BR112014015110B1

BR112014015110B1 - Arranjos para desconectar controladamente um serviço de potência de rede a partir de uma carga

Info

Publication number: BR112014015110B1
Application number: BR112014015110-5A
Authority: BR
Inventors: Akash Dani; Michael Anderson; John T. Voisine
Original assignee: Landis+Gyr Technology, Inc
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2021-09-28
Also published as: WO2013096648A1; MX338444B; WO2013096648A9; US9252588B2; MX2014007543A; US20130242445A1; BR112014015110A2

Abstract

PROTEÇÃO DE CARGA DE VOLTAGEM DE SERVIÇO EM UM MEDIDOR DE REDE ELÉTRICA Um arranjo para controladamente desconectar um serviço de potência de rede a partir de carga (25) inclui um alojamento de medidor de rede (105), um comutador (104) e um circuito de processamento (110). O alojamento de medidor de rede (105) inclui um circuito de metrologia (102) configurado para gerar informação de medição sobre energia elétrica fornecida à carga (25). O comutador (104) é configurado para controladamente interromper uma conexão entre o serviço de potência de rede e a carga (25). O comutador (104) tem um estado aberto e um estado fechado. O circuito de processamento (110) é configurado para determinar se uma voltagem de linha varia a partir de um valor esperado por mais do que uma quantidade predeterminada durante um período de tempo predeterminado. O circuito de processamento (110) é ainda configurado para causar uma mudança no estado do interruptor (104) com base na determinação.

Description

[001] Este pedido reivindica o benefício de Pedido de Patente Provisório dos No. de Série US 61/577.971, depositado em 20 de dezembro de 2011, que é aqui incorporado por referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] A presente invenção refere-se a medidores de rede, e mais particularmente, para os medidores de eletricidade conectados ao serviço elétrico de uma carga.

FUNDAMENTOS

[003] Prestadores de serviços elétricos, tais como redes de energia elétrica utilizam medidores de energia elétrica para monitorar o consumo de energia por parte dos clientes (ou outras entidades). Os medidores de eletricidade controlam a quantidade de energia consumida por uma carga (por exemplo, o cliente), geralmente medida em quilowatt-hora ("kwh"), em cada instalação de cliente. O provedor de serviço usa a informação de consumo principalmente para o faturamento, mas também para o planejamento de alocação de recursos e outros fins.

[004] A energia elétrica é transmitida e entregue para carga em muitas formas. Por exemplo, energia elétrica pode ser entregue como múltiplas potências de múltiplas fases conectadas em estrela ou conectadas em delta ou potência de fase única. Estas várias formas são conhecidas como os tipos de serviço. Diferentes tipos de medidores de energia convencionais, conhecidos como formas de medidor, são usados para medir o consumo de energia para os diversos tipos de serviço. As formas de medidor utilizadas comumente nos Estados Unidos incluem as designadas como formas de medidor 2S, 3S, 5S, 45S, 6S, 36S, 9S, 16S, 12S e 25S, os quais são bem conhecidas na técnica.

[005] Enquanto sistemas de energia elétrica de rede são projetadas para oferecer um nível de tensão de serviço consistente (por exemplo, 240 volts AC), força de sistema e outros fatores podem resultar em variações temporárias na tensão de serviço. Por exemplo, é possível para a tensão de serviço para a totalidade ou parte de uma área de serviço de rede crescer (exceder a tensão nominal ou esperada) em 20% ou mais. Da mesma forma, nos chamados situações de blecaute, a tensão de serviço pode ser reduzida (isto é, uma queda de tensão).

[006] Um problema com as quedas de tensão de serviço e ondulações é que elas podem criar força sobre equipamentos e sistemas do usuário final que são projetados para trabalhar com a tensão de serviço nominal. Por exemplo, os motores de um sistema HVAC podem superaquecer e danificar se a tensão de serviço é muito baixa, e ou um sistema de entretenimento pode ser danificado por uma tensão de serviço muito alta.

[007] Há necessidade, portanto, para proteger o equipamento do usuário a partir de quedas de potência e/ou picos de potência potencialmente prejudiciais.

SUMÁRIO

[008] A presente invenção emprega um arranjo que detecta aumento e/ou queda de serviço, e opera um comutador que desconecta a carga de cliente (ou outra) da linha de potência de rede se for detectado um evento de sobretensão sustentada ou evento de subtensão. Em algumas modalidades, o medidor desconecta a carga usando um comutador de serviço que é de outro modo estabelecido no medidor para outros fins, tais como controle de carga, serviços de pré- pagamento, etc.

[009] Uma primeira modalidade é um arranjo para desconectar controladamente um serviço de potência de rede a partir de uma carga que inclui um alojamento de medidor de rede, um comutador e um circuito de processamento. O alojamento de medidor de rede inclui um circuito de metrologia configurado para gerar informação de medição sobre potência elétrica fornecida para a carga. O comutador é configurado para controladamente interromper uma conexão entre o serviço de potência de rede e a carga. O comutador tem um estado aberto e um estado fechado. O circuito de processamento é configurado para determinar se uma tensão de linha varia de um valor esperado por mais do que uma quantidade predeterminada durante um período de tempo predeterminado. O circuito de processamento é ainda configurado para causar uma mudança no estado do comutador baseado na determinação.

[010] As características acima descritas e as vantagens, bem como outras, serão mais prontamente evidentes para os peritos na técnica por referência à seguinte descrição detalhada e desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[011] A Figura 1 mostra um diagrama esquemático de um primeiro exemplo de um medidor de eletricidade incorporando uma modalidade exemplificativa da presente invenção;

[012] A Figura 2 mostra um diagrama esquemático de um segundo exemplo de um medidor de eletricidade que incorpora pelo menos uma modalidade da invenção;

[013] A Figura 3 mostra um fluxograma de um conjunto exemplar de operações realizadas pelo circuito de processamento do medidor de eletricidade da Figura 1;

[014] A Figura 4 mostra em maior detalhe um fluxograma exemplar de operações para detectar condições de tensão de linha fora de intervalo sustentadas; e

[015] A Figura 5 mostra em mais detalhe um fluxograma exemplar de operações para a detecção de condições de tensão de linha dentro do intervalo estáveis.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[016] A Figura 1 mostra um medidor exemplar 100 que incorpora um arranjo de desconexão de proteção de acordo com pelo menos uma modalidade da invenção. O medidor 100 inclui um alojamento 105 em que são dispostos um circuito de metrologia 102, um comutador 104, uma tela 106, armazenamento de dados 108 e um circuito de processamento 110. Uma função primária do medidor 100 é para medir de forma segura e determinar energia entregue a partir de um fornecedor de serviço de rede 20 para uma carga 25 através de linhas de potência 30, 32. De acordo com as modalidades aqui descritas, o medidor 100 também inclui um dispositivo que protege a carga 25 a partir de tensões potencialmente prejudiciais, entre outras coisas. Será apreciado que a ilustração de duas linhas de potência 30, 32 é dada somente como exemplo, e que os princípios aqui ilustrados podem ser facilmente implementados em medidores que medem a energia em mais linhas de potência, tais como em sistemas elétricos trifásicos.

[017] Referindo-se à modalidade da Figura 1, o alojamento 105 pode ter qualquer forma de alojamento de medidor de rede adequada. O alojamento 105 fornece pelo menos alguma proteção contra condições ambientais para os diversos elementos nele dispostos. Alojamentos apropriados para medidores de rede são bem conhecidos na técnica. O alojamento 105 suporta e/ou contém o circuito de metrologia 102, o comutador 104, a tela 106, o armazenamento de dados 108 e circuito de processamento 110.

[018] O circuito de metrologia 102 é um circuito elétrico configurado para gerar informação de medição de energia elétrica fornecida para a carga. Estes circuitos são conhecidos na técnica. Para este fim, o circuito de metrologia 102 inclui um circuito de sensor 112, bem como uma unidade de conversão A/D 114. O circuito de sensor 112 em uma modalidade inclui sensores de tensão 112a e sensores de corrente 112b que são acoplados operacionalmente para detectar sinais de tensão e corrente representativos da tensão e corrente fornecida à carga 25, e para gerar sinais de medição a partir dos mesmos. Em particular, os sinais de medição gerados pelo circuito de sensor 112 são sinais analógicos cada tendo uma forma de onda representativa da tensão e da corrente fornecida à carga. Sensores de tensão e corrente adequados são conhecidos na técnica. A unidade de conversão A/D 114 pode ser qualquer um conversor analógico para digital apropriado que é configurado para amostrar os sinais de medição analógicos gerado pelo circuito de sensor 112.

[019] O comutador 104 é um dispositivo (e circuitos de acionamento correspondentes) que é configurado para controladamente interromper uma conexão entre o serviço de potência de rede 20 e a carga 25. O comutador 104 tem um estado aberto que desconecta o serviço de potência de rede 20 a partir da carga 25, e um estado fechado que conecta o serviço de potência de rede 20 para a carga 25.

[020] O circuito de processamento 110 inclui um ou mais processadores de sinais digitais, microcontroladores, microprocessadores e/ou outros elementos de processamento que são configurados para receber sinais de medição de tensão e corrente digitais a partir da unidade de conversão A/D 114 e gerar vários valores de consumo de energia a partir dos mesmos, incluindo informação de tensão de RMS. De acordo com uma modalidade exemplar, o circuito de processamento 110 inclui um circuito de processamento digital que processa os sinais de medição digitalizados para desse modo, gerar os dados de consumo de energia. Estes circuitos são bem conhecidos na técnica.

[021] Além disso, o circuito de processamento 110 inclui ainda funcionalidade configurada para exercer controle de supervisão geral sobre a transmissão de dados de controle, exibição de dados e armazenamento de dados no interior do medidor 100. Nesta modalidade, o circuito de processamento 110 também é configurado para controlar o funcionamento do comutador 104 como descrito aqui. Especificamente, na modalidade aqui descrita, o circuito de processamento 110 é configurado para determinar se uma tensão de linha varia de um valor esperado por mais do que uma quantidade predeterminada durante um período de tempo predeterminado, e para causar uma mudança no estado do comutador de desconexão baseado na determinação.

[022] Em particular, em uma modalidade, o circuito de processamento 110 é configurado para fazer o comutador de desconexão 104 fazer a transição para o estado aberto responsivo para determinar que a tensão de linha está fora de um intervalo aceitável para mais do que a quantidade de tempo predeterminada. Por exemplo, o circuito de processamento 110 pode, ao detectar que a tensão de linha excedeu uma tensão de linha nominal por mais de 20% por mais de sessenta segundos, fazer o comutador de desconexão transitar a partir do estado fechado para o estado aberto, protegendo, assim, a carga 25 da tensão excessiva.

[023] Além disso, ou em alternativa, em algumas modalidades, o circuito de processamento 110 é configurado ainda para atrasar reconexão da carga 25 para o provedor de serviço de rede 20 até uma tensão de linha estável ser detectada. Para este fim, o circuito de processamento 110 em tais modalidades é ainda configurado para fazer o comutador 104 transitar para um estado fechado responsivo a determinar que a tensão de linha não varia em relação ao valor esperado por mais do que o valor predeterminado (isto é, mantém-se dentro de um intervalo aceitável) continuamente durante um período de tempo predeterminado. Em outras palavras, se o comutador 104 está aberto, então ele não vai fechar de novo pelo menos até a tensão de linha se manter dentro de um intervalo aceitável de uma tensão de linha nominal durante um período de tempo predeterminado. Por exemplo, o comutador 104 pode não ser fechado enquanto a tensão de linha se mantém dentro de 10% do valor nominal por pelo menos trinta segundos. Será apreciado que outros intervalos de tensão de linha e períodos de tempo aceitáveis podem ser empregados.

[024] Em operação normal de medição, o comutador 104 é fechado e a carga 25 recebe energia a partir do fornecedor de serviço 20 através das linhas de potência 30, 32. Os sensores de tensão 112a detectam a tensão nas linhas de potência e geram sinais de medição de tensão a partir da mesma. Da mesma forma, os sensores de corrente 112a detectam a corrente nas linhas de potência e geram sinais de medição de corrente a partir da mesma. A unidade de conversão A/D 114 gera sinais de medição de tensão digitais e sinais de medição de corrente digitais e fornece os mesmos para o circuito de processamento 110. O circuito de processamento 110 gera valores de consumo de energia, e faz pelo menos alguns dos valores serem exibidos na tela 106. O circuito de processamento 110 pode armazenar convenientemente outros valores no armazenamento de dados 108.

[025] O circuito de processamento 110, além disso, utiliza os sinais de medição digitais para determinar a tensão de linha de RMS, ou pelo menos um valor representativo da tensão na linha de RMS. O circuito de processamento 110, em seguida, usa esse valor para determinar se a tensão de linha excede a tensão de linha nominal (ou esperada) por mais do que uma quantidade predeterminada durante um período de tempo predeterminado. Por exemplo, se a tensão de linha nominal é de 240 volts AC, em seguida, o circuito de processamento 110 pode determinar, com base nos sinais de medição de tensão digitais, se a tensão de linha detectada nas linhas 30, 32 excede 300 volts AC durante mais do que sessenta segundos. Se assim for, então o circuito de processamento 110 fornece sinais ao comutador 104 que fazem o comutador 104 transitar a partir do estado fechado para o estado aberto.

[026] Uma vez que o comutador 104 é transitado para o estado aberto, a carga 25 é desligada do provedor de serviço de rede 20. Como resultado, vários equipamentos, não representados, na carga 25, que poderiam ser suscetíveis a danos causados a partir de picos de tensão sustentados, são desligados da tensão de linha excessiva.

[027] O circuito de processamento 110, posteriormente, continua a receber sinais de medição de tensão a fim de monitorar a tensão de linha para determinar se retornou ao normal. Uma vez que a tensão de linha a partir de fornecedor de serviço de rede volta ao normal, a carga 25 pode ser reconectada. Nesta modalidade, o circuito de processamento 110 assegura ainda mais que a tensão de linha estabilizou antes de fazer a carga 25 ser reconectada para o provedor de serviço de rede 20.

[028] Para este fim, o circuito de processamento determina se a tensão de linha de medição não variou a partir da tensão nominal por uma quantidade predeterminada por mais de um período de tempo predeterminado. Será apreciado que o intervalo aceitável de tensão (e o período de tempo necessário) podem ser diferentes para desencadear reconexão do que para desencadear desconexão. Por exemplo, enquanto o circuito de processamento 110 no exemplo acima discutido apenas faz o comutador abrir se a tensão for superior a 300 volts durante 60 segundos, o circuito de processamento pode refechar o comutador 104 se a tensão é inferior a 270 volts durante 45 segundos contínuos.

[029] Na verdade, pode haver vantagens de requerer uma maior variância para abrir o comutador 104 e a restrição mais apertada para fechar o comutador 104. Por exemplo, enquanto no exemplo acima, uma tensão de linha de 275 volts não é suficientemente elevada para desconectar inicialmente o serviço, também não é suficientemente baixa para reconectar um serviço que já foi desconectado. Esta "histerese" pode ser vantajosa porque, entre outras coisas, ajuda a garantir que a falha que causou o aumento de 300 volts foi suficientemente remediada.

[030] Em qualquer evento, uma vez que o circuito de processamento 110 determina que a tensão de linha estava dentro de um intervalo predeterminado da tensão nominal durante um período de tempo predeterminado (isto é, mais ou menos contínuo), em seguida, o circuito de processamento 110 fornece sinais para o comutador 104 que fazem o comutador fechar. O comutador 104 fecha, reconectando assim a carga 25 para o provedor de serviço de rede 20.

[031] Como será discutido abaixo em conexão com a modalidade da Figura 2, o circuito de processamento 110 também pode fazer o comutador 104 abrir por razões independentes do fato de a tensão de linha exceder uma tensão nominal. Por exemplo, o circuito de processamento 110 pode fazer o comutador 104 abrir para os propósitos do racionamento de energia, ou para efetuar um acordo de fornecimento de energia pré-pago. Em tais casos, o medidor 100 pode incluir circuitos e/ou dispositivos adicionais para facilitar essa funcionalidade. Usos de um comutador semelhante para comutar 104 para fins de realização de racionamento de energia ou fornecimento de energia pré-pago são conhecidos na técnica.

[032] No evento de um desconectado que não é acionado por um pico de tensão ou queda de tensão, o circuito de processamento 110 pode, de acordo com a modalidade aqui descrita, apesar disso, garantir que a tensão de linha é estabilizada antes de reconectar a carga para o serviço através do comutador 104. Em particular, quando o circuito de processamento 110 determina que a carga 25 deve ser reconectada para o provedor de serviço de rede, o circuito de processamento 110, em seguida, obtém as medições de tensão do circuito de metrologia 102 e, como descrito acima, determina se a tensão de linha está dentro do intervalo por um período de tempo predeterminado. Assim, mesmo que possa ser determinado que o serviço de rede pode ser reconectado para um provedor por outras razões (como a identificação do pagamento pelo cliente, ou expiração de uma desconexão temporizada), o circuito de processamento 110 primeiro garante que a tensão de linha está dentro do intervalo aceitável por uma quantidade de tempo requerido.

[033] A Figura 2 mostra em maior detalhe uma modalidade alternativa de um medidor 200 que incorpora um arranjo de desconexão de proteção de acordo com pelo menos uma modalidade da invenção. Na modalidade da Figura 2, o medidor 200 inclui um arranjo de comutador de serviço 204 e outros circuitos que permitem a carga do cliente ser desligada, responsivo aos sinais recebidos de um dispositivo remoto, como os relacionados para controle de carga, controle de demanda, pré-pagamento, ou inadimplência de cobrança. O arranjo de comutação de serviço 204 também é usado para proteger a carga contra picos de tensão.

[034] Referindo-se à Figura 2, o medidor 200 inclui um alojamento 205 em que é disposto um circuito de metrologia 202, um arranjo de comutador de serviço 204, um circuito de comunicação remoto 206, um circuito de comunicação óptica 220, armazenamento de dados 225 e uma tela 230. O circuito de metrologia 202 inclui ainda um circuito de sensor 210, uma unidade de conversão A/D 212, e pelo menos uma porção de um circuito de processamento e controle ("P&C") 215.

[035] Será apreciado que na modalidade exemplar, o circuito de P&C 215 é disposto no interior de um pacote de chip comercialmente disponível 213, que inclui a unidade de conversão A/D 212 e outros circuitos normalmente associados com um medidor eletrônico, tais como a memória 221, e um circuito de relógio, não mostrado. O pacote de chips comercialmente disponível 213 pode adequadamente ser o chip medição Teridian 71M6513.

[036] Referindo-se agora ao alojamento 205, o alojamento 205 pode ter qualquer forma adequada, e é geralmente configurado para suportar um amplo intervalo de condições ambientais. O alojamento 205 também fornece pelo menos alguma proteção contra condições ambientais para os diversos elementos nele dispostos. Alojamentos apropriados para medidores de rede são bem conhecidos na técnica.

[037] Como discutido acima, o circuito de metrologia 202 inclui o circuito de sensor 210, bem como uma unidade de conversão A/D 212 e o circuito de P&C 215. O circuito de sensor 210 em uma modalidade inclui sensores de tensão 210a e sensores de corrente 210b que são acoplados operacionalmente para detectar sinais de tensão e de corrente representativos da tensão e da corrente fornecidas a uma carga, e para gerar sinais de medição a partir das mesmas. Em particular, os sensores de tensão 210a fornecem sinais de medição analógicos tendo uma forma de onda representativa da forma de onda de tensão fornecida para a carga, e os sensores de corrente 210b fornecem sinais de medição analógicos tendo uma forma de onda representativa da forma de onda de corrente fornecida à carga. Um exemplo adequado de um sensor de tensão 210a inclui um divisor de tensão resistivo que é operativamente acoplado às linhas de potência 201. Um exemplo adequado de um sensor de corrente 210b inclui um transformador de corrente que é disposto em uma relação de detecção de corrente com o sinal de linha de potência. Estes e outros sensores de tensão e de corrente são convencionais.

[038] A unidade de conversão A/D 212 pode ser qualquer um conversor analógico para digital apropriado, que é configurado para amostrar os sinais de medição de tensão analógicos gerados pelos sensores de tensão 210a e para amostrar os sinais de medição de corrente analógicos gerados pelos sensores de corrente 210b. A unidade de conversão A/D 212 é acoplada operativamente para fornecer a tensão digital resultante e os sinais de medição de corrente para o circuito de P&C 215.

[039] O circuito de P&C 215 é um circuito que é configurado para receber sinais de medição de tensão e corrente digitais a partir da unidade de conversão A/D 212 e gerar dados de consumo de energia a partir dos mesmos. De acordo com uma modalidade exemplar, circuito de processamento 215 inclui circuito de processamento digital que processa os sinais de medição digitalizados para desse modo, gerar os dados de consumo de energia. Estes circuitos são bem conhecidos na técnica. Em geral, muitos cálculos de consumo de energia incluem multiplicar contemporâneos sinais de medição de tensão digitais e sinais de medição de corrente digitais, e então somar os produtos resultantes de uma maneira contínua.

[040] O circuito de P&C 215 também é configurado para processar os sinais de medição digitais para gerar outros valores, como valores de corrente de RMS e valores de tensão de RMS. Na modalidade aqui descrita, o circuito de P&C 215 determina a tensão de linha de RMS por primeiro elevar ao quadrado as amostras de sinal de medição de tensão digitais, tirar média das amostras quadradas ao longo de vários ciclos de forma de onda AC, e, em seguida, tirar a raiz quadrada da média. O circuito de P&C 215 pode adequadamente determinar corrente de linha de RMS do mesmo modo. No entanto, será apreciado que podem ser empregues outros métodos de determinação de tensão e de corrente de RMS.

[041] Além disso, o circuito de P&C 215 inclui ainda a funcionalidade configurada para exercer controle de supervisão geral sobre transmissão de dados, visualização de dados e armazenamento de dados no interior do medidor 200. Nesta modalidade, o circuito de P&C 215 também é configurado para controlar o arranjo de comutador de serviço 204, conforme descrito aqui.

[042] Assim, o circuito de P&C 215 executa processamento de dados de energia, bem como operações de controlador. Em uma modalidade alternativa, o circuito de P&C 215 pode ser dividido em dois dispositivos separados, como um processador de sinal digital ("DSP") e um controlador, para realizar estas tarefas.

[043] A memória 221 do pacote de chip 213 inclui um ou mais dispositivos de armazenamento de diferentes tipos. A memória 221 pode incluir RAM, EEPROM, ou outro dispositivo de memória de leitura e escrita volátil ou não volátil, qualquer um dos quais pode ser incorporado no pacote de circuito integrado 213. A memória 221 armazena as instruções e/ou parâmetros usados pelo circuito de P&C 215, e pode ainda armazenar os dados de consumo de energia.

[044] Por outro lado, a memória 225 é exterior ao pacote de chip 213, e fornece os dados para armazenamento prolongado. Tal memória 225 também, no entanto, sendo localizada dentro do alojamento 205. Na modalidade aqui descrita, a memória 225 pode ser escrita para, pelo menos indiretamente, remotamente ou através do circuito de comunicação óptica 220. Para este fim, o circuito de P&C 215 pode ser adequadamente configurado para se comunicar com dispositivos externos através do circuito de comunicação 206 e/ou circuito de comunicação óptica 220, e, sujeito a vários protocolos e proteção por senha, permite o dispositivo externo gravar os valores e/ou firmware para a memória 225. Desta forma, vários parâmetros dentro do medidor 200 podem ser modificados ou alterados sem necessariamente acessar a memória 221 dentro do chip 213. No entanto, em algumas modalidades, pelo menos uma porção da memória 221 pode também ser acessada de uma maneira semelhante.

[045] No modelo aqui descrito, a memória 225 também armazena valores de limiar para desconectar e reconectar tensão de serviço, bem como os períodos de tempo para requerer valores de limiar a serem satisfeitas para desconexão e/ou reconexão. Nesta modalidade, tais valores incluem um limiar de variância de desconexão VRTD, um limiar de variância de reconexão VRTR, um valor de duração de tempo que o limiar de desconexão deve ser excedido para desconectar, TD, em um valor de duração de tempo que o limite de reconexão deve ser satisfeito ser reconexão, TR. Os valores VRTR e VRTD podem ser adequadamente expressos como percentagens ou valores de tensão. Assim, por exemplo, se a tensão nominal é de 240 volts, e isso é desejado para desconectar o serviço, se a tensão de linha varia de 25% ou mais, em seguida, o valor VRTD pode ser adequadamente 0,25 (relacionada com a percentagem) ou 60 (25% da tensão de linha nominal de 240).

[046] Será apreciado que outras versões dos limiares podem ser usadas, como será discutido abaixo. Por exemplo, é possível que limiares de desconexão de alta tensão e de desconexão de baixa tensão separados (e/ou durações de tempo) sejam fornecidos, e que eles pode representar uma quantidade diferente de variância a partir da tensão de serviço nominal. Da mesma forma, é possível que limiares de reconexão de alta tensão e reconexão de baixa tensão separados (e/ou durações de tempo seriam fornecidos). Os vários limiares não ocupam grandes quantidades de memória e assim podem ser usados vários limiares separados. Além disso, faz-se observar que é possível que algumas modalidades não incluam um limiar de desconexão de baixa tensão porque outras proteções estão no lugar de tais condições. Além disso, em alguns casos, a memória 225 armazena limiares de tensão reais, como para opor a limiares de variância. Por exemplo, o limiar de tensão de linha armazenado pode simplesmente ser de 300 volts, em oposição a uma variância de 60 volts a partir de 240 volts.

[047] Referindo-se à modalidade da Figura 2, assim como com outros valores programáveis, será apreciado que o circuito de P&C 215 é configurado para receber diferentes valores VRTD, VRTD, TD, TR a partir de um dispositivo externo, através do circuito de comunicação 206 e/ou 220 para permitir a seleção do usuário de valores adequados. O circuito de P&C 215 armazena tais recebidos na memória 225 e mais tarde pode recuperar esses valores conforme necessário.

[048] O circuito de comunicação óptica 220 é operacionalmente acoplado ao circuito de P&C 215. O circuito de comunicação óptica 220 nesta modalidade inclui um transceptor óptico, ambos os quais são localizados em uma porta óptica translúcida ou transparente, não representada. Da mesma forma, o circuito de comunicação remoto 206 é operacionalmente acoplado ao circuito de processamento 215. O circuito de comunicação remoto 206 pode ser, adequadamente, um modem de linha de potência, um transceptor de RF, por exemplo, um rádio pager ou outro dispositivo se fio que é capaz de transmitir em uma rede WAN, ou em uma outra rede de comunicação sem fio.

[049] A tela 230 é operacionalmente acoplada ao circuito de P&C 215 e fornece uma exibição visual de informação, tais como informação sobre o funcionamento do medidor 200. Por exemplo, a tela 230 pode fornecer uma exibição visual de informação relacionada com as operações de medição de potência ou dados sobre o consumo de energia do medidor 200. Exibições de medição adequadas são bem conhecidas na técnica.

[050] O arranjo de comutação de serviço 204 inclui um comutador de serviço 250, fonte de força motriz 252, um elemento de armazenamento 254, um circuito de carregamento 256, um primeiro comutador 258, um segundo comutador 260. O comutador de serviço 250 é operacionalmente acoplado para controladamente interromper e restaurar conexões nas linhas de potência 201 a partir da rede para a carga. A fonte de força motriz 252 é conectada para fornecer força de fechamento e abertura para o comutador de serviço 250. O elemento de armazenamento 254 pode ser uma bateria, supercapacitor, ultracapacitor, ou outro elemento de armazenamento convencional adequado, e é operacionalmente conectado à fonte de força motriz 252 através do primeiro comutador 258. O circuito de carregamento 256 pode adequadamente ser o mesmo que o descrito no Pedido de Patente No. de Série US 12/832.983, depositado em 8 de julho de 2010, que é atribuído ao requerente da presente invenção e aqui incorporado por referência. O circuito de carregamento 256 é operativamente conectado ao elemento de armazenamento de energia 254 através do segundo comutador 260. O circuito de P&C 215 pode realizar adequadamente substancialmente as mesmas operações que o circuito de controle 28 da Figura 1 do Pedido de Patente No. de Série US 12/832.983. O primeiro comutador 258 pode compreender adequadamente, ou pelo menos constitui uma porção de, o circuito de controle de direção 30 da Figura 1 do Pedido de Patente No. de Série US 12/832.983, e o segundo comutador 260 pode ser, adequadamente, o comutador 32 da Figura 1 do Pedido de Patente No. de Série US 12/832983.

[051] Será apreciado que o arranjo de desconexão do Pedido de Patente No. de Série US 12/832.983 é dado a título de exemplo apenas, e que outros arranjos de comutador de serviço ou de desconexão convencionais podem ser configurados como descrito aqui para realizar as operações de proteção e outras operações de comutação aqui discutidas. Os conceitos da invenção aqui fornecida são projetados para serem adaptáveis a hardware de comutador de serviço existente.

[052] O medidor 200 também inclui uma fonte de potência 211 operativamente conectada para receber potência a partir das linhas de potência 201. A fonte de potência 211 é configurada para gerar potência de polarização para o circuito do medidor 200 acima descrito, incluindo o pacote de chip 213, a tela 230, o circuitos de comunicação 206 e 220, e o circuito de carregamento 256. Nesta modalidade, a fonte de potência 211 não fornece potência diretamente para a fonte de força motriz 252, mas sim através do circuito de carregamento 256 e o dispositivo de armazenamento de energia 254.

[053] Em operação de fornecimento de energia normal, o comutador de serviço 250 é fechado, e a rede, portanto, oferece serviço elétrico para a carga através de linhas de potência 201. O circuito de metrologia 202 executa operações para detectar sinais elétricos nas linhas de potência 201 e gerar informação de medição a partir dos mesmos. Tais operações são conhecidas na técnica. Em tal operação normal, o comutador 260 pode adequadamente ser, mas não precisa ser aberto, assim operativamente desconectando o circuito de carregamento 256 a partir do dispositivo de armazenamento de energia 254. Do mesmo modo, o primeiro comutador 258 é aberto.

[054] De tempos em tempos, pode ser necessário para o serviço elétrico ser desligado da carga. Por exemplo, se uma sobretensão sustentada é detectada pelo circuito de P&C 215, em seguida, o serviço elétrico será desligado, como será discutido em detalhe mais abaixo em conexão com a Figura 3. Além disso, o circuito de P&C 215 pode determinar que o serviço elétrico deve ser desligado de acordo com uma função de controle de carga (independente do nível de tensão de serviço), ou de acordo com informação de pagamento relacionada com o cliente. Por exemplo, se o cliente (isto é, a carga) é sujeito a um limiar de consumo, em seguida, o circuito de P&C 215 pode determinar que o serviço elétrico deve ser conectado quando o usuário demanda energia superior a um limite para um período de tempo predeterminado. Em outro exemplo, se o cliente (isto é, a carga) é substancialmente inadimplente nos seus pagamentos, em seguida, um computador de rede remoto, não mostrado, pode fornecer um comando de desconexão ao circuito de P&C 215, através do circuito de comunicação 206.

[055] Em resposta a uma determinação que uma desconexão deve ocorrer, o circuito de P&C 215 gera um sinal fazendo o comutador 260 conectar operativamente o circuito de carregamento 256 para o dispositivo de armazenamento de carga 254. Como consequência, o circuito de carregamento 256 carrega o dispositivo de armazenamento de carga previamente descarregado 254. Depois de um curto período de tempo suficiente para permitir o dispositivo de armazenamento de carga 254 ser carregado, o circuito de P&C 215 fornece um sinal ao primeiro comutador 258 que faz conexão do dispositivo de armazenamento de carga 254 para a fonte de força motriz 252 de tal modo que a fonte de força motriz 252 gira em uma direção de "abertura". Essa rotação faz o comutador 250 movimentar a partir do estado fechado para o estado aberto.

[056] No entanto, deve notar-se que, em outras modalidades, o circuito de P&C 215 pode fazer outro arranjo de comutador de desconexão desconectar de uma outra maneira adequada.

[057] Referindo-se novamente à modalidade da Figura 2, uma vez que o comutador 250 é aberto, a carga foi desconectada do serviço elétrico de rede. Depois disso, o serviço pode ser restaurado por fechar o comutador 250, de qualquer maneira, adequada de acordo com as operações descritas a seguir.

[058] Como discutido acima, o circuito de P&C 215 faz o comutador de serviço 250 fazer a transição para o estado aberto quando a tensão de serviço (sem ter em conta a corrente ou demanda) é fora do intervalo. Em uma modalidade, o circuito de P&C 215 determina que o comutador 250 deve ser desligado quando a tensão de linha na linha 201 varia entre a tensão de linha nominal (isto é, a tensão de serviço) por mais do que o limiar de variância VRTD para mais do que a duração de tempo predeterminada TD. Ao abrir o comutador de serviço 250 e desconectar a carga, os dispositivos anexados ao lado de carga do comutador 250 teriam algum nível de proteção contra serem danificados por altas tensões sustentadas. Como discutido acima, o limiar VRTD e período de tempo TD pode ser adequadamente armazenado em uma ou mais tabelas (ou de outra forma) no interior da memória 225. Tabela 1 abaixo pode ser adequadamente utilizada em um sistema elétrico AC de 240 volts: TABELA 1

[059] Na tabela 1, os valores VRTD e VRTR são valores de variância em termos de tensão, e os valores TD e TR são valores de tempo armazenados em segundos.

[060] Esta modalidade pode adequadamente empregar um algoritmo de firmware armazenado na memória 221 ou 225 que, quando executado pelo circuito de P&C 215, faz o circuito de P&C 215 abrir o comutador de serviço 250 se a tensão de linha é determinada para variar a partir da tensão nominal ou esperada pelo mais do que o limiar programável VRTD para um comprimento programável de tempo TD. Por exemplo, se um serviço de 240 volts era para ter um pico de tensão que excedeu tensão de linha por mais do que o limiar VRTD por mais de 120 segundos, em seguida, o comutador de serviço 250 pode ser aberto até o momento em que a tensão de serviço volta a níveis aproximadamente normais (variando não mais do que VRTR) para o período de tempo TR. O algoritmo de firmware pode adequadamente referir-se ao local de memória na memória 225 para obter os valores programáveis VRTD, VRTR, TD, TR.

[061] A Figura 3 mostra um fluxo exemplar de operações do circuito de P&C 215, que pode ser armazenado como instruções de programa na memória 225, e/ou memória 221. Muitos dos detalhes da operação normal de medição são omitidos da Figura 3. No entanto, a Figura 3 mostra detalhes suficiente das operações de medição normais para fornecer contexto para as operações inventivas desta modalidade.

[062] No passo 305, o circuito de P&C 215 realiza operações de medição normais de uma maneira contínua. As operações de medição normais incluem receber sinais de medição de tensão e corrente digitais a partir da unidade de conversão A/D 212, e gerar valores de consumo de energia a partir dos mesmos. O circuito de P&C 215 também calcula um valor de tensão de RMS de execução por gerar um cálculo de RMS de execução de valores de sinal de medição de tensão digitais abrangendo um ou mais ciclos de 60 Hz da forma de onda de tensão. Será apreciado que o valor de tensão de RMS não precisa ser uma média de execução rigorosa de tensão de RMS, mas sim uma média simples dos cálculos de tensão de RMS durante os últimos N ciclos que é calculada a cada segundo, ou em alguma outra forma periódica. Em qualquer evento, o circuito de P&C 215 pode gerar um valor de corrente de RMS da mesma maneira. O valor representativo de média ou tensão de linha de RMS é aqui referido como o valor VRMS. Será apreciado que em corrente polifásica, uma tensão de RMS será calculada para cada fase.

[063] Durante operação normal, o circuito de P&C 215 também realiza rotinas de exibição que exibem um ou mais dos valores relacionados com a energia calculada na tela 230. Tais operações são conhecidas. Após o passo 305, o circuito de P&C 215 continua realizando valores de medição normal enquanto outros passos da Figura 3 estão sendo realizados.

[064] No passo 310, o circuito de P&C 215 determina se um evento de desligamento de medidor está ocorrendo. Em particular, muitos medidores de eletricidade desligam responsivos a uma interrupção de potência nas linhas de potência de rede (ou seja, uma queda de potência), ou desconexão física do medidor 200 a partir das linhas de potência. Alguns medidores de energia elétrica também podem desligar em resposta a uma tensão extremamente alta que poderia danificar a fonte de potência de medidor 211. Essas operações são conhecidas. O circuito de P&C 215 pode determinar se um evento de desligamento está ocorrendo, por exemplo, através da monitoração da tensão de saída da fonte de potência 211 de uma maneira conhecida.

[065] Se o circuito de P&C 215 determina que o medidor está experimentando um evento de desligamento de medidor, em seguida, o circuito de P&C 215 segue para o passo 325 para realizar uma rotina de desligamento de potência, discutido mais adiante. Se não, em seguida, o circuito de P&C 215 segue para o passo 315.

[066] No passo 315, o circuito de P&C 215 determina se a tensão de linha variou a partir da tensão nominal ou de linha esperada por mais de uma quantidade predeterminada por mais de um período de tempo predeterminado. Como discutido acima, o circuito de P&C 215 determina se a tensão de linha de RMS VRMS varia a partir da tensão de linha nominal Vserv mais do que o limiar VRTD para mais do que o tempo TD. Mais detalhes em relação a uma forma exemplificativa de realizar o passo 315 são fornecidos abaixo em conexão com a Figura 4.

[067] Referindo-se à Figura 4, o circuito de P&C 215 executa os passos da Figura 4 para determinar se a tensão de linha variou a partir da tensão nominal ou de linha esperada por mais do que a quantidade predeterminada por mais de um período de tempo predeterminado. Nesta modalidade, será assumido que o valor VRTD é expresso como um valor de tensão, e que TD é expresso em segundos. No entanto, deve notar-se que as unidades específicas utilizadas podem variar de implementação para implementação.

[068] No passo 405, o circuito de P&C 215 determina se um sinalizador FL é definido como 1. O estado do sinalizador FL, como será discutido a seguir, indica se o circuito de P&C 215 determinou recentemente que a tensão de linha está fora dos limites aceitáveis. Se o sinalizador FL não é definido para 1 (ou seja, sem a detecção prévia de variância de tensão excessiva), em seguida, o circuito de P&C 215 segue para o passo 410. Se, no entanto, o sinalizador FL é definido como 1, em seguida, o circuito de P&C 215 segue para o passo 420.

[069] No passo 410, o circuito de P&C 215 determina se o valor de tensão de RMS atual (calculado de acordo com as operações de medição normais) VRMS varia a partir da tensão nominal Vserv mais do que o limiar de variância VRTD. Em particular, o circuito de P&C 215 determina se VRMS é maior que Vserv + VRTD, ou menor que Vserv - VRTD. Em algumas modalidades, o circuito de P&C 215 só pode determinar se o valor de tensão de RMS atual excede um limiar de alta tensão global. Em qualquer evento, se o valor de tensão de RMS atual é fora do intervalo aceitável, em seguida, o circuito de P&C 215 segue para o passo 415. Se não, então o circuito de P&C 215 passa para o próximo passo 320 da Figura 3, porque o valor VRMS não variou a partir da tensão nominal Vserv por mais do que o limiar de variância VRTD.

[070] No passo 415, o circuito de P&C 215 define o sinalizador FL igual a 1, e identifica e armazena um valor de tempo de início STV. O circuito de P&C 215 pode adequadamente obter o valor STV a partir de um relógio em tempo real mantido com o circuito de P&C 215, ou por qualquer outro dispositivo dentro do medidor 200. Será apreciado que a maioria dos medidores eletrônicos manter os relógios em tempo real. No entanto, em modalidades alternativas, o circuito de P&C 215 pode empregar um medidor de tempo separado. O circuito de P&C 215 depois segue para o passo 430.

[071] No passo 420, o circuito de P&C 215 também determina se o valor da tensão de RMS atual (calculado de acordo com as operações de medição normais) VRMS variam da tensão nominal Vserv por mais do que o limiar de variância VRTD. Se o valor de tensão de RMS atual é fora do intervalo aceitável, em seguida, o circuito de P&C 215 segue para o passo 430. Se não, então o circuito de P&C 215 segue para o passo 425.

[072] No passo 425, o que é alcançado porque a tensão de linha é determinada para estar dentro do limiar de variância VRTD, o circuito de P&C 215 redefine o sinalizador FL para 0. O circuito de P&C 215 depois disso prossegue para o passo 320 da Figura 3 porque o valor VRMS não varia em relação à tensão nominal Vserv por mais do que o limiar de variância VRTD.

[073] No passo 430, o circuito de P&C 215 determina se o tempo que o sinalizador FL foi definido para 1 excede um valor limiar predeterminado TD. Em particular, o circuito de P&C 215 obtém o valor em tempo real RTV, e determina se RTV - STV > TD. Se não, então o circuito de P&C 215 passa para o próximo passo na Figura 3 correspondente à resposta "não", ou seja, passo 320. Em outras palavras, se RTV - STV < TD, em seguida, o valor VRMS não variou a partir da tensão nominal Vserv por mais do que o limiar de variância VRTD por mais do que uma duração de tempo TD.

[074] Se, no entanto, o circuito de P&C 215 determina que RTV - STV > TD, em seguida, o circuito de P&C 215 segue para o passo 435. No passo 435, o circuito de P&C 215 redefine o sinalizador FL para 0, e prossegue para o próximo passo 340 na Figura 3 correspondente à resposta "sim". Em outras palavras, o circuito de P&C 215 determinou que os valor VRMS variou a partir da tensão nominal Vserv por mais do que o limiar de variância VRTD por mais do que um período de tempo TD. O circuito de P&C 215 pode também apropriadamente definir um sinalizador de falha FF igual 1 indicando a falha de tensão de linha determinada.

[075] Assim, na Figura 4, o circuito de P&C 215 determina o intervalo de tempo (RTV - STV) que a tensão de linha é acima ou abaixo dos níveis de limiar aceitáveis. Se uma tensão de fora de intervalo cai de volta dentro do intervalo aceitável de tensão nominal (abaixo do limiar de alta tensão ou acima do limiar de baixa tensão) antes do período de tempo TD ser alcançado, então o circuito de P&C 215 redefine o sinalizador FL para 0. Se o período de tempo RTV - STV da condição fora de intervalo excede o valor equivalente a TD, em seguida, o circuito de P&C 215 determinou a existência da falha de tensão de linha.

[076] Referindo-se novamente à Figura 3, se a resposta no passo 315 (ver Figura 4) é "sim", então o circuito de P&C 215 segue para o passo 340 para abrir o comutador 250. Se não, no entanto, em seguida, o circuito de P&C 215 segue para o passo 320.

[077] No passo 320, o circuito de P&C 215 determina se um outro evento de desconexão de comutador ocorreu. Em particular, como discutido acima, é conhecida a utilização de sinais remotos que causam um comutador de serviço tal como o comutador de serviço 250 ser aberto, por exemplo, devido à inadimplência de conta, ou semelhantes. Também é conhecido um circuito de processamento, como o circuito de P&C 215 para determinar que o comutador de serviço 250 deve ser aberto porque um limiar de demanda foi ultrapassado, ou por algum outro motivo não relacionado com o nível de tensão de linha. Assim, se o circuito de P&C 215 determina que tal evento de desconexão ocorreu, então o circuito de P&C 215 segue para o passo 355. Se não, então o circuito de P&C 215 retorna para o passo 310 para prosseguir conforme discutido acima em um ciclo contínuo enquanto as operações de medição normais continuam a ocorrer.

[078] Referindo-se agora ao passo 325, como discutido acima, o circuito de P&C 215 executa o passo 325 quando um evento de desligamento de medidor é detectado. No passo 325, o circuito de P&C 215 executa operações de desligamento de potência, tais como o armazenamento de dados de medidor para a memória não volátil 225. O circuito de P&C 215 também para as operações de medição normais discutidas acima em conexão com o passo 305. Além disso, no passo 325, o circuito de P&C 215 faz o comutador 250 transitar para o estado aberto da maneira discutida acima em conexão com a Figura 2. Assim, em baixo potência, o circuito de P&C 215 para operações de medição, armazena dados, e desliga a carga de cliente a partir das linhas de potência da rede através do comutador de serviço 250. O circuito de P&C 215 depois segue para o passo 330. No passo 330, que é por vezes realizado em um chamado modo de suspensão do circuito de P&C 215, o circuito de P&C 215 monitora para determinar se o medidor 200 está iniciando novamente. Para este fim, o circuito de P&C 215 detecta inicialização quando recebe energia da fonte de potência 211, indicando que potência voltou às linhas de rede, ou que o medidor 200 foi fisicamente reconectado às linhas de potência.

[079] Se o circuito de P&C 215 no passo 330 detecta potência da fonte de potência 211, em seguida, o circuito de P&C 215 segue para o passo 335. Se não, em seguida, o circuito de P&C 215 retorna para o passo 330 para continuar o monitoramento no modo de suspensão.

[080] No passo 335, o circuito de P&C 215 recupera dados que foram armazenados na memória no passo 325 e executa outras operações de inicialização convencionais. O circuito de P&C 215 também começa as operações de medição normais incluindo, mas não se limitando a obtenção de tensão digital e os valores de medição de corrente a partir da unidade de conversão A/D 212. Será apreciado que uma vez que o comutador de serviço 250 é aberto, os valores de medição de corrente digitais serão substancialmente zero. Em qualquer evento, o circuito de P&C 215 inicia determinar, entre outras coisas, VRMS, em uma base contínua. O circuito de P&C 215 depois segue para o passo 345.

[081] No passo 345, o circuito de P&C 215 determina se e quando a tensão de linha é dentro do intervalo aceitável para um período contínuo que excede um determinado limiar. Em particular, o circuito de P&C 215 determina se a tensão de linha não varia a partir da tensão nominal ou de linha esperada continuamente por um período de tempo predeterminado. O circuito de P&C 215 executa este passo para tentar garantir que a tensão de linha seja estabilizada antes de reconectar a carga de cliente. Na operação do passo 345, o circuito de P&C 215 pode adequadamente realizar as operações de Figura 5.

[082] Na Figura 5, o circuito de P&C 215 no passo 505 obtém o valor em tempo real a partir do relógio em tempo real e armazena o mesmo como valor STV em um registro ou memória. O circuito de P&C 215 depois segue para o passo 510. No passo 510, o circuito de P&C 215 determina se a tensão de linha VRMS é dentro do intervalo aceitável da tensão de linha nominal Vserv. Para este fim, o circuito de P&C 215 compara o valor de tensão de RMS calculado mais recente para um limiar alto e um limiar baixo representativos dos limites de tensão aceitáveis superior e inferior para o serviço. Em uma modalidade, o circuito de P&C 215 determina se VRMS é inferior a Vserv + VRTR, ou maior do que Vserv - VRTR. Se o circuito de P&C 215 determina que tensão de linha de RMS está dentro de limites aceitáveis, em seguida, o circuito de P&C 215 segue para o passo 515. Se não, em seguida, o circuito de P&C 215 retorna para o passo 505 para redefinir o valor STV para o valor de relógio em tempo real atual.

[083] No passo 515, o circuito de P&C 215 obtém o valor em tempo real atual RTV a partir do relógio em tempo real de medidor e determina se RTV - STV > TR. Em outras palavras, o circuito de P&C 215 determina se a tensão de linha VRMS estava dentro dos limites aceitáveis para o valor de tempo de estabilização predeterminado. Se assim for, então o circuito de P&C 215 prossegue para o próximo passo 350 da Figura 3. Se não, então o circuito de P&C 215 retorna ao passo 510. Assim, até a tensão de linha poder permanecer dentro de limites para o tempo TR, passo 345 não é concluído com êxito.

[084] Será apreciado que as operações do passo 345 podem ser realizadas de outras maneiras adequadas.

[085] Referindo-se novamente à Figura 3, uma vez que os requisitos de passo 345 são satisfeitos, o circuito de P&C 215 executa passo 350. No passo 350, o circuito de P&C 215 faz o comutador de serviço 250 transitar para o estado fechado. Assim, a carga é reconectada ao fornecedor de serviço de rede através do comutador de serviço 250. As operações de passos 345 e 350 asseguram que a carga não é conectada ao fornecedor de serviço de rede até que haja uma indicação que a tensão de linha está estabilizada.

[086] Após o passo 350, o circuito de P&C 215 continua operações de medição normais, retorna ao passo 310, e prossegue em conformidade.

[087] É agora feita referência ao passo 340, o qual é executado se a tensão de linha é determinada para estar fora do intervalo no passo 315, discutido acima. No passo 340, o circuito de P&C 215 faz o comutador de serviço 250 transitar para o estado aberto. Em outras palavras, porque a tensão de linha foi determinada para estar fora de intervalo por mais de um período de tempo predeterminado no passo 315, a carga é desconectada a partir do fornecedor de serviço de rede através do comutador de serviço 250.

[088] Depois do passo 340, o circuito de P&C 215 prossegue para o passo 345. Tal como discutido acima, o circuito de P&C 215 determina no passo 345 se e quando a tensão de linha permanece dentro de um intervalo aceitável para um tempo de estabilização predeterminado. O circuito de P&C 215 posteriormente funciona como discutido acima.

[089] Agora é feita referência para o passo 355, que é executado se o comutador de serviço 250 é aberto para outros fins do que a tensão de linha estar fora de intervalo. No passo 355, o circuito de P&C 215 faz o comutador de serviço 250 transitar para o estado aberto. Como consequência, a carga é desconectada a partir do provedor de serviço de rede. O circuito de P&C 215 depois segue para o passo 360.

[090] No passo 360, o circuito de P&C 215 determina se um sinal de reconexão foi recebido. Em particular, quando o serviço for interrompido devido a outros fatores do que a tensão de linha estar fora do intervalo, o circuito de P&C 215 tipicamente obtém um sinal a partir de outro dispositivo através de um dos circuitos de comunicação 206 ou 220 indicando que o serviço poderá ser reconectado. Em alguns casos, o circuito de P&C 215 pode gerar um tal sinal internamente, por exemplo, nas operações de controle de carga. Por exemplo, se o medidor 200 é configurado para limitar a energia para a carga (para fins de controle de carga) por abrir o comutador de serviço 250, então o circuito de P&C 215 pode ser configurado para reconectar a carga após uma quantidade predeterminada de tempo, tal como 15 minutos. Em qualquer evento, uma vez que um sinal é obtido indicando que o serviço pode ser restaurado (independente da tensão de linha medida), em seguida, o circuito de P&C 215 segue para o passo 345. O circuito de P&C 215 executa em seguida os passos 345 e 350, conforme discutido acima.

[091] Por conseguinte, a modalidade da Figura 2 realizando os passos da Figura 3 não só protegem a carga por desconectar a carga quando um pico de tensão sustentado é detectado, mas também atrasa reconexão da carga até que haja uma indicação que a tensão de linha tenha se estabilizado, mesmo se o serviço foi desligado por outras razões.

[092] Será apreciado que uma vantagem da modalidade das Figuras 2 e 3 é que aborda situações em que a tensão de linha é suficientemente elevada para, potencialmente, danificar o medidor 200. Neste evento, se o circuito de P&C 215 ou algum outro circuito de sensor de tensão determina que a tensão aumentou abruptamente para níveis potencialmente prejudiciais para o medidor 200, em seguida, o circuito de P&C 215 ou algum outro elemento de circuito, não mostrado, inicia uma rotina de desligamento de potência, de acordo com os passos 310 e 325. Em alguns casos, a fonte de potência 211 em si pode falhar sob condições de níveis de tensão abruptamente aumentados, que podem desencadear a detecção do evento grave. Como discutido acima, a rotina de desligamento de potência é inerentemente executada em qualquer momento a fonte de potência 211 para de fornecer uma saída de potência normal. Como também discutido anteriormente em conexão com a Figura 3 (passo 325), o circuito de P&C 215 emite um comando para iniciar a sequência para abrir o comutador de serviço 250 mediante um evento de desligamento de potência de medidor. Este comando para abrir o comutador 250 pode ser parte da rotina de desligamento de potência em uma modalidade apenas quando o desligamento de potência é primeiro precedido pela detecção de uma ondulação de tensão abrupta. A detecção de tensão necessária pode ser apropriadamente realizada através dos sensores de tensão 210a, o circuito de A/D 212, e uma porção do circuito de P&C 215, como é feito para operações de metrologia normais.

[093] Neste evento, há também uma necessidade de ter capacidade de armazenamento de energia suficiente para operar o comutador de serviço 250 no evento de uma falha de fonte de potência. A modalidade da Figura 2 inclui tal capacidade de armazenamento no elemento de armazenamento de 254.

[094] Será ainda apreciado que na modalidade das Figuras 2 e 3, o circuito de P&C 215 é configurado mediante alimentação para confirmar que a tensão de linha é dentro de um intervalo necessário especificado e é estável dentro do intervalo especificado durante um período de tempo predeterminado, antes de fechar o comutador 250. Como resultado, equipamento doméstico pode ser protegido de experimentar eventos de restauração de potência erráticos e imprevisíveis. Por exemplo, às vezes potência é restaurada por apenas alguns ciclos e depois cai de novo. Esta restauração e posterior colapso podem ocorrer várias vezes causando estresse em aparelhos e outros dispositivos conectados à linha 201. Os medidores 200 acima discutidos protegem contra tal estresse.

[095] Também será apreciado que algumas ou a totalidade da detecção e as outras operações do circuito de P&C 215 podem ser realizadas em hardware, em que uma ondulação de tensão extrema inicia automaticamente uma operação de abertura de comutador utilizando um circuito de detecção de sobretensão. Em outras palavras, um circuito de hardware pode ser configurado para detectar uma sobretensão sustentada de um tempo predeterminado e abrir automaticamente o comutador 250 sem a necessidade de envolver o processador. Do mesmo modo, um circuito de hardware pode ser configurado para, mediante a restauração de potência após abertura do comutador 250 e desligamento de potência, implementar uma característica de atraso que iria atrasar fechamento do comutador de serviço 250 até tensão estar presente durante um período de tempo tal como 1 minuto.

[096] Será apreciado que as normas ANSI identificam funcionamento de medidor adequada durante um intervalo de tensão de 90% a 110% da tensão de linha nominal. Este intervalo pode ser utilizado para guiar o limiar estabelecido no medidor para acionar uma abertura de comutador, e/ou refechamento de comutador.

[097] Em uma outra modalidade, faz-se observar que múltiplos níveis de variância de alta tensão e/ou múltiplos níveis de variância de baixa de tensão podem ser implementados. Em tal evento, limites de tempo separados associados com tais limiares também são implementados. Para este fim, para fins de desconexão, o limiar de variância mais largo requer menos de um período de tempo para acionar desligamento do que um limiar de variância menor. Por exemplo, se a tensão nominal é de 240 volts, o medidor 200 pode empregar um primeiro limiar de 270 volts, e um segundo limiar de 300 volts, em que o circuito de P&C 215 provoca uma desconexão se o primeiro limiar é excedido por 2 minutos, ou se o segundo limite é excedido por 45 segundos. Desta forma, maiores variâncias são toleradas por um tempo mais curto do que variâncias menores. As operações das Figuras 4 e 5 podem ser facilmente modificadas para realizar tais múltiplas operações de limiar de variância.

[098] Será ainda apreciado que embora os valores de tensão de RMS sejam quantidades convenientes para utilizar para teste de limiar, outras quantidades podem, em alternativa, ser utilizadas, tais como, por exemplo, tensão de pico (por ciclo), ou a média do valor absoluto do sinal de tensão.

[099] Será apreciado que as modalidades acima descritas são meramente exemplificativas, e que os peritos na técnica podem facilmente conceber suas próprias implementações e adaptações, que incorporam os princípios da presente invenção, e caem dentro do espírito e âmbito da mesma. Por exemplo, será facilmente aparente que o dispositivo de proteção de carga pode ser implementado com base em cada fase de um medidor polifásico.

Claims

1. Arranjo para desconectar controladamente um serviço de potência de rede a partir de uma carga, caracterizado pelo fato de que compreende: um alojamento de medidor de rede incluindo circuitos de metrologia configurados para gerar informação de medição em relação à energia elétrica fornecida à carga; um comutador suportado pelo alojamento de medidor de rede e conectado operacionalmente para interromper controladamente uma conexão entre o serviço de potência de rede e a carga, o comutador tendo um estado desconectado e um estado conectado; um circuito de processamento executando instruções de programa armazenadas na memória para: determinar se uma tensão de linha varia de um valor esperado por mais do que uma quantidade predeterminada durante um período de tempo predeterminado; e provocar uma mudança no estado do comutador com base na determinação.

2. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito de processamento ainda executa as instruções de programa armazenadas na memória para provocar a mudança no estado do comutador ao fazer o comutador transitar para o estado desconectado responsivo a determinar que a tensão de linha varia a partir do valor esperado por mais do que a quantidade predeterminada por mais do que a quantidade de tempo predeterminada.

3. Arranjo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a quantidade predeterminada é entre dez por cento e vinte por cento da tensão de linha esperada.

4. Arranjo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a quantidade de tempo predeterminada é de pelo menos um minuto.

5. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito de processamento ainda executa as instruções de programa armazenadas na memória para provocar a mudança no estado do comutador ao fazer o comutador transitar para o estado conectado responsivo a determinar que a tensão de linha não varia a partir do valor esperado por mais do que a quantidade predeterminada ao longo da quantidade de tempo predeterminado.

6. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um circuito de comunicação, e em que o circuito de processamento é ainda configurado para receber pelo menos um valor representativo de pelo menos um do grupo da quantidade predeterminada e quantidade predeterminada de tempo através do circuito de comunicação.

7. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito de processamento ainda executa as instruções de programa armazenadas na memória para: provocar a mudança no estado do comutador ao fazer o comutador transitar para o estado desconectado responsivo a determinar que a tensão de linha varia entre o valor esperado por mais do que a quantidade predeterminada por mais do que a quantidade de tempo predeterminada; e provocar a mudança no estado do comutador por fazer o comutador transitar para o estado conectado responsivo a determinar que a tensão de linha não varia a partir do valor esperado por mais do que uma segunda quantidade predeterminada durante uma segunda quantidade de tempo predeterminado.

8. Arranjo para desconectar controladamente um serviço de potência de rede a partir de uma carga, caracterizado pelo fato de que compreende: um alojamento de medidor de rede incluindo circuitos de metrologia configurados para gerar informação de medição em relação à energia elétrica fornecida à carga; um comutador suportado pelo alojamento de medidor de rede e conectado operacionalmente para interromper controladamente uma conexão entre o serviço de potência de rede e a carga, o comutador tendo um estado aberto e um estado fechado; uma memória que armazena pelo menos um primeiro limiar e pelo menos um primeiro limiar de tempo; um circuito de processamento executando instruções de programa armazenadas na memória para: determinar, usando o primeiro limiar, se uma tensão de linha varia a partir de um valor esperado por mais do que uma quantidade predeterminada durante um período de tempo que excede o primeiro limiar de tempo; e provocar uma mudança no estado do comutador com base na determinação.

9. Arranjo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o circuito de processamento ainda executa as instruções de programa armazenadas na memória para provocar a mudança no estado do comutador ao fazer o comutador estar no estado aberto.

10. Arranjo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o primeiro limiar é representativo de um valor de variância, e em que o circuito de processamento ainda executa as instruções de programa armazenadas na memória para determinar se a tensão de linha varia a partir do valor esperado ao determinar se a tensão de linha varia a partir do valor esperado por pelo menos o primeiro limiar.

11. Arranjo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o primeiro limiar é representativo de um limite, e em que o circuito de processamento ainda executa as instruções de programa armazenadas na memória para determinar se a tensão de linha varia a partir do valor esperado ao determinar se a tensão de linha excede o primeiro limiar.

12. Arranjo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o circuito de processamento ainda executa as instruções de programa armazenadas na memória para provocar a mudança no estado do comutador ao fazer o comutador estar no estado fechado.

13. Arranjo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o primeiro limiar é representativo de um valor de variância, e em que o circuito de processamento ainda executa as instruções de programa armazenadas na memória para determinar se a tensão de linha varia em relação ao valor esperado ao determinar se a tensão de linha varia a partir do valor esperado por menos do que o primeiro limiar.

14. Arranjo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um circuito de comunicação, e em que o circuito de processamento ainda executa as instruções de programa armazenadas na memória para receber o primeiro limiar através do circuito de comunicação, e para armazenar o primeiro limiar na memória.

15. Arranjo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a memória ainda armazena pelo menos um segundo limiar e pelo menos um segundo limiar de tempo; o circuito de processamento ainda executa as instruções de programa armazenadas na memória para: determinar, usando o segundo limiar, se uma tensão de linha varia a partir valor esperado por mais do que um segundo valor predeterminado durante um período de tempo que excede o segundo limiar de tempo; e provocar uma mudança no estado do comutador baseado na determinação.

16. Arranjo, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o primeiro limiar ultrapassa o segundo limiar, e o segundo limiar de tempo excede o primeiro limiar de tempo.

17. Arranjo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a memória ainda armazena pelo menos um segundo limiar e pelo menos um segundo limiar de tempo; o circuito de processamento ainda executa as instruções de programa armazenadas na memória para: determinar, usando o segundo limiar, se uma tensão de linha varia a partir valor esperado por mais do que um segundo valor predeterminado durante um período de tempo que excede o segundo limiar de tempo; e provocar uma mudança no estado do comutador baseado na determinação.

18. Arranjo, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o primeiro limiar ultrapassa o segundo limiar, e o segundo limiar de tempo excede o primeiro limiar de tempo.