BRPI1011107A2 - Sistema antifurto de energia elétrica - Google Patents

Abstract

Sistema antifurto de energia elétrica. A presente invenção se refere a um sistema antifurto de energia elétrica de uma instalação cadastrada, ramal de distribuição, ou circuito de distribuição. No caso de uma instalação cadastrada, o sistema compreende uma fonte de corrente (4a), disposta imediatamente após ao medidor (m) de energia elétrica, ligada a um processador digitalizador de tratamento de corrente - pdtc (5a); uma fonte de corrente (4b), disposta imediatamente após à conexão do cabo alimentador da instalação cadastrada ao ramal de distribuição, ligada a um processador digitalizador de tratamento de corrente - pdtc (5b);ambos os processadores pdtc (5a) e (5b) estão conectados a um processador inteligente diferencial - pid (10a) que recebe os valores das correntes médias máximas resultantes destes processadores, pdtc (5a) e (5b), e os compara. A invenção se refere ainda, similarmente, a um sistema antifurto de energia elétrica de um ramal de distribuição e de um circuito de distribuição. A invenção ainda refere-se á avaliação do montante do furto de energia elétrica.

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção para “SISTEMA ANTIFURTO DE ENERGIA ELÉTRICA” A presente invenção está relacionada a um sistema antifurto de energia elétrica, preferencialmente, baseado em esquemas diferenciais por imagem de corrente, de instalação temporária ou permanente, e que permitem denunciar e/ou impedir furtos de energia, em, por exemplo, uma instalação consumidora cadastrada, um ramal de distribuição ou um circuito de distribuição.

INCONVENIENTES DA TÉCNICA ANTERIOR.

Os medidores de energia de uma instalação consumidora cadastrada, como, por exemplo, uma residência, não tem meios de evitar, por si só, os furtos de energia elétrica, que são efetuados por meio de desvios totais ou parciais, realizados antes do medidor de energia, no cabo alimentador da instalação cadastrada, ou até mesmo mediante sabotagem do medidor de energia, ou, ainda, por ligações diretas ao ramal distribuidor.

Em regiões mais pobres, onde há muitas instalações não cadastradas, as flações que furtam energia são visíveis e estão dispostas grotescamente a partir do ramal distribuidor, ou da saída do transformador ou do circuito de distribuição, originando emaranhados de fios caóticos e perigosos, conforme mostrado na figura 4.

Nas instalações cadastradas mais sofisticadas, tais como residências de luxo, instalações comerciais e/ou industriais, a conexão para o furto se dá com arranjos mais elaborados, geralmente não aparentes, confeccionados de modo embutido na alvenaria, podendo o mesmo ser manobrado e ocultado previamente à leitura da medição feita pelo funcionário da empresa distribuidora.

Nesses tipos de instalação, é ainda possível encontrar desvios paralelos, antes do medidor ou do disjuntor geral, que alimente somente parte da carga, existindo, então, furto de parcela da energia consumida naquele instante. Desta forma, o medidor de energia fica sempre contabilizando parte da carga, e, assim, o funcionário da empresa responsável pela leitura do medidor não consegue flagrar o medidor de energia parado, ou funcionando, caso o disjuntor geral seja desligado para averiguação.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

Um dos objetivos da presente invenção consiste em proporcionar um sistema com a finalidade de supervisionar, reportar, localizar, coibindo o furto de energia elétrica, atuando nas instalações consumidoras cadastradas e nos ramais e circuitos de distribuição. A empresa distribuidora poderá coibir o furto por meio do corte do fornecimento, com um sistema mais sofisticado, ou por meio de uma notificação por escrito e de ações legais.

Outros objetivos da presente invenção consistem em facilitar a instalação a baixo custo e usando práticas qúe não alterem os riscos já existentes e consagrados no manuseio e convívio com a eletricidade.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO O sistema de acordo com a invenção permite detectar furtos em arranjos sofisticadamente elaborados ou rústicos, assim como nos ramais de distribuição. O sistema de acordo com a invenção possibilita, ainda, a supervisão de circuitos de distribuição para uma primeira avaliação de quais ramais devem receber, prioritariamente, as supervisões nas instalações consumidoras cadastradas.

Vantajosamente, o referido sistema é auto-vigiado, pois em caso de violação de qualquer um de seus circuitos, a falta de recepção de qualquer dado de entrada irá gerar alarmes remotos, informando a ocorrência de uma anormalidade, ou apontará a descrição desta, conforme o desenvolvimento do IHM (interação homem-máquina) no processo. Esses alarmes também são gerados nos casos em que a porta lacrada do medidor é aberta, ou caso outro contato de selo seja violado. O sistema de acordo com a invenção baseia-se em um método diferencial, aplicável a qualquer configuração de esquema de furto praticado, o qual se fundamenta na supervisão de uma instalação consumidora cadastrada, ou seja, a potência que sai do ramal distribuidor, que é a mesma transmitida pelo cabo de alimentação, desconsiderando diminutas perdas, deve ser igual à potência que atravessa e sai do medidor de energia. Caso contrário, há o furto de energia elétrica. Assim, o sistema verifica a condição diferencial de potência, prioritariamente, através da condição diferencial de imagens de corrente advindas das fontes de corrente ou TCs (transformadores de corrente) do sistema antifurto de energia.

Assim para evitar o furto de energia, a solução proposta pelo sistema de acordo com a invenção é que o cabo de alimentação da instalação cadastrada seja supervisionado, desde imediatamente após a conexão do mesmo ao ramal de distribuição, até imediatamente após o medidor de energia elétrica.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A invenção será mais detalhadamente descrita, a seguir, com base nas figuras anexas. A figura 1 mostra uma concretização preferida, em perspectiva, do sistema antifurto de acordo com a invenção; A figura 2 representa um esquema trifilar da concretização preferida do sistema antifurto de acordo com a presente invenção; A figura 3 mostra um esquemático de um concentrador, de um exemplo da concretização preferida do sistema de acordo com a invenção; A figura 4, já citada anteriormente, mostra fiações furtando energia; A figura 5 mostra um esquema de CPIDs — concentradores processadores inteligentes diferenciais de acordo com a invenção; A figura 6 mostra um “Simulador do Princípio Utilizado”, simulando um furto de energia no local relatado nas figuras 7, 8 e 9; A figura 7 mostra um relatório de ocorrências de sinal de pânico com o endereço do local da ocorrência da simulação do furto de energia; A figura 8 mostra o mapa indicando o armamento do local da simulação do furto; e A figura 9 mostra a foto aérea definindo o local, sinalizado com um círculo, onde está ocorrendo a simulação do furto de energia.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA

INVENÇÃO A figura 1 mostra uma concretização preferida do sistema antifurto de acordo com a invenção, em uma instalação consumidora cadastrada (1), onde os cabos de alimentação (7) saem de um poste. Os postes sustentam ou ancoram um ramal de distribuição (9), o qual é projetado para um determinado número de instalações consumidoras cadastradas (1). Observam-se ainda na figura as caixas de conexão (3A, 3B e 3C), um transformador (13) e um medidor de consumo de energia elétrica (M). A figura 2 mostra um esquema dos componentes do sistema antifurto de acordo com a invenção, em uma instalação consumidora cadastrada (1).

Observa-se na figura uma caixa selada (2), contendo um medidor de energia (M), uma caixa de conexão (3A), fontes de correntes (4A) junto ao medidor, e um processador digitalizador de tratamento da corrente PDTC (5A). Atualmente as empresas de distribuição exigem uma caixa de abrigo externa para o medidor e o disjuntor geral da instalação cadastrada, conforme mostrado na figura 1, no muro de uma residência. O processador PDTC (5A) envia os valores de uma corrente média máxima resultante para o processador inteligente diferencial PID - (10A), localizado na caixa de conexão (3B), a qual conecta o cabo de alimentação (7) ao ramal distribuidor (9). Os valores são enviados ao processador PID (10A) via cabos de conexão (6A), mas também podem ser enviados via infra-vermelho, fibra ótica, rádio freqüência, ou qualquer outra tecnologia, como, por exemplo, tipo Bluetooth, sob protocolo de comunicação RS 485.

Os dois valores de corrente a serem comparados são os denominados valores de corrente média máximo resultante, oriundos de um circuito mono, bi ou trifásico advindos dos processadores digitalizadores de tratamento de corrente - PDTC (5A) e (5B). Cada valòr é a média de três valores médios de 64 valores máximos das imagens de corrente, por fase, oriundas das fontes de corrente (4A) e (4B). A comunicação entre os processadores PDTC (5A) e (5B) com o processador PID (10A) pode ser, por exemplo, por meio de fio ou via rádio. Na prática, o processador PDTC (5B) e processador PID (10A) poderão estar juntos, abrigados na mesma caixa de contenção.

Na conexão a fio, são utilizados cinco fios para comunicação de dados, sendo um fio terra e mais quantos forem os contatos de selo especificados no esquema adotado. A conexão a rádio freqüência confere ao sistema menor custo e de acordo com a invenção requisitos como temporalidade e independência do medidor de energia elétrica utilizado. Os processadores (5A), (5B) e (10A) se comunicam via rádio frequência tipo ZigBee, verificadas as condições de visada e distância entre os rádios.

No sistema de acordo com a invenção, o processador PDTC (5A) também pode ser, vantajosamente, embarcado em um medidor de energia elétrica (M).

Observa-se ainda na figura 2 que a caixa de conexão do cabo de alimentação (3B) contém a fonte de corrente (4B), o processador PDTC (5B) e o processador PID (10A), enquanto que a caixa de conexão (3C), que conecta o ramal distribuidor (9) ao transformador ou circuito de distribuição (13), contém a fonte de corrente (4C), o processado PDTC (5C) e o processador PID (10B).

Opcionalmente, as caixas de conexão (3B) e (3C) poderão conter ainda, respectivamente, contatores (8A) e (8B). Caso se opte pelo uso desse tipo de arranjo de conexão, o sistema de acordo com a invenção poderá ter desligamento e religamento local ou remoto, da instalação consumidora cadastrada (1) ou do ramal de distribuição (13), se essa for a filosofia adotada pela empresa distribuidora, a um custo maior.

No caso da supervisão de uma instalação consumidora cadastrada (1), como se fosse isolada, o processador PID (10A) requisita os valores das correntes médias máximas resultantes dos processadores PDTC (5A) e (5B) e os compara. Havendo uma diferença a menos de um valor de “Mismatch” em tomo de 3%, e ajustável, configura-se a ocorrência de furto de energia elétrica na instalação cadastrada em foco. Caso contrário, a instalação apresenta normalidade. O processador PID (10A) emite sempre o valor da corrente média máxima resultante, recebida do processador PDTC (5B), e, caso exista, emite também um sinal de pânico por rádio com função de GPS (sistema global de posicionamento) acoplado, ou por qualquer meio de comunicação (12), tais como rádio freqüência, telefonia celular, telefonia fixa, satélite, cabo, infra-vermelho ou fibra ótica, para o servidor da empresa (11), servidor este que emitirá e/ou receberá um sinal inerente à instalação furtadora, localizando-a.

No caso real, conforme mostrado na figura 5, são utilizados os processadores concentradores inteligentes diferenciais - CPID (10A), com transmissão por ondas de rádio, que agregam e retransmitem as informações das instalações cadastradas até o concentrador do ramal de distribuição onde, então, as informações pertinentes são enviadas por GPRS ao servidor da empresa de distribuição. Os processadores CPID (10A) agregam as informações das instalações cadastradas (1), cujos cabos de alimentação (7) emanam de um mesmo poste ou ponto de conexão a partir do ramal de distribuição (9). O CPID (10A) referente a uma instalação cadastrada (1) de um poste se comunica via rádio tipo ZigBee com o CPID (10A) do poste vizinho, e assim sucessivamente, em direção ao CPID (10B) do transformador ou circuito de distribuição (13). Daí, então, o sinal é enviado para o servidor da empresa (11) por meio de qualquer um dos meios de comunicação (12) já mencionados.

Os processadores concentradores CPID também podem ser utilizados na supervisão de vilas de casas e prédios de apartamentos, lojas ou escritórios comerciais.

Para tomar o sistema de acordo com a invenção mais econômico, como as instalações cadastradas (1) são referências fixas, a utilização do GPS será requisitada apenas para a implantação da supervisão daquela instalação cadastrada (1), ou do ramal de distribuição, quando, então, será referenciada à coordenada geográfica da mesma. Ao chegar o sinal referenciado via rádio ao servidor da empresa, advindo da instalação cadastrada (1), ou do ramal de distribuição, o mesmo poderá gerar vários relatórios de IHM como os mostrados nas figuras 7, 8 e 9. Nestes casos, os mapas e fotos serão, então, obtidos por Reverse Geocoding.

Para a supervisão dos ramais de distribuição (9), todos os valores de corrente média máximo resultante oriundos de cada CPID (10A) de cada instalação cadastrada (1), que chegam ao processador PID (10B) do transformador ou circuito de distribuição (13), são somados e comparados com o valor de corrente média máximo resultante oriundo do processador PDTC (5C) das correntes vindas das fontes de corrente (4C), as quais saem do transformador ou circuito de distribuição (13) para alimentar o ramal de distribuição (9). Da mesma forma, havendo uma diferença a menos de um valor de “Mismatch” em tomo de 3%, e ajustável, configura-se a ocorrência de furto de energia elétrica na instalação cadastrada em foco. Caso contrário, o ramal de distribuição apresenta normalidade.

Se essa anormalidade não for acompanhada de uma anormalidade em alguma instalação cadastrada (1), é sinal de que está havendo furto de energia diretamente do ramal de distribuição (9), extemamente às instalações consumidoras cadastradas, o qual deverá ser inspecionado minuciosamente.

Os processadores PID (10A) e (10B) podem ser capazes tanto de detectar a ocorrência de um furto, e promover automaticamente a interrupção ou religamento do fornecimento de energia, quanto de receber comandos remotos para esse fim, quer de uma instalação cadastrada (1) ou de um ramal de distribuição (9), se a ação em tempo real for uma opção da empresa. Logicamente, essa é uma opção de custo adicional, mas, é possível.

As condições que configurarem ocorrência de furtos de energia são enviadas ao centro de controle da empresa (11), localizando o endereço da instalação ou ramal através das (IHM) interações-homem-máquina, tais como relatórios de ocorrências de pânico com o endereço do local (figura 7), o mapa mostrando o armamento do mesmo (figura 8), e a foto aérea definindo o local, sinalizado com um círculo vermelho, onde está ocorrendo o furto de energia (figura 9). Os relatórios mostrados na figura 7 foram obtidos através do “Simulador do Princípio Utilizado” (figura 6), simulando um furto de energia no local relatado nas figuras 7, 8 e 9.

Com tais informações a empresa pode tomar várias providências legais cabíveis, como, por exemplo, tomar conhecimento da ocorrência para uma ação futura; enviar uma conta de consumo do mês calculada por “forfait” com os relatórios e foto aérea localizando o endereço do furto; ir ao local com aparato legal para configurar a perda de receita; ou, se for o caso, instalar um acionamento remoto que atue em um contator para cortar o suprimento de energia elétrica quando houver furto.

Localmente, pode haver ainda uma sinalização visual ou sonora indicando que houve uma anormalidade, colocando o autor de um furto de energia em uma instalação cadastrada (1) ou, principalmente, no ramal distribuidor (9), em uma situação constrangedora, assim como avisando que esta ação está sendo comunicada e observada, o que, certamente, desestimula o furto.

Caso o furto ocorra em uma instalação consumidora cadastrada (1), o responsável pela mesma deve ser notificado dessa ocorrência. Quando estiver ocorrendo furto em um ramal de distribuição (9), por meio de uma instalação não cadastrada, os consumidores das instalações cadastradas (1) daquele ramal devem ser comunicados em suas contas de consumo da possibilidade de eventuais faltas de energia em vista de furtos na vizinhança, o que desestimula a prática do furto, evitando que essa prática se propague pela vizinhança, geralmente, por oferta de serviços de maus profissionais.

Adicionalmente, o sistema de acordo com a invenção pode permitir, via software, supervisionar, por “estimativa”, o medidor de energia (M), com a finalidade de saber se o mesmo está sendo grotescamente adulterado. Esta supervisão é feita por meio da média aritmética de quatro valores de corrente média máximo resultante, no intervalo de uma hora, e denomina-se a dita corrente de corrente máxima hora. Este último valor multiplicado pela relação de transformação do TC ou fonte de corrente, por λ/2/2, por 0,91, pelo número de fases do medidor (M), e pelo valor mínimo do fator de potência admitido pela empresa distribuidora, 0,92 ou 0,85, tem-se o valor de Wh na hora considerada. Somando-se esses valores durante todo o intervalo de horas da leitura a ser comparada, tem-se o valor de consumo estimado. Admitindo-se um erro de X%, que a prática indicará qual será, tem-se o valor consumo para comparação. Se a leitura de consumo for menor que este valor consumo para comparação, provavelmente, é um medidor a ser verificado se está grotescamente adulterado.

Finalmente, se a empresa de distribuição desejar fazer a supervisão de circuitos de distribuição, com a finalidade de identificar quais ramais de distribuição devem receber, prioritariamente, as supervisões das instalações cadastradas, este serviço será efetuado de maneira semelhante à da supervisão dos ramais. As correntes médias máximas resultantes dos processadores PDTC (5C) de cada ramal de distribuição (9) são enviadas, via GPRS, do respectivo processador PID (10B) para serem somadas às demais correntes médias máximas resultantes dos outros ramais que compõem o circuito de distribuição (13). Essa soma é comparada com a corrente média máxima resultante do circuito superior a este. Havendo uma diferença a menos de um valor de “Mismateh” em tomo de 3%, e ajustável, configura-se a ocorrência de furto de energia elétrica na instalação cadastrada em foco. Caso contrário, a instalação apresenta nonnalidade. A presente invenção não está limitada às concretizações descritas anteriormente, sendo, portanto, possível de ser aplicada em outras alternativas de utilização. Por exemplo, o sistema de acordo com a invenção pode ainda avaliar com maior exatidão o montante do furto praticado. Para isso, será necessário a inclusão de fontes de tensão nos processadores PDTC (5B e 5C), Caso se inclua uma fonte de tensão nos processadores PDTC, o sistema pode virar diferencial por potência.

Assim sendo, a presente invenção deve ser analisada de uma maneira ampla, com base nas reivindicações anexas.

Claims (15)

1. Sistema antifurto de energia elétrica de uma instalação cadastrada, caracterizado pelo fato de que compreende uma fonte de corrente (4A) disposta imediatamente após um medidor de consumo de energia elétrica (M); um processador digitalizador de tratamento de corrente — PDTC (5 A) que trata as imagens de corrente advindas da fonte de corrente (4A); uma fonte de corrente (4B) disposta precisamente na conexão do cabo de alimentação (7) a um ramal de distribuição (9); um processador digitalizador de tratamento de corrente -PDTC (5B) que trata as imagens de corrente advindas da fonte de corrente (4B); e um processador inteligente diferencial - PID (10A) que recebe os valores de corrente média máxima resultante dos processadores PDTC (5A) e (5B) e os compara.

2. Sistema antifurto de energia elétrica de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os valores a serem comparados pelos processadores PDTC (5A) e (5B) são a média de três valores médios de 64 valores máximos por fase das imagens de corrente oriundas das fontes de corrente (4A) e (4B).

3. Sistema antifurto de energia elétrica de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de considerar como valor de corrente para comparação diferencial, tal como a corrente média máximo resultante, qualquer modo que associe um valor escalar ou numérico em troca a um valor vetorial com a finalidade de propiciar uma comparação entre esses valores.

4. Sistema antifurto de energia elétrica de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que na comparação entre os valores das correntes média máxima resultante oriundas dos processadores PDTC (5A) e (5B), efetuada pelo processador PID (10A), havendo um valor diferencial, a menos de um valor de mismatch de 3 %, ajustável, configura furto de energia elétrica.

5. Sistema antifurto de energia elétrica de acordo com uma das reivindicações 1 a 4 , caracterizado pelo fato de que os valores das correntes média máxima resultante são enviados ao processador PID (10A), via cabos de conexão (6A), via infra-vermelho, fibra ótica ou rádio freqüência ou qualquer outro meio de comunicação.

6. Sistema antifurto de energia elétrica de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que ao ser detectado um valor acima do mismatch, o processador CPID (10A) emite um sinal de pânico para o outro rádio ou para o servidor da empresa (11) por um meio de comunicação (12).

7. Sistema antifurto de energia elétrica de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o meio de comunicação (12) é por radio freqüência com função de GPS (sistema global de posicionamento) acoplado, ou telefonia celular tipo GPRS, telefonia fixa, satélite, cabo, infra-vermelho ou fibra ótica.

8. Sistema antifurto de energia elétrica de um ramal de distribuição, caracterizado pelo fato de que compreende um processador digitalizador de tratamento de corrente — PDTC (5C), com uma fonte de corrente (5C), e um processador inteligente diferencial PID (10B) do transformador ou circuito de distribuição (13), sendo que todos os valores de corrente média máximo resultante de cada instalação cadastrada (1), que chegam ao processador PID (10B) via comunicação ZigBee, são somados e comparados com o valor de corrente média máximo resultante do processador PDTC (5C), oriundo dos valores vindos das fontes de corrente (4C), correspondentes às imagens das ditas correntes que saem do transformador ou circuito de distribuição (13) para alimentar o ramal de distribuição (9).

9. Sistema antifurto de energia elétrica de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que na comparação entre as correntes média máxima resultante efetuada pelo processador PID (10B), um valor diferencial, a menos de um valor de mismatch de 3 %, ajustável, configura furto de energia elétrica no ramal de distribuição.

10. Sistema antifurto de energia elétrica de um circuito de distribuição, caracterizado pelo fato de que compreende processadores digitalizadores de tratamento de corrente — PDTC (5C), com uma fonte de corrente (5C), e um processador inteligente diferencial PID (10B) do transformador ou circuito de distribuição (13), sendo que as correntes média máxima resultante dos respectivos processadores PDTC (5C), de cada ramal de distribuição (9), são enviadas, via GPRS, do respectivo processador PID (10B) para serem somadas às demais correntes médias máximas resultantes dos outros ramais que compõem o circuito de distribuição (13), sendo que essa soma é comparada com a corrente média máxima resultante do circuito superior a este.

11. Sistema antifurto de energia elétrica de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que na comparação entre o valor da soma das correntes médias máximas resultantes dos outros ramais e o valor da corrente média máxima resultante do circuito superior, havendo um valor diferencial, a meiios de um valor de mismatch de 3 %, ajustável, configura furto de energia elétrica no ramal de distribuição.

12. Sistema antifurto de energia elétrica de acordo com uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a fonte de corrente (4B), o processador PDTC (5B) e o processador PID (10A) estão dispostos em uma caixa de conexão (3B); e a fonte de corrente (4C), o processador PDTC (5C) e o processador PID (10B) estão dispostos em outra caixa de conexão (3C), as ditas caixas (3B, 3C) sendo alimentadas pelo ramal distribuidor (9), e podendo conter, respectivamente, contatores (8A) e (8B).

13. Sistema antifurto de energia elétrica de acordo com uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que os processadores PID (10A) e (10B) podem detectar a ocorrência de um furto e interromper/religar o fornecimento de energia.

14. Sistema antifurto de energia elétrica de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a interrupção/religamento de uma instalação cadastrada (1) ou de um ramal de distribuição (9) ocorre por meio de comandos remotos recebidos por PID (10A) e/ou (10B).

15. Sistema antifurto de energia elétrica de acordo com uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que pode avaliar o montante do furto praticado.