BRPI1003877A2 - Three Phase Distribution Transformer with Integrated Electric Power Measurement - Google Patents
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- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
Abstract
TRANSFORMADOR DE DISTRIBUIÇçO TRIFÁSICO COM MEDIÇçO INTEGRADA DE ENERGIA ELÉTRICA, descreve-se a presente patente de invenção como um transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica que, de acordo com as suas características, propicia a formação de um transformador de distribuição trifásico (1) em estrutura própria e específica do tipo eletromecânica que integra em caixa (2) externa e solidária ao tanque do transformador de distribuição trifásico (1) um medidor de energia elétrica (4) e dispositivos eletrônicos de comunicação e transferência dos dados registrados, com vistas a possibilitar uma completa otimização nos procedimentos destinados a medir o consumo total de energia do posto de transformação, impossibilitar o acesso de consumidores ao medidor de energia, identificar e reduzir o número de fraudes na rede de baixa tensão e disponibilizar informações relativas ao monitoramento realizado na rede de baixa tensão, assim como contribuir para reduzir as perdas comerciais na distribuição de energia junto a consumidores urbanos.THREE-PHASE DISTRIBUTION TRANSFORMER WITH INTEGRATED ELECTRIC POWER MEASUREMENT, the present invention is described as a three-phase distribution transformer with integrated electric power metering which, according to its characteristics, enables the formation of a three-phase distribution transformer ( 1) in its own specific electromechanical structure that integrates in a box (2) external and integral to the three-phase distribution transformer tank (1) an electric power meter (4) and electronic devices for communication and transfer of recorded data, with enable a complete optimization of the procedures to measure the total energy consumption of the transformer station, make it impossible for consumers to access the energy meter, identify and reduce the number of frauds in the low voltage network and provide information regarding the monitoring performed. in low te network as well as contribute to reducing commercial losses in the distribution of energy to urban consumers.
Description
"TRANSFORMADOR DE DISTRIBUIÇÃO TRIFÁSICO COM MEDIÇÃO INTEGRADA DE ENERGIA ELÉTRICA""THREE-PHASE DISTRIBUTION TRANSFORMER WITH INTEGRATED ELECTRIC POWER MEASUREMENT"
Refere-se a presente patente de invenção a transformadores de distribuição de energia elétrica em geral, mais especificamente a um transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica que, de acordo com as suas características gerais, possui como princípio básico propiciar a formação de um transformador de distribuição trifásico em estrutura própria e específica do tipo eletromecânica que integra em caixa externa e solidária ao tanque do transformador de distribuição trifásico um medidor de energia e dispositivos eletrônicos de comunicação e transferência dos dados registrados, com vistas a possibilitar de forma extremamente prática, segura e precisa uma completa otimização no conjunto de procedimentos destinados a medir remotamente grandezas como tensão, corrente, potência e demanda, assim como o consumo total de energia elétrica do posto de transformação, impossibilitar o acesso de consumidores ao medidor de energia elétrica, identificar e reduzir o número de fraudes na rede de baixa tensão de energia elétrica e disponibilizar informações relativas ao monitoramento realizado na rede de baixa tensão incluindo listas de ocorrências registradas e curvas de carregamento dos postos de transformação, assim como contribuir para reduzir as perdas comerciais na distribuição de energia elétrica por parte das concessionárias dé energia elétrica junto a consumidores e, tendo como base, um transformador de distribuição trifásico com grande robustez, segurança e versatilidade.The present invention relates to power distribution transformers in general, more specifically to a three-phase distribution transformer with integrated power measurement which, according to its general characteristics, has as its basic principle to provide the formation of a three-phase distribution transformer in its own specific electromechanical structure that integrates in an external housing and in solidarity with the three-phase distribution transformer tank an energy meter and electronic devices for communication and transfer of registered data, with a view to making it extremely practical , safely and accurately needs a complete optimization of the set of procedures to remotely measure quantities such as voltage, current, power and demand, as well as the total electricity consumption of the transformer station, making it impossible for consumers to access the energy meter and identify and reduce the number of frauds in the low voltage grid and provide information related to the monitoring performed in the low voltage grid including lists of recorded occurrences and loading curves of the transformer stations, as well as contribute to reduce losses utilities in the distribution of electricity by electric utilities to consumers and based on a three-phase distribution transformer with great robustness, safety and versatility.
O presente transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica apresenta design e formato específico, fácil acesso para melhor adaptação e segurança dos técnicos, características de praticidade no manuseio e funcionalidade, custos bastante acessíveis e, devido as suas características gerais e dimensões, é facilmente adaptável a uma vasta gama de redes de distribuição de energia elétrica em baixa tensão, técnicos e localidades em geral, independentes das características que apresentem.This three-phase power distribution transformer with integrated power metering features a specific design and shape, easy access for better fit and safety of technicians, practicality of handling and functionality, very affordable costs and, due to its general characteristics and dimensions, is easily adaptable to a wide range of low-voltage power grids, technicians and general locations, regardless of their characteristics.
No contexto atualmente conhecido de distribuição de energia elétrica, pode-se definir perda de energia elétrica como a diferença entre a quantidade de energia elétrica comprada ou gerada e distribuída pela concessionária de energia elétrica e a quantidade de energia elétrica efetivamente faturada aos consumidores, sendo que, estas perdas podem ser de duas naturezas:In the current known context of electricity distribution, loss of electricity can be defined as the difference between the amount of electricity purchased or generated and distributed by the utility and the amount of electricity actually invoiced to consumers. , these losses can be of two natures:
- perdas técnicas, volume de energia despendido por efeito Joule durante o processo de distribuição de energia, causado pelas resistências internas dos condutores e equipamentos de distribuição, sendo que, existem regulamentações técnicas que descrevem como esse montante pode ser estimado; e estas perdas podem ser reduzidas através de investimento na construção de novas redes, da correta manutenção e melhor especificação dos equipamentos e da melhoria dos processos de distribuição de energia elétrica; e- technical losses, volume of energy spent by the Joule effect during the power distribution process caused by the internal resistances of the conductors and distribution equipment, and there are technical regulations describing how this amount can be estimated; and these losses can be reduced by investing in the construction of new networks, the correct maintenance and better specification of equipment and the improvement of electricity distribution processes; and
- perdas comerciais ou não técnicas, montante de energia elétrica gerado mais o comprado pela concessionária e não faturado aos consumidores, descontadas as perdas técnicas, sendo que, a causa mais comum destas perdas são ligações irregulares, entretanto, erros de medição, erro de leitura, erro de faturamento ou defeito de equipamentos empregados também são possíveis.- commercial or non-technical losses, the amount of electricity generated plus that purchased by the concessionaire and not invoiced to consumers, less the technical losses, and the most common cause of these losses is irregular connections, however, measurement errors, reading errors. , billing error or equipment defect employed are also possible.
Ressalta-se que, estas perdas não técnicas provocam uma grande diminuição de receita para as concessionárias de distribuição de energia elétrica, sendo a redução destas perdas comerciais na distribuição de energia elétrica em consumidores de vital importância para o equilíbrio das concessionárias de energia elétrica. Além disso, ligações irregulares na rede de distribuição de energia elétrica representam um grande risco para a segurança pública, uma vez que alteram em muito as características da rede de energia elétrica e podem causar sérios acidentes e incêndios, por vezes fatais, principalmente os conhecidos gatos - objetos, serviços ou obras realizados sem autorização competente com o objetivo único de desviar energia elétrica, ou seja, consumir energia elétrica sem pagar por este consumo diretamente à concessionária de energia elétrica.It is noteworthy that these non-technical losses cause a large decrease in revenue for the electricity distribution concessionaires, and the reduction of these commercial losses in the distribution of electricity to consumers is of vital importance to the balance of the electricity concessionaires. In addition, irregular connections in the power grid pose a major risk to public safety as they greatly alter the characteristics of the power grid and can cause serious accidents and sometimes fatal fires, especially the well-known cats. - objects, services or works performed without competent authorization with the sole purpose of diverting electricity, that is, to consume electricity without paying for this consumption directly to the electricity concessionaire.
O Comitê de Distribuição - CODI desenvolveu estudo com o objetivo de identificar todas as causas, mesmo aquelas que geram pequenos valores de perdas, de forma que uma concessionária de energia elétrica pudesse atuar, caso fosse de seu interesse, na redução de todas as causas das perdas não técnicas. As causas das perdas não técnicas que foram identificadas para a elaboração do relatório do CODI são: falta de medição; cargas especiais; erros de medição; erros de faturamento; fraude interna; iluminação pública; desvio; ligação clandestina; e fraude. Dentre estas cabe ressaltar as mais importantes que são:The Distribution Committee - CODI developed a study with the objective of identifying all causes, even those that generate small values of losses, so that an electric utility could act, if it were in its interest, in reducing all the causes of losses. non-technical losses. The causes of non-technical losses that have been identified for the preparation of the CODI report are: lack of measurement; special cargoes; measurement errors; billing errors; internal fraud; Street lighting; Detour; clandestine binding; and fraud. Among these, the most important are:
- erros de medição, erros que podem ocorrer por falha humana, quando da realização das ligações e conexões ou devido a um mau dimensionamento dos componentes de medição, ou então devido a defeitos ou desgastes nos componentes dos equipamentos de medição;- Measurement errors, errors that may occur due to human failure, when making connections and connections, or due to incorrect dimensioning of the measuring components, or due to defects or wear of the measuring equipment components;
- erros de faturamento, erros que em sua maioria são compensados no mês seguinte, não ocorrendo assim perdas de energia, no entanto, algumas falhas no faturamento podem levar a perdas, como, por exemplo, no faturamento de consumo final onde os erros não poderão ser compensados devido ao encerramento do fornecimento; nas falhas de leitura cuja correção só ocorre após o sexto mês onde a recuperação é limitada e leva a uma perda de energia; e na transição decorrente da troca de medidores onde deficiências de sistema ou de procedimento podem levar a uma perda decorrente da não cobrança do resíduo de consumo do medidor retirado;- billing errors, errors that are mostly compensated in the following month, thus not causing energy losses, however, some billing failures can lead to losses, such as in final consumption billing where the errors cannot be be compensated due to closure of supply; in reading failures whose correction occurs only after the sixth month in which recovery is limited and leads to a loss of energy; and in the transition resulting from the change of meters where system or procedure deficiencies may lead to a loss due to the non-collection of the meter waste consumption removed;
- iluminação pública, pode ser significativa, já que por serem faturadas com base em consumo estimado, sem medição, os valores de energia elétrica cobrados pelas concessionárias geram erros expressivos, devido à falta de controle das alterações introduzidas no sistema de iluminação;- street lighting can be significant, since being billed based on estimated consumption, without measurement, the amounts of electricity charged by utilities generate significant errors, due to the lack of control of changes introduced in the lighting system;
- desvios, são em alguns casos de difícil detecção, pois executados com muito cuidado, exigem das concessionárias o desenvolvimento de treinamentos específicos e utilização de equipamentos especiais para facilitar sua identificação. Quando o indício do desvio leva à redução do consumo, pode-se, a partir deste fato, iniciar a verificação de sua existência, no entanto, muitas vezes, o desvio é executado desde o início da ligação, tornando bem mais difícil comprovar a sua ocorrência;- Deviations, in some cases are difficult to detect, because performed very carefully, require the concessionaires to develop specific training and use of special equipment to facilitate their identification. When the indication of the deviation leads to the reduction of consumption, one can, from this fact, start to verify its existence, however, many times, the deviation is executed from the beginning of the connection, making it much more difficult to prove its existence. occurrence;
- ligação clandestina, estas ligações realizadas à revelia da empresa podem ser divididas em dois tipos e devem merecer ações de combate específicas, sendo: casos isolados, ocorrem em locais onde a concessionária já possui redes de distribuição e atende normalmente os consumidores daquele local, sendo que, em função de dificuldades para uma ligação' através dos meios normais ou à intenção do consumidor de obter o fornecimento sem o pagamento das taxas e do consumo de energia, é feita a conexão à rede de distribuição e a energia é utilizada sem nenhum registro pela concessionária; e áreas com alta incidência, trata-se de um problema econômico social; e- clandestine connection, these calls made in default of the company can be divided into two types and should deserve specific combat actions, as follows: isolated cases, occur in places where the concessionaire already has distribution networks and normally serves consumers in that location, being whereas due to difficulties in connection through normal means or the consumer's intention to obtain supply without payment of fees and energy consumption, connection to the distribution network is made and energy is used without any registration by the concessionaire; and areas with high incidence, this is a social economic problem; and
- fraude, ou furto de energia é o desvio da energia elétrica em pontos localizados antes da medição; adulteração dos mecanismos internos do medidor; alteração dos registros de consumo; interferência na chave de aferição; interferência na fiação dos circuitos dos sistemas de medição indireta; ligação à revelia; religação à revelia; interferência ou avaria provocada nos transformadores para instrumentos; e quaisquer outros atos provocados intencionalmente com o objetivo de diminuir o registro da energia efetivamente consumida na unidade consumidora. A prevenção e combate à fraude ou furto de energia representam um dos fatores importantes para a minimização das perdas comerciais das concessionárias de energia elétrica.- energy fraud or theft is the deviation of electricity at points located prior to measurement; tampering with the internal mechanisms of the meter; alteration of consumption records; interference with the calibration key; interference in the wiring of circuits of indirect measurement systems; default connection; reconnection by default; interference or damage to instrument transformers; and any other acts intentionally provoked in order to reduce the registration of the energy actually consumed in the consuming unit. Preventing and combating energy fraud or theft is one of the important factors for minimizing commercial losses of electric utilities.
É de amplo conhecimento- que o cálculo do valor das perdas não técnicas é uma tarefa bastante difícil de ser realizada, já que, com raras exceções, não é possível precisar onde estão ocorrendo estas perdas e conseqüentemente, estimar o seu valor. Quanto às perdas decorrentes de ações praticadas pelos consumidores, elas são ainda mais difíceis de serem dimensionadas, já que são realizadas com o cuidado de não serem descobertas pelas concessionárias de energia elétrica.It is well known that calculating the value of non-technical losses is a very difficult task to perform since, with rare exceptions, it is not possible to specify where these losses are occurring and therefore to estimate their value. As for the losses arising from actions taken by consumers, they are even more difficult to scale, as they are realized with care not to be discovered by the electric utilities.
Ressalta-se que, nos dias atuais, diversos estudos apontam que alguns alimentadores de distribuição de energia elétrica chegam a apresentar até sessenta por cento de perdas comerciais, o que é muito significativo frente os custos operacionais das concessionárias de energia elétrica.It is noteworthy that, nowadays, several studies indicate that some power distribution feeders can present up to sixty percent of commercial losses, which is very significant in view of the operating costs of the electric utilities.
Atualmente, são amplamente conhecidas pelo atual estado da técnica diversas tecnologias destinadas exclusivamente a minimizar e combater às perdas não técnicas, ou seja, auxiliar a fiscalização do consumo de energia elétrica e a redução das perdas comerciais na rede dé distribuição de energia elétrica por parte das concessionárias de energia elétrica, entre as quais:Nowadays, several technologies are exclusively known by the current state of the art, exclusively designed to minimize and combat non-technical losses, that is, to help the supervision of the electric energy consumption and the reduction of commercial losses in the electricity distribution network by the electric utilities, including:
- medidor fiscal, equipamento destinado à medição e registro de energia ativa, possibilitando a verificação de fraudes e a medição de possíveis perdas de energia em linhas de distribuição secundárias. O equipamento é fixado ao poste e conectado ao ramal de alimentação do consumidor, fazendo uma medição paralela com o medidor do cliente (medição comparativa). Possui como vantagens: compacto, sem despertar a atenção do consumidor; fácil instalação e adequado para uso ao tempo, com grau de proteção IP65; conexão do equipamento sem interrupção do sistema; medição em sistemas elétricos de quatro fios;- Fiscal meter, equipment for the measurement and recording of active energy, enabling the verification of fraud and the measurement of possible energy losses in secondary distribution lines. The equipment is fixed to the pole and connected to the consumer power extension, making a parallel measurement with the customer meter (comparative measurement). Its advantages are: compact, without attracting the consumer's attention; easy installation and suitable for weather use with IP65 degree of protection; equipment connection without system interruption; measurement in four-wire electrical systems;
- detetor de desvio de corrente (caça gato), sistema que realiza medições comparativas a fim de verificar se há desvio de corrente na entrada de- current deviation detector (cat hunting), a system that performs comparative measurements to check for current deviation at the input of
serviço do consumidor;consumer service;
- Iocalizador de cabos embutidos, sistema no qual a corrente desenvolvida em um condutor gera um-campo eletromagnético, que é detectado pelo equipamento, sinalizando e permitindo a identificação de desvios embutidos nas paredes da instalação do consumidor;- Embedded cable locator, a system in which the current developed in a conductor generates an electromagnetic field, which is detected by the equipment, signaling and allowing the identification of deviations embedded in the walls of the consumer's installation;
- lacre eletrônico, equipamento instalado no medidor de energia do consumidor, sinaliza para a concessionária, através de um leitor óptico, caso o lacre eletrônico seja rompido, sendo também ura método não-invasivo de detecção de- electronic sealing, equipment installed on the consumer's energy meter, signals to the concessionaire, through an optical reader, if the electronic sealing is broken, and is also a non-invasive method of detection of
perdas comerciais;commercial losses;
- sonda para eletrodutos, equipamento que localiza fraudes na instalação elétrica de consumidores de baixa tensão, sendo um método invasivo, pois necessita acessar a entrada do eletroduto no ramal de alimentação do quadro de entrada de energia elétrica, para introduzir a sonda e investigar um possível desvio de corrente;- conduit probe, equipment that locates fraud in the electrical installation of low voltage consumers, being an invasive method, as it needs to access the conduit entry in the power line of the electrical input board, to introduce the probe and investigate a possible current deviation;
- medição remota, consiste em colocar medidores em pontos estratégicos da rede de distribuição, que registrem o montante de energia elétrica consumida a partir do ponto de instalação, sendo que, os registros são coletados periodicamente pela concessionária e comparados com os dados de faturamento. As vantagens deste método são: redução da inadimplência e diminuição dos valores de DEC e FEC; e- remote measurement, consists of placing meters at strategic points of the distribution network, which record the amount of electricity consumed from the installation point, and the records are collected periodically by the utility and compared with the billing data. The advantages of this method are: reduced default and decreased DEC and FEC values; and
- medição da baixa tensão, baseada no sistema "Rede DAT", que consiste de cruzetas mais longas, com a rede de baixa tensão instalada na mesma cruzeta da rede de média tensão, utilizando condutores multiplexados, medidor de energia total do posto de transformação e caixa de distribuição ligada e afastada do poste.- low voltage measurement based on the "DAT Network" system consisting of longer crosspieces with the low voltage network installed on the same crosshead as the medium voltage network using multiplexed conductors, the total energy meter of the transformer station and switch box connected and away from the post.
Algumas concessionárias de energia elétrica têm desenvolvido experiências próprias para o monitoramento de alimentadores de distribuição, de modo a obter um maior controle e precisão no cálculo das perdas.Some utilities have developed their own experiences for monitoring distribution feeders to gain greater control and precision in the calculation of losses.
Aplicando-se os procedimentos definidos no relatório CODI - 19.34, Associação Brasileira de Distribuidores de Energia Elétrica - Minuta do Relatório CODI 19.34 - Cálculo das Perdas Técnicas, por uma das concessionárias, estima-se a perda técnica do alimentador e por diferença, calcula-se a perda comercial. Com estes resultados é possível, no entanto, identificar que o alimentador apresenta um valor de perdas de energia elétrica superior à média da concessionária e que as perdas comerciais são bastante expressivas, indicando a necessidade do desenvolvimento de ações para combatê-las. Através desta metodologia podem ser identificados os alimentadores mais críticos, direcionando a aplicação dos recursos da empresa de forma a obter um melhor aproveitamento. Posteriormente, são feitas inspeções de campo para identificação das perdas comerciais e a confirmação do valor encontrado.Applying the procedures defined in the report CODI - 19.34, Brazilian Association of Electricity Distributors - Draft Report CODI 19.34 - Calculation of Technical Losses, by one of the utilities, it is estimated the technical loss of the feeder and by difference, calculated if the commercial loss. With these results it is possible, however, to identify that the feeder has a value of losses of electricity higher than the average of the utility and that the commercial losses are quite expressive, indicating the need to develop actions to combat them. Through this methodology can be identified the most critical feeders, directing the application of company resources in order to obtain a better use. Subsequently, field inspections are made to identify commercial losses and confirm the value found.
Nesta linha de atuação, pode-se definir que para um adequado combate das perdas comerciais, é necessário em primeiro lugar o conhecimento detalhado das características técnicas da rede de distribuição de energia elétrica sob concessão, a fim de estimar, com a maior exatidão possível, o montante das perdas técnicas do sistema, incluindo sua variação com a tensão de alimentação e com o ciclo de carregamento de cada posto de transformação. Além do conhecimento das características técnicas de sua rede de distribuição de energia elétrica, a concessionária de energia elétrica deve também possuir o conhecimento do perfil sócio-econômico de seus consumidores, pois áreas com baixos índices sociais apresentam maior probabilidade de fraudes nos sistemas de medição de energia elétrica. Conhecidos os montantes das perdas comerciais e as parcelas que mais contribuem na sua composição, a concessionária de energia elétrica deve buscar métodos eficientes para combatê-las.In this line of action, it can be defined that, in order to adequately combat commercial losses, it is necessary firstly to have a detailed knowledge of the technical characteristics of the electricity distribution grid under concession, in order to estimate, as accurately as possible, the amount of the technical losses of the system, including their variation with the supply voltage and the loading cycle of each transformer station. In addition to the knowledge of the technical characteristics of its electricity distribution network, the electricity concessionaire must also have knowledge of the consumers' socioeconomic profile, since areas with low social indexes are more likely to have fraud in the metering systems. electricity. Knowing the amounts of commercial losses and the portions that contribute the most to their composition, the electric utility should seek efficient methods to combat them.
Desta forma, a concepção geral do presente transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica, objeto da presente patente, é baseada totalmente na sua estruturação simples e robusta com um mínimo necessário de componentes e funcionamento extremamente simplificado, seguro e otimizado, aliado aos procedimentos de manufatura e manutenção bastante práticos, de modo a gerar uma alternativa totalmente prática, barata e eficiente para os procedimentos de medições do consumo total de energia elétrica dos postos de transformação dispostos junto aos consumidores urbanos em geral de forma remota e registrando os dados diretamente em um equipamento coletor, impossibilitando qualquer tipo de acesso destes consumidores aos medidores de energia elétrica e auxiliando a identificar e reduzir drasticamente o número de fraudes nas redes de baixa tensão de energia elétrica das concessionárias de energia elétrica.Thus, the overall design of the present integrated three-phase power distribution transformer, which is the subject of the present patent, is based entirely on its simple and robust structure with a minimum of components and extremely simplified, safe and optimized operation, combined with very practical manufacturing and maintenance procedures in order to generate a totally practical, inexpensive and efficient alternative to the procedures for measuring the total electricity consumption of the transformer stations disposed of with urban consumers in general remotely and recording the data directly. collector equipment, making it impossible for consumers to access electricity meters and helping to identify and drastically reduce the number of frauds in the low voltage grids of electric utilities.
Deste modo, este transformador de distribuição trifásico indica de forma precisa e segura o consumo total de energia elétrica na rede de baixa tensão atendida em cada posto de transformação, ou seja, a concessionária de energia elétrica poderá então computar os valores mensais do consumo de energia elétrica de todos os consumidores urbanos de baixa tensão atendidos pelo posto de transformação e comparar o valor calculado com o registrado no mesmo período pelo medidor integrado ao transformador de distribuição trifásico, permitindo, assim, a clara identificação de fraudes na sua rede de distribuição de energia elétrica.Thus, this three-phase distribution transformer accurately and safely indicates the total electricity consumption in the low voltage network served at each transformer station, that is, the utility may then compute the monthly values of energy consumption all low-voltage urban consumers served by the transformer station and compare the calculated value with that recorded in the same period by the meter integrated with the three-phase distribution transformer, thus allowing the clear identification of frauds in its power distribution network. electric
A patente em apreço caracteriza-se por reunir componentes e processos em uma concepção diferenciada, a qual atenderá as diversas exigências que a natureza da utilização demanda, ou seja, medição do consumo total de energia elétrica dos postos de transformação de - forma remota e redução dos números de fraudes nas redes de baixa tensão. Concepção esta que garante um transformador de distribuição trifásico de grande eficiência, funcionalidade, resistência, durabilidade, segurança, versatilidade, inviolabilidade e precisão em razão das excelentes qualidades técnicas agregadas, o que proporciona vantagens e melhoras nos procedimentos de medição do consumo total de energia elétrica e, principalmente redução dos números de fraudes nas redes de baixa tensão e, cujas características gerais, diferem das demais formas e modelos amplamente conhecidos pelo atual estado da técnica.The present patent is characterized by bringing together components and processes in a different design, which will meet the various requirements that the nature of the use demands, ie measuring the total electricity consumption of the transformer stations - remotely and reducing fraud numbers in low voltage networks. This design guarantees a three-phase distribution transformer with high efficiency, functionality, resistance, durability, safety, versatility, tamper proof and precision due to the excellent aggregate technical qualities, which provides advantages and improvements in the procedures for measuring the total consumption of electricity. and, mainly, the reduction in the number of frauds in low voltage networks and whose general characteristics differ from other forms and models widely known by the current state of the art.
A presente patente consiste no emprego de um moderno, eficiente, seguro e funcional transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica formado por um conjunto de soluções elétricas e mecânicas corretamente incorporadas, compondo um transformador de distribuição trifásico completo e diferenciado com design exclusivo, detalhes de ótimo acabamento e características próprias, que incorpora uma estrutura própria e específica do tipo eletromecânica, de elevada durabilidade e resistência, formato geral paralelepipedal e contendo perfeitamente integrados e simetricamente dispostos entre si e junto ao transformador de distribuição trifásico um gabinete acondicionador como elemento de acondicionamento dos dispositivos eletrônicos e de medição do conjunto de medição integrada de energia elétrica; uma placa de circuito eletrônico como elemento de comando do conjunto de medição integrada de energia elétrica; um medidor digital de energia como elemento de medição da energia elétrica consumida; uma bucha de passagem como elemento de acesso aos terminais de tensão e corrente monitoradas do enrolamento de baixa tensão do transformador de distribuição trifásico; transformadores de corrente tipo bucha como elementos de monitoramente de toda a carga alimentada pelo transformador de distribuição trifásico; e antenas de comunicação como elementos de comunicação via rádio ou Bluetooth, de modo a viabilizar a formação de um conjunto único, completo e seguro, cujas formas e disposições internas e externas possibilitam a perfeita adaptação a uma vasta gama de redes de distribuição de energia elétrica, sendo especialmente projetado para estes fins. O presente transformador de distribuição trifásico baseia-se na aplicação de componentes e processos em uma concepção diferenciada, sem, no entanto, atingir um alto grau de sofisticação e complexibilidade, tornando possível solucionar alguns dos principais inconvenientes das demais formas e modelos conhecidos pelo atual estado da técnica e empregados na medição do consumo total do posto de transformação (medição final), assim como na redução das perdas comerciais na distribuição de energia elétrica em consumidores urbanos através da redução do número de fraudes na rede de baixa tensão, que se situam em uma faixa de trabalho na qual as dificuldades de utilização e aplicação, a baixa eficiência e performance e os acidentes são muito freqüentes e as formas e/ou modelos são baseadas em simples adaptações, sendo desta forma de relativa insegurança, grande deterioração e fragilidade, possíveis fraudes, pouca durabilidade e resistência, imprecisas, trabalhosa na aplicação, baixo rendimento, irrisória performance, custos superiores e grande desperdício de tempo.The present patent is the use of a modern, efficient, safe and functional three-phase distribution transformer with integrated measurement of electric power formed by a set of correctly incorporated electrical and mechanical solutions, composing a unique and complete three-phase distribution transformer with unique design, details of excellent workmanship and its own characteristics, incorporating its own specific structure of the electromechanical type, of high durability and resistance, general parallelepipedal shape and containing perfectly integrated and symmetrically arranged with each other and next to the three-phase distribution transformer a conditioning cabinet as an element of packaging of electronic and measuring devices of the integrated electric power metering set; an electronic circuit board as a control element of the integrated electricity metering assembly; a digital energy meter as a measurement element of the electricity consumed; a through bushing as an access element to the monitored voltage and current terminals of the low voltage winding of the three phase distribution transformer; bushing current transformers as monitoring elements of the entire load fed by the three-phase distribution transformer; and communication antennas as elements of communication via radio or Bluetooth, in order to enable the formation of a unique, complete and secure set, whose internal and external forms and arrangements allow the perfect adaptation to a wide range of electricity distribution networks. being specially designed for these purposes. The present three-phase distribution transformer is based on the application of components and processes in a different design, without, however, achieving a high degree of sophistication and complexity, making it possible to solve some of the main drawbacks of other forms and models known by the current state. technique and employed in measuring the total consumption of the transformer station (final measurement), as well as reducing the commercial losses in the distribution of electricity to urban consumers by reducing the number of frauds in the low voltage grid, which are a working range in which difficulties of use and application, low efficiency and performance and accidents are very frequent and the forms and / or models are based on simple adaptations, thus being possible relative insecurity, great deterioration and fragility. fraud, poor durability and resistance, inaccurate, sluggish application, low throughput, derisive performance, superior costs and a great waste of time.
Os objetivos, vantagens e demais características importantes da patente em apreço poderão ser mais facilmente compreendidas quando lidas em conjunto com as figuras em anexo, nas quais:The objectives, advantages and other important features of the patent may be more readily understood when read in conjunction with the accompanying figures, in which:
A figura IA representa uma vista em perspectiva posterior do transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica.Figure IA is a rear perspective view of the three-phase distribution transformer with integrated electric power metering.
A figura IB representa uma outra vista em perspectiva posterior do transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica.Figure IB represents another rear perspective view of the three-phase distribution transformer with integrated electric power metering.
A figura IC representa uma vista posterior do transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica.Figure IC is a rear view of the three-phase distribution transformer with integrated power metering.
A figura ID representa uma vista lateral do transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica.Figure ID is a side view of the three-phase distribution transformer with integrated power metering.
A figura IE representa uma vista superior do transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica.Figure IE represents a top view of the three-phase distribution transformer with integrated electric power metering.
A figura IF representa uma vista lateral em corte do transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica.Figure IF is a cross-sectional side view of the three-phase distribution transformer with integrated power metering.
A figura IG representa uma vista em perspectiva posterior em detalhe do transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica demonstrando em detalhe o gabinete acondicionador aberto.Figure IG is a rear perspective view in detail of the three-phase distribution transformer with integrated power metering demonstrating in detail the open conditioning cabinet.
A figura IH representa uma vista em perspectiva frontal em detalhe da parte interna do gabinete acondicionador demonstrando a placa de circuito integrado e o medidor digital de energia elétrica.Figure IH is a detailed front perspective view of the inside of the wrapping cabinet demonstrating the integrated circuit board and digital power meter.
A figura II representa uma vista em perspectiva frontal do transformador de corrente disposto junto aos terminais do enrolamento de baixa tensão.Figure II is a front perspective view of the current transformer arranged near the terminals of the low voltage winding.
A figura 2A representa uma vista frontal do gabinete acondicionador do transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energiaFigure 2A is a front view of the three-phase distribution transformer conditioning cabinet with integrated power metering.
elétrica coma tampa aberta.electric with lid open.
A figura 2B representa uma vista lateral do gabinete acondicionador do transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energiaFigure 2B is a side view of the three-phase distribution transformer conditioning cabinet with integrated power metering.
elétrica com a tampa fechada.cover with closed lid.
A figura 3 representa o fluxograma do acesso remoto, via comunicação de curta distância, da totalização da energia elétrica consumida pelo posto de transformação e informações acumuladas na memória de massa do transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica.Figure 3 represents the flow diagram of the remote access, via short distance communication, of the totalization of the electricity consumed by the transformer station and information accumulated in the mass memory of the three-phase distribution transformer with integrated electric power measurement.
A figura 4A representa o diagrama esquemático do circuito eletrônico do transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica.Figure 4A is a schematic diagram of the electronic circuit of the three-phase distribution transformer with integrated electric power measurement.
A figura 4B representa o diagrama elétrico do circuito eletrônico do transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica.Figure 4B represents the electrical diagram of the electronic circuit of the three-phase distribution transformer with integrated electric power measurement.
A figura 4C representa o diagrama elétrico do circuito eletrônico do transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica.Figure 4C represents the electrical diagram of the electronic circuit of the three-phase distribution transformer with integrated electric power measurement.
A figura 4D representa o diagrama elétrico da fonte de alimentação do circuito eletrônico do transformador de distribuição trifásico com mediçãoFigure 4D represents the electrical circuit diagram of the three-phase distribution transformer electronic circuit power supply with measurement.
integrada de energia elétrica.integrated power supply.
A figura 4E representa o diagrama elétrico da memória de massa do circuito eletrônico do transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica.Figure 4E represents the electrical mass memory diagram of the electronic circuit of the three-phase distribution transformer with integrated electric power measurement.
A figura 4F representa o diagrama elétrico das portas de comunicação do circuito eletrônico do transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica - cabo ótico medidor de energia; adaptador serial - módulo de comunicação Bluetootk, e porta para teste e depuração.Figure 4F represents the electrical diagram of the communication ports of the electronic circuit of the three-phase distribution transformer with integrated electric power measurement - optical cable power meter; serial adapter - Bluetootk communication module, and port for testing and debugging.
A figura 4G representa o diagrama elétrico dos sensores de temperatura e presença do circuito eletrônico do transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica.Figure 4G represents the electrical diagram of the temperature and presence sensors of the electronic circuit of the three-phase distribution transformer with integrated electric power measurement.
A figura 4H representa o diagrama elétrico do rádio alternativo de 900MHz do circuito eletrônico do transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica.Figure 4H represents the electrical diagram of the 900MHz reciprocating radio of the electronic circuit of the three-phase distribution transformer with integrated electric power measurement.
Como se infere nas figuras em anexo que ilustram e integram o presente relatório descritivo da patente de invenção de "Transformador de Distribuição Trifásico com Medição Integrada de Energia Elétrica", na figura (IA) é apresentado o mesmo de um modo geral, compreendido por um transformador de distribuição trifásico (1) completo e de características próprias, que incorpora uma estrutura própria e específica do tipo eletromecânica, de elevada durabilidade e resistência, formato geral paralelepipedal, formas e disposições internas e externas que se adaptam a uma vasta gama de redes de distribuição de energia elétrica, e contendo perfeitamente integrados e simetricamente dispostos entre si e junto ao transformador de distribuição trifásico (1) um gabinete acondicionador (2) de formato geral paralelepipedal e disposto verticalmente, paralelamente e simetricamente centrado na parte inferior da face póstero-exterior do tanque (IA) do transformador de distribuição trifásico (1) e entre os dois suportes de fixação (IB) do transformador de distribuição trifásico (1) no poste de sustentação através de parafusos de segurança e a um espaçamento mínimo do tanque (IA) que reduza a transferência de calor gerado no transformador de distribuição trifásico (1); uma placa de circuito eletrônico (3) disposta verticalmente, paralelamente e simetricamente na face latero-interior do gabinete acondicionador (2); um medidor digital de energia elétrica (4) do tipo trifásico, de formato geral retangular e disposto verticalmente, paralelamente e simetricamente à placa de montagem interna (2B); uma bucha de passagem (5) de formato geral cilíndrica e disposta transpassando à abertura posterior (2C) do gabinete acondicionador (2) e a parte posterior do tanque (IA) do transformador de distribuição trifásico (1); e transformadores de corrente tipo bucha (6) de formatos gerais toroidais com relação nominal 600-5A, classe de exatidão 0,3% e dispostos horizontalmente e simetricamente alinhados a partir da extremidade posterior às buchas dos terminais de fase (XI, X2, X3) do enrolamento de baixa tensão e internamente ao tanque do transformador de distribuição trifásico (1); e sendo que, o acesso remoto ao posto de transformação automatizado para leitura remota da energia elétrica deste é realizado via comunicação de curta distância entre a placa de circuito eletrônico (3) e os dois terminais remotos - smartphones do tipo Blackberry (7) e microcomputador do tipo Netbook{8) através de um protocolo de comunicação do tipo sistema mestre-escravo, tendo o smartphones do tipo Blackberry (7) um aplicativo específico baseado em linguágem Java e o microcomputador do tipo Netbook (8) um aplicativo específico baseado na plataforma Windows e utilizando linguagem Visual Basic.net.As shown in the accompanying figures illustrating and incorporating the present descriptive report of the patent for "Three-Phase Distribution Transformer with Integrated Measurement of Electric Energy", the figure (IA) is generally the same, comprised of a 3-phase complete distribution transformer (1) with its own characteristics, incorporating its own specific electromechanical structure, of high durability and resistance, general parallelepipedal shape, internal and external shapes and arrangements that adapt to a wide range of electrical power supply, and containing perfectly integrated and symmetrically arranged with each other and next to the three-phase distribution transformer (1) a general parallelepipedal-shaped conditioning cabinet (2) arranged vertically, parallel and symmetrically centered on the underside of the postero outside face Distribution Transformer Tank (IA) the three-phase (1) and between the two mounting brackets (IB) of the three-phase distribution transformer (1) on the support post by means of safety screws and to a minimum tank spacing (IA) that reduces the heat transfer generated in the three phase distribution transformer (1); an electronic circuit board (3) arranged vertically, parallel and symmetrically on the latero-interior face of the wrapping cabinet (2); a three phase, rectangular shaped digital power meter (4) of general rectangular shape arranged vertically, parallel and symmetrically to the internal mounting plate (2B); a generally cylindrical shaped bushing (5) disposed through the rear opening (2C) of the conditioning cabinet (2) and the rear of the tank (IA) of the three-phase distribution transformer (1); and general-purpose toroidal bushing (6) current transformers of nominal ratio 600-5A, accuracy class 0,3% and arranged horizontally and symmetrically aligned from the rear end to the phase terminal bushings (XI, X2, X3 ) from the low voltage winding and internally to the three-phase distribution transformer tank (1); and remote access to the automated transformer station for remote reading of electricity is via short-distance communication between the electronic circuit board (3) and the two remote terminals - Blackberry smartphones (7) and microcomputer. Netbook-type (8) via a master-slave-type communication protocol, with Blackberry-type smartphones (7) having a specific Java language-based application and Netbook-type (8) a platform-specific application Windows and using Visual Basic.net language.
O gabinete acondicionador (2) é constituído por uma tampa frontal inviolável (2A) de formato geral retangular e disposta verticalmente e simetricamente centrada na face frontal do gabinete acondicionador (2) através de parafusos adequados que a tornem totalmente inviolável, uma placa de montagem interna (2B) de formato geral retangular e disposta verticalmente, paralelamente e simetricamente centrada na face póstero-interior do gabinete acondicionador (2), uma abertura posterior (2C) de formato, geral circular e disposta verticalmente e simetricamente centrada na extremidade superior da face posterior do gabinete acondicionador (2) e uma conexão de aterramento disposta simetricamente entre o gabinete acondicionador (2) e o tanque (IA) do transformador de distribuição trifásico (1).The wrapping cabinet (2) is comprised of a generally rectangular shaped tamper-evident front cover (2A) arranged vertically and symmetrically centered on the front face of the wrapping cabinet (2) through suitable screws that make it fully tamper resistant, an internal mounting plate (2B) Generally rectangular, vertically arranged, parallel and symmetrically centered on the posterointerior face of the wrapping cabinet (2), a generally circular, vertically arranged, symmetrically centered rear opening (2C) at the upper end of the rear face of the conditioning cabinet (2) and a grounding connection arranged symmetrically between the conditioning cabinet (2) and the three-phase distribution transformer tank (IA) (1).
A placa de circuito eletrônico (3) é constituída por uma unidade de processamento (3A), uma memória de massa (3B) com capacidade de armazenamento das informações necessárias por período mínimo de quarenta e cinco dias, uma fonte de alimentação (3C) com dispositivos de proteção contra curtos-circuitos internos e contra distúrbios transitórios na rede de baixa tensão, um sensor de temperatura interna (3D) de avaliação das condições operacionais do circuito eletrônico (3) e garantia da exatidão da medição de energia elétrica do posto de transformação, um sensor de violação da tampa frontal inviolável (3E), um circuito de comunicação de curta distância com tecnologia Bluetooth (3F) através de antena (3G) e utilizando um adaptador Serial - Bluetooth, um circuito de comunicação de curta distância com tecnologia par de rádios (3H) através de antena (31) e utilizando um dispositivo Dongle de comunicação de curta distância via rádio 900 MHz com interface USB como porta serial a um microcomputador e um programa embarcado (firmware) com as funcionalidades requeridas pelo transformador de distribuição trifásico (lj.The electronic circuit board (3) consists of a processing unit (3A), a mass memory (3B) capable of storing the required information for a minimum of forty five days, a power supply (3C) with protection devices against internal short circuits and transient disturbances in the low voltage network, an internal temperature sensor (3D) for assessing the operating conditions of the electronic circuit (3) and ensuring the accuracy of the electrical measurement of the transformer station , a tamper-evident front cover tamper sensor (3E), a Bluetooth-enabled short-range communication circuit (3F) via antenna (3G), and using a Serial-Bluetooth adapter, a pair-short-circuit communication technology (3H) via antenna (31) and using a 900 MHz short-range radio communication USB interface as a serial port to a microcomputer and an embedded program (firmware) with the features required by the three-phase distribution transformer (lj.
O medidor digital de energia elétrica (4) é constituído por um cabo de comunicação serial óptica interligando o medidor de energia elétrica (4) à placa de circuito eletrônico (3), de modo a realizar a medição direta dos sinais de tensão (XI, X2, X3 e NEUTRO) e a medição indireta dos sinais de corrente das fases nas buchas dos terminais XI, X2 e X3 do enrolamento de baixa tensão do transformador de distribuição trifásico (1).The digital power meter (4) consists of an optical serial communication cable connecting the power meter (4) to the electronic circuit board (3) so as to perform direct measurement of voltage signals (XI, X2, X3 and NEUTRAL) and the indirect measurement of phase current signals in the bushings of terminals XI, X2 and X3 of the low voltage winding of the three-phase distribution transformer (1).
A bucha de passagem (5) é constituída por oito terminais isolados, sendo interligados internamente aos quatro sinais de tensão (as três fases XI, X2, X3 e o neutro XO da rede de baixa tensão) e quatro sinais de corrente (as três fase XI, X2 e X3 e o terminal para o fechamento da ligação em estrela), de modo a dar acesso aos terminais de tensão (XI, X2, X3 e NEUTRO) e corrente XI, X2 e X3 monitoradas do enrolamento de baixa tensão do transformador de distribuição trifásico (1).The bushing (5) consists of eight isolated terminals, being internally interconnected to the four voltage signals (the three phases XI, X2, X3 and neutral XO of the low voltage network) and four current signals (the three phases). XI, X2 and X3 and the terminal for closing the star connection) to give access to the voltage terminals (XI, X2, X3 and NEUTRAL) and current XI, X2 and X3 monitored from the transformer low voltage winding three-phase distribution (1).
A placa de circuito impresso (3) integrante do transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica possibilita o perfeito, seguro e preciso monitoramento do consumo de energia elétrica do posto de transformação e a transmissão das informações registradas diretamente para o terminal remoto - smartphones do tipo Blackberry (7) e microcomputador do tipo Netbook (8), através de comunicação via Bluetooth ou alternativamente por rádio.The integrated circuit board (3) of the three-phase distribution transformer with integrated power measurement enables perfect, safe and accurate monitoring of the power consumption of the transformer station and the transmission of recorded information directly to the remote terminal - smartphones. Blackberry (7) and Netbook (8) microcomputer, via Bluetooth or alternatively radio communication.
O protocolo de comunicação entre o transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica e seus dois terminais remotos é baseado em sistema mestre-escravo, onde o transformador de distribuição trifásico (1) somente responderá comandos enviados pelos seus terminais remotos - smartphones do tipo Blackberry (7) e microcomputador do tipo Netbook (8), com formatação exclusiva, de modo a evitar acessos impróprios e fraudes na medição da energia elétrica do posto de transformação e nas demais grandezas elétricas supervisionadas.The communication protocol between the three-phase distribution transformer with integrated electric power measurement and its two remote terminals is based on a master-slave system, where the three-phase distribution transformer (1) will only answer commands sent by its remote terminals - smartphone type. Blackberry (7) and uniquely formatted Netbook-type microcomputer (8) to prevent improper access and fraud in the measurement of electrical power at the transformer station and other supervised electrical quantities.
O smartphone do tipo Blackberry (7) possibilita apenas a leitura remota periódica da energia elétrica total consumida no posto de transformação monitorado, via um circuito de comunicação de curta distância com tecnologia Bluetooth (3F), com indicações da ocorrência de violação do gabinete acondicionador (2), interrupções do. fornecimento de energia elétrica e superaquecimento interno, além das datas da leitura atual e da anterior. Em complemento, deverá ser gerado um arquivo no formato "csv", para facilitar a transferência das leituras remotas realizadas com o smartphone do tipo Blackberry (7) para o sistema de processamento de dados da concessionária de energia elétrica. A cada nova leitura remota, deverão · ser reinicializados os estados dos três indicadores monitorados e gravado um evento na memória de massa (3B) da placa de circuito eletrônico (3).The Blackberry-type smartphone (7) allows only the periodic remote reading of the total electricity consumed at the monitored transformer station via a Bluetooth (3F) short-range communication circuit, indicating that the case has been tampered with ( 2),. electricity supply and internal overheating, in addition to the current and previous reading dates. In addition, a "csv" format file should be generated to facilitate the transfer of remote readings taken with the Blackberry (7) smartphone to the utility's data processing system. At each new remote reading, the states of the three monitored indicators must be reset and an event recorded in the mass memory (3B) of the electronic circuit board (3).
O microcomputador do tipo Netbook (8) possibilita a transferência dos dados acumulados na memória de massa (3B) da placa de circuito eletrônico (3), além da eventual medição de energia elétrica, em substituição ao smartphone do tipo Blaekberry (7), e para o monitoramento em tempo real das grandezas elétricas disponibilizadas no medidor digital de energia elétrica (4). A transferência dos dados acumulados na memória de massa (3B) é realizada utilizando qualquer uma das duas interfaces de comunicação de curta distância, circuito de comunicação de curta distância com tecnologia Bluetooth (3F) ou circuito de comunicação de curta distância com tecnologia par de rádios (3H). A cada quinze minutos são armazenadas as grandezas elétricas monitoradas pelo medidor digital de energia elétrica (4), incluindo a tensão e a corrente de cada fase do circuito de baixa tensão e a energia elétrica total consumida pelo posto de transformação. Adicionalmente, são armazenados na memória de massa (3B) os eventos indicativos da leitura da energia elétrica, interrupções no fornecimento de energia elétrica e eventuais ocorrências de superaquecimento interno e tentativas de violação do gabinete acondicionador (2).The Netbook-type microcomputer (8) enables the transfer of data accumulated in the mass memory (3B) of the electronic circuit board (3), in addition to the eventual measurement of electricity, replacing the Blaekberry-type smartphone (7), and for real-time monitoring of the electrical quantities available on the digital electricity meter (4). The transfer of accumulated data to mass memory (3B) is accomplished using either of the two short-range communication interfaces, Bluetooth (3F) short-distance communication circuit or radio-pair short-distance communication circuit. (3H). Every fifteen minutes the electrical quantities monitored by the digital electric meter (4) are stored, including the voltage and current of each phase of the low voltage circuit and the total electrical energy consumed by the transformer station. Additionally, the mass memory events (3B) are stored indicating the events of the electric power reading, interruptions in the electric power supply and possible occurrences of internal overheating and attempts to tamper with the conditioning cabinet (2).
O aplicativo específico do smartphone do tipo BlackBerry (7) inclui as funções para identificação do transformador de distribuição trifásico (1), apresentação em sua tela da energia elétrica total consumida e indicação da ocorrência dos eventos monitorados; assim como o aplicativo específico do microcomputador do tipo Netbook (8) .inclui todas as funções para permitir a medição remota da energia elétrica, monitoramento de grandezas elétricas em tempo real, transferência dos dados acumulados na memória de massa (3B), configuração e análise de eventos registrados e análise da variação diária das tensões, correntes e energia elétrica do posto de transformação supervisionado.The BlackBerry smartphone-specific application (7) includes functions for identifying the three-phase distribution transformer (1), displaying on its screen the total electricity consumed and indicating the occurrence of monitored events; as well as the Netbook-type microcomputer-specific application (8). It includes all functions to allow remote measurement of electricity, real-time monitoring of electrical quantities, transfer of accumulated data in mass memory (3B), configuration and analysis. of recorded events and analysis of the daily variation of voltages, currents and electrical energy of the supervised transformer station.
O aplicativo específico do microcomputador do tipo Netbook (8) através de seus menus possibilita entre outras funções: iniciar a execução dos procedimentos de configuração dos eventos supervisionados, monitoramento em tempo real, medição remota da energia elétrica e transferência e análise dos registros armazenados na memória de massa (3B) da placa de circuito eletrônico (3), escolher o meio de comunicação a ser utilizado (Bluetooth ou rádio), assim como definir a porta serial do microcomputador do tipo Netbook (8) a ser empregada.The Netbook (8) microcomputer-specific application through its menus enables, among other functions: to start the execution of supervised event configuration procedures, real-time monitoring, remote measurement of electric power and transfer and analysis of the records stored in memory. (3B) of the electronic circuit board (3), choose the communication medium to be used (Bluetooth or radio), as well as define the serial port of the Netbook-type microcomputer (8) to be used.
Cabe ressaltar que, o monitoramento implementado em tempo real pelo presente transformador de distribuição trifásico (1), possibilita uma avaliação do desempenho da rede de baixa tensão, a partir das grandezas elétricas supervisionadas pelo medidor de energia elétrica utilizado.It is noteworthy that the monitoring implemented in real time by the present three-phase distribution transformer (1), allows an evaluation of the low voltage network performance, based on the electrical quantities supervised by the electric power meter used.
Todo o circuito eletrônico aplicado no transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica apresenta compatibilidade eletromagnética adequada a sua aplicação como um todo, de modo a não sofrer qualquer tipo de dano durante a ocorrência de transitórios, curtos-circuitos eThe entire electronic circuit applied to the three-phase distribution transformer with integrated electric power measurement has electromagnetic compatibility suitable for its application as a whole, so as not to suffer any damage during the occurrence of transients, short circuits and
manobras de distribuição.distribution maneuvers.
O transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica permanece adquirindo dados do sistema elétrico e variáveis ambientais e os guarda em memória interna de eventos, sendo um evento gerado a cada 15 minutos. Desta forma, em qualquer instante um terminal remoto - smartphone do tipo Blackberry (7) e microcomputador do tipo Netbook (8) pode se aproximar do transformador de distribuição trifásico (1) e ler estes registros de dados e os dados atuais do sistema.The three-phase distribution transformer with integrated power metering continues to acquire data from the electrical system and environmental variables and stores them in internal event memory, an event being generated every 15 minutes. Thus, at any time a remote terminal - Blackberry smartphone (7) and Netbook microcomputer (8) can approach the three-phase distribution transformer (1) and read these data records and current system data.
Os ensaios de medição de perdas e elevação de temperatura práticos e não restritivos frente ao objeto reivindicado, baseiam-se em um estudo observacional, prospectivo e determinístico com o objetivo de avaliar a eficácia do transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica, assim como uma perfeita análise e interpretação da aplicação do mesmo junto as de redes de distribuição de energia elétrica em baixa tensão.Practical and non-restrictive loss measurement and temperature rise tests against the claimed object are based on an observational, prospective and deterministic study aiming to evaluate the effectiveness of the three-phase distribution transformer with integrated electric power measurement, as well as as a perfect analysis and interpretation of its application to those of low voltage power distribution networks.
Foram realizados ensaios de medição das perdas em vazio e em curto- circuito no transformador de distribuição com medição de energia integrada, de tensão nominal 13.800-380/220 V, 30 kVA, com cinco derivações internas (13.800, 13.200, 12.600, 12.000 e 11.400). Os resultados destes ensaios são apresentados na tabela abaixo para as derivações 1, 3 e 5.No-load and short-circuit loss measurement tests were performed on the integrated power metering distribution transformer of nominal voltage 13,800-380 / 220 V, 30 kVA, with five internal leads (13,800, 13,200, 12,600, 12,000 and 11,400). The results of these assays are presented in the table below for leads 1, 3 and 5.
DERIVAÇÃO PERDAS EM VAZIO (W) CORRENTE DE EXCITAÇÃO ·(%) PERDAS EM CURTO- CIRCUITO A 75 0C (W) PERDAS TOTAIS A 75 0C (W) 1 183,5 2,73 542,0 725,5 3 183,5 2,73 569,9 753,4 183,5 2,73 606,1 789,6DERIVATION LOSSES EMPTY (W) ACCURACY CURRENT · (%) SHORT CIRCUIT LOSSES AT 75 0C (W) TOTAL LOSSES AT 75 0C (W) 1 183.5 2.73 542.0 725.5 3 183.5 2.73 569.9 753.4 183.5 2.73 606.1 789.6
As perdas em vazio medidas são pouco superiores ao valor admissível padronizado pela ABNT NBR 5440 / 1999 (170 W). As demais medições atenderam aos valores admissíveis de perdas totais (740 W) e da corrente de excitação (4,3%), para a derivação de 13.800 V.The measured no-load losses are slightly higher than the allowable value standardized by ABNT NBR 5440/1999 (170 W). The other measurements met the allowable values of total losses (740 W) and excitation current (4.3%) for the derivation of 13,800 V.
O transformador de distribuição trifásico também foi submetido ao ensaio de elevação de temperatura normalizado para a derivação de maior perda total (11.400 V). Os resultados do ensaio normalizado são apresentados na tabela abaixo, podendo-se observar que os valores de elevação de temperatura são inferiores aos padronizados para o topo do óleo isolante (5 0°C) e para a média dos enrolamentos (55°C).The three-phase distribution transformer was also subjected to the normalized temperature rise test for the highest total loss derivation (11,400 V). The results of the standardized test are presented in the table below. It can be observed that the temperature elevation values are lower than those standardized for the top of the insulating oil (50 ° C) and the average of the windings (55 ° C).
ELEVAÇÃO DE TEMPERATURA EM RELAÇÃO AO AMBIENTE (0C) TOPO DO ÓLEO TERM. H1-H2 TERM. H2-H3 TERM. H3-H1 TERM. X1-X0 TERM. X2-X0 TERM. X3-X0 40,4 43,3 46,8 47,0 52,7 51,0 52,8ENVIRONMENTAL TEMPERATURE LIFTING (0C) OIL TOP TERM. H1-H2 TERM. H2-H3 TERM. H3-H1 TERM. X1-X0 TERM. X2-X0 TERM. X3-X0 40.4 43.3 46.8 47.0 52.7 51.0 52.8
Em complemento ao ensaio normalizado, transformador deIn addition to the standardized transformer test
distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica foi submetido ao ensaio de elevação de temperatura com Ciclos de carga residenciais, com fator de carga 0,49 e sobrecarga de 140 %. O ciclo de carga foi simulado pela aplicação de vinte e quatro níveis de corrente aos terminais do enrolamento de alta tensão, com os terminais do enrolamento de baixa tensão curto-circuitados. Não foram aplicadas as perdas em vazio do transformador neste ensaio.Three-phase distribution with integrated electric power measurement was subjected to temperature rise test with Residential Load Cycles, with load factor 0.49 and 140% overload. The charge cycle was simulated by applying twenty-four current levels to the high voltage winding terminals, with the low voltage winding terminals shorted. No transformer leakage losses were applied in this test.
Na aplicação de ciclos de carga residenciais de 140 %, observa-se que a elevação de temperatura do topo do óleo atinge a máxima de quase 60 °C, ao final da ponta de carga. Neste momento, as elevações de temperatura média dos enrolamentos e do ponto mais quente atingem respectivamente 72 0C e 85 °C. Deve-se notar que a ponta do ciclo de temperatura determinado para o transformador de distribuição é atrasada em relação ao ciclo de carregamento imposto. Mesmo após a redução da carga aplicada, a temperatura do óleo isolanteWhen applying residential load cycles of 140%, it is observed that the temperature rise of the top of the oil reaches a maximum of almost 60 ° C at the end of the load tip. At this time, the average winding and hottest temperature rises reach 72 ° C and 85 ° C respectively. It should be noted that the temperature loop tip determined for the distribution transformer is delayed relative to the imposed charging cycle. Even after reducing the applied load, the temperature of the insulating oil
continua em elevação.still rising.
Na verdade, este ensaio foi realizado para avaliar a temperatura interna do gabinete metálico onde serão instalados os circuitos eletrônicos do transformador proposto neste projeto. Neste caso, observa-se que a elevação de temperatura máxima ocorre após a ponta de carga do ciclo residencial simulado, atingindo o valor de aproximadamente 15 0C. Assim, pode-se estimar que a temperatura interna do gabinete acondicionador (2) não ultrapasse aproximadamente 55 °C, mesmo em dias com sol muito forte.In fact, this test was performed to evaluate the internal temperature of the metallic enclosure where the transformer electronic circuits proposed in this project will be installed. In this case, it is observed that the maximum temperature rise occurs after the load peak of the simulated residential cycle, reaching the value of approximately 15 ° C. Thus, it can be estimated that the internal temperature of the conditioning cabinet (2) does not exceed approximately 55 ° C, even on very sunny days.
Desta forma, o transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica possui a placa de circuito integrado (3) e o medidor digital de energia elétrica (4) especialmente concebidos para possibilitar a precisa e segura leitura remota de grandezas elétricas monitoradas, através de comunicação de curta distância via interface Bluetooth ou interface rádio. Estes dois dispositivos digitais poderão ser utilizados, indistintamente, para a leitura remota periódica da energia elétrica consumida no posto de transformação, com indicações de eventuais ocorrências de violações do gabinete acondicionador (2), interrupções do fornecimento de energia elétrica e superaquecimento interno, além das datas da leitura atual e da anterior. Em complemento é gerado um arquivo no formato "csv" que facilita a transferência das leituras remotas realizadas com esses dispositivos para o sistema de processamento de dados da concessionária de energia elétrica.In this way, the three-phase distribution transformer with integrated electric power measurement has the integrated circuit board (3) and the digital electric power meter (4) specially designed to enable the accurate and safe remote reading of monitored electrical quantities through Short-range communication via Bluetooth interface or radio interface. These two digital devices may be used interchangeably for the periodic remote reading of the electricity consumed at the transformer station, with indication of possible occurrences of disturbances of the conditioning cabinet (2), interruptions of the electric power supply and internal overheating, in addition to dates of current and previous reading. In addition, a "csv" format file is generated that facilitates the transfer of remote readings taken with these devices to the utility's data processing system.
Ressalta-se ainda que, através de qualquer uma das duas interfaces de comunicação de curta distância via Bluetooth ou rádio é possível que o computador portátil ou similar também seja empregado para a configuração dos eventos supervisionados, transferência dos dados armazenados na memória de massa e acompanhamento em tempo real das grandezas elétricas monitoradas pelo transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica.It is noteworthy that, through either of the two short-distance communication interfaces via Bluetooth or radio, it is possible that the laptop or similar computer can also be used for the configuration of supervised events, transfer of data stored in mass memory and monitoring. real-time of the electrical quantities monitored by the three-phase distribution transformer with integrated electric power measurement.
O transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica, por possuir os seus componentes totalmente integrados entre si, monta-se e desmonta-se com segurança, nada se desprega e nada tem para quebrar ou entortar, alcança-se um alto índice de desempenho e eficiência, aliado a alta durabilidade e absoluta segurança. Depois de totalmente integrados entre si, os componentes ficam presos e coesos, impedindo desta maneira que se soltem sozinhos quando em uso, ficando o conjunto totalmente disponível para as operações de medição do consumo total do posto de transformação, assim como da redução das perdas comerciais na distribuição de energia elétrica em consumidores urbanos e rurais através da redução do número de fraudes na rede de baixa tensão. Desta maneira, o transformador de distribuição trifásico (1) pode ser utilizado sem preocupação de quaisquer naturezas, principalmente quanto à durabilidade eThe three-phase distribution transformer with integrated electric power measurement, having its components fully integrated with each other, is safely assembled and disassembled, nothing is detached and nothing has to break or bend, a high rate of performance and efficiency combined with high durability and absolute safety. Once fully integrated with each other, the components become clamped and cohesive, thus preventing them from coming loose on their own when in use, making the set fully available for operations measuring the total consumption of the transformer station as well as reducing commercial losses. in the distribution of electricity to urban and rural consumers by reducing the number of frauds in the low voltage grid. In this way, the three-phase distribution transformer (1) can be used without any concern, especially regarding its durability and
segurança dos seus componentes.safety of its components.
Pelo tudo que foi exposto trata-se de um equipamento que será bem recebido pelas empresas concessionárias de energia elétrica e similares em geral, pois o transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica apresenta inúmeras vantagens, tais como: grande segurança, confiabilidade e agilidade na aplicação; grande rendimento e performance na sua aplicação em virtude de sua concepção geral; elevado conforto, comodidade e segurança aos técnicos; altíssima resistência e durabilidade geral, aliado a um baixo ou nenhum desgaste do conjunto como um todo; custos totalmente acessíveis o que possibilita uma ótima relação custo/benefício; prática e segura utilização por qualquer técnico; grande faixa de alcance; baixíssima e prática manutenção geral; perfeita e direta adaptação aos mais diversos tipos de redes de distribuição de energia elétrica em baixa tensão em geral; elevadíssima precisão operacional; medição remota do consumo total de energia elétrica do posto de transformação; elevada ergonomia operacional; segura e precisa identificação do número de fraudes na rede de baixa tensão de energia elétrica; completa inviolabilidade do conjunto de medição integrada de energia elétrica; impossibilitar de acesso dos consumidores ao medidor de energia elétrica; medição remota do consumo mensal de energia elétrica do posto de transformação; excelente redução das perdas comerciais na distribuição de energia elétrica; e a certeza de se ter um transformador de distribuição trifásico (1) que atenda plenamente as legislações e normas vigentes e as condições básicasFor all of the above, it is a piece of equipment that will be well received by the utility companies and similar in general, because the three-phase distribution transformer with integrated measurement of electricity has numerous advantages, such as: great safety, reliability and agility in application; great performance and performance in its application due to its general conception; high comfort, convenience and safety for technicians; very high strength and overall durability, coupled with low or no overall wear and tear; fully affordable costs for optimum value for money; practical and safe use by any technician; wide range; very low and practical general maintenance; perfect and direct adaptation to the most diverse types of low voltage power distribution networks in general; very high operational accuracy; remote measurement of the total electricity consumption of the transformer station; high operational ergonomics; secure and accurate identification of the number of frauds in the low voltage power grid; complete inviolability of the integrated electric power metering set; make it impossible for consumers to access the electricity meter; remote measurement of monthly electricity consumption of the transformer station; excellent reduction of commercial losses in the distribution of electricity; and the certainty of having a three-phase distribution transformer (1) that fully complies with applicable laws and regulations and the basic conditions
necessárias a sua aplicação.necessary for its application.
Todos estes atributos permitem classificar o transformador de distribuição trifásico com medição integrada de energia elétrica, como um meio totalmente versátil, eficiente, prático e seguro para realização da medição do consumo total de energia elétrica do posto de transformação e redução das perdas comerciais na distribuição de energia elétrica em consumidores urbanos e rurais de uma vasta gama de redes de distribuição de energia elétrica de baixa tensão disposta nos mais diversos tipos de locais, independente das características gerais que estes possam apresentar, sendo ainda de grande facilidade de aplicação e manuseio, aliada a grande performance e excelentes características gerais; contudo as medidas, dimensões e quantidades podem variar de acordo com as necessidades de cada aplicação.All of these attributes make it possible to classify the three-phase distribution transformer with integrated power metering as a fully versatile, efficient, practical and safe means of measuring the total power consumption of the transformer station and reducing commercial losses in power distribution. electricity in urban and rural consumers of a wide range of low voltage electricity distribution networks in various types of places, regardless of the general characteristics they may present, being still very easy to apply and handle, allied to great performance and excellent overall characteristics; however measurements, dimensions and quantities may vary according to the needs of each application.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BRPI1003877-9A BRPI1003877B1 (en) | 2010-10-25 | 2010-10-25 | three-phase distribution transformer with integrated electrical energy measurement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BRPI1003877-9A BRPI1003877B1 (en) | 2010-10-25 | 2010-10-25 | three-phase distribution transformer with integrated electrical energy measurement |
Publications (2)
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|---|---|
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| BRPI1003877B1 BRPI1003877B1 (en) | 2020-11-10 |
Family
ID=47739531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BRPI1003877-9A BRPI1003877B1 (en) | 2010-10-25 | 2010-10-25 | three-phase distribution transformer with integrated electrical energy measurement |
Country Status (1)
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-
2010
- 2010-10-25 BR BRPI1003877-9A patent/BRPI1003877B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| BRPI1003877B1 (en) | 2020-11-10 |
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