ES2636681T3 - Procedimiento de determinación de un consumo de potencia en una instalación eléctrica e instalación eléctrica de corriente alterna - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de determinación de un consumo de potencia en una instalación eléctrica (1), en la que un grupo de varias ramas de distribución individual (4) conectadas en paralelo está empalmado a una alimentación de corriente alterna (2), comprendiendo el procedimiento la acción de efectuar en el tiempo y de registrar unas mediciones de la tensión global (U) de alimentación del grupo de varias ramas (4), así como unas mediciones de los valores de intensidad y de desfase (IA, IB, ΨA, ΨB) de la corriente global (1) de alimentación del grupo de varias ramas (4), caracterizado porque el procedimiento comprende la acción de efectuar en el tiempo y de registrar unas mediciones de la intensidad (I3A, I3B) de una corriente individual particular (I3) que circula en una rama particular (4) entre las ramas del grupo, incluyendo el procedimiento unas etapas en las que: a) se detecta un cambio en cuanto al consumo eléctrico en la rama particular (4), y b) utilizando una medición de la tensión global (U) sustancialmente constante durante el cambio, unas mediciones de los valores de intensidad y de desfase (IA, IB, Ψ A, Ψ B) de la corriente global (I) antes y después del cambio, así como unas mediciones de las intensidades (I3A, I3B) de la corriente individual particular (I3) antes y después del cambio, se determina una potencia individual particular consumida en la rama particular (4), en dicha etapa b), se determina la potencia individual particular considerando que el conjunto (I1, I2) de las corrientes individuales que circulan en las ramas (4) del grupo con la excepción de la corriente individual particular (I3) se adicionan en una suma sustancialmente sin cambios a la salida del cambio, con respecto a antes del cambio y que deben satisfacerse simultáneamente dos condiciones que son: - que la corriente global (I) antes del cambio debe ser sustancialmente igual a la añadidura de la suma sustancialmente sin cambios a la corriente individual particular (I3) antes del cambio y - que la corriente global (I) después del cambio debe ser sustancialmente igual a la añadidura de la suma sustancialmente sin cambios a la corriente individual particular (I3) después del cambio, incluyendo dicha etapa b) unas subetapas en las que: b1) utilizando unas mediciones de los valores de intensidad y de desfase (IA, IB, /Psi;A, ΨB) de la corriente global (I) antes y después del cambio, así como unas mediciones de las intensidades (I3A, I3B) de la corriente individual particular (I3) antes y después del cambio, se determina dicha suma sustancialmente sin cambios de corrientes individuales (I1, I2), b2) se determina qué componente debe añadirse a la suma sustancialmente sin cambios de corrientes individuales (I1, I2) para obtener la corriente global (I), siendo este componente una determinación de la corriente individual particular (I3), b3) se calcula la potencia individual particular como que es el producto de la tensión global y de la corriente individual particular.
Description
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DESCRIPCION
Procedimiento de determinacion de un consumo de potencia en una instalacion electrica e instalacion electrica de corriente alterna
Campo tecnico de la invencion
La invencion se refiere a un procedimiento de determinacion de un consumo de potencia en una instalacion electrica, en la que un grupo de varias ramas de distribucion individual conectadas en paralelo esta empalmado a una alimentacion de corriente alterna. El procedimiento en cuestion es del tipo que comprende la accion de efectuar en el tiempo y de registrar unas mediciones de la tension global de alimentacion del grupo de varias ramas, asf como unas mediciones de los valores de intensidad y de desfase de la corriente global de alimentacion de este grupo.
La invencion se refiere igualmente a una instalacion electrica de corriente alterna, del tipo que incluye un grupo de varias ramas de distribucion individual conectadas en paralelo, asf como un sistema de supervision adaptado para efectuar en el tiempo y registrar unas mediciones de la tension global de alimentacion del grupo de varias ramas, asf como unas mediciones de los valores de intensidad y de desfase de una corriente global de alimentacion de este grupo.
Estado de la tecnica
Los particulares, como los otros agentes economicos, muestran un interes creciente por el dominio de sus propios consumos electricos. Un eje de este dominio se basa en un conocimiento detallado de diferentes consumos particulares en el interior de un consumo global. Por ejemplo, los habitantes de una casa o de un alojamiento de otro tipo pueden interesarse por su consumo electrico debido a la calefaccion, por el consagrado a la iluminacion y/o el debido a tal equipo, sin quedar satisfecho con el unico conocimiento del consumo global a escala del alojamiento.
En la actualidad, los habitantes de un alojamiento pueden generalmente tener acceso a su consumo electrico global, gracias a un contador de consumo electrico que equipa la lmea de empalme a la red publica de distribucion que alimenta el alojamiento. Cuando se desea conocer un consumo individual, por ejemplo, de un equipo dentro de un alojamiento, se equipa con un contador de consumo electrico la rama en la que esta conectado este equipo. La figura 6 adjunta es un esquema que representa un ejemplo actual de instalacion electrica domestica, en el que varios contadores de consumo electrico 101 informan sobre varios consumos individuales constitutivos de un consumo electrico global.
En esta figura 6, la referencia 102 designa un transformador de empalme a una red publica de distribucion de energfa electrica. Una llegada aguas arriba equipada con un contador de consumo electrico 103 empalma la instalacion electrica a este transformador 102. Identico o semejante al contador 103, cada contador de consumo electrico 101 equipa una de varias salidas de distribucion de energfa electrica a varias cargas 104. Una red alambrica esta prevista para encaminar los diferentes recuentos a una central electronica de medicion 105, que reune estos recuentos.
Un contador de consumo electrico es la vez costoso y voluminoso. Cuando se desea poder seguir varios consumos individuales en el interior de una instalacion, el sobrecoste que resulta de la multiplicacion de los contadores de consumo electrico se hace consecuente y puede constituir un verdadero freno para una verdadera colocacion de un sistema de seguimiento de consumos individuales. La posibilidad de una multiplicacion de contadores de este tipo puede, ademas, toparse con la falta de espacio disponible en un numero de cuadros generales electricos actualmente en servicio en casa de los particulares.
Otros dispositivos de recuento descritos en los documentos EP2026299 y WO2011/002725 se refieren a unas mediciones de energfa por reconocimiento de cargas basadas en la deteccion de senales transitorias.
Exposicion de la invencion
La invencion tiene al menos como finalidad permitir una reduccion del coste de acceso al conocimiento de un consumo electrico individual constitutivo de un consumo electrico global medido, dentro de una instalacion electrica de corriente alterna.
Segun la invencion, esta finalidad se consigue gracias a un procedimiento del tipo anteriormente citado que comprende, ademas, la accion de efectuar en el tiempo y de registrar unas mediciones de la intensidad de una corriente individual particular que circula en una rama particular entre las ramas del grupo. El procedimiento segun la invencion se define en la reivindicacion 1. La invencion saca partido de la constatacion segun la cual unas informaciones pueden deducirse de un cambio de la potencia consumida en una rama, si se combinan unos datos sobre el funcionamiento antes del cambio con unos datos sobre el funcionamiento despues de este cambio.
El procedimiento segun la invencion permite determinar una potencia individual en una rama particular entre varias ramas, a partir de mediciones de intensidad en esta rama particular, dado que se dispone de los valores que caracterizan la alimentacion electrica global del conjunto de las ramas. En concreto, la potencia individual consumida
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en la rama particular se determina en ausencia de una medicion directa del desfase de la corriente en esta rama particular, mientras que un calculo directo de una potencia electrica se basa, en corriente sinusoidal, en un conocimiento de la tension entre dos bornes, de la intensidad de la corriente que circula entre estos dos bornes y del desfase entre la tension y la corriente.
La disponibilidad de una medicion de las magnitudes que caracterizan la alimentacion electrica global de un conjunto de varias ramas en paralelo es un caso corriente en distribucion electrica. Este caso es, en concreto, el de las instalaciones electricas en las que varias salidas estan conectadas a una misma llegada de empalme a una red publica de distribucion de energfa electrica y en las que esta llegada esta equipada con un contador de consumo de energfa electrica. En un caso de este tipo, el procedimiento segun la invencion permite equipar solo con un ampenmetro la rama particular de la que se quiere seguir el consumo. Ahora bien, un ampenmetro es generalmente bastante menos costoso y menos voluminoso que un contador de consumo de energfa electrica.
El procedimiento de determinacion de un consumo electrico segun la invencion puede incorporar una u otras varias caractensticas ventajosas, aisladamente o en combinacion, en particular entre las que se definen a continuacion.
Ventajosamente, en la subetapa b1) de la reivindicacion 1, se determina dicha suma sustancialmente sin cambios de corrientes individuales como que satisfacen simultaneamente dichas dos condiciones.
Ventajosamente, en la subetapa b1) de la reivindicacion 1, se determina dicha suma sustancialmente sin cambios de corrientes individuales resolviendo numericamente un sistema de dos ecuaciones con dos incognitas, que es el siguiente:
\(XA-Xsf+(YA-Ysf = ll l(Xe-Xs)2+(ye-ys)2 = /32e
i1 I2
donde 'ia e :,tj son respectivamente una medicion al cuadrado de la intensidad de la corriente individual particular antes del cambio y una medicion al cuadrado de la intensidad de la corriente individual particular despues del cambio,
donde Xa e Ya son respectivamente la abscisa y la ordenada de la representacion vectorial de la corriente global tal como se mide antes del cambio, en un diagrama de Fresnel,
donde Xb e Yb son respectivamente la abscisa y la ordenada de la representacion vectorial de la corriente global tal como se mide despues del cambio, en el diagrama de Fresnel,
y donde Xs e Ys son dos incognitas y son respectivamente la abscisa y la ordenada de la representacion vectorial de dicha suma sustancialmente sin cambios de corrientes individuales, en el diagrama de Fresnel, antes y despues del cambio.
Ventajosamente, la etapa b) de la reivindicacion 1 comprende unas subetapas en las que: - se determina un valor de intensidad AB por medio de la siguiente relacion:
donde Ia y Ya son respectivamente una intensidad y un desfase medidos de la corriente global antes del cambio y donde Ib y Yb son respectivamente una intensidad y un desfase medidos de la corriente global despues del cambio,
se determina un valor de angulo qji por medio de la siguiente relacion:
se determina un valor de angulo Y2 por medio de la siguiente relacion:
donde I3A e I3B son respectivamente una medicion de la intensidad de la corriente individual particular antes del cambio y una medicion de la intensidad de la corriente individual particular despues del cambio.
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Ventajosamente, la etapa b) de la reivindicacion 1 comprende una subetapa en la que:
- se determina la potencia individual particular despues del cambio por medio de la siguiente relacion:
^B = L/x/3BXsen(^ + ^2)
donde P3B y U son respectivamente dicha potencia individual particular despues del cambio y la medicion de la tension global.
Ventajosamente, el procedimiento de determinacion de un consumo de potencia comprende una etapa en la que:
- se determina el desfase de la corriente individual particular despues del cambio, por medio de la siguiente relacion:
donde ^3b es el desfase de la corriente individual particular despues del cambio.
Ventajosamente, en la etapa b), se elimina una solucion aberrante entre dos soluciones posibles.
La invencion tiene igualmente como objeto una instalacion electrica del tipo anteriormente citado cuyo sistema de supervision esta adaptado para efectuar en el tiempo y registrar unas mediciones de la intensidad de una corriente individual particular que circula en una rama particular entre las ramas del grupo, incluyendo el sistema de supervision un dispositivo calculador que tiene la capacidad:
- de detectar un cambio en cuanto al consumo electrico en la rama particular,
- utilizando una medicion de la tension global sustancialmente constante durante el cambio, unas mediciones de los valores de intensidad y de desfase de la corriente global antes y despues del cambio, asf como unas mediciones de las intensidades de la corriente individual particular antes y despues del cambio, de determinar una potencia individual particular consumida en la rama particular, comprendiendo dicho dispositivo calculador unos medios para conducir un procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
La instalacion electrica segun la invencion puede incorporar una u otras varias caractensticas ventajosas, aisladamente o en combinacion. En particular, el dispositivo calculador tiene ventajosamente la capacidad de conducir un procedimiento tal como se ha definido anteriormente.
Descripcion somera de los dibujos
Otras ventajas y caractensticas se desprenderan mas claramente de la descripcion que va a seguir de modos particulares de realizacion de la invencion dados a titulo de ejemplos no limitativos y representados en los dibujos adjuntos, entre los que:
- la figura 1 es un esquema electrico simplificado de una instalacion electrica conforme a la invencion;
- la figura 2 es un organigrama de la logica de funcionamiento de un procedimiento que se implementa en el marco
de una determinacion de un consumo individual constitutivo del consumo global de la instalacion electrica de la figura 1;
- la figura 3 es un diagrama de Fresnel que ilustra como procede una etapa de un procedimiento conforme a la invencion y previsto para determinar el consumo individual anteriormente citado;
- la figura 4 es un diagrama de Fresnel que recoge el de la figura 3 y que indica, ademas, unos detalles
complementarios que se refieren a una operacion incluida en una primera forma de efectuar la etapa
esquematizada en esta figura 3;
- la figura 5 es un diagrama de Fresnel que recoge igualmente el de la figura 3 y que indica, ademas, unos detalles complementarios que se refieren a una segunda forma de efectuar la etapa esquematizada en esta figura 3.
Las figuras adjuntas cuentan, ademas, con una figura 6, que es un esquema electrico simplificado de una instalacion electrica segun una tecnica anterior a la invencion.
Descripcion de un modo preferente de la invencion
En la figura 1 se representa una instalacion electrica 1 adaptada para una implementacion de un procedimiento conforme a la invencion. En interes de la claridad, la figura 1 esta simplificada y ciertos constituyentes tradicionales se han omitido en ella. En particular, solo esta representada la fase, mientras que el neutro no lo esta.
La instalacion electrica 1 puede pertenecer a un consumidor final y encontrarse en un conjunto o un edificio, tal como un edificio de viviendas o un inmueble de oficinas, donde existen varias cargas distintas a alimentar y donde cabe efectuar una distribucion de energfa electrica. Esta instalacion electrica 1 puede, en concreto, ser la de una casa individual o la de un alojamiento de particulares.
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La instalacion electrica 1 esta alimentada por una alimentacion electrica de corriente alterna sinusoidal 2, a la que esta empalmada por una llegada 3 y que puede, en concreto, ser una red publica de distribucion de ene^a electrica.
Varias salidas estan conectadas a la llegada 3. Cada una de ellas forma parte de una de varias ramas 4 montadas en paralelo, en las que estan conectadas unas cargas 5 a alimentar. En el ejemplo representado, estas ramas 4 estan en numero de tres. Ni que decir tiene que su numero puede ser diferente de tres.
La llegada 3 esta equipada con un contador de consumo de energfa electrica 6, que mide en el tiempo varias magnitudes caractensticas del suministro electrico global al grupo de ramas 4, esto es, la tension global de alimentacion U, asf como los valores de intensidad y de desfase de la corriente global de alimentacion I que circula en la llegada 3.
Una o varias ramas 4 estan equipadas cada una con un sensor de corriente o ampenmetro 7. En el ejemplo representado, un ampenmetro 7 mide la intensidad de la corriente individual Ii, I2 o I3 en cada rama 4. La referencia 8 designa un cuadro general de baja tension donde estan agrupados varios aparatos electricos, incluido el contador de consumo 6 y los ampenmetros 7.
Un dispositivo calculador 9 recoge y registra en el tiempo, es decir, a todo lo largo del funcionamiento de la instalacion electrica 1, unas mediciones efectuadas por la instrumentacion de medicion, esto es, el contador de consumo 6 y los ampenmetros 7, que intercambian con el por medio de una comunicacion inalambrica, tal como una comunicacion hertziana, simbolizada por las flechas 10. Aunque se prefiera una comunicacion inalambrica, la comunicacion entre la instrumentacion de medicion y el dispositivo calculador 9 puede ser alambrica, incluso mixta. El dispositivo calculador 9 esta equipado con al menos un puerto de entrada/salida 11, por medio del que puede comunicar con un dispositivo exterior tal como un ordenador de configuracion, de supervision, de control y/o de pilotaje.
El contador de consumo 6, los ampenmetros 7 y el dispositivo calculador 9 forman juntos todo o parte de un sistema de supervision del funcionamiento de la instalacion electrica 1.
El dispositivo calculador 9 conduce el procedimiento cuya logica esta representada en la figura 2. Este procedimiento es conveniente para las ramas 4 en las que los cambios de consumo de potencia se hacen por intervalo, por el hecho de la naturaleza de sus cargas 5. En otras palabras, es conveniente cuando la potencia consumida en una rama 4 es sustancialmente estable entre dos cambios.
En una primera etapa 20 del procedimiento esquematizado en la figura 2, el dispositivo calculador 9 vigila las apariciones de cambios que afectan a las intensidades de las corrientes en las ramas 4 y/o el consumo global de la instalacion electrica 1. Cuando se ha detectado un cambio de este tipo, el dispositivo calculador 9 pasa a una etapa 21, en la que realiza un filtrado que distingue los cambios significativos y duraderos de los otros cambios, insignificantes y/o pasajeros.
Los cambios significativos se definen como superiores a un umbral predeterminado que se elige teniendo en cuenta diversos datos como el tipo de empleo de la instalacion electrica 1. Los cambios pasajeros se definen como que tienen una duracion superior a una temporizacion predeterminada, por ejemplo, del orden de 2 a 3 s. En el caso en que se le responde con la negativa a la pregunta de saber si el cambio detectado es significativo y duradero, el dispositivo calculador 9 regresa a la etapa de vigilancia 20. En el caso contrario, se inicia una etapa 22.
Despues de haber utilizado las mediciones de las intensidades de las corrientes individuales I1 a I3 para determinar en que rama 4 ha tenido lugar la variacion de consumo de potencia en el origen del cambio detectado, el dispositivo calculador 9 responde a una nueva pregunta en la etapa 22. Esta pregunta consiste en preguntarse si la corriente en la rama 4 afectada por el cambio de consumo era nula o no antes del cambio.
En el caso en que la antigua corriente individual en la rama 4 afectada por el cambio de consumo fuera nula, se lleva a cabo un calculo simplificado en la etapa 23 y consiste en determinar la potencia individual consumida en esta rama despues del cambio como que es igual a la variacion de la potencia global consumida por la instalacion electrica y determinado por el contador de consumo 6 o a partir de sus unicas mediciones de las magnitudes caractensticas de la alimentacion electrica global del grupo de ramas 4, es decir, de los valores de tension, de intensidad y de desfase de esta alimentacion.
Si la corriente individual en la rama 4 donde se ha producido el cambio de consumo de potencia no fuese nula antes del cambio, el dispositivo calculador 9 ejecuta la etapa 24, en la que determina la nueva potencia individual consumida en esta rama 4, procediendo de una manera que se explica mas abajo con la ayuda del diagrama de Fresnel de la figura 3.
Esta manera de proceder considera que la instalacion electrica 1 esta alimentada por una corriente sustancialmente sinusoidal, sin o con pocas distorsiones armonicas. En caso de distorsiones armonicas, la potencia individual determinada por el dispositivo calculador 9 sera menos precisa.
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Al menos en las formulas de calculo de potencia presentes en lo que sigue y/o en las reivindicaciones adjuntas, los valores de tension y de intensidad mencionados son unos valores eficaces.
La figura 3 considera mas precisamente el caso de un cambio de consumo de potencia que se produce en la rama 4
donde circula la corriente individual I3. Representada por el vector U en la figura 3, la tension en los bornes de cada rama 4 es la tension global U de alimentacion de la instalacion 1. El cambio de consumo de potencia solo tiene un efecto muy escaso, si no insignificante, sobre ella. De hecho, se considera que esta tension global U no se modifica durante el cambio de consumo de potencia. Como contrapartida, este cambio afecta a la corriente global I como la corriente individual I3.
En la figura 3, el vector ^ y el vector 3^ son respectivamente la representacion grafica de la corriente global I y la representacion grafica de la corriente individual I3 en un mismo instante, que es un primer instante que se situa antes
del cambio. El vector y el vector son respectivamente la representacion grafica de la corriente global I y la representacion grafica de la corriente individual I3 en un mismo instante, que es un segundo instante que se situa despues del cambio. El primero como el segundo instante se eligen fuera de la fase de cambio propiamente dicha. En otras palabras, cada uno de ellos se encuentra en una fase de funcionamiento estabilizado y constante de la instalacion electrica 1, de manera que las transitorias esten excluidas de ahf
Los valores de tension, de intensidad y de desfase medidos por el contador 6 determinan losvectores U, A e s, que, por lo tanto, se conocen. Como contrapartida, las magnitudes que caracterizan la corriente individual I3 no se miden todas. De hecho, solo lo son las intensidades, con la excepcion de los desfases, en lo que se refiere a esta corriente individual I3.
Una variacion de potencia solo se ha producido en la rama 4 donde circula la corriente I3. El conjunto de las corrientes individuales que circulan en las otras ramas 4, con la excepcion, por lo tanto, de la corriente individual I3, se adicionan en una suma sustancialmente sin cambios entre el primer instante antes del cambio de consumo de potencia y el segundo instante despues de este cambio. En el ejemplo considerado, esta suma es la suma de las
corrientes h e I2. Su representacion grafica en la figura 3 es el vector OSi donde O es el origen de un sistema de referencia ortonormal.
Como este vector OS es el mismo antes y despues del cambio, debe satisfacerse a la vez:
- que
- que
OS+ l3A - lA(- OA) OS+ 1-,R = 1R(= OB).
y
Es lo que ilustra la figura 3.
La norma del vector es la medicion I3A de la intensidad de la corriente I3 antes del cambio. La norma del vector
*36 es la medicion I3B de la intensidad de la corriente I3 despues del cambio. El punto S esta en la interseccion de dos drculos, esto es, un drculo de centro A y de radio la intensidad I3A de la corriente I3 tal como se mide antes del cambio y un drculo de centro B y de radio la intensidad I3B de la corriente I3 tal como se mide despues del cambio.
Basandose en lo que precede, una primera manera de proceder es resolver numericamente un sistema de dos ecuaciones con dos incognitas, que es el siguiente:
j(X,-xs)2+(V^-V92 =
\(Xg- Xsf +(Yg-Ysf =
Xa e Ya son las coordenadas cartesianas del vector ^ en el sistema de referencia ortonormal anteriormente citado, del que solo el origen O se representa en interes de la claridad.
Xb e Yb son las coordenadas cartesianas del vector ^ en el sistema de referencia ortonormal.
Xs e Ys son dos incognitas y son las coordenadas cartesianas del vector OSi siempre en el mismo sistema de referencia ortonormal.
El dispositivo calculador 9 puede resolver el sistema (1) de dos ecuaciones con dos incognitas por medio de un metodo matematico de resolucion numerica que se basa en una variacion progresiva de Xs e Ys, estando controlado
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por un criterio de convergencia pertinente.
Por ejemplo, un metodo numerico de determinacion del punto S puede consistir en desplazarse paso a paso sobre uno de los dos drculos anteriormente citados, que son el drculo de centro A y de radio la intensidad I3A y el drculo de centro B y de radio la intensidad I3B. En cada paso sobre uno de los drculos, se verifica si se encuentra o no en la cercama inmediata del otro drculo.
Es conveniente senalar que el sistema (1) posee dos soluciones que corresponden a los puntos S y S' en la figura 4. El punto S' corresponde a una solucion aberrante ffsicamente, que debe eliminarse para conservar solo la otra solucion, la que corresponde al punto S.
La eliminacion del punto S' puede hacerse calculando, para cada uno de los puntos S y S', las potencias activas y reactivas antes y despues de la variacion de potencia observada y reteniendo solo aquel de los dos puntos S y S' para el que estas potencias responden a los siguientes criterios:
- las potencias activas antes y despues de la variacion de potencia deben ser positivas, considerandose que las cargas 5 se supone que consumen y no suministran potencia activa,
- las potencias reactivas antes y despues de la variacion de potencia deben ser de mismo signo y coherentes con la naturaleza de la o de las cargas 5 en la rama 4, esto es, positivas en caso de cargas 5 capacitivas y negativas en caso de carga 5 selficas.
Una vez que se ha determinado el punto S, se determina facilmente el vector ^3e y los valores de intensidad y de desfase caracteristicos de la nueva corriente I3, por medio de la siguiente relacion: .
La nueva potencia P3B, es decir, la posterior al cambio y consumida en la rama 4 donde circula la corriente I3, se calcula a continuacion por el dispositivo calculador 9, como que es el producto escalar de los vectores U e ^3e: La antigua potencia P3A en esta rama 4 puede calcularse igualmente, de manera semejante, esto es, por medio de la relacion P3a = 0'Ia
La figura 5 ilustra unas relaciones geometricas y trigonometricas que se emplean en una segunda manera de proceder para determinar la potencia consumida en la rama 4 donde circula la corriente I3. En lugar o como complemento de la primera manera de proceder expuesta anteriormente, el dispositivo calculador 9 puede implementar esta segunda manera de proceder, que se basa en un calculo analftico y que va a exponerse ahora.
En el triangulo AOB visible en la figura 5, se tiene la siguiente relacion:
AB2 = l2A + I2b-2x IAx IBxcos(angulo/\OS) (2)
Ia e Ib son respectivamente una medicion de la intensidad de la antigua corriente global I (antes del cambio) y una medicion de la intensidad de la nueva corriente global I (despues del cambio).
De la relacion (2), se deduce la siguiente igualdad:
Ya y Yb son respectivamente una medicion del desfase de la antigua corriente global I y una medicion del desfase de la nueva corriente global I.
Segun la segunda manera de proceder, el dispositivo calculador 9 determina el valor de intensidad AB por medio de la igualdad (3).
Por otra parte, se tiene la siguiente relacion:
PB-PA = UxABxsen(i//l) (4)
Pa es la antigua potencia global consumida por la instalacion electrica 1, es decir, por el conjunto de las ramas 4, tal como se mide por el contador 6 antes del cambio. Pb es la nueva potencia global consumida por esta instalacion electrica 1, tal como se mide por el contador 6 despues del cambio. U es una medicion de la tension global en los bornes del grupo de ramas 4.
5
10
15
20
25
30
De la relacion (4), se deduce la siguiente igualdad:
Segun la segunda manera de proceder, el dispositivo calculador 9 determina el valor de angulo ^i por medio de la igualdad (5).
En el triangulo ABS visible en la figura 5, se tiene la siguiente relacion:
SA2 = SB2 + AB2 — 2 x SB x AB x cost/>2
De la relacion (6), se deduce la siguiente igualdad:
(6)
Segun la segunda manera de proceder, el dispositivo calculador 9 determina el valor de angulo ^2 por medio de la igualdad (7).
Por otra parte, se tiene la siguiente relacion:
SH = SB x sen (t/^ + ip2) (8)
De la relacion (8), se deduce la siguiente igualdad:
P3B = Uxl3Bxsen(y/l + y/2) (9)
Segun la segunda manera de proceder, el dispositivo calculador 9 utiliza la igualdad (9) para determinar la nueva potencia individual P3B en la rama 4 donde circula la corriente I3.
Por supuesto, las formulas empleadas pueden presentar otra forma que no sea las igualdades (3), (5), (7) y (9), permaneciendo al mismo tiempo en el marco de la segunda manera de proceder que acaba de exponerse. Por ejemplo, las igualdades (3), (5), (7) y (9) pueden combinarse en el sentido de una reduccion del numero de formulas empleadas. En concreto, la igualdad (3) puede incorporarse en la igualdad (5), asf como en la igualdad (7), mientras que estas igualdades (5) y (7) pueden incorporarse en la igualdad (9).
El dispositivo calculador 9 puede determinar igualmente el desfase ^3b de la nueva corriente I3, es decir, de la corriente I3 despues del cambio, por medio de la siguiente relacion:
y/3B = x/2-{y/i + y/i) (10)
El dispositivo calculador 9 puede determinar igualmente la antigua potencia individual P3A, es decir, la potencia consumida antes del cambio, en la rama 4 donde circula la corriente I3. Para ello, puede emplear la siguiente relacion:
El dispositivo calculador 9 puede determinar igualmente la nueva potencia individual reactiva Q3B, es decir, la potencia reactiva despues del cambio, en la rama 4 donde circula la corriente I3. Para ello, puede emplear la siguiente relacion:
qs = l/x/3Bxcos(^ + ^2) (12)
El dispositivo calculador 9 puede determinar igualmente la antigua potencia individual reactiva Q3A, es decir, la potencia reactiva antes del cambio, en la rama 4 donde circula la corriente I3. Para ello, puede emplear la siguiente
relacion:
Q/i —Qs (Qb Qa) 0^)
Como la primera manera de proceder que utiliza una resolucion numerica, la segunda manera de proceder que se basa en una resolucion trigonometrica da dos soluciones que corresponden a los puntos S y S' de la figura 4. Estas 5 dos soluciones vienen de que el calculo de arcoseno en la formula (5) puede verse atribuido un valor positivo o negativo. La solucion aberrante correspondiente al punto S' se elimina en la segunda manera de proceder como lo es en la primera manera de proceder.
A partir de sus exposiciones mas arriba en el caso del monofasico, las dos maneras posibles de proceder en la etapa 24 pueden transponerse sin dificultad particular al caso de una instalacion electrica para corrientes polifasicas. 10 En interes de la claridad, sus transposiciones en este caso de una instalacion electrica para corrientes polifasicas no se detallan aquf.
La invencion no se limita a los modos de realizacion descritos anteriormente. En particular, no se limita al caso de una corriente alterna monofasica, sino que puede, al contrario, implementarse igualmente en unas instalaciones electricas para corrientes polifasicas. Ademas, el campo de la invencion abarca tanto la media y la alta tension como 15 la baja tension, aunque el ejemplo descrito anteriormente se situe en el campo de la baja tension.
Claims (8)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Procedimiento de determinacion de un consumo de potencia en una instalacion electrica (1), en la que un grupo de varias ramas de distribucion individual (4) conectadas en paralelo esta empalmado a una alimentacion de corriente alterna (2), comprendiendo el procedimiento la accion de efectuar en el tiempo y de registrar unas mediciones de la tension global (U) de alimentacion del grupo de varias ramas (4), asf como unas mediciones de los valores de intensidad y de desfase (Ia, Ib, Ya, Yb) de la corriente global (1) de alimentacion del grupo de varias ramas (4), caracterizado porque el procedimiento comprende la accion de efectuar en el tiempo y de registrar unas mediciones de la intensidad (I3A, I3b) de una corriente individual particular (I3) que circula en una rama particular (4) entre las ramas del grupo, incluyendo el procedimiento unas etapas en las que:a) se detecta un cambio en cuanto al consumo electrico en la rama particular (4), yb) utilizando una medicion de la tension global (U) sustancialmente constante durante el cambio, unas mediciones de los valores de intensidad y de desfase (Ia, Ib, Ya, Yb) de la corriente global (I) antes y despues del cambio, asf como unas mediciones de las intensidades (I3A, I3b) de la corriente individual particular (I3) antes y despues del cambio, se determina una potencia individual particular consumida en la rama particular (4), en dicha etapa b), se determina la potencia individual particular considerando que el conjunto (I1, I2) de las corrientes individuales que circulan en las ramas (4) del grupo con la excepcion de la corriente individual particular (I3) se adicionan en una suma sustancialmente sin cambios a la salida del cambio, con respecto a antes del cambio y que deben satisfacerse simultaneamente dos condiciones que son:- que la corriente global (I) antes del cambio debe ser sustancialmente igual a la anadidura de la sumasustancialmente sin cambios a la corriente individual particular (I3) antes del cambio y- que la corriente global (I) despues del cambio debe ser sustancialmente igual a la anadidura de la sumasustancialmente sin cambios a la corriente individual particular (I3) despues del cambio,incluyendo dicha etapa b) unas subetapas en las que:b1) utilizando unas mediciones de los valores de intensidad y de desfase (Ia, Ib, Ya, Yb) de la corriente global (I) antes y despues del cambio, asf como unas mediciones de las intensidades (I3A, I3b) de la corriente individual particular (I3) antes y despues del cambio, se determina dicha suma sustancialmente sin cambios de corrientes individuales (I1, I2),b2) se determina que componente debe anadirse a la suma sustancialmente sin cambios de corrientes individuales (I1, I2) para obtener la corriente global (I), siendo este componente una determinacion de la corriente individual particular (I3),b3) se calcula la potencia individual particular como que es el producto de la tension global y de la corriente individual particular.
- 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque, en la subetapa b1), se determina dicha suma sustancialmente sin cambios de corrientes individuales (I1, I2) como que satisface simultaneamente dichas dos condiciones.
- 3. Procedimiento segun la reivindicacion 2, caracterizado porque, en la subetapa b1), se determina dicha suma sustancialmente sin cambios de corrientes individuales (I1, I2) resolviendo numericamente un sistema de dos ecuaciones con dos incognitas, que es el siguiente:!a-J-,v-s)2*(K,-i;s)! = 4/: rdonde ’1 e son respectivamente una medicion al cuadrado de la intensidad de la corriente individual particular (I3) antes del cambio y una medicion al cuadrado de la intensidad de la corriente individual particular (I3) despues del cambio,—*donde Xa e Ya son respectivamente la abscisa y la ordenada de la representacion vectorial ('*) de la corriente global (I) tal como se mide antes del cambio, en un diagrama de Fresnel,donde Xb e Yb son respectivamente la abscisa y la ordenada de la representacion vectorial (^S) de la corriente global (I) tal como se mide despues del cambio, en el diagrama de Fresnel,y donde Xs e Ys son dos incognitas y son respectivamente la abscisa y la ordenada de la representacion vectorial de dicha suma sustancialmente sin cambios de corrientes individuales (I1, I2), en el diagrama de Fresnel, antes y despues del cambio.
- 4. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la etapa b) comprende unas subetapas en las que:510152025303540se determina un valor de intensidad AB por medio de la siguiente relacion:AB= iJlj+I2,,-2xIa x/ffxcos(^-^)donde Ia y Ya son respectivamente una intensidad y un desfase medidos de la corriente global (I) antes del cambio y donde Ib y Yb son respectivamente una intensidad y un desfase medidos de la corriente global (I) despues del cambio,- se determina un valor de angulo Yi por medio de la siguiente relacion:
imagen1 - se determina un valor de angulo Y2 por medio de la siguiente relacion:imagen2 donde I3A e I3B son respectivamente una medicion de la intensidad de la corriente individual particular (I3) antes del cambio y una medicion de la intensidad de la corriente individual particular (I3) despues del cambio. - 5. Procedimiento segun la reivindicacion 4, caracterizado porque la etapa b) comprende una subetapa en la que:- se determina la potencia individual particular despues del cambio por medio de la siguiente relacion:^B = L/x/3BXsen(^ + ^2)donde P3B y U son respectivamente dicha potencia individual particular despues del cambio y la medicion de la tension global (U).
- 6. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado porque comprende una etapa en la que:- se determina el desfase de la corriente individual particular (I3) despues del cambio, por medio de la siguiente relacion:
imagen3 donde Y3b es el desfase de la corriente individual particular (I3) despues del cambio. - 7. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, en la etapa b), se elimina una solucion aberrante (S') entre dos soluciones posibles (S, S').
- 8. Instalacion electrica de corriente alterna, que incluye un grupo de varias ramas de distribucion individual (4) conectadas en paralelo, asf como un sistema de supervision (6, 7, 9) adaptado para efectuar en el tiempo y registrar unas mediciones de la tension global (U) de alimentacion del grupo de varias ramas (4), asf como unas mediciones de los valores de intensidad y de desfase (Ia, Ib, Ya, Yb) de una corriente global (I) de alimentacion del grupo de varias ramas (4), caracterizada porque el sistema de supervision (6, 7, 9) esta adaptado para efectuar en el tiempo y registrar unas mediciones de la intensidad (I3A, I3b) de una corriente individual particular (I3) que circula en una rama particular (4) entre las ramas del grupo, incluyendo el sistema de supervision un dispositivo calculador (9) que tiene la capacidad:- de detectar un cambio en cuanto al consumo electrico en la rama particular (4) y- utilizando una medicion de la tension global (U) sustancialmente constante durante el cambio, unas mediciones de los valores de intensidad y de desfase (Ia, Ib, Ya, Yb) de la corriente global (I) antes y despues del cambio, asf como unas mediciones de las intensidades (I3A, I3B) de la corriente individual particular (I3) antes y despues del cambio, de determinar una potencia individual particular consumida en la rama particular (4).comprendiendo dicho dispositivo calculador (9) unos medios para conducir un procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
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