ES2611130T3 - Procedimiento y sistema para la calibración de contadores - Google Patents

Procedimiento y sistema para la calibración de contadores Download PDF

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ES2611130T3 ES06820098.9T ES06820098T ES2611130T3 ES 2611130 T3 ES2611130 T3 ES 2611130T3 ES 06820098 T ES06820098 T ES 06820098T ES 2611130 T3 ES2611130 T3 ES 2611130T3
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Abstract

Procedimiento de calibración de contadores en un sistema, en el que varios contadores (1, j) son usados para medir una cantidad deseada, en el que un contador (4) colector es usado para medir la cantidad que forma la suma de las cantidades de los varios contadores (1) indicados anteriormente, en el que - los resultados de medición tanto de los varios contadores (1) como del contador (4) colector son registrados repetidamente y al menos de manera aproximadamente simultánea, - a partir de los datos de medición registrados y sus tiempos de registro, se crea un modelo del error de medición relativo de los contadores (1, j) individuales y, posiblemente, de la desviación del error, mediante procedimientos de cálculo matricial, - el contador (4) colector es de una clase de precisión que es claramente más precisa que la de los contadores (1), y los resultados de medición leídos desde los contadores son transmitidos con la ayuda de una red (7) de datos a un servidor para la realización de operaciones de cálculo.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento y sistema para la calibracion de contadores
La presente invencion se refiere a un procedimiento de calibracion segun la reivindicacion 1.
La invencion se refiere tambien a un sistema para la calibracion de contadores.
En la medicion de energfa, existe un aumento significativo en la lectura a distancia. Particularmente en Suecia y otros pafses nordicos, existe una gran presion en esta direccion. Tambien en China, donde hay una enorme carencia de energfa, existe presion para cambiar a la lectura a distancia. A medida que los contadores de lectura a distancia se hacen cada vez mas frecuentes, es muy probable que la calidad de la energfa sea supervisada tambien de manera espedfica al contador. Esto es debido a que es posible que la lectura a distancia sencilla y el aumento de eficiencia que conlleva no sean necesariamente suficientes para cubrir los costes en los que incurren las compamas electricas con relacion a la lectura a distancia. En los lugares en los que hay varios contadores, es natural que el consumo de los contadores sea lefdo en primer lugar desde el contador mas preciso y que este contador envfe los datos a la compama electrica. La suficiente precision de los contadores es importante tanto para los consumidores como para las compamas electricas. La legislacion sobre la calibracion de los contadores varfa mucho de un pafs a otro. Sin embargo, todos los pafses requieren algun procedimiento para determinar la precision de los contadores. Frecuentemente, todos los contadores que han alcanzado una determinada antiguedad son recogidos para su inspeccion y despues de un mantenimiento son devueltos a su sitio o son reemplazados por nuevos contadores. Mediante la realization de un muestreo, pueden identificarse los contadores defectuosos, pero el procedimiento no garantiza la precision de todos los contadores.
Una desventaja de la tecnica anterior es que los procedimientos de inspeccion aleatorios no son precisos y contadores que proporcionan claramente una lectura erronea pueden pasar la inspeccion sin ser detectados. Una sustitucion de un contador antiguo por otro nuevo que se realiza demasiado tarde conduce a un aumento significativo en el error mientras que, por otra parte, una operacion similar que se realiza demasiado pronto aumentara significativamente los costos.
El documento DE3743064 A1 describe un procedimiento para la calibracion de contadores en un sistema en el que el error de medicion de los contadores individuales es corregido por un cociente calculado.
La invencion esta destinada a eliminar los defectos de la tecnica anterior descritos anteriormente y, para este proposito, crea un tipo de procedimiento completamente nuevo para la calibracion de contadores, particularmente contadores de consumo de energfa.
La invencion se basa en el uso de un unico contador mas preciso para medir la cantidad de la suma de los contadores individuales y en el uso de una medicion repetida y al menos aproximadamente simultanea de todos los contadores para producir information estadfstica acerca del resultado de medicion individual de cada contador con relacion al resultado de medicion del contador sumador. Los contadores defectuosos se detectan en base a las propiedades estadfsticas de los resultados de medicion.
En una realizacion preferida de la invencion, se mide el consumo de energfa electrica.
Mas espedficamente, el procedimiento segun la invencion esta definido por las caracterfsticas de la reivindicacion 1.
El sistema segun la invencion esta definido, a su vez, por las caracterfsticas de la reivindicacion 8.
Se obtienen considerables ventajas con la ayuda de la invencion.
Con la ayuda del procedimiento segun la invencion, la imprecision de los contadores en red en torno a un contador legible a distancia puede ser medida sin desconectar los contadores de la red. Solo se necesita una fraction del numero de costosos contadores de precision requeridos actualmente, ya que solo los contadores sumadores deben ser contadores de precision. Debido a que el precio de un contador de kilovatios-hora es de aproximadamente 30 € y el precio actual de un unico contador legible a distancia usando GSM es de aproximadamente 100 €, la desconexion y la calibracion y la reinstalacion de un contador es un coste adicional muy significativo. En el futuro, el coste relativo de los contadores disminuira, pero el coste del procedimiento de calibracion usando procedimientos de calibracion tradicionales probablemente aumentara. De esta manera, la introduction de la calibracion automatica segun la invencion a una red electrica sera una medida muy importante para el ahorro de costes.
Si se afade a los contadores existentes la lectura mediante RFID usando un telefono movil, sera posible utilizar el procedimiento descrito en la presente invencion tambien en su calibracion.
A continuation, la invencion se examina con la ayuda de ejemplos y con referencia al dibujo adjunto.
La Figura 1 muestra un diagrama de bloques de un sistema adecuado para el procedimiento segun la invencion.
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La Figura 1 muestra esquematicamente un sistema en el que el contador K 1 esta conectado, por ejemplo, a un "contador colector” 4 en un bloque de viviendas, que esta conectado mediante cableado o de manera inalambrica a una red 7 de datos. El contador 4 colector, o los j contadores 1 individuales estan conectados tambien a traves de la red 7 de datos a contadores 3 y 5 legibles a distancia en las proximidades de una estacion 2 de transformador. En la estimacion de la presente memoria, se supone que los contadores 4 colectores son de una clase de precision que es claramente mas precisa que la de los contadores 1 en la red tras los mismos. En esta solicitud, los contadores 1 se denominan tambien contadores de campo. Los resultados de medicion lefdos desde los contadores son transmitidos con la ayuda de la red de datos a un servidor 5 para la realizacion de operaciones de calculo.
En primer lugar, se examina un caso simple, en el que j contadores 1 estan conectados, por ejemplo, a un contador 4 colector en un bloque de viviendas. Ademas, se supone que los datos de medicion son recopilados en una memoria a intervalos regulares. Ahora, puede escribirse una ecuacion relacionada con un momento o penodo de tiempo i.
imagen1
En la ecuacion, £j representa un error sistematico que depende lentamente del tiempo en un contador j (1) individual y Pj,o es su error en el punto cero. Aqrn, se supone que el contador 4 colector es preciso, o que el error relacionado con el mismo es conocido. Una vez realizadas N mediciones, puede escribirse la siguiente ecuacion matricial en base a los resultados
ft(l) ft (2)
ft<l) ft (2) „ ft (AO ft(l) ft (2) „ P(N)
++ ++ +# ft CD ft (2) ~ ft (AO
£] + 1 ft +1
imagen2
imagen3
Si se supone que las mediciones se realizan de manera suficiente frecuente, puede suponerse que los resultados de un usuario individual no estaran completamente correlacionados con los resultados de otro contador. Ademas, se supone que el uso de energfa por cada usuario varia con el tiempo. Esto significa matematicamente que el determinante de la matriz de energfa de la ecuacion anterior es diferente de cero. En primer lugar, se supone que no hay ningun error de punto cero en los contadores 1. Ahora, puede resolverse la ecuacion para la imprecision relativa de cada contador 1 individual (j en la ecuacion)
ft ft2
ft (I) ii (2)
ft (1) ft (2)
PAH)
ft(tf)
ft( 1) ft (2)
imagen4
imagen5
Ademas, puede resolverse la desviacion de error en base a los resultados de medicion. La incertidumbre de la imprecision depende de la desviacion del uso de energfa en los diversos contadores 1 y de la desviacion en la medicion tanto de los contadores 1 individuales como del contador 4 colector. El punto esencial, sin embargo, es que con el tiempo todos los contadores (1) a traves de los cuales pasa la energfa estaran calibrados. La solucion descrita en la presente memoria requiere la operacion de calcular la inversa de la matriz, lo que demanda una gran cantidad de potencia del procesador. Ademas, el calculo de la imprecision del error requiere la operacion de calcular la inversa de la matriz. Sin embargo, la inversion de la matriz puede ser eliminada mediante el uso de los denominados procedimientos recursivos, en los que, en base a cada nuevo resultado de medicion, se corrige el valor del vector de error. El uso de un procedimiento recursivo permite que el procesador del contador 4 colector estime el error usando su propio procesador. Esto reduce significativamente la necesidad de transferir datos entre los contadores y el servidor 5. En fabricas, centros comerciales y edificios de viviendas, es conveniente medir la lectura de cada contador a intervalos de 1 s - 10 s usando una red 7 de datos local, y que el contador 4 colector estime las imprecisiones de los contadores en base a los resultados. Esta informacion puede ser adjuntada para formar parte de la "informacion de calidad" y puede ser enviada a la compama de electricidad cuando sea necesario, por ejemplo, a intervalos de 1 h -1 mes. Tambien es posible operar de manera que la informacion acerca de un contador posiblemente defectuoso y de la magnitud del error sea enviada solo si el error es suficientemente grande y su imprecision es menor que el error. En una situacion en la que los datos lefdos a distancia son
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transferidos directamente desde un contador individual a la compama electrica, sera necesario realizar el calculo en un ordenador central y los resultados ^dos a distancia debenan ser obtenidos a intervalos tan cercanos como sea posible, permitiendo de esta manera que la imprecision del contador sea resuelta en base a los resultados. Un intervalo de tiempo adecuado en una situacion de este tipo es de 1 - 10 minutos. Cuanto menos frecuentemente se lee un contador, mas tiempo necesitara la estimacion de la imprecision de los contadores. Afortunadamente, sin embargo, un error gran sera detectado muy rapidamente y, de esta manera, los contadores que funcionan de manera defectuosa seran detectados rapidamente.
Mediante la recopilacion de los datos por hora de todos los contadores, tanto en una red de baja tension como en redes de alta tension, el procedimiento hace posible una situacion en la que, en principio, solo debe calibrarse un contador que mide la energfa de la red en toda la empresa de energfa. Si estos contadores que miden cantidades muy grandes de energfa son remplazados, por ejemplo, con tres contadores, tambien sera posible en base a la lectura a distancia supervisar si cualquiera de estos contadores puede haber desarrollado un fallo. Mediante la introduccion de la lectura a distancia en toda la red y mediante la aplicacion del procedimiento descrito anteriormente, una compama electrica podrfa automatizar casi completamente la supervision de la fiabilidad de los contadores.
De esta manera, con referencia a la Figura 1, el procedimiento de calibracion de los contadores 1 puede ser aplicado, con la ayuda del contador 4, de una manera correspondiente a los contadores 4, con la ayuda de un contador 5 recolector de nivel mas alto.
En general, mediante el calculo de la desviacion, se percibira que la incertidumbre de la imprecision de los contadores a traves de los cuales pasa solo una pequefa cantidad de energfa sigue siendo grande, mientras que por el contrario los contadores que miden grandes lecturas de energfa son calibrados con mas precision. Si se extrae energfa desde la red sin pasar por un contador, el modelo conduce a interpretar que la imprecision de algunos contadores ha cambiado rapidamente. Sin embargo, si la imprecision del contador es tfpicamente una funcion muy lenta con respecto al tiempo, es probable que en ese caso se este extrayendo energfa desde la red sin pasar por un contador, o que haya una fuga en la red. En otras palabras, mediante la supervision de la evolucion en el tiempo de la imprecision de los contadores, es posible deducir el estado de la red, o el posible mal uso de la red electrica. Ademas, si ocurre que el error en todos los contadores en algunas sub-redes es el mismo, es posible sospechar que la razon radica en la lectura erronea del contador colector, y no en los contadores de la red. Por supuesto, la imprecision del contador colector puede ser estimada con la ayuda de los contadores que estan en el lado de alta tension de la red.
El procedimiento no indica si la compama electrica tiene derecho a corregir la lectura de un contador en base a los datos de error, o si debe reemplazar el contador defectuoso. En principio, serfa posible que la correccion de la lectura del contador estuviese permitida hasta cierto lfmite, de manera que los contadores no tengan que ser reemplazados en absoluto debido a una lectura erronea. Por supuesto, si la imprecision de un contador es debida a una falta de linealidad, la lectura del contador no puede ser corregida.
Se ha representado un procedimiento sencillo para supervisar el error de los contadores de kilovatios-hora en redes de lectura a distancia. La introduccion del procedimiento conllevara ahorros significativos para las compamas electricas. Ademas, el procedimiento permite la supervision del estado de la red y de un posible mal uso. Aunque en los ejemplos se ha tratado con un caso de una sola fase, el procedimiento puede ser usado tambien naturalmente en redes trifasicas. Si, por ejemplo, en un bloque de viviendas, la red trifasica esta conectada a traves de un contador sumador trifasico a contadores monofasicos, las ventajas del procedimiento incluso se acentuan. Esto se debe a que solo habra un numero razonable de contadores en una sola fase y, de esta manera, un error en los contadores sera detectado mas rapidamente. El procedimiento puede ser usado tambien naturalmente en contadores de calefaccion urbana, pero un cambio en las perdidas de energfa de la red y los cambios en la temperatura pueden interferir con el uso del procedimiento. El procedimiento puede ser aplicado tambien en contadores o medidores de flujo en fabricas, campos de gas, etc.
Los calculos de calibracion se realizan usando algun ordenador 5 adecuado que, preferiblemente, esta conectado directamente como el servidor de calculo de la red 7 de datos. Por supuesto, los resultados de medicion pueden ser transferidos para la realization del calculo al ordenador 5 de otras maneras distintas a usando una red 7 de datos, por ejemplo, con la ayuda de un medio de memoria adecuado, tal como un disco duro extrafble o algun otro medio de memoria similar.
Tal como es evidente a partir del ejemplo anterior, una cantidad medible tfpica es el consumo de energfa electrica. Sin embargo, la invention puede ser aplicada a cualquier cantidad que sea medida por un sistema de medicion, siempre que una lectura de la suma de los contadores a calibrar en el sistema sea medida usando un solo contador colector, que debena formar una suma precisa de las cantidades de los diversos contadores indicados anteriormente. En una red de electricidad, esto se implementa colocando el contador colector en un conductor que representa la corriente de suma de los sub-contadores (por ejemplo, contadores de campo). En el caso de contadores de agua o contadores de calefaccion urbana, el contador colector debena medir, por otra parte, el flujo o la energfa de la tuberfa principal, detras de la cual estan situados los contadores de nivel inferior, tales como los contadores de campo.
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El procedimiento puede ser implementado tambien localmente en cada contador colector, con la ayuda de software.
Segun la invencion, la ruta de transferencia y sus cambios entre el contador 4 colector y los contadores 1 por debajo del mismo pueden tomarse en cuenta midiendo la tension en cada contador y recopilando los datos de tension en la memoria del sistema. Si la diferencia de tension entre el contador 4 colector y un contador 1 de nivel inferior cambia a una corriente 5 constante, se sabra que las propiedades de la ruta de transferencia han cambiado debido, por ejemplo, a un cambio en la temperatura o un estado de error. Por consiguiente, las propiedades de la ruta de transferencia pueden ser estimadas midiendo simultaneamente la relacion de la energfa que pasa a traves de cada contador a la tension, de manera que un cambio en la relacion indicara un cambio en las propiedades de la ruta de transferencia.
La manera de realizar mediciones indicada anteriormente puede ser usada tanto para mejorar la precision de la medicion 10 como para detectar tambien fallos de red.

Claims (13)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de calibracion de contadores en un sistema, en el que varios contadores (1, j) son usados para medir una cantidad deseada, en el que un contador (4) colector es usado para medir la cantidad que forma la suma de las cantidades de los varios contadores (1) indicados anteriormente, en el que
    - los resultados de medicion tanto de los varios contadores (1) como del contador (4) colector son registrados repetidamente y al menos de manera aproximadamente simultanea,
    - a partir de los datos de medicion registrados y sus tiempos de registro, se crea un modelo del error de medicion relativo de los contadores (1, j) individuales y, posiblemente, de la desviacion del error, mediante procedimientos de calculo matricial,
    - el contador (4) colector es de una clase de precision que es claramente mas precisa que la de los contadores (1), y los resultados de medicion lefdos desde los contadores son transmitidos con la ayuda de una red (7) de datos a un servidor para la realizacion de operaciones de calculo.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que se mide el consumo de energfa.
  3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 3, en el que se mide el consumo de energfa electrica.
  4. 4. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que se mide el consumo de agua.
  5. 5. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que el modelo es creado localmente en el contador (4) colector.
  6. 6. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que el modelo es creado en el servidor (5) de una red de datos.
  7. 7. Sistema de calibracion de contadores, en cuyo sistema hay dispuestos varios contadores (1, j) para medir una cantidad deseada, y hay dispuesto un contador (4) colector para medir la cantidad que forma la suma de las cantidades de los varios contadores (1) indicados anteriormente, en el que
    el sistema comprende medios para registrar los resultados de medicion tanto de los varios contadores (1) como del contador (4) colector repetidamente y al menos de manera aproximadamente simultanea,
    el sistema comprende medios (5) de calculo para crear, a partir de los datos de medicion registrados y sus tiempos de registro, un modelo del error de medicion relativo de los contadores (1, j) individuales y, posiblemente, de la desviacion del error, mediante procedimientos de calculo matricial, y
    el contador (4) colector es de una clase de precision que es claramente mas precisa que la de los contadores (1), en el que el sistema esta configurado de manera que los resultados de medicion lefdos desde los contadores son transmitidos con la ayuda de una red (7) de datos a un servidor para la realizacion de operaciones de calculo.
  8. 8. Sistema segun la reivindicacion 7, en el que los contadores (1, 4) estan dispuestos para medir el consumo de energfa.
  9. 9. Sistema segun la reivindicacion 7, en el que los contadores (1, 4) estan dispuestos para medir el consumo de energfa electrica.
  10. 10. Sistema segun la reivindicacion 7, en el que los contadores (1, 4) estan dispuestos para medir el consumo de agua.
  11. 11. Sistema segun la reivindicacion 7, en el que los medios (5) de calculo estan situados en los contadores (4) colectores.
  12. 12. Sistema segun la reivindicacion 7, en el que los medios (5) de calculo estan centralizados en una red (7) de datos.
  13. 13. Un programa de ordenador configurado para causar la realizacion de un procedimiento segun al menos una de las reivindicaciones 1-6.
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