ES2950352T3

ES2950352T3 - Sistema de medición de potencia eléctrica y sistema de control de dispositivos

Info

Publication number: ES2950352T3
Application number: ES09708637T
Authority: ES
Inventors: Toshiyasu Higuma; Noriyuki Kushiro; Masaaki Yabe
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-02-06
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2023-10-09
Anticipated expiration: 2029-02-04
Also published as: JPWO2009099082A1; WO2009099082A1; US20100301837A1; JP5235908B2; AU2009211720A1; EP2241898A4; EP2241898B1; AU2009211720B2; HK1146745A1; EP2241898A1; US8476895B2; CN101925826A; CN101925826B

Abstract

Se proporciona un sistema de medición de potencia, un aparato de medición, un terminal de carga y un sistema de control de dispositivos que, una vez instalados, no necesitan ser instalados por ningún especialista experto, como personas calificadas en construcciones eléctricas. Un sensor de tensión (2) detecta una forma de onda de tensión de una línea de lámpara (1) sin contacto, mientras que un sensor de corriente (3) detecta una forma de onda de corriente de la línea de lámpara sin contacto. Una parte de medición (10) de un terminal de carga (8) hace que un medio de contacto (11) conecte la línea de lámpara (1) con un terminal de medición de voltaje (12) para medir una corriente que sigue desde la línea de lámpara (1) a un carga (13) y además calcula un valor de voltaje a partir del valor de corriente adquirido y la carga (13). La parte de medición (10) del terminal de carga (8) transmite, en respuesta a una solicitud de un aparato de medición (4), el valor de corriente medido y el valor de voltaje calculado al aparato de medición (4) a través de un medio de comunicación (14). Una parte de control (5) del aparato de medición (4) recibe luego los valores de corriente y voltaje desde el terminal de carga (8) a través de un medio de comunicación (6) y calcula un valor de potencia basándose en los valores de corriente y voltaje recibidos y también basándose en en la forma de onda de voltaje adquirida del sensor de voltaje (2) y la forma de onda de corriente adquirida del sensor de corriente (3). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de medición de potencia eléctrica y sistema de control de dispositivos

Campo técnico

La presente invención se refiere a un sistema de medida de potencia para medir la potencia consumida por dispositivos eléctricos sin contacto, que se instalan en viviendas, comercios, edificios de tamaño pequeño a mediano generales, etc., así como a un aparato de medición y un terminal de carga que constituye el sistema de medición de potencia. La presente invención también se refiere a un sistema de control de dispositivos para medir la potencia consumida por dispositivos eléctricos, que se instalan en viviendas, comercios, edificios de tamaño pequeño a mediano generales, etc., y para controlar los estados de los dispositivos en base a los resultados medidos.

Técnica anterior

Para medir la potencia consumida por los dispositivos eléctricos que se instalan en viviendas, comercios, edificios de tamaño pequeño a mediano, etc., hasta ahora se requería que los profesionales montaran un medidor de potencia fijando un transformador de voltaje o un transformador de corriente a un tablero de distribución, por ejemplo. Además, cuando los consumos de potencia de los dispositivos se controlan en un sistema de demanda o similares para que se mantengan dentro de un intervalo predeterminado, se ha requerido que el trabajo para fijar un dispositivo de medición de potencia o energía eléctrica se haga por profesionales, como en el caso anterior, para la medición de la potencia. Por tanto, debido a que la instalación de un sistema de este tipo implica trabajo eléctrico, la instalación necesita profesionales para llevar a cabo el trabajo eléctrico y aumenta el coste. Además, cuando se trata de instalar electrodomésticos completamente eléctricos en una vivienda existente, se debe abandonar un intento de este tipo debido a una limitación en la corriente permitida para una línea eléctrica interior en muchos casos.

Como técnica relacionada que pretende hacer frente a los problemas descritos anteriormente, es conocido un procedimiento de medición usando un voltímetro de tipo sin contacto. En un voltímetro de este tipo de tipo sin contacto, un revestimiento de un cable eléctrico, es decir, un objetivo de medición, se rodea por un conductor para constituir un condensador. El conductor (condensador) y la tierra se conectan entre sí usando dos sondas del voltímetro de tipo sin contacto. Una corriente que fluye entre el conductor y la tierra y un voltaje entre ellos se miden sin contacto. Además, se proporcionan medios para calcular un coeficiente de corrección de voltaje y un cable de medición de voltaje conectado a los medios se conecta directamente entre una parte expuesta de la línea conductora del cable eléctrico y la tierra usando una pinza de contacto, por ejemplo, para medir un voltaje con respecto a la tierra. El voltaje del cable eléctrico, que se ha obtenido por la medición de contacto, se compara con el voltaje del cable eléctrico, que se ha obtenido del voltímetro de tipo sin contacto, para determinar un coeficiente de fase y un coeficiente de ganancia para el voltaje del cable eléctrico automáticamente usando un circuito PLL o manualmente usando un condensador variable o un reostato variable. El voltaje medido sin contacto se corrige en base a esos coeficientes para el cálculo apropiado del voltaje (véase, por ejemplo, el documento de patente 1).

Además, con el propósito de simplificar el trabajo, es conocido un dispositivo de medición en el que una parte de detección de voltaje conductora que tiene un extremo distal afilado se proporciona integralmente con una unidad sensora de corriente que constituye un circuito magnético cerrado para facilitar el montaje de la unidad sensora (véase, por ejemplo, el documento de patente 2). El documento US5831550A se refiere a un sistema y proceso centralizado para medir, registrar, leer y facturar datos referentes al consumo de energía eléctrica de una pluralidad de consumidores, que reciben la energía eléctrica a través de una pluralidad de respectivos cables de conexión de consumidores, conectados a un cable de entrada de energía eléctrica principal que, a su vez, está conectado a la red de distribución de energía eléctrica. El sistema objetivo de la presente invención comprende básicamente un sensor de voltaje; una pluralidad de módulos transductores de energía (ETM), cada uno conectado a un respectivo cable de conexión de consumidor y que incluye un sensor de corriente conectado a un circuito transductor de energía conectado a dicho sensor de voltaje y que puede generar, en su salida, señales correspondientes a la corriente y voltaje presentes en el respectivo cable de conexión de consumidor; y un módulo registrador/concentrador (RCM) que tiene una memoria y conectado a las salidas de los varios circuitos transductores de energía, y que puede procesar las dichas señales correspondientes a corriente y voltaje para su transmisión o exposición visual. El procedimiento de la presente invención comprende básicamente las etapas de medir la corriente y el voltaje presentes en cada cable de conexión de consumidor; generar señales correspondientes a dichos corriente y voltaje; enviar las dichas señales a un módulo registrador/concentrador (RCM) que tiene una memoria y que puede procesar las dichas señales para su transmisión o exposición visual. El documento US 2006/033488 A1 divulga un procedimiento (y un sistema) de medición grupal para supervisar el consumo de energía eléctrica por una pluralidad de usuarios próximos que reemplaza múltiples medidores de usuario individuales por un único medidor electrónico. Un único motor computacional computa los valores de energía consumidos por los usuarios y despliega un único conjunto de subsecciones (pantalla, reloj en tiempo real y memoria no volátil) que se puede ubicar en una PCB. El sistema, utilizable para monofásico o trifásico, se puede ubicar fuera del alcance de los usuarios para que sea a prueba de manipulaciones. Los ADC individuales obtienen valores de corriente eléctrica (a través de transformadores de corriente) de la potencia consumida por usuarios individuales y cooperan con un único DSP para computar el consumo de energía de usuarios individuales, legibles en una pantalla común en forma de turno rotativo. Las diferencias entre la suma de los valores de energía consumida por los usuarios y una lectura de energía consolidada más allá de un umbral conocido se informan como posible manipulación del usuario. El documento JP 2000 338141 A divulga una solución para medir un voltaje y energía eléctrica con alta capacidad de trabajo durante un período prolongado detectando la información de voltaje por un sensor sin poner en contacto eléctricamente el sensor con un conductor, y determinar el voltaje por la operación sobre la base del voltaje. El documento JP 61 1264585 divulga una solución para medir un error de medición de alta precisión en una prueba de carga real calculando el error de medición de un instrumento de medición que se va a someter a prueba sobre la base del error de medición de un instrumento estándar correspondiente a una señal de entrada y el error de medición del instrumento objetivo del instrumento estándar.

Documento de patente 1: publicación de solicitud de patente japonesa no examinada n.° 2002-55126 (página 4 y figs. 1-2)

Documento de patente 2: publicación de solicitud de patente japonesa no examinada n.° 2005-134233 (páginas 6-7 y figs. 1-7)

Divulgación de la invención

Problemas que se van a resolver por la invención

Con el voltímetro de tipo sin contacto conocido divulgado en el documento de patente 1, como se describe anteriormente, se calcula un voltaje estableciendo el coeficiente de corrección a través del cálculo en base al resultado de la medición de contacto y corrigiendo el voltaje medido sin contacto. Sin embargo, el voltímetro de tipo sin contacto conocido tiene problemas no solo porque requiere operaciones de medir el voltaje con contacto e introducir un valor medido al voltímetro cuando se configura, sino también porque requiere profesionales que puedan manejar los dispositivos pertinentes cuando se configura.

Además, el dispositivo de medición conocido divulgado en el documento de patente 2 aborda la técnica para facilitar la operación de montaje de las partes de detección de voltaje y corriente. Sin embargo, en la práctica, la prevención del cableado falso y la instalación más fácil de los dispositivos de medición no se pueden conseguir a menos que se logre la facilitación que incluye, por ejemplo, el cableado eléctrico para determinar la potencia consumida por una parte de medición de potencia distinta de la parte de medición pertinente y la interfaz (a continuación en el presente documento abreviada como "I/F" en algunos casos) significa que sirve como medio para extraer los valores medidos.

La presente invención se ha logrado con vistas a resolver los problemas descritos anteriormente, y un primer objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de medición de potencia, un aparato de medición, un terminal de carga y un sistema de control de dispositivos, que no necesitan que se haga ninguna instalación especial por cualquier profesional hábil, tal como personas cualificadas para trabajos eléctricos, midiendo los valores de voltaje y corriente sin contacto cuando se mide la potencia consumida por dispositivos eléctricos, que se instalan en viviendas, comercios, edificios de tamaño pequeño a mediano generales, etc.

Un segundo objetivo es proporcionar un aparato de medición de potencia y un sistema de medición de potencia, que son de tamaño pequeño y económicos.

Medios para resolver los problemas

Los problemas mencionados anteriormente se resuelven por el sistema de medición de potencia y el sistema de control de dispositivos de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas.

Ventajas

Con la presente invención, el sistema de medición de potencia comprende un sensor de voltaje para detectar una forma de onda de voltaje de una línea eléctrica sin contacto a través de acoplamiento electrostático, un sensor de corriente para detectar una forma de onda de corriente de la línea eléctrica sin contacto a través de acoplamiento electromagnético inductivo, un aparato de medición que incluye primer medio de comunicación y una parte de control que está conectada al sensor de voltaje y al sensor de corriente, y un terminal de carga conectado a la línea eléctrica e incluye una carga de un valor predeterminado y una parte de medición para medir un valor efectivo de una corriente que fluye a través de la carga y calcular un valor efectivo de un voltaje en base al valor efectivo medido de la corriente, en el que la parte de medición del terminal de carga transmite el valor efectivo de la corriente y el valor efectivo del voltaje al aparato de medición por medio del segundo medio de comunicación, y la parte de control del aparato de medición calcula un valor de potencia en base al valor efectivo de la corriente y el valor efectivo del voltaje, que se han recibido desde el terminal de carga por medio del primer medio de comunicación, así como en la forma de onda de voltaje adquirida del sensor de voltaje y la forma de onda de corriente adquirida del sensor de corriente. Por tanto, puesto que el sistema de medición de potencia está constituido para poder medir la potencia de un sistema de línea eléctrica básica sin contacto, ya no se requiere ningún trabajo hábil para instalar el dispositivo de medición de potencia en la línea eléctrica básica. Además, se pueden introducir un sistema de ahorro de energía manual, un sistema de control de demanda, un sistema de corte de picos, etc., que funcionan con el uso de un dispositivo para supervisar el consumo de potencia, a un menor coste. Como resultado, se espera un uso y desarrollo más generalizado de esos sistemas.

Además, puesto que el circuito de suministro de potencia que tiene la estructura no aislada está dispuesto en el interior del aparato de medición de potencia, el aparato de medición de potencia se puede instalar económica y fácilmente y se puede reducir su tamaño.

Breve descripción de los dibujos

[Fig. 1] La fig. 1 ilustra la configuración de un sistema de medición de potencia de acuerdo con el EJEMPLO 1 de la presente invención.

[Fig. 2] La fig. 2 ilustra la configuración de un sistema de medición de potencia de acuerdo con el EJEMPLO 2 de la presente invención.

[Fig. 3] La fig. 3 ilustra la configuración de un sistema de medición de potencia de acuerdo con el EJEMPLO 3 de la presente invención.

[Fig. 4] La fig. 4 ilustra la configuración de un sistema de medición de potencia de acuerdo con el EJEMPLO 4 de la presente invención.

[Fig. 5] La fig. 5 ilustra la configuración de un sistema de control de dispositivos de acuerdo con el EJEMPLO 5 de la presente invención.

[Fig. 6] La fig. 6 ilustra la configuración de un sistema de control de dispositivos de acuerdo con el EJEMPLO 6 de la presente invención.

[Fig. 7] La fig. 7 ilustra la configuración de un sistema de control de dispositivos de acuerdo con el EJEMPLO 7 de la presente invención.

[Fig. 8] La fig. 8 ilustra la configuración de un sistema de control de dispositivos de acuerdo con el EJEMPLO 8 de la presente invención.

[Fig. 9] La fig. 9 ilustra una construcción ejemplar de un aparato de medición de potencia de acuerdo con cada uno de los EJEMPLOS 9, 11 y 12 de la presente invención.

[Fig. 10] La fig. 10 es un diagrama del circuito de suministro de potencia del aparato de medición de potencia de acuerdo con cada uno de los EJEMPLOS 9 a 12 de la presente invención.

[Fig. 11] La fig. 11 ilustra una construcción ejemplar de una parte de detección de corriente en cada uno de los EJEMPLOS 9 a 12 de la presente invención.

[Fig. 12] La fig. 12 es un gráfico que ilustra una característica ejemplar de la parte de detección de corriente en cada uno de los EJEMPLOS 9 a 12 de la presente invención.

[Fig. 13] La fig. 13 ilustra una estructura central de la parte de detección de corriente en cada uno de los EJEMPLOS 9, 11 y 12 de la presente invención.

[Fig. 14] La fig. 14 ilustra una configuración ejemplar de un sistema de medición que incluye el aparato de medición de potencia de acuerdo con cada uno de los EJEMPLOS 9, 11 y 12 de la presente invención.

[Fig. 15] La fig. 15 ilustra una construcción ejemplar del aparato de medición de potencia de acuerdo con cada uno de los EJEMPLOS 10, 11 y 12 de la presente invención.

[Fig. 16] La fig. 16 ilustra una estructura ejemplar de un núcleo de una parte de detección de corriente en cada uno de los EJEMPLOS 10, 11 y 12 de la presente invención.

[Fig. 17] La fig. 17 ilustra una configuración ejemplar de un sistema de medición que incluye el aparato de medición de potencia de acuerdo con cada uno de los EJEMPLOS 10, 11 y 12 de la presente invención.

Mejores modos de llevar a cabo la invención

Ejemplo 1

La fig. 1 ilustra la configuración de un sistema de medición de potencia de acuerdo con el EJEMPLO 1 de la presente invención. En la fig. 1, el número de referencia 1 indica una línea eléctrica para suministrar potencia a un dispositivo eléctrico, 2 indica un sensor de voltaje para observar una forma de onda de voltaje entre dos líneas eléctricas 2 a través de acoplamiento electrostático y 3 indica un sensor de corriente para observar, a través de acoplamiento electromagnético, un flujo magnético generado por una corriente que fluye a través de cada línea eléctrica 1 debido a una carga que incluye el dispositivo eléctrico, etc., y para observar una forma de onda de corriente. En el caso de una vivienda general, el sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3 se instalan, por ejemplo, cerca de un punto de conexión de cableado del lado interior en un interruptor principal de un tablero de distribución. El número de referencia 4 indica un aparato de medición que comprende una parte de control 5 y medios de comunicación 6 para comunicarse con un terminal de carga 8. El sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3 están conectados a la parte de control 5, y la parte de control 5 ejecuta el cálculo de potencia. El número de referencia 8 indica un terminal de carga que está conectado a cada línea eléctrica 1 a través de un receptáculo (enchufe hembra) y un enchufe de receptáculo 9. El terminal de carga 8 comprende una parte de medición 10, una carga 13 tal como una resistencia que tiene un valor predeterminado, medios de contacto 11 para encender/apagar (cerrar o abrir) la conexión de la línea eléctrica 1 a la carga 13 y medios de comunicación 14 para realizar la comunicación con el aparato de medición 4.

El funcionamiento del EJEMPLO 1 se describirá a continuación con referencia a la fig. 1.

Cuando está instalada, la parte de control 5 del aparato de medición 4 transmite inicialmente, al terminal de carga 8 por medio del medio de comunicación 6, un comando para cerrar (encender) el medio de contacto 11 del terminal de carga 8. Tras recibir el comando para "encender" el medio de contacto 11 por medio del medio de comunicación 14, la parte de medición 10 del terminal de carga cierra el medio de contacto 11 para la conexión de la carga 13 a la línea eléctrica 1, mide un valor de una corriente (valor efectivo de una corriente) que fluye a través de la carga 13, y almacena el valor medido en una memoria incorporada. Además, la parte de medición 10 multiplica el valor de corriente medido por la impedancia de la carga 13 para calcular un valor de voltaje (valor efectivo de un voltaje) y almacena el valor calculado en la memoria incorporada. Por otro lado, la parte de control 5 del aparato de medición 4 adquiere una forma de onda de voltaje en ese momento durante un período predeterminado, por ejemplo, un período correspondiente a varios ciclos de frecuencia comercial, usando el sensor de voltaje 2. Simultáneamente, la parte de control 5 adquiere una forma de onda de corriente durante un período predeterminado, por ejemplo, un período correspondiente a varios ciclos de frecuencia comercial, usando el sensor de corriente 3.

A continuación, la parte de control 5 del aparato de medición 4 transmite, al terminal de carga 8 por medio del medio de comunicación 6, un comando para abrir ("apagar") el medio de contacto 11. Tras recibir el comando para "apagar" el medio de contacto 11 por medio del medio de comunicación 14, la parte de medición 10 del terminal de carga 8 abre el medio de contacto 11. Por otro lado, la parte de control 5 del aparato de medición 4 adquiere una forma de onda de voltaje en ese momento durante un período predeterminado, por ejemplo, un período correspondiente a varios ciclos de frecuencia comercial, usando el sensor de voltaje 2. Simultáneamente, la parte de control 5 adquiere una forma de onda de corriente durante un período predeterminado, por ejemplo, un período correspondiente a varios ciclos de frecuencia comercial, usando el sensor de corriente 3.

Seguidamente, la parte de control 5 del aparato de medición 4 transmite, al terminal de carga 8 por medio del medio de comunicación 6, una solicitud para supervisar el valor de corriente y el valor de voltaje, que se han medido y calculado de las maneras descritas anteriormente. Tras recibir la solicitud de supervisión por medio del medio de comunicación 14, la parte de medición 10 del terminal de carga 8 transmite tanto el valor de corriente como el valor de voltaje, que se almacenan en la memoria incorporada, al aparato de medición 4 por medio del medio de comunicación 14. La parte de control 5 del aparato de medición 4 recibe el valor de corriente y el valor de voltaje desde el terminal de carga 8 por medio del medio de comunicación 6, y además calcula un valor de potencia Ps en el estado "cerrado" tanto de la forma de onda de voltaje como de la forma de onda de corriente, que se han adquirido cuando el medio de contacto 11 está "cerrado".

Seguidamente, la parte de control 5 del aparato de medición 4 calcula un valor de potencia Po en el estado "abierto" tanto de la forma de onda de voltaje como de la forma de onda de corriente, que se han adquirido cuando el medio de contacto 11 está "abierto". Además, la parte de control 5 resta Po de Ps para calcular un valor de potencia Pd que es sustancialmente proporcional a la potencia consumida por el terminal de carga 8. La parte de control 5 del aparato de medición 4 repite el procedimiento de cerrar y abrir el medio de contacto 11 del terminal de carga 8, adquiriendo la forma de onda de voltaje y adquiriendo la forma de onda de corriente varias veces, calculando, por tanto, un valor medio de varios valores de potencia Pd. En esa ocasión, se obtiene la potencia consumida por el terminal de carga 8, como valor de potencia Pdm medida por el aparato de medición 4 usando el sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3, después de reducir un cambio atribuible a la potencia consumida por otros dispositivos eléctricos distintos al terminal de carga 8 a través de las etapas de, por ejemplo, excluir uno o más entre los valores de potencia resultantes de varias mediciones repetidas, que difieren en gran medida del valor medio, y tomar un valor medio de los datos restantes.

Seguidamente, la parte de control 5 calcula un valor de potencia Pr consumida por el terminal de carga 8 a partir del valor de corriente y el valor de voltaje, que se han obtenido del terminal de carga 8. Además, la parte de control 5 calcula un coeficiente de corrección a en base a la siguiente fórmula (1) y determina que el coeficiente de corrección sea a, que se usa cuando el aparato de medición 4 calcula la potencia.

Lo anterior es la operación ejecutada en la fase inicial de la instalación. A continuación se describirá la operación en la medición de potencia.

El aparato de medición 4 inicia la medición de potencia después de que se ha determinado el coeficiente de corrección a. En la medición de potencia, la potencia consumida por la línea eléctrica 1 se calcula multiplicando el resultado de la multiplicación entre la forma de onda de voltaje observada con el sensor de voltaje 2 y la forma de onda de corriente observada con el sensor de corriente 3 por el coeficiente de corrección a.

Como se describe anteriormente, la potencia se puede medir simplemente conectando el terminal de carga 8 al receptáculo o similares, disponiendo el aparato de medición 4 cerca de una línea básica y disponiendo el sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3, que son cada uno del tipo sin contacto, cerca de la línea eléctrica 1. Por lo tanto, la medición de potencia se puede realizar sin necesidad de ningún trabajo por profesionales expertos en la técnica.

Aunque los materiales usados para el sensor de voltaje 2 no se mencionan anteriormente, se puede usar una película que contenga un material metálico similar a una lámina, un anillo abierto metálico, un clip metálico, una lámina conductora, etc. Además, los sensores de corriente usados en general incluyen una bobina con núcleo de aire, una bobina rodeada alrededor de un núcleo dividido, una bobina de película fabricada usando un sustrato de película o similares, un transductor magnetoeléctrico para convertir un flujo magnético en una señal eléctrica, tal como como un dispositivo de Hall, etc., se puede utilizar como sensor de corriente 3.

Además, aunque no se designa en particular una técnica de comunicación usada en la parte de comunicación, la técnica de comunicación se puede poner en práctica, por ejemplo, usando una técnica de comunicación de portadora de línea eléctrica, una técnica de comunicación inalámbrica y una técnica de comunicación por cable usando líneas emparejadas. etc. En el caso de un intervalo alcanzable visualmente, también se pueden obtener la función y las ventajas similares a las descritas anteriormente usando, por ejemplo, una técnica de comunicación por infrarrojos.

En este EJEMPLO 1, la línea eléctrica 1 se describe como una línea bifilar. En el caso de una línea trifilar monofásica, como otro ejemplo, la medición de potencia se puede realizar de manera similar disponiendo el sensor de voltaje entre cada fase y una línea neutra, disponiendo el sensor de corriente para cada fase, conectando un terminal de carga a un receptáculo para cada fase, y determinando el coeficiente de corrección para cada fase.

Ejemplo 2

La fig. 2 ilustra la configuración de un sistema de medición de potencia de acuerdo con el EJEMPLO 2 de la presente invención. En la fig. 2, el número de referencia 1 indica una línea eléctrica para suministrar potencia a un dispositivo eléctrico, 2 indica un sensor de voltaje para observar una forma de onda de voltaje entre dos líneas eléctricas 2 a través de acoplamiento electrostático y 3 indica un sensor de corriente para observar, a través de acoplamiento electromagnético, un flujo magnético generado por una corriente que fluye a través de la línea eléctrica 1 debido a una carga que incluye el dispositivo eléctrico, etc., y para observar una forma de onda de corriente. En el caso de una vivienda general, el sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3 se instalan, por ejemplo, cerca de un punto de conexión de cableado del lado interior en un interruptor principal de un tablero de distribución. El número de referencia 4 indica un aparato de medición que comprende una parte de control 5 y medios de comunicación 6 para comunicarse con un terminal de carga 8. El sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3 están conectados a la parte de control 5, y la parte de control 5 ejecuta el cálculo de potencia. El número de referencia 8 indica un terminal de carga que está conectado a la línea eléctrica 1 a través de un receptáculo (enchufe hembra) y un enchufe de receptáculo 9. El terminal de carga 8 comprende una parte de medición 10, un terminal de medición de voltaje 12, una carga 13 tal como un reostato que tiene un valor predeterminado, medios de contacto 11 para encender/apagar (cerrar o abrir) la conexión de la línea eléctrica 1 a la carga 13, y medios de comunicación 14 para realizar la comunicación con el aparato de medición 4.

El funcionamiento del EJEMPLO 2 se describirá a continuación con referencia a la fig. 2.

Cuando está instalado, el aparato de medición 4 transmite inicialmente, al terminal de carga 8 por medio del medio de comunicación 6, un comando para cerrar ("encender") el medio de contacto 11 del terminal de carga 8. Tras recibir el comando para "encender" el medio de contacto 11 por medio del medio de comunicación 14, la parte de medición 10 del terminal de carga cierra el medio de contacto 11 para la conexión de la carga 13 a la línea eléctrica 1, mide un valor de una corriente que fluye a través de la carga 13, y almacena el valor medido en una memoria incorporada. Además, la parte de medición 10 mide un valor de voltaje entre ambos extremos del terminal de medición de voltaje 12 y almacena el valor medido en la memoria incorporada. Por otro lado, la parte de control 5 del aparato de medición 4 adquiere una forma de onda de voltaje en ese momento durante un período predeterminado, por ejemplo, un período correspondiente a varios ciclos de frecuencia comercial, usando el sensor de voltaje 2. Simultáneamente, la parte de control 5 adquiere una forma de onda de corriente durante un período predeterminado, por ejemplo, un período correspondiente a varios ciclos de frecuencia comercial, usando el sensor de corriente 3.

Seguidamente, la parte de control 5 del aparato de medición 4 transmite, al terminal de carga 8 por medio del medio de comunicación 6, una solicitud para supervisar el valor de corriente y el valor de voltaje, que se han medido de las maneras descritas anteriormente. Tras recibir la solicitud de supervisión por medio del medio de comunicación 14, la parte de medición 10 del terminal de carga 8 transmite tanto el valor de corriente como el valor de voltaje, que se almacenan en la memoria incorporada, al aparato de medición 4 por medio del medio de comunicación 14. La parte de control 5 del aparato de medición 4 recibe el valor de corriente y el valor de voltaje desde el terminal de carga 8 por medio del medio de comunicación 6, y además calcula un valor de potencia Ps en el estado "cerrado" tanto de la forma de onda de voltaje como de la forma de onda de corriente, que se han adquirido cuando el medio de contacto 11 está "cerrado".

Además, aunque no se designa en particular una técnica de comunicación usada en la parte de comunicación, la técnica de comunicación se puede poner en práctica, por ejemplo, usando una técnica de comunicación de portadora de línea eléctrica, una técnica de comunicación inalámbrica y una técnica de comunicación por cable usando líneas emparejadas. etc. En el caso de un intervalo visible, también se pueden obtener la función y las ventajas similares a las descritas anteriormente usando, por ejemplo, una técnica de comunicación por infrarrojos.

En este EJEMPLO 2, la línea eléctrica 1 se describe como una línea bifilar. En el caso de una línea trifilar monofásica, como otro ejemplo, la medición de potencia se puede realizar de manera similar disponiendo el sensor de voltaje entre cada fase y una línea neutra, disponiendo el sensor de corriente para cada fase, conectando un terminal de carga a un receptáculo para cada fase, y determinando el coeficiente de corrección para cada fase.

Ejemplo 3

La fig. 3 ilustra la configuración de un sistema de medición de potencia de acuerdo con el EJEMPLO 3 de la presente invención. En la fig. 3, el número de referencia 1 indica una línea eléctrica para suministrar potencia a un dispositivo eléctrico, 2 indica un sensor de voltaje para observar una forma de onda de voltaje entre dos líneas eléctricas 2 a través de acoplamiento electrostático y 3 indica un sensor de corriente para observar, a través de acoplamiento electromagnético, un flujo magnético generado por una corriente que fluye a través de cada línea eléctrica 1 debido a una carga que incluye el dispositivo eléctrico, etc., y para observar una forma de onda de corriente. En el caso de una vivienda general, el sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3 se instalan, por ejemplo, cerca de un punto de conexión de cableado del lado interior en un interruptor principal de un tablero de distribución. El número de referencia 4 indica un aparato de medición que comprende una parte de control 5 y medios de comunicación 6 para comunicarse con un terminal de carga 8. El sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3 están conectados a la parte de control 5, y la parte de control 5 ejecuta el cálculo de potencia. El número de referencia 7 indica una parte integradora para integrar el valor de potencia medido durante un tiempo predeterminado para obtener energía eléctrica (es decir, cantidad acumulativa de potencia). El número de referencia 8 indica un terminal de carga que está conectado a cada línea eléctrica 1 a través de un receptáculo (enchufe hembra) y un enchufe de receptáculo 9. El terminal de carga 8 comprende una parte de medición 10, una carga 13 tal como una resistencia que tiene un valor predeterminado, medios de contacto 11 para encender/apagar (cerrar o abrir) la conexión de la línea eléctrica 1 a la carga 13 y medios de comunicación 14 para realizar la comunicación con el aparato de medición 4.

El funcionamiento del EJEMPLO 3 se describirá a continuación con referencia a la fig. 3.

Cuando está instalado, el aparato de medición 4 transmite inicialmente, al terminal de carga 8 por medio del medio de comunicación 6, un comando para cerrar ("encender") el medio de contacto 11 del terminal de carga 8. Tras recibir el comando para "encender" el medio de contacto 11 por medio del medio de comunicación 14, la parte de medición 10 del terminal de carga cierra el medio de contacto 11 para la conexión de la carga 13 a la línea eléctrica 1, mide un valor de una corriente que fluye a través de la carga 13, y almacena el valor medido en una memoria incorporada. Además, la parte de medición 10 multiplica el valor de corriente medido por la impedancia de la carga 13 para calcular un valor de voltaje y almacena el valor calculado en la memoria incorporada. Por otro lado, la parte de control 5 del aparato de medición 4 adquiere una forma de onda de voltaje en ese momento durante un período predeterminado, por ejemplo, un período correspondiente a varios ciclos de frecuencia comercial, usando el sensor de voltaje 2. Simultáneamente, la parte de control 5 adquiere una forma de onda de corriente durante un período predeterminado, por ejemplo, un período correspondiente a varios ciclos de frecuencia comercial, usando el sensor de corriente 3.

Seguidamente, la parte de control 5 del aparato de medición 4 calcula un valor de potencia Po en el estado "abierto" tanto de la forma de onda de voltaje como de la forma de onda de corriente, que se han adquirido cuando el medio de contacto 11 está "abierto". Además, la parte de control 5 resta Po de Ps para calcular un valor de potencia Pd que es sustancialmente proporcional a la potencia consumida por el terminal de carga 8. La parte de control 5 del aparato de medición 4 repite el procedimiento de cerrar y abrir el medio de contacto 11 del terminal de carga 8, adquiriendo la forma de onda de voltaje y adquiriendo la forma de onda de corriente varias veces, calculando, por tanto, un valor medio de los valores de potencia Pd. De este modo, se obtiene la potencia consumida por el terminal de carga 8, como valor de potencia Pdm medida por el aparato de medición 4 usando el sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3, después de reducir un cambio atribuible a la potencia consumida por otros dispositivos eléctricos distintos al terminal de carga 8 a través de las etapas de, por ejemplo, excluir uno o más entre los valores de potencia resultantes de varias mediciones repetidas, que difieren en gran medida del valor medio, y tomar un valor medio de los datos restantes.

Seguidamente, la parte de control 5 introduce un valor calculado de la potencia consumida por la línea eléctrica 1 a la parte integradora 7. La parte integradora 7 acumula el valor de potencia de entrada durante el tiempo predeterminado para obtener energía eléctrica.

Como se describe anteriormente, la energía eléctrica se puede medir simplemente conectando el terminal de carga 8 al receptáculo o similares, disponiendo el aparato de medición 4 cerca de una línea básica y disponiendo el sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3, que son cada uno del tipo sin contacto, cerca de la línea eléctrica 1. Por lo tanto, la medición de energía eléctrica se puede realizar sin necesidad de ningún trabajo por profesionales expertos en la técnica.

En este EJEMPLO 3, la línea eléctrica 1 se describe como una línea bifilar. En el caso de una línea trifilar monofásica, como otro ejemplo, la medición de energía eléctrica se puede realizar de manera similar disponiendo el sensor de voltaje entre cada fase y una línea neutra, disponiendo el sensor de corriente para cada fase, conectando un terminal de carga a un receptáculo para cada fase, y determinando el coeficiente de corrección para cada fase.

Ejemplo 4

La fig. 4 ilustra la configuración de un sistema de medición de potencia de acuerdo con el EJEMPLO 2 de la presente invención. En la fig. 4, el número de referencia 1 indica una línea eléctrica para suministrar potencia a un dispositivo eléctrico, 2 indica un sensor de voltaje para observar una forma de onda de voltaje entre dos líneas eléctricas 2 a través de acoplamiento electrostático y 3 indica un sensor de corriente para observar, a través de acoplamiento electromagnético, un flujo magnético generado por una corriente que fluye a través de cada línea eléctrica 1 debido a una carga que incluye el dispositivo eléctrico, etc., y para observar una forma de onda de corriente. En el caso de una vivienda general, el sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3 se instalan, por ejemplo, cerca de un punto de conexión de cableado del lado interior en un interruptor principal de un tablero de distribución. El número de referencia 4 indica un aparato de medición que comprende una parte de control 5 y medios de comunicación 6 para comunicarse con un terminal de carga 8. El sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3 están conectados a la parte de control 5, y la parte de control 5 ejecuta el cálculo de potencia. El número de referencia 7 indica una parte integradora para integrar el valor de potencia medido durante un tiempo predeterminado para obtener energía eléctrica (es decir, una cantidad acumulativa de potencia). El número de referencia 8 indica un terminal de carga que está conectado a cada línea eléctrica 1 a través de un receptáculo (enchufe hembra) y un enchufe de receptáculo 9. El terminal de carga 8 comprende una parte de medición 10, un terminal de medición de voltaje 12, una carga 13 tal como una resistencia que tiene un valor predeterminado, medios de contacto 11 para encender/apagar (cerrar o abrir) la conexión de la línea eléctrica 1 a la carga 13, y medios de comunicación 14 para realizar la comunicación con el aparato de medición 4.

El funcionamiento del EJEMPLO 4 se describirá a continuación con referencia a la fig. 4.

El aparato de medición 4 inicia la medición de potencia después de que se ha determinado el coeficiente de corrección a. En la medición de potencia, la potencia consumida por la línea eléctrica 1 se calcula multiplicando el resultado de la multiplicación entre la forma de onda de voltaje observada con el sensor de voltaje 2 y la forma de onda de corriente observada con el sensor de corriente 3 por el coeficiente de corrección a. Seguidamente, la parte de control 5 introduce un valor calculado de la potencia consumida por la línea eléctrica 1 a la parte integradora 7. La parte integradora 7 acumula el valor de potencia de entrada durante el tiempo predeterminado para obtener energía eléctrica.

En este EJEMPLO 4, la línea eléctrica 1 se describe como una línea bifilar. En el caso de una línea trifilar monofásica, como otro ejemplo, la medición de energía eléctrica se puede realizar de manera similar disponiendo el sensor de voltaje entre cada fase y una línea neutra, disponiendo el sensor de corriente para cada fase, conectando un terminal de carga a un receptáculo para cada fase, y determinando el coeficiente de corrección para cada fase.

Ejemplo 5

La fig. 5 ilustra la configuración de un sistema de control de dispositivos de acuerdo con el EJEMPLO 5 de la presente invención. En la fig. 5, el número de referencia 1 indica una línea eléctrica para suministrar potencia a un dispositivo eléctrico, 2 indica un sensor de voltaje para observar una forma de onda de voltaje entre dos líneas eléctricas 2 a través de acoplamiento electrostático y 3 indica un sensor de corriente para observar, a través de acoplamiento electromagnético, un flujo magnético generado por una corriente que fluye a través de la línea eléctrica 1 debido a una carga que incluye el dispositivo eléctrico, etc., y para observar una forma de onda de corriente. En el caso de una vivienda general, el sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3 se instalan, por ejemplo, cerca de un punto de conexión de cableado del lado interior en un interruptor principal de un tablero de distribución. El número de referencia 4 indica un aparato de medición que comprende una parte de control 5 y medios de comunicación 6 para comunicarse con un terminal de carga 8 y otros terminales. El sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3 están conectados a la parte de control 5, y la parte de control 5 ejecuta el cálculo de potencia. El número de referencia 8 indica un terminal de carga que está conectado a la línea eléctrica 1 a través de un receptáculo (enchufe hembra) y un enchufe de receptáculo 9. El terminal de carga 8 comprende una parte de medición 10, una carga 13 tal como un reostato que tiene un valor predeterminado, medios de contacto 11 para encender/apagar (cerrar o abrir) la conexión de la línea eléctrica 1 a la carga 13 y medios de comunicación 14 para realizar la comunicación con el aparato de medición 4 y los otros terminales.

El número de referencia 15 indica un controlador que comprende una parte de control 16, una parte de pantalla y consola 17 y medios de comunicación 18. El controlador 15 controla el estado de un dispositivo eléctrico 19 en base al valor de potencia medido obtenido del aparato de medición 4, etc. El dispositivo eléctrico 19 comprende una unidad principal de dispositivo 20 y medios de comunicación 21 para comunicarse con el controlador. El dispositivo eléctrico 19 se puede construir de forma tal que la unidad principal de dispositivo 20 y el medio de comunicación 21 sean integrales entre sí, o que el medio de comunicación 21 esté conectado a la unidad principal de dispositivo 20 a través de un adaptador, por ejemplo.

El funcionamiento del EJEMPLO 5 se describirá a continuación con referencia a la fig. 5.

El controlador 15 recibe el valor de potencia medido desde el aparato de medición 4 por medio del medio de comunicación 18 a intervalos de tiempo predeterminados. Además, el controlador 15 recibe el estado de funcionamiento del dispositivo eléctrico 19 desde el dispositivo eléctrico 19 por medio del medio de comunicación 18 a intervalos de tiempo predeterminados. Además, cuando el estado de funcionamiento del dispositivo eléctrico 19 cambia, por ejemplo, con una operación de entrada realizada en la unidad principal de dispositivo 20, la unidad principal de dispositivo 20 del dispositivo eléctrico 19 transmite un aviso que indica el cambio del estado al controlador 15 por medio del medio de comunicación 21. Por tanto, el controlador 15 mantiene la energía eléctrica consumida y el estado de funcionamiento del dispositivo eléctrico 19. En el controlador 15, se establece un valor límite superior de potencia y prioridad para cada dispositivo eléctrico 19 con operaciones de entrada realizadas en la parte de pantalla y consola 17. Por ejemplo, si el valor de potencia adquirido del aparato de medición 4 excede el valor límite superior establecido de energía eléctrica, la parte de control 16 del controlador 15 transmite, en base a la prioridad establecida para cada dispositivo eléctrico 19, una señal de control a uno de los dispositivos eléctricos 19 por medio del medio de comunicación 18 para restringir un valor de potencia o corriente para hacer funcionar la unidad principal del un dispositivo eléctrico 19 que tiene la prioridad más baja de modo que el valor de potencia medido se mantenga en o por debajo del valor límite superior de potencia.

Además, cuando otro dispositivo eléctrico 19 va a iniciar el funcionamiento mientras un dispositivo eléctrico 19 está en el estado de funcionamiento, el otro dispositivo eléctrico 19 transmite información que indica el inicio del funcionamiento al controlador 15. En ese momento, el controlador 15 estima un valor de potencia total en caso de que el otro dispositivo eléctrico 19 entre en funcionamiento, en base al valor de potencia medido y la potencia consumida por el dispositivo eléctrico 19 que va a iniciar el funcionamiento, esta última registrada previamente u obtenida a partir de información de funcionamiento preestablecida. Por ejemplo, si el valor de potencia estimado excede la demanda de contrato, el controlador 15 transmite un comando al dispositivo eléctrico pertinente 19 por medio del medio de comunicación 18 para no permitir el funcionamiento o restringir un valor de potencia para hacer funcionar el dispositivo eléctrico 19 que va a iniciar la operación, o para detener el funcionamiento o restringir un valor de potencia para hacer funcionar el dispositivo eléctrico 19 que ya está en el estado de funcionamiento. Como resultado, el valor de potencia total se controla para que se mantenga en un valor predeterminado o por debajo.

Por tanto, el sistema de control de dispositivos del EJEMPLO 5 controla los dispositivos eléctricos de modo que el valor de la potencia no exceda un determinado nivel.

Como se describe anteriormente, la potencia se puede medir simplemente conectando el terminal de carga 8 al receptáculo o similares, disponiendo el aparato de medición 4 cerca de una línea básica y disponiendo el sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3, que son cada uno del tipo sin contacto, cerca de la línea eléctrica 1. Además, se puede construir un sistema para controlar los dispositivos eléctricos que se van a hacer funcionar dentro de un intervalo predeterminado de valor de potencia en base a los valores de potencia medidos sin necesidad de ningún trabajo por profesionales expertos en la técnica.

En este EJEMPLO 5, la línea eléctrica 1 se describe como una línea bifilar. En el caso de una línea trifilar monofásica, como otro ejemplo, la medición de potencia se puede realizar de manera similar disponiendo el sensor de voltaje entre cada fase y una línea neutra, disponiendo el sensor de corriente para cada fase, conectando un terminal de carga a un receptáculo para cada fase, y determinando el coeficiente de corrección para cada fase. Además, el sistema de control de funcionamiento de los dispositivos eléctricos se puede construir de manera similar realizando la medición de potencia con una disposición de este tipo.

Ejemplo 6

La fig. 6 ilustra la configuración de un sistema de control de dispositivos de acuerdo con el EJEMPLO 6 de la presente invención. En la fig. 6, el número de referencia 1 indica una línea eléctrica para suministrar potencia a un dispositivo eléctrico, 2 indica un sensor de voltaje para observar una forma de onda de voltaje entre dos líneas eléctricas 2 a través de acoplamiento electrostático y 3 indica un sensor de corriente para observar, a través de acoplamiento electromagnético, un flujo magnético generado por una corriente que fluye a través de cada línea eléctrica 1 debido a una carga que incluye el dispositivo eléctrico, etc., y para observar una forma de onda de corriente. En el caso de una vivienda general, el sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3 se instalan, por ejemplo, cerca de un punto de conexión de cableado del lado interior en un interruptor principal de un tablero de distribución. El número de referencia 4 indica un aparato de medición que comprende una parte de control 5 y medios de comunicación 6 para comunicarse con un terminal de carga 8 y otros terminales. El sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3 están conectados a la parte de control 5, y la parte de control 5 ejecuta el cálculo de potencia. El número de referencia 8 indica un terminal de carga que está conectado a cada línea eléctrica 1 a través de un receptáculo (enchufe hembra) y un enchufe de receptáculo 9. El terminal de carga 8 comprende una parte de medición 10, un terminal de medición de voltaje 12, una carga 13 tal como una resistencia que tiene un valor predeterminado, medios de contacto 11 para encender/apagar (cerrar o abrir) la conexión de la línea eléctrica 1 a la carga 13, y medios de comunicación 14 para realizar la comunicación con el aparato de medición 4 y los otros terminales.

El número de referencia 15 indica un controlador que comprende una parte de control 16, una parte de pantalla y consola 17 y medios de comunicación 18. El controlador 15 controla el estado de un dispositivo eléctrico 19 en base al valor de potencia medido obtenido del aparato de medición 4, etc. El dispositivo eléctrico 19 comprende una unidad principal de dispositivo 20 y medios de comunicación 21 para comunicarse con el controlador. El dispositivo eléctrico 19 se puede construir de forma tal que la unidad principal de dispositivo 20 y el medio de comunicación 21 estén integrados entre sí, o que el medio de comunicación 21 esté conectado a la unidad principal de dispositivo 20 a través de un adaptador, por ejemplo.

El funcionamiento del EJEMPLO 6 se describirá a continuación con referencia a la fig. 6.

Además, cuando otro dispositivo eléctrico 19 va a iniciar el funcionamiento mientras un dispositivo eléctrico 19 está en el estado de funcionamiento, el otro dispositivo eléctrico 19 transmite información que indica el inicio del funcionamiento al controlador 15. En ese momento, el controlador 15 estima un valor de potencia en caso de que el otro dispositivo eléctrico 19 entre en funcionamiento, en base al valor de potencia medido y la potencia consumida por el dispositivo eléctrico 19 que va a iniciar el funcionamiento, esta última registrada previamente u obtenida a partir de información de funcionamiento preestablecida. Por ejemplo, si el valor de potencia estimado excede la demanda de contrato, el controlador 15 transmite un comando al dispositivo eléctrico pertinente 19 por medio del medio de comunicación 18 para no permitir el funcionamiento o restringir un valor de potencia para hacer funcionar el dispositivo eléctrico 19 que va a iniciar la operación, o para detener el funcionamiento o restringir un valor de potencia para hacer funcionar el dispositivo eléctrico 19 que ya está en el estado de funcionamiento. Como resultado, el valor de potencia total se controla para que se mantenga en un valor predeterminado o por debajo.

Por tanto, el sistema de control de dispositivos del EJEMPLO 6 controla los dispositivos eléctricos de modo que el valor de la potencia no exceda un determinado nivel.

En este EJEMPLO 6, la línea eléctrica 1 se describe como una línea bifilar. En el caso de una línea trifilar monofásica, como otro ejemplo, la medición de potencia se puede realizar de manera similar disponiendo el sensor de voltaje entre cada fase y una línea neutra, disponiendo el sensor de corriente para cada fase, conectando un terminal de carga a un receptáculo para cada fase, y determinando el coeficiente de corrección para cada fase. Además, el sistema de control de funcionamiento de los dispositivos eléctricos se puede construir de manera similar realizando la medición de potencia con una disposición de este tipo.

EJEMPLO 7

La fig. 7 ilustra la configuración de un sistema de control de dispositivos de acuerdo con el EJEMPLO 7 de la presente invención. En la fig. 3, el número de referencia 1 indica una línea eléctrica para suministrar potencia a un dispositivo eléctrico, 2 indica un sensor de voltaje para observar una forma de onda de voltaje entre dos líneas eléctricas 2 a través de acoplamiento electrostático y 3 indica un sensor de corriente para observar, a través de acoplamiento electromagnético, un flujo magnético generado por una corriente que fluye a través de cada línea eléctrica 1 debido a una carga que incluye el dispositivo eléctrico, etc., y para observar una forma de onda de corriente. En el caso de una vivienda general, el sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3 se instalan, por ejemplo, cerca de un punto de conexión de cableado del lado interior en un interruptor principal de un tablero de distribución. El número de referencia 4 indica un aparato de medición que comprende una parte de control 5 y medios de comunicación 6 para comunicarse con un terminal de carga 8 y otros terminales. El sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3 están conectados a la parte de control 5, y la parte de control 5 ejecuta el cálculo de potencia. El número de referencia 7 indica una parte integradora para integrar el valor de potencia medido durante un tiempo predeterminado para obtener energía eléctrica (es decir, una cantidad acumulativa de potencia). El número de referencia 8 indica un terminal de carga que está conectado a cada línea eléctrica 1 a través de un receptáculo (enchufe hembra) y un enchufe de receptáculo 9. El terminal de carga 8 comprende una parte de medición 10, una carga 13 tal como una resistencia que tiene un valor predeterminado, medios de contacto 11 para encender/apagar (cerrar o abrir) la conexión de la línea eléctrica 1 a la carga 13 y medios de comunicación 14 para realizar la comunicación con el aparato de medición 4.

El funcionamiento del EJEMPLO 7 se describirá a continuación con referencia a la fig. 7.

El controlador 15 recibe el valor de energía eléctrica medido desde el aparato de medición 4 por medio del medio de comunicación 18 en un intervalo de tiempo predeterminado. Además, el controlador 15 recibe el estado de funcionamiento del dispositivo eléctrico 19 desde el dispositivo eléctrico 19 por medio del medio de comunicación 18 a un intervalo de tiempo predeterminado. Además, cuando el estado de funcionamiento del dispositivo eléctrico 19 cambia, por ejemplo, por una operación realizada en la unidad principal de dispositivo 20, la unidad principal de dispositivo 20 del dispositivo eléctrico 19 transmite un aviso que indica el cambio del estado al controlador 15 por medio del medio de comunicación 21. Por tanto, el controlador 15 mantiene la energía eléctrica consumida y el estado de funcionamiento del dispositivo eléctrico 19. En el controlador 15, se establece un valor límite superior de energía eléctrica y prioridad para cada dispositivo eléctrico 19 a través de operaciones realizadas en la parte de pantalla y consola 17. Por ejemplo, si la energía eléctrica adquirida del aparato de medición 4 excede el valor límite superior establecido de energía eléctrica, la parte de control 16 del controlador 15 transmite, en base a la prioridad establecida para cada dispositivo eléctrico 19, una señal de control a uno de los dispositivos eléctricos 19 por medio del medio de comunicación 18 para restringir un valor de potencia o corriente para hacer funcionar la unidad principal del un dispositivo eléctrico 19 que tiene una menor prioridad de modo que el valor de energía eléctrica medido se mantenga en o por debajo del valor límite superior de energía eléctrica.

Además, cuando otro dispositivo eléctrico 19 va a iniciar el funcionamiento mientras un dispositivo eléctrico 19 está en el estado de funcionamiento, el otro dispositivo eléctrico 19 transmite información que indica el inicio del funcionamiento al controlador 15. En ese momento, el controlador 15 estima la energía eléctrica total en el caso de que el otro dispositivo eléctrico 19 entre en funcionamiento, en base al valor de energía eléctrica medido y la energía eléctrica consumida por el dispositivo eléctrico 19 que va a iniciar el funcionamiento, esta última registrada previamente u obtenida a partir de información de funcionamiento preestablecida. Por ejemplo, si el valor de energía eléctrica estimado excede la demanda de contrato, el controlador 15 transmite un comando al dispositivo eléctrico pertinente 19 por medio del medio de comunicación 18 para no permitir el funcionamiento o restringir un valor de potencia para hacer funcionar el dispositivo eléctrico 19 que va a iniciar la operación, o para detener el funcionamiento o restringir un valor de potencia para hacer funcionar el dispositivo eléctrico 19 que ya está en el estado de funcionamiento. Como resultado, el valor de potencia total se controla para que se mantenga en un valor predeterminado o por debajo.

Por tanto, el sistema de control de dispositivos del EJEMPLO 7 controla los dispositivos eléctricos de modo que el valor de la energía eléctrica no exceda un determinado nivel.

Como se describe anteriormente, la energía eléctrica se puede medir simplemente conectando el terminal de carga 8 al receptáculo o similares, disponiendo el aparato de medición 4 cerca de una línea básica y disponiendo el sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3, que son cada uno del tipo sin contacto, cerca de la línea eléctrica 1. Además, se puede construir un sistema para controlar los dispositivos eléctricos que se van a hacer funcionar dentro de un intervalo predeterminado de energía eléctrica en base a la energía eléctrica medida sin necesidad de ningún trabajo por profesionales expertos en la técnica.

En este EJEMPLO 7, la línea eléctrica 1 se describe como una línea bifilar. En el caso de una línea trifilar monofásica, como otro ejemplo, la medición de energía eléctrica se puede realizar de manera similar disponiendo el sensor de voltaje entre cada fase y una línea neutra, disponiendo el sensor de corriente para cada fase, conectando un terminal de carga a un receptáculo para cada fase, y determinando el coeficiente de corrección para cada fase. Además, el sistema de control de funcionamiento de los dispositivos eléctricos se puede construir de manera similar realizando la medición de energía eléctrica con una disposición de este tipo.

Ejemplo 8

La fig. 8 ilustra la configuración de un sistema de control de dispositivos de acuerdo con el EJEMPLO 8 de la presente invención. En la fig. 8, el número de referencia 1 indica una línea eléctrica para suministrar potencia a un dispositivo eléctrico, 2 indica un sensor de voltaje para observar una forma de onda de voltaje entre dos líneas eléctricas 2 a través de acoplamiento electrostático y 3 indica un sensor de corriente para observar, a través de acoplamiento electromagnético, un flujo magnético generado por una corriente que fluye a través de cada línea eléctrica 1 debido a una carga que incluye el dispositivo eléctrico, etc., y para observar una forma de onda de corriente. En el caso de una vivienda general, el sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3 se instalan, por ejemplo, cerca de un punto de conexión de cableado del lado interior en un interruptor principal de un tablero de distribución. El número de referencia 4 indica un aparato de medición que comprende una parte de control 5 y medios de comunicación 6 para comunicarse con un terminal de carga 8 y otros terminales. El sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3 están conectados a la parte de control 5, y la parte de control 5 ejecuta el cálculo de potencia. El número de referencia 7 indica una parte integradora para integrar el valor de potencia medido durante un tiempo predeterminado para obtener energía eléctrica (es decir, una cantidad acumulativa de potencia). El número de referencia 8 indica un terminal de carga que está conectado a cada línea eléctrica 1 a través de un receptáculo (enchufe hembra) y un enchufe de receptáculo 9. El terminal de carga 8 comprende una parte de medición 10, un terminal de medición de voltaje 12, una carga 13 tal como una resistencia que tiene un valor predeterminado, medios de contacto 11 para encender/apagar (cerrar o abrir) la conexión de la línea eléctrica 1 a la carga 13, y medios de comunicación 14 para realizar la comunicación con el aparato de medición 4.

El funcionamiento del EJEMPLO 8 se describirá a continuación con referencia a la fig. 8.

Cuando está instalado, el aparato de medición 4 transmite inicialmente, al terminal de carga 8 por medio del medio de comunicación 6, un comando para cerrar ("encender") el medio de contacto 11 del terminal de carga 8. Tras recibir el comando para "encender" el medio de contacto 11 por medio del medio de comunicación 14, la parte de medición 10 del terminal de carga cierra el medio de contacto 11 para la conexión de la carga 13 a la línea eléctrica 1, mide un valor de una corriente que fluye a través de la carga 13, y almacena el valor medido en una memoria incorporada. Además, la parte de medición 10 mide un valor de voltaje a través de ambos extremos del terminal de medición de voltaje 12 y almacena el valor medido en la memoria incorporada. Por otro lado, la parte de control 5 del aparato de medición 4 adquiere una forma de onda de voltaje en ese momento durante un período predeterminado, por ejemplo, un período correspondiente a varios ciclos de frecuencia comercial, usando el sensor de voltaje 2. Simultáneamente, la parte de control 5 adquiere una forma de onda de corriente durante un período predeterminado, por ejemplo, un período correspondiente a varios ciclos de frecuencia comercial, usando el sensor de corriente 3.

El controlador 15 recibe el valor de energía eléctrica medido desde el aparato de medición 4 por medio del medio de comunicación 18 en intervalos de tiempo predeterminados. Además, el controlador 15 recibe el estado de funcionamiento del dispositivo eléctrico 19 desde el dispositivo eléctrico 19 por medio del medio de comunicación 18 a intervalos de tiempo predeterminados. Además, cuando el estado de funcionamiento del dispositivo eléctrico 19 cambia, por ejemplo, con una operación de entrada realizada en la unidad principal de dispositivo 20, la unidad principal de dispositivo 20 del dispositivo eléctrico 19 transmite un aviso que indica el cambio del estado al controlador 15 por medio del medio de comunicación 21. Por tanto, el controlador 15 mantiene la energía eléctrica consumida y el estado de funcionamiento del dispositivo eléctrico 19. En el controlador 15, se establece un valor límite superior de energía eléctrica y prioridad para cada dispositivo eléctrico 19 con operaciones de entrada realizadas en la parte de pantalla y consola 17. Por ejemplo, si la energía eléctrica adquirida del aparato de medición 4 excede el valor límite superior establecido de energía eléctrica, la parte de control 16 del controlador 15 transmite, en base a la prioridad establecida para cada dispositivo eléctrico 19, una señal de control a uno de los dispositivos eléctricos 19 por medio del medio de comunicación 18 para restringir un valor de potencia o corriente para hacer funcionar la unidad principal del un dispositivo eléctrico 19 que tiene la prioridad más baja de modo que el valor de energía eléctrica medido se mantenga en o por debajo del valor límite superior de energía eléctrica.

Por tanto, el sistema de control de dispositivos del EJEMPLO 8 controla los dispositivos eléctricos de modo que el valor de la potencia no exceda un determinado nivel.

Como se describe anteriormente, la energía eléctrica se puede medir simplemente conectando el terminal de carga 8 al receptáculo o similares, disponiendo el aparato de medición 4 cerca de una línea troncal y disponiendo el sensor de voltaje 2 y el sensor de corriente 3, que son del tipo sin contacto, cerca de la línea eléctrica 1. Además, se puede construir un sistema para controlar los dispositivos eléctricos que se van a hacer funcionar dentro de un intervalo predeterminado de energía eléctrica en base a la energía eléctrica medida sin necesidad de ningún trabajo por profesionales expertos en la técnica.

En este EJEMPLO 8, la línea eléctrica 1 se describe como una línea bifilar. En el caso de una línea trifilar monofásica, como otro ejemplo, la medición de energía eléctrica se puede realizar de manera similar disponiendo el sensor de voltaje entre cada fase y una línea neutra, disponiendo el sensor de corriente para cada fase, conectando un terminal de carga a un receptáculo para cada fase, y determinando el coeficiente de corrección para cada fase. Además, el sistema de control de funcionamiento de los dispositivos eléctricos se puede construir de manera similar realizando la medición de energía eléctrica con una disposición de este tipo. Los detalles del terminal de carga 8 se describirán a continuación.

Ejemplo 9

La figura 9 ilustra la construcción de un aparato de medición de potencia 101 de acuerdo con el EJEMPLO 9 de la presente invención. El aparato de medición de potencia 101 corresponde a uno de los terminales de carga 8 ilustrados en las figs. 1 a 8. En la fig. 9, el receptáculo 9 y el medio de contacto 11 ilustrados en las figs. 1 a 8 se omiten. En la figura 9, el aparato de medición de potencia 101 comprende una parte de detección de voltaje 104 para generar una señal correspondiente a un voltaje, que se aplica a una ruta eléctrica trifilar monofásica 102, a través de un contacto de ruta eléctrica conductor 103, un circuito de suministro de potencia 105 conectado de forma similar a la ruta eléctrica 102 a través del contacto de ruta eléctrica conductor 103 y que produce una de potencia de origen necesaria para hacer funcionar el aparato de medición de potencia 101, transformadores de corriente 106 constituidos cada uno por un núcleo de sustancia magnética que tiene una ruta magnética abierta y una bobina enrollada alrededor del núcleo de sustancia magnética, estando dispuestos los transformadores de corriente 106 respectivamente para las líneas L1 y L2 de la ruta eléctrica trifilar monofásica 102 excepto su línea neutra N, una parte de detección de corriente 107 para medir las señales de corriente obtenidas de los transformadores de corriente 106, una parte de control de medición 108 constituida, por ejemplo, por un microordenador y que calcula un valor de potencia en base a una señal de forma de onda de voltaje proporcional al voltaje de la ruta eléctrica, que se obtiene de la parte de detección de voltaje 104, y una señal de corriente proporcional a un valor de una corriente que fluye a través de la ruta eléctrica 102, que se obtiene de la parte de detección de corriente 107, y un medio de comunicación inalámbrica 109 para transmitir el valor de potencia medido por la parte de control de medición 108, etc., al exterior.

Si bien el medio de comunicación inalámbrica 109 está constituido por un módulo ZigBee en el ejemplo de la fig.

9, el medio de comunicación inalámbrica no se limita a uno particular. Como otros ejemplos, también se pueden usar la comunicación por infrarrojos y la LAN inalámbrica. Además, si bien la parte de control de medición 108 y el medio de comunicación inalámbrica 109 están conectados entre sí por una línea de entrada/salida en serie (SIO), el procedimiento de conexión no se limita a uno particular y también se puede emplear la transmisión en paralelo usando una pluralidad de líneas.

Cabe destacar que una combinación de la parte de control de medición 108, la parte de detección de voltaje 104 y la parte de detección de corriente 107 corresponde a una combinación de la parte de medición 10 y la resistencia 13 en el terminal de carga 8 ilustrado en las figs. 1 a 8, y el medio de comunicación inalámbrica 109 corresponde al medio de comunicación 14 en el terminal de carga 8 ilustrado en las figs. 1 a 8.

La fig. 10 ilustra una disposición de circuito detallada del circuito de suministro de potencia 105. En la fig. 10, el número de referencia 1041 indica una resistencia, 1042 indica un diodo rectificador, 1043 indica un condensador de filtrado, 1044 indica un regulador de fuente de alimentación para estabilizar un voltaje pulsatorio después del filtrado a un voltaje de CC predeterminado y 1045 indica un condensador para absorber las fluctuaciones de una corriente de carga. El circuito de suministro de potencia 105 está conectado a la ruta eléctrica 102 de manera no aislada a través del contacto de ruta eléctrica 103, que se mantiene en contacto con la ruta eléctrica 102, sin usar ningún medio de aislamiento tal como un transformador de CA.

Cabe destacar que el circuito de suministro de potencia 105 constituye una parte de suministro de potencia, la parte de control de medición 108 constituye una parte informática, el medio de comunicación 109 constituye una parte de comunicación y una parte de limitación de corriente 1010 constituye un interruptor eléctrico.

La fig. 11 ilustra el principio del transformador de corriente 106. Si bien la ilustración de la fig. 11 representa un núcleo con conformación de anillo que tiene una ruta magnética cerrada en aras de explicación, el núcleo realmente usado en el EJEMPLO 9 tiene una ruta magnética abierta como se ilustra en la fig. 13. El transformador de corriente 106 está constituido por un núcleo alrededor del que se enrolla una bobina de detección para obtener un valor de voltaje que es proporcional a una corriente IL que fluye a través de cada línea de la ruta de corriente 102, y una bobina de polarización para suministrar una corriente de polarización predeterminada ib. Se aplica un flujo magnético predeterminado al núcleo hasta el punto de que el transformador de corriente 106 puede mantener su punto de funcionamiento dentro de una región donde, como se ilustra en la fig. 12, un campo magnético generado por la corriente y una densidad magnética en el interior del núcleo son lineales con respecto a un cambio de la corriente IL.

La fig. 13 ilustra una estructura del transformador de corriente 106 formado en una ruta magnética abierta y un aspecto del aparato de medición de potencia 101. El aparato de medición de potencia 101 se instala ajustándose en una parte terminal de un limitador de corriente 1010. El transformador de corriente 106 está estructurado de modo que su núcleo intercala cada una de las líneas L1 y L2 excepto por un terminal de conexión de la línea neutra N. Cada contacto de ruta eléctrica 103 tiene una estructura que se puede expandir y contraer para hacer ponerse en contacto con cada uno de los respectivos terminales de L1, N y L2.

Como se ilustra en la fig. 14, el aparato de medición de potencia 101 que tiene la construcción descrita anteriormente está dispuesto en la parte terminal del limitador de corriente 1010 y mide la potencia consumida por los dispositivos eléctricos 1013 conectados a una fase L1-N y una fase L2-N de la ruta eléctrica 102. Cada valor medido se transmite, por medio del medio de comunicación inalámbrica 109, a un controlador de medición 1012 (que constituye un medio I/F), que también tiene medios de comunicación inalámbrica y que realiza la medición de potencia. Cuando el aparato de medición de potencia 101 está montado en el limitador de corriente 1010, el aparato de medición de potencia 101 está conectado a la fase L1-N y a la fase L2-N de la ruta eléctrica 102 a través de los contactos de ruta eléctrica 103, y los respectivos voltajes de CA de la frecuencia comercial se introducen en el circuito de suministro de potencia 105. En el circuito de suministro de potencia 105, cada uno de los voltajes de CA de entrada se reduce a un nivel predeterminado por el reostato 1041 en la fig. 10, la media onda rectificada por el diodo 1042, y se filtra por el condensador de filtrado 1043 para su conversión en un voltaje de CC incluyendo una ondulación predeterminada. A continuación, el voltaje de CC convertido se introduce en el regulador de voltaje 1044. El regulador de voltaje 1044 suministra diversas potencias de origen a la parte de detección de voltaje 104, la parte de detección de corriente 107, la parte de control de medición 108 y el medio de comunicación inalámbrica 109 para hacerlos funcionar. Después del reinicio automático tras el suministro de la potencia de origen, la parte de control de medición 108 inicia la medición de potencia. El inicio de la medición de potencia se puede iniciar por un comando recibido desde el controlador de medición 1012 por medio del medio de comunicación inalámbrica 109.

A continuación se describirá la operación de la medición de potencia. Los voltajes respectivos V1(t) y V2(t) en la fase L1-N y la fase L2-N de la ruta eléctrica 102 se introducen a la parte de control de medición 108 desde la parte de detección de voltaje 104 después de que sus valores de amplitud se han convertido para que se encuentren dentro de un intervalo de voltaje de entrada permitido para el dispositivo pertinente, por ejemplo, un intervalo de amplitud de 5 V o inferior cuando el voltaje de origen es de 5 V, por ejemplo. Al mismo tiempo, cada uno de los transformadores de corriente 106 formados en la ruta magnética abierta mide las respectivas corrientes que fluyen a través de L1 y L2. La parte de detección de corriente 107 ajusta la corriente de polarización ib de modo que un nivel de salida de cada uno de los transformadores de corriente 106 se encuentre dentro del intervalo lineal de la curva B-H ilustrada en la fig. 12. Para las fases L1 y L2, los niveles de voltaje Vi1(t) y Vi2(t) obtenidos de las respectivas corrientes de línea IL y los valores de corriente de polarización ib1(t) e ib2(t) se introducen en la parte de control de medición 108. La parte de control de medición 108 lee los V1(t) y V2(t) así introducidos, Vi 1 (t) y Vi2(t) proporcionales a las respectivas corrientes de línea, así como ib1(t) e ib2(t) en intervalos de tiempo predeterminados a través de convertidores AD, por ejemplo.

El valor de corriente 11 (t) en la fase L1 se da restando ib1(t), que corresponde a la componente de polarización, de Vi 1 (t), a saber;

II (t) - AVil(t) - ibl(t)

donde A es una constante para convertir el valor de voltaje obtenido de la corriente de línea IL en una corriente.

De forma similar, el valor de corriente I2(t) en la fase L2 se da por;

12(t) = AVi2{t) - ib2(t)

Las respectivas potencias en la fase L1 y la fase L2 se calculan en base a las siguientes fórmulas a partir de los valores de corriente 11 (t) e I2(t) y los valores de voltaje V1(t) y V2(t).

[Formulae 1]

Los valores de potencia P1 y P2 así calculados se transmiten al controlador de medición 1012 por medio del medio de comunicación inalámbrica 109. Por consiguiente, el controlador de medición 1012 puede medir los valores de potencia.

Como se describe anteriormente, puesto que los datos medidos se transmiten al controlador de medición por medio del medio de comunicación inalámbrica 109, el aparato de medición de potencia 101 se puede instalar fácilmente sin cableado falso. Además, puesto que el controlador de medición (medios I/F) es de estructura aislada sin contacto, el trabajo de instalación se puede realizar de forma segura sin descargas eléctricas, etc. Además, puesto que el circuito de suministro de potencia 105 y la ruta eléctrica están conectados entre sí de manera no aislada sin usar ningún dispositivo de aislamiento, el aparato de medición de potencia 101 se puede instalar fácilmente a un coste menor y la escala del circuito se puede reducir.

Si bien en este EJEMPLO los valores de potencia se calculan en la parte de control de medición, la parte de control de medición puede estar constituida para calcular los respectivos valores integrales de P1 y P2 de modo que el aparato de medición de potencia se modifique para funcionar como un medidor de energía eléctrica. Como alternativa, el aparato de medición de potencia 101 se puede modificar de modo que se pueda cambiar un algoritmo de cálculo desde el controlador de medición 1012 y se introduzca un comando para cambiar el algoritmo de cálculo en la parte de control de medición 108 por medio del medio de comunicación inalámbrica 109. Con una modificación de este tipo, la parte de control de medición 108 puede generar diversos valores medidos realizando mediciones separadas del valor de voltaje y el valor de corriente, mediciones de potencia efectiva y potencia ineficaz, etc., con la misma configuración.

Si bien el transformador de corriente 106 formado en la ruta magnética abierta se usa en el EJEMPLO 9, se pueden obtener también el mismo funcionamiento y las mismas ventajas usando un transformador de corriente formado en una ruta magnética cerrada.

El aparato de medición de potencia 101 comprende una primera bobina para transferir potencia y una señal de datos de manera inalámbrica inductiva electromagnética, una parte de conversión de potencia para convertir la potencia suministrada a través de la primera bobina y una parte de control de comunicación para controlar la comunicación de datos hacia y desde el controlador de medición 1012 a través de la primera bobina. El medio de comunicación del controlador de medición 1012 comprende una segunda bobina para transferir potencia y una señal de datos de manera inalámbrica inductiva electromagnética, una parte de recepción de potencia para recibir la potencia suministrada desde el aparato de medición de potencia 101 a través de la segunda bobina, una parte de control de comunicación para controlar la comunicación de datos hacia y desde el aparato de medición de potencia a través de la segunda bobina, y una parte I/F de comunicación 1015.

Ejemplo 10

La fig. 15 ilustra la construcción de un aparato de medición de potencia de acuerdo con el EJEMPLO 10 de la presente invención. Las figs. 10 y 12 también se mencionan en la siguiente descripción del EJEMPLO 10. En la figura 15, un aparato de medición de potencia 101 comprende una parte de detección de voltaje 104 para generar una señal correspondiente a un voltaje de una ruta eléctrica trifilar monofásica 102, que se aplica a través de un contacto de ruta eléctrica conductor 103, un circuito de suministro de potencia 105 conectado de forma similar a la ruta eléctrica 102 a través del contacto de ruta eléctrica conductor 103 y que produce una de potencia de origen necesaria para hacer funcionar el aparato de medición de potencia 101, transformadores de corriente 106 constituidos cada uno por un núcleo de sustancia magnética que tiene una ruta magnética cerrada y una bobina enrollada alrededor del núcleo de sustancia magnética, estando dispuestos los transformadores de corriente 106 respectivamente para las líneas L1 y L2 de la ruta eléctrica trifilar monofásica 102 excepto su línea neutra N, una parte de detección de corriente 107 para medir las señales de corriente obtenidas de los transformadores de corriente 106, una parte de control de medición 108 constituida, por ejemplo, por un microordenador y que calcula un valor de potencia en base a una señal de forma de onda de voltaje proporcional al voltaje de la ruta eléctrica, que se obtiene de la parte de detección de voltaje 104, y una señal de corriente proporcional a un valor de una corriente que fluye a través de la ruta eléctrica 102, que se obtiene de la parte de detección de corriente 107, y una parte de control de comunicación 1014 para transmitir el valor de potencia medido por la parte de control de medición 108, etc., al exterior. La parte de control de comunicación 1014 tiene la función de transferir una señal de datos de manera bidireccional y suministrar potencia de funcionamiento a una parte I/F de comunicación 1015, que incluye uno o varios medios I/F seleccionados entre LAN, RS232C, USB, una salida de señal analógica, etc., usando un medio sin contacto tal como ondas de radio inductivas electromagnéticas o luz.

Los detalles del circuito de suministro de potencia 105 son los mismos que los descritos anteriormente en el EJEMPLO 9 con referencia a la fig. 10 y, por consiguiente, se omite una descripción de los mismos. Además, el transformador de corriente 106 tiene la misma estructura y funciona de la misma manera que en el EJEMPLO 9, excepto que el núcleo forma la ruta magnética cerrada y, por consiguiente, también se omite la descripción del mismo.

La fig. 16 ilustra una estructura del transformador de corriente 106 formado en una ruta magnética cerrada y un aspecto del aparato de medición de potencia 101. El aparato de medición de potencia 101 se instala ajustándose en una parte terminal del limitador de corriente 1010. El transformador de corriente 106 está estructurado de modo que su núcleo intercala cada una de las líneas L1 y L2 excepto por un terminal de conexión de la línea neutra N. Un material magnético 1017 similar al del núcleo se dispone en el lado inferior de una abrazadera 1016 adaptada para ajuste del aparato de medición de potencia al limitador de corriente de modo que, cuando esté ajustado, se forma la ruta magnética cerrada por el material de núcleo del transformador de corriente 106 y el material magnético 1017 debajo de la abrazadera 1016. Cada contacto de ruta eléctrico 103 tiene una estructura que se puede expandir y contraer para ponerse en contacto con cada uno de los respectivos terminales de L1, N y L2.

Como se ilustra en la fig. 17, el aparato de medición de potencia 101 que tiene la construcción descrita anteriormente está dispuesto en la parte terminal del limitador de corriente 1010 y mide la potencia consumida por los dispositivos eléctricos 1013 conectados a una fase L1-N y una fase L2-N de la ruta eléctrica 102. Cada valor medido se transmite, por medio de la parte de control de comunicación 1014 y la parte I/F de comunicación 1015, a un controlador de medición 1012 ilustrado en la fig. 17, que también tiene medios I/F similares al medio I/F de comunicación para la conexión al aparato de medición de potencia 101 y que realiza la medición de potencia. Cuando el aparato de medición de potencia 101 está montado en el limitador de corriente 1010, el aparato de medición de potencia 101 está conectado a la fase L1-N y a la fase L2-N de la ruta eléctrica 102 a través de los contactos de ruta eléctrica 103, y los respectivos voltajes de CA en la frecuencia comercial se introducen en el circuito de suministro de potencia 105. En el circuito de suministro de potencia 105, cada uno de los voltajes de CA de entrada se reduce a un nivel predeterminado por la resistencia 1041 en la fig. 10, la media onda rectificada por el diodo 1042, y se filtra por el condensador de filtrado 1043 para su conversión en un voltaje de CC incluyendo una ondulación predeterminada. A continuación, el voltaje de Cc convertido se introduce en el regulador de voltaje 1044. El regulador de voltaje 1044 suministra diversas potencias de origen a la parte de detección de voltaje 104, la parte de control de medición 108 y el medio de comunicación inalámbrica 109 para hacerlos funcionar. Después del reinicio automático tras el suministro de la potencia de origen, la parte de control de medición 108 inicia la medición de potencia. El inicio de la medición de potencia se puede ordenar por un comando recibido desde el controlador de medición 1012 por medio de la parte I/F de comunicación 1015 y la parte de control de comunicación 1014.

A continuación se describirá la operación de la medición de potencia. Los voltajes respectivos V1(t) y V2(t) en la fase L1-N y la fase L2-N de la ruta eléctrica 102 se introducen a la parte de control de medición 108 desde la parte de detección de voltaje 104 después de que sus valores de amplitud se han convertido para que se encuentren dentro de un intervalo de voltaje de entrada permitido para el dispositivo pertinente, por ejemplo, un intervalo de amplitud de 5 V o inferior cuando el voltaje de origen es de 5 V, por ejemplo. Al mismo tiempo, cada uno de los transformadores de corriente 106 formados en la ruta magnética cerrada mide las respectivas corrientes que fluyen a través de L1 y L2. La parte de detección de corriente 107 ajusta la corriente de polarización ib de modo que un nivel de salida de cada uno de los transformadores de corriente 106 se encuentre dentro del intervalo lineal de la curva B-H ilustrada en la fig. 12. Para las fases L1 y L2, los niveles de voltaje Vi1(t) y Vi2(t) obtenidos de las respectivas corrientes de línea IL y los valores de corriente de polarización ib1(t) e ib2(t) se introducen en la parte de control de medición 108. La parte de control de medición 108 lee los V1(t) y V2(t) así introducidos, Vi 1 (t) y Vi2(t) proporcionales a las respectivas corrientes de línea, así como ib1(t) e ib2(t) en intervalos de tiempo predeterminados a través de convertidores AD, por ejemplo.

IIft) = AVil(t) - ibl(t)

donde A es una constante para convertir el valor de voltaje obtenido de la corriente de línea IL en una corriente. De forma similar, el valor de corriente I2(t) en la fase L2 se da por;

12 (t) = AVÍ2(t) - Íb2(t)

donde A es una constante para convertir el valor de voltaje obtenido de la corriente de línea IL en una corriente. Las respectivas potencias en la fase L1 y la fase L2 se calculan en base a las siguientes fórmulas a partir de los valores de corriente 11 (t) e I2(t) y los valores de voltaje V1(t) y V2(t).

[Formulae 2]

Los valores de potencia P1 y P2 así calculados se transmiten al controlador de medición 1012 por medio de la parte de control de comunicación 1014 y la parte I/F de comunicación 1015. Por consiguiente, el controlador de medición 1012 puede medir los valores de potencia.

Como se describe anteriormente, puesto que los datos medidos se transmiten al controlador de medición por medio de la parte I/F de comunicación 1015 que está aislada sin contacto, el aparato de medición de potencia 101 se puede instalar fácilmente sin cableado falso. Además, puesto que la parte I/F de comunicación 1015 es también de estructura aislada sin contacto, el trabajo de instalación se puede realizar de forma segura sin descargas eléctricas, etc. Además, puesto que el circuito de suministro de potencia 105 y la ruta eléctrica están conectados entre sí de manera no aislada sin usar ningún dispositivo de aislamiento, el aparato de medición de potencia 101 se puede instalar fácilmente a un coste menor y la escala del circuito se puede reducir.

Si bien en este EJEMPLO los valores de potencia se calculan en la parte de control de medición, la parte de control de medición puede estar constituida para calcular los respectivos valores integrales de P1 y P2 de modo que el aparato de medición de potencia se modifique para funcionar como un medidor de energía eléctrica. Como alternativa, el aparato de medición de potencia 101 se puede modificar de modo que se pueda cambiar un algoritmo de cálculo desde el controlador de medición 1012 y se introduzca un comando para cambiar el algoritmo de cálculo a la parte de control de medición 108 por medio de la parte de control de comunicación 1014 y la parte I/F de comunicación 1015. Con una modificación de este tipo, la parte de control de medición 108 puede generar diversos valores medidos realizando mediciones separadas del valor de voltaje y el valor de corriente, mediciones de potencia efectiva y potencia ineficaz, etc., con la misma configuración.

Si bien el transformador de corriente 106 formado en la ruta magnética cerrada se usa en el EJEMPLO 10, se pueden obtener también el mismo funcionamiento y las mismas ventajas usando un transformador de corriente formado en una ruta magnética abierta.

Ejemplo 11

Se describe el funcionamiento de un aparato de medición de potencia de acuerdo con el EJEMPLO 11 de la presente invención. La construcción del aparato de medición de potencia de acuerdo con el EJEMPLO 11 es similar a la del EJEMPLO 9 y el EJEMPLO 10 y, por consiguiente, se omite la descripción del mismo. La parte de detección de voltaje 104 en este EJEMPLO 11 está constituida para poder detectar, además de la frecuencia comercial, componentes armónicos superiores generados desde el dispositivo pertinente. De forma similar, el transformador de corriente 106 y la parte de detección de corriente 107 también están constituidos para poder detectar, además de la frecuencia comercial, los componentes armónicos superiores generados desde el dispositivo.

Para el aparato de medición de potencia 101 así construido, después de confirmar que no existen anomalías en el funcionamiento de cada dispositivo eléctrico y el ruta eléctrica 102, un usuario o una persona dedicada a trabajo de instalación transmite información que indica un estado normal al aparato de medición de potencia 101 desde, por ejemplo, el controlador de medición 1012. El aparato de medición de potencia 101 observa las respectivas señales armónicas superiores en las fases L1-N y L2-N de la ruta eléctrica 102 durante un período predeterminado, por ejemplo, de 2 a 3 días, y registra los valores característicos de patrones de armónicos superiores, como información de armónicos superiores en el estado normal, en la parte de control de medición 108. Después de esto, el aparato de medición de potencia 101 observa, además del funcionamiento normal para la medición de potencia, las respectivas señales armónicas superiores en las fases L1-N y L2-N y compara las señales armónicas superiores observadas con los valores característicos almacenados. Si se detectan señales armónicas superiores que difieren de los valores característicos almacenados, la información detectada se notifica al controlador de medición 1012 por medio del medio de comunicación inalámbrica 109 o por medio de la parte de control de comunicación 1014 y la parte I/F de comunicación 1015. El controlador de medición 1012 emite una alarma que indica la degradación del dispositivo al usuario según lo requiera la ocasión. Por tanto, el dispositivo eléctrico se puede usar de forma segura notificando el deterioro dependiente del tiempo del dispositivo pertinente.

Ejemplo 12

Se describe el funcionamiento de un aparato de medición de potencia de acuerdo con el EJEMPLO 12 de la presente invención. La configuración del aparato de medición de potencia de acuerdo con el EJEMPLO 12 es similar a la del EJEMPLO 9 y el EJEMPLO 10 y, por consiguiente, se omite la descripción del mismo. La parte de detección de voltaje 104 en este EJEMPLO 12 está constituida para poder detectar, además de la frecuencia comercial, componentes armónicos superiores generados desde el dispositivo pertinente. De forma similar, el transformador de corriente 106 y la parte de detección de corriente 107 también están constituidos para poder detectar, además de la frecuencia comercial, los componentes armónicos superiores generados desde el dispositivo.

En el aparato de medición de potencia 101 así construido, se observan las respectivas señales armónicas superiores en las fases L1-N y L2-N además del funcionamiento normal para la medición de potencia. Si se detectan señales armónicas superiores que tienen valores característicos que coinciden con los almacenados en la parte de control de medición 108 y que representan una descarga eléctrica generada en el receptáculo, tal como una descarga coronal de la ruta eléctrica, una descarga eléctrica generada debido al deterioro de las partes de conexión en el dispositivo, etc., la información detectada se notifica al controlador de medición 1012 por medio del medio de comunicación inalámbrica 109 o por medio de la parte de control de comunicación 1014 y la parte I/F de comunicación 1015. El controlador de medición 1012 emite una alarma que indica la degradación de la ruta eléctrica al usuario según lo requiera la ocasión. Por tanto, notificando el deterioro dependiente del tiempo de cualquiera de la ruta eléctrica y las partes de conexión del dispositivo, el usuario puede tomar una acción, por ejemplo, reparar, para hacer frente al deterioro dependiente del tiempo y puede usar el dispositivo eléctrico de forma segura. Si bien, en el ejemplo descrito anteriormente, la presencia de una anomalía se determina almacenando los valores característicos en la parte de control de medición 108, se pueden realizar operaciones y funciones similares y se pueden obtener ventajas similares transmitiendo las señales armónicas superiores medidas al controlador de medición 1012, almacenando los valores característicos en el controlador de medición 1012 y determinando la presencia de una anomalía a partir de la comparación entre ellos. Además, también se pueden obtener ventajas similares almacenando los valores característicos en el controlador de medición 1012 y haciendo que el aparato de medición de potencia 101 lea los valores característicos almacenados del controlador de medición 1012 en la parte de control de medición 108 por medio del medio de comunicación 109 y, a continuación, procesar los valores característicos en la parte de medición 108.

Aplicabilidad industrial

Los ejemplos de aplicación del sistema de medición de potencia de tipo sin contacto y el sistema de control de dispositivos de acuerdo con la presente invención incluyen no solo un controlador de demanda y un controlador de corte de picos en un dispositivo eléctrico doméstico, sino también un sistema de gestión de equipos en edificios y comercios de tamaño pequeño a mediano.

Además, los ejemplos de aplicación del aparato de medición de potencia de acuerdo con la presente invención incluyen no solo un sistema de control de demanda y un sistema de gestión de energía en un dispositivo eléctrico doméstico, sino también un sistema de control de gestión de energía y ahorro de energía para sistemas de equipos en edificios y fábricas.

Cabe destacar que la palabra "medios" usada en la descripción anterior se puede sustituir por "parte", "dispositivo" o "circuito".

Números de referencia

1 línea eléctrica, 2 sensor de voltaje, 3 sensor de corriente, 4 aparato de medición, 5 parte de control, 6 medios de comunicación, 7 parte integradora, 8 terminal de carga, 9 conector, 10 parte de medición, 11 medios de contacto, 12 terminal de medición de voltaje, 13 carga, 14 medios de comunicación, 15 controlador, 16 parte de control, 17 parte de consola de visualización, 18 medios de comunicación, 19 dispositivo eléctrico, 20 unidad principal de dispositivo, 21 medios de comunicación, 101 aparato de medición de potencia, 102 ruta eléctrica, 103 contacto de ruta eléctrica, 104 parte de detección de voltaje, 105 circuito de suministro de potencia, 106 transformador de corriente, 107 parte de detección de corriente, 108 parte de control de medición, 109 medios de comunicación inalámbrica, 1010 limitador de corriente, 1012 controlador de medición, 1013 dispositivo eléctrico, 1014 parte de control de comunicación, 1015 parte de interfaz de comunicación, 1016 abrazadera, material magnético 1017, resistencia 1041, diodo 1042, condensador 1043, regulador de voltaje 1044 y condensador 1045.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de medición de potencia que comprende:

un sensor de voltaje (2) para detectar una forma de onda de voltaje de una línea eléctrica (1) sin contacto a través de acoplamiento electrostático;

un sensor de corriente (3) para detectar una forma de onda de corriente de dicha línea eléctrica (1) sin contacto a través de acoplamiento electromagnético inductivo;

un aparato de medición (4) que incluye primer medio de comunicación (6) y una parte de control (5) que está conectada a dicho sensor de voltaje (2) y dicho sensor de corriente (3); y

un terminal de carga (8) que se puede conectar a dicha línea eléctrica (1) y que incluye una carga (13) de un valor predeterminado, segundo medio de comunicación (14) para comunicarse con dicho primer medio de comunicación (6), y una parte de medición (10) para medir un valor efectivo de una corriente que fluye a través de dicha carga (13) y un valor efectivo de un voltaje de dicha línea eléctrica (1), en el que la parte de medición (10) de dicho terminal de carga (8) está configurada para transmitir el valor efectivo de dicha corriente y el valor efectivo de dicho voltaje a dicho aparato de medición (4) por medio de dicho segundo medio de comunicación (14), y

en el que dicho terminal de carga (8) incluye la carga (13) del valor predeterminado y medios de contacto (11) para abrir y cerrar una línea cableada entre dicha línea eléctrica (1) y dicha carga (13), la parte de control (5) de dicho aparato de medición (4) está configurada para transmitir un primer comando a dicho terminal de carga (8) por medio de dicho primer medio de comunicación (6) en una fase inicial de instalación y, tras recibir el primer comando de dicho aparato de medición (4) por medio de dicho segundo medio de comunicación (14), la parte de medición (10) de dicho terminal de carga (8) está configurada para cerrar dicho medio de contacto (11) y adquirir el valor efectivo de la corriente que fluye a través de dicha carga (13) y el valor efectivo del voltaje de dicha línea eléctrica (1), la parte de control (5) de dicho aparato de medición (4) está además configurada para adquirir al mismo tiempo una primera forma de onda de corriente de dicho sensor de corriente (3) y una primera forma de onda de voltaje de dicho sensor de voltaje (2),

después de esto, la parte de control (5) de dicho aparato de medición (4) está configurada para transmitir un segundo comando a dicho terminal de carga (8) por medio de dicho primer medio de comunicación (6) y, tras recibir el segundo comando desde dicho aparato de medición (4) por medio de dicho segundo medio de comunicación (14), la parte de medición (10) de dicho terminal de carga (8) está configurada para abrir dicho medio de contacto (11), la parte de control (5) de dicho aparato de medición (4) está configurada además para adquirir al mismo tiempo una segunda forma de onda de corriente de dicho sensor de corriente (3) y una segunda forma de onda de voltaje de dicho sensor de voltaje (2),

después de esto, la parte de control (5) de dicho aparato de medición (4) está configurada para transmitir un tercer comando a dicho terminal de carga (8) por medio de dicho primer medio de comunicación (6) y, tras recibir el tercer comando de dicho aparato de medición (4) por medio de dicho segundo medio de comunicación (14), la parte de medición (10) de dicho terminal de carga (8) está configurada para transmitir el valor efectivo de dicha corriente y el valor efectivo de dicho voltaje a dicho aparato de medición (4) por medio de dicho segundo medio de comunicación (14),

la parte de control (5) de dicho aparato de medición (4) está configurada para calcular un primer valor de potencia en base a dicha primera forma de onda de corriente y dicha primera forma de onda de voltaje, calcular un segundo valor de potencia en base a dicha segunda forma de onda de corriente y dicha segunda forma de onda de voltaje, calcular un tercer valor de potencia a partir de una diferencia entre dicho primer valor de potencia y dicho segundo valor de potencia, calcular un cuarto valor de potencia en base al valor efectivo de dicha corriente y el valor efectivo de dicho voltaje que se han recibido desde dicho terminal de carga (8) por medio de dicho primer medio de comunicación (6), calcular un coeficiente de corrección en base a dicho tercer valor de potencia y dicho cuarto valor de potencia,

la parte de control (6) de dicho aparato de medición (4) está configurada para calcular un valor de potencia de dicho terminal de carga (8) en base a la forma de onda de corriente adquirida de dicho sensor de corriente (3), la forma de onda de voltaje adquirida de dicho sensor de voltaje (2) y el coeficiente de corrección.

2. El sistema de medición de potencia de la reivindicación 1, en el que la parte de medición (10) está configurada para calcular el valor efectivo de un voltaje de dicha línea eléctrica (1) en base al valor efectivo de dicha corriente obtenida por medición y la impedancia de la carga (3) en lugar de estar configurada para medir el valor efectivo de una voltaje de dicha línea eléctrica (1).

3. El sistema de medición de potencia de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que dicho aparato de medición (4) tiene una parte integradora (7) para integrar la potencia y la parte de control (5) de dicho aparato de medición (4) hace que dicha parte integradora (7) integre dicha potencia durante un período predeterminado.

4. El sistema de medición de potencia de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho terminal de carga (8) comprende un detector de corriente (107) para detectar una corriente en una ruta eléctrica (102) al que está conectado un dispositivo eléctrico;

un contacto de ruta eléctrica (103) para detectar un voltaje de dicha ruta eléctrica (102);

una parte informática (108) para calcular la potencia consumida por dicho dispositivo eléctrico en base a una salida de dicho detector de corriente (107) y una salida de dicho contacto de ruta eléctrica (103); y

una parte de suministro de potencia (105) para recibir potencia de dicha ruta eléctrica (102) a través de dicho contacto de ruta eléctrica (103) y suministrar potencia a dicha parte informática (108), en el que dicha parte de suministro de potencia (105) está constituida por un circuito que no está aislado de dicha ruta eléctrica (102).

5. El sistema de medición de potencia de la reivindicación 4, en el que dicho terminal de carga (8) incluye una parte de comunicación (109) para realizar una comunicación sin contacto, incluyendo la comunicación inalámbrica con un controlador de medición externo (1012).

6. El sistema de medición de potencia de la reivindicación 4 o 5, en el que dicho detector de corriente (107) está constituido por al menos uno de un transformador de corriente (106) formado en una ruta magnética abierta y un transformador de corriente (106) formado en una ruta magnética cerrada.

7. El sistema de medición de potencia de la reivindicación 6, en el que dicho transformador de corriente (106) de dicho terminal de carga (8) incluye una bobina de detección de corriente de carga y una bobina de aplicación de polarización.

8. El sistema de medición de potencia de una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, que comprende además un interruptor eléctrico (1010) que incluye un bloque de terminales para dicha ruta eléctrica (102) y un interruptor para controlar selectivamente la conexión a y el corte de dicha ruta eléctrica (102), en el que dicho terminal de carga (8) se monta en dicho interruptor eléctrico (1010) ajustando dicho contacto de ruta eléctrica (103) a dicho bloque de terminales.

9. El sistema de medición de potencia de una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en el que dicho aparato de medición (4) es un controlador de medición (1012) que incluye medios de comunicación para comunicarse con dicho terminal de carga (8),

la parte de comunicación (109) de dicho terminal de carga (8) comprende una primera bobina para transferir potencia y una señal de datos de manera inalámbrica electromagnética inductiva, una parte de conversión de potencia para convertir la potencia suministrada a través de dicha primera bobina, y una parte de control de comunicación (1014) para controlar la comunicación de datos hacia y desde dicho controlador de medición (1012) a través de dicha primera bobina, y

el medio de comunicación de dicho controlador de medición (1012) comprende una segunda bobina para transferir potencia y una señal de datos de manera inalámbrica electromagnética inductiva, una parte de recepción de potencia para recibir la potencia suministrada desde dicho terminal de carga (8) a través de dicha segunda bobina, una parte de control de comunicación para controlar la comunicación de datos hacia y desde dicho terminal de carga (8) a través de dicha segunda bobina, y una parte I/F de comunicación.

10. El sistema de medición de potencia de la reivindicación 8, en el que dicho aparato de medición (4) es un controlador de medición (1012) que incluye medios de comunicación para comunicarse con dicho terminal de carga (8) y medios de salida de advertencia, y

dicho controlador de medición (1012) hace que dichos medios de salida de advertencia emitan una advertencia tras recibir la señal de alarma, que indica el deterioro de dicha ruta eléctrica, desde dicho terminal de carga (8) por medio de dichos medios de comunicación.

11. Un sistema de control de dispositivos que comprende el sistema de medición de potencia de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10;

al menos un dispositivo (19) que incluye una unidad principal (20) y un tercer medio de comunicación (21), y

un controlador (15) que incluye cuarto medio de comunicación (18) para comunicarse con dicho primer medio de comunicación (6) y dicho tercer medio de comunicación (21), una parte de control de dispositivos (16) para controlar dicho dispositivo (19), y una parte de pantalla y consola (17), en el que dicho controlador (15) controla dicho dispositivo (19) en base a un valor de potencia medido o un valor de energía eléctrica medido e integrado, que se obtiene de dicho aparato de medición (4).