ES2663881T3

ES2663881T3 - Sistema para operar y supervisar cables de potencia

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Publication number: ES2663881T3
Application number: ES14747140.3T
Authority: ES
Inventors: Miguel BATISTA OLIVEIRA COSTA LEAL
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2014-07-09
Publication date: 2018-04-17
Anticipated expiration: 2034-07-09
Also published as: SA516370409B1; UA116256C2; US20160172827A1; US9923344B2; RU2016105102A3; CA2918474A1; RU2016105102A; AU2014291677A1; PT3022812T; AU2014291677B2; WO2015008196A2; EP3022812B1; WO2015008196A3; EP3022812A2

Abstract

Sistema de operación y supervisión de los cables de potencia (6) de alta y/o media y/o baja tensión que comprende: a) Torre comprensiva de un transformador de potencia (1); b) Cable y disyuntor (2); c) Caja de distribución eléctrica (3); d) Módulo maestro (4), comprensivo de por un módulo GSM/GPRS (17); e) Cable para alimentar el módulo maestro y la comunicación AF (5); f) Cable(s) de potencia (6); g) Disyuntor (7); h) Cable(s) (8) que conecta(n) el disyuntor (7) al módulo de derivación (9); i) Módulos de derivación (9); j) Bornes de conexión del motor (10); k) Cable para alimentar el módulo esclavo y la comunicación AF (11); 1) Módulo esclavo (12); m) Motor/bomba (13); n) Software operativo de soporte, en el que el módulo maestro (4) se encuentra aguas arriba del cable de potencia (6) Y se comunica bidireccionalmente con el (los) módulo(s) esclavo (s) (12), que se encuentra(n) aguas abajo del cable de potencia (6) y en el que un disyuntor (7) situado aguas abajo a al menos uno de los cables de potencia (6) se conecta a al menos uno de los módulos de derivación a través del (los) cable(s) (8).

Description

Sistema para operar y supervisar cables de potencia

CAMPO DE LA INVENCiÓN

[0001] La presente invención se refiere a un sistema para operar y supervisar en remoto la integridad de cables monofásicos o trifásicos de potencia HV/MV/LV (alta/medialbaja tensión). La presente invención es aplicable a la industria del cable de potencia y en cualquiera otra industria que dependa de la integridad de cables de potencia, tales como sistemas antirrobo de cables eléctricos, sistemas de irrigación, sistemas de comunicación, entre otros.

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN

[0002] Actualmente existen algunos sistemas de supervisión, en particular sistemas antirrobo de cables eléctricos

o de potencia y de metal (u otros conductores eléctricos) en los sistemas de riego, basados en principios que difieren del principio en el cual descansa la invención presente:

El documento CN102540014 describe un método basado en la detección del corte a través de la medida de la resistencia del blindaje de acero del cable y de uno de los hilos conductores internos del mismo cable. Además, se aplican pulsos cortos para los que el tiempo medido de reflejo varia en función de la longitud del cable. Si se interrumpe el cable, el tiempo de retorno es menor, la resistencia del blindaje de acero más el cable conductor interno varia y se activa la condición de alarma.

El documento CN202159397 describe un método para prevenir el robo de cables eléctricos a través de la supervisión combinada de voltaje y corriente.

[0003] Otro método antirrobo de cables se describe en el documento CN101950458 relativo a infraestructuras para lámparas de alumbrado público. El método descrito está basado en la colocación de condensadores junto a cada lámpara, que equivale a una frecuencia de resonancia para un determinado grupo de lámparas. El corte de un cable altera la frecuencia de resonancia y ello activa la condición de alarma.

[0004] El documento CN 1 01114007 describe un sistema antirrobo de cables eléctricos, mediante la aplicación de una pequeña carga eléctrica sobre la linea, de forma que, aunque no haya consumo, al menos la imposición de dicha carga permite saber si el cable fue interrumpido.

[0005] El documento CN201274077 describe un sistema antirrobo de cables eléctricos basado en el principio expuesto en el documento CN101114007, es decir, la detección del corte de cable se produce cuando la corriente de línea es igual a cero, porque en circunstancias normales, al menos la corriente de referencia impuesta deberia leerse.

[0006] El documento CN201017757 describe otro sistema antirrobo de cables eléctricos bajo el principio del cambio de impedancia de la infraestructura cuando el cable se corta.

[0007] El documento CN 202632454 revela una alarma antirrobo para un cable de farolas de carretera, que incluye un host antirrobo y un terminal antirrobo, el host antirrobo que incluye un microprocesador, un circuito de conversión de comunicaciones multiserie, un circuito transmisor-receptor de datos de ondas portadoras de potencia trifásica de baja tensión, un circuito conductor trifásico de interfaz modulador y demodulador de ondas y un circuito local de emisión de alarma. Este documento no revela un dispositivo electrónico comprensivo de al menos un módulo de derivación que comprenda al menos un filtro de la serie LC , que aporte un efecto técnico adicional.

[0008] El documento CN 201514691 revela un sistema de protección de equipos eléctricos, en particular un sistema de llamada antirrobo eléctrico basado en una red GSM, para supervisar el funcionamiento del equipo eléctrico y emitir rápidamente una alarma en caso de condiciones anormales. Sin embargo, este documento por si solo o en combinación con otros no permite a una persona experta alcanzar la solución de la presente invención.

[0009] US 7880612 82 revela un método y dispositivo de alarma utilizado para prevenir el robo de metal en los sistemas de riego. El dispositivo de alarma se acopla a una pluralidad de conductores eléctricos como por ejemplo cableado de cobre, que necesitan protección, y el circuito del sistema de irrigación preexistente. El dispositivo de alarma detecta la tensión en el circuito del sistema de riego y si no hay señales de tensión del circuito del sistema de riego, entonces el dispositivo de alarma automáticamente interrumpe el circuito original y se inserta en el circuito del sistema de riego. El dispositivo de alarma entonces envia una baja tensión, baja corriente por la pluralidad de conductores eléctricos y la pluralidad de conductores entonces se convierten en parte de un circuito que da energia a un interruptor magnético localizado en el dispositivo de alarma. Una violación de la integridad de la pluralidad de conductores, como el desprendimiento fisico, activa una condición de alarma que provoca alarmas visuales y sonoras, además de activar un marcador automático. La invención presente difiere de este método en el principio operativo, el cual implica una comunicación entre módulos usando líneas eléctricas como canal de comunicación y módulos de derivación para pasar a través de disyuntores abiertos, lo cual permite la inspección y supervisión de varios pivotes con el mismo sisterr.a (independientemente de la maniobra de los interruptores). Al mismo tiempo, la comunicación entre módulos permite, en remoto, manejar y la supervisar la situación de los pivotes del sistema de riego, de las estaciones transformadoras de potencia y de las bombas. CN 2 924 662 revela un sistema para el funcionamiento y supervisión de los cables de potencia (de una farola) de alta y/o media y/o baja tensión. El sistema comprende un transformador de potencia; cable y. disyuntor; caja de distribución eléctrica; cable de potencia; disyuntor; cable de conexión entre el disyuntor y el módulo de derivación ; módulo de derivación; módulo esclavo.

DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN

[0010] La presente invención define un sistema que comprende un dispositivo electrónico para operar y supervisar en remoto la integridad de cables monofásicos o trifásicos de potencia HV/MV/LV (alta/media/baja tensión), con independencia del cable de tensión, siendo la protección contra el robo de cables de potencia uno de los varios usos ventajosos.

1 -Sistemas antirrobo

[0011] Uno de las plasmaciones preferentes se refiere a un sistema electrónico antirrobo para cables de corriente, que puede incluir el cobre o cualquier otro conductor eléctrico.

[0012] El robo de cable de cobre está en o cerca de su punto más alto de todos los tiempos, debido a un malestar económico general, a los altos precios pagados por los comerciantes de chatarra y a la relativa facilidad con que el alambre puede ser robado de lugares sin vigilancia y revendido a recicladores que no inquieren sobre el origen de estos cables. Durante el apogeo de la recesión en Estados Unidos, los ladrones de metal pusieron en su punto de mira las casas embargadas y abandonadas. Ahora que esas estructuras han sido limpiadas, están dirigiendo su atención a objetivos más grandes. En Australia, en 2008, se cree que 8 toneladas de cableado de cobre, destinadas al mercado negro asiático, fueron robadas an diversos lugares, tales como vias férreas, centrales eléctricas y depósitos de chatarra. En Quebec, en mayo de 2006, los ladrones robaron secciones de techos de cobre, canalones y cableado de cuatro iglesias de la ciudad de Quebec, dos de las cuales eran San Carlos de Limoilou y San Francisco de Asís. Los ladrones fueron descubiertos en plena faena en su tercera noche, dándose a la fuga. Se cree que los altos precios del cobre son el motivo de los robos. Se calculó que las reparaciones superarian los 40.000 dólares canadienses. En septiembre de 2011 , la zona norte de Peterborough, Ontario, sufrió un apagón de cuatro horas al robar los ladrones cables de alta tensión. En Haití, después del terremoto de 2010, se informó que algunos saqueadores estaban retirando armaduras de acero del hormigón de los edificios derrumbados para venderlo. Otros saquearon líneas eléctricas caidas.

[0013] El robo de metales en Sudáfrica está descontrolado, calculándose las pérdidas anuales por ese motivo en cinco mil millones de Rands. El metal robado va desde cables de cobre, a tuberias, pemos y tapas de alcantarillado. El robo interrumpe y degrada continuamente los servicios públicos, como el suministro de energia por Eskom y los servicios de telecomunicaciones de Telkom. Eskom estimó que los robos han costado a la empresa unos 25 millones de Rands al año, aumentando los incidentes desde 446 en 2005, a 1.059 en 2007 y a 1.914 en 2008. Los robos han supuesto un coste a Telkom de 863 millones de Rands (en el periodo de abril 2007 a enero 2008). En el Reino Unido, especialmente en el noroeste de Inglaterra, se observaron aumentos significativos en el robo de metales durante 2006-2007, donde el robo sigue aumentando desde 2008. Police Review ha dicho que el robo de metal es ahora el delito de más rápido crecimiento en el Reino Unido (en 2008) con pérdidas anuales a la industria estimadas en 360 millones de libras esterlinas.

[0014] De acuerdo con la presente invención, la operación y la supervisión de los cables de potencia se llevan a cabo preferentemente en remoto.

[0015] En una plasmación preferente, el módulo maestro (4) envia periódicamente peticiones al (los) módulo(s) esclavo(s), siendo el mensaje de respuesta de cada módulo esclavo interrogado: i) ACK o ACKNOWLEDGE, cuando la comunicación es efectiva;

(ii) NACK o NOT ACKNOWLEDGE , cuando la comunicación presenta errores y el maestro (4) activa la condición

de alerta; o iii) Ninguna respuesta, cuando la comunicación está interrumpida y maestro (4) activa la condición de alarma.

[0016] La comunicación entre los módulos maestro (4) y esclavo(s) (12) se realiza mediante la inyección en el cable de potencia (6) de una onda portadora de alta frecuencia, modulada para representar el estado O y/o 1 para cada bit, enviándose cada grupo de bits al estar centrado a tensión cero. El circuito comprende al menos un dispositivo de protección, de preferencia un disyuntor (7), preferentemente conectado en paralelo al módulo de derivación (9), en el que el disyuntor (7) puede causar la interrupción del cable mediante la apertura de los contactos de potencia, permitiendo el módulo de derivación existente (9) el paso de dicha onda portadora de alta frecuencia y, por lo tanto, en este caso, la comunicación no se interrumpe.

[0017] La comunicación se interrumpe cuando el cable de potencia (6) se rompe fuera del disyuntor (7) y la alarma es activada por el módulo maestro (4).

[0018] El módulo de derivación (9) comprende al menos un filtro de la serie LC, cuya frecuencia resonante se aproxima al valor de la onda portadora de alta frecuencia.

[0019] El software operativo de apoyo según la invención presente está preferentemente en un servidor web y periódicamente envia peticiones de respuesta al módulo maestro (4) y el mensaje de la respuesta del módulo maestro es:

i) ACK o ACKNOWLEDGE, cuando la comunicación es efectiva; ii) NACK o NOT ACKNOWLEDGE, cuando la comunicación presenta errores y el software operativo de soporte activa la condición de alerta; o

(iii) ) Ninguna respuesta, cuando se interrumpe la comunicación y el software operativo de soporte activa la condición de alarma.

[0020] La presente invención se utiliza para operar, supervisar y prevenir en remoto el robo y dañado de cable(s) de potencia (6) y/o módulos de comunicación, tales como antenas GSM/GPRS en las que la alarma disparada está conectada a un servidor web e informa al operador de que, dado que la comunicación ha sido interrumpida, se ha producido un evento o atentado perjudicial, como un robo, un accidente o un ataque.

[0021] La comunicación entre el módulo maestro (4) y el módulo esclavo (12) no se interrumpe cuando el módulo GSM/GPRS (17) está dañado o falta y la alarma es activada por el software de acuerdo con la presente invención.

[0022] Independientemente de cómo se active la alarma, la alarma está asociada a un servidor web que informa al operador de que, dado que la comunicación se ha interrumpido, se ha producido un evento o atentado perjudicial, como un robo, un accidente o un ataque.

2.-Sistema de Riego

[0023] La invención presente también se aplica a sistemas de riego (pivotes de irrigación (30) , bombas (13) y transformadores de potencia (31».

[0024] Un sistema de acuerdo a la invención presente se utiliza para operar, supervisar y prevenir en remoto el robo y dañado de sistemas de irrigación en el que los sistemas de riego comprenden al menos un transformador de energia (31), al menos una bomba de irrigación (13), al menos un pivote de irrigación (30) y al menos una caja de distribución eléctrica (3). También podrá incluir, al menos, un módulo maestro (4) instalado en, al menos, una caja de distribución eléctrica (3), al menos un módulo esclavo (12) y al menos un módulo de derivación (9), en el que esté instalado al menos un módulo de derivación (9) en cada caja de distribución eléctrica (3).

[0025] En una plasmación preferente (Figura 6) , un sistema de acuerdo a la presente invención comprende un transformador de potencia (31), una bomba de irrigación (13), cuatro pivotes de irrigación (30), seis cajas de distribución eléctrica (3) , un módulo maestro (4) instalado en una caja de distribución eléctrica principal (3) y comprendiendo un único módulo GSM/GPRS, diez módulos esclavos (12): i) un módulo esclavo instalado en el transformador de potencia (31); ii) un módulo esclavo instalado en la bomba (13); y iii) dos módulos esclavos instalados en cada pivote (30) y seis módulos de derivación (9) en los que se instala un módulo de derivación (9) en cada caja de distribución eléctrica (3). La solución disponible usual en el estado de la técnica provee un sistema de riego con cinco módulos GSM/GPRS (uno para cada pivote (30) y uno en la bomba (13» , que supone costes de comunicación significativamente más altos, comparado con la plasmación de la presente invención mencionada más arriba, que contiene un solo módulo GSM/GPRS.

[0026] La presente invención también permite la operación de todos los equipos sin importar el estado de los disyuntores existentes.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

[0027]

Figura 1 -Plasmación para el sistema de la invención, que comprende:

(1): Torre compuesta por un transfonnador de potencia;

(2): Cable(s) y disyuntor(es);

(3): Caja(s) de distribución eléctrica;

(4): Módulo(s) maestro(s) que incluya(n) al menos un módulo GSM/GPRS (17);

(5): Cable(s) para alimentar de corriente al módulo maestro y comunicación AF (alta frecuencia);

(6): Cable(s) de potencia;

(7): Disyuntor;

(8): Cable(es) que conectan el disyuntor (7) al módulo de derivación (9);

(9): Módulos de derivación;

(10): Terminales de conexión del motor;

(11): Cable(s) para alimentar de corriente a los módulos esclavos y a la comunicación AF;

(12): Módulo(s) esclavo(s) ;

(13): Motor I bomba.

Figura 2 -Módulo maestro (4) compuesto por:

(14): Microcontrolador;

(15): Transceptor;

(16): Fuente de alimentación;

(17): al menos un módulo de comunicación, preferiblemente módulo(s) GSM/GPRS;

(18): un cable de sección receptora del transceptor (RX) ;

(19): un cable de sección de transmisión del transceptor (TX) ;

(20): Cable de corriente;

(6): Cable de alimentación.

Figura 3 -Módulo esclavo (12) compuesto por

(14): Microcontrolador;

(15): Transceptor;

(16): Fuente de alimentación;

(18): Cable sección (RX) de recepción del transceptor;

(19): Cable sección (TX) de transmisión del transceptor;

(20): Cable de corriente;

(6): Cable de potencia.

Figura 4 -Diagrama del flujo operativo de la capa lógica de alto nivel, respecto al estado de alanna y alerta, que comprende: .

(21): Nodo de desbordamiento de ID de esclavo;

(22): Nodo Data Ready de ID de esclavo;

(23): nodo de reconocimiento;

(24): nodo de no reconocimiento;

(25): Nodo contador de intentos;

(26): Nodo de Sin Datos;

(27): Nodo contador de intentos.

Figura 5 -Diagrama de flujo operativo de la comunicación entre los módulos esclavo y maestro:

(28): Mi propio nodo ID;

(29): Nodo sin errores.

Figura 6 -Implementación de la invención en un sistema de riego típico, que comprende:

(30): Pivote de irrigación;

(31): Transformador de potencia;

(3): Caja de distribución eléctrica;

(4): Módulo maestro;

(6): Cable(s) de potencia;

(9): Módulos de derivación;

(12): Módulo(s) esclavo(s);

(13): Motor / bomba.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION

[0028) El sistema de la presente invención para impedir el robo de cables eléctricos de cualquier tensión HV/MV/LV (alta/medial baja tensión),) comprende los siguientes módulos, representando la Figura 1 la plasmación preferida: al menos un módulo (s) maestro (4), al menos un módulo esclavo (12) y al menos un módulo de derivación (9).

[0029) La condición de alarma se activa por al menos un cable interrumpido o por daños al módulo de comunicación, p. e. un módulo GSM/GPRS, y se basa en el siguiente principio: Una instalación estándar, según la Figura 1, tiene por objeto proteger el (los) cable(s) de potencia (6), con el (los) módulo(s) principal (es) (4) instalado(s) aguas arriba de los cables mencionados y el (los) módulo(s) eSclavo(s) (12) situado(s) aguas abajo, comunicándose bi-direccionalmente de forma periódica entre si, conectándose un disyuntor (7) situado(s) aguas abajo del, al menos un cable de potencia (6) a, al menos un, módulo de derivación (9) mediante el (los) cable(s)

(8) y la mencionada condición de alarma se activa al cesar la comunicación entre módulos.

[0030) La comunicación entre módulos se realiza mediante la inyección, en el (los) cable(s) de potencia (6) a proteger, de una onda portadora AF, modulada para representar los estados 0/1 de cada bit. La información se envía centrada a tensión cero. Cuando un módulo transmite, el otro está recibiendo, siendo siempre el módulo maestro el que activa la comunicación.

En una situación en la que la existencia de un dispositivo de protección o de un disyuntor (7) provoca la interrupción del cable al abrir contactos de potencia, el existente módulo de derivación (9) permite el paso de una señal de comunicación AF, ya que es transparente a la frecuencia de comunicación y opaca a la frecuencia de red.

La figura 1 revela una plasmación típica de la invención presente, que tiene como objeto proteger el cable de potencia (6). La corriente eléctrica originada en un transformador de potencia (no se muestra) instalado en la torre (1), desciende a través del cable y el disyuntor (2) y termina en una caja de distribución eléctrica (3).

[0031) En un extremo, aguas arriba del cable (6) y conectado a la caja de distribución eléctrica (3) a través del cable (5), se encuentra el módulo maestro (4). Esta conexión permite, en añadidura a la fuente de alimentación del módulo maestro (4), !a inyección de un portador de comunicación AF en el cable (6) supervisándolo.

Aguas abajo del cable (6) hay un interruptor (7) al que se conecta el módulo de derivación (9) a través de cables

(8), permitiendo que la onda portadora de comunicación AF transponga el disyuntor (7) incluso cuando está abierto. El otro extremo del cable (6) se conecta a terminales de conexión de bomba (10) del motor/bomba (13), sobre el que está instalado el módulo esclavo (12), conectado po~ cable (11), siendo la función de esta conexión la fuente de alimentación del módulo y la comunicación AF, tal y como se ha explicado anteriormente con respecto al módulo maestro (4).

[0032) El módulo maestro (4) en la Figura 2 comprende los siguientes bloques funcionales: El l'Dicrocontrolador

(14) que implementa todas las condiciones de control lógico, de comunicaciones, de alarma y de alerta. El transceptor (15), que es el hardware específico para transmitir y recibir datos según el principio de una portadora AF modulada, en el cable de potencia. La fuente de alimentación (16) se encarga de asegurar el suministro de energía a la sección electrónica del módulo. El módulo GSM/GPRS (17) es para la comunicación remota. La sección receptora (RX) del bloque transceptor (15) se conecta al cable de potencia (6), a través del cable (18) que recibe los datos del cable de potencia (6). La salida de la sección transmisora (TX) del mismo módulo, se conecta al mentado cable de potencia (6) a través del cable (19), que envia datos al cable de potencia (6). La fuente de alimentación (16) también se conecta al cable de potencia (6) a través del cable (20).

[0033) En la Figura 2, se indica que todos los cables (6, 19 Y 20) tienen 2 conductores internos porque, aunque se trate de un cable trifásico (6), la comunicación siempre se realiza a través de 2 de ellos.

[0034) En cuanto a la Figura 3, que representa el módulo esclavo (12), hay que señalar que, desde el punto de vista de los bloques electrónicos funcionales, salvo el módulo GSM/GPRS, todo lo demás es idéntico al módulo maestro (4). Asi tenemos: El microcontrolador (14), responsable del funcionamiento lógico del módulo. El

transceptor (15), responsable de la recepción y transmisión de datos, según las peticiones del Maestro (4) , las líneas de entrada y salida RX y TX, conectan con el cable de potencia (6), respectivamente a través de los cables (18) y (19). La fuente de alimentación (16) se conecta a través del cable (20) a la línea de potenCia (6).

S: [0035] El, al menos un módulo de derivación (9) comprende al menos un filtro de la serie LC , con una frecuencia resonante cercana al valor del portador de comunicación AF. El circuito resonante del filtro LC ofrece teóricamente impedancia cero para la frecuencia portadora de comunicación AF y una resistencia muy alta a la frecuencia de red.

10 15: [0036] La interacción entre módulos funciona de la siguiente forma, considerando también la Figura 1: El módulo maestro (4) envia periódicamente peticiones al módulo esclavo (12) y éste debe devolver al módulo maestro (4), el mensaje "ACK" o "NACK" (reconoce o no reconoce) , siempre que la información llegue a su destino, sin o con error, respectivamente. Si el maestro (4) recibe la respuesta "ACK", espera unos segundos antes de repetir el proceso. Si la respuesta es "NACK", el módulo maestro (4) realiza 3 intentos antes de activar la condición de alerta.

20: [0037] Como se ha comentado anteriormente, la falta total de respuesta del módulo esclavo (12) implica que el módulo maestro (4) dispara la condición de alarma, ya que la comunicación sólo se interrumpe si el cable de potencia (6) se interrumpe, considerando por lo tanto un posible corte del cable.

25: En resumen , la comunicación entre módulos puede crear tres situaciones diferentes: el Maestro recibe "ACK" y eso significa que la comunicación está correcta, el Maestro recibe "NACK" y eso significa que la comunicación está ocurriendo con errores (el Maestro dispara la condición de Alerta, no Alarma) y el Maestro no recibe ninguna respuesta, lo que signifique que la comunicación está interrumpic1a (el Maestro activa la condición de Alarma) .

30: [0038] El procedimiento de comunicación anteriormente descrito también se produce entre el módulo maestro (4) y el software de soporte residente en un servidor web, y en este caso, el software de soporte envia periódicamente peticiones de respuesta al módulo maestro (4) , y si no recibe una respuesta (situación causada por la destrucción de la antena del módulo GSM/GPRS, por ejemplo) el módulo de soporte activa una alarma (Figuras 4 y 5) .

35 40: [0039] La figura 4 muestra el diagrama de flujo operativo de la capa lógica de alto nivel, alarma y estado de alerta. Como se ha indicado anteriormente, basado en la lógica de supervisión del cable de potencia (6) mediante la comunicación entre 2 módulos situados en ambos extremos del cable, en un extremo el módulo maestro (4) que interroga al módulo esclavo (12) y en el otro extremo el módulo esclavo (12) que responde o no, como resultado de la integridad del cable de potencia (6) . La comunicación entre módulos, aunque puede haber varios esclavos (12) , comprende el direccionamiento de éstos por el módulo maestro (4) y la respuesta de los módulos esclavos (12) podría asumir una de dos condiciones posibles, según el éxito de la comunicación , es decir, con error (NACK) o sin error (ACK). Una tercera condición existe cuando el se corta el cable de potencia (6) , lo que implica que no hay respuesta del módulo esclavo (12).

45: [0040] Según la figura 4, el módulo maestro (4) pregunta a todos los esclavos (12) secuencialmente, uno por un uno, seleccionando ellO de esclavo apropiado. En primer lugar, restablece el número de intentos y el ID de los esclavos. Posteriormente, se añade el valor 1 al ID previo, porque los esclavos se numeran de 1 a n. El nodo "Slave ID" (21) verifica si el ID de esclavo es mayor que el número máximo de ID de la instalación y lo pone a 1 en caso de que sea correcto, de lo contrario el maestro envía los datos al esclavo (inquiriéndolo) y se detiene en el nodo" Data Ready de ID de esclavo" (22) a la espera de la respuesta del esclavo.

SO: El bucle de espera del nodo" Data Ready de ID de esclavo" (22) finalizará una vez que el Maestro reciba una respuesta del Esclavo y se detenga en el nodo "ACK" (23) . SEguidamente, el nodo (23) verifica si los datos devueltos son un ACK. Si se valida el ACK, significa que los datos han llegado al esclavo sin error, el Maestro finaliza el procedimiento después de apagar la alarma y las condiciones de alerta y pone el contador de intentos a cero. (El término "try" (intento) en la Fig. 4 significa "intentos antes de la acción").

SS: Volviendo al nodo "ACK" (23), si el Esclavo devuelve una respuesta diferente a ACK, pasa al nodo "NACK" (24) para verificar si la respuesta es NACK. En el caso de NACK, la condición de Alerta es activada por el Maestro, pero sólo después de tres intentos, verificados por el nodo "Try=3" (25), si no, el contador de intentos será incrementado (Try = Try + 1).

60: Volviendo al nodo "NACK" (24) , en caso de falta de respuesta del Esclavo evaluada por el nodo "Sin Datos" (26), el Maestro sólo asumirá la condición de Alarma después de tres intentos, tal y como se mencionó anteriormente. Volviendo al nodo "Sin Datos" (26) , en caso de respuesta del Esclavo diferente a ACK y NACK, el Maestro

asumirá que los datos son incorrectos, y en este caso, la condición de Alerta se activará después de tres intentos. Nótese que la secuencia de ejecución del diagrama de flujo funciona en bucle.

[0041] De acuerdo con la Figura 5 "Diagrama operativo de flujo de comunicación entre el esclavo y el (los) módulo maestro(s)", la respuesta de cada esclavo interrogado puede asumir tres condiciones predefinidas diferentes: enviar de vuelta un ACK, un NACK o ninguna respuesta. Cada vez que una pregunta de maestro llega al nodo "Mi propio nodo ID" (28) comprueba si el ID es correcto. Si el ID no es correcto, el esclavo no devuelve nada. En caso de ID correcto, pasa al nodo "Sin Errores" (29) y envia ACK si la condición es verdadera, de lo contrario envia NACK.

[0042] Como se ha señalado anteriormente, la comunicación se basa en el envio de información, modulando un portador AF para determinar el estado de cada bit de datos enviado que se inyecta en el cable de potencia (6), el mismo que está bajo supervisión.

[0043] En una implementación, para cada medio ciclo, los bits de información se envian en orden inverso, en comparación con la comunicación RS232. Cada grupo de bits es enviado, centrado en el cero del voltaje AC, porque este es el rango que experimenta menos ruido e interferencia.

[0044] Según la Figura 6, la implementación preferida de la presente invención en un sistema de riego, que comprende un transformador de potencia (31) , una bomba de irrigación (13), cuatro pivotes de irrigación (30) y seis cajas de distribución eléctrica (3) (con disyuntores), comprende la instalación de un módulo maestro (4) (en la caja de distribución eléctrica principal (3», diez módulos esclavos (12), (uno instalado en el transformador de potencia (31), uno en la bomba (13) y dos en cada pivote (30» y seis módulos de derivación (9) (uno en cada caja de distribución eléctrica(3».

Esta solución permite la monitorización y protección de todos los cables de potencia del sistema de riego (6) y al mismo tiempo permite el funcionamiento de los equipos existentes (pivotes (30) y bombas (13» mediante el envio de comandos adecuados, utilizando el mismo sistema de comunicación. Esas órdenes, entre otras operaciones, permite al usuario conectar/desconectar pivotes (30) y bombas (13) y cambiar la velocidad del pivote, programar diversos parámetros de operación y también recoger información sobre la presión de operación, caudales y consumo de energia.

[0045] La invención presente, difiere de soluciones de control remoto usuales, en que comprende por lo menos un módulo de comunicación (preferentemente GSM/GPRS o radio) para cada equipo.

[0046] La solución actual propuesta difiere de las anteriores divulgaciones por el principio operativo, es decir, comprendiendo la comunicación intrinseca a través de la línea de red, así como a través del módulo de derivación, siendo el problema técnico objetivo a resolver: cómo mejorar o modificar las divulgaciones anteriores para lograr la continuidad de la comunicación de la onda portadora a través del disyuntor (7), incluso cuando éste está abierto, debido al módulo de derivación bypass (9) y asegurar que el operador es notificado en tiempo real cuando la comunicación entre el (los) módulos maestro(s) y (el) los esclavos está experimentando errores y/o cuando se interrumpe. Creemos por lo tanto que la invención presente es nueva, inventiva y tiene una amplia aplicabilidad industrial.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Sistema de operación y supervisión de los cables de potencia (6) de alta y/o media y/o baja tensión que

comprende:

a) Torre comprensiva de un transformador de potencia (1);

b) Cable y disyuntor (2);

c) Caja de distribución eléctrica (3); d) Módulo maestro (4), comprensivo de por un módulo GSM/GPRS (17);

e) Cable para alimentar el módulo maestro y la comunicación AF (5); f) Cable(s) de potencia (6); g) Disyuntor (7); h) Cable(s) (8) que conecta(n) el disyuntor (7) al módulo de derivación (9); i) Módulos de derivación (9);

j) Bornes de conexión del motor (10);

k) Cable para alimentar el módulo esclavo

y la comunicación AF (11);

1) Módulo esclavo (12);

m) Motor/bomba (13);

n) Software operativo de soporte, en el que el módulo maestro (4) se encuentra aguas arriba del cable de potencia

(6) Y se comunica bidireccionalmente con el (los) módulo(s) esclavo (s) (12), que se encuentra(n) aguas abajo del cable de potencia (6) y en el que un disyuntor (7) situado aguas abajo a al menos uno de los cables de potencia (6) se conecta a al menos uno de los módulos de derivación a través del (los) cable(s) (8).
2. El sistema según la reivindicación 1 se caracteriza por enviar el módulo maestro (4) periódicamente peticiones a módulos esclavos y el mensaje de respuesta de cada módulo esclavo interrogado es:

(i) ACK o ACKNOWLEDGE, cuando la comunicación sea efectiva; (ii) NACK o NOT ACKNOWLEDGE, cuando la comunicación se produce con errores y el maestro (4) activa la condición de alerta; o

(iii) Ninguna respuesta, cuando la comunicación se interrumpe y el maestro (4) activa la condición de alarma.
3.

El sistema según todas las reivindicaciones anteriores se caracteriza por realizarse esa comunicación entre los módulos maestro (4) y esclavo(s) (12) mediante inyección en el cable de potencia (6) de una onda portadora de alta frecuencia, modulada para representar el estado O y/o 1 para cada bit, en el que cada grupo de bits se envia cuando está centrado a tensión cero.
4.

El sistema según todas las reivindicaciones anteriores se caracteriza por el hecho de que un dispositivo de protección, preferiblemente un disyuntor (7), causa la interrupción del cable abriendo los contactos de potencia y el módulo de derivación existente (9) permite el paso de tal onda portadora de alta frecuencia y por lo tanto la continuidad de la comunicación.
5.

El sistema de acuerdo a todos los reclamos anteriores se caracteriza por el hecho de que la operación y la supervisión de los cables de potencia se realizan remotamente.
6.

El sistema de acuerdo a todas las reivindicaciones anteriores se caracteriza por constar el módulo maestro (4) de:

a) un microcontrolador (14); b) un transceptor (15); c) una fuente de alimentación (16); d) al menos un módulo de comunicación, preferiblemente módulo(s) GSM/GPRS (17); e) un cable de sección de recepción del transceptor (RX) (18); f) un cable de sección de transmisión del transceptor (TX) (19); g) un cable de alimentación (20).
7.

Sistema de acuerdo a todas las reivindicaciones anteriores caracterizado en que el módulo disyuntor (9) comprende al menos un filtro de la serie LC, cuya frecuencia resonante se aproxima al valor de la onda portadora de alta frecuencia.
8.

Sistema de acuerdo a todas las reivindicaciones anteriores caracterizadas en que el (los) módulo(s) esclavo(s) (12), comprende:

a) un microcontrolador (~4); b) un transceptor (15); c) una fuente de alimentación (16); d) un cable de sección de recepción del transceptor (RX) (18); e) un cable de la sección de transmisión del transceptor (TX) (19); f) un cable de alimentación (20).
9.

El sistema de acuerdo a todas las reivindicaciones anteriores se caracteriza por encontrarse el software operativo de soporte en un servidor web y enviar periódicamente peticiones de respuesta al módulo maestro (4) y el mensaje de respuesta del módulo maestro es:

(i)

ACK o ACKNOWLEDGE, cuando la comunicación es efectiva;

(ii)

NACK o NOT ACKNOWLEDGE, cuando la comunicación se produce con errores y el soporte el software operativo activa la condición de alerta;

o

(iii) Ninguna respuesta, cuando se interrumpe la comunicación y el software operativo de soporte activa la condición de alarma.
10. El sistema de acuerdo con todas las reclamaciones anteriores se caracteriza por no interrumpirse la comunicación entre el módulo maestro (4) y el módulo esclavo (12) cuando el módulo GSM/GPRS (17) está dañada o falta y la alarma es activada por el software.
11 . El sistema según todas las reivindicaciones anteriores se caracteriza por interrumpirse la comunicación cuando el cable de potencia (6) se rompe fuera del disyuntor (7) y la alarma es activada por el módulo maestro

(4).
12.

El sistema de acuerdo con todas las reivindicaciones anteriores se caracteriza por contener el (los) cable(s) de potencia (6) cobre y otros conductores eléctricos.
13.

El sistema de acuerdo con todas las anteriores reclamaciones para su uso en la operación, supervisión y prevención de robo y daño de cables de potencia (6) y/o antenas GSM/GPRS en remoto, se caracterizada por el hecho de que la alarma activada está conectada a un servidor web e informa al operador, de que debido a la interrupción de la comunicación, se ha producido un evento o atentado perjudicial, como robo, accidente o ataque.
14.

El sistema de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 11 para su uso en la operación, supervisión y prevención de robo y daño de sistemas de riego caracterizado por la presencia de, al menos un transformador de potencia (31), al menos una bomba de riego (13), al menos un pivote de irrigación (30) y al menos una caja de distribución eléctrica (3).
15.

El sistema de acuerdo a la reivindicación 13 se caracteriza por comprender el sistema de riego un transformador de potencia (31), una bomba de riego (13), cuatro pivotes de irrigación (30) y seis cajas de distribución eléctrica (3).
16.

El sistema de acuerdo con las reivindicaciones 13 y 14, se caracteriza por comprender, al menos, un módulo maestro (4) instalado en, al menos, una caja de distribución eléctrica (3), al menos un módulo esclavo (12) y al menos un módulo de derivación (9), en el que, al menos, un módulo de derivación (9) se instala en cada caja de distribución eléctrica (3).
17.

El sistema según la reivindicación 15 se caracteriza por estar compuesto por un módulo maestro (4) instalado en una caja de distribución eléctrica principal (3), diez módulos esclavos (12):

i) un módulo esclavo instalado en el transformador de potencia (31); ii) un módulo esclavo instalado en la bomba (13), y iii) dosódulos esclavos instalados en cada pivote (30) y seis módulos de derivación (9) instalándose un módulo de derivación (9) en cada caja de distribución eléctrica (3).

Figura 1