ES2982774T3 - Detección del estado abierto o cerrado de un disyuntor - Google Patents

Detección del estado abierto o cerrado de un disyuntor Download PDF

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Abstract

Medidor (1) que comprende un conductor de fase (10) conectado a una fase de la red, un elemento de corte (12), y un circuito de detección que comprende: una cadena de inyección (15) dispuesta para, cuando el elemento de corte está abierto, generar una señal de prueba (St) con un nivel de tensión predeterminado, e inyectar la señal de prueba sobre el conductor de fase aguas abajo del elemento de corte; una cadena de medición (16) dispuesta para medir, en un punto de medición (Pm) de la cadena de inyección situado entre el componente generador y el componente de inyección, un nivel de tensión intermedio de la señal de prueba; un componente de procesamiento (17) dispuesto para determinar, en función del nivel de tensión intermedio, si el disyuntor está abierto o cerrado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Detección del estado abierto o cerrado de un disyuntor
La invención se refiere al campo de los contadores eléctricos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los contadores eléctricos modernos son contadores electrónicos llamados «inteligentes» que están diseñados, naturalmente, para medir una energía eléctrica suministrada por un distribuidor a una instalación eléctrica por medio de una red de distribución, pero que son capaces también de realizar un cierto número de funciones complementarias: gestión de las tarifas por recepción de órdenes, relevo y programación a distancia, teleinformación para el cliente, etc.
Algunos contadores eléctricos incluyen un miembro de corte (situado en el interior del contador eléctrico), que permite conectar y desconectar selectivamente, a distancia o desde el contador eléctrico, la instalación eléctrica de la red de distribución. El miembro de corte se usa en especial para cortar o restablecer a distancia la alimentación de la instalación en caso, por ejemplo, de rescisión de la suscripción o de incumplimiento del contrato de suscripción.
Además, las instalaciones eléctricas están equipadas frecuentemente con un disyuntor, situado en el exterior y corriente abajo del contador eléctrico (es decir, en el lado de la instalación). El disyuntor, que puede ser accionado por el abonado, tiene especialmente como función proteger la instalación abriéndose cuando en la red de distribución se produce una sobretensión, resultante por ejemplo de un cortocircuito entre una línea de fase y la línea neutra.
En algunos países, después de una apertura del miembro de corte, se pide a los abonados que abran y después vuelvan a cerrar el disyuntor antes de volver a cerrar el miembro de corte.
Entonces, es interesante, para restablecer automáticamente el suministro de electricidad en el abonado, que el contador sea capaz, cuando el miembro de corte está abierto, de detectar si el disyuntor está abierto o cerrado.
Para realizar esta detección se ha planteado llevar corriente abajo del miembro de corte una parte de la tensión presente en la red, y de «hacer un zoom» en la tensión resultante mediante un divisor de tensión parametrizable, para medir con precisión la impedancia presente corriente abajo del contador. Este sistema permite diferenciar un disyuntor abierto de un disyuntor cerrado (y especialmente de un disyuntor cerrado con una carga muy baja y, por tanto, una impedancia elevada). Este sistema de detección es así relativamente eficaz, pero necesita medir un nivel de tensión muy bajo (de algunos mV) para diferenciar los casos de disyuntor abierto y disyuntor cerrado. Este sistema de detección es, por tanto, relativamente sensible al ruido.
Los documentos US 2020/309856 A1 y US 8610424 B2 son documentos relevantes del estado de la técnica.
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La invención tiene por objeto detectar desde el interior del contador, de manera fiable y robusta, el estado abierto o cerrado del disyuntor mientras el miembro de corte del contador está abierto.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
Con vistas a la consecución de este objeto se propone un contador dispuesto para medir una energía eléctrica suministrada a una instalación por una red de distribución que comprende una línea de fase y una línea neutra, estando el contador dispuesto para ser conectado a un disyuntor situado en el exterior y corriente abajo del contador, incluyendo el contador:
- un conductor de fase y un conductor de línea neutra dispuestos para ser conectados respectivamente a la línea de fase y a la línea neutra de la red de distribución;
- un miembro de corte montado en el conductor de fase;
- un circuito de detección que incluye:
+ una cadena de inyección que comprende al menos un componente generador y un componente de inyección, estando el al menos un componente generador dispuesto para, cuando el miembro de corte está abierto, generar una señal de prueba con un nivel de tensión predeterminado, estando el componente de inyección dispuesto para inyectar la señal de prueba en el conductor de fase corriente abajo del miembro de corte;
una cadena de medida dispuesta para medir, en un punto de medida de la cadena de inyección situado entre el al menos un componente generador y el componente de inyección, un nivel de tensión intermedio de la señal de prueba;
un componente de tratamiento dispuesto para determinar, en función del nivel de tensión intermedio, si el disyuntor está abierto o cerrado.
El circuito de detección del contador según la invención permite así detectar, inyectando una señal de prueba en el conductor de fase, si el disyuntor está abierto o cerrado cuando el miembro de corte está abierto.
La diferencia del nivel de tensión intermedio, entre los casos de disyuntor abierto y disyuntor cerrado, es normalmente del orden del V o de la centena de mV, y por tanto es fácil de medir. La detección es menos sensible al ruido y, por tanto, más fiable y más robusta que en la técnica anterior.
Se propone además un contador tal como se describe anteriormente, siendo el componente de inyección un primer condensador integrado en un primer filtro de paso alto que permite filtrar señales parásitas que provienen de la red de distribución.
Se propone además un contador tal como se describe anteriormente, en el que el al menos un componente generador incluye un módulo generador dispuesto para producir la señal de prueba con el nivel de tensión predeterminado y undriverque forma una fuente de corriente dispuesta para asegurar que la señal de prueba se genera con un nivel de corriente suficiente para conservar, en salida del al menos un componente generador, un nivel de tensión igual al nivel de tensión predeterminado.
Se propone además un contador tal como se describe anteriormente, en el que la cadena de medida incluye sucesivamente, de arriba abajo, un segundo filtro de paso alto, un detector de envolvente y un filtro de paso bajo.
Se propone además un contador tal como se describe anteriormente, que comprende además un convertidor analógico-digital colocado corriente arriba del detector de envolvente.
Se propone además un contador tal como se describe anteriormente, que comprende además un convertidor analógico-digital colocado corriente abajo del detector de envolvente.
Se propone además un contador tal como se describe anteriormente, estando la cadena de inyección dispuesta para, cuando el miembro de corte está abierto, inyectar la señal de prueba periódicamente, durante un tiempo predeterminado.
Se propone además un contador tal como se describe anteriormente, estando la cadena de inyección dispuesta, cuando el miembro de corte está abierto, para inyectar la señal de prueba en modo continuo.
Se propone además un contador tal como se describe anteriormente, en el que la señal de prueba es una señal alterna que tiene una frecuencia al menos cien veces superior a una frecuencia de una corriente de fase que circula en la línea de fase de la red de distribución.
Se propone además un contador tal como se describe anteriormente, siendo el contador un contador monofásico.
Se propone además un contador tal como se describe anteriormente, en el que el conductor de fase está conectado a una masa eléctrica del contador corriente arriba del miembro de corte, comprendiendo el contador además un segundo condensador colocado corriente arriba del miembro de corte y que tiene un primer terminal conectado al conductor de línea neutra y un segundo terminal conectado al conductor de fase.
Se propone además un contador tal como se describe anteriormente, siendo el componente de inyección un primer condensador, tal que la cadena de inyección comprende una resistencia montada entre el primer condensador y una salida del al menos un componente generador, estando el componente de tratamiento dispuesto para comparar el nivel de tensión intermedio de la señal de prueba con un umbral de detección predeterminado y para detectar que el disyuntor está abierto cuando el nivel de tensión intermedio de la señal de prueba es superior al umbral de detección predeterminado y que el disyuntor está cerrado cuando el nivel de tensión intermedio de la señal de prueba es inferior o igual al umbral de detección predeterminado, estando el umbral de detección predeterminado comprendido entre un nivel alto y un nivel bajo Vb tal que:
Vb=Vp*(Z{C1)+Z(abonado)+Z(C2yyZ{comenteamba)y(R+Z(CI)+Z(abonado)+Z(C2)flZ(cümente arriba}},
en el que:
Vp es el nivel de tensión predeterminado, Z(C1) es una impedancia del primer condensador, Z(C2) es una impedancia del segundo condensador, Z(corriente arriba) es una impedancia entre la línea de fase y la línea neutra corriente arriba del contador, Z(abonado) es una impedancia entre la línea de fase y la línea neutra corriente abajo del contador, de manera que dichas impedancias se estiman para una frecuencia de la señal de prueba.
Se propone además un contador tal como se describe anteriormente, siendo el contador un contador trifásico.
Se propone además un contador tal como se describe anteriormente, siendo el componente de inyección un primer condensador, tal que la cadena de inyección comprende una resistencia montada entre el primer condensador y una salida del al menos un componente generador, estando el componente de tratamiento dispuesto para comparar el nivel de tensión intermedio de la señal de prueba con un umbral de detección predeterminado y para detectar que el disyuntor está abierto cuando el nivel de tensión intermedio de la señal de prueba es superior al umbral de detección predeterminado y que el disyuntor está cerrado cuando el nivel de tensión intermedio de la señal de prueba es inferior o igual al umbral de detección predeterminado, estando el umbral de detección predeterminado comprendido entre un nivel alto y un nivel bajo Vb tal que:
Vb=Vp~(Z( C1)+Z(a bon ado }}/(R+Z(C1)+Z( abo nad o))
en el que:
Vp es el nivel de tensión predeterminado de la señal de prueba, Z(C1) es una impedancia del primer condensador, Z(abonado) es una impedancia entre la línea de fase y la línea neutra corriente abajo del contador, de manera que dichas impedancias se estiman para una frecuencia de la señal de prueba.
Se propone además un procedimiento de detección, implementado en el componente de tratamiento de un contador tal como se describe anteriormente, y que comprende las etapas, cuando el miembro de corte está abierto, de: - hacer generar e inyectar, por la cadena de inyección, la señal de prueba en el conductor de fase corriente abajo del miembro de corte;
- adquirir el nivel de tensión intermedio de la señal de prueba;
- determinar, en función del nivel de tensión intermedio de la señal de prueba, si el disyuntor está abierto o cerrado. Se propone además un programa informático que comprende instrucciones que llevan al componente de tratamiento del contador tal como se describe anteriormente a ejecutar las etapas del procedimiento de detección tal como se describe anteriormente.
Se propone además un soporte de grabación legible por ordenador, en el que se graba el programa informático tal como se describe anteriormente.
La invención se entenderá mejor a la luz de la descripción que se ofrece a continuación de implementaciones particulares no limitativas de la invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Se hará referencia a los dibujos anexos entre los cuales:
[Fig. 1] la figura 1 representa un contador eléctrico según una primera realización de la invención, siendo el contador un contador monofásico;
[Fig. 2] la figura 2 representa un contador eléctrico según una segunda realización de la invención, siendo el contador un contador trifásico.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
En referencia a la figura 1, el contador 1 según una primera realización de la invención es un contador monofásico, que está destinado a medir una energía eléctrica suministrada a la instalación eléctrica 2 de un abonado por una red de distribución 3.
La red de distribución 3 comprende una línea de fase 4 y una línea neutra 5.
Un disyuntor 6 está situado en el exterior y corriente abajo del contador 1. En este caso, cuando se habla de la posición relativa de los diferentes elementos con respecto a la instalación 2 y a la red 3, se entiende:
- por «corriente arriba»: en el lado de la red 3;
- por «corriente abajo»: en el lado de la instalación 2.
El disyuntor 6 está colocado entre el contador 1 y la instalación 2.
El contador 1 comprende un puerto de fase corriente arriba P conectado a la línea de fase 4 y un puerto de línea neutra corriente arriba N conectado a la línea neutra 5. El contador 1 incluye además un puerto de fase corriente abajo P' y un puerto de línea neutra corriente abajo N'.
El puerto de fase corriente abajo P' y el puerto de línea neutra corriente abajo N' del contador 1 están conectados a la instalación 2 respectivamente por medio de un interruptor 8 y un interruptor 9 integrados en el disyuntor 6.
El contador 1 incluye además un conductor de fase 10, que está conectado a la línea de fase 4 de la red de distribución 3 por medio del puerto de fase corriente arriba P, y que está conectado al disyuntor 6 por medio del puerto de fase corriente abajo P'. El contador 1 incluye además un conductor de línea neutra 11, que está conectado a la línea neutra 5 por medio del puerto de línea neutra corriente arriba N, y que está conectado al disyuntor 6 por medio del puerto de línea neutra corriente abajo N'.
El contador 1 comprende además un miembro de corte 12 que comprende un interruptor 13 montado en el conductor de fase 10.
El contador 1 comprende una masa eléctrica 14. El conductor de fase 10 está conectado a la masa 14 cerca del puerto de fase corriente arriba P y corriente arriba del miembro de corte 12. Esta conexión a masa del conductor de fase 10 se explica por el hecho de que el contador 1 incluye un sensor de corriente, que permite medir la corriente de fase que circula en la línea de fase 4, que es unshunt(no representado en este caso), colocado en el conductor de fase 10 corriente arriba del miembro de corte 12. Sin conexión a masa del conductor de fase 10, la tensión en los terminales delshuntsería del orden de la presente entre la línea de fase y la línea neutra de la red 3, y por tanto muy elevada. La conexión a masa del conductor de fase 10 permite obtener una tensión baja en los terminales delshunt(en este caso del orden de 3,3 V como máximo después de la aplicación de una ganancia sabiendo que la tensión en los terminales de unshuntes del orden de 15 a 20 mV para una corriente que lo atraviesa de 100 A eficaz), que corresponde al intervalo de tensión aceptable en entrada del microcontrolador de metrología (no representado en este caso) integrado en el contador 1.
El contador 1 incluye además un circuito de detección.
El circuito de detección comprende una cadena de inyección 15, una cadena de medida 16 y un componente de tratamiento.
En este caso, por «cadena» se entiende una sucesión de uno o varios componentes (o módulos funcionales) conectados en serie.
La cadena de inyección 15 comprende al menos un componente generador (en su caso, aquí, dos componentes generadores), una resistencia R y un componente de inyección (en su caso, aquí, un primer condensador C1). Los dos componentes generadores comprenden un módulo generador 20, integrado en el microcontrolador de aplicación 17 del contador 1 y undriver21.
El microcontrolador 17 comprende una salida PWM 22 (porPulse Width Modulation).La salida del módulo generador 20 está conectada a la salida PWM 22.
Eldriver21 es en este caso un amplificador montado en modo seguidor. La salida 22 del microcontrolador 17 está conectada a la entrada no inversora del driver 21. La entrada inversora del driver 21 está conectada a la salida deldriver21.
La salida deldriver21 está conectada a un primer terminal de la resistencia R, cuyo segundo terminal está conectado a un primer terminal del primer condensador C1. El segundo terminal del primer condensador C1 está conectado al conductor de fase 10 corriente abajo del miembro de corte 12.
La resistencia R tiene un valor de resistencia que es en este caso igual a 1 kü.
El primer condensador C1 tiene un valor de capacidad que es en este caso igual a 47 nF. El primer condensador C1 está integrado en un primer filtro de paso alto (filtro R-C1) que permite filtrar señales parásitas que provienen de la red de distribución 3.
La cadena de medida 16 comprende los elementos siguientes, dispuestos sucesivamente de arriba abajo: un segundo filtro de paso alto 24, un convertidor analógico-digital (CAN) 25, un detector de envolvente 26 y un filtro de paso bajo 27.
En este caso, cuando se habla de la posición relativa de los diferentes elementos en la cadena de medida 16, se entiende:
- por «corriente arriba»: en el lado de la magnitud medida;
- por «corriente abajo»: en el lado del tratamiento de la medida.
El segundo filtro de paso alto 24 es, por tanto, en este caso un filtro analógico mientras que el detector de envolvente 26 y el filtro de paso bajo 27 son módulos digitales.
El CAN 25, el detector de envolvente 26 y el filtro de paso bajo 27 están en este caso integrados en el microcontrolador 17.
El componente de tratamiento del circuito de detección es en este caso el microcontrolador 17.
El microcontrolador 17 está adaptado para ejecutar instrucciones de un programa para implementar el procedimiento de detección que se va a describir. El programa se almacena en una memoria 28, que está integrada en o conectada con el microcontrolador 17.
El contador 1 comprende además un segundo condensador C2 colocado corriente arriba del miembro de corte 12 y que tiene un primer terminal conectado al conductor de línea neutra 11 y un segundo terminal conectado al conductor de fase 10. El segundo condensador C2 tiene un valor de capacidad normalmente igual al del primer condensador C1, es decir, en este caso a 47nF. El segundo condensador C2, así colocado entre el conductor de línea neutra 11 y el conductor de fase 10, permite constituir un camino de retorno de masa controlado para las medidas realizadas durante la detección (se dice que el miembro de corte 12 está abierto durante la detección).
A continuación se describe en detalle la manera en que funciona la invención.
Cuando el miembro de corte 12 está abierto se inyecta una señal de prueba St periódicamente y durante un tiempo predeterminado por la cadena de inyección 15. El periodo es por ejemplo igual a 1 s y el tiempo predeterminado es de 500 ms, es decir, que, cuando el miembro de corte 12 está abierto, la señal de prueba St se inyecta durante 500 ms y ello, cada 1 s.
Alternativamente, cuando el miembro de corte 12 está abierto, la cadena de inyección 15 podría inyectar la señal de prueba St en modo continuo.
Para realizar esta inyección, el módulo generador 20 del microcontrolador 17 produce la señal de prueba St y la aplica en la salida 22.
La señal de prueba St es en este caso una señal alterna cuadrada (o rectangular) que tiene una frecuencia ventajosamente al menos cien veces superior a la frecuencia de la corriente de fase que circula en la línea de fase 4 de la red de distribución 3.
En este caso, la frecuencia de la corriente de fase es igual a 50 Hz, y la frecuencia de la señal de prueba St es igual a 10 kHz.
La señal de prueba St es generada por el microcontrolador 17 con un nivel de tensión predeterminado, en este caso igual a 3,3 V (de pico a pico).
La señal de prueba St se aplica en la entrada no inversora deldriver21 y, por tanto, se reproduce en la salida deldriver21.
Eldriver21 forma una fuente de corriente que suministra una corriente complementaria que permite asegurar que la señal de prueba St se genera con un nivel de corriente suficiente para conservar, en salida de los componentes generadores (es decir, en este caso en salida deldriver21), un nivel de tensión igual al nivel de tensión predeterminado. Eldriver21 es en este caso necesario, ya que los diferentes elementos que constituyen y están conectados a la cadena de inyección 15 «extraen» la corriente que ya no es capaz de alimentar solo el microcontrolador 17.
La resistencia R permite limitar la corriente.
El primer condensador C1 permite inyectar la señal de prueba St, producida por el microcontrolador 17 y eldriver21, en el conductor de fase 10 corriente abajo del miembro de corte 12.
La cadena de medida 16 permite medir, en un punto de medida Pm de la cadena de inyección 15 situado entre el al menos un componente generador y el componente de inyección, un nivel de tensión intermedio de la señal de prueba St.
El punto de medida Pm está situado en este caso entre la resistencia R y el primer condensador C1.
El segundo filtro de paso alto 24 es en este caso un filtro de paso alto activo de ganancia igual a 1. La frecuencia de corte del segundo filtro de paso alto 24 es normalmente igual a 5 kHz. El segundo filtro de paso alto 24, situado corriente arriba del CAN 25, permite eliminar el 50 Hz posible (que puede ser captado por efecto de antena en el caso en que el miembro de corte 12 y el disyuntor 6 estén los dos abiertos) y las posibles perturbaciones que provienen de la red 3. El segundo filtro de paso alto 24 permite así presentar al CAN 25 una señal no perturbada. Basta así con detectar la envolvente de esta señal (por medio del detector de envolvente digital 26) y filtrar en digital la salida del detector 26 por medio del filtro de paso bajo 27, cuya frecuencia de corte es normalmente igual a 10 Hz.
El microcontrolador 17 compara el nivel de tensión intermedio medido de la señal de prueba St con un umbral predeterminado, y detecta que el disyuntor 6 está abierto cuando el nivel de tensión intermedio de la señal de prueba St es superior al umbral predeterminado y que el disyuntor 6 está cerrado cuando el nivel de tensión intermedio de la señal de prueba St es inferior o igual al umbral predeterminado.
En efecto, cuando el disyuntor 6 está abierto, la señal que entra hacia el CAN 25 es elevada.
Se supone en este caso que el módulo de la carga Z(abonado) y la carga Z(corriente arriba) son muy bajos ante la resistencia R a 10 kHz (pero no es sistemático, al menos en lo que concierne a Z(abonado): véase más abajo).
Después de filtrado de paso bajo, el nivel de tensión intermedio medido es igual a un nivel alto Vh igual a 3,3 V (es decir, el nivel de tensión predeterminado Vp de la señal de prueba St).
Por el contrario, cuando el disyuntor 6 está cerrado, la señal que entra hacia el CAN 25 es sustancialmente más baja. Después del filtrado de paso bajo, el nivel de tensión intermedio medido es igual a un nivel bajo Vb, que es igual a (división de tensión):
Vb=Vp*(Z{C1)+Z(atwnado)+Z(C2y/Z{mmenteamba)y[R+Z[C1)+Z(abonado)+Z[C2y/Z(corriente arriba}},
en el que:
Z(C1) es una impedancia del primer condensador, Z(C2) es una impedancia del segundo condensador, Z(corriente arriba) es una impedancia entre la línea de fase y la línea neutra corriente arriba del contador 1, Z(abonado) es una impedancia entre la línea de fase y la línea neutra corriente abajo del contador 1, de manera que dichas impedancias se estiman para una frecuencia de la señal de prueba (es decir, a 10 kHz).
El umbral predeterminado Sp está así comprendido entre el nivel alto Vh (igual en este caso al nivel de tensión predeterminado Vp) y el nivel bajo Vb.
El nivel bajo es, en este caso, igual a 1,06 V.
El umbral predeterminado Sp «ideal», y usado aquí, es, por tanto, tal que:
Se observa que, por omisión, la salida PWM 22 está a 0, de manera que no se aplica ninguna inyección de la señal de prueba St en el nivel del punto de medida. Es también siempre la situación en que el miembro de corte 12 está cerrado.
En referencia a la figura 2, el contador 101 según una segunda realización es un contador trifásico. Cada elemento representado en la figura 2, que es semejante a un elemento de la figura 1, se refiere añadiendo 100 a la referencia de la figura 1.
La red de distribución 103 comprende tres fases 104_i (i varía de 1 a 3) y una línea neutra 105.
Para cada fase 104_i, el contador 101 comprende un puerto de fase corriente arriba Pi conectado a dicha fase 104_i, y un puerto de fase corriente abajo P'i.
El contador 101 comprende además un puerto de línea neutra corriente arriba N conectado a la línea neutra 105 y un puerto de línea neutra corriente abajo N'.
Los puertos de fase corriente abajo P'i y el puerto de línea neutra corriente abajo N' del contador 101 están conectados a la instalación 102, respectivamente por medio de los interruptores 108_i y un interruptor 109 integrados en el disyuntor 106.
El contador 101 incluye además, para cada fase 104_i, un conductor de fase 110_i conectado a dicha fase 104_i por medio del puerto de fase corriente arriba Pi asociado. El contador 101 incluye además un conductor de línea neutra 111 conectado a la línea neutra 105 por medio del puerto de línea neutra corriente arriba N.
El contador 101 comprende además un miembro de corte 112 que comprende, para cada fase, un interruptor 113_i montado en el conductor de fase 110_i asociado.
El contador 101 comprende además un circuito de detección que permite detectar, cuando el miembro de corte 112 está abierto, si el disyuntor 106 está abierto o cerrado.
Se sabe que los cuatro interruptores 108_i, 109 del disyuntor 106, al igual que los tres interruptores 113_i del miembro de corte 112, están todos abiertos al mismo tiempo o están todos cerrados al mismo tiempo.
Por consiguiente, el contador 101 integra en este caso solo un circuito de detección, conectado a un único conductor de fase 110_i (conectada a la línea de fase 104_i representada en la figura 2). Sin embargo, el contador 101 podría integrar perfectamente varios circuitos de detección para confirmar el resultado y así mejorar la robustez de la detección.
El circuito de detección del contador 101 funciona de la misma manera que el circuito de detección del contador 1. El circuito de detección incluye una cadena de inyección 115 que comprende el módulo generador 120 integrado en el microcontrolador de aplicación 117 y eldriver121 (los dos componentes generadores), un primer condensador C1 (el componente de inyección) y una resistencia R montada entre la salida deldriver121 y el primer condensador C1. El primer condensador C1 y la resistencia R forman un primer filtro de paso alto.
El circuito de detección comprende también una cadena de medida 116 que comprende un segundo filtro de paso alto 124 (analógico), un CAN 125, un detector de envolvente 126 (digital) y un filtro de paso bajo 127 (digital).
El circuito de detección comprende además un componente de tratamiento, en su caso el microcontrolador 117 (en el que están integrados el CAN 125, el detector de envolvente 126 y el filtro de paso bajo 127).
Se observa que, en el caso del contador trifásico 101, para cada fase 104_i, el sensor de corriente usado para medir la corriente de fase que circula en dicha fase 104_i es un toro y no unshunt.El conductor de línea neutra 105 puede así conectarse a la masa (masa eléctrica 114) que es visible por el microcontrolador 117, de manera que el segundo condensador C2 deja de ser necesario.
Cuando el miembro de corte 112 está abierto, la señal de prueba St se genera y se inyecta de la misma manera que para el circuito de detección descrito anteriormente.
Se supone de nuevo que el módulo de la carga Z(abonado) es muy bajo ante la resistencia R a 10 kHz.
Cuando el disyuntor 106 está abierto, el nivel de tensión intermedio medido es igual a un nivel alto Vh igual a 3,3 V (es decir, al nivel de tensión predeterminado Vp de la señal de prueba St).
Cuando el disyuntor 106 está cerrado, el nivel de tensión intermedio medido es sustancialmente más bajo. Después del filtrado de paso bajo, el nivel de tensión intermedio medido es igual a un nivel bajo Vb, que es igual a:
Vb=Vfe*(Z(C1 hZ(atoonadoMR+Z(C1 )+Z[abonado))
en el que:
Z(C1) es una impedancia del primer condensador, Z(abonado) es una impedancia entre la línea de fase y la línea neutra corriente abajo del contador, de manera que dichas impedancias se estiman para una frecuencia de la señal de prueba (en este caso 10 kHz).
El umbral predeterminado Sp está así comprendido entre el nivel alto Vh y el nivel bajo Vb.
El nivel bajo Vb es en este caso igual a 1,06 V.
El umbral predeterminado Sp «ideal», y usado aquí, es, por tanto, tal que:
Se observa en este caso que, tanto en el caso del contador monofásico 1 como en el del contador trifásico 101, se ha considerado que el módulo de la carga Z(abonado) es muy bajo ante la resistencia R (a 10 kHz).
Ahora bien, esta configuración «estándar» no es sistemática.
La impedancia Z(abonado) puede no ser insignificante ante la resistencia R, e incluso ser sustancialmente superior a R (la impedancia Z(corriente arriba), por su parte, siendo inferior o igual a 2 O, sigue siendo sistemáticamente insignificante ante R).
Así tiene lugar, por ejemplo, en España, donde el peor caso corresponde al caso en que el disyuntor 6 (respectivamente 106) está alejado geográficamente del contador 1 (respectivamente 101).
En este caso, cuando el disyuntor está abierto, el cable entre el contador y el disyuntor lleva a los terminales del contador una impedancia equivalente, que depende de la longitud y de la naturaleza del cable, y que puede llegar hasta 1.200 kO.
Cuando el disyuntor está cerrado, además de estos 1.200 kO, se tiene en paralelo una impedancia Z(abonado) que puede llegar a 210 kO.
En esta configuración «de tipo España», con el fin de mejorar la diferencia entre el nivel de tensión intermedio medido en el punto Pm cuando el disyuntor está abierto (nivel alto Vh) y cuando el disyuntor está cerrado (nivel bajo Vb), se modifica el valor de R y de C1 (C2 permanece sin cambios a 47nF).
Se elige por ejemplo R = 22 kO y C1 = 2,2nF.
Así, en esta configuración «de tipo España», se obtienen los niveles de tensión intermedios siguientes, ya se esté en modo en monofásico o trifásico (usando las fórmulas anteriores):
- disyuntor abierto: Vh = 3,24 V;
- disyuntor cerrado: Vb = 2,94 V,
lo que da un umbral predeterminado Sp «ideal»:
Además, estos «nuevos» valores de R y de C1 son totalmente aplicables a la configuración «estándar» descrita anteriormente (sin impedancia reducida de 1.200 kO y Z(abonado) << R).
En la configuración «estándar», los cálculos con los nuevos valores de componentes dan:
- disyuntor abierto: Vh = 3,3V;
- disyuntor cerrado: Vb = 1,03 V.
El umbral predeterminado Sp «ideal» es, por tanto, tal que:
Se observa además que un umbral predeterminado Sp igual a 3,09 V, en lugar de 2,17 V, es compatible a la vez con la configuración «de tipo España» y con la configuración «estándar».
Se observa también que la frecuencia de corte a 3 dB del filtro de paso alto R-C1 permanece casi sin cambios en el 3% aproximadamente, usando los valores usados para la configuración «estándar» o la configuración «de tipo España», ya que pasa de 3.386 Hz a 3.288 Hz.
Naturalmente, la invención no se limita a las realizaciones descritas sino que engloba cualquier variante que se sitúe dentro del campo de la invención tal como se define en las reivindicaciones.
El detector de envolvente, que en este caso se prepara en digital, podría también prepararse en analógico y, por tanto, colocarse corriente arriba del CAN.
Los valores de capacidad del primer condensador C1 y del segundo condensador C2 podrían ser diferentes de los ofrecidos en este caso. Asimismo, el valor de la resistencia R podría modificarse aumentándolo normalmente.
La frecuencia de la señal de prueba podría también modificarse, en cuyo caso habría que adaptar el umbral de detección predeterminado al esquema equivalente. El umbral de detección predeterminado podría ser parametrizable. Eldriverno es obligatorio. En particular, si el módulo generador que genera la señal de prueba (en este caso, el microcontrolador de aplicación) es capaz de suministrar suficiente corriente, eldriverno es necesario.
El microcontrolador en el que se implementa la invención no es necesariamente el microcontrolador de aplicación, sino que podría ser un componente distinto.
El componente de tratamiento en el que se implementa la invención no es necesariamente un microcontrolador, sino que podría ser un componente diferente, y por ejemplo un procesador clásico, un DSP (porDigital Signal Processor,que se puede traducir por «procesador de señal digital»), o bien un circuito lógico programable tal como un FPGA (porField Programmable Gate Arrays)o un ASIC (porApplication Specific Integrated Circuit).

Claims (17)

REIVINDICACIONES
1. Contador (1; 101) dispuesto para medir una energía eléctrica suministrada a una instalación (2; 102) por una red de distribución (3; 103) que comprende una línea de fase y una línea neutra, estando el contador dispuesto para ser conectado a un disyuntor (6; 106) situado en el exterior y corriente abajo del contador, incluyendo el contador:
- un conductor de fase (10; 110_i) y un conductor de línea neutra (11; 111) dispuestos para ser conectados respectivamente a la línea de fase y a la línea neutra de la red de distribución;
- un miembro de corte (12; 112) montado en el conductor de fase;
- un circuito de detección que incluye:
+ una cadena de inyección (15; 115) que comprende al menos un componente generador y un componente de inyección, estando el al menos un componente generador dispuesto para, cuando el miembro de corte está abierto, generar una señal de prueba (St) con un nivel de tensión predeterminado, estando el componente de inyección dispuesto para inyectar la señal de prueba en el conductor de fase corriente abajo del miembro de corte;
una cadena de medida (16; 116) dispuesta para medir, en un punto de medida (Pm) de la cadena de inyección situado entre el al menos un componente generador y el componente de inyección, un nivel de tensión intermedio de la señal de prueba;
un componente de tratamiento (17; 117) dispuesto para determinar, en función del nivel de tensión intermedio, si el disyuntor está abierto o cerrado.
2. Contador según la reivindicación 1, siendo el componente de inyección un primer condensador (C1) integrado en un primer filtro de paso alto que permite filtrar señales parásitas que provienen de la red de distribución.
3. Contador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el al menos un componente generador incluye un módulo generador (20; 120) dispuesto para producir la señal de prueba con el nivel de tensión predeterminado y undriver(21; 121) que forma una fuente de corriente dispuesta para asegurar que la señal de prueba se genera con un nivel de corriente suficiente para conservar, en salida del al menos un componente generador, un nivel de tensión igual al nivel de tensión predeterminado.
4. Contador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cadena de medida incluye sucesivamente, de arriba abajo, un segundo filtro de paso alto (24; 124), un detector de envolvente (26; 126) y un filtro de paso bajo (27; 127) .
5. Contador según la reivindicación 4, que comprende además un convertidor analógico-digital (25; 125) colocado corriente arriba del detector de envolvente.
6. Contador según la reivindicación 4, que comprende además un convertidor analógico-digital colocado corriente abajo del detector de envolvente.
7. Contador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, estando la cadena de inyección dispuesta para, cuando el miembro de corte está abierto, inyectar la señal de prueba periódicamente, durante un tiempo predeterminado.
8. Contador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, estando la cadena de inyección dispuesta para, cuando el miembro de corte está abierto, inyectar la señal de prueba en modo continuo.
9. Contador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la señal de prueba es una señal alterna que tiene una frecuencia al menos cien veces superior a una frecuencia de una corriente de fase que circula en la línea de fase de la red de distribución.
10. Contador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, siendo el contador un contador monofásico (1).
11. Contador según la reivindicación 10, en el que el conductor de fase está conectado a una masa eléctrica (14) del contador corriente arriba del miembro de corte, comprendiendo el contador además un segundo condensador (C2) colocado corriente arriba del miembro de corte y que tiene un primer terminal conectado al conductor de línea neutra y un segundo terminal conectado al conductor de fase.
12. Contador según la reivindicación 11, siendo el componente de inyección un primer condensador (C1), tal que la cadena de inyección comprende una resistencia (R) montada entre el primer condensador y una salida del al menos un componente generador, estando el componente de tratamiento dispuesto para comparar el nivel de tensión intermedio de la señal de prueba con un umbral de detección predeterminado y para detectar que el disyuntor está abierto cuando el nivel de tensión intermedio de la señal de prueba es superior al umbral de detección predeterminado y que el disyuntor está cerrado cuando el nivel de tensión intermedio de la señal de prueba es inferior o igual al umbral de detección predeterminado, estando el umbral de detección predeterminado comprendido entre un nivel alto y un nivel bajo Vb tal que:
Vb=Vp*(Z{C1)+Z(abonadü)+Z(C2y^(comenteamba)y[R+Z[CI)+Z(abonado)+Z(C2)//Z(comente arriba}},
en el que:
Vp es el nivel de tensión predeterminado, Z (C1) es una impedancia del primer condensador, Z(C2) es una impedancia del segundo condensador, Z(corriente arriba) es una impedancia entre la línea de fase y la línea neutra corriente arriba del contador, Z(abonado) es una impedancia entre la línea de fase y la línea neutra corriente abajo del contador, de manera que dichas impedancias se estiman para una frecuencia de la señal de prueba.
13. Contador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, siendo el contador un contador trifásico (101).
14. Contador según la reivindicación 13, siendo el componente de inyección un primer condensador (C1), tal que la cadena de inyección comprende una resistencia (R) montada entre el primer condensador y una salida del al menos un componente generador, estando el componente de tratamiento dispuesto para comparar el nivel de tensión intermedio de la señal de prueba con un umbral de detección predeterminado y para detectar que el disyuntor está abierto cuando el nivel de tensión intermedio de la señal de prueba es superior al umbral de detección predeterminado y que el disyuntor está cerrado cuando el nivel de tensión intermedio de la señal de prueba es inferior o igual al umbral de detección predeterminado, estando el umbral de detección predeterminado comprendido entre un nivel alto y un nivel bajo Vb tal que:
Vb='Vp’ (Z{ C1)+Z(a bon ado }}/(R+Z(C1)+Z( abo nad o))
en el que:
Vp es el nivel de tensión predeterminado de la señal de prueba, Z(C1) es una impedancia del primer condensador, Z(abonado) es una impedancia entre la línea de fase y la línea neutra corriente abajo del contador, de manera que dichas impedancias se estiman para una frecuencia de la señal de prueba.
15. Procedimiento de detección, implementado en el componente de tratamiento (17; 117) de un contador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, y que comprende las etapas, cuando el miembro de corte está abierto, de:
- hacer generar e inyectar, por la cadena de inyección, la señal de prueba en el conductor de fase corriente abajo del miembro de corte;
- adquirir el nivel de tensión intermedio de la señal de prueba;
- determinar, en función del nivel de tensión intermedio de la señal de prueba, si el disyuntor está abierto o cerrado.
16. Programa informático que comprende instrucciones que llevan al componente de tratamiento del contador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 a ejecutar las etapas del procedimiento de detección según la reivindicación 15.
17. Soporte de grabación legible por ordenador, en el que se graba el programa informático según la reivindicación 16.
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