BRPI0622004A2

BRPI0622004A2 - sistema de gerencimento de dispositivos elétricos com monitoramento remoto

Info

Publication number: BRPI0622004A2
Application number: BRPI0622004-5A
Authority: BR
Inventors: Bingren Zhou; Bin Zhou; Gang Chen; Baoliang Li
Original assignee: Gang Chen; Baoling Li; Bingren Zhou; Bin Zhou
Priority date: 2006-11-13
Filing date: 2006-11-13
Publication date: 2011-12-20
Also published as: WO2008058420A1

Abstract

SISTEMA DE GERENCIAMENTO DE DISPOSITIVOS ELéTRICOS COM MONITORAMENTO REMOTO incluindo um dispositivo de aquisição via rádio e um conversor de dados. O dispositivo de aquisição via rádio consiste de um transformador de corrente, de um circuito de conversão de corrente de ampla faixa e de voltagem constante, de um circuito de amostragem de corrente, de uma unidade de aquisição AC A/D, de uma unidade principal de controle AVR, de um sensor de temperatura, de um circuito de medição de temperatura e de um circuito de transmissão e recepção de rádio. O conversor de dados consiste de um circuito de transmissão e recepção de rádio, de um circuito de relógio implementado por hardware, de uma unidade principal de controle AVR, de uma interface de comunicação de dados RS485 e de uma fonte de alimentação de voltagem regulada. O circuito de transmissão e recepção de rádio inclui um circuito de recepção e um circuito de transmissão de rádio, adota a modulação GFSK e tem a frequência de transmissão e recepção de 433MHz, ou 868MHz, ou 915MHz. O sistema implementa o monitoramento local de dispositivos de alta voltagem, em tempo e de modo quantificável, e pode ser facilmente aplicado em sistemas de controle remoto.

Description

"SISTEMA DE GERENCIAMENTO DE DISPOSITIVOS ELÉTRICOS COM MONITORAMENTO REMOTO"

Campo Técnico

A presente invenção se refere a um sistema de aquisição via rádio e, mais especificamente, a um sistema de gerenciamento de dispositivos elétricos com monitoramento remoto. O sistema pode ser utilizado para o monitoramento remoto de dispositivos de medição na área de alta voltagem, e também para a comunicação e o controle remoto de dispositivos na área de alta voltagem.

Fundamentos da Invenção

O monitoramento de dispositivos elétricos de alta voltagem é um elo importante da corrente de automação e gerenciamento de áreas elétricas, nas quais a aquisição de dados de estados operacionais de dispositivos de alta voltagem representa a parte mais crítica. Atualmente, no monitoramento das conexões de dispositivos elétricos de alta voltagem, é apenas possível determinar as condições das conexões dos dispositivos elétricos de alta voltagem através de análises indiretas dos estados dos dispositivos que estão sendo monitorados na extremidade posterior, e também é apenas possível utilizar medidores elétricos especiais na extremidade posterior para efetuar medições indiretas da corrente dos circuitos de alta voltagem. Em resumo, a aquisição dos estados operacionais da maioria dos dispositivos elétricos de alta voltagem é indireta, ou não é tão quantitativa ou tão adequada, o que representa uma restrição no aumento do nível de automação e de gerenciamento de circuitos elétricos.

Na arte prévia, a Patente Chinesa ZL200520069378.3 se refere a um modelo praticamente novo de um dispositivo de aquisição via Rádio para um Dispositivo Elétrico de Alta Voltagem, relacionado a um sistema de aquisição via rádio para um dispositivo elétrico de alta voltagem, que consiste de um CT (transformador de corrente), de um módulo de conversão l/V, de uma unidade de alimentação e de um dispositivo transmissor - receptor de rádio. A mencionada unidade de alimentação é do tipo alimentação estabilizada de ampla faixa dinâmica, e consiste de um módulo de aquisição da corrente de alimentação e de um módulo de aquisição da temperatura do alimentador. Este sistema de aquisição de dados utiliza os modos de modulação ASK ou FSK nos circuitos de transmissão e recepção de rádio, o que resulta em baixa capacidade de correção de erros e baixa imunidade. O circuito de conversão de corrente de ampla faixa e de voltagem constante apenas assegura uma saída de voltagem constante no circuito de conversão, quando a variação de corrente no CT se situa na faixa de 6% a 100%.

Descrição da Invenção

É objetivo da presente invenção, providenciar um sistema de gerenciamento de dispositivos elétricos com monitoramento remoto, baseado nas deficiências da tecnologia existente de monitoramento de dispositivos elétricos de alta voltagem, para ser utilizado na aquisição direta de informações de estados de dispositivos elétricos de alta voltagem, e para determinar quantitativamente os valores de estado de localizações relevantes. O modo de transmissão via Rádio utilizado neste sistema não apenas assegura o monitoramento remoto e o gerenciamento de dispositivos elétricos de alta voltagem, mas também permite que o sistema como um todo tenha maior capacidade de correção de erros de transmissão e recepção, maior imunidade e maior confiabilidade na comunicação.

O esquema técnico da presente invenção é descrito como segue: Um sistema de gerenciamento de dispositivos elétricos com monitoramento remoto inclui um dispositivo de aquisição via rádio e um conversor de dados, no qual o dispositivo de aquisição de dados via rádio consiste de um transformador de corrente, de um circuito de conversão de corrente de ampla faixa e de voltagem constante, de um circuito de amostragem de corrente, de uma unidade de aquisição AC A/D, de uma unidade principal de controle AVR1 de um sensor de temperatura, de um circuito de medição de temperatura e de um circuito de transmissão e recepção de rádio; depois que os sinais do CT e do sensor de temperatura são respectivamente transmitidos através do conversor de corrente de ampla faixa e de voltagem constante, do circuito de amostragem de corrente, da unidade de aquisição AC A/D e do circuito de medição de temperatura até a unidade principal de controle AVR e são por ela processados, os sinais de dados são transmitidos através do circuito de transmissão e recepção de rádio;

o mencionado conversor de dados consiste de um circuito de transmissão e recepção de rádio, de um circuito de relógio implementado por hardware, de uma unidade principal de controle AVR1 de uma interface de comunicação de dados RS485 e de uma fonte de alimentação de voltagem regulada;

o mencionado circuito de transmissão e recepção de rádio, o circuito de relógio implementado por hardware e a interface de comunicação de dados RS485 são conectados respectivamente com a unidade principal de controle AVR. As características adicionais do sistema de gerenciamento de dispositivos elétricos com monitoramento remoto acima mencionado, se encontram no modo de modulação GFSK utilizado no mencionado circuito de transmissão e recepção via rádio. O mencionado circuito de transmissão e recepção via rádio consiste de um circuito de recepção de rádio e de um circuito de transmissão de rádio. A freqüência de transmissão e recepção do circuito é de 433M, 868M ou 915M. O mencionado conversor de corrente de ampla faixa pode fornecer uma saída de voltagem constante quando a variação de corrente do CT se situa na faixa de 2% a 100%. O CT utilizado para potências elétricas LV é o mencionado CT.

O mencionado sistema de gerenciamento de dispositivos elétricos com monitoramento remoto da presente invenção realizou o monitoramento quantitativo e localizado de dispositivos de alta voltagem de uma maneira adequada, baseado no princípio do "potencial virtual". Como resultado, o nível de monitoramento do gerenciamento foi obviamente melhorado. Além disso, este princípio pode ser utilizado de modo muito conveniente em sistemas de controle remoto de dispositivos elétricos de alta voltagem. Comparada com as outras tecnologias atualmente disponíveis, a presente invenção apresenta maior capacidade de correção de erros no sistema de transmissão e recepção de rádio, maior imunidade e comunicação mais confiável.

Breve Descrição dos Desenhos A Figura 1 ilustra o diagrama de blocos do dispositivo de aquisição via rádio do sistema de gerenciamento de dispositivos elétricos com monitoramento remoto da presente invenção.

A Figura 2 ilustra o diagrama de blocos do conversor de dados do sistema de gerenciamento de dispositivos elétricos com monitoramento remoto da presente invenção.

A Figura 3 ilustra o diagrama esquemático do sistema de gerenciamento de dispositivos elétricos com monitoramento remoto da presente invenção.

Descrição da Modalidade Preferida de Execução

A presente invenção será agora descrita detalhadamente com referência aos desenhos anexos.

Um sistema de monitoramento remoto típico consiste de um dispositivo de aquisição via rádio, de um conversor de dados e de um terminal de serviço de campo. O dispositivo de aquisição via rádio adquire os dados correntes de dispositivos de alta voltagem em uma base de tempo real. Após a captura dos dados correntes adquiridos pelo dispositivo de aquisição via rádio, o conversor de dados transmite os dados correntes ao terminal de serviço de campo, ou através de fios ou através de rádio. A principal função do conversor de dados consiste na retransmissão dos dados para formar um canal transparente entre o dispositivo de aquisição via rádio e o terminal de serviço de campo. O terminal de serviço de campo realiza computações quantitativas, memorizações, comparações com outros dados, etc., e transfere os dados e informações processadas ao sistema do computador principal. O computador principal distribui os dados e as informações de acordo com o tipo de informação para cada usuário final. Cada terminal cliente realiza o processamento composto de listagens, exibição, plotagem, impressão, armazenamento, geração de alarmes, etc., de acordo com os requerimentos específicos do departamento de serviços.

A Figura 1 e a Figura 2 ilustram exemplos de implementação da presente invenção, isto é, o sistema de gerenciamento de dispositivos elétricos com monitoramento remoto consistindo do dispositivo de aquisição via rádio e do conversor de dados, nos quais o mencionado dispositivo de aquisição via rádio consiste do CT1 do circuito de conversão de corrente de ampla faixa e de voltagem constante, do circuito de amostragem de corrente, da unidade de aquisição AC A/D, da unidade principal de controle AVR1 de um sensor de temperatura, de um circuito de medição de temperatura e de um circuito de transmissão e recepção de rádio. Depois que os sinais do CT e do sensor de temperatura são respectivamente transmitidos através do conversor de corrente de ampla faixa e de voltagem constante, do circuito de amostragem de corrente, da unidade de aquisição AC A/D e do circuito de medição de temperatura até a unidade principal de controle AVR e são por ela processados, os sinais de dados são transmitidos através do circuito de transmissão e recepção de rádio.

O mencionado conversor de dados consiste de um circuito de transmissão e recepção de rádio, de um circuito de relógio implementado por hardware, de uma unidade principal de controle AVR1 de uma interface de comunicação de dados RS485 e de uma fonte de alimentação estabilizada.

Para o dispositivo de aquisição via rádio, veja a Figura 1.

O CT padrão para potências elétricas LV é utilizado como CT. A saída do lado secundário é de 500mA com classe de exatidão de 0,5, 10VA. Como o lado secundário do CT está embutido no dispositivo de aquisição via rádio, a transmissão de rádio é utilizada para todos os dados. Um aterramento flutuante é providenciado no dispositivo de aquisição via rádio. Portanto, uma economia significativa é obtida com o desenho do isolamento de proteção, mantendo-se a operação de modo conveniente. Conversão de corrente de ampla faixa e de voltagem constante. O CT apresenta uma saída de corrente de ampla faixa. Após a retificação AC/DC e a estabilização da voltagem, a corrente é convertida em saída DC com voltagem constante. Com a aplicação do princípio de inicialização e estabilização, quando a corrente do CT flutua em uma faixa de 2% a 100%, o circuito de conversão gera uma saída de voltagem constante para satisfazer suficientemente os requerimentos atuais. Circuito de amostragem de corrente: Um resistor padronizado é conectado em série com o circuito principal no lado secundário do CT para a amostragem de corrente. Unidade de aquisição AC A/D: Após a amplificação e filtragem, os sinais de amostragem AC1 provenientes do resistor padronizado conectado em série no lado secundário do circuito principal, são adquiridos diretamente pelo microcontrolador. A vantagem da aquisição AC reside na alta exatidão da aquisição de voltagem, o que torna possível atingir a Classe de Exatidão 1 e, além disso, o circuito é simples e o consumo de potência é baixo. Unidade principal de controle AVR: O circuito de conversão de corrente de ampla faixa e de voltagem constante fornece alimentação para a unidade principal de controle. Um microprocessador monolítico AVR é utilizado para a computação e a aquisição em tempo real de sinais de corrente e temperatura. Quando uma instrução de cópia e de recepção é enviada pelo conversor de dados, o microprocessador monolítico AVR transmite os valores adquiridos de corrente e temperatura ao conversor de dados. Quando for necessário medir a temperatura, sensores de temperatura, por exemplo, resistores de platina, são instalados nas junções das linhas de potência. Circuito de medição de temperatura: Os valores de temperatura correspondendo com os valores de resistência dos resistores de platina são convertidos para os correspondentes valores de voltagem a serem adquiridos pela unidade principal de controle. O circuito de transmissão e recepção de rádio consiste do circuito de recepção de rádio e do circuito de transmissão de rádio. O modo de modulação GFSK é o adotado. A freqüência de comunicação utilizada é a de 433M, 868M ou 915M. O consumo de potência durante a transmissão é de 0,05W. A distância de comunicação é ≥ 10m.

Para o conversor de dados, veja a Figura 2.

Circuito de transmissão e recepção de rádio: É idêntico ao circuito transceptor do dispositivo de aquisição via rádio. Relógio implementado por hardware: Proporciona um relógio em tempo real para o dispositivo de aquisição de corrente e temperatura via rádio. Unidade principal de controle AVR: Esta unidade é controlada por computadores de nível superior. Quando um computador de nível superior fornece uma instrução de Copiagem e Leitura de Dados do dispositivo de aquisição via Rádio através da interface de comunicação de dados RS485, os dados de corrente e temperatura, adquiridos em uma base de tempo real pela unidade principal de controle AVR, são enviados ao computador de nível superior. Durante a operação normal, o ciclo fixo de aquisição dos dados acima mencionados (o ciclo fixo é ajustável) e a comunicação com os computadores de nível superior atendem ao Protocolo DL/T645. Interface de comunicação de dados RS485: Consiste de uma interface de comunicação de dados com o computador de nível superior. A telecomunicação é executada pelo computador de nível superior. Fonte de alimentação estabilizada: Consiste de uma fonte de alimentação AC, que fornece a voltagem de alimentação DC para as unidades de circuitos acima mencionadas.

A Figura 3 ilustra o diagrama esquemático do circuito do sistema de gerenciamento de dispositivos elétricos com monitoramento remoto da presente invenção.

Apesar de acima terem sido apresentados bons exemplos de implementação da presente invenção, eles não devem ser levados a definir um limite à presente invenção. Qualquer pessoa familiarizada com a tecnologia pode executar diversas modificações e melhoramentos, sem se afastar da idéia principal da presente invenção e do escopo da presente invenção. Portanto, os limites de proteção da presente invenção devem ser definidos pelo escopo da proteção das Reivindicações de Direitos como definido nesta Aplicação.

Claims

1. SISTEMA DE GERENCIAMENTO DE DISPOSITIVOS ELÉTRICOS COM MONITORAMENTO REMOTO caracterizado pelo fato de compreender um dispositivo de aquisição via rádio e um conversor de dados, no qual o dispositivo de aquisição de dados via rádio consiste de um transformador de corrente, de um circuito de conversão de corrente de ampla faixa e de voltagem constante, de um circuito de amostragem de corrente, de uma unidade de aquisição AC A/D, de uma unidade principal de controle AVR, de um sensor de temperatura, de um circuito de medição de temperatura e de um circuito de transmissão e recepção de rádio; depois que os sinais do CT e do sensor de temperatura são respectivamente transmitidos através do conversor de corrente de ampla faixa e de voltagem constante, do circuito de amostragem de corrente, da unidade de aquisição AC A/D e do circuito de medição de temperatura até a unidade principal de controle AVR e por ela processados, os sinais de dados são transmitidos através do circuito de transmissão e recepção de rádio; o mencionado conversor de dados consiste de um circuito de transmissão e recepção de rádio, de um circuito de relógio implementado por hardware, de uma unidade principal de controle AVR, de uma interface de comunicação de dados RS485 e de uma fonte de alimentação de voltagem regulada; o mencionado circuito de transmissão e recepção de rádio, o circuito de relógio implementado por hardware e a interface de comunicação de dados RS485 são conectados respectivamente com a unidade principal de controle AVR.

2. SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o mencionado circuito de transmissão e recepção de rádio utiliza o modo de modulação GFSK.

3. SISTEMA de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o mencionado circuito de transmissão e recepção de rádio inclui um circuito de recepção e um circuito de transmissão de rádio, adota a modulação GFSK e tem a freqüência de transmissão e recepção de -433MHz, ou 868MHz, ou 915MHz.

4. SISTEMA de acordo com as reivindicações 1 ou 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o mencionado circuito de conversão de corrente de ampla faixa e de voltagem constante pode gerar uma saída de voltagem constante quando a corrente apresenta variações em uma faixa de 2% a 100% da corrente especificada do CT.

5. SISTEMA de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o CT para potências elétricas LV é utilizado para o mencionado transformador de corrente.

6. SISTEMA de acordo com as reivindicações 1 ou 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o CT para potências elétricas LV é utilizado para os mencionados transformadores de corrente.