BR102019013949A2

BR102019013949A2 - ELECTRONIC EQUIPMENT FOR GEOLOCALIZING INTERRUPTIONS AND CALCULATING CONTINUITY INDICATORS IN SECONDARY ELECTRICITY DISTRIBUTION NETWORKS

Info

Publication number: BR102019013949A2
Application number: BR102019013949-8A
Authority: BR
Inventors: Rodrigo José Albuquerque Frazão; Dyenny Souza Albuquerque
Original assignee: Rodrigo José Albuquerque Frazão; Dyenny Souza Albuquerque
Priority date: 2019-07-04
Filing date: 2019-07-04
Publication date: 2021-01-12

Abstract

a presente invenção trata de um equipamento eletrônico capaz de permitir, pela primeira vez, que duas funções imprescindíveis aos sistemas de distribuição de energia elétrica possam ser habilitadas: a geolocalização em tempo real de interrupções na rede secundária e a avaliação das mesmas com base no cálculo preciso dos seguintes indicadores de continuidade: duração de interrupção individual por unidade consumidora ou por ponto de conexão (dic); frequência de interrupção individual por unidade consumidora ou por ponto de conexão (fic); duração máxima de interrupção contínua por unidade consumidora ou por ponto de conexão (dmic); duração da interrupção individual ocorrida em dia crítico por unidade consumidora ou por ponto de conexão (dicri); duração equivalente de interrupção por unidade consumidora (dec); e frequência equivalente de interrupção por unidade consumidora (fec). para habilitar tais funções, o equipamento eletrônico utiliza, de modo inovador, dados fornecidos pelo sistema de posicionamento global (gps), em termos de coordenadas geográficas e tempo universal coordenado (utc). dessa forma, o equipamento fornece à distribuidora de energia uma visão holística das interrupções que acometem as redes secundárias de distribuição sob sua responsabilidade.the present invention deals with electronic equipment capable of enabling, for the first time, that two functions essential to electrical energy distribution systems can be enabled: the real-time geolocation of interruptions in the secondary network and their evaluation based on the calculation I need the following continuity indicators: duration of individual interruption by consumer unit or by connection point (dic); frequency of individual interruption by consumer unit or by connection point (fic); maximum duration of continuous interruption per consumer unit or per connection point (dmic); duration of individual interruption occurred on a critical day by consumer unit or by connection point (dicri); equivalent duration of interruption per consumer unit (dec); and equivalent frequency of interruption per consumer unit (fec). to enable such functions, the electronic equipment uses, in an innovative way, data provided by the global positioning system (gps), in terms of geographical coordinates and coordinated universal time (utc). thus, the equipment provides the energy distributor with a holistic view of the interruptions that affect the secondary distribution networks under its responsibility.

Description

ELECTRONIC EQUIPMENT FOR GEOLOCALIZING INTERRUPTIONS AND CALCULATING CONTINUITY INDICATORS IN SECONDARY ELECTRICITY DISTRIBUTION NETWORKS

FIELD OF THE INVENTION

[001] A presente invenção trata-se de um equipamento eletrônico capaz de permitir, pela primeira vez, que duas funções imprescindíveis aos sistemas de distribuição de energia elétrica possam ser habilitadas: a geolocalização de interrupções na rede secundária e a avaliação das interrupções com base no cálculo preciso dos seguintes indicadores de continuidade: Duração de Interrupção Individual por Unidade Consumidora ou por Ponto de Conexão (DIC); Frequência de Interrupção Individual por Unidade Consumidora ou por Ponto de Conexão (FIC); Duração Máxima de Interrupção Contínua por Unidade Consumidora ou por Ponto de Conexão (DMIC); Duração da Interrupção Individual Ocorrida em Dia Crítico por Unidade Consumidora ou por Ponto de Conexão (DICRI); Duração Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora (DEC); e Frequência Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora (FEC).[001] The present invention is an electronic equipment capable of allowing, for the first time, that two functions essential to the electricity distribution systems can be enabled: the geolocation of interruptions in the secondary network and the evaluation of interruptions based on in the precise calculation of the following continuity indicators: Duration of Individual Interruption by Consumer Unit or by Connection Point (DIC); Individual Interruption Frequency by Consumer Unit or by Connection Point (FIC); Maximum Continuous Interruption Duration per Consumer Unit or Connection Point (DMIC); Duration of Individual Interruption on a Critical Day by Consumer Unit or by Connection Point (DICRI); Equivalent Interruption Duration per Consumer Unit (DEC); and Equivalent Frequency of Interruption per Consumer Unit (FEC).

[002] Na atual conjuntura, diversos métodos têm sido propostos na literatura especializada para fornecer à distribuidora de energia meios de localizar interrupções que podem ocorrer dentro da rede primária de distribuição. Métodos esses que vão desde modelos matemáticos baseados na propagação de ondas eletromagnéticas e proteção diferencial entre barramentos de alimentadores primários, até a utilização de relés dedicados à detecção de faltas de alta impedância.[002] At the current juncture, several methods have been proposed in the specialized literature to provide the energy distributor with means of locating interruptions that may occur within the primary distribution network. These methods range from mathematical models based on the propagation of electromagnetic waves and differential protection between primary feeder buses, to the use of relays dedicated to the detection of high impedance faults.

[003] Contudo, métodos para a localização de interrupções na rede secundária são escassos e pouco eficientes. Face ao exposto, muitas distribuidoras tomam conhecimento de interrupções na rede secundária somente quando um consumidor, atingido pela interrupção, entra em contato, via ligação telefônica, com a central de atendimento da distribuidora.[003] However, methods for locating interruptions in the secondary network are scarce and inefficient. In view of the above, many distributors are aware of interruptions in the secondary network only when a consumer, affected by the interruption, contacts the distributor's call center via telephone call.

[004] As características das interrupções, em termos de duração e frequência, são quantificadas através dos indicadores de continuidade DIC, FIC, DMIC, DICRI, DEC e FEC, assumindo um período de apuração especificado. Os respectivos indicadores são de extrema relevância, pois, eles são empregados pelas distribuidoras, assim como pelos agentes reguladores, como medida da qualidade dos serviços prestados aos consumidores finais. Todavia, devido ao fato do cálculo atualmente adotado ser baseado na avaliação dos dados históricos de atendimento, referente às reclamações dos consumidores quanto a interrupções no fornecimento de energia, o resultado dos indicadores pode apresentar grandes variações.[004] The characteristics of the interruptions, in terms of duration and frequency, are quantified through the continuity indicators DIC, FIC, DMIC, DICRI, DEC and FEC, assuming a specified calculation period. The respective indicators are extremely relevant, as they are used by distributors, as well as by regulatory agents, as a measure of the quality of services provided to final consumers. However, due to the fact that the calculation currently adopted is based on the evaluation of historical service data, referring to consumer complaints regarding interruptions in the energy supply, the result of the indicators may vary widely.

[005] A presente invenção visa proporcionar, pela primeira vez, que as interrupções nas redes secundárias de distribuição possam ser geolocalizadas em tempo real e, concomitantemente, que o cálculo dos indicadores de continuidade DIC, FIC, DMIC, DICRI, DEC e FEC possa ser realizado de modo determinístico. O objeto da presente invenção consiste no desenvolvimento de um equipamento eletrônico que utiliza dados fornecidos pelo Sistema de Posicionamento Global (GPS) para a solução das problemáticas envolvidas.[005] The present invention aims to provide, for the first time, that interruptions in secondary distribution networks can be geolocated in real time and, concomitantly, that the calculation of continuity indicators DIC, FIC, DMIC, DICRI, DEC and FEC be carried out in a deterministic way. The object of the present invention consists in the development of electronic equipment that uses data provided by the Global Positioning System (GPS) to solve the problems involved.

[006] A presente invenção propicia a mudança de paradigma tanto na avaliação da localização de interrupções nas redes secundárias, quanto no cálculo dos indicadores de continuidade. Dessa forma, a distribuidora pode adquirir uma visão holística das interrupções que acometem as redes secundárias de distribuição sob sua responsabilidade.[006] The present invention provides a paradigm shift both in the assessment of the location of interruptions in secondary networks, and in the calculation of continuity indicators. In this way, the distributor can acquire a holistic view of the interruptions that affect the secondary distribution networks under its responsibility.

BACKGROUND OF THE INVENTION

[007] A confiabilidade no fornecimento de energia elétrica aos consumidores finais é considerada como um dos pilares de sustentação da indústria de energia, pois, ela impacta diretamente no custo da eletricidade. Os agentes reguladores afirmam que toda distribuidora de energia elétrica deve ter como primado a prestação adequada de serviços para o pleno atendimento aos seus consumidores.[007] Reliability in the supply of electricity to final consumers is considered as one of the pillars of support of the energy industry, as it directly impacts the cost of electricity. Regulatory agents affirm that every electric energy distributor must have as priority the adequate provision of services to fully serve its consumers.

[008] Entende-se como serviço adequado todo aquele que satisfaça as condições de regularidade, continuidade, eficiência e segurança. Contudo, as distribuidoras têm em mãos uma tarefa árdua, pois, a rede de distribuição está sujeita a interrupções no fornecimento devido a vários fatores, desde naturais até humanos.[008] An adequate service is defined as any service that meets the conditions of regularity, continuity, efficiency and safety. However, the distributors have an arduous task, because the distribution network is subject to interruptions in supply due to several factors, from natural to human.

[009] As distribuidoras buscam meios de localizar interrupções para assegurar uma operação contínua e confiável do fornecimento de energia dentro da sua área de atendimento. A literatura especializada mostra que interrupções na rede primária de distribuição podem ser localizadas com precisão aceitável através de métodos específicos. Contudo, a realidade é bem diferente para as redes secundárias de distribuição, devido ao fato da quantidade pouco expressiva de equipamentos eletrônicos dedicados ao monitoramento em tempo real dessas redes. Dessa forma, as distribuidoras identificam as interrupções na rede secundária com base nas informações fornecidas pelos próprios consumidores. Em essência, um consumidor atingido pela interrupção informa à distribuidora, via ligação telefônica, a ocorrência da interrupção.[009] The distributors are looking for ways to locate interruptions to ensure a continuous and reliable operation of the energy supply within their service area. The specialized literature shows that interruptions in the primary distribution network can be located with acceptable accuracy using specific methods. However, the reality is quite different for secondary distribution networks, due to the fact that there is a small amount of electronic equipment dedicated to real-time monitoring of these networks. Thus, the distributors identify the interruptions in the secondary network based on the information provided by the consumers themselves. In essence, a consumer affected by the interruption informs the distributor, via telephone call, of the occurrence of the interruption.

[010] Pode-se observar que proposições para solucionar essa problemática são bem-vindas, pois, as distribuidoras necessitam perceber o que acontece na rede secundária, compreender o estado real de operação, e projetar cenários futuros para tomada de decisão em tempo hábil, a fim de mitigar com maior brevidade as interrupções.[010] It can be seen that proposals to solve this problem are welcome, since the distributors need to understand what happens in the secondary network, understand the real state of operation, and design future scenarios for decision making in a timely manner, in order to mitigate interruptions more quickly.

[011] Quando interrupções ocorrem com regularidade, a distribuidora deve melhorar a qualidade dos serviços prestados aos consumidores. A maneira padrão de mensurar a qualidade dos serviços é baseada nos indicadores de continuidade, que expressam em termos quantificáveis a duração e a frequência das interrupções dentro de um período de apuração especificado. Em suma, tais indicadores são imprescindíveis ao gerenciamento e planejamento das redes de distribuição de energia elétrica.[011] When interruptions occur regularly, the distributor must improve the quality of services provided to consumers. The standard way of measuring service quality is based on continuity indicators, which express in quantifiable terms the duration and frequency of interruptions within a specified calculation period. In short, such indicators are essential for the management and planning of electricity distribution networks.

[012] Para uma melhor compreensão dos indicadores de continuidade, serão fornecidas as suas definições, bem como as suas equações matemáticas, de acordo com a norma Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional - Módulo 8 (PRODIST-8). Primeiramente, serão definidos os indicadores individuais DIC, FIC, DMIC e DICRI, e, posteriormente, os indicadores coletivos DEC e FEC.[012] For a better understanding of the continuity indicators, their definitions, as well as their mathematical equations, will be provided, in accordance with the Standard Electricity Distribution Procedures in the National Electric System - Module 8 (PRODIST-8). First, the individual indicators DIC, FIC, DMIC and DICRI will be defined, and, later, the collective indicators DEC and FEC.

[013] DIC (Duração de Interrupção Individual por Unidade Consumidora ou por Ponto de Conexão): Expressa o intervalo de tempo que cada consumidor, individualmente considerado, ou o ponto de conexão no qual ele está conectado, ficou privado do fornecimento de energia elétrica devido a interrupções durante o período de apuração (mensal consolidados em valores trimestrais e anuais). O indicador DIC é dado pela Equação (1)

[013] DIC (Individual Interruption Duration per Consumer Unit or Connection Point): Expresses the time interval that each consumer, individually considered, or the connection point to which it is connected, was deprived of the electricity supply due to interruptions during the calculation period (monthly consolidated in quarterly and annual amounts). The DIC indicator is given by Equation (1)

[014] FIC (Frequência de Interrupção Individual por Unidade Consumidora ou por Ponto de Conexão): Expressa o número de interrupções que cada consumidor, individualmente considerado, ou o ponto de conexão no qual ele está conectado, ficou privado do fornecimento de energia elétrica devido a interrupções durante o período de apuração (mensal consolidados em valores trimestrais e anuais). O indicador FIC é definido pela Equação (2)
FIC = n. (2)[014] FIC (Individual Interruption Frequency per Consumer Unit or Connection Point): Expresses the number of interruptions that each consumer, individually considered, or the connection point to which it is connected, was deprived of the electricity supply due interruptions during the calculation period (monthly consolidated in quarterly and annual amounts). The FIC indicator is defined by Equation (2)
FIC = n. (two)

[015] DMIC (Duração Máxima de Interrupção Contínua por Unidade Consumidora ou por Ponto de Conexão): Expressa a duração máxima da interrupção contínua, pertencente ao universo de interrupções no período de apuração (mensal consolidados em valores trimestrais e anuais), em que cada consumidor, individualmente considerado, ou o ponto de conexão no qual ele está conectado, ficou privado do fornecimento de energia elétrica devido a interrupções. A Equação (3) define o indicador DMIC
DMIC = t(i)max. (3)[015] DMIC (Maximum Continuous Interruption Duration per Consumer Unit or Connection Point): Expresses the maximum duration of continuous interruption, belonging to the universe of interruptions in the calculation period (monthly consolidated in quarterly and annual values), in which each consumer, individually considered, or the connection point to which it is connected, has been deprived of the electricity supply due to interruptions. Equation (3) defines the DMIC indicator
DMIC = t (i) max. (3)

[016] DICRI (Duração da Interrupção Individual ocorrida em Dia Crítico por Unidade Consumidora ou por Ponto de Conexão): Expressa a duração de cada interrupção ocorrida em dia crítico em que cada consumidor, individualmente considerado, ou o ponto de conexão no qual ele está conectado, ficou privado do fornecimento de energia elétrica. Ao contrário dos indicadores DIC, FIC e DMIC, o indicador DICRI não é calculado com base no período de apuração mensal consolidados em valores trimestrais e anuais, contudo, ele é avaliado apenas para os dias críticos, ou seja, dias com muitas ocorrências na área de atendimento da distribuidora. O indicador DICRI é dado pela Equação (4)
DICRI = tcrítico. (4)[016] DICRI (Duration of Individual Interruption occurred on a Critical Day by Consumer Unit or by Connection Point): Expresses the duration of each interruption occurring on a critical day in which each consumer, individually considered, or the connection point at which he is connected, it was deprived of the electricity supply. Unlike the DIC, FIC and DMIC indicators, the DICRI indicator is not calculated based on the monthly calculation period consolidated in quarterly and annual values, however, it is evaluated only for critical days, that is, days with many occurrences in the area. service provider. The DICRI indicator is given by Equation (4)
DICRI = critical. (4)

[017] DEC (Duração Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora): Expressa em horas e centésimos de hora o intervalo de tempo que, em média, cada unidade consumidora do conjunto considerado ficou privada do fornecimento de energia elétrica durante o período de apuração (mensal consolidados em valores trimestrais e anuais). O DEC é um indicador coletivo, pois, ele é avaliado com base na agregação de unidades consumidoras. A Equação (5) define o indicador DEC

[017] DEC (Equivalent Interruption Duration per Consumer Unit): Expressed in hours and hundredths of an hour the time interval that, on average, each consumer unit in the set considered was deprived of the electricity supply during the calculation period (monthly consolidated in quarterly and annual amounts). DEC is a collective indicator because it is evaluated based on the aggregation of consumer units. Equation (5) defines the DEC indicator

[018] FEC (Frequência Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora): Expressa em número de interrupções e centésimos do número de interrupções que, em média, cada unidade consumidora do conjunto considerado ficou privada do fornecimento de energia elétrica durante o período de apuração (mensal consolidados em valores trimestrais e anuais). Assim como o indicador DEC, o FEC também representa um indicador coletivo, cuja equação é definida em (6)

sendo:
i o índice de interrupções da unidade consumidora ou por ponto de conexão no período de apuração especificado, variando de 1 a n;
n é o número de interrupções da unidade consumidora ou por ponto de conexão considerado, no período de apuração especificado;
t(i) exprime o tempo de duração da interrupção (i) da unidade consumidora ou do ponto de conexão no período de apuração;
t(i)max corresponde ao tempo da máxima duração de interrupção contínua (i), no período de apuração especificado, verificada na unidade consumidora ou no ponto de conexão considerado, expresso em horas e centésimos de horas;
tcrítico expressa a duração da interrupção ocorrida em Dia Crítico;
Cc representa o número total de unidades consumidoras faturadas do conjunto no período de apuração especificado.[018] FEC (Equivalent Interruption Frequency per Consumer Unit): Expressed in number of interruptions and hundredths of the number of interruptions that, on average, each consumer unit of the set considered was deprived of the electricity supply during the calculation period (monthly consolidated in quarterly and annual amounts). Like the DEC indicator, the FEC also represents a collective indicator, whose equation is defined in (6)

being:
io index of interruptions of the consumer unit or by connection point in the specified calculation period, varying from 1 year;
n is the number of interruptions of the consumer unit or per connection point considered, in the specified calculation period;
t (i) expresses the duration of the interruption (i) of the consumer unit or the connection point during the calculation period;
t (i) max corresponds to the time of the maximum duration of continuous interruption (i), in the specified calculation period, verified at the consumer unit or at the connection point considered, expressed in hours and hundredths of hours;
critical expresses the duration of the interruption that occurred on Critical Day;
Cc represents the total number of consumer units billed for the set in the specified calculation period.

[019] O procedimento atual de cálculo dos indicadores de continuidade envolve muitas variáveis que, caso não sejam devidamente consideradas, podem contribuir para um resultado inexato ou pouco expressivo. Em essência, o conhecimento da interrupção se dá, majoritariamente, mediante reclamação do consumidor via ligação telefônica. De modo simplificado, as interrupções são identificadas da seguinte maneira:[019] The current procedure for calculating the continuity indicators involves many variables that, if not properly considered, can contribute to an inaccurate or insignificant result. In essence, the knowledge of the interruption occurs, mostly, through consumer complaints via telephone call. In a simplified way, interruptions are identified as follows:

[020] A data e o horário do início da interrupção são considerados a partir da primeira reclamação do consumidor via ligação telefônica; Equipes de campo são enviadas ao local da interrupção e, uma vez restabelecido o fornecimento, a data e o horário da prestação do serviço é informada; A duração e a frequência das interrupções ocorridas na área de atendimento da distribuidora, no período de apuração especificado, são registradas em formulários, que são posteriormente empregados no cálculo dos indicadores de continuidade.[020] The date and time of the start of the interruption are considered from the consumer's first complaint via telephone call; Field teams are sent to the place of interruption and, once the supply is restored, the date and time of service provision is informed; The duration and frequency of interruptions occurring in the distributor's service area, during the specified calculation period, are recorded on forms, which are subsequently used in the calculation of continuity indicators.

[021] Pode-se observar que, caso não haja um perfeito acompanhamento por parte da distribuidora, desde o momento do conhecimento da interrupção até o momento em que o fornecimento é restabelecido, o cálculo dos indicadores estará sujeito a imprecisões.[021] It can be observed that, if there is no perfect monitoring by the distributor, from the moment of the knowledge of the interruption until the moment when the supply is reestablished, the calculation of the indicators will be subject to inaccuracies.

[022] Visando propor solução tanto para a problemática da localização de interrupção na rede secundária de distribuição, quanto para o cálculo atualmente empregado dos indicadores de continuidade, a presente invenção foi desenvolvida. O objeto da invenção consiste em um equipamento eletrônico capaz de geolocalizar interrupções na rede secundária e, ao mesmo tempo, calcular e armazenar os dados dessas interrupções (duração e frequência) para o cálculo preciso dos indicadores de continuidade.[022] In order to propose a solution both to the problem of the location of interruptions in the secondary distribution network and to the calculation currently used for continuity indicators, the present invention was developed. The object of the invention consists of electronic equipment capable of geolocalizing interruptions in the secondary network and, at the same time, calculating and storing the data of these interruptions (duration and frequency) for the precise calculation of continuity indicators.

SUMMARY OF THE INVENTION

[023] Constitui como objeto desta invenção o desenvolvimento de um equipamento eletrônico para solucionar as seguintes problemáticas dentro do contexto das redes secundárias de distribuição de energia elétrica: a geolocalização de interrupções e o cálculo dos indicadores de continuidade DIC, FIC, DMIC, DICRI, DEC e FEC. A operação da invenção compreende as seguintes etapas:[023] The object of this invention is the development of electronic equipment to solve the following problems within the context of secondary electricity distribution networks: the geolocation of interruptions and the calculation of continuity indicators DIC, FIC, DMIC, DICRI, DEC and FEC. The operation of the invention comprises the following steps:

[024] A invenção detecta a interrupção no fornecimento de energia da unidade consumidora ou do ponto de conexão em que ela é instalada; A invenção processa os dados oriundos do sistema GPS para obter a geolocalização da interrupção, em termos de coordenadas geográficas (latitude e longitude), assim como para inferir a duração precisa da interrupção com base na referência temporal absoluta denominada Tempo Universal Coordenado (UTC); A invenção envia à distribuidora as coordenadas geográficas (latitude e longitude) da unidade consumidora ou do ponto de conexão em que o fornecimento de energia foi privado; A distribuidora geolocaliza em tempo real as interrupções que acometem a sua área de atendimento; A invenção registra os dados das interrupções em arquivos de texto e os armazena em uma memória de massa. De posse dos dados das interrupções que ocorreram em período de apuração especificado, a invenção calcula com precisão os indicadores de continuidade DIC, FIC, DMIC, DICRI, DEC e FEC.[024] The invention detects the interruption in the power supply of the consumer unit or the connection point where it is installed; The invention processes the data from the GPS system to obtain the geolocation of the interruption, in terms of geographic coordinates (latitude and longitude), as well as to infer the precise duration of the interruption based on the absolute time reference called Coordinated Universal Time (UTC); The invention sends the distributor the geographic coordinates (latitude and longitude) of the consumer unit or the connection point where the power supply was private; The distributor geolocates in real time the interruptions that affect its service area; The invention records the interruption data in text files and stores it in a mass memory. With the data of the interruptions that occurred in the specified calculation period, the invention accurately calculates the continuity indicators DIC, FIC, DMIC, DICRI, DEC and FEC.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[025] Para a melhor compreensão da presente invenção “Equipamento Eletrônico para Geolocalização de Interrupções e para Cálculo de Indicadores de Continuidade em Redes Secundárias de Distribuição de Energia Elétrica” são apresentados desenhos ilustrativos. Adicionalmente, é mostrada uma foto do protótipo desenvolvido.[025] For a better understanding of the present invention "Electronic Equipment for Interruption Geolocation and for Calculating Continuity Indicators in Secondary Electricity Distribution Networks" illustrative drawings are presented. Additionally, a photo of the developed prototype is shown.

[026] Figura 1 (FIG. 1): Diagrama esquemático do circuito eletrônico.[026] Figure 1 (FIG. 1): Schematic diagram of the electronic circuit.

[027] Figura 2 (FIG. 2): Diagrama referente ao processo de geolocalização de interrupções em redes secundárias de distribuição de energia elétrica.[027] Figure 2 (FIG. 2): Diagram referring to the geolocation process of interruptions in secondary electricity distribution networks.

[028] Figura 3 (FIG. 3): Protótipo desenvolvido relativo ao objeto da invenção.[028] Figure 3 (FIG. 3): Prototype developed relative to the object of the invention.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[029] A Figura 1 (FIG. 1) ilustra o diagrama esquemático do circuito eletrônico da invenção para representação das principais realizações. O Conversor CA/CC (corrente alternada/corrente contínua) (1) recebe tensão de alimentação da Rede CA dentro da faixa de 85-264 Vac, assumindo frequências da ordem de 47 a 63 Hz. Essa característica assegura o funcionamento da invenção para uma ampla faixa de tensão e frequência de entrada, pois, ambas podem variar de acordo com a região ou país no qual a invenção possa ser instalada.[029] Figure 1 (FIG. 1) illustrates the schematic diagram of the electronic circuit of the invention to represent the main achievements. The AC / DC Converter (alternating current / direct current) (1) receives AC supply voltage within the range of 85-264 Vac, assuming frequencies in the order of 47 to 63 Hz. This characteristic ensures the operation of the invention for a wide voltage range and input frequency, as both may vary according to the region or country in which the invention can be installed.

[030] A concepção do Conversor CA/CC (1) baseia-se no conceito de fonte chaveada de alta frequência, contudo, para evitar interferência eletromagnética (IEM) em componentes eletrônicos próximos, ele é encapsulado em um case de proteção contra irradiação eletromagnética. A função do Conversor CA/CC (1) é converter o sinal de entrada de tensão em corrente alternada (CA) em níveis aceitáveis de tensão em corrente contínua (CC), de tal modo que a tensão CC seja compatível com as especificações de tensão dos componentes da placa eletrônica. Para tanto, a saída do Conversor CA/CC (1) fornece 5 Vcc com potência máxima de 5,5 W.[030] The design of the AC / DC Converter (1) is based on the concept of high frequency switching source, however, to avoid electromagnetic interference (EMI) in nearby electronic components, it is encapsulated in a protective case against electromagnetic radiation . The function of the AC / DC Converter (1) is to convert the input voltage signal into alternating current (AC) at acceptable voltage levels into direct current (DC), such that the DC voltage is compatible with the voltage specifications electronic board components. For this purpose, the output of the AC / DC Converter (1) provides 5 Vdc with a maximum power of 5.5 W.

[031] Com a rede Rede CA em operação, o Conversor CA/CC (1) alimenta a placa eletrônica, mantendo carregado o Banco de baterias de lítio (4) através do circuito Carregador de baterias de lítio (3). O Banco de baterias de lítio (4) é formado por 2 células, em paralelo, de 3,7 Vcc/4,2 Vcc, cuja corrente máxima de carregamento é de 250 mA por célula, a fim de garantir um carregamento suave e progressivo.[031] With the AC network in operation, the AC / DC converter (1) powers the electronic board, keeping the lithium battery bank charged (4) through the lithium battery charger circuit (3). The lithium battery bank (4) consists of 2 cells, in parallel, 3.7 Vdc / 4.2 Vdc, whose maximum charging current is 250 mA per cell, in order to guarantee a smooth and progressive charging .

[032] O circuito do Carregador de bateria de lítio (3) pode ser utilizado tanto para carregamento de baterias com tecnologia de íons de lítio quanto de polímeros de lítio. Ambas as tecnologias são reconhecidas pela alta densidade energética e elevada capacidade de corrente, dessa forma, caso haja uma interrupção, o banco de baterias pode suprir ininterruptamente a operação de toda a placa eletrônica por até 1 (uma) semana.[032] The lithium battery charger circuit (3) can be used for charging both lithium-ion and lithium-polymer batteries. Both technologies are recognized for their high energy density and high current capacity, so, in the event of an interruption, the battery bank can supply the operation of the entire electronic board without interruption for up to 1 (one) week.

[033] A tensão de 5 Vcc, fornecida pelo Conversor CA/CC (1), é convertida para 3,3 Vcc pelo circuito Condicionador de tensão (5), a fim de alimentar o Processador (6), o Módulo GPS (7), o circuito do Módulo de comunicação (8), o circuito da Memória de massa (9), e o circuito de Sinalização (10).[033] The 5 Vdc voltage, supplied by the AC / DC Converter (1), is converted to 3.3 Vdc by the Voltage Conditioner circuit (5), in order to supply the Processor (6), the GPS Module (7 ), the Communication Module circuit (8), the Mass Memory circuit (9), and the Signaling circuit (10).

[034] O Processador (6) possui arquitetura RISC (Reduced Instruction Set Computer) de alto desempenho e contém embutido um conversor analógico-digital de 10 bits. Sua principal característica é o baixo consumo de energia podendo ser selecionado, via software, modos de economia de energia. Ao executar instruções poderosas em um único ciclo de clock, o Processador (6) equilibra, de modo sinérgico, o consumo de energia e a velocidade de processamento.[034] The Processor (6) has a high performance RISC (Reduced Instruction Set Computer) architecture and contains a 10-bit analog-to-digital converter. Its main characteristic is the low energy consumption and can be selected, via software, energy saving modes. When executing powerful instructions in a single clock cycle, the Processor (6) synergistically balances energy consumption and processing speed.

[035] O Módulo GPS (7) recebe dados do sistema GPS sincronizados com o pulso PPS (Pulse Per Second). O módulo se conecta com uma antena blindada, através de um conector padrão SMA (SubMiniature version A). O protocolo de comunicação empregado entre o Processador (6) e o Módulo GPS (7) é o National Marine Electronics Association (NMEA).[035] The GPS Module (7) receives data from the GPS system synchronized with the PPS pulse (Pulse Per Second). The module connects with a shielded antenna, through a standard SMA connector (SubMiniature version A). The communication protocol used between the Processor (6) and the GPS Module (7) is the National Marine Electronics Association (NMEA).

[036] A mensagem fornecida pelo protocolo obedece a sentença padrão GPRMC (Recommended minimum specific GPS/Transit data). Os dados de interesse referem-se às coordenadas geográficas (latitude e longitude) e o Tempo UTC.[036] The message provided by the protocol complies with the standard GPRMC (Recommended minimum specific GPS / Transit data). The data of interest refer to geographical coordinates (latitude and longitude) and UTC Time.

[037] O Módulo de comunicação (8) empregado na invenção é baseado na tecnologia GSM/GPRS (General Packet Radio Service), pois, possibilita uma melhor transferência de dados e garante a integração simbiótica entre telefonia celular e internet. Contudo, outras tecnologias poderiam ser igualmente consideradas, tais como: LoRaWAN, links de rádio, PLC (Power Line Communication), Ethernet, ou protocolos como o Modbus e o SNMP (Simple Network Management Protocol).[037] The Communication Module (8) used in the invention is based on GSM / GPRS (General Packet Radio Service) technology, as it allows for better data transfer and ensures symbiotic integration between cell phones and the internet. However, other technologies could also be considered, such as: LoRaWAN, radio links, PLC (Power Line Communication), Ethernet, or protocols such as Modbus and SNMP (Simple Network Management Protocol).

[038] Com relação ao circuito da Memória de massa (9), o mesmo é composto por conversor lógico dedicado, associado com componentes eletrônicos de precisão, de modo a garantir que o Processador (6) possa gerar corretamente arquivos em um micro cartão SD de 16 GB (Gigabytes). Quanto ao circuito de Sinalização (10), ele é composto por leds (19), ativados pelo Processador (6), para o monitoramento da condição operativa da Rede CA, do recebimento dos dados pelo Módulo GPS (7) e do comportamento da Memória de massa (9).[038] Regarding the Mass Memory circuit (9), it consists of a dedicated logic converter, associated with precision electronic components, in order to ensure that the Processor (6) can correctly generate files on a micro SD card 16 GB (Gigabytes). As for the Signaling circuit (10), it consists of leds (19), activated by the Processor (6), for monitoring the operating condition of the AC Network, the receipt of data by the GPS Module (7) and the behavior of the Memory mass (9).

[039] Uma vez apresentado os detalhes do circuito eletrônico implementado, darse-á os detalhes do princípio de funcionamento da presente invenção: a saída do Conversor CA/CC (1) é monitorada pelo Sensor de tensão (2), que fornece o sinal de controle referente à operação, ou não, da Rede CA. Caso não haja interrupção, o Sensor de tensão (2) envia o sinal de controle em nível alto ao Processador (6), informando-o para permanecer em modo stand-by até que seja detectada uma interrupção na Rede CA. Por sua vez, o Processador (6) ativa o led (20) de monitoramento da Rede CA no circuito de Sinalização (10). O led (20) permanecerá ativo enquanto a Rede CA estiver em operação.[039] Once the details of the implemented electronic circuit are presented, the details of the operating principle of the present invention will be given: the output of the AC / DC Converter (1) is monitored by the Voltage Sensor (2), which provides the signal control regarding the operation, or not, of the CA Network. If there is no interruption, the Voltage Sensor (2) sends the control signal at high level to the Processor (6), informing it to remain in stand-by mode until an interruption in the AC Network is detected. In turn, the Processor (6) activates the AC Network monitoring led (20) in the Signaling circuit (10). The led (20) will remain active as long as the AC network is in operation.

[040] Na ocorrência da interrupção, o Sensor de tensão (2) envia o sinal de controle em nível baixo ao Processador (6), a fim de habilitar as ações a serem tomadas. Nesse momento, o led (20) de monitoramento da Rede CA é desativado no circuito de Sinalização (10), indicando a presença de interrupção. No instante inicial da interrupção, o Processador (6) trata e processa os dados do Módulo GPS (7) coletando as coordenadas geográficas (latitude e longitude) e o tempo UTC.[040] In the event of an interruption, the Voltage Sensor (2) sends the low level control signal to the Processor (6), in order to enable the actions to be taken. At that moment, the AC Network monitoring led (20) is deactivated in the Signaling circuit (10), indicating the presence of an interruption. At the start of the interruption, the Processor (6) treats and processes the data from the GPS Module (7) collecting the geographic coordinates (latitude and longitude) and UTC time.

[041] No circuito de Sinalização (10), o led (21) monitora a qualidade dos dados recebidos pelo Módulo GPS. Quando o led (21) é ativado a cada pulso PPS recebido pelo módulo, tem-se a condição de recebimento correto dos dados oriundos do sistema GPS. Caso o led (21) fique permanentemente desativado, tem-se a falha no recebimento.[041] In the Signaling circuit (10), the led (21) monitors the quality of the data received by the GPS Module. When the led (21) is activated for each PPS pulse received by the module, the condition of receiving data from the GPS system is correct. If the led (21) is permanently deactivated, there is a failure to receive.

[042] As coordenadas geográficas (latitude e longitude) fornecem a geolocalização da unidade consumidora ou ponto de conexão no qual a invenção foi instalada, portanto, essas informações são enviadas em tempo real ao centro de controle da distribuidora através do Módulo de comunicação (8).[042] Geographic coordinates (latitude and longitude) provide the geolocation of the consumer unit or connection point in which the invention was installed, therefore, this information is sent in real time to the distributor's control center through the Communication Module (8 ).

[043] Simultaneamente, o Processador (6) cria um arquivo de texto dentro da Memória de massa (9). O arquivo gerado possui identificador único e registra a duração UTC e a data (hora:minuto:segundo; dia/mês/ano) da interrupção. O arquivo é preenchido com taxa de atualização de 1 (um) segundo, com base no pulso PPS.[043] Simultaneously, the Processor (6) creates a text file inside the Mass Memory (9). The generated file has a unique identifier and records the UTC duration and the date (hour: minute: second; day / month / year) of the interruption. The file is filled with a refresh rate of 1 (one) second, based on the PPS pulse.

[044] No instante final da interrupção, ou seja, quando o fornecimento de energia é restabelecido, os dados param de ser registrados no arquivo de texto gerado. A diferença entre os instantes inicial e final fornece precisamente a duração UTC da interrupção em termos de hora/minuto/segundo. Para cada interrupção, um novo arquivo de texto é gerado na Memória de massa (9) para registro dos dados da respectiva interrupção.[044] At the final moment of the interruption, that is, when the power supply is restored, the data stops being recorded in the generated text file. The difference between the start and end times gives precisely the UTC duration of the interruption in terms of hour / minute / second. For each interruption, a new text file is generated in the Mass memory (9) to record the data of the respective interruption.

[045] A quantidade de arquivos de texto gerados na Memória de massa (9), durante o período de apuração especificado, fornece a frequência das interrupções. O tamanho dos arquivos gerados é reduzido, em contraste com a alta capacidade de armazenamento da memória que é de 16 GB (Gigabytes). Portanto, os dados das interrupções podem ser armazenados durante anos sem a necessidade de intervenções.[045] The number of text files generated in the Mass Memory (9), during the specified calculation period, provides the frequency of interruptions. The size of the generated files is small, in contrast to the high storage capacity of the memory which is 16 GB (Gigabytes). Therefore, outage data can be stored for years without the need for intervention.

[046] Caso a Memória de massa (9) opere em condições normais, o led (22) de monitoramento, empregado no circuito de Sinalização (10), permanece desativado. Todavia, se houver dificuldades de comunicação por qualquer motivo, o led (22) permanecerá ativo indicando a necessidade de intervenções.[046] If the Mass Memory (9) operates under normal conditions, the monitoring LED (22), used in the Signaling circuit (10), remains disabled. However, if there are communication difficulties for any reason, the led (22) will remain active, indicating the need for interventions.

[047] Os dados das interrupções registrados nos arquivos de texto são utilizados no cálculo dos indicadores de continuidade DIC, FIC, DMIC, DICRI, DEC e FEC da unidade consumidora ou ponto de conexão, assumindo um período de apuração especificado. O cálculo dos indicadores pode ser realizado pelo Processador (6) ou por um computador externo, visto que, a Memória de massa (9) pode ser retirada da invenção para posterior análise dos dados armazenados.[047] The interruption data recorded in the text files are used in the calculation of the continuity indicators DIC, FIC, DMIC, DICRI, DEC and FEC of the consumer unit or connection point, assuming a specified calculation period. The calculation of the indicators can be performed by the Processor (6) or by an external computer, since the Mass Memory (9) can be removed from the invention for further analysis of the stored data.

[048] Uma vez determinado com precisão os respectivos indicadores de continuidade, os mesmos podem ser utilizados pela distribuidora como parâmetros de base na melhoria da confiabilidade e da qualidade dos serviços prestados aos consumidores finais.[048] Once the respective continuity indicators are precisely determined, they can be used by the distributor as basic parameters in improving the reliability and quality of services provided to final consumers.

[049] A Figura 2 (FIG. 2) mostra o processo referente à geolocalização de interrupções em redes secundárias de distribuição de energia elétrica. Em suma, os Satélites (11) enviam os Dados (12) (coordenadas geográficas - latitude e longitude - e tempo UTC) para cada Invenção (13) alocada em n-ésimas (14) unidades consumidoras ou pontos de conexão. Quando uma interrupção é detectada por uma das invenções, as coordenadas geográficas da respectiva unidade consumidora ou ponto de conexão são enviadas, através do Canal de comunicação (15), ao Centro de operação (16) da distribuidora.[049] Figure 2 (FIG. 2) shows the process related to the geolocation of interruptions in secondary electricity distribution networks. In short, Satellites (11) send Data (12) (geographic coordinates - latitude and longitude - and UTC time) for each Invention (13) allocated in nths (14) consumer units or connection points. When an interruption is detected by one of the inventions, the geographic coordinates of the respective consumer unit or connection point are sent, through the Communication Channel (15), to the operation center (16) of the distributor.

[050] A Figura 3 (FIG. 3) mostra o protótipo desenvolvido caracterizado pelo objeto da invenção. O protótipo é facilmente conectado, via trilho DIN, no exterior do painel elétrico de comando da unidade consumidora ou do ponto de conexão. O Corpo (17) do protótipo é composto de alumínio, com partes em policarbonato nas aletas laterais (18). O corpo em metal visa proteger a placa eletrônica do protótipo contra interferências eletromagnéticas provenientes dos cabos e/ou barramentos do painel elétrico. Os leds (19), na parte frontal do protótipo, representam o circuito de Sinalização (10), mostrado na Figura 1 (FIG. 1).[050] Figure 3 (FIG. 3) shows the developed prototype characterized by the object of the invention. The prototype is easily connected, via DIN rail, outside the electrical control panel of the consumer unit or the connection point. The body (17) of the prototype is composed of aluminum, with polycarbonate parts on the side fins (18). The metal body aims to protect the prototype's electronic board against electromagnetic interference from cables and / or busbars of the electrical panel. The leds (19), on the front of the prototype, represent the Signaling circuit (10), shown in Figure 1 (FIG. 1).

[051] A conexão das antenas GPS (23) e GPRS (24) é feita através de conector SMA padrão, enquanto a conexão do cabo de alimentação é realizada através de um Conector (25) de 3 (três) vias. A conexão consiste em uma fase, um neutro e um condutor terra. O design do protótipo, no que tange a segurança, foi elaborado de modo a atender estritamente as diretrizes fornecidas pela Norma Regulamentadora 10 (NR-10) da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).[051] The connection of the GPS (23) and GPRS (24) antennas is made through a standard SMA connector, while the connection of the power cable is carried out through a 3 (three) way Connector (25). The connection consists of a phase, a neutral and an earth conductor. The design of the prototype, with regard to safety, was elaborated in order to strictly meet the guidelines provided by Regulatory Standard 10 (NR-10) of the Brazilian Association of Technical Standards (ABNT).

Claims

An electronic equipment characterized by the ability to geolocate interruptions and to calculate, record and store interruption data for the calculation of continuity indicators Individual Interruption Duration per Consumer Unit or Connection Point (DIC), Individual Interruption Frequency per Consumer Unit or by Connection Point (FIC), Maximum Continuous Interruption Duration per Consumer Unit or by Connection Point (DMIC), Individual Interruption Duration Occurred on a Critical Day by Consumer Unit or by Connection Point (DICRI), Equivalent Interruption Duration per Consumer Unit (DEC), and Equivalent Frequency of Interruption per Consumer Unit (FEC).

An electronic equipment according to claim 1, to be allocated in a consumer unit or connection point, being characterized by detecting and geolocalizing interruptions, in terms of geographic coordinates (latitude and longitude), through the Global Positioning System (GPS) .

An electronic equipment according to claim 1, characterized by sending, in real time, to the energy distributor the geographical coordinates (latitude and longitude) of the consumer unit or connection point where the interruption occurred.

An electronic equipment according to claim 1, characterized by the ability to record and store interruption data, in terms of duration and frequency, using the Coordinated Universal Time (UTC) as an absolute temporal reference, also provided by the Global Positioning System ( GPS).

An electronic equipment according to claim 1, characterized by carrying out the precise deterministic calculation of the following continuity indicators DIC, FIC, DMIC, DICRI, DEC and FEC.