BR102014016701B1 - Cabo de energia elétrica instrumentado - Google Patents

Abstract

CABO DE ENERGIA ELÉTRICA INSTRUMENTADO. A presente invenção se relaciona a um sistema de detecção de desvio fraudulento de energia elétrica através de derivações da rede elétrica da concessionária, conhe-cido como "gato". A presente invenção se caracteriza pela substituição do cabo convencional utilizado nas ligações elétricas pelo cabo de energia elétrica instrumentado composto por um conjunto de circuitos eletroele-trônicos de instrumentação localizados dentro da capa isolante do cabo e distribuídos ao longo do dito cabo e que, dessa forma, não é possível visualizar externamente se o dito cabo tem instrumentação interna ou se é um cabo de energia com isolação convencional. Cada circuito eletroele-trônico de instrumentação é composto por módulos de autoalimentação (1), de medição (2), de processamento (4) e de comunicação (5). Os módulos de autoalimentação (1) e de medição (2) aproveitam a energia do campo magnético gerado pela corrente elétrica que percorre os condutores do cabo para alimentar o circuito e também para realizar medições do valor dessa corrente elétrica. O valor medido é processado e transmitido para os outros circuitos eletroeletrônicos de instrumentação distribuídos no cabo por meio da técnica de Power Line Communication ou comunicação de dados pela linha de energia. Caso haja desvio fraudulento, os valores medidos da (...).

Description

A presente invenção refere-se a um sistema de detecção de desvio fraudulento de energia elétrica através de derivações da rede elétrica da concessionária, conhecido como “gato”. A presente invenção se caracteriza pela substituição do cabo convencional utilizado nas ligações elétricas pelo cabo de energia elétrica instru- mentado composto por um conjunto de circuitos eletroeletrônicos de instrumentação localizados dentro da capa isolante do cabo e distribuídos ao longo do dito cabo e que, dessa forma, não é possível visualizar externamente se o dito cabo tem instrumentação interna ou é um cabo de energia com isolação convencional.

Especificamente, no dito cabo de energia elétrica instrumentado, cada circuito eletroeletrônico de instrumentação é composto, em uma realização preferida, por um módulo de autoalimentação (1), um módulo de medição (2), um módulo de processamento (4) e um módulo de comunicação (5). Os módulos de autoalimentação (1) e de medição (2) aproveitam a energia do campo magnético gerado pela corrente elétrica que passa pelos condutores do cabo para alimentar todo o circuito e também para realizar medições do valor dessa corrente. O módulo de medição (2) opera então como sensor de corrente e o valor medido é tratado pelo módulo de processamento (4) e transmitido pelo módulo de comunicação (5) para outros circuitos eletroeletrônicos de instrumentação, distribuídos ao longo do cabo, por meio da técnica de Power Line Communication ou comunicação de dados pela linha de energia.

Mais especificamente, com o dito cabo de energia elétrica instrumentado instalado no ramal de entrada de um consumidor de energia elétrica a existência de desvio irregular de energia elétrica é detectada quando os valores medidos de dois ou mais circuitos eletroeletrônicos de instrumentação são discrepantes.

Ainda mais especificamente, com o dito cabo de energia elétrica instrumentado, a localização do ponto do desvio também é obtida, pois como os circuitos eletroeletrônicos de instrumentação estão dispostos sequencialmente ao longo do dito cabo de energia elétrica instrumentado, o primeiro circuito eletroeletrônico de instrumentação com medição discrepante com relação aos demais indica a localização do ponto de desvio de energia elétrica.

Em um sistema de energia, desvios irregulares de energia elétrica, comumente conhecidos como "gato", causam perdas comerciais (perdas de receitas por meios fraudulentos) para as empresas de energia elétrica. Em países em desenvolvimento, a perda comercial média atinge 16,45% e, particularmente no Brasil, a perda comercial média atinge 16,61 % causando um prejuízo anual ao setor de energia elétrica de mais de R$ 10 bilhões.

A detecção da existência de desvios irregulares de energia elétrica e, mais ainda, a localização do local ou ponto em que os desvios irregulares estão ocorrendo é difícil e altamente onerosa para as empresas de energia elétrica. Em geral, as empresas do setor executam inspeções aleatórias ou específicas em casos de suspeita de fraude de seus consumidores, instalando medidores ou condutores antifraude. Porém, as fraudes continuam ocorrendo e com maior grau de conhecimento técnico especializado. Há relatos de casos de adulteração de medidores por meio de pequenas incisões instrumentais, sistema de fraude acionados por controle remoto e até detecção automática de presença de técnicos em inspeções com desligamento do sistema de desvio de corrente.

De acordo com o presente estado da técnica, cabos de energia antifraude são construídos de forma a blindar mecanicamente a conexão de condutores de energia elétrica com condutores da rede de energia elétrica.

Em MU8303430-7 é descrito um cabo elétrico antifraude que é circundado por fios condutores formando um circuito ôhmico e, a detecção da fraude, é dada pela medição da continuidade elétrica desse circuito.

EM MU8602125-7 é descrito um sistema em que o medidor de energia elétrica é projetado para ser instalado na entrada do ramal de alimentação do consumidor e o mostrador do medidor é instalado no domicílio do consumidor.

Em PI9605074-8 é descrito um sistema modular antifraude de medição de energia elétrica correspondente a um módulo constituído por caixa à prova de intempéries abrigando medidores de energia elétrica e instalado em um ponto inacessível ao consumidor e dentro de uma caixa inviolável.

Em PI0703096-7 é descrito um sistema caracterizado pelo fato do equipamento possuir um módulo transmissor e um módulo receptor que coletam informações da corrente elétrica que percorre o condutor da rede de distribuição, em pontos diferentes, transmitindo e comparando tais informações entre si, verificando variações de tensão anormais, servindo como indício de desvio fraudulento.

Em MU8303368-8 é descrito um equipamento detector de desvio de energia elétrica pela comparação entre os valores de corrente elétrica fornecida pela concessionária e a consumida pelo cliente. O equipamento detector de desvio compreende um dispositivo constituído por um módulo sensor de corrente, um módulo de processamento digital e transmissão de dados e de um outro dispositivo constituído por um módulo sensor de corrente, um módulo de recepção e comparação de valores de corrente elétrica e um módulo leitor ótico de dados.

Como descrito em MU8303430-7, MU8602125-7 e PI9605074-8, a proteção contra desvio de energia elétrica é feita somente com o uso de blindagem mecânica de forma a tentar evitar o acesso ao condutor de energia elétrica ou ao medidor de energia elétrica para evitar o desvio de energia elétrica. Entretanto, com instrumentos apropriados e habilidades pessoais, é possível transpor a blindagem e realizar o desvio de energia elétrica.

Como descrito em PI0703096-7 e MU8303368-8, a técnica de detecção de desvio de energia elétrica é dada por meio da comparação dos valores da corrente elétrica fornecida pela concessionária de energia elétrica com os valores da corrente consumida pelo cliente por meio de dispositivos de medição e de equipamentos de detecção de desvio de energia elétrica. Entretanto, a instrumentação desses dispositivos é feita externamente ao cabo de energia elétrica e, dessa forma, é visível ao cliente da concessionária, que pode tomar medidas para burlar ou para evitar ser descoberto durante a fraude. Outra característica dessas técnicas é que é necessária alimentação externa para que esses dispositivos funcionem e, assim, é preciso manutenção e troca da bateria de alimentação dos dispositivos regularmente.

A presente invenção tem como objetivo notadamente detectar e localizar o desvio de energia elétrica de forma automática, apresentando para isso um cabo de energia elétrica com instrumentação dentro da capa de isolamento do cabo e que, dessa forma, não é possível visualizar externamente se o dito cabo tem instrumen tação interna ou se é um cabo de energia com isolação convencional. A dita instrumentação é constituída por uma sequência de circuitos eletroeletrônicos de instrumentação inseridos na parte interna da capa de isolamento e distribuídos ao longo do dito cabo de energia elétrica instrumentado. Cada circuito eletroeletrônico de instrumentação é composto preferencialmente por um módulo de autoalimentação (1), um módulo de medição (2), um módulo de processamento (4) e um módulo de comunicação (5).

A presente invenção passará a ser descrita em uma realização preferida sem características restritivas por meios dos desenhos anexos nos quais:

A figura 1 é uma vista esquematizada simplificada dos módulos básicos que integram o circuito eletroeletrônico de instrumentação do cabo de energia elétrica instrumentado de acordo com a presente invenção.

A figura 2 apresenta uma vista em corte de uma realização do circuito de instrumentação dentro da capa de isolação do cabo de energia elétrica instrumentado, de acordo com a presente invenção.

A figura 3 apresenta uma outra vista em corte de uma realização do circuito de instrumentação dentro da capa de isolação do cabo de energia elétrica instrumentado de acordo com a presente invenção.

A figura 4 apresenta uma terceira vista em corte de uma realização do circuito de instrumentação dentro da capa de isolação do cabo de energia elétrica instrumentado de acordo com a presente invenção.

A figura 5 apresenta uma quarta vista em corte de uma realização do circuito de instrumentação dentro da capa de isolação do cabo de energia elétrica instrumentado de acordo com a presente invenção.

A figura 6 é uma vista em corte longitudinal de uma realização do cabo de energia elétrica instrumentado, contendo nesta realização uma sequência de circuitos eletroeletrônicos de instrumentação de acordo com a presente invenção.

Como apresentado na figura 1, o circuito eletroeletrônico de instrumentação é composto por um bloco de autoalimentação (1), um bloco de medição (2), um bloco de processamento (4) e um bloco de comunicação (5). O bloco de autoalimentação (1) é interligado com uma ou por uma associação de bobinas (3), em que é obtida uma tensão elétrica a partir da indução magnética gerada pela própria corrente elétrica que percorre os condutores (9) do cabo de energia elétrica instrumentado, de acordo com a presente invenção. A tensão elétrica gerada na bobina (3) é usada para alimentar o circuito eletroeletrônico de instrumentação. O bloco de medição (2) utiliza a tensão induzida na bobina (3) para avaliar o nível da intensidade de corrente elétrica que passa pelos condutores (9) do cabo de energia elétrica instrumentado de acordo com a presente invenção. O bloco de medição (2), juntamente com a bobina (3), atua como sensor de corrente elétrica da presente invenção. O bloco de processamento (4) contém um conversor analógico-para-digital, que converte o sinal do sensor de corrente, uma unidade de processamento ou, preferencialmente, um núcleo de microcontrolador, que trata e armazena esse sinal e envia para o circuito de comunicação (5). O circuito de comunicação (5) realiza a modulação do sinal para um sinal em frequência adequada para transmissão por meio dos condutores do cabo, usando a bobina de transmissão/recepção (6). Esta técnica, já conhecida no estado-da-técnica, é denominada de Power Line Communication ou PLC, ou seja, trata-se de uma técnica de comunicação de dados pela linha de energia, sem que os dados de comunicação sejam afetados. A tecnologia PLC foi desenvolvida para permitir a transmissão de dados com frequência de modulação média ou alta por meio da rede elétrica de baixa, média ou alta tensão. O circuito de comunicação (5) também realiza a recepção e demodulação do sinal modulado enviado pela linha de energia através da bobina de transmissão/recepção (6).

Preferencialmente, como apresentado na figura 2, o bloco de autoalimentação (1), o bloco de medição (2), o bloco de processamento (4) e o bloco de comunicação (5) do circuito eletroeletrônico de instrumentação são integrados em um chip (7). Preferencialmente, a bobina (8) circunda um núcleo (11) com propriedades magnéticas. O chip (7), a bobina (8) e o núcleo (11) ficam no interior da capa isolante (10) do cabo, não tendo contato elétrico com os fios condutores (9) do cabo.

Preferencialmente, as realizações do circuito eletroeletrônico de instrumentação, de acordo com a figura 1, e dispostos como apresentados nas figuras 2, 3, 4 ou 5, são sequencialmente distribuídas ao longo do cabo de energia elétrica instrumentado de acordo com a presente invenção. Como descrito na figura 6, tem-se uma realização de um trecho do cabo de energia elétrica instrumentado contendo os circuitos eletroeletrônicos de instrumentação (12) (13) (14) e (15). O circuito eletroele- trônico de instrumentação (12) realiza a medição da corrente elétrica que percorre o condutor do cabo e transmite, preferencialmente, este valor ao circuito eletroe- letrônico de instrumentação (13), que, por sua vez, realiza a medição da corrente elétrica que percorre o condutor do cabo e transmite, preferencialmente, este valor para o circuito eletroeletrônico de instrumentação (14), que, por sua vez, realiza a medição da corrente elétrica que percorre o condutor do cabo e transmite, preferencialmente, este valor para o circuito eletroeletrônico de instrumentação (15) e assim para todos os próximos circuitos eletroeletrônicos de instrumentação presentes no cabo. Dessa forma, os circuitos eletroeletrônicos de instrumentação contêm seu próprio valor medido de corrente elétrica que passa pelo cabo e valores de outros circuitos eletroeletrônicos de instrumentação vizinhos. Considerando um só circuito eletroeletrônico de instrumentação, caso seus próprios valores de corrente elétrica medidos e os valores de corrente elétrica recebidos sejam discrepantes, então um desvio fraudulento de corrente elétrica é detectado. Quando um desvio é detectado, um sinal específico de fraude é enviado para todos os outros circuitos de instrumentação. Dessa forma, em qualquer ponto do cabo a informação da ocorrência de fraude pode ser obtida.

Claims (4)

1. CABO DE ENERGIA ELETRICA INSTRUMENTADO compreendendo circuitos eletroeletrônicos de instrumentação em que cada um dos ditos circuitos contem um modulo de autoalimentacão (1) e um modulo de medicão (2), que aproveitam a energia do campo magnetico gerado pela corrente eletrica que percorre os condutores (9) do dito cabo para alimentar o dito circuito e tambem para realizar medicoes do valor da dita corrente eletrica, um modulo de processamento (4) e um modulo de comunicacao via Power Line Communication (5) caracterizado por ser composto pelos ditos circuitos eletroeletrônicos de instrumentacao distribuídos ao longo do dito cabo de energia eletrica instrumentado e dentro da capa isolante do dito cabo de energia eletrica para deteccao de desvio fraudulento de energia eletrica. _ _ '

2. CABO DE ENERGIA ELETRICA INSTRUMENTADO de acordo com a reivindicacao 1 caracterizado pelo fato de que um desvio fraudulento de energia eletrica e detectado quando dois ou mais dos ditos circuitos eletroeletrônicos de instrumentacao diferem em suas medicoes de corrente eletrica. _ _ '

3. CABO DE ENERGIA ELETRICA INSTRUMENTADO de acordo com a reivindicacao 1 e 2 caracterizado pelo fato de que, quando um desvio fraudulento de energia eletrica e detectado, um sinal indicativo de fraude e transmitido para os circuitos eletroeletrônicos de instrumentacao. _ _ '

4. CABO DE ENERGIA ELETRICA INSTRUMENTADO de acordo com a reivindicacao 1, 2 e 3 caracterizado pelo fato de que, quando um desvio fraudulento de energia eletrica e detectado, a localizacao do dito desvio fraudulento e determinada pela posicao relativa dos ditos circuitos eletroeletrônicos de instrumentacao que tem medicoes de corrente eletrica diferentes com relacao aos demais.

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