada concentrador (C-BT)
efectúa la función doble de maestro de la red portadora de línea de
potencia, en lo que se refiere a las comunicaciones en la línea de
suministro de potencia entre el concentrador actual
(C-BT) y los contadores de electricidad (CE) y,
respectivamente, de un nodo de la red TLC, en lo que se refiere a
las comunicaciones sobre la línea telefónica entre el concentrador
(C-BT) y el servidor central (AMM).
16. Sistema para la adquisición de datos remota
y para el control remoto de contadores de electricidad (CE)
distribuidos, como en la reivindicación 1 o 15, en el que el citado
segundo procesador de cada concentrador (C-BT)
efectúa al menos las siguientes funciones adicionales: ejecución de
un balance de energía en lo que se refiere a la subestación de
suministro eléctrico singular en la cual está instalado el
concentrador (C-BT); monitorización constante de
las condiciones de trabajo de cada contador de electricidad (CE)
conectado a la misma y emisión de una señal de alarma en el caso de
que los autodiagnósticos del contador indiquen un fallo de
funcionamiento.
17. Sistema como en la reivindicación 15, en el
que el citado segundo procesador de cada concentrador
(C-BT) efectúa, en asociación con el citado balance
de energía, una función de detectar cualquier toma no
autorizada.
18. Sistema como en la reivindicación 15, en el
que el citado concentrador (C-BT) efectúa también la
función de reconocimiento automático del trayecto de
repetición.
19. Sistema para la adquisición remota de datos
y para el control remoto de motores de electricidad (CB)
distribuidos, como en la reivindicación 1, en el que la unidad del
servidor central (AMM) efectúa al menos las funciones siguientes:
gestión automática de las operaciones de desconexión, reconexión,
discontinuidades, suspensiones por pagos retrasos y variaciones de
contrato; corte selectivo del suministro de energía debido a los
requisitos del sistema eléctrico tales como riesgo de apagones o
sobrecargas temporales; y descarga de los programas operativos.
20. Sistema como en la reivindicación 19, en el
que la unidad de servidor central (AMM) también efectúa una función
operativa en condiciones de prepago.
21. Sistema como en la reivindicación 19, en el
cual la unidad de servidor central (AMM) también efectúa una
función de seguridad y/o protección de la comunicación PLC con una
clave de autentificación.
22. Sistema como en la reivindicación 19, en el
que la unidad de servidor central (AMM) también efectúa una función
de exhibir los datos de operación del servidor y/o de la red.
23. Sistema como en las reivindicaciones 1, 2,
15, 18 o 19 en el que la unidad de servidor central (AMM) también
efectúa, por medio de los concentradores (C-BT) y en
cooperación con los contadores de electricidad (CE), sobre la red
de comunicaciones entre estas tres unidades, una función de
transmisión de información bidireccional para la automatización de
servicios implantados por sujetos distintos al propietario de las
redes.
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