ES2878773T3

ES2878773T3 - Sistema de monitorización de panel eléctrico

Info

Publication number: ES2878773T3
Application number: ES19167009T
Authority: ES
Inventors: Eli Dosh; Zaki Dosh; Shimi Nakash
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2019-04-03
Publication date: 2021-11-19
Anticipated expiration: 2039-04-03
Also published as: EP3550688A1; US20190302175A1; EP3550688B1; US10761129B2

Abstract

Un método para monitorizar, medir y mejorar parámetros de sistema, incluyendo punto de ajuste de sensibilidad de corriente residual y respuesta durante un período de tiempo en un panel eléctrico para un sistema que tiene al menos una línea de fase de entrada de energía X o líneas de fase múltiple X, Y, Z, en el que la reacción y la precisión son críticas para la decisión de desconectar la línea eléctrica con el mal funcionamiento antes de que un dispositivo de corriente residual, RCD, funcione en un punto de ajuste estándar para corte de energía, dicho método comprende: a. monitorizar y medir continuamente la corriente de fuga natural en un circuito eléctrico de cada una de al menos una línea en la al menos una línea de fase de entrada de energía única X; dicha corriente de fuga natural se ve afectada por una carga colocada en cada una de dicha al menos una línea, y por lo tanto, es diferente para cada una de dicha al menos una línea, por lo que, en caso de descarga eléctrica, el corte de energía es en un corriente inferior al punto de ajuste del RCD de 30 mA u otro punto de ajuste; b. analizar una distribución de fuga de corriente natural en cada una de dicha al menos una línea mediante un algoritmo de aprendizaje automático y un cálculo estadístico para encontrar el comportamiento de la fuga de corriente natural en cada una de dicha al menos una línea para establecer un valor de una fuga natural normal del uso de cada una de dicha al menos una línea, y establecer N días u otro período de tiempo para incluir en un cálculo promedio para el valor de fuga natural; c. establecer un umbral de fuga en mA que se puede cambiar en el modo de configuración, dicho umbral de fuga es mayor que dicho cálculo promedio para la fuga natural; d. establecer la desviación permisible en la fuga de dicho punto de ajuste en mA para alerta; e. establecer la desviación máxima en mA para desconectar corrientes, en el que en caso de que la corriente en dicha al menos una línea exceda la desviación máxima, la corriente a dicha al menos una línea se desconecta; f. medir la diferencia de corriente entre la fase de entrada principal y las líneas neutrales; guardar dicha diferencia en una base de datos como un valor de fuga natural para la línea X con una etiqueta de tiempo; g. calcular el valor medio de la fuga de la línea X en el último N período de tiempo; h. calcular la desviación de la diferencia de corriente entre la fase y el neutro para cada línea de carga en el momento actual, y el valor promedio calculado para el último período de tiempo N para cada línea de carga; i. medir la corriente en el conductor de tierra y compararla con dicha diferencia medida; y j. calcular la diferencia entre la corriente medida en la línea de fase y la línea neutra y resetear la desviación máxima en mA para desconectar la corriente, de manera que, al exceder la desviación máxima, se desconecte la corriente al panel.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de monitorización de panel eléctrico

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a accesorios eléctricos en general, y más particularmente a un controlador para un panel eléctrico.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los paneles eléctricos generalmente incluyen disyuntores, conectores de tierra, terminales de cables, conectores de fase, entre otros componentes del circuito eléctrico. El suministro de electricidad generalmente proviene de una fuente externa a través de interruptores de transferencia automáticos o semiautomáticos, y se conduce a través de un disyuntor que protege del daño causado por el exceso de corriente de una sobrecarga o cortocircuito.

Los paneles eléctricos generalmente no incluyen medios de seguridad, que brindan una indicación con respecto a la calidad y condición de la tierra, y/o el RCD (dispositivo de corriente residual), los disyuntores, el estado de las conexiones de fase y neutro, y estos paneles generalmente no incluyen productos y accesorios que brindan protección en caso de sobrecargas y apagones.

Los disyuntores de fuga, también conocidos como dispositivos de corriente residual (RCD), disyuntores de corriente residual (RCCB) o interruptores de fallo a tierra (GFI), y otros, instalados de acuerdo con la norma de la Comisión Electrotécnica Internacional, se definen para desconectar la corriente en el caso de una corriente de fuga excesiva superior a 30 mA u otra. Una corriente de fuga se define como un caso en el que hay una diferencia (diferencial) entre el flujo de corriente en la línea de fase y el flujo de corriente en la línea neutra. Según la teoría del sistema eléctrico, la corriente en ambas líneas debería ser la misma. Si hay una fuga de corriente, generalmente fluye hacia la línea de tierra.

La existencia de corriente de fuga se identifica como una situación en la que una persona puede recibir una descarga eléctrica y el RCD se instala como medida de seguridad para proteger contra la electrocución e incluso la muerte. De acuerdo con la práctica estándar, se determina una corriente de fuga de 30 mA como el valor máximo de corriente que puede atravesar un cuerpo humano sano y no causará daños irreversibles. Pero en el caso de las personas enfermas o menores de edad, la electrocución de mano en mano o mojado/descalzo provocará daños permanentes e incluso la muerte.

La razón principal por la que los RCD desconectan la corriente solo a 30 mA en lugar de a valores de corriente de fuga más bajos es porque hay una fuga de corriente impredecible en las líneas de energía o de productos eléctricos a diferentes valores bajos y acumulativos. Para no causar falsas desconexiones de corriente de la línea, los RCD están configurados para el valor máximo de corriente que puede sufrir un hombre sano.

Sin embargo, los RCD no protegen a los usuarios contra la electrocución en todos los casos.

Los siguientes casos ilustran la exposición de los usuarios al riesgo de descarga eléctrica, lesiones o incluso la muerte, a pesar del uso de RCD/disyuntores de fuga:

1. Los RCD no son lo suficientemente sensibles como para desconectar el suministro de corriente en situaciones de corriente de fuga inferior a 30 mA.

2. Los RCD de fuga estándar no protegerán a los usuarios si no están debidamente conectados a tierra.

3. Los RCD de fuga estándar no protegerán a los usuarios si la línea neutra no funciona correctamente y el riesgo de lesiones graves es mayor en las tableros de energía trifásicas.

4. De acuerdo con las instrucciones de los fabricantes de RCD, se debe realizar una prueba una vez al mes para el funcionamiento correcto del RCD presionando el botón de prueba ubicado en el r Cd . Según las encuestas, la mayoría de los usuarios nunca realizan la prueba.

Se conocen casos en los que se instaló un RCD adecuado en un tablero de energía y las personas murieron electrocutadas porque no había una conexión a tierra adecuada en la estructura y el circuito de descarga no detectó corrientes de fuga.

Los documentos GB 2545460 A y GB 2318002 A divulgan un RCD programable con el objetivo de brindar protección suficiente de manera personalizable y al mismo tiempo evitar falsos positivos y viajes no deseados.

Por tanto, sería ventajoso proporcionar una solución a los problemas mencionados anteriormente.

SUMARIO DE LA INVENCION

Un aspecto de la presente invención se refiere a un sistema para monitorizar parámetros eléctricos de componentes en un panel eléctrico y para informar sobre cualquier variación en los parámetros fuera de un intervalo operativo normal.

De acuerdo con una realización de la presente invención, el sistema de monitorización incluye un controlador y una pluralidad de sensores que detectan parámetros tales como tensión, corriente, temperatura y resistencia eléctrica entre otros posibles parámetros. El controlador, que responde a los datos recibidos de los sensores, transmite la información a un dispositivo informático del usuario, que puede incluir una PC, computadora portátil, teléfono inteligente, tableta, entre otros posibles dispositivos informáticos, y/o puede mostrar la información en una pantalla próxima al panel eléctrico o en el panel eléctrico.

La información de supervisión del panel eléctrico puede transmitirse utilizando comunicaciones inalámbricas, por ejemplo, mediante comunicaciones Wi-Fi, Bluetooth y/o GSM, y puede incluir adicionalmente el uso de comunicaciones por cable. Los parámetros medidos por los sensores y procesados por el controlador pueden ser por línea o conductor, y la información transmitida y opcionalmente almacenada en una base de datos en el sistema puede ser por línea o conductor, permitiendo así una identificación rápida de la línea o conductor defectuoso.

En algunas realizaciones, el sistema monitoriza, en cada línea, la tensión de alimentación, la conexión a tierra, la línea neutra, las fugas, la temperatura de los conductores y la temperatura del panel entre otros parámetros en tiempo real. Tras la detección de un parámetro que está fuera del intervalo de operación normal, el controlador activa un dispositivo de corte eléctrico (por ejemplo, relé) para cortar la energía al panel. Opcionalmente, el controlador puede activar una alarma sonora en el panel eléctrico y/o en el dispositivo informático para alertar del fallo.

En algunas realizaciones, el sistema prueba la fuga de corriente comparando la corriente y la fase en cada línea con la corriente en la línea neutra y/o monitoriza la presencia de tensión en la línea de tierra. Si se determina que la corriente de fuga excede un nivel máximo permitido o ha experimentado una variación anormal, el controlador puede cortar la energía al panel eléctrico antes de que se active el disyuntor principal, o puede cortar opcionalmente la energía a la línea defectuosa.

De acuerdo con una realización de la presente invención, se proporciona un sistema para un panel eléctrico con las características que se describen a continuación, instalado además o en lugar de los componentes estándar en el panel o en el exterior.

De acuerdo con la presente invención, la seguridad y protección para los usuarios de electricidad se incrementa dramáticamente mejorando y resolviendo los problemas descritos en la sección de Antecedentes.

La presente invención logra lo siguiente:

1. Reducción del punto de ajuste de fuga de corriente (<30 mA), aumentando así la sensibilidad para desconectar la fuente de alimentación. La invención utiliza sensores de corriente de alta precisión y alta resolución con altas frecuencias de muestreo para mediciones continuas y fiables de fugas de corriente. En caso de que el sistema reconozca un valor de fuga de corriente fuera de las especificaciones, el sistema cortará la corriente en el menor tiempo posible y antes de que funcione el RCD. El sistema cortará la energía solo en la línea con el fallo y no la corriente para todo el panel.

De acuerdo con la presente invención, el panel eléctrico inventivo proporciona una sensibilidad RCD mejorada al monitorizar y medir continuamente las corrientes de fuga mediante sensores para medir las corrientes en el circuito eléctrico en cada línea en los conductores de fase y neutro o en ambos. La fuga es la diferencia en las corrientes medidas. Los datos se guardan en una base de datos y se analizan continuamente aprendiendo y actualizándose y las fugas naturales para cada línea.

La distribución de la fuga de corriente natural en cada línea se estudia con un algoritmo de aprendizaje automático y cálculo estadístico para encontrar el comportamiento de la fuga natural en la línea para establecer el valor de la fuga natural normal del uso de cada línea, en valores no relacionados con electrocución. Este valor se actualiza continuamente con cada nueva medición.

La fuga natural es un parámetro que puede compensarse restando la fuga medida. El sistema desconectará la corriente solo cuando el valor de la fuga de corriente esté más allá del valor de la fuga de corriente natural y por encima del umbral o punto de ajuste establecido.

Al conocer la fuga de corriente natural de cada línea, la protección contra la electrocución se puede configurar para una corriente mucho más baja. Se elige el RCD 30mA u otro punto de ajuste porque se desconoce la fuga de corriente natural, y el punto de ajuste es para todo el circuito eléctrico y todo tipo de productos de consumo. El sistema inventivo funciona para conocer la fuga natural para cada línea específica y, por lo tanto, es más preciso y aumenta la sensibilidad.

Al usar el valor de la fuga de corriente natural, que se compensa con la fuga medida, la sensibilidad contra la electrocución aumenta porque la desconexión ocurrirá mucho antes de alcanzar la fuga estándar aceptable constante especificada de 30 mA.

2. Es necesario realizar pruebas continuas de la integridad de la tierra en el panel eléctrico para garantizar el funcionamiento correcto del RCD o un sistema de detección de fugas mejorado. Se prueban cada línea de tierra y la tierra principal. Sin una línea de tierra adecuada, el RCD y cualquier otra protección contra fugas no funcionarán. La integridad de la tierra se prueba verificando la resistencia entre neutro y tierra, y midiendo la tensión de fase a neutro y comparándolo con la medición de tensión de fase a tierra.

3. Es necesario realizar pruebas continuas de una conexión neutra adecuada en el panel eléctrico para garantizar el funcionamiento adecuado del RCD. La prueba de línea neutra se realiza mediante algunas pruebas:

Comparación de los valores medidos de tensiones entre fase a tierra y fase a neutro. La medición se realiza en dos lugares en cada línea y entre las líneas de alimentación, además de una comparación del valor de tensión con el intervalo permitido.

Los picos de corriente, las lecturas de alta temperatura de los conductores y las diferencias en la tensión medida pueden reflejar problemas con la línea neutra.

4. Se mide la corriente en la línea de tierra y cualquier corriente en la línea de tierra se considerará una fuga por encima de la fuga natural.

El sistema especificará un valor de fuga permisible, por ejemplo, 5 mA o 10 mA, más allá de la fuga natural. Este valor puede ser un umbral diferente para cada línea de acuerdo con la carga colocada en la línea, por ejemplo, donde la línea solo se usa para luces o cargadores, el umbral puede ser menor, mientras que, en una línea con carga de motor de CA, el umbral puede ser un poco más. De esta manera, el corte de energía en caso de descarga eléctrica será a corrientes mucho más bajas que la configuración de corriente estándar de 30 mA para una mejor protección de los seres humanos. El corte de corriente será por relés/disyuntor controlado (como relé de estado sólido (SSR) u otros), según el tiempo de respuesta estándar, o incluso en un tiempo más corto.

Debido a que el sistema cortará la corriente a un valor de fuga mucho más bajo, con una respuesta más rápida, el corte será antes de que reaccione el RCD.

Según la invención, los datos se comunican a una aplicación de teléfono inteligente de usuario portátil para alertas, consumo de energía general, tendencias, etc., que se muestran en una interfaz de usuario.

El sistema inventivo presenta una mejora en la sensibilidad de la protección contra electrocución. Esto se logra mediante un método de prueba que incorpora las siguientes etapas:

1. La velocidad y precisión de la reacción del sistema están configuradas para desconectar la energía tan rápido como, o más rápido que el disyuntor estándar y el RCD estándar.

2. Medir la corriente en la línea de fase y la corriente en la línea neutra para cada línea en el panel de control. 3. Calcular la diferencia entre las corrientes medidas en las líneas de fase y neutra, o mida el delta de corriente entre fase y neutro.

El sistema inventivo prevé la configuración de parámetros para un funcionamiento seguro:

Configuración del parámetro 1: Límite específico de fuga permisible en mA.

La fuga es el delta de corriente entre las medidas de fase y neutra.

La fuga que se mide y calcula para cada línea (X), se guarda como valor de fuga (L^x) para la línea X con una marca de tiempo. Este valor se actualiza en línea con cada medición actual.

El valor de fuga (L^x) es un cálculo de la fuga promedio de la línea X en el último período de tiempo Y. Y simboliza cuántos días/tiempo incluir en el cálculo promedio, como un promedio móvil, desviación estándar, máximo, mediano u otro cálculo estadístico para encontrar cualquier parámetro de medición específico.

Cada medida de corriente neutra/fase delta se compara con el valor de fuga (L^x).

Configuración del parámetro 2: Desviación permitida en mA solo para alerta.

Configuración del parámetro 3: Desviación máxima en mA para desconectar corrientes y enviar alerta, incluida la medición de corriente o tensión en la línea de tierra

Configuración del parámetro 4: Corriente/tensión máximo permitido en la línea de tierra, en mA o V, para desconectar corrientes.

El sistema de la invención funciona de acuerdo con los parámetros medidos y, en consecuencia, actúa de la siguiente manera:

1. Si hay una desviación de parámetro 1 - el sistema desconectará el suministro de corriente a esta línea por fase de relé y neutro y enviará una alerta.

1. Si hay una desviación en el valor de parámetro 2: una estimación advertirá de un cambio en la fuga como señal de un problema en una línea o un dispositivo defectuoso.

2. Si hay una desviación de parámetro 3 - el sistema desconectará el suministro de corriente a esta línea por fase de relé y neutro y enviará una alerta.

3. si hay una desviación de parámetro 4 - el sistema desconectará el suministro de corriente a esta línea por fase de relé y neutro y enviará una alerta.

El retorno de la fuente de alimentación al funcionamiento se realiza después de que se haya solucionado el problema, y la confirmación se muestra en el programa de aplicación mediante dispositivos móviles/computadora/pantallas en el panel eléctrico.

Otros parámetros para un funcionamiento seguro se describen con más detalle a continuación.

Por tanto, se han esbozado, de manera bastante amplia, las características más importantes de la invención con el fin de que la descripción detallada de la misma que sigue a continuación pueda entenderse mejor. Los detalles y ventajas adicionales de la invención se expondrán en la descripción detallada, y en parte se apreciarán a partir de la descripción, o se pueden aprender mediante la práctica de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para una mejor comprensión de la invención con respecto a las realizaciones de la misma, se hace ahora referencia a los dibujos adjuntos, en los que los mismos números designan elementos o secciones correspondientes en todas partes, y en los que:

La Figura 1 ilustra esquemáticamente un controlador de panel eléctrico;

La Figura 2 ilustra esquemáticamente más detalles del controlador del panel eléctrico de Figura 1 con comunicación de datos con el usuario mediante la interfaz de usuario de la aplicación, construida de acuerdo con una realización de la presente invención;

La Figura 3 es un gráfico de corrientes medidas; las sobretensiones pueden atribuirse a conexiones sueltas; La Figura 4 es un ejemplo de un caso muy peligroso en el que hay una desconexión en una de las líneas neutras de una placa trifásica;

La Figura 5 es un circuito eléctrico con sensores y actuadores adicionales para demostrar el circuito esquemático del sistema inventivo, construido de acuerdo con una realización de la presente invención;

La Figura 6 es una ilustración esquemática del tablero del panel de control que incluye varias líneas, y la posibilidad de agregar componentes modulares o conectar líneas adicionales, construida de acuerdo con una realización de la presente invención; y

La Figura 7 es un diagrama de flujo para un método para medir la sensibilidad de la corriente y las fugas y responder durante un período de tiempo en un panel eléctrico para un sistema trifásico que comprende las líneas de fase X, Y y Z, en el que la reacción y la precisión del sistema son críticas para la decisión de desconecte la línea con el mal funcionamiento antes de que el RCD corte la energía.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE UNA REALIZACIÓN DE EJEMPLO

Los principios y funcionamiento de un método y un aparato de acuerdo con la presente invención pueden entenderse mejor con referencia a los dibujos y la descripción adjunta, entendiéndose que estos dibujos se dan solo con fines ilustrativos y no pretenden ser limitativos.

La Figura 1 ilustra esquemáticamente un controlador de panel eléctrico. En la figura se muestra un panel eléctrico 12, incluyendo disyuntores semiautomáticos 14, un interruptor de aislamiento RCD 16, relés 18, sensores 20, y conductores eléctricos 22, que ingresan al panel, y conductores eléctricos 24, que salen del panel y suministran electricidad a las cajas de distribución de los clientes 26.

La Figura 2 ilustra esquemáticamente más detalles del controlador del panel eléctrico de la Figura 1. Se muestra en la Figura 2 es el panel eléctrico 12 incluyendo un controlador 28 con indicadores luminosos 30 y una pantalla alfanumérica 32 que puede transmitir información en tiempo real 34 a un programa de aplicación en un teléfono móvil 36.

La Figura 3 es un gráfico de corrientes medidas 310 tiempo extraordinario 330, con oleadas 320 que se puede interpretar como conexiones sueltas.

La sensibilidad del RCD se mejora al monitorizar y medir continuamente las corrientes de fuga mediante sensores para medir las corrientes en el circuito eléctrico en cada línea en los conductores de fase y neutro. La fuga es la diferencia en las corrientes medidas. Los datos se guardan en una base de datos y se analizan. Se estudia la distribución de la fuga de corriente natural en cada línea, y la fuga natural en la línea se puede comparar con la fuga medida, y la corriente se desconecta solo cuando hay una corriente de fuga más allá de la corriente de fuga natural medida aceptable. Se mide la corriente o tensión en la línea de tierra, y cualquier corriente o tensión en la línea de tierra se considerará una fuga por encima de la fuga natural, en el que el sistema funciona en consecuencia.

La Figura 4 es un ejemplo de un caso en el que hay una desconexión 410 en la línea neutra 440 en una placa trifásica 400. Si hay contacto físico con la línea neutra 440 cuando hay un error en la línea neutra, el peligro de descarga eléctrica y muerte es real.

Si una persona toca la línea neutra desconectada 440, esto hace que el cuerpo humano funcione como neutral, y la electrocución se produce a un alto tensión entre dos de las fases 430, y el daño humano es severo.

Esto se debe a que una tensión más alta provocará una descarga de corriente más alta durante la electrocución resultante de la persona que entra en contacto con esas líneas. Este tipo de fallo eléctrica también es una posible causa de incendio que presenta un riesgo de lesiones y muerte.

Las siguientes pruebas se realizan en relación con la Figura 4.

Las pruebas de integridad neutrales se realizan de dos formas:

1. Medición continua de la tensión de fase a neutro y comparación de este valor con la tensión de fase a tierra.

2. Medición continua de la resistencia eléctrica entre neutro y tierra y comparándola con un valor fijo en el sistema.

Si se encuentra un valor que excede los valores permitidos, el sistema alerta al usuario mediante mensaje visual, alerta sonora y, en casos excepcionales, al desconectar la corriente eléctrica, y se envía un mensaje sobre qué línea está experimentando un fallo y el tipo de fallo.

Las corrientes de fuga en el sistema se miden comparando el valor de corriente en la fase y el valor de corriente en la línea neutra. Se supone que estos valores son iguales en un sistema estándar. Si hay una diferencia entre las corrientes medidas, la diferencia se considerará una corriente de fuga. Para que las mediciones sean correctas y no debido a ruido espurio en el sistema, se mide la línea neutra en el circuito eléctrico para detectar los fallos no espúreas en la línea neutra que pueden ser el resultado de conexiones sueltas que causan que las líneas eléctricas se calienten, enciendan incendios y provoquen contratiempos en los consumidores.

Si el sistema no tiene una conexión neutra adecuada, el RCD no funciona correctamente. La prueba de línea neutra se realiza comparando los valores medidos de tensiones entre fase a tierra y fase a neutro. La medición se realiza en dos lugares en cada línea y entre las líneas de alimentación, además de una comparación del valor de tensión con el intervalo permitido. Una tensión menor que el intervalo permitido, o subidas de tensión o corriente, pueden indicar un problema en la línea neutra. En caso de desviación de los valores fijos en el sistema, el sistema alertará al usuario. En caso de desviaciones que pudieran poner en peligro al usuario o las instalaciones, el sistema se desconecta de la fuente de alimentación.

La Figura 5 es un diseño 500 de un panel eléctrico 505, incluyendo sensores, para brindar servicio eléctrico al consumidor 510, alimentado por líneas de fuente de corriente/energía 430. El panel también incluye el RCD 540, y está construido de acuerdo con una realización de la presente invención. La tierra principal 501 se muestra, así como el suelo 550 para cada línea de carga.

Todos los sensores están conectados a una base de datos y un controlador del sistema (DSC) 580. La base de datos y el controlador del sistema 580 monitoriza los datos recibidos de los sensores, y si hay una desviación de un parámetro dentro de un intervalo permitido, DSC 580 envía una señal a los relés 582 para cortar la energía, como se describe con más detalle en la Figura 7. Por ejemplo, si se detecta la desviación máxima del umbral del punto de ajuste para fugas, se envía una alerta o se corta la energía a través de relés 582. Sensores: voltímetro 562, amperímetro 564, ohmímetro 566, sensor de temperatura 568.

El amperímetro 564 se mide para la resolución del sensor de corriente para el conductor de fase, así como en el conductor neutro y el conductor de tierra. El amperímetro 564 es un dispositivo de alta precisión en un intervalo de medición específico.

El sistema está habilitado para realizar las siguientes pruebas:

Prueba de tierra:

Tipo de prueba 1:

Verifique la resistencia entre el neutro y tierra para la tierra principal y cada línea de carga:

Prueba continua - para alta frecuencia.

Parámetro 5: Valor máximo permitido para resistencia y alerta.

Parámetro 6: Valor máximo permitido para resistencia, desconexión y alerta.

Tipo de prueba 2:

Medición de tensión de fase a neutro y comparación con la medición de tensión de fase a tierra, para tierra principal y cada línea de carga.

Parámetro 7: Desviación máxima de tensión entre tensión de fase a neutro y de fase a tierra.

Prueba de carga: conexión de un consumidor con una resistencia conocida entre fase y tierra y medición de corriente y tensión y comparación con un valor de especificación.

Prueba neutra:

Tipo de prueba 3:

Una verificación de la conexión neutral primaria para cada línea de energía entrante y cada línea de carga:

Midiendo la tensión en cada línea entre fase y neutro y comparándolo con la tensión promedio en los últimos N días en la línea entrante, que es parámetro 10, el porcentaje de desviación máxima. Más allá de esta desviación, se mostrará una alerta y luego se desconectará la línea correspondiente.

La medida de la tensión entre fase y neutro se realizará con carga neutra medida por la corriente de cada línea de carga que se definirá como consumo superior a X (X = consumo medio en los últimos N días, u otro período).

Además de medir la tensión de fase a tierra y comparar la tensión de fase con el neutro, si la conexión a tierra es normal (según la sección de conexión a tierra), el resultado debe ser igual.

A continuación, se describen otras pruebas y controles realizados por el sistema inventivo:

1. Medida de temperatura en el panel

Usando un T/C/termistor/PT u otro sensor de temperatura, la temperatura se medirá en el panel de energía en los conductores y en los terminales del conector. Los sensores están dispuestos para tener una precisión de 1 grado C y la verificación se realiza cada X segundos.

Los sensores de temperatura medirán la temperatura cerca de las conexiones eléctricas y en el espacio del panel eléctrico donde pueden estar sobrecargados.

Configuración Parámetro 8: Advertencia de temperatura excesiva en los conductores cercanos a las conexiones. Configuración Parámetro 9: Temperatura para desconectar los conductores cerca de las conexiones.

Configuración Parámetro 10: Alerta de temperatura general en el panel.

Configuración Parámetro 11: Temperatura general en el panel para desconectar.

2. Control e inspección de la tensión de entrada

Medición de tensión entre cada fase a neutro.

Comparación de tensión permitido a intervalo alto o bajo, parámetro 12.

Para una desviación inaceptable en cualquier fase, la fase se desconectará y se mostrará una advertencia. La tensión se restablecerá cuando su valor vuelva al intervalo permitido.

3. Retardo de línea después de un corte de energía

El sistema podrá establecer para cada línea si se requiere un retraso después de una fuente de alimentación o una desconexión proactiva.

En las líneas donde se ha establecido un retraso, serán M minutos desde el momento de la desconexión, y luego de determinar que la tensión se restablece a la normalidad.

La fuente de alimentación del sistema será la más cercana a la alimentación principal con protección.

4. Prueba de conexiones sueltas

Usando los datos medidos por los medidores de corriente de fase y neutro de cada línea, incluidas las líneas de entrada, si hay una disminución y un aumento brusco medido en la corriente en un corto tiempo (ver la Figura 2 por ejemplo), el sistema mostrará una alerta en una línea donde se detecte una conexión suelta. Se determinará si existe una correlación entre el aumento de temperatura en estos conductores.

5. Calcular el consumo de corriente por línea

Utiliza los datos de medición de corriente y tensión para cada línea.

Parámetro 13: Sumario de consumos desde el inicio del período hasta el presente para cada línea resumen general; determinar a partir de qué fecha comienza el período de cálculo.

Parámetro 14: Costo de kWh

Presentación gráfica de consumos.

Aviso de consumo anormal en cada línea.

6. Informar el consumo de energía a la empresa proveedora de electricidad

Se calcula el consumo de energía y se generan informes para los proveedores de electricidad y se envían a través de la conexión a Internet, ya sea mensualmente o bajo demanda.

La empresa proveedora de electricidad puede utilizar esta información para la facturación y para conocer el nivel de consumo de energía y preparar su sistema de suministro de energía en consecuencia.

7. Control remoto de los relés para encender/apagar la corriente de cada línea

El control remoto se realizará a través del programa de aplicación del sistema e incluirá la opción de programar el apagado del encendido, por ejemplo, para iluminación, calderas, etc.

Adicionalmente o como alternativa, el sistema se conectará a un dispositivo de infrarrojos (IR)/radiofrecuencia (RF) para poder controlar las cargas en el panel eléctrico y las apagará y encenderá - por ejemplo, un aire acondicionado.

8. Nivel anormal de consumo de energía y/o funcionamiento no estándar

El sistema reconocerá el consumo de corriente anormal de acuerdo con el historial de consumo de cada línea y alertará al usuario. El sistema también reconocerá el consumo anormal relacionado con horas no estándar, mayor consumo de corriente, etc.

9. Limitar el flujo de corriente a un punto

Usando datos de consumo de corriente en una línea determinada, el sistema calculará una desviación estándar y promedio del consumo de corriente en los últimos N días (u otro período de tiempo), para determinar si hay un exceso de consumo detectado en X por ciento (Parámetro 15). Si se detecta tal exceso en comparación con el patrón de comportamiento de esta línea, se desconectará la tensión y se notificará a la aplicación que existe "una excepción al consumo de corriente estándar en esta línea". Se determinará si el nuevo dispositivo conectado está aprobado. El motivo de esta acción es evitar el suministro de alta corriente cuando no es necesario, por ejemplo: una toma de corriente que se usa la mayor parte del tiempo solo para cargar el teléfono móvil puede suministrar hasta 10A/16A, y en caso de mal funcionamiento la corriente será infinita hasta que el disyuntor desconecte la fuente de alimentación y el daño sea alto. El sistema inventivo aprenderá el uso de cada línea y si el uso de la línea es para cargar ~0,5A, cortará la energía cuando exceda el umbral configurado y alertará al usuario para que apruebe el suministro de corriente.

10. Pruebas periódicas del RCD según el fabricante del RCD

El sistema recordará al consumidor que el instrumento RCD debe probarse en la placa, incluida la determinación de cuándo se realizó la última prueba.

El sistema detectará si la energía está desconectada midiendo la tensión o la corriente de los sensores existentes en la línea de entrada conectada en un punto del sistema antes del RCD y después del RCD. Cuando se reconozca el escenario anterior, se registrará que el RCD ha sido probado.

11. Prueba periódica automática para el RCD

Además de la Sección 10, se puede ensamblar un producto de fuga estándar (listo para usar) con retorno automático de tensión después de X tiempo.

Pruebe el RCD cuando se detecte el consumo de flujo mínimo en el panel. La prueba se realizará una vez cada X días de acuerdo con las instrucciones del fabricante (parámetro 16) y la tensión se devolverá automáticamente y no será necesaria la intervención del usuario. Antes de la prueba, se notificará al usuario que el sistema realizará la prueba en X días/horas y en las ventanas de visualización, el usuario puede determinar el formato del mensaje.

12. Alerta de sobrecarga

Al utilizar las medidas de corriente de cada línea, el sistema alertará al usuario si el consumo de corriente de esta línea es X % (por ejemplo, superior al 90 %). Para cada línea, este valor se definirá según el tipo de interruptor (con límite de corriente) al que esté conectado.

Un parámetro de definición de carga se definirá como X % del valor del límite de corriente según el tipo de interruptor automático, para evitar que el interruptor automático corte la corriente debido a una sobrecarga.

Además, para sistemas trifásicos, el sistema comparará cargas entre las 3 fases. Si hay una diferencia X en el intervalo de tiempo Y en las cargas de fase, el sistema mostrará un mensaje que debe dividir las cargas entre las fases y recomendar qué línea mover a cualquier fase.

La Figura 6 es una ilustración esquemática de la placa del panel de control 605 que está dispuesto para incluir todos los sensores necesarios para el sistema inventivo. Tablero del panel de control 605 incluye varios disyuntores 615 para las líneas, con la opción de agregar interruptores modulares 610 para conectar líneas adicionales. Módulo de expansión 610 contiene los sensores requeridos que se conectan con el controlador principal del sistema, construido de acuerdo con una realización de la presente invención. Un interruptor principal 620 también se muestra.

Estructura del tablero del panel de control opcional

1. La placa incluirá todos los componentes que existen actualmente en la placa principal, el disyuntor y el RCD.

2. El tablero tendrá una cubierta decorativa, con un panel de pantalla de cristal líquido (LCD) o una pantalla táctil colocada en su interior.

3. El sistema incluirá una aplicación que transmitirá los datos/información/alertas/control al usuario a través de WIFI/RF/GSM/BT/red web y otros.

4. El tablero incluye una serie de líneas monitorizadas y la posibilidad de agregar módulos para conectar líneas adicionales. Los módulos adicionales solo incluyen los sensores y relés relevantes, y serán controlados por el software después de la instalación y definición.

La Figura 7 es un diagrama de flujo para un método para medir la sensibilidad de la corriente y las fugas y responder durante un período de tiempo en un panel eléctrico, en el que la reacción y la precisión del sistema son críticas para la decisión de desconectar la línea con el mal funcionamiento antes de que el RCD corte la energía. En el recuadro 750, la corriente se mide en cada fase y el neutro de cada línea. La diferencia entre las corrientes medidas en las líneas de fase y neutra para cada línea se calcula en el recuadro 760. En el recuadro 762 la diferencia se guarda en una base de datos como valor de fuga para una de las líneas con etiqueta de tiempo. Los datos de fuga y los parámetros de fuga natural establecidos para la línea específica se analizan en el recuadro 770. En el recuadro 775 para cada nueva medición de fuga, los parámetros de fuga natural ya calculados se compensan, de acuerdo con la definición en la que: Fuga natural = X1, nueva medida = Y1 y el desplazamiento = Y1 - X1 = la diferencia. Se hace una comparación de la diferencia con el umbral en el recuadro 780. Si se excede la desviación máxima, se toma una decisión en el recuadro 785, decidir si desconectarse o enviar una alerta 787. Si se decide desconectar, la corriente al panel se desconecta en el recuadro 790. Si se decide alertar, se envía una alerta en el recuadro 795.

Si bien la invención se ha descrito con respecto a un número limitado de realizaciones, se apreciará que se pueden realizar muchas variaciones, modificaciones y otras aplicaciones de la invención. Por lo tanto, la invención reivindicada según se expone en las reivindicaciones que siguen no se limita a las realizaciones descritas en el presente documento, sino que está limitada únicamente por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para monitorizar, medir y mejorar parámetros de sistema, incluyendo punto de ajuste de sensibilidad de corriente residual y respuesta durante un período de tiempo en un panel eléctrico para un sistema que tiene al menos una línea de fase de entrada de energía X o líneas de fase múltiple X, Y, Z, en el que la reacción y la precisión son críticas para la decisión de desconectar la línea eléctrica con el mal funcionamiento antes de que un dispositivo de corriente residual, RCD, funcione en un punto de ajuste estándar para corte de energía, dicho método comprende:

a. monitorizar y medir continuamente la corriente de fuga natural en un circuito eléctrico de cada una de al menos una línea en la al menos una línea de fase de entrada de energía única X; dicha corriente de fuga natural se ve afectada por una carga colocada en cada una de dicha al menos una línea, y por lo tanto, es diferente para cada una de dicha al menos una línea, por lo que, en caso de descarga eléctrica, el corte de energía es en un corriente inferior al punto de ajuste del RCD de 30 mA u otro punto de ajuste;

b. analizar una distribución de fuga de corriente natural en cada una de dicha al menos una línea mediante un algoritmo de aprendizaje automático y un cálculo estadístico para encontrar el comportamiento de la fuga de corriente natural en cada una de dicha al menos una línea para establecer un valor de una fuga natural normal del uso de cada una de dicha al menos una línea, y establecer N días u otro período de tiempo para incluir en un cálculo promedio para el valor de fuga natural;

c. establecer un umbral de fuga en mA que se puede cambiar en el modo de configuración, dicho umbral de fuga es mayor que dicho cálculo promedio para la fuga natural;

d. establecer la desviación permisible en la fuga de dicho punto de ajuste en mA para alerta;

e. establecer la desviación máxima en mA para desconectar corrientes, en el que en caso de que la corriente en dicha al menos una línea exceda la desviación máxima, la corriente a dicha al menos una línea se desconecta; f. medir la diferencia de corriente entre la fase de entrada principal y las líneas neutrales; guardar dicha diferencia en una base de datos como un valor de fuga natural para la línea X con una etiqueta de tiempo;

g. calcular el valor medio de la fuga de la línea X en el último N período de tiempo;

h. calcular la desviación de la diferencia de corriente entre la fase y el neutro para cada línea de carga en el momento actual, y el valor promedio calculado para el último período de tiempo N para cada línea de carga; i. medir la corriente en el conductor de tierra y compararla con dicha diferencia medida; y

j. calcular la diferencia entre la corriente medida en la línea de fase y la línea neutra y resetear la desviación máxima en mA para desconectar la corriente, de manera que, al exceder la desviación máxima, se desconecte la corriente al panel.

2. El método de la reivindicación 1, en el que dicha desviación permisible en la fuga es de 5 mA o 10 mA, más allá de la fuga natural, por lo tanto, dicha desviación de 5 mA o 10 mA en la fuga permite un corte de energía en dichos 5 mA o 10 mA, más allá de la fuga natural, en caso de descarga eléctrica.

3. El método de la reivindicación 1, en el que dicha corriente de fuga natural se monitoriza continuamente y dicha desviación máxima se ajusta automáticamente, de modo que el punto de ajuste de la sensibilidad de la corriente residual se actualiza continuamente.

4. El método de la reivindicación 1, en el que el panel eléctrico (12, 505) se prueba continuamente para una conexión a tierra adecuada dentro de un valor especificado, si dicha conexión a tierra no está dentro de dicho valor especificado, el sistema alertará o desconectará la corriente a dicho panel eléctrico se corta.

5. El método de la reivindicación 1, en el que el panel eléctrico (12, 505) se prueba continuamente para una conexión neutra adecuada dentro de un valor especificado, si dicha conexión neutra no está dentro de dicho valor especificado, el sistema alertará o desconectará la corriente a dicho panel eléctrico se corta.

6. El método de la reivindicación 1, en el que la energía se desconecta para cada línea de carga de forma independiente.

7. El método de la reivindicación 1 que comprende además medir una temperatura cerca de las conexiones eléctricas (22) y una temperatura en el espacio del panel eléctrico (12, 505) donde pueden estar sobrecargadas, y cuando se detecta que la temperatura está fuera de un intervalo de operación normal, realizar las etapas de: advertir mediante alerta (787) de temperatura excesiva en los conductores (22) cercanos a las conexiones; y determinar la temperatura general para desconectar la fuente de alimentación.

8. El método de la reivindicación 1 que además comprende:

medir la tensión entre cada fase al neutro;

comparando con un intervalo permitido;

en caso de que dicha tensión esté fuera de un intervalo permisible en una determinada fase, desconectar esa fase y mostrar una advertencia; y

reconectar la tensión cuando la tensión regrese dentro de un intervalo permitido.

9. El método de la reivindicación 1, que comprende además realizar una prueba de resistencia de aislamiento en la línea de carga desconectada para comprobar si se ha corregido el fallo.

10. El método de la reivindicación 1, que comprende además enviar un aviso de consumo anormal en la línea eléctrica.

11. El método de la reivindicación 1, que comprende además monitorizar la distribución de cargas entre las líneas de fase de entrada y proporcionar un aviso de que dicha distribución está fuera de un intervalo permitido.

12. El método de la reivindicación 1, en el que después de un corte de energía, dicha energía se restablece al panel eléctrico después de un retardo preestablecido para cada línea de carga.

13. El método de la reivindicación 1, que comprende además calcular el consumo de energía y generar informes y enviar los informes a través de una conexión a Internet según sea necesario.

14. El método de la reivindicación 1, que comprende además monitorizar el consumo de corriente para cada línea de carga y cortar automáticamente la energía si dicho consumo está más allá del uso típico.

15. El método de la reivindicación 1 que comprende además medir, monitorizar y aprender por el algoritmo de aprendizaje automático del consumo de corriente y la fuga de corriente que existe en un circuito de energía eléctrica, para cortar la energía cuando el consumo de corriente excede un límite predeterminado.