BRPI1100205B1

BRPI1100205B1 - dispositivo e método de medição de energia elétrica

Info

Publication number: BRPI1100205B1
Application number: BRPI1100205-0A
Authority: BR
Inventors: Lebeau Bernard; Paupert Marc; Coutelou Olivier
Original assignee: Schneider Electric Ind Sas
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2011-02-07
Publication date: 2019-11-05
Also published as: RU2011104188A; FR2956212A1; ES2629229T3; CA2727593C; FR2956212B1; US20110196629A1; RU2554607C2; CN102147430A; BRPI1100205A2; EP2354799B1; CN102147430B; CA2727593A1; EP2354799A1; US9423435B2

Abstract

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

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DISPOSITIVO E MÉTODO DE MEDIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA. Antecedentes da Invenção [001] A invenção refere-se a um dispositivo de medição de energia elétrica compreendendo:

pelo menos um sensor de corrente para suprir uma corrente de medição secundária representativa de uma corrente primária fluindo em um condutor elétrico primário, um circuito retificador e de medição eletrônica conectado ao dito pelo menos um sensor de corrente, um circuito de processamento conectado ao circuito retificador e de medição eletrônica, e um transmissor conectado ao circuito de processamento para transmissão de mensagens através de uma rede de comunicação sem fio para um receptor de medição de energia elétrica.

[002] A invenção também se refere a um método de medição de energia elétrica.

Estado da Técnica [003] Dispositivos eletrônicos para a medição de energia elétrica com elementos remotos são dispostos em condutores de linha elétrica para estimar ou medir corrente, energia e/ou eletricidade. Sistemas chamados de sistemas sem fio geralmente possuem uma primeira parte no condutor elétrico com um transmissor de rádio e uma segunda parte de centralização com um receptor de rádio e processamento de eletricidade e energia centralizado.

[004] O pedido de patente WO2008142429 ilustra um primeiro exemplo conhecido de um dispositivo. A tensão do sistema de energia principal é medida localmente com um divisor capacitivo. O suprimento de energia do conjunto de circuito eletrônico é essencialmente baseado na presença de uma bateria.

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2/17 [005] O documento EP2048482 descreve um suprimento de energia de conjunto de circuito eletrônico com múltiplas fontes e uma bateria.

[006] Os dispositivos do estado da técnica são geralmente dependentes do suprimento de energia externa ou da presença de uma célula de bateria ou uma bateria recarregável. Portanto, os mesmos possuem uma autonomia relativa e não são capazes de serem operacionais durante todo o tempo.

Sumário da Invenção [007] O objetivo da invenção é fornecer um dispositivo e um método para medir a energia elétrica permitindo o uso de uma fonte de energia externa, células de bateria ou baterias recarregáveis sendo evitadas.

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

um capacitor de integração de corrente elétrica conectado ao dito pelo menos um sensor de corrente através de meios retificadores de corrente;

um dispositivo de detecção limite de tensão conectado ao dito capacitor de integração para detectar um overshoot de um limite de tensão predefinido do dito capacitor de integração;

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

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3/17 [009] Os ditos dispositivos de comutação são preferivelmente constituídos de um componente do tipo tiristor interrompendo o ligar abaixo de uma corrente de manutenção, e os ditos dispositivos de detecção estão em um componente de referência de tensão com corrente de baixo vazamento na entrada.

[0010] Em uma modalidade preferida, o dispositivo compreende dispositivos de descarga para descarregar o dito capacitor de integração no final do ciclo de transmissão.

[0011] As ditas mensagens de energia transmitidas pelo transmissor contêm vantajosamente dados de contagem de pulso.

[0012] As ditas mensagens de energia transmitidas pelo transmissor preferivelmente contêm dados de medição de quantidade de corrente ou medição de energia.

[0013] Em uma modalidade particular, o dispositivo compreende meios para a detecção de cruzamento zero da corrente, a dita mensagem de energia sendo transmitida quando um cruzamento zero é detectado.

[0014] O circuito de processamento compreende vantajosamente dispositivos de correção para corrigir localmente os valores de dados de energia de acordo com os parâmetros que são pré-carregados ou enviados por mensagens de retorno anteriores.

[0015] O dispositivo compreende vantajosamente meios para computar um valor rms da dita corrente primária disposta no circuito de processamento e/ou em um módulo de processamento de um receptor.

[0016] Um método de medição de energia elétrica de acordo com a invenção compreende:

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

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4/17 o acionamento de ligar um comutador quando a tensão do dito capacitor de integração excede um limite predefinido;

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

a preparação e transmissão de uma mensagem de energia representativa de uma quantidade de energia elétrica ou de uma quantidade de corrente elétrica que fluiu no dito condutor elétrico primário;

o comando de descarga total do capacitor; e a interrupção do ligar do dito comutador.

[0017] O método de medição compreende vantajosamente:

o recebimento da dita mensagem representativa de uma quantidade de energia elétrica por um receptor, e incremento de um medidor de energia elétrica.

[0018] O método de medição compreende vantajosamente:

o recebimento de uma mensagem de retorno de um receptor compreendendo valores de configuração de correção e parâmetro; e preparação e transmissão da dita mensagem de energia representativa de uma quantidade de energia elétrica com dados de valor de energia elétrica completos.

[0019] Em uma modalidade particular, o método de medição compreende:

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

a detecção de um momento de cruzamento zero de uma tensão elétrica por um receptor;

a determinação pelo dito receptor de um valor representativo de uma diferença de fase entre uma tensão e uma corrente de

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5/17 acordo com o momento de cruzamento zero da dita tensão e do momento de recebimento da dita mensagem de energia.

[0020] A transmissão das mensagens de energia é vantajosamente realizada quando um número predefinido de carga e descarga de ciclos do dito capacitor é realizado, o valor de energia elétrica a ser transmitido dependendo do dito número predefinido de ciclos.

[0021] O método de medição compreende preferivelmente a correção de valores ou quantidades de energia elétrica para corrigir uma não linearidade do dito sensor de corrente através da faixa operacional, erros devido à corrente de vazamento de componente e/ou erros devido aos tempos de processamento e transmissão.

[0022] O método de medição compreende preferivelmente a transmissão de uma mensagem de retorno de um receptor de mensagem de energia, a dita mensagem de retorno compreendendo dados representativos de uma diferença de fase entre uma tensão e uma corrente, de um valor de tensão elétrica, de um número de ciclos de carga e descarga antes da transmissão da mensagem, de parâmetros de correção e/ou um valor de energia elétrica corrigido.

Breve Descrição dos Desenhos [0023] Outras vantagens e características se tornarão mais claramente aparentes a partir da descrição a seguir das modalidades particulares da invenção, para fins de exemplo não restritivo apenas e representadas nos desenhos em anexo nos quais:

[0024] a figura 1 representa um dispositivo de medição de energia elétrica com um link sem fio de acordo com uma modalidade da invenção;

[0025] a figura 2 representa um diagrama de um dispositivo de acordo com uma primeira modalidade da invenção;

[0026] a figura 3 representa um diagrama de um dispositivo de acordo com uma segunda modalidade da invenção;

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6/17 [0027] as figuras 4A e 4B representam diagramas de temporização de cargas e descargas de capacitores nos dispositivos de acordo com as modalidades da invenção;

[0028] as figuras 5A e 5B representam o conteúdo das mensagens transmitidas nos dispositivos de acordo com as modalidades da invenção;

[0029] as figuras 6A a 6D ilustram uma primeira operação de um dispositivo de acordo com uma modalidade da invenção;

[0030] as figuras 7A a 7C ilustram uma segunda operação de um dispositivo de acordo com uma modalidade da invenção;

[0031] a figura 8 representa um diagrama em bloco de um receptor de mensagem de acordo com um dispositivo de uma modalidade da invenção;

[0032] as figuras 9 e 10 representam um primeiro fluxograma de um método de acordo com uma modalidade da invenção; e [0033] a figura 11 representa um segundo fluxograma de um método de acordo com uma modalidade da invenção.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas [0034] A figura 1 representa um dispositivo de medição de energia elétrica com um link sem fio para transmitir pulsos representativos de uma quantidade pré-definida de energia elétrica. O dispositivo compreende uma parte de transmissor 1 com um sensor de corrente 2 para suprir uma corrente de medição secundária Is representativa de uma corrente primária Ip fluindo em um condutor elétrico primário 3. A corrente Is é processada por um módulo eletrônico 4 para transmitir mensagens de rádio representativas de uma quantidade de energia elétrica. A energia elétrica é alcançada pela integração da corrente, sendo sabido que a tensão do sistema principal é estimada ou medida por outros meios. Quando uma quantidade de energia é alcançada, um pulso na forma de uma mensagem é enviado para um receptor

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UM remoto 5. O receptor recebe as mensagens e processa os dados de energia em particular pelo armazenamento e exibição dos valores em uma tela 6.

[0035] A figura 2 representa um diagrama de um dispositivo de acordo com uma primeira modalidade da invenção. O sensor de corrente 2 supre uma corrente de medição secundária Is representativa da corrente primária Ip para um circuito retificador e de medição eletrônico. O sensor está dessa forma conectado a uma ponte de retificador 7 com quatro diodos 8. Na saída da ponte do retificador, uma corrente retificada Ir é aplicada a um capacitor de integração 9 da corrente Ir. Nesse caso, o capacitor de integração de corrente elétrica é conectado ao sensor de corrente através de dispositivos de retificador de corrente. Uma tensão Vc nos terminais do capacitor é representativa da integração da corrente no tempo e, consequentemente, de uma energia elétrica, visto que a tensão de sistema principal V é conhecida e constante como é a diferença de fase e o fator de energia. Esse dispositivo também compreende um circuito de processamento conectado ao circuito de retificador e medição eletrônico e um transmissor conectado ao circuito de processamento 10 para transmitir mensagens através de uma rede de comunicação sem fio para o receptor de medição de energia elétrica 5. O dispositivo opera em dois estágios. Em um primeiro estágio, a integração ou acúmulo de corrente Ir ocorre no capacitor 9 para fornecer uma tensão representativa de uma quantidade de energia elétrica. Então, em um segundo estágio, a transmissão de uma mensagem é acionada quando a quantidade de energia alcança um nível pré-definido.

[0036] Nessa modalidade da invenção, o dispositivo compreende um detector de limite de tensão 12 conectado ao capacitor 9 para detectar o overshoot de uma tensão predefinida no capacitor de integração 9. Um comutador 13 comandado pelo detector de limite 12 aciona

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8/17 o suprimento de energia elétrica do circuito de processamento 10 e do transmissor 11 com a energia acumulada no capacitor quando a tensão elétrica no capacitor de integração excede o dito limite de tensão predefinido. Nesse momento, o circuito de processamento 10 e o transmissor 11 transmitem uma mensagem de energia representativa de uma quantidade de energia elétrica ou de integração da corrente que fluiu no dito condutor elétrico primário. O comutador 13 é vantajosamente um componente do tipo tiristor interrompendo o ligar automático abaixo de uma corrente de manutenção. Esse componente do tipo tiristor também pode ser substituído por conjuntos com transistores possuindo características similares que controlam pela entrada ou acionam o eletrodo e interrompem o ligar pela redução da corrente. O detector de limite de tensão 12 é preferivelmente um componente de referência de tensão com baixa corrente de vazamento a fim de limitar o vazamento de corrente durante o carregar do capacitor. Um resistor 14 em paralelo com o suprimento de energia dos circuitos 10 e 11 permite que uma corrente mínima flua para garantir o ligar do dito tiristor 13.

[0037] No segundo estágio de operação, o processamento e a transmissão de uma mensagem precisam ser realizados rapidamente. O tempo que leva por esse processo deve ser muito menor do que o tempo de carregamento do capacitor e é preferivelmente conhecido e calibrado. No final desse segundo tempo, a descarga do capacitor precisa ser rápida para se reiniciar um novo ciclo. O dispositivo, portanto, compreende um circuito de descarga de alta velocidade para esvaziar a carga do capacitor no final de um ciclo de transmissão. O circuito de descarga de alta velocidade compreende um resistor 15 de baixo valor em série com um transistor 16 controlado pelo circuito de processamento 10 no final do ciclo. Quando o capacitor é descarregado, a corrente do tiristor se torna baixo ou perto de zero e o tiristor então desliga naturalmente. O conjunto de circuito eletrônico a jusante do capaci

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9/17 tor 9 não é mais suprido e o carregamento do capacitor 9 pode ser reiniciado.

[0038] A energia no carregamento resistivo sem a diferença de fase pode ser expressa por um integral de um produto entre uma tensão V e uma corrente I.

E = J V(t)I(t)dt [0039] Visto que a tensão é considerada constante pelo menos durante um intervalo de tempo entre duas mensagens, a energia pode ser expressa da seguinte forma:

E=VjI(t)dt [0040] A energia E e a tensão V são determinados em um receptor, consequentemente, uma parte chamada transmissor suprirá a integração de I:

jI(t)dt onde dt é determinado por um intervalo de tempo entre duas mensagens. A tensão Vc no capacitor de integração é representativo do integral de corrente. Quando uma mensagem é transmitida, é, portanto, representativo, de uma quantidade de energia. Esse valor também pode ser utilizado para determinar um valor médio da corrente primária. [0041] A integração de I também é representativa de uma quantidade de corrente elétrica que flui no dito condutor elétrico primário Ip. O dispositivo de computação pode, dessa forma, ser disposto no circuito de processamento 10 e/ou em um módulo de processamento de um receptor pardal computar um valor médio da dita corrente primária Ip.

[0042] A figura 3 representa um diagrama de um dispositivo de acordo com uma segunda modalidade da invenção. Nessa modalidade, o circuito de processamento 10 e o transmissor 11 podem operar de forma bidirecional. O dispositivo também compreende um detector de cruzamento zero de corrente 17 conectado, por exemplo, entre uma

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10/17 entrada da ponte de retificador 7 e uma entrada do circuito de processamento 10. Nesse caso, a transmissão da dita mensagem de energia é retardada até que um cruzamento zero seja detectado. Essa espera permitirá que um receptor calcule um retardo de tempo entre um cruzamento zero de uma tensão CA do sistema principal e o cruzamento zero da corrente representada pelo recebimento da dita mensagem de energia. O tempo entre os cruzamentos zero é utilizado em particular para calcular uma diferença de fase φ entre a corrente e tensão e/ou um fator de energia ou o co-seno φ de uma instalação.

[0043] A figura 3 também ilustra um circuito de proteção constituído de um resistor 18 e um diodo 19 para a proteção de oscilação de tensão. Esse circuito impede que distúrbios que propagam no condutor do sistema principal 3 perturbem a operação do dispositivo. O resistor 18 tem valor baixo a fim de não perturbar a impedância global do circuito e diodo 19 é escolhido a partir dos diodos possuindo uma corrente de vazamento muito fraca para impedir qualquer shunting da corrente Ir durante o carregamento do capacitor 9. Nesse diagrama, o circuito de descarga de alta velocidade compreende um resistor 15 e o transistor 20 conectado diretamente em paralelo no capacitor 9 para esvaziar o capacitor completamente sem ter que suportar uma tensão direta do tiristor ou interromper a condução do mesmo com corrente fraca. Para ser compatível com diferentes linhas de referência, um transistor 21 referido como uma linha positiva comanda o transistor 20 através de um diodo de bloqueio reverso 24. Um circuito de retardo compostos de um resistor 22 e um capacitor 23 continua a comandar o transistor de descarga 20 por um período curto de tempo mesmo se o circuito 10 não for mais suprido.

[0044] As figuras 4A e 4B representam os diagramas de temporização de cargas e descargas de capacitor 9 nos dispositivos de acordo com as modalidades da invenção. Na figura 4A, a corrente é alta e

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11/17 um período de carga e descarga T é curto. Na figura 4B, a corrente é mais fraca e o período T mais longo. Uma mensagem representativa de uma unidade de energia é enviada nos momentos te. Essas mensagens podem ser enviadas em cada final de carga do capacitor ou de acordo com um número pré-definido N de cargas para impedir um número muito grande de mensagens quando a corrente é forte e as cargas de capacitor são muito freqüentes. A redução do número de mensagens também reduz a densidade das mensagens na rede de comunicação.

[0045] As figuras 5A e 5B representam o conteúdo de mensagens transmitidas e/ou recebidas nos dispositivos de acordo com as modalidades da invenção. Na figura 5A, uma primeira mensagem transmitida 25 contém um preâmbulo 26, dados de sincronização 27, um identificador 28 do transmissor e/ou fonte, dados 29 representativos da energia, e dados de final de transmissão ou controle 30. Os dados 29 podem ter um valor fixo associado em particular com os dados de contagem de pulso, um valor variável incrementado em cada pulso ou transmissão, um valor variável associado com um número N de ciclos de carga, ou um valor de energia elétrica acumulado. As mensagens de energia transmitidas pelo transmissor compreendem, dessa forma, dados de contagem de pulso e/ou dados de medição de energia.

[0046] Na figura 5B, uma segunda mensagem 31 é recebida no retorno de um receptor. Tal mensagem é utilizada em particular para a configuração de parâmetros do circuito de processamento e do transmissor. A mensagem de retorno 31 contém um preâmbulo 32, dados de sincronização 33, um identificador 34 do alvo ou receptor, dados 35 para o número N de esperas por carga entre as transmissões, uma diferença de fase ou um fator de energia 36 determinado pelo receptor, um valor de tensão de sistema principal 37, um ou mais coeficientes de corretor de energia 38, e/ou dados de final de transmissão ou

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12/17 controle 39. Nesse caso, o circuito de processamento compreende dispositivos de correção para corrigir os valores de dados de energia localmente, de acordo com os parâmetros que são pré-carregados ou enviados por mensagens de retorno anteriores.

[0047] As figuras 6A a 6D ilustram uma primeira operação de um dispositivo de acordo com uma modalidade da invenção. Na figura 6A, uma representação Vc representa a tensão de carga do capacitor 9. No momento t1, o capacitor começa a carregar com a corrente retificada Ir do sensor, então no momento t2, um limite de carga Svc é alcançado. O comutador 13 é ligado, representado por uma curva de situação 40 na figura 6B, e comanda o suprimento dos circuitos de processamento e transmissão. Na figura 6C, uma representação 41 ilustra a transmissão de uma mensagem de energia entre os momentos t3 e t4. Quando uma representação 42 de 6D ilustra o comando de descarga de capacitor entre o momento t4 e a descarga total no momento t5.

[0048] As figuras 7A, 7B e 7C ilustram, respectivamente, a representação de tensão de carga Vc do capacitor 9, a representação da transmissão de mensagem 41, e a representação de comando de descarga 42 do capacitor 9. Depois o overshoot de limite e o suprimento de tempo de comando t2 pelo conjunto de circuito, o circuito de processamento espera por um próximo cruzamento zero para acionar a transmissão de uma mensagem de energia. Na figura 7A, a espera ocorre por um período Tz. Tal retardo permite que a transmissão de mensagem seja sincronizada com um cruzamento zero, permitindo, assim, que um receptor calcule um enviesamento entre um cruzamento zero de tensão principal e uma corrente. Tal enviesamento de tempo entre a corrente e a tensão pode ser utilizado para calcular uma diferença de fase e um fator de energia.

[0049] A figura 8 representa um diagrama em bloco de um recep

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13/17 tor de mensagem de acordo com um dispositivo de acordo com uma modalidade da invenção. As mensagens são recebidas por um receptor 50 e um módulo de processamento 51 das mensagens recebidas. Um módulo 52 conectado ao módulo 51 realiza a correção dos valores de energia recebidos. Os erros de medição de energia podem ser devido a não linearidades do sensor com baixo nível de corrente devido à magnetização do circuito magnético, dos vazamentos de corrente nos componentes, em algo nível devido à saturação do circuito magnético e/ou para o processamento e transmissão e tempo de descarga quando para altas correntes esse tempo não é mais negligenciável em comparação com o tempo de carga do capacitor 9. Esses erros são conhecidos ou mensuráveis quando a configuração de parâmetro é realizada, e podem então ser corrigidos nos receptores pela correção de coeficientes ou tabelas em um módulo 52. Um módulo 53 processa os valores de energia realizando os cálculos intermediários dos valores acumulados ou por extração de energia. Dependendo das mensagens, isso incrementa um medidor de energia elétrica. Um módulo 54 recebe um sinal de tensão V e sincronização da chegada de uma mensagem do módulo 51. Determina o valor de tensão V para o cálculo de energia elétrica e potência, e um enviesamento entre um cruzamento zero da tensão V e o sinal de recebimento de mensagem representativo de um cruzamento zero da corrente Is. Esse enviesamento será utilizado para determinar uma diferença de fase entre a tensão e a corrente e um fator de energia. Esses valores são fornecidos para o módulo 53 que completa os cálculos de energia ativa e reativa. O módulo 53 pode armazenar os valores de energia em um módulo de armazenamento de dados 55, comunicar os mesmos através de um circuito de comunicação 56, ou exibir os mesmos em uma tela 57. Um módulo 58 prepara um sinal de retorno para determinados transmissores para fins de sintonia ou modificação de configurações de parâme

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14/17 tro. As mensagens de retorno em particular compreendem valores de uma nova unidade de energia, diferença de fase ou valores de fator de energia, valores de tensão no caso onde a unidade de energia pode ser calculada localmente pelo transmissor e/ou valores do número N para determinar o número de cargas e descargas antes da transmissão de um sinal.

[0050] As figuras 9 e 10 representam um primeiro fluxograma de um método de acordo com uma modalidade da invenção. O carregamento do capacitor 9 com uma corrente secundária representativa de uma corrente fluindo em um condutor elétrico é realizado em uma etapa 60. Quando a tensão do capacitor excede um limite predefinido Svc, o ligamento de um comutador é acionado em uma etapa 61. O suprimento de um circuito de processamento pelo carregamento do capacitor através do dito comutador é realizado na etapa 62. Então, em uma etapa 63, a preparação e a transmissão de uma mensagem de energia representativa de uma quantidade de energia elétrica ou de uma integração de corrente que fluiu no dito condutor elétrico primário é então realizada. Então, no final da transmissão da mensagem, uma etapa 64 comanda a descarga total do capacitor e uma etapa 65 comanda a interrupção do ligamento do dito comutador.

[0051] Na figura 10, uma etapa 66 envolve o recebimento da dita mensagem representativa de uma quantidade de energia elétrica por um receptor. No receptor, uma etapa 67 realiza o incremento de um medidor de energia elétrica. Em uma etapa 68, a correção é realizada de valores ou quantidades de energia elétrica para corrigir uma não linearidade do dito sensor de corrente através da faixa operacional, de erros decorrentes de correntes de vazamento de componente e/ou erros decorrentes do processamento e tempos de transmissão. Uma etapa 69 calcula valores de energia ou valores de energia temporários ou acumulados.

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15/17 [0052] A figura 11 representa um segundo fluxograma de um método de acordo com uma modalidade da invenção. As etapas desse método são adicionais a ou integradas nas etapas dos fluxogramas das figuras 9 e 10. Em uma etapa 70, tão longo o limite de tensão seja excedido e o circuito de processamento seja suprido, o cálculo de uma unidade de energia é realizado de acordo com uma constante dependente do ciclo de carregamento do capacitor e dos dados recebidos durante um ciclo anterior. Esses dados são, em particular, o valor da tensão elétrica do sistema principal, o valor da diferença de fase ou do fator de energia entre a corrente elétrica e a tensão, ou um valor de unidade de energia elétrica. Em uma etapa 71, um valor de energia acumulada é incrementado com o novo valor calculado na etapa 70 para ter um valor de energia total. Uma etapa 72 espera por ou conta com um número predefinido de N ciclos de carregamento e descarga do dito capacitor 9 antes da transmissão das mensagens de energia. A quantidade de energia elétrica é então proporcional ao dito número predefinido de ciclos ou acumulado durante esse número de ciclos se os valores forem complexos e diferentes em cada ciclo. Em uma etapa 73, uma mensagem representativa de uma quantidade de energia elétrica é preparada com dados de valor de energia elétrica completos. A espera por um cruzamento zero da dita corrente secundária para a transmissão da dita mensagem representativa de uma quantidade de energia elétrica é realizada em uma etapa 74. Essa espera permite que um receptor calcule os enviesamentos de cruzamentos zero entre a corrente e a tensão de um sistema de energia principal no recebimento de uma mensagem. Dessa forma, em uma etapa 75, a mensagem complexa é transmitida podendo conter um valor de energia instantâneo ou temporário, um valor de energia acumulada entre duas transmissões ou um valor de energia total. Depois da transmissão de uma mensagem de energia, em uma etapa 76, o recebimento de uma

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16/17 mensagem de retorno de um receptor compreendendo os valores de configuração de parâmetro e correção ocorre. Essa mensagem de retorno é preparada de antemão por um receptor que envia a mesma de volta de forma refletida depois do recebimento de uma mensagem de energia. Uma etapa 77 indica o final do ligamento do comutador e do comento de descarga total do capacitor 9.

[0053] Em um receptor, existe uma etapa 78 para detecção de um tempo de cruzamento zero de uma tensão elétrica do sistema principal. Então, um valor representativo de uma diferença de fase entre uma tensão e uma corrente de acordo com o tempo de cruzamento zero da dita tensão elétrica e o tempo de recebimento da dita mensagem de energia é determinado pelo dito receptor. Em uma etapa 79, a mensagem de energia recebida é processada para computar energia elétrica, potência, ou dados de valor de corrente média. Esses dados podem, por exemplo, ser armazenados, comunicados, exibidos ou processados para outras funções de gerenciamento de energia elétrica. Em 79, a mensagem de retorno é preparada para ser enviada de volta em resposta a um recebimento de mensagem de energia subsequente. A mensagem de retorno na etapa 76 e transmitida de um receptor, por exemplo, contém dados representativos de uma diferença de fase entre uma tensão e uma corrente, um valor de tensão elétrica, um número N de ciclos de carga e descarga antes da transmissão da mensagem, parâmetros de correção e/ou um valor de energia elétrica corrigido.

[0054] Os links entre os transmissores descritos acima são preferivelmente links de rádio sem fio nos quais os transmissores de rádio são autoenergizados. Esses links também podem ser óticos em particular com transmissores e receptores de infravermelho. As mensagens também podem ser enviadas através de um link com fio no qual o transmissor é autoenergizado pelo sensor de corrente.

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17/17 [0055] O link de rádio sem fio utilizado entre o transmissor e o receptor é preferivelmente alcançado de acordo com a tecnologia chamada de ZigBee da associação Zigbee Alliance. O sensor de corrente 2 é preferivelmente um transformador de corrente de bobina fechada ou tipo circuito magnético de abertura para fácil instalação em condutores elétricos. O capacitor 9 é vantajosamente de valor muito alto, por exemplo, entre 500 e 1000 microfarads com uma corrente de vazamento muito baixa. O circuito de detecção de limite de tensão 12 é um circuito com uma corrente de vazamento muito baixo, seu limite de tensão sendo preferivelmente entre 3 e 5 volts para ter uma pequena carga no sensor. Os diodos 8 são preferivelmente diodos Schottky com baixa tensão CC.

[0056] As mensagens de energia enviadas pelo dispositivo podem ser de vários tipos: elas podem, em particular, compreender identificadores simples, e/ou identificadores com contadores que aumentam em cada transmissão de mensagem, e/ou mensagens com um valor de energia de unidade e/ou mensagens com um valor de energia corrigido localmente e/ou mensagens com valores de energia acumulados.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de medição de energia elétrica, compreendendo:

pelo menos um sensor de corrente (2) para suprir uma corrente de medição secundária (Is) representativa de uma corrente primária (Ip) fluindo em um condutor elétrico primário (3), um circuito eletrônico de retificação e medição (7) conectado ao dito pelo menos um sensor de corrente (2);

um circuito de processamento (10) conectado ao circuito eletrônico de retificação e medição (7), um transmissor (11) conectado ao circuito de processamento para transmitir mensagens através de uma rede de comunicação sem fio para um receptor de medição de energia elétrica (5), um capacitor de integração de corrente elétrica (9) conectado ao dito pelo menos um sensor de corrente (2) através de meios retificadores de corrente (8), meios de detecção de limite de tensão (12) conectados ao dito capacitor de integração (9) para detectar o excesso de um limite de tensão predefinido (Svc) no dito capacitor de integração (9), meios de comutação (13) comandados pelos ditos meios de detecção de limite (12) para acionar o suprimento de energia do dito circuito de processamento (10) e do dito transmissor (11) com uma energia acumulada no capacitor de integração quando uma tensão elétrica (Vc) no dito capacitor de integração excedeu o dito limite de tensão pré-definido (Svc), o dito circuito de processamento (10) e o dito transmissor (11) então transmitindo uma mensagem de energia, o dispositivo caracterizado pelo fato de que:

- o circuito de processamento é projetado para incrementar um valor de energia acumulada em uma unidade de energia calculada em função de uma constante que depende do ciclo de carga do dito

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2/4 capacitor de modo a obter um valor total de energia elétrica, a dita mensagem de energia sendo representativa do valor total de energia elétrica calculado, e em que o dispositivo compreende meios de descarga (15, 16, 20-24) para descarregar o dito capacitor de integração (9) no final de um ciclo de transmissão.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os ditos meios de comutação (13) serem compostos de um componente de tipo tiristor que interrompe a condução abaixo de uma corrente de manutenção, e os meios de detecção (12) estão em um componente de referência de tensão com baixa corrente de vazamento na entrada.
3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de compreender meios de detecção de cruzamento zero de corrente (17), a dita mensagem de energia sendo transmitida quando um cruzamento zero é detectado.
4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de o circuito de processamento (10) compreender meios de correção (70) para corrigir localmente os valores dos dados de energia de acordo com os parâmetros que são pré-carregados ou enviados pelas mensagens de retorno anteriores.
5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de compreender meios (10, 53) para o cálculo de um valor médio da dita corrente primária (Ip) dispostos no dito circuito de processamento (10) e/ou em um módulo de processamento (53) de um receptor.
6. Método de medição de energia elétrica, caracterizado pelo fato de compreender:

carregar (60) um capacitor de integração (9) com uma corrente secundária representativa de uma corrente fluindo em um conduPetição 870190073178, de 30/07/2019, pág. 23/29

3/4 tor elétrico (3), incrementar um valor de energia acumulada em uma unidade de energia calculada em função de uma constante que depende do ciclo de energia do dito capacitor de modo a obter um valor total de energia elétrica, acionar (61) a condução de um comutador (13) quando a tensão do dito capacitor de integração (9) excede um limite prédefinido (Svc), suprir energia (62) a um circuito de processamento com uma tensão de carregamento do dito capacitor de integração (9) através do dito comutador (13), preparar e transmitir (63) uma mensagem de energia representativa do valor total de energia elétrica calculado, controlar (64) a descarga total do capacitor, e interromper (65) a condução do dito comando.
7. Método de medição, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de compreender:

receber (66) por meio de um receptor a dita mensagem representativa do valor total de energia elétrica calculado.
8. Método de medição, de acordo com uma das reivindicações 6 ou 7, caracterizado pelo fato de compreender:

receber (76) por meio de um receptor uma mensagem de retorno compreendendo valores de configuração de parâmetro e correção, e preparar e transmitir (70, 73, 75) da dita mensagem de energia representativa do valor total de energia elétrica calculado.
9. Método de medição, de acordo com uma das reivindicações de 6 a 8, caracterizado pelo fato de compreender:

esperar (74) por um cruzamento zero da dita corrente secundária para transmitir a dita mensagem representativa do valor total

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4/4 de energia elétrica calculado, detectar (78), por meio de um receptor, um momento de cruzamento zero de uma tensão elétrica, e determinar (78) pelo dito receptor um valor representativo de uma diferença de fase entre uma tensão e uma corrente de acordo com o momento de cruzamento zero da dita tensão elétrica e para o tempo de recebimento da dita mensagem de energia.
10. Método de medição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 9, caracterizado pelo fato de a transmissão (75) das mensagens de energia ser realizada quando uma pluralidade de ciclos de carga e descarga do dito capacitor são realizadas.
11. Método de medição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 10, caracterizado pelo fato de compreender a correção (68) dos valores de quantidades de energia elétrica para corrigir uma não linearidade do dito sensor de corrente através da faixa operacional, de erros devido às correntes de vazamento de componente e/ou erros decorrentes do processamento e tempos de transmissão.
12. Método de medição, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 11, caracterizado pelo fato de compreender a transmissão (76) de uma mensagem de retorno (31) de um receptor de mensagem de energia, a dita mensagem de retorno compreendendo dados representativos de uma diferença de fase (φ, 36) entre uma tensão e uma corrente, de um valor de tensão elétrica (V, 37), de um número (N, 35) de ciclos de carga e descarga antes da transmissão de mensagem, de parâmetros de correção (38) e/ou um valor de energia elétrica corrigido.