SISTEMA DE LECTURA REMOTA DE CONTADORES DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y DE GESTIÓN DE REDES ELÉCTRICAS DE DISTRIBUCIÓN EN BAJA TENSIÓN.

Objeto de la invención.

La invención se refiere a un sistema de lectura remota de contadores de energía eléctrica y de gestión de redes eléctricas de distribución en baja tensión .

Antecedentes de la invención.

Hasta hace poco tiempo, el método utilizado para realizar la lectura de los equipos de medida era visual, por un operario de la compañía eléctrica (o subcontratado) que realizaba rutas para optimizar los recorridos. A pesar de esta optimización de las rutas de lectura _r la toma de datos nunca podía realizarse en un día y hora, constantes a lo largo del tiempo. Posteriormente han a_parecido diversas tecnologías destinadas a la lectura remota de los contadores de consumo eléctrico, entre las que cabe destacar radio- módems, comunicaciones telefónicas o GSM, etc. Todas estas comunicaciones se realizan punto a punto entre la compañía eléctrica y cada uno de los contadores, a. excepción de las radio-comunicaciones que permiten que UXL operario en un vehículo realice el mismo recorrido que ha.cia anteriormente, pero sin bajarse del vehículo puesto que este dispone de un equipo radio-receptor móvil .

Descripción de la invención.

El sistema de lectura remota de equipos de medida objeto de la presente invención pretende no sólo sustituir

HOJADESUSTITUCIÓN (REGLA26)

los métodos actuales de lectura, sino que además permite, sin necesidad de sustituir el parque de contadores de consumo ya instalados, la gestión y conocimiento en cada momento de la red de distribución en Baja Tensión, además de permitir la telemedida, el telecontrol y el telemando. Pese a no ser necesaria la sustitución de los contadores de consumo ya instalados, el sistema también permite las comunicaciones con contadores-registradoxes más nuevos y sofisticados y que, en algunos casos, ya Llevan incorporadas aplicaciones para facilitar la telelectura de sus registros. El sistema también puede ser utilizado para la lectura remota de contadores de agua y gas.

Todo el sistema consta, a su vez, de dos subsistemas. Uno que comunica los equipos captadores de medidas con un concentrador de información que los gobierna, como preferencia, a través de las propias líneas de distribución de Baja Tensión, y otro subsistema que gestiona desde la Compañía la información recogida por cada concentrador - gobernador o MASTER, y la trata con un conjunto de programas informáticos desarrollados a tal efecto y al que denominamos

Gestor Automático de Dispositivos (GAD) . El software (GAD) permite, a través de los datos recogidos por el Master

(MET) , conocer con exactitud las curvas de carga de cada equipo de medida (es decir que cada consumidor individualmente) , de grupos de equipos de medida (grupos de consumidores) , del barrio, de todo el Centro de Transformación, etc., permitiendo, entonces a la compañía adquiriente, predecir, realizar estadísticas, ... y todos los demás procesos comunes a la gestión. Este segundo subsistema utiliza como medio de comunicación cualquiera que pueda comunicar dos puertos serie: el del Master Estación Transformadora (MET) y el de las aplicaciones del (GAD) .

HOJADESUSTITUCIÓN (REGLA26)

El primer subsistema está basado en una configuración esclavo-master o punto multipunto con variaciones. Los equipos esclavos son los captadores de medida o de consumo

(CM) y el equipo Master es el concentrador - gobernador situado en la estación transformadora (MET) .

Captadores de Medida: (CM)

Los captadores de medida (CM) se conectan en paralelo con todas las borneras de entradas del equipo de medida. Estas entradas pueden ser: alimentación, impulsos (en caso de que no disponga se le colocará un. captador óptico) , relojes tarifadores, puertos de comunicaciones en caso de que disponga, etc.

Su diseño es similar a la de la tapa cubrebornes del mismo con lo que es fácilmente sustituible por éste.

Los (CM) están compuestos por un equipo electrónico que capta diferentes INPUTS de los equipos de medida, ya sean estos analógicos, digitales, monofásicos, trifásicos, simple tarifa o multitarifa, estos son: - Captación de revoluciones del disco mediante un dispositivo óptico (captador óptico) que se adhiere a la ventana translúcida del contador de consumo, frente al disco, con un fuerte adhesivo, y que determina los cambios de refracción de la luz infrarroja, en función de los cambios de color o características refractarias del disco. Este dispositivo es calibrable en función de la distancia que existe entre el captador óptico y el disco, así como de la diferencia de ^refracción del haz luminoso. Además este dispositivo detecta mediante variaciones bruscas de la señal, tanto el corte del cable que le une con el cuerpo central del (CM) como

HOJADESUSTITUCIÓN (REGLA26)

cualquier manipulación que se le realice, entre ellas, el desenganche (arranque) del captador óptico, ...(así como cualquier manipulación que de cómo resultado una variación anormal de las características normales de funcionamiento) . El dispositivo, además, se adapta al. envejecimiento de los componentes así como a las variaciones de la luz ambiental. Captación de los impulsos en los contadores de consumo que incorporen este tipo de dispositivos emisores de impulsos (la mayoría de estos impulsos están normalizados, casi todos ellos los capta mediante un bucle de corriente que permite, incluso, la alimentación del elemento emisor en caso que necesite de esta) . Entre estos tipos de impulsos cabe destacar los impulsos libres de potencial, el estándar SO (según DIN 43864) y bucle de corriente.

- Captación de los cambios de tarifa de un equipo reloj tarifador convencional. Este dispositivo detecta los niveles de tensión en sus (hasta 15 tarifas) 5 terminales determinando cual es, en función del terminal que recibe tensión, la tarifa activa en cada momento. Comunicación directa con el equipo de medida en caso que este disponga de un puerto de comunicaciones. En este caso el (CM) guarda la información captada al equipo de medida y la envía a.1 Master Estación Transformadora (MET) en paquetes utilizando el protocolo de comunicaciones de los (CM) . El (CM) almacena toda esta información en diferentes posiciones de memoria, mediante un software específico.

HOJADESUSTITUCIÓN (REGLA26)

La memoria donde se almacena toda esta información así como otros parámetros que mencionaremos, que también son almacenados, se trasladan a una memoria no volátil en el momento en que desaparece el suministro energético. Para ello, el (CM) dispone de un circuito electrónico que capta los pasos por cero de la tensión. Cuando el tiempo que transcurre entre los pasos por cero, entrre 50 y 60 veces por segundo, es muy superior al normal, indicativo de que se ha producido un corte de tensión, el circuito electrónico envía un impulso al microcontrolador. Este, a su vez, desactiva el suministro de energía al resto de circuitos, y con la tens±ón residual guarda el contenido de ILa RAM en la memoria no volátil.

Posteriormente, cuando retorna la alimentación, y en previsión de que ésta no será estable durante los primeros periodos de tiempo, el mismo circuito electrónico resetea continuamente al microcontrolador, hasta, que se estabiliza la tensión, momento en el cual deja de resetearlo para que se inicie adecuadamente. En ese momento, el microcontrolador reconoce que es un (CM) con número de serie asignado y recarga la memoria no volátil en memoria RAM, funcionando como si no se hubiese producido el corte de suministro.

Cuando un (CM) es alimentado por primera vez (es decir, se alimenta por primera vez) el dispositivo, al leer la memoria no volátil detecta que no tiene número de serie dado de alta. En ese momento, el (CM) toma la iniciativa y, utilizando el protocolo de comunicaciones diseñado para esta aplicación, comunica con el concentrador (MET) indicándole su número de serie y que se trata de un nuevo dispositivo conectado en la red.

Toda esta información, así como otara que mencionaremos más adelante, es transmitida preferentemente por la red de

HOJADESUSTITUCIÓN (REGLA26)

baja tensión a petición del Master (MET) . Tanto el Master

(MET) como los (CM) pueden utilizar a otros equipos intermedios como equipos repetidores en caso de que no se pueda, establecer una comunicación directa entre un (CM) y un Master (MET) (en ambos sentidos) , parra ello puede utilizar tantos repetidores y saltos entre repetidores como sea necesario para conseguir la comunicaci-ón. Para ello los (CM) analizan las comunicaciones en baja tensión determinando que equipos comunican a su alrededor y con que niveles de calidad en las comunicaciones.

Los (CM) disponen, además, de un puerto de 8 bits de propósito general (entradas/salidas transistorizadas) . Este puerto es modificable en ambos sentidos, así el (CM) indica al concentrador (MET) durante las comunicaciones el estado de este puerto y/o el Master (MET) le solicita que cambie de O a I o viceversa. De este modo, es posible conectar al equipo diferentes dispositivos de control (salidas hacia relés de potencia para que se activen/desactiven en determinadas situaciones, entradas ha.cia el (CM) tales como detectores o alarmas, etc., y combinaciones de ellas, todo ello aprovechando las comunicaciones con el Master (MET) para, que éste realice las operaciones oportunas) .

Masfcer de Estación Transformadora. (MET) Este equipo se conecta al embarra.do de Baja Tensión del transformador o transformadores que alimenten a los (CM) que se cguiere controlar. Alternativamente se puede conectar en cuaXquier punto de la red que se desea gestionar.

El Master (MET) está compuesto por cuatro elementos: Un PC industrial o similar con disco dur ^~ o de tecnología flash o similar, una fuente de alimentación trifásica especial que funciona con fallos en todas las fases menos una, un módem

HOJADESUSTITUCIÓN (REGLA26)

de comunicaciones (acorde con el lugar donde se instale: fibra óptica, módem-radio, módem telefónico convencional, RDSI, GSM,..., MODEM de Media-Tensión.) y un equipo de comunicaciones, preferentemente en Baja Tensión BT y de tecnología similar a la de un (CM) , por cada transformador que tenga el Centro de Transformación.

El PC industrial o similar tiene la función de gestionar, mediante un software específico, las comun±caciones con los (CM) , así como con los equipos informáticos de gestión automática de dispositivos (GAD) .

Entre las características más destacables de este software se pueden citar:

Multitarea. Puede atender la petición de comunicación del equipo informático de gestión (GAD) mientras está comunicando con. un (CM) por Baja

Tensión B.T.

Detección y autocorrección cié datos erróneos. Adaptación del nivel de seguridad y trazas a la calidad de las comunicaciones. - Intercambio de datos con el ecjuipo informático de gestión (GAD), sólo paquetes pendientes. Para optimizar las comunicaciones no se envían los ficheros enteros sino sólo aquellas partes que faltan) . - Detección del mejor camino para, la comunicación con los (CM) (gestión de repetidores) .

Gestión de colisiones en las comunicaciones por B.T. Gestión de órdenes pendientes con los (CM) . Varias comunicaciones con un (CM) en función de si éste tiene comunicaciones pendientes (maxímetros, cambios de tarifa, congelaciones anteriores,...)

HOJADESUSTITUCIÓN (REGLA26)

Petición de congelación de lectura a todos los (CM) . Mediante esta orden el Master Estación Transformadora (MET) conoce ILa hora de la petición y, aunque comunique posteriormente, solicitará esta lectura y la guardará, no con la hora de la comunicación sino con la hora en que ordenó la congelación.

Su función básica es la de comunicar con los (CM) con la periodicidad programada individualmente con cada (CM) (asi se puede comunicar con un (CM) , por ejemplo cada cinco minutos y con otro una vez al mes, etc.) . Para esta comunicación podrá utilizar todos aq ^~ uellos caminos que crea conveniente según la calidad d.e las comunicaciones (directamente o a través de diferentes (CM) que actúen como repetidores,...)

La fuente de alimentación es trifásica; funciona aunque fallen dos de las tres fases. Incorpora un Watchdog (reset) que actúa en caso que el PC industrial o similar no le suministre un tren de impulsos. Asi si el PC industrial o similar queda en un bucle cerrado la placa de alimentación realizará un reset del sistema (esta operativa también la puede llevar a cabo directamente el PC si detecta que algún elemento, que no sea él mismo, rαa dejado de funcionar correctamente) . La fuente de alimentación incorpora un bus de comunicaciones óptoaislado entre el PC industrial o similar y los módems de baja tensión.

El equipo de comunicaciones en Baja Tensión incorpora un software similar al del (CM) para la gestión de las comunicaciones. Este software incorpora el protocolo de comunicaciones desarrollado para estas comunicaciones, con todos los parámetros de recuperación de errores y adaptación

HOJADESUSTITUCIÓN (REGLA26)

a la calidad de las mismas. Este equipo se comunica con el PC industrial o similar, que es el que tutela las comunicaciones, a través de un bus optoaislado extensible (cada equipo se puede conectar a un nuevo vecino) a través de un protocolo diseñado a tal efecto. De estos equipos conectados entre sí por el bus, se instalarán tantos como transformadores tenga el centro transformador.

El módem de comunicaciones con el software de gestión GAO será de la tecnología de comunicaciones más apropiada, o el que la compañía requiera oportuno. Puesto que el equipo principal, que gestiona las comunicaciones, es un PC industrial o similar, podemos decir que cualquier método de comunicación existente hasta el momento o que se desarrolle que sirva para la comunicación entre dos PCs es exportable al sistema.

Toda la información del Master Estación Transformadora (MET) es almacenada en memorias de tipo flash o similar, ya qtαe en caso de fallo del suministro esta información vital no se pierde. Al igual que el (CM) , el Master Estación Transformadora (MET) dispone de un sistema de arranque ordenado, hasta que los niveles de tensión no se han normalizado el Master Estación Transformadora (MET) no arranca.

Los archivos de información referente a las comunicaciones están en formato binario e indexados, de tal manera que cuando el software de gestión de la compañía comunica con el Master Estación Transformadora (MET) para solicitarle estos archivos, no son enviados totalmente sino sólo aquellas partes del archivo que falten en el software de gestión.

Estas comunicaciones también s irven para actualizar diferentes parámetros del Master Estación Transformadora

HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)

(MET) , entre ellos fecha y hora, actualizaciones de software , (CM) asociados , cambios de parámetros de las comunicaciones , cambios en los algoritmos de gestión de ^repetidores , borrado/reemplazo de f icheros binarios , etc .

Descripción de las figuras .

Para complementar la descripción que se está realizando y con obj eto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un j uego de dibuj os en los que , con carácter ilustrativo y no limitativo , se lia representado lo siguiente :

La f igura 1 muestra un diagrama general del sistema de la invención . - La f igura 2 muestra un diagrama de un ej emplo de realización de un captador de medida (CM) . La f igura muestra un diagrama cié bloques de un ej emplo de realización del máster estación transformadora (MET) .

Realización preferente de la invención

El sistema obj eto de la presente invención consta de ^• un primer subsistema que comunica los equipos (CM) con un concentrador de información (MET) a travé s de las líneas de distribución de Baj a Tensión, y de un segiαndo subsistema que gestiona la información recogida por e 1 concentrador de información MET y la trata con una s erie de programas informáticos específicos designado gestor automático de dispositivos (GAD) . Este segundo subsistema utiliza como medio de comunicación cualquiera que pueda comunicar dos puertos serie : el del Master Estación Transformadora (MET) con el de

HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)

las aplicaciones del gestor automático de dispositivos

(GAD) .

El primer subsistema está basado en una configuración esclavo-master o punto multipunto con variaciones. Los equipos esclavos son los captadores de medida (CM) y el equipo Master es el concentrador de la estación transformadora (MET) .

Los (CM) se conectan en paralelo con todas las borneras de entradas del equipo de medida. Estas entradas pueden ser: alimentación, impulsos (en caso de que no disponga se le colocará un captador óptico) , reloj es tarifadores, puertos de comunicaciones en caso de que disponga.

El captador de medida (CM) mostrado en el ejemplo de realización de la figura 2 comprende: un equipo electrónico (1, 1') , un modulo lector de medida (2) , un microcontrolador

(3) que almacena la información mediante un software especifico en diferentes posiciones de memoria, una memoria no volátil (4) para el almacenaje cié los datos almacenados en el caso de que el (CM) detecte un fallo del suministro energético, un puerto serie de comunicaciones (5) para establecer una comunicación con el máster MET a través de la red de baja tensión (6) , unos móchalos (7, 8, 9, 10) de filtrado, decodificación, modulación y etapa de potencia para el tratamiento de las señales portadoras de la información, y un puerto (11) cié 8 bits de propósito general modificable en ambos sentidos para la conexión de diferentes dispositivos de control .

El Master de la Estación transformadora (MET) se puede conectar al embarrado de Baja Tensión (12) del transformador o transformadores que alimenten a los (CM) que se desea controlar, tal como se muestra en figura 3, o en cualquier punto de la red que se desea gestionar.

HOJADESUSTITUCIÓN (REGLA26)

En el ejemplo de realización mostrado en la figura 3, dicho MET comprende: un PC industrial o similar (13) con disco duro de tecnología flash o similar, una fuente de alimentación trifásica (14) especial que funciona con fallos en todas las fases menos una, un módern de comunicaciones

(15) acorde con las conexiones disponibles (fibra óptica, módem-radio, módem telefónico convencional, RDSI, GSM,...,

MODEM de Media-Tensión) en el lugar de instalación, y unos equipos de comunicaciones en Baja Tensión BT, con los correspondientes módems (16, 16', ...) de Baja Tensión.

El PC (14) es el encargado de gestionar, mediante un software específico, las comunicaciones con los (CM) y con los equipos informáticos de gestión (GAD) .

La fuente de alimentación (14) incorpora un bus de comunicaciones óptoaislado (17) entre el PC industrial o similar (13) y los módems (16, 16') de b«a.ja tensión.

Una vez descrita suficientemente ILa naturaleza de la invención, así como un ejemplo de realización preferente, se hace constar a los efectos oportunos <gue los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenci ales de la invención que se reivindican a continuación.

HOJADESUSTITUCIÓN (REGLA26)