ES2337058T3 - Metodo y sistema para detectar la fase de cableado de una tension de fase desconocida relativa a una tension de fase de referencia. - Google Patents
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Abstract
Un sistema para detectar la fase de cableado (R; S; T) de una tensión de fase (S) desconocida (x) con relación a una tensión de fase de referencia (R) en un sistema de de distribución de energía eléctrica que tiene una línea de energía polifásica (L), que comprende - un circuito (1, 3, 32) para transmitir una señal (C1) desde un primer lugar (100) a un segundo lugar (200), comprendiendo dicha señal un patrón de señal característico (DEL); caracterizado porque el sistema comprende - un circuito (2, 5 a 9) para medir en dicho primer lugar (100) un primer intervalo de tiempo (T1) entre el patrón de señal característico (DEL) y la ocurrencia de un punto de referencia (R+) en una tensión de fase (R) en dicho primer lugar (100); - un circuito (2, 5 a 9) para detectar en dicho segundo lugar el patrón de señal característico de dicha señal (C1) y para medir un segundo intervalo de tiempo (T2) entre dicho patrón de señal característico (DEL) y la ocurrencia de un punto de referencia (S+) en una segunda tensión de fase en dicho segundo lugar (200); y - un circuito (1) para determinar a partir de dichos intervalos de tiempo primero (T1) y segundo (T2) la fase de cableado (S) de la fase desconocida de la primera y segunda tensiones de fase con relación a la otra fase de la primera y segunda tensiones de fase que sirve como la tensión de fase de referencia.
Description
Método y sistema para detectar la fase de
cableado de una tensión de fase desconocida relativa a una tensión
de fase de referencia.
El presente invento se refiere a un método y a
un aparato para detectar la fase de cableado de una tensión de fase
desconocida relativa a una tensión de fase de referencia en un
sistema de distribución de energía eléctrica que tiene una línea de
energía polifásica.
Los modernos sistemas de distribución de energía
usan líneas de energía polifásicas para la distribución de
electricidad. Una línea de energía polifásica comprende una
pluralidad, normalmente tres, de conductores, transportando cada
conductor una tensión de fase especificada. Como es bien conocido,
una línea de energía polifásica puede tener o no un conductor
neutro que, si está presente, constituye un conductor adicional de
la línea de energía polifásica. Además, aparte de estos conductores
de una línea de energía polifásica típica puede o no puede haber un
conductor adicional que transporta el potencial de tierra.
Mientras que una línea de energía polifásica
tiene ventajas para cierto tipo de cargas, por ejemplo máquinas
eléctricas que emplean campos magnéticos rotativos, hay muchos
consumidores eléctricos que no están conectados a todas las fases
disponibles en una línea de energía polifásica dada. Para muchos
tipos de cargas es suficiente que la carga esté conectada entre dos
de las fases, o más normalmente, entre una de las fases disponibles
y el conductor neutro. Este sistema de cableado está ampliamente
difundido sobre todo en las redes de baja tensión utilizadas para
suministrar electricidad a los aparatos del consumidor en el ámbito
doméstico. En Europa la red de distribución de energía de baja
tensión tiene tres fases de cableado, cada una con una tensión de
220 voltios hasta 240 voltios con el neutro, estado las tres fases
separadas un ángulo de 120º.
Particularmente en el ámbito doméstico la
mayoría de las cargas eléctricas están conectadas entre una de las
tres fases de cableado, R, S, T y el conductor neutro N, siendo no
significativa la fase particular R, S ó T a la que la carga está
realmente conectada para la mayor parte de los tipos de aplicaciones
y cargas de fase única, y por lo tanto normalmente desconocida. Hay
que tener en cuenta que existe una variedad de convenciones de
denominación diferentes para las tres fases de cableado de una línea
de energía trifásica. La convención de denominación R, S, T que
aquí se usa no deberá significar una pérdida de generalidad
alguna.
En algunos casos es deseable detectar la fase de
cableado a la que está conectada una carga dada. Por ejemplo, en un
sistema de comunicación por línea de energía que utiliza la red de
distribución de energía existente con fines de telecomunicación
puede ser muy deseable para el transmisor conocer la fase de
cableado a la que el receptor está conectado debido a que puede
esperarse que la comunicación entre el transmisor y el receptor a
través de una línea de energía sea mejor si el transmisor y el
receptor están conectados a la misma fase de cableado que si el
transmisor y el receptor se comunican entre sí a través de
diferentes fases de cableado mediante diafonía capacitativa o
inductiva entre las fases de cableado. Si los contadores se
comunican con otros nodos en un sistema de contadores distante a
través de una comunicación por línea de energía el conocimiento de
la fase a la que está conectado el respectivo contador distante en
las oficinas del consumidor es una información valiosa para la
optimización de la calidad de funcionamiento de la comunicación del
sistema de contador distante en conjunto.
En un sistema medidor de electricidad para
registrar la energía eléctrica consumida por una pluralidad de
consumidores existen otras buenas razones para detectar la fase de
cableado de un medidor de electricidad situado dentro o fuera de
las instalaciones del consumidor. Por ejemplo, un medidor de
electricidad de fase única o polifásico puede haber sido cableado
de nuevo conectando su terminal de tierra con una fase de cableado
para suministrar al consumidor. La detección de si la fase de
cableado del contador ha sido invertida permite juzgar si el
contador de electricidad ha sido cableado de nuevo ilegal o
inintencionadamente de forma que el contador no mida correctamente
la energía consumida.
Del documento US 4.626.622 se sabe cómo
identificar un cableado de fase no conocido dentro de una red
polifásica por comparación de la fase desconocida con una fase de
referencia conocida de la red polifásica. El sistema comprende un
primer dispositivo conectado con la fase de referencia en un primer
lugar y un segundo dispositivo conectado con la fase desconocida en
un lugar alejado. Los dispositivos primero y segundo comprenden cada
uno un modem para establecer una conexión telefónica entre los dos
dispositivos. El primer dispositivo incluye los circuitos para
producir una señal alternante digital representativa de la fase de
la tensión alterna de la fase de referencia. Esta señal
representativa es transmitida a través de los dos modems y la
conexión telefónica del primer dispositivo al segundo. El segundo
dispositivo incluye un circuito de detección de fase para
identificar la fase desconocida detectando el ángulo de fase entre
la tensión alterna de la fase de referencia y la tensión alterna de
la fase desconocida. A pesar de que este sistema conocido permite
detectar la fase de cableado en el sitio alejado con respecto a una
fase de referencia en un lugar de referencia, no es práctico para
muchas aplicaciones ya que supone la existencia de una línea
telefónica entre los dos lugares.
El documento IEC
61334-5-2 define un método para
identificar una fase desconocida dentro de una red polifásica por
medio de la introducción de una señal corta de indicación de tiempo
en la red polifásica cuando un primer punto de referencia, por
ejemplo cuando se produce un paso por cero en la tensión de fase de
referencia. La propia red polifásica sirve para comunicar la señal
corta al lugar en el que la fase desconocida tiene que ser
identificada. En el lugar de la fase desconocida la señal corta es
extraída de la línea de energía polifásica, y se mide un intervalo
de tiempo entre la ocurrencia de la señal corta y un punto de
referencia, por ejemplo un paso por cero en la tensión de fase
desconocida. Ese intervalo de tiempo es por tanto indicativo del
ángulo de fase entre la fase de referencia y la fase desconocida.
El ángulo de fase así determinado permite identificar la fase de
cableado desconocida.
Los métodos conocidos tienen en común que las
señales síncronas de la fase de referencia son transportadas desde
el sitio de la fase conocida, aquí llamado también lugar de
referencia, al lugar de la fase desconocida, aquí también llamado
lugar alejado. El lugar alejado compara la fase de la señal recibida
con la fase desconocida a la que está conectada con el fin de
detectar su fase de cableado. Si la información de fase está
perturbada debido a ruido u otras perturbaciones, una detección de
fase puede convertirse en difícil de conseguir. Muchos tipos de
cargas eléctricas conectadas a la línea de energía tienden a generar
ruido o perturbaciones en sincronismo con las fases a las que están
conectadas. Por lo tanto, las señales de ruido síncronas de fase
pueden interferir en el método conocido con las señales síncronas
de fase de referencia cortas usadas para la detección de fase, de
forma que puede impedirse la detección de las señales síncronas de
fase de referencia. Esto puede ser más grave para distancias más
largas entre el lugar de referencia y el lugar alejado.
El documento DE 44 05 809 describe la
identificación de una tensión de corriente alterna en una red de
suministro de energía con varias tensiones de corriente
alterna.
Es un objeto del presente invento proporcionar
un método y un sistema para detectar la fase de cableado de una
tensión de fase desconocida con respecto a una tensión de fase de
referencia en un sistema de distribución de energía eléctrica de
fase única o polifásica, el cual no requiere la transmisión de
señales cortas de indicación de tiempo en sincronía con la fase de
referencia.
Este objeto está resuelto de acuerdo con el
presente invento definido por las reivindicaciones
independientes.
Las realizaciones ventajosas del presente
invento están dadas en las reivindicaciones dependientes.
Un sistema de acuerdo con una realización del
presente invento para detectar la fase de cableado de una tensión
de fase desconocida con relación a una tensión de fase de referencia
en un sistema de distribución de energía eléctrica, que tiene una
línea de energía polifásica o de fase única, comprende un circuito
para transmitir una señal de un primer lugar a un segundo lugar,
comprendiendo dicha señal un patrón de señal característico. Se ha
dispuesto un circuito para medir en dicho primer lugar un primer
intervalo de tiempo entre el patrón de señal característico y la
ocurrencia de un punto de referencia en una primera tensión de fase
en dicho primer lugar. Además, el sistema comprende un circuito
para detectar en dicho segundo lugar el patrón de señal
característico de dicha señal y para medir un segundo intervalo de
tiempo entre dicho patrón de señal característico y la ocurrencia
de un punto de referencia en una segunda tensión de fase en dicho
segundo lugar. El sistema comprende además un circuito para
determinar a partir de dichos intervalos de tiempo primero y segundo
la fase de cableado de la tensión de fase desconocida entre las
tensiones de fase primera y segunda con relación a la otra tensión
de fase que sirve como la tensión de fase de referencia entre las
tensiones de fase primera y segunda.
La primera tensión de fase en el primer lugar
desde el cual se transmite dicha señal puede tomarse como la
tensión de fase de referencia, en tanto que la tensión de fase en el
segundo lugar puede ser la tensión de fase desconocida cuya fase de
cableado con relación a la primera tensión de fase tiene que
detectarse. Alternativamente, la segunda tensión de fase en dicho
segundo lugar que recibe dicha señal puede tomarse como la tensión
de referencia en tanto que la tensión de fase en dicho primer lugar
es la primera tensión de fase desconocida que ha de detectarse. En
lo que sigue el lugar que tiene la tensión de fase de referencia
será llamado lugar de referencia, mientras que el lugar en el que
se detecta la tensión de fase desconocida será llamado el lugar
alejado. Se observará que bien el primer o el segundo lugar puede
ser el lugar de referencia y que por lo tanto, bien el primer o el
segundo lugar puede ser el lugar alejado.
En una constelación en la que el lugar de
referencia es el primer lugar que transmite dicha señal, el circuito
para determinar la fase de cableado puede estar localizado en dicho
lugar de referencia. De acuerdo con esta realización el sistema
comprende ventajosamente medios para transmitir información
indicativa de dicho segundo intervalo de tiempo desde dicho lugar
alejado a dicho lugar de referencia. Alternativamente, el circuito
para determinar la fase de cableado puede por supuesto estar
situado en dicho lugar alejado que recibe dicha señal, y se
proporcionan medios para transmitir información indicativa de dicho
primer intervalo de tiempo desde dicho lugar de referencia a dicho
lugar alejado. Puede ser ventajoso incluir adicionalmente en la
información transmitida desde el lugar de referencia una
identificación de la fase usada en el lugar de referencia como la
fase de referencia. Esto permite al lugar alejado identificar la
fase desconocida incluso si no existe un conocimiento a
priori en el lugar alejado cuya fase se usa en el lugar de
referencia como la fase de referencia.
En otra constelación, en la que el lugar de
referencia es el segundo lugar, el circuito para determinar la fase
de cableado desconocida puede nuevamente estar situado en el lugar
de referencia. De acuerdo con esta realización el sistema
ventajosamente comprende medios para transmitir información
indicadora de dicho primer intervalo de tiempo desde dicho lugar
alejado a dicho lugar de referencia. Alternativamente, el circuito
para determinar la fase de cableado puede por supuesto estar
situado en dicho lugar alejado que transmite dicha señal, y se
proporcionan medios para transmitir información indicadora de dicho
segundo intervalo de tiempo desde dicho lugar de referencia a dicho
lugar alejado. Puede ser ventajoso incluir adicionalmente en la
información transmitida desde el lugar de referencia una
identificación de la fase usada en el lugar de referencia como la
fase de referencia. Esto permite al lugar alejado identificar la
fase desconocida incluso si no existe un conocimiento a
priori en el lugar alejado sobre qué fase es usada en el lugar
de referencia como la fase de referencia.
La fase de cableado de la tensión de fase
desconocida puede determinarse a partir de dichos intervalos de
tiempo primero y segundo calculando la diferencia entre dicho
segundo intervalo de tiempo y dicho primer intervalo de tiempo.
Esta diferencia puede entonces ser usada, por ejemplo, para
consultar una tabla que asocia los diversos valores de diferencia
con uno de entre un número dado de ángulos de fase posibles.
Como el patrón de señal característico no
necesita funcionar como un indicador de tiempo síncrono con un punto
de referencia en la fase de referencia, el patrón de señal
característico en la señal transmitida puede incluso tener una
duración tan larga o mayor que el periodo de la tensión alterna en
la línea de energía. Esto permite obtener un patrón de señal
característico con energía de señal alta que puede ser más
fácilmente distinguido del ruido y la interferencia causados por
cargas conectadas a la línea de energía. El patrón de señal
característico puede ventajosamente ser detectado por medio de
técnicas de correlación analógicas o digitales o usando filtros
adaptados. El patrón de señal característico puede ser codificado
con corrección de errores y puede ser detectado usando técnicas de
decodificación con corrección de errores. Naturalmente, también son
igualmente aplicables al presente invento otras técnicas de
detección.
De acuerdo con una realización del presente
invento la señal transmitida no es una señal especializada para la
detección de fase sino que se usa para transmitir otra información a
lo largo de la línea de energía. Este patrón de señal
característico puede ser una secuencia de símbolos o secuencia de
bits predeterminada que se produce aleatoriamente en la señal, o el
patrón de señal característico puede ser una palabra de código
única, por ejemplo una única secuencia de una pluralidad de bits o
símbolos transmitidos que pueden ser contiguos o no contiguos
dentro de la señal y que pueden estar dispuestos al principio de la
señal o en cualquier otro sitio en la señal, como se desee. Puede
ser ventajoso usar técnicas de corrección de errores de codificación
y/o intercalar partes del patrón de señal característico con otras
partes de información transportadas por la señal con el fin de
proteger el patrón de señal característico contra el ruido u otras
perturbaciones en la línea de energía y para aumentar la fiabilidad
de su detección. Una parte de encabezamiento que precede al patrón
de señal característico puede ser provisto en la señal, por ejemplo
para facilitar la sincronización de símbolos de los circuitos de
detección del patrón de señal característico. La parte de
encabezamiento puede también ser una parte de señal que transporta
otra información desde el lugar de referencia al lugar alejado.
Preferiblemente, los circuitos de detección para
detectar la parte de señal característica están dispuestos ambos en
el primer lugar y en el segundo lugar. Preferiblemente, los
circuitos de detección en ambos lugares son similares o funcionan
de una forma similar. Esto permite conseguir fácilmente un
sincronismo en la detección de la ocurrencia de la parte de señal
característica en ambos lugares independientemente del tiempo
realmente empleado en el proceso de detección.
La señal que comprende la parte de señal
característica puede ser una secuencia de símbolos, por ejemplo
bits, con una frecuencia de símbolos predeterminada, y los
circuitos para determinar, respectivamente, un primer intervalo de
tiempo y un segundo intervalo de tiempo pueden aprovechar la
frecuencia de símbolos para contar el número de símbolos entre el
patrón de señal característico detectado y la ocurrencia,
respectivamente, de un punto de referencia en dicha tensión de fase
desconocida y un punto de referencia en dicha tensión de fase de
referencia. Alternativamente, un contador en funcionamiento libre
puede ser cronometrado a una frecuencia sincronizada
predeterminada. El contador arranca tras la detección de dicho
patrón de señal característico y lee un valor contado por dicho
contador cuando ha ocurrido dicho punto de referencia. Por supuesto,
pueden adoptarse cualesquiera otros medios para detectar el
intervalo de tiempo entre una parte característica de la señal y un
punto de referencia.
Preferiblemente, la señal es transmitida de
forma que el patrón de señal característico no tiene una relación
de temporización regular con cualquier otro de los puntos de
referencia que de forma repetida ocurren en dichas tensiones de
fase de dicha línea de energía polifásica. Por ejemplo, el patrón de
señal característico es transmitido con una temporización aleatoria
o seudoaleatoria.
Preferiblemente, una pluralidad de dichos
patrones de señal característicos son transmitidos repetidamente de
forma aleatoria o a temporizaciones determinísticas y/o en
diferentes partes del espectro y/o espectro ampliado modulado con
diferentes códigos de ampliación para conseguir una transmisión
redundante del patrón de señal característico, y para cada uno de
la pluralidad de patrones de señal característicos se determina un
primer intervalo de tiempo en dicho primer lugar entre el patrón de
señal característico de la señal y la ocurrencia de un punto de
referencia en dicha primera tensión de fase, y se determina un
segundo intervalo de tiempo en dicho segundo lugar entre el patrón
de señal característico y la ocurrencia de un punto de referencia
en dicha segunda tensión de fase, de forma que se obtiene una
pluralidad de primeros intervalos de tiempo y los segundos
intervalos de tiempo asociados. Esto permite aumentar la fiabilidad
de la detección de la fase de cableado, por ejemplo seleccionando
la fase de cableado que tiene una mayoría entre la pluralidad de
primeros intervalos de tiempo y los segundos intervalos de tiempo
asociados así obtenidos. La mayoría puede ser una mayoría M/(M+1),
siendo M un entero igual a o mayor que 2; de forma que uno de entre
M errores en la detección del primer intervalo de tiempo y del
segundo intervalo de tiempo asociado no afectaría a la exactitud de
la fase de cableado detectada.
\newpage
Preferiblemente, con el fin de disminuir
cualquier correlación entre la ocurrencia del patrón de señal
característico y las perturbaciones de fase síncronas en la línea
de energía, dichas señales son transmitidas de forma que un
intervalo de tiempo entre dos patrones de señal característico
sucesivos sea mayor o menor que el periodo de la tensión alterna de
dicha línea de energía polifásica y desigual a múltiplos enteros de
dicho periodo de tensión alterna.
Preferiblemente, los puntos de referencia en la
tensión de fase desconocida y la tensión de fase de referencia,
respectivamente, son puntos únicos en cada periodo de la tensión de
fase respectiva especificado por su tensión y/o pendiente, por
ejemplo pasos por cero de las tensiones de fase respectivas con una
pendiente de signo especificado, o tensiones pico de polaridad
especificada. El primer intervalo de tiempo y dicho segundo
intervalo de tiempo, respectivamente, terminan con el punto de
referencia N^{-ésimo} que sigue al patrón de señal
característico, siendo N un entero positivo predeterminado igual a o
preferiblemente mayor que 1. Un valor particularmente adecuado para
N es 1 ó 2.
Preferiblemente, dicha señal es una señal
modulada de manipulación por desplazamiento de frecuencia (FSK)
introducida en dicho primer lugar en al menos una fase o
preferiblemente en todas las fases de la línea (L) de energía
polifásica, entre la fase respectiva y el conductor neutro o entre
dos de las fases. Alternativamente, la señal puede ser transmitida
por un canal de comunicación por radio o por una red telefónica.
Puede ser ventajoso incorporar la señal como una señal de
frecuencia múltiple de doble tono (DMTF), para aumentar su
protección contra el ruido armónico.
En lo que sigue, se describirá una realización
preferida del presente invento haciendo referencia a los dibujos
que se acompañan. Se debería advertir que la siguiente descripción
sirve al único propósito de ilustrar un ejemplo de cómo se puede
llevar a cabo el presente invento. La realización descrita no
debería interpretarse como limitativa del alcance del presente
invento en forma alguna.
La Figura 1 muestra un esbozo básico de una
realización del presente invento;
la Figura 2a muestra un cronograma para ilustrar
el principio básico de funcionamiento de la realización mostrada en
la Figura 1;
la Figura 2b muestra un ejemplo de una señal
usada en la realización mostrada en la Figura 1;
la Figura 3 muestra un diagrama de bloques de
una realización de un nudo de red en un sistema de comunicación por
línea de energía para realizar una operación de detección de
fase;
la Figura 4a muestra un diagrama de bloques para
ilustrar la estructura interna del detector 2 del patrón de señal
característico mostrado en la Figura 3;
la Figura 4b muestra un cronograma para ilustrar
el funcionamiento del circuito detector de patrón de señal; y
la Figura 5 muestra un cronograma para ilustrar
el funcionamiento de la detección de fase del circuito mostrado en
la Figura 3.
La Figura 1 muestra las líneas generales básicas
de una realización del presente invento. En la Figura 1 L
representa una línea de energía trifásica. La línea de energía L
comprende tres conductores R, S y T, cada uno transportando una
tensión de fase específica con relación al conductor neutro N de la
línea de energía L. La línea de energía L puede además comprender
un conductor de tierra que no está mostrado en el diagrama de la
Figura 1. Las tensiones de fase respectivamente transportadas en los
tres conductores R, S y T pueden ser de 220 voltios a 240 voltios
como frecuentemente se usan en Europa en el ámbito doméstico, o de
110 voltios como normalmente se usan en los EEUU. Sin embargo,
debería tenerse en cuenta que el presente invento sería igualmente
aplicable a líneas de energía L de una red de distribución de
energía de tensión media que transporta, por ejemplo, 20 kV, o
incluso en la red de distribución de energía de alta tensión que
transporta electricidad en distancias largas con un nivel de
tensión de 380 kV o incluso más alta. Como es bien sabido, en las
redes de distribución de energía trifásicas la tensión transportada
en las tres fases R, S y T difieren entre sí un ángulo de fase de
120º.
El número de referencia 100 en la Figura 1
representa un dispositivo en un primer lugar que está conectado a
cada uno de los tres cableados de fase R, S y T de la línea de
energía L así como al conductor neutro N de la línea de energía L.
En esta realización el primer lugar se toma como el lugar de
referencia en el que R se usa como la fase de referencia. Por
supuesto, cualquiera de las tres fases podría ser tomada como la
fase de referencia. El dispositivo 100 en el lugar de referencia
puede ser un nodo de comunicación en una red de comunicación por
línea de energía que usa la línea de energía como el medio físico de
transmisión de información. El dispositivo 100 puede ser dispuesto,
por ejemplo cerca de un transformador de subestación secundaria
para transformar la media tensión de 20 kV de la red de distribución
de energía en la línea de baja tensión de 220 a 240 V, o en
cualquier otro lugar a lo largo de la línea de energía L en la que
una de las tres fases R, S y T está disponible para selección como
una fase de referencia. En el transformador de la subestación el
nombre a las tres fases R, S y T es simplemente una cuestión de
definición. En tanto se observa la secuencia de fases de las
tensiones en las tres salidas de fase, cualquiera de las tres fases
puede ser denominada R. La fase de cableado que transporta una
tensión con un ángulo de fase de 120º detrás de la tensión de fase
R, es por tanto denominada S, y la tensión de fase que está 240º
detrás de la tensión R, es denominada T. Naturalmente cualquier
otra convención sobre denominación para distinguir las tres fases
puede usarse en vez de ésta. En la realización de la Figura 1 el
dispositivo 100 está conectado a cada una de las tres fases R, S y
T con el fin de ser capaz de introducir una señal de comunicación
por línea de energía en cada una de las tres fases para transmisión
por la línea de energía L, de forma que la señal de comunicación de
la línea de energía pueda ser recibida en un lugar alejado en
cualquiera de las tres fases R, S y T. Sin embargo, puede ser
suficiente para introducir la señal de comunicación de la línea de
energía solamente en una de las tres fases, y aprovechar el
acoplamiento por diafonía inductivo y capacitativo entre las tres
fases al recibir la señal de comunicación de la línea de energía
desde otra de las tres fases.
El número de referencia 200 representa un
dispositivo adicional en un segundo lugar que puede ser un nodo
posterior en la red de comunicación de la línea de energía en la
línea de energía L. En esta realización el segundo lugar es el
lugar alejado en el que es desconocida la fase de cableado. El
dispositivo 200 puede comprender una carga o puede ser un medidor
alejado para medir el consumo de electricidad de un consumidor, un
dispositivo de prueba especializado en la detección de fase, o
cualquier otro dispositivo apropiado. Está conectado con la línea
de energía L en un lugar alejado del lugar de referencia. En la
realización mostrada el dispositivo 200 está conectado entre una de
las fases y el conductor neutro N de la energía L. En el lugar
alejado del dispositivo 200, al mirar a los conductores de fase de
la línea de energía L sola, no hay información disponible sobre a
cuál de las tres salidas R, S y T en la subestación secundaria está
conectado el dispositivo 200. Esto está representado
esquemáticamente en la Figura 1 por medio del círculo X. Este
círculo indica que en muchos casos no puede rastrearse fácilmente
la exactitud con la que las tres fases R, S y T están cableadas a
lo largo del camino desde el lugar de referencia del dispositivo 100
al lugar alejado del dispositivo 200. Por ejemplo, la parte X de la
línea de energía L puede estar enterrada o en cualquier otro lugar
inaccesible, o puede simplemente ser demasiado larga para rastrear
el cableado exacto de las tres fases R, S y T.
Con el fin de averiguar la fase de cableado del
dispositivo 200 en el lugar alejado, en otras palabras, con el fin
de detectar a cuál de las tres fases R, S y T está conectado el
dispositivo 200 en el lugar alejado, los dos dispositivos 100 y 200
se comunican entre sí de la manera mostrada en la Figura 2a.
En la Figura 2a, R, S y T indican
respectivamente las tensiones trifásicas, en las que la tensión de
la fase S está 120º detrás de R, y la tensión de fase T está 120º
detrás de S. R+, S+ y T+ indican pasos por cero de las respectivas
tensiones de fase R, S y T con una pendiente positiva. R-, S- y T-
indican pasos por cero en las respectivas tensiones de fase R, S y
T con una pendiente negativa.
C1 en la Figura 2a indica una señal que el
dispositivo 100 de la Figura 1 introduce en al menos uno de los
tres conductores R, S y T de la línea de energía L. La Figura 1
muestra una realización en la que la señal C1 es introducida en
todos los conductores de fase de la línea de energía. Sin embargo,
debido a los efectos de acoplamiento cruzado entre los conductores
de fase R, S y T a lo largo de la línea de energía puede ser
suficiente introducir la señal C1 solamente en uno de los
conductores de fase. También puede ser ventajoso introducir la
señal C1 secuencialmente una por una en una forma de ensayo y error
en cada uno de los tres conductores de fase y concentrar la energía
de la señal introducida en el conductor respectivo para así ampliar
el alcance de la señal C1 a lo largo de la línea de energía. La
señal C1 puede ser cualquier señal de comunicación para transportar
cualquier clase de información a través de la red de comunicación
por la línea de energía. La señal C1 puede ser una señal de
comunicación no particularmente especializada en la detección de la
fase de cableado del dispositivo 200 en el lugar alejado. La señal
C1 comprende un patrón de señal característico indicado DEL en la
Figura 2a. El dispositivo 100 introduce la señal C1 en la línea de
energía a una temporización que puede pero no necesita ser
sincronizada con cualquiera de los pasos por cero de las tres fases
R, S y T. La señal C1 puede empezar en cualquier momento no
relacionado con el ciclo de 50 Hz en la línea de energía L y puede,
por ejemplo, ser determinada por necesidades de comunicación entre
los dos dispositivos 100 y 200 o entre el dispositivo 100 y
cualquier otro dispositivo conectado a la línea de energía L.
En la Figura 2a, T2 indica el intervalo de
tiempo entre un patrón de señal característico DEL en la señal C1 y
la posterior ocurrencia del N^{-ésimo} paso por cero con una
pendiente positiva en la fase de cableado desconocida a la que está
conectado el dispositivo 200 en el lugar alejado. N ha sido escogido
como 2 para evitar que el intervalo de tiempo T2 se haga muy corto,
a pesar de que por tanto serían posibles otros valores de N, que
incluyen N=1. En el ejemplo mostrado en la Figura 1 se ha indicado
con el fin de ilustración que el dispositivo en el lugar alejado
200 está conectado con la fase S. Como se ha mostrado en la Figura
2a, el intervalo de tiempo T2 finaliza en el segundo paso por cero
S+ que sigue al patrón de señal característico DEL transmitido por
el dispositivo 100 en el lugar de referencia a lo largo de la línea
de energía L al lugar alejado. El dispositivo 200 en el lugar
alejado detecta este intervalo de tiempo
T2.
T2.
T1 en la Figura 2a indica que el intervalo de
tiempo entre la ocurrencia del patrón de señal característico DEL
en la señal C1 y el N^{-ésimo} paso por cero con pendiente
positiva de la fase de referencia. En el ejemplo mostrado se ha
escogido R como la fase de referencia. Similar a lo que ha sido
descrito con respecto al dispositivo 200 que mide el intervalo de
tiempo T2, el dispositivo 100 en el lugar de referencia mide el
intervalo de tiempo T1.
El intervalo de tiempo T3 indica indica la
diferencia entre el intervalo de tiempo T1 y el intervalo de tiempo
T2. Esta diferencia es indicativa de la fase desconocida, S en el
ejemplo mostrado, con relación a la fase de referencia R en el
ejemplo. Una vez que está disponible la información T3, la fase
desconocida puede ser identificada. Con el fin de obtener la
diferencia de tiempo T3, en esta realización el dispositivo 200
transmite información sobre la duración T2 detectada por el
dispositivo 200 al dispositivo 100 en el lugar de referencia, de
forma que el dispositivo 100 puede obtener la diferencia
T2-T1 y así identificar la fase desconocida S en el
lugar alejado. De acuerdo con una realización alternativa, el
dispositivo 100 en el lugar de referencia transmite información
sobre la duración del intervalo de tiempo T1 al dispositivo 200 en
el lugar alejado, y el dispositivo 200 obtiene entonces T3 de la
diferencia entre T2 y T1 con el fin de identificar su fase de
cableado con relación a la fase de referencia R. Cuál de estas
realizaciones alternativas se prefiere depende de si es requerida
la información de la fase en el lugar alejado o en el lugar de
referencia.
La información con respecto a la duración del
respectivo intervalo de tiempo T2 y T1, respectivamente, puede ser
transmitida de cualquier forma apropiada desde un lugar al otro. Por
ejemplo, esta información puede transmitirse en un formato
codificado digitalmente como un mensaje de comunicación de red que
utiliza la línea de energía como el medio de transmisión. No tienen
que observarse limitaciones de temporización particulares al
transmitir esta información de un lugar al otro. Tan pronto como la
información ha sido transmitida de forma que las duraciones T1 y T2
están disponibles en el mismo lugar, se puede calcular la diferencia
T3 y se puede detectar el cableado de fase
desconocido.
desconocido.
La Figura 2b muestra un ejemplo de la estructura
de la señal C1 transmitida por el dispositivo 100 en el lugar de
referencia. De acuerdo con el ejemplo mostrado en la Figura 2b la
señal C1 es una señal de comunicación de una red digital
transmitida, por ejemplo, por medio de modulación de frecuencia
(FSK) de una portadora adecuada para comunicación por línea de
energía, como es bien conocido en sí. La señal C1 se extiende sobre
uno o más ciclos de corriente alterna en la línea de energía y
comprende un preámbulo PRB seguido por un delimitador de trama de
comienzo DEL que se usa para delimitar la posterior parte de
información de la parte de preámbulo de la señal C1. Este
delimitador de trama de comienzo es un patrón de señal
característico en la señal C1 que puede ser usado para determinar
los intervalos de tiempo T1 y T2 descritos con referencia a la
Figura 2a. La parte de información que sigue al delimitador de la
trama de comienzo DEL puede estar estructurada de cualquier forma
apropiada, por ejemplo de acuerdo con un protocolo de red de
comunicación por línea de energía apropiado. En el ejemplo mostrado
LT representa la longitud de trama de la señal C1, seguida por la
IND de dirección MAC, un campo de control CLT, los parámetros de
repetición PR para transmisión redundante de la señal C1 en la red
de comunicación por línea de energía seguido por el campo de
información real, por ejemplo una unidad de datos de servicio MAC,
que después va seguida por un campo de comprobación CRC y un
delimitador de fin de trama EFD. La información sobre el intervalo
de tiempo T1 detectado por el dispositivo que transmite la señal
puede estar incluida en una posición adecuada dentro de la señal C1,
por ejemplo en el campo de información INF o en un campo
especializado (no mostrado) que llega lo suficientemente tarde en
la señal C1 del intervalo de tiempo T1 para que se haya terminado y
por tanto está disponible. Puede estar situado por ejemplo antes
del campo PR o entre el campo PR y el campo INF. Sin embargo, ha de
tenerse en cuenta que el formato de la señal mostrado en la Figura
2b es un ejemplo tomado de una amplia variedad de formatos de señal
diferentes que pueden ser usados en una red de comunicación por
línea de energía. Cualquier patrón de señal característico como el
delimitador de la trama de comienzo DEL o el delimitador de la trama
final EFD puede ser usado para medir los intervalos de tiempo T1 y
T2 mostrados en la Figura 2a. Por supuesto, en lugar de usar un
delimitador de trama se puede incluir un patrón de señal
característico específico, por ejemplo en el campo de información
INF o en el campo de control CTL o en cualquier otro lugar dentro de
la trama de la señal C1. El patrón de señal característico puede
ser una palabra código única o una secuencia de bits en la señal
C1. También, el patrón de señal característico puede aparecer en la
señal con o sin codificación de corrección de errores. Si el patrón
de señal característico aparece en la señal C1 en una forma
codificada con corrección de errores, la fiabilidad de la detección
del patrón de señal característico puede ser incrementada más
tarde.
La Figura 3 muestra un diagrama de bloques de
componentes en el dispositivo 100 mostrado en la Figura 1 para
transmitir la señal C1 en el lugar de referencia. Preferiblemente,
componentes similares están dispuestos también en el dispositivo
200 en el lugar alejado para detectar el patrón de señal
característico y para medir el intervalo de tiempo T1.
En la Figura 3 el número de referencia 1
representa un circuito de comunicación digital que incluye un
microprocesador que ejecuta programas para transmitir, recibir,
generar y procesar mensajes de red en la red de comunicación por
línea de energía. Las estructuras internas de un circuito de
comunicación de esta clase no son esenciales para la realización
mostrada. Dependen del fin individual y de las funciones de la red
de comunicación por línea de energía y son bien conocidas como
tales. El circuito de comunicación digital tiene medios, por ejemplo
un puerto de salida del microprocesador, para generar una señal C1
que comprende un patrón de señal característico para transmisión
por la línea de energía L. 2 indica un circuito para detectar la
ocurrencia del patrón de señal característico en la señal C1, como
se explicará con más detalle con referencia a la Figura 4a más
adelante. C2 indica una señal de salida del detector 1 del patrón
de señal característico cuya señal C2 indica la ocurrencia del
patrón de señal característico en la señal C1. El número de
referencia 3 indica un circuito transceptor que tiene un transmisor
amplificador 32 y un circuito receptor 31 que están conectados a la
línea de energía a través de un condensador de acoplamiento 4 o de
cualquier otro medio apropiado para aislar el circuito transceptor
3 de la línea de energía sin bloquear la transmisión de las señales
de comunicación entre la línea de energía y el circuito transceptor
3. El transmisor amplificador 32 toma la señal digital C1 del
circuito de comunicación 1 y modula esta señal sobre una portadora
apropiada para transmisión. El receptor 31 recibe las señales de
comunicación por línea de energía a través de medios de filtro
apropiados, realiza una operación de demodulación apropiada y
presenta una señal de datos a un circuito de comunicación 1 para su
posterior procesamiento. En el dispositivo 100 en el lugar de
referencia el transceptor 3 está preferiblemente conectado a al
menos uno de los tres conductores R, S y T con el fin de hacer
disponibles las señales de comunicación de la línea de energía
transmitidas por el circuito en las tres fases, como se ha explicado
anteriormente. 20 indica un detector de paso por cero que está
conectado a la fase de referencia R. Este detector puede ser puesto
en práctica simplemente por medio de un comparador que compara la
señal de la fase de entrada con cero con el fin de producir una
señal rectangular en sincronismo con la señal de fase en su
entrada.
La referencia 5 indica un contador
preseleccionable que realiza una operación de recuento decreciente
de acuerdo con una señal de reloj en la entrada CK1 del contador 5.
PST representa entradas del contador decreciente 5 para programar
un valor de comienzo para el contador 5 para el recuento
decreciente. El valor de comienzo en representación binaria
presente en las entradas prefijadas PST es cargado en el contador de
acuerdo con una señal de habilitación prefijada en la entrada PE
del contador 5. 2^{0} y 2^{1} indican los dos bits menos
significativos de la salida del contador 5. El número de referencia
6 indica un contador adicional que realiza una operación de
recuento de las pulsaciones del reloj aplicadas a la entrada CK2 del
contador 6. BT1 indica la salida del contador 6 que es una
representación binaria de la duración del intervalo de tiempo T1.
Los números de referencia 7 y 9 indican puertas AND, en tanto que el
número de referencia 8 indica una puerta OR. Una primera entrada de
la puerta AND 7 recibe una señal ZC del detector 20 de paso por
cero. La otra entrada de la puerta AND 7 está conectada con la
salida de la puerta OR 8 para recibir una señal C3. La salida de la
puerta AND 7 está conectada con la entrada del reloj CK1 del
contador 5. Las dos entradas de la puerta OR 8 están conectadas con
los dos últimos bits significativos 2^{0} y 2^{1} de la salida
del contador 5. La puerta AND 9 recibe una señal de reloj binario
BCK generada por un circuito de recuperación del reloj (no
mostrado) en el circuito de comunicación 1 de la señal C1 de una
forma convencional bien conocida como tal. La otra entrada de la
puerta AND 9 recibe la señal de salida C3 de la puerta OR 8. La
salida de la puerta AND 9 está conectada con la entrada de reloj
del contador 6. BT2 indica información sobre la duración del
intervalo de tiempo T2 detectado por el dispositivo 200. En esta
realización esta información es recibida a través de la red de
comunicación de la línea de energía por medio del receptor 31 desde
el dispositivo 200 en el lugar alejado.
La información BT1 y BT2 se procesa
apropiadamente en un circuito no mostrado en la Figura 3 con el fin
de establecer una correspondencia de esta información sobre un
valor de fase relativo a la fase de referencia que es indicativa de
la fase desconocida a la que está conectado el dispositivo 200, o
directamente sobre una de las tres fases R, S y T. Esta operación
puede ser incorporada de varias formas diferentes. Preferiblemente,
se calcula una diferencia entre BT1 y BT2 y se usa una tabla de
consulta para consultar la fase de cableado que depende de la
diferencia entre BT1 y BT2. En la realización mostrada, la
frecuencia del reloj binario ha sido escogida para que sea 48 bits
por ciclo de 20 ms de ciclo de corriente alterna. La tabla de
consulta contiene por tanto las siguientes entradas:
En esta tabla las entradas 1, 3 y 5 indican que
el dispositivo alejado 200 está conectado a una de las tres fases
de cableado de la línea de energía. Las entradas 2, 4 y 6 indican
fases de cableado inversas de la unidad alejada 200 en las que el
terminal de fase del dispositivo alejado 200 ha sido conectado al
neutro en tanto que el terminal neutro del dispositivo alejado 200
ha sido conectado a una de las fases de cableado de la línea de
energía. El circuito de procesamiento para realizar esta operación
de consulta de la tabla para establecer la correspondencia entre
BT1-BT2 y uno de los números de entrada 1 a 6 puede
estar comprendido en el circuito de comunicación 1. Otras
aplicaciones para obtener el cableado de fase desconocida del
dispositivo 200 pueden, por supuesto, ser adoptadas.
La Figura 4a muestra una realización del
detector 2 del patrón de señal característico. En la Figura 4a, el
número de referencia 19 indica un registro de desplazamiento que
tiene ocho derivaciones en el ejemplo mostrado. Por supuesto, otro
número de derivaciones, por ejemplo 12 pasos, sería igualmente
adecuado, dependiendo del número de bits que forman el patrón de
señal característico que hay que detectar. Los datos son desplazados
en el registro de desplazamientos 19 desde la parte superior de la
Figura 4a a la parte inferior como está indicado por la flecha, de
acuerdo con el reloj binario BCK. El registrador de desplazamientos
19 mantiene en las ocho posiciones de derivación la historia de los
ocho bits más recientes transmitidos en la señal C1, estando el bit
presente mostrado mantenido en la posición más alta. En la Figura 4a
se muestra con fines ilustrativos un estado particular del registro
de desplazamiento. En el estado mostrado, el bit más antiguo así
como el bit presente es "0" en tanto que los seis bits entre
medias son "1". Este patrón de bits es el delimitador de trama
de comienzo DEL usado en la señal C1 que también se usa como el
patrón de señal característico. Por lo tanto, con fines
ilustrativos la Figura 4a muestra el estado de detección del patrón
de señal característico. Por supuesto, este estado cambiará con el
próximo impulso del reloj binario BCK. Los números de referencia 10
a 17 representan puertas Exclusivas OR (EXOR), teniendo cada una dos
entradas. Una de las dos entradas de cada una de las puertas EXOR
10 a 17 está conectada con una derivación asociada de las ocho
derivaciones de salida del registro de desplazamiento 19. La puerta
EXOR 10, que tiene una de sus entradas conectada a la derivación
más alta del registro de desplazamientos que contiene el presente
bit, tiene su otra entrada conectada a una señal con nivel lógico
"1". Lo mismo se aplica a la puerta EXOR 17 que tiene una de
sus entradas conectada a la derivación que contiene el más antiguo
de los ocho bits en el registro de desplazamientos 19. Las entradas
de las otras puertas EXOR 11 a 16 no conectadas con el registro de
desplazamientos están conectadas a una señal con un nivel lógico de
"0". De esta forma, el detector 2 del patrón de señal
característico ha sido programado para que sea capaz de detectar el
patrón de señal característico particular predeterminado 01111110.
Las salidas de las puertas EXOR 10 a 17 están conectadas con las
entradas respectivas de una puerta AND 18. La salida de la puerta
AND 18 lleva el número de referencia C2. Esta salida indica la
ocurrencia del patrón de señal característico en la señal C1. Por
supuesto, el patrón de señal característico 01111110 es solamente
un ejemplo. Otras aplicaciones del patrón de señal característico,
ambas con respecto a su longitud y con respecto a su secuencia de
bits, por supuesto, son posibles.
En operación, el detector de patrón de señal
característico mostrado en la Figura 4a desplaza continuamente la
secuencia de bits entrantes de la señal C1 a través del registro de
desplazamientos 19. La cadena de puertas EXOR 10 a 17 examina el
patrón de bits almacenados en el registro de desplazamientos 19 para
determinar si este patrón de bits se corresponde con el inverso del
patrón de bits presente en las otras entradas respectivas de las
puertas EXOR 10 a 17. Solamente si se da una correspondencia
perfecta, los pares de entradas de todas las puertas EXOR 10 a 17
tienen niveles lógicos diferentes y todas las salidas de las puertas
EXOR 10 a 17 de acuerdo tienen un nivel de señal lógico de
"1", de forma que la salida C2 de la puerta AND 18 toma un
valor lógico "1". La Figura 4b muestra un cronograma para
ilustrar la señal C1, el reloj binario BCK y la señal de salida C2
del detector del patrón de señal característico de la Figura 4a.
La Figura 5 muestra un cronograma para ilustrar
el funcionamiento del circuito mostrado en la Figura 3. Como se
muestra en la Figura 5, se produce un impulso en la señal C2 cuando
el circuito 2 detecta la ocurrencia de un patrón de señal
característico en la señal C1. Este impulso en C2 aparece en la
entrada de habilitación prefijada del contador 5 y prefija el
contador en un valor N que define el número de puntos de referencia
entre la ocurrencia de un patrón de señal característico y el final
del intervalo de tiempo T1. Este número N de puntos de referencia
puede ser 1 o más de 1, por ejemplo N=2, con el fin de asegurar que
el intervalo de tiempo T1 medido por el circuito en la Figura 3
tenga una cierta longitud, incluso si el patrón de señal
característico ocurre cerca del punto de referencia detectado por el
circuito en la Figura 3.
La señal ZC en la Figura 5 es la señal de salida
del detector de paso por cero que indica la ocurrencia de pasos por
cero en la fase de referencia R. La puerta OR 8 en el circuito de la
Figura 3 mantiene la señal C3 en un nivel lógico "1" en tanto
que el contador descendente 5, después de haber sido prefijado en
virtud del impulso de la señal C2, no ha alcanzado el valor cero.
Como la realización mostrada en la Figura 3 usa el valor N=2, es
suficiente una sola puerta OR para generar esta señal C3 que toma un
nivel lógico uno que empieza con la ocurrencia de un patrón de
señal característico y que termina con el contador descendente 5
alcanzando cero. En tanto que C3 está en el nivel lógico 1 los
impulsos del detector 20 de paso por cero aparecen en la entrada de
reloj CK1 del contador descendente 5 en virtud de la puerta AND 7.
Las dos señales de salida 2^{0} y 2^{1} mostradas en la Figura
5 indican lo que sucede en la salida del contador descendente 5 en
respuesta a la señal C2 en la entrada PE de habilitación de
prefijamiento. En tanto que la señal C3 está en un nivel lógico 1
la puerta AND 9 proporciona en su salida el reloj binario con puerta
BCK del circuito de recuperación del reloj que hace que el contador
6 realice una operación de recuento, de forma que el contador 6
realiza la medida del intervalo de tiempo T1 entre la ocurrencia del
patrón de señal característico y la posterior ocurrencia de un
segundo punto de referencia en la tensión de fase de referencia.
Como se muestra en la Figura 5, durante esta operación de medida de
la duración del intervalo de tiempo T1, dos márgenes de reloj
aparecen en la entrada de reloj CK1 del contador descendente 5. La
duración del estado lógico 1 en la señal CK1 después del segundo
margen de temporización es muy corto, debido al hecho de que la
transición en la salida 2^{0} de "1" a "0" en respuesta
al segundo margen de temporización hace que la señal C3 tome un
nivel lógico 0, de forma que la salida de la puerta AND 7 también
vaya al nivel lógico "0".
El circuito y su funcionamiento descritos con
referencia a las Figuras 3, 4a, 4b, 5 están provistos en el
dispositivo 100 mostrado en la Figura 1. Un circuito similar está
provisto en el dispositivo 200 de la Figura 1, en el que la entrada
del detector 20 de paso por cero está conectada a la fase
desconocida antes que a la fase de referencia R, como se muestra.
El intervalo de tiempo contado por el contador 6 en el dispositivo
200 es T2. El dispositivo 200 difiere además del circuito en el
dispositivo 100 mostrado en la Figura 3 en que la información
obtenida por el contador 6 sobre la duración del intervalo de tiempo
T2 es suministrada al nodo de comunicación 1 para transmisión en la
forma de un mensaje explícito al dispositivo 100. No hay necesidad
de proporcionar medios para calcular una diferencia entre T1 y T2 en
el dispositivo 200. Estas adaptaciones del circuito mostrado en la
Figura 3 para el dispositivo 200 son modificaciones menores que son
inmediatamente evidentes a partir de la descripción de la
estructura y la función de la realización.
Los lugares primero y segundo pueden ser nodos
en un sistema de comunicación por línea de energía, por ejemplo en
un sistema de comunicación por línea de energía para medición a
distancia del consumo de electricidad. Tal sistema puede comprender
una pluralidad de medidores de electricidad a distancia así como un
concentrador que actúa como un elemento principal en comunicación
con la pluralidad de medidores a distancia. Cuando un medidor
distante recibe una señal C1 del concentrador cuenta cuántos bits
hay del patrón de señal característico al siguiente (o más
generalmente, N^{-ésimo}) paso por cero de la tensión de fase a la
que está conectado. El medidor envía de vuelta un mensaje de
respuesta al concentrador que transporta esta información. El
concentrador puede entonces determinar la diferencia entre el
número de bits contados y comunicados por el medidor a distancia y
el número de bits del patrón de señal característico al próximo (o
N^{-ésimo}) paso por cero contado por el concentrador para
averiguar a qué fase está conectado el medidor distante. Si el
medidor distante recibe en el mensaje del concentrador información
sobre el número de bits que ha contado el concentrador, el medidor
puede determinar su fase de cableado a partir de este número y del
número de bits que ha contado. El medidor puede comunicar el
resultado, por ejemplo, uno de los números 1 a 6 en la tabla
anterior, al concentrador para informar lo mismo de la fase de
cableado del medidor distante detectada por el medidor distante.
Se ha observado que las realizaciones descritas
pueden ser modificadas de varias formas. Por ejemplo, el circuito 2
de detección de patrón de señal característico ha sido mostrado para
realizar una operación de correspondencia entre un patrón de bits
preprogramado y la secuencia de bits en el registro de
desplazamientos 19. Sin embargo, puede ser ventajoso usar un código
con corrección de errores para proteger el patrón de bits
característico y para incorporar el circuito que evalúa el
contenido del registro de desplazamientos 19 como un decodificador
para decodificar el patrón de señal característico codificado con
corrección de errores con el fin de aumentar la protección al ruido
del circuito detector 2 del patrón de señal característico. Las
técnicas de codificación con corrección de errores apropiadas son
bien conocidas como tales y se hace referencia a cualquier libro de
texto sobre códigos de corrección de errores y su aplicación.
También, hay que observar que el circuito mostrado en la Figura 3
para medir un intervalo de tiempo entre la ocurrencia de un patrón
de señal característico en la señal C1 y la ocurrencia de un punto
de referencia N^{-ésimo} en la fase de referencia y la fase
desconocida, respectivamente, es un ejemplo de entre una amplia
variedad de circuitos diferentes que pueden usarse para realizar
esta medida del intervalo de tiempo. Mientras que la realización
mostrada en la Figura 3 usa el reloj binario en la señal C1 para
medir el intervalo de tiempo T1 y T2, respectivamente, podría usarse
un generador de señales del reloj en funcionamiento libre en vez de
generar la señal de reloj contada por el contador 6.
Claims (24)
1. Un sistema para detectar la fase de cableado
(R; S; T) de una tensión de fase (S) desconocida (x) con relación a
una tensión de fase de referencia (R) en un sistema de de
distribución de energía eléctrica que tiene una línea de energía
polifásica (L), que comprende
- un circuito (1, 3, 32) para transmitir una
señal (C1) desde un primer lugar (100) a un segundo lugar (200),
comprendiendo dicha señal un patrón de señal característico (DEL);
caracterizado porque el sistema comprende
- un circuito (2, 5 a 9) para medir en dicho
primer lugar (100) un primer intervalo de tiempo (T1) entre el
patrón de señal característico (DEL) y la ocurrencia de un punto de
referencia (R+) en una tensión de fase (R) en dicho primer lugar
(100);
- un circuito (2, 5 a 9) para detectar en dicho
segundo lugar el patrón de señal característico de dicha señal (C1)
y para medir un segundo intervalo de tiempo (T2) entre dicho patrón
de señal característico (DEL) y la ocurrencia de un punto de
referencia (S+) en una segunda tensión de fase en dicho segundo
lugar (200); y
- un circuito (1) para determinar a partir de
dichos intervalos de tiempo primero (T1) y segundo (T2) la fase de
cableado (S) de la fase desconocida de la primera y segunda
tensiones de fase con relación a la otra fase de la primera y
segunda tensiones de fase que sirve como la tensión de fase de
referencia.
2. El sistema de acuerdo con la reivindicación
1, en el que dicho circuito (1) para determinar la fase de cableado
(S) está situado en dicho primer lugar (100); comprendiendo el
sistema
- medios (7, 16) para transmitir información
indicadora de dicho segundo intervalo de tiempo (T1) desde dicho
segundo lugar (200) a dicho lugar de referencia (100).
3. El sistema de acuerdo con la reivindicación
1, en el que dicho circuito para determinar la fase de cableado
está situado en dicho segundo lugar (200); y
- el sistema que comprende medios para
transmitir información indicadora de dicho primer intervalo de
tiempo (T2) desde dicho primer lugar a dicho segundo lugar.
4. El sistema de acuerdo con cualquiera de las
anteriores reivindicaciones, en el que dicho circuito (1) para
determinar la fase de cableado de la tensión de fase desconocida a
partir de dichos intervalos de tiempo primero y segundo (T1, T2)
comprende medios para calcular una diferencia entre dicho segundo
intervalo de tiempo y dicho primer intervalo de tiempo, y medios
para determinar dicha fase de cableado basándose en dicha
diferencia.
5. El sistema de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que
- dicho patrón de señal característico (DEL)
comprende una palabra de código única.
6. El sistema de acuerdo con la reivindicación
5, en el que dicha señal (C1) comprende una parte de encabezamiento
(PRB) que precede al patrón de señal característico.
7. El sistema de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que
- dicho patrón de señal característico para ser
detectado es el comienzo de la señal.
8. El sistema de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que
- dicha señal (C1) es una secuencia de símbolos
con una frecuencia de símbolos predeterminada; y
- dichos circuitos para determinar un primer
intervalo de tiempo (T1) y un segundo intervalo de tiempo (T2),
respectivamente, comprenden contadores (6) para contar el número de
dichos símbolos entre dicho patrón de señal característico y la
ocurrencia de dicho punto de referencia (S+) en dicha tensión de
fase desconocida (S) y dicho punto de referencia (R+) en dicha
tensión de fase (R), respectivamente.
9. El sistema de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en el que
- dicho circuito para detectar dicho primer
intervalo de tiempo (T1) comprende un contador en funcionamiento
libre a una frecuencia de reloj predeterminada;
- medios para iniciar el contador en
funcionamiento libre tras la detección de dicho patrón de señal
característico (DEL); y
- medios para leer un valor contado por dicho
contador cuando ha ocurrido dicho punto de referencia.
10. El sistema de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que
- dicho circuito (1, 3, 32) para transmitir una
señal está adaptado para transmitir dicha señal de forma que el
patrón de señal característico no coincida con ninguno de los puntos
de referencia que ocurren de forma repetitiva en dichas tensiones
de fase de dicha línea de energía polifásica.
11. El sistema de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho circuito para
transmitir una señal está adaptado para transmitir dicha señal de
forma que el patrón de señal característico tenga una temporización
aleatoria o seudoaleatoria.
12. El sistema de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que comprende medios (1) para
- transmitir una pluralidad de dichos patrones
de señal característica (DEL) en temporizaciones diferentes y/o en
partes diferentes del espectro y/o del espectro ampliado modulado
con códigos de ampliación diferentes; y
- para cada uno de la pluralidad de patrones de
señal transmitidos,
- -
- determinar en dicho segundo lugar (200) un primer intervalo de tiempo (T2) entre el patrón de señal característico de la señal y la ocurrencia de un punto de referencia (S+) en dicha segunda tensión de fase;
- -
- determinar en dicho primer lugar (100) un primer intervalo de tiempo (T1) entre el patrón de señal característico (DEL) y la ocurrencia de un punto de referencia (R+) en dicha primera tensión de fase (R);
- -
- de forma que se obtiene una pluralidad de primeros intervalos de tiempo (T1) y de segundos intervalos de tiempo (T2) asociados;
- estando dicho circuito (1) adaptado para la
determinación de la fase de cableado adaptado para determinar la
fase de cableado a partir de dicha pluralidad de intervalos de
tiempo primero y segundo (T1, T2).
13. El sistema de acuerdo con la reivindicación
12, en el que dicho circuito (1) para determinar la fase de
cableado a partir de dicha pluralidad de intervalos de tiempo
primero y segundo comprende
- medios para calcular una diferencia entre cada
primer intervalo de tiempo y su segundo intervalo de tiempo
asociado;
- medios para determinar una fase de cableado
preliminar a partir de cada una de las diferencias así obtenidas;
y
- medios para seleccionar qué fase de cableado
tiene una mayoría entre dichas fases de cableado preliminares así
determinadas.
14. El sistema de acuerdo con la reivindicación
13, en el que dicha mayoría es una mayoría M/(M+1), siendo M un
entero igual a o mayor que 2.
15. El sistema de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 14, en el que dichas señales son transmitidas
sucesivamente de forma que un intervalo de tiempo entre dos patrones
de señal característico (DEL) es mayor o menor que el periodo de
tensión alterna de dicha línea de energía polifásica y distinto de
los múltiplos enteros de dicho periodo de tensión alterna.
16. El sistema de acuerdo con cualquiera de las
anteriores reivindicaciones, en el que dichos puntos de referencia
(R+; S+) son puntos únicos en cada periodo de la tensión de fase
respectiva especificada por su tensión y/o su pendiente.
17. El sistema de acuerdo con la reivindicación
14, en el que dichos puntos de referencia son pasos por cero de las
respectivas tensiones de fase con una pendiente de signo
especificado.
18. El sistema de acuerdo con la reivindicación
16 ó 17, en el que dicho primer intervalo de tiempo (T1) y dicho
segundo intervalo de tiempo (T2), respectivamente, termina con el
punto de referencia N^{-ésimo} que sigue el patrón de señal
característico, siendo N un entero positivo predeterminado igual a o
mayor que 1.
19. El sistema de acuerdo con la reivindicación
18, en el que N=2.
20. El sistema de acuerdo con cualquiera de las
anteriores reivindicaciones, en el que dicho circuito para
transmitir una señal comprende medios (4) para introducir dicha
señal en al menos una fase de dicha línea de energía polifásica
(L).
21. El sistema de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 19, en el que dicho circuito para transmitir
una señal (C1) comprende un circuito transmisor para transmitir la
señal en un canal de comunicación por radio.
22. El sistema de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 19, en el que dicha señal es transmitida por
una red telefónica.
23. El sistema de acuerdo con cualquiera de las
anteriores reivindicaciones, en el que dicha señal es una señal de
multifrecuencia de doble tono (DMTF).
24. Un método para determinar la fase de
cableado de una tensión de fase desconocida con respecto a una
tensión de fase de referencia en un sistema de distribución de
energía eléctrica que tiene una línea de fase única o polifásica,
que comprende los pasos de
- transmitir una señal (C1) desde un primer
lugar (100) a un segundo lugar (200), comprendiendo dicha señal un
patrón de señal característico (DEL);
caracterizado por los siguientes
pasos:
- medir en dicho primer lugar (100) un primer
intervalo de tiempo (T1) entre dicho patrón de señal característico
(C1) y la ocurrencia de un punto de referencia (R+) en una primera
tensión de fase (R);
- detectar en dicho segundo lugar (200) el
patrón de señal característico y medir un segundo intervalo de
tiempo (T2) entre el patrón de señal característico (C1) y la
ocurrencia de un punto de referencia (S+) en una segunda tensión de
fase (S); y
- determinar a partir de dichos intervalos de
tiempo primero (T1) y segundo (T2) la fase de cableado (S) de la
fase desconocida de las tensiones de fase primera y segunda con
relación a la otra de las tensiones de fase primera y segunda que
sirven de tensión de fase de referencia.
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