ES2913980T3

ES2913980T3 - Sistema y método de diezmado de datos para facilitar la transmisión y visualización de formas de onda generadas por un dispositivo eléctrico

Info

Publication number: ES2913980T3
Application number: ES15706107T
Authority: ES
Inventors: Saurabh J Pawar; Harish D Bhattbhatt; Vishal Bhatt
Original assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Current assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2015-02-09
Publication date: 2022-06-07
Anticipated expiration: 2035-02-09
Also published as: WO2015147996A1; EP3123180B1; US10119996B2; EP3123180A1; US20150276813A1

Abstract

Un método para proporcionar datos relacionados con un dispositivo eléctrico (4) a un dispositivo cliente (12) que tiene una resolución de píxeles, que comprende: recibir datos de forma de onda sin procesar, generados por un dispositivo (6) de medición, en respuesta a un evento relacionado con el funcionamiento del dispositivo eléctrico (4), teniendo los datos de forma de onda sin procesar un número total de puntos de datos y un tiempo de ciclo de forma de onda asociados con los mismos; determinar si los datos de forma de onda sin procesar deberían diezmarse en base al número total de puntos de datos y la resolución de píxeles; en respuesta a la determinación de que los datos de forma de onda sin procesar deberían diezmarse, determinar un intervalo de diezmado usando la resolución de píxeles y el tiempo de ciclo de forma de onda, usando la siguiente fórmula: 1 / (la resolución de píxeles / (el tiempo de ciclo de forma de onda * 2)), y generar datos de forma de onda diezmados a partir de los datos de forma de onda sin procesar mediante, para cada intervalo de diezmado sucesivo de los datos de forma de onda sin procesar desde un tiempo cero y hasta el tiempo de ciclo de forma de onda, la consulta de todos los puntos de datos en el intervalo de diezmado en cuestión, y la determinación y el almacenamiento del valor de punto de datos máximo en el intervalo, el punto de datos mínimo en el intervalo, y los tiempos correspondientes de estos puntos de datos máximo y mínimo; y enviar los datos de forma de onda diezmados al dispositivo cliente (12).

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y método de diezmado de datos para facilitar la transmisión y visualización de formas de onda generadas por un dispositivo eléctrico

Antecedentes

Campo

El concepto descrito se refiere, generalmente, a la monitorización de formas de onda en sistemas eléctricos y, más particularmente, a una técnica y sistema de diezmado de datos para facilitar la transmisión y visualización de formas de onda, tales como formas de onda de pico/subida de voltaje transitorias, en un sistema eléctrico.

Información de antecedentes

En el contexto de sistemas eléctricos, los picos, también conocidos como subidas, son oscilaciones eléctricas de corta duración en el voltaje (picos de voltaje), corriente (picos de corriente) o energía transferida (picos de energía) en un circuito eléctrico. Los picos pueden ser causados por cualquiera de varios eventos, tales como, sin limitarse a, impactos de rayos, interrupciones de suministro, disyuntores de circuito que se han disparado, cortocircuitos, transiciones de energía en otros equipos grandes en la misma línea de alimentación, fallos causados por la compañía eléctrica y pulsos electromagnéticos (EMP).

Cuando se produce un pico, es importante analizar el pico con el fin de determinar su causa y/o gravedad. No hacerlo puede conducir a daños en la infraestructura, riesgos de seguridad y tiempo de inactividad, entre otros problemas. Lo anteriormente descrito se realiza, habitualmente, capturando una forma de onda que representa el pico (p. ej., una forma de onda de voltaje) usando un dispositivo de medición y analizando esa forma de onda, por ejemplo, en una ubicación remota en un dispositivo cliente, tal como un PC, ordenador portátil, tableta o teléfono inteligente.

Sin embargo, muchos dispositivos de medición capturan las formas de onda transitorias a una alta tasa de muestreo, dando como resultado un gran número de puntos de datos. Por ejemplo, no es poco común que un dispositivo de medición capture y cree formas de onda que constituyen más de 100.000 puntos de datos en un tiempo de ciclo de 20 milisegundos (ms) (6 MHz). Además, el dispositivo de medición puede funcionar en un tiempo de ciclo múltiple, tal como el tiempo de ciclo que se acaba de describir y 1 MHz, 16.666 muestras por ciclo, tiempo de ciclo de duración de 120 ms. Tales grandes cantidades de datos pueden causar problemas de tráfico y/o rendimiento, cuando se realizan intentos para transportar los datos desde la ubicación de medición (usando un servidor separado o un servidor integrado en el dispositivo de medición), a través de una o más redes (tal como Internet y/o una red de transmisión de datos móvil), al dispositivo cliente objetivo, y visualizar los datos en el dispositivo cliente. Por ejemplo, se considera un dispositivo de medición que captura y crea datos de forma de onda que tienen 134.600 puntos en un tiempo de ciclos de 20 milisegundos. Si un dispositivo cliente, que tiene una resolución de píxeles de solo 1920, intentase visualizar estos puntos tal cual (es decir, sin reducirlos), el gráfico se vería muy denso y, por lo tanto, sería difícil de leer. También es posible la presencia de varios problemas adicionales de tráfico y/o rendimiento y facilidad de uso, tales como, sin limitarse a, problemas de comunicación, tales como un fallo de software, un coste excesivo en el caso de los clientes móviles y problemas de rendimiento en el dispositivo cliente, tal como un tiempo excesivo requerido para representar datos y/o para visualizar acercando/alejando y con movimiento panorámico. Se hace referencia al software LabVIEW, de National Instruments, Austin, Texas, Estados Unidos, que se utiliza, entre otros, para gestionar datos para su visualización, cuando el número de puntos de datos está más allá de las capacidades de una pantalla respectiva. Con el fin de permitir la visualización de los datos, LabVIEW proporciona el diezmado de datos automático.

También se hace referencia a la publicación de patente US-2011/199285, que implica comprimir una gran colección de datos de medición, mientras se mantienen todas las características principales de la forma de onda para la posterior representación. La recogida y el procesamiento de datos se inician mediante un evento de activación. El intervalo de diezmado se calcula usando el tiempo de muestreo total y el número de columnas de píxeles en la representación, corrigiéndose con el desfase de tiempo entre el evento de activación y la primera muestra.

Resumen

Según la presente invención, se dan a conocer un método y un sistema según lo descrito en las reivindicaciones 1 y 4, respectivamente. Se describen otras realizaciones, entre otras cosas, en las reivindicaciones dependientes.

En otra realización, se da a conocer un producto de programa informático, que comprende un medio utilizable por ordenador no transitorio que tiene un código de programa legible por ordenador incorporado en el mismo, estando adaptado el código de programa legible por ordenador para ser ejecutado para implementar un método para proporcionar datos según lo anteriormente descrito.

Breve descripción de los dibujos

Se puede conseguir entender completamente el concepto descrito, gracias a la siguiente descripción de las realizaciones preferidas, al leerse junto con los dibujos adjuntos en los que:

La Figura 1 es un diagrama esquemático de un sistema para facilitar la transmisión y la visualización de formas de onda, tales como formas de onda de pico/subida de voltaje, en un sistema eléctrico según una realización ilustrativa del concepto descrito; y

la Figura 2 es un diagrama de flujo que muestra un método de operación del sistema de la Figura 1 según la realización ilustrativa de la presente invención.

Descripción de las realizaciones preferidas

Frases sobre direcciones utilizadas en la presente memoria, tales como, por ejemplo, izquierda, derecha, frontal, posterior, superior, inferior y derivados de las mismas, se refieren a la orientación de los elementos mostrados en los dibujos y no son limitantes en las reivindicaciones, a menos que se especifique expresamente en las mismas.

Tal y como se utiliza en la presente memoria, el término “ número” significa uno o un entero mayor que uno (es decir, una pluralidad).

Como se utiliza en la presente memoria, la afirmación de que dos o más piezas están “acopladas” entre sí, significa que las piezas están unidas entre sí directamente o unidas a través de una o más piezas intermedias.

Como se utiliza en la presente memoria, los términos “componente” y “ sistema” pretenden referirse a una entidad relacionada con un ordenador, ya sea hardware, una combinación de hardware y software, software o software en ejecución. Por ejemplo, un componente puede ser, pero no se limita a, un proceso que se ejecuta en un procesador, un procesador, un objeto, un ejecutable, un hilo de ejecución, un programa y/o un ordenador. A modo de ilustración, tanto una aplicación que se ejecuta en un servidor, como el servidor, pueden ser un componente. Uno o más componentes pueden residir dentro de un proceso y/o hilo de ejecución, y un componente puede localizarse en un ordenador y/o estar distribuido entre dos o más ordenadores.

Como se utiliza en la presente memoria, el término “ resolución de píxeles” significa el número de columnas de píxeles de una pantalla de un dispositivo cliente. Por ejemplo, y sin limitación, un dispositivo cliente, tal como un ordenador portátil, que tiene una resolución de pantalla de 1280 x 1024, tendrá una resolución de píxeles de 1280, ya que tiene 1280 columnas de píxeles.

La Figura 1 es un diagrama esquemático de un sistema 2 para facilitar la transmisión y la visualización de formas de onda, tales como formas de onda de pico/subida de voltaje, en un sistema eléctrico, según una realización ilustrativa del concepto descrito. El sistema 2 incluye un dispositivo eléctrico 4, tal como, sin limitación, sistemas de motor, transformadores y transformadores de energía. El sistema 2 también incluye un dispositivo 6 de medición de energía que está acoplado operativamente al dispositivo eléctrico 4. El dispositivo 6 de medición de energía está estructurado para monitorizar la función del dispositivo eléctrico 4 y capturar y generar datos de forma de onda, muestreando una o más salidas del dispositivo eléctrico 4. Dichos datos de forma de onda pueden ser, por ejemplo, y sin limitarse a, datos que representan picos (p. ej., picos de voltaje, picos de corriente o picos de energía) generados por el dispositivo eléctrico 4, en respuesta a un evento, tal como un impacto de rayo, interrupción de suministro, disyuntores de circuito que se han disparado, o fallos causados por la compañía eléctrica. Según un aspecto del concepto descrito, el dispositivo 6 de medición de energía está estructurado para capturar y generar datos de forma de onda, según uno o más ciclos de forma de onda determinados (p. ej., 6 Hz), teniendo cada uno un tiempo de ciclo de forma de onda (p. ej., 20 milisegundos [ms]) y una tasa de muestreo (p. ej., 120.000 muestras [es decir, puntos de datos] por tiempo de ciclo de forma de onda) determinados. Ejemplos adecuados del dispositivo 6 de medición de energía incluyen Power Xpert Meter 2000/4000/6000/8000, el medidor IQ Analyzer, los medidores de la serie Digitrip, y el relé protector FP5000, comercializado por Eaton Corporation, el cesionario de la presente invención.

El sistema 2 incluye, además, un componente 8 de servidor, que puede estar integrado en el dispositivo 6 de medición de energía, o estar separado y acoplado operativamente con respecto al dispositivo 6 de medición de energía. El componente 8 de servidor está acoplado operativamente a una red 10. La red 10 puede ser una o más redes de comunicaciones por cable y/o inalámbricas solas o en diversas combinaciones, y puede incluir, sin limitarse a, Internet. Finalmente, el sistema 2 incluye un dispositivo cliente 12 que está acoplado operativamente a la red 10. El dispositivo cliente 12 puede ser, por ejemplo, y sin limitarse a, un PC, ordenador portátil, tableta, teléfono inteligente u otro dispositivo informático adecuado. Según un aspecto del concepto descrito, el dispositivo cliente 12 incluye una pantalla 14 (p. ej., una pantalla LCD) que tiene una resolución de píxeles determinada (p. ej., 1280).

El sistema 2 está estructurado y configurado para facilitar la transmisión y visualización de formas de onda, tales como formas de onda de pico/subida de voltaje transitorias, generadas en respuesta a eventos que ocurren dentro de/en el dispositivo eléctrico 4. Más específicamente, y como se describe en detalle a continuación (Figura 2), el sistema 2 está estructurado y configurado para facilitar la transmisión y visualización de formas de onda, reduciendo la cantidad de datos que se transmiten al dispositivo eléctrico 12 y son usados por el mismo para la generación y visualización de salidas de forma de onda. El sistema 2 lo hace usando una técnica de diezmado de datos a base de intervalos para reducir los datos transmitidos, que utiliza las siguientes tres entradas de datos: (i) el número total de puntos de datos generados por el dispositivo 4 de medición de energía, durante cada ciclo de forma de onda, (ii) la resolución de píxeles del dispositivo cliente 12, y (iii) el tiempo del ciclo de forma de onda del dispositivo 4 de medición de energía.

La Figura 2 es un diagrama de flujo que muestra un método de operación del sistema 2, según la realización ^{ilustrativa de la presente invención. El método comienza en la etapa}16 ^{, en donde el dispositivo cliente 12 envía una}solicitud al componente 8 de servidor a través de la red 10, para que el componente 8 de servidor envíe datos de forma de onda medidos mediante el dispositivo 6 de medición de energía (una “solicitud de datos de forma de onda” ). También en la etapa 16, el dispositivo cliente 12 envía información al componente 8 de servidor que especifica la resolución de píxeles del dispositivo cliente 12. A continuación, en la etapa 18, y en respuesta a la solicitud de datos de forma de onda, el componente 8 de servidor solicita y recibe datos de forma de onda sin procesar, para el ciclo de forma de onda de corriente, desde el dispositivo 6 de medición de energía. Ese dato de forma de onda sin procesar incluirá todos los puntos de datos que fueron muestreados por el dispositivo 8 de medición de energía en el ciclo de forma de onda (p. ej., 120.000 datos de pintas en un ciclo de 20 ms). En la etapa 20, el componente 8 de servidor determina el número total de puntos de datos en los datos de forma de onda sin procesar.

A continuación, en la etapa 22, se determina si el número total de puntos de datos en los datos de forma de onda sin procesar es menor o igual que la resolución de píxeles del dispositivo cliente 12. Si la respuesta en la etapa 22 es sí, entonces eso significa que los datos de forma de onda sin procesar pueden representarse mediante el dispositivo cliente 12, sin problemas significativos. Como resultado, el método procedería a la etapa 24, en donde los datos de forma de onda sin procesar se envían al dispositivo cliente 12, de modo que los datos pueden usarse para crear una visualización de los datos de forma de onda en la pantalla 14. Sin embargo, si la respuesta en la etapa 22 es no, entonces eso significa que el número total de puntos de datos en los datos de forma de onda sin procesar, es mayor que la resolución de píxeles del dispositivo cliente 12. En tal situación, los datos de forma de onda sin procesar no pueden representarse mediante el dispositivo cliente 12, sin problemas significativos. Por lo tanto, según el concepto descrito, en tal situación, los datos de forma de onda sin procesar se diezman antes de enviarse al dispositivo cliente 12, de modo que pueden representarse mediante el dispositivo cliente 12 sin causar problemas significativos. Más específicamente, en la etapa 26, se aplica una técnica de diezmado en base a intervalos a los datos de forma de onda sin procesar para generar datos de forma de onda diezmados, usando tanto (i) la resolución de píxeles del dispositivo cliente 12, como (ii) el tiempo de ciclo de forma de onda del dispositivo 4 de medición de energía. A continuación, en la etapa 28, los datos de forma de onda diezmados se envían al dispositivo cliente 12, de modo que los datos pueden usarse para crear una visualización de los datos de forma de onda en la pantalla 14.

La etapa 26 se lleva a cabo realizando las siguientes etapas. Primero, se determina un intervalo de diezmado calculando un “valor de puntos en un milisegundo” según la siguiente fórmula: valor de puntos en un milisegundo = resolución de píxeles del dispositivo cliente / (tiempo del ciclo de forma de onda [en ms] * número de puntos de datos diezmados a generar para cada intervalo de diezmado); y, a continuación, calculando el intervalo de diezmado según la siguiente fórmula: intervalo de diezmado [ms] = 1 / valor de puntos en un milisegundo. En la realización ilustrativa, se usa una técnica de diezmado máx-mín, en donde los valores máximo y mínimo en cada intervalo de diezmado se usan para obtener el diezmado (es decir, se mantienen con otros valores que se descartan). En la invención reivindicada, el valor de puntos en un milisegundo = resolución de píxeles del dispositivo cliente / (tiempo del ciclo de forma de onda [en ms] * 2). Por ejemplo, si la resolución de píxeles del dispositivo cliente 12 es 1280 y el tiempo de ciclo de forma de onda del dispositivo 6 de medición de energía es de 20 ms, el valor de puntos en un milisegundo será de 32 y el intervalo de diezmado será de 0,03125 ms. En una alternativa que no se reivindica, la técnica de diezmado máx-mín que se utiliza puede personalizarse añadiendo un punto de promedio (media) (en cuyo caso se utilizarían tres valores por intervalo y el valor multiplicador anterior se convierte en 3) o añadiendo múltiples puntos máx. y mín. Por lo tanto, en el proceso de diezmado, la selección de puntos (es decir, la técnica de diezmado) puede personalizarse según los requisitos de cualquier aplicación particular. Después de determinar el intervalo de diezmado, se crean los datos de forma de onda diezmados mediante, para cada intervalo de diezmado sucesivo de los datos de forma de onda sin procesar desde un tiempo cero y hasta el tiempo de ciclo de forma de onda (p. ej., de 0 a 20 ms), la consulta de todos los puntos de datos en el intervalo de diezmado en cuestión, y la determinación y el almacenamiento del valor de punto de datos máximo en el intervalo, el punto de datos mínimo en el intervalo, y los tiempos correspondientes de estos dos puntos de datos (máx. y mín.).

Por lo tanto, el concepto descrito proporciona una técnica y sistema de diezmado de datos para facilitar la transmisión y visualización de formas de onda, tales como formas de onda de pico/subida de voltaje transitorias, en un sistema eléctrico que supera los problemas de tráfico y/o rendimiento que están presentes en numerosos enfoques de la técnica anterior. El concepto descrito funciona no solo con formas de onda transitorias en donde el número de puntos de datos sin procesar es mayor que la resolución de píxeles de cliente, sino también con formas de onda estándar en donde el número de puntos de datos sin procesar es mayor que la resolución de píxeles de cliente.

Si bien se han descrito en detalle realizaciones específicas del concepto descrito, los expertos en la técnica apreciarán que se podrían desarrollar diversas modificaciones y alternativas a estos detalles, en vista de las enseñanzas generales de la descripción. En consecuencia, las disposiciones particulares descritas pretenden ser únicamente ilustrativas y no limitativas en cuanto al alcance del concepto descrito, al que se le debe dar toda la amplitud de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

i. Un método para proporcionar datos relacionados con un dispositivo eléctrico (4) a un dispositivo cliente (12) que tiene una resolución de píxeles, que comprende:

recibir datos de forma de onda sin procesar, generados por un dispositivo (6) de medición, en respuesta a un evento relacionado con el funcionamiento del dispositivo eléctrico (4), teniendo los datos de forma de onda sin procesar un número total de puntos de datos y un tiempo de ciclo de forma de onda asociados con los mismos;

determinar si los datos de forma de onda sin procesar deberían diezmarse en base al número total de puntos de datos y la resolución de píxeles;

en respuesta a la determinación de que los datos de forma de onda sin procesar deberían diezmarse, determinar un intervalo de diezmado usando la resolución de píxeles y el tiempo de ciclo de forma de onda, usando la siguiente fórmula: 1 / (la resolución de píxeles / (el tiempo de ciclo de forma de onda * 2)), y generar datos de forma de onda diezmados a partir de los datos de forma de onda sin procesar mediante, para cada intervalo de diezmado sucesivo de los datos de forma de onda sin procesar desde un tiempo cero y hasta el tiempo de ciclo de forma de onda, la consulta de todos los puntos de datos en el intervalo de diezmado en cuestión, y la determinación y el almacenamiento del valor de punto de datos máximo en el intervalo, el punto de datos mínimo en el intervalo, y los tiempos correspondientes de estos puntos de datos máximo y mínimo; y

enviar los datos de forma de onda diezmados al dispositivo cliente (12).
2. El método según la reivindicación 1, en donde la determinación de si los datos de forma de onda sin procesar deberían diezmarse, comprende determinar si el número total de puntos de datos es menor o igual que la resolución de píxeles, y determinar que los datos de forma de onda sin procesar deberían diezmarse solo si el número total de puntos de datos no es menor o igual que la resolución de píxeles.
3. El método según la reivindicación 1, en donde los datos de forma de onda sin procesar representan una forma de onda de voltaje generada en respuesta a un pico de voltaje relacionado con el funcionamiento del dispositivo eléctrico (4).
4. Un sistema (2) para proporcionar datos relacionados con un dispositivo eléctrico (4) a un dispositivo cliente (12) que tiene una resolución de píxeles, que comprende:

un componente (6) de medición estructurado para generar datos de forma de onda sin procesar, generados en respuesta a un evento relacionado con el funcionamiento del dispositivo eléctrico (4), teniendo los datos de forma de onda sin procesar un número total de puntos de datos y un tiempo de ciclo de forma de onda asociados con los mismos;

un componente (8) de servidor estructurado para:

recibir los datos de forma de onda sin procesar;

determinar si los datos de forma de onda sin procesar deberían diezmarse en base al número total de puntos de datos y la resolución de píxeles;

en respuesta a la determinación de que los datos de forma de onda sin procesar, deberían diezmarse, determinar un intervalo de diezmado usando la resolución de píxeles y el tiempo de ciclo de forma de onda, usando la siguiente fórmula: 1 / (la resolución de píxeles / (el tiempo de ciclo de forma de onda * 2)),

y generar datos de forma de onda diezmados a partir de los datos de forma de onda sin procesar mediante, para cada intervalo de diezmado sucesivo de los datos de forma de onda sin procesar desde un tiempo cero y hasta el tiempo de ciclo de forma de onda, la consulta de todos los puntos de datos en el intervalo de diezmado en cuestión, y la determinación y el almacenamiento del valor de punto de datos máximo en el intervalo, el punto de datos mínimo en el intervalo, y los tiempos correspondientes de estos puntos de datos máximo y mínimo; y

enviar los datos de forma de onda diezmados al dispositivo cliente (12) a través de una red (10).
5. El sistema (2) según la reivindicación 4, en donde el componente (8) de servidor está estructurado para determinar si los datos de forma de onda sin procesar deberían diezmarse, determinando si el número total de puntos de datos es menor o igual que la resolución de píxeles, y determinando que los datos de forma de onda sin procesar deberían diezmarse solo si el número total de puntos de datos no es menor o igual que la resolución de píxeles.
6. El sistema según la reivindicación 4, en donde los datos de forma de onda sin procesar representan una forma de onda de voltaje generada en respuesta a un pico de voltaje relacionado con el funcionamiento del dispositivo eléctrico (4).
7. Un producto de programa informático, que comprende un medio utilizable por ordenador no transitorio que tiene un código de programa legible por ordenador incorporado en el mismo, estando adaptado el código de programa legible por ordenador para ser ejecutado para implementar un método para proporcionar datos según la reivindicación 1.