FR2750807A1 - Publically accessible electricity distribution system - Google Patents
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Abstract
Description
Systeme de distribution d'électricité avec controle de la
distribution
La presente invention concerne une borne de distribution d'électricité avec contrôle de la distribution. La borne de l'invention a pour application la distribution d'électricité dans des lieux ouverts au public à destination d'usagers temporaires.Electricity distribution system with control of
distribution
The present invention relates to an electricity distribution terminal with distribution control. The terminal of the invention has for application the distribution of electricity in places open to the public to temporary users.
Actuellement, on assiste au développement des voitures électriques fonctionnant sur batteries. Currently, we are witnessing the development of electric cars running on batteries.
L'autonomie de ces voitures étant assez reduite, il est necessaire d'avoir recours a des bornes de distribution electriques. Par ailleurs, sur certaines places publiques, parcs d'exposition, campings, ports de plaisance ou autres endroits ou une demande d'électricite peut être réalisée par plusieurs utilisateurs â des moments différents1 différents systèmes de distribution sont déjà utilisés.The autonomy of these cars being quite reduced, it is necessary to use electrical distribution terminals. Furthermore, in certain public places, exhibition parks, campsites, marinas or other places where a request for electricity can be made by several users at different times, different distribution systems are already in use.
Pour la distribution d'électricité aux voitures1 il est generalement utilisé un système de distribution qui comporte des bornes de distribution et une centrale de commande. La centrale de commande va recevoir une carte à puce pour effectuer le paiement de l'electricité qui va etre debitée et un pupitre de commande pour que l'utilisateur indique sur quelle borne sa voiture est branchee. Si la centrale de distribution commande un nombre de bornes important (par exemple 50), il est possible qu'un usager fasse une erreur de manipulation et alimente une autre borne que la sienne pouvant provoquer un accident si un autre usager manipule cette borne. De plus, le système de distribution nécessite un reseau de communications entre la centrale de commande et les bornes de distribution. For the distribution of electricity to cars1, a distribution system is generally used which includes distribution terminals and a control center. The control center will receive a smart card to make the payment for the electricity that will be charged and a control console so that the user indicates on which terminal his car is connected. If the distribution center controls a large number of terminals (for example 50), it is possible that a user makes a handling error and feeds a terminal other than his own which can cause an accident if another user handles this terminal. In addition, the distribution system requires a communications network between the control center and the distribution terminals.
Pour la distribution sur les places publiques, dans les parcs dtexpositions, les campings ou autres lieux, les usagers peuvent demander des puissances variées et différentes solutions sont passibles. La consommation électrique peut être considérée comme faisant partie de la location d T un emplacement ou alors un branchement de type "chantier" est réalise. Dans le cas de la facturation forfaitaire, il n'y a pas calcul du juste prix de la cons omma t i on ; de plus ne disposant pas de contrôle sur les bornes, l1acces reste libre aux utilisateurs non autorisés. Dans le cas de l'installation "chantier possédant un compteur électrique, il y a nécessité d'avoir recours à des personnes qualifiées pour le branchement. Les systèmes manquent actuellement de souplesse pour les usagers et les fournisseurs d'énergie. For distribution in public places, in exhibition centers, campsites or other places, users can request various powers and different solutions are possible. The electrical consumption can be considered as part of the rental of a site or a "worksite" type connection is made. In the case of flat-rate invoicing, there is no calculation of the fair price of the cons omma t i on; furthermore, having no control over the terminals, access remains free to unauthorized users. In the case of installation "site with an electric meter, it is necessary to have recourse to qualified people for the connection. The systems currently lack flexibility for the users and the suppliers of energy.
Il serait possible dtadapter le système de distribution d'électricité précédemment décrit pour les voitures mais le nombre de bornes serait rapidement important et llon serait confronté aux problemes d'accidents précédemment soulevés.It would be possible to adapt the electricity distribution system previously described for cars, but the number of terminals would quickly be large and they would be confronted with the problems of accidents previously raised.
L'invention propose un système de distribution d'électricité supprimant les risques d'accidents d'une part et présentant une simplicité d'utilisation afin d'être manipulable par tout le monde. L'invention a pour but de réaliser un contrôle de manière local, supprimant ainsi les centralea de commande et les réseaux de commande qui doublent le réseau de distribution électrique. The invention provides an electricity distribution system eliminating the risk of accidents on the one hand and having a simplicity of use in order to be manipulated by everyone. The object of the invention is to carry out local control, thus eliminating the central control units and the control networks which double the electrical distribution network.
L' invention a pour objet un systeme de distribution d'électricité comprenant une borne de distribution et un dispositif de prélèvement, la borne de distribution comprenant une entrée de tension primaire connectée à un réseau de distribution électrique, une sortie de tension secondaire destinée a recevoir le dispositif de prélèvement, et des moyens d'interruption pour connecter et deconnecter l1entrée de tension primaire et la sortie de tension secondaire, caractérisé en ce que la borne de distribution et le dispositif de prélèvement comportent chacun des moyens de communication pour changer des informations des que le dispositif de prélèvement est connecté à la sortie de tension secondaire afin d'autoriser la connexion entre l'entrée primaire et la sortie secondaire par l'intermédiaire des moyens d'interruption. The subject of the invention is an electricity distribution system comprising a distribution terminal and a withdrawal device, the distribution terminal comprising a primary voltage input connected to an electrical distribution network, a secondary voltage output intended to receive the sampling device, and interrupting means for connecting and disconnecting the primary voltage input and the secondary voltage output, characterized in that the distribution terminal and the sampling device each comprise communication means for changing information of the that the sampling device is connected to the secondary voltage output in order to authorize the connection between the primary input and the secondary output via the interrupting means.
Dans un but de sûreté de fonctionnement, les informations échangées comportent des informations cryptées destinées à identifier le dispositif de prélèvement. Il est egalement possible que le dispositif de prélevement comporte des moyens de paiement. Une sécurité supplémentaire consiste en ce que la borne de distribution comporte des moyens de détection qui détectent une déconnexion entre le dispositif de prelevement et la sortie de tension secondaire afin d'agir sur les moyens d'interruption pour deconnecter l'entrée primaire et la sortie secondaire. For the purpose of operational safety, the information exchanged includes encrypted information intended to identify the sampling device. It is also possible that the direct debit device includes means of payment. An additional security consists in that the distribution terminal includes detection means which detect a disconnection between the sampling device and the secondary voltage output in order to act on the interrupting means to disconnect the primary input and the output. secondary.
Préférentiellement, les moyens de communication comportent des moyens d'émission et de reception utilisant les courants porteurs, reliés à un circuit micro-programme. Preferably, the communication means comprise transmission and reception means using the carrier currents, connected to a micro-program circuit.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre d'un mode préféré de réalisation de l'invention qui est donné à titre indicatif et non limitatif, cette description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels:
- la figure 1 représente schématiquement une borne de distribution selon l'invention,
- la figure 2 représente schématiquement un dispositif de prélèvement selon l'invention.The invention will be better understood and other advantages will appear on reading the description which follows of a preferred embodiment of the invention which is given by way of non-limiting indication, this description making reference to the accompanying drawings among which:
FIG. 1 schematically represents a distribution terminal according to the invention,
- Figure 2 schematically shows a sampling device according to the invention.
Sur la figure 1, on peut voir un réseau de distribution électrique comportant deux conducteurs 1 et 2, ces deux conducteurs l et 2 provenant de l'envoulement secondaire d'un transformateur 3. Lc transformateur 3 sert à filtrer d'éventuels signaux de haute fréquence réalisant ainsi une barrière pour la haute fréquence entre les enroulements primaire et secondaire du transformateur 3. Ce transformateur 3 a son enroulement primaire relie à un réseau électrique qui peut etre un réseau haute tension. In FIG. 1, an electrical distribution network can be seen comprising two conductors 1 and 2, these two conductors 1 and 2 coming from the secondary flow of a transformer 3. The transformer 3 is used to filter any high signal frequency thus creating a barrier for the high frequency between the primary and secondary windings of the transformer 3. This transformer 3 has its primary winding connected to an electrical network which may be a high voltage network.
Des bornes de distribution 4, 4 sont connectées aux conducteurs 1 et 2 du réseau de distribution par l'intermédiaire de plots S et 6 qui constituent une entre de tension primaire pour la borne de distribution 4. Par ailleurs, les bornes de distribution 4, 4' disposent de deux douilles 7 et 8 qui forment une sortie de tension secondaire pour la borne de distribution 4. Distribution terminals 4, 4 are connected to conductors 1 and 2 of the distribution network by means of pads S and 6 which constitute a primary voltage input for the distribution terminal 4. Furthermore, the distribution terminals 4, 4 'have two sockets 7 and 8 which form a secondary voltage output for the distribution terminal 4.
Les douilles 7 et 8 sont placees sur la borne de distribution 4 de manière à former une prise électrique femelle standard.The sockets 7 and 8 are placed on the distribution terminal 4 so as to form a standard female electrical outlet.
Chacun des plots 5 et s est respectivement Connecté à chacune des douilles 8 et 7 par l'intermédiaire de moyens d'interruption 9, les moyens d'interruption 9 étant constitués dans notre exemple de deux interrupteurs 10 et il commandés simultanement par un relais 12 possédant une entrée de commande. Chacun des interrupteurs 10 et 11 est respectivement connecté entre le plot 5 et la douille 8 et entre le plot 5 et la douille 7. Il est a noter que l'homme de métier peut utiliser comme moyens d'interruption 9 d'autres types d'éléments. Les interrupteurs 10 et ll peuvent notamment être remplacé par des transistors de puissance ou par des triacs; dans ce cas, le relais 12 devra etre remplacé par un circuit de commande adapté
Une alimentation en très basse tension 13 est connectée entre les plots 5 et 6. Cette alimentation 13 sert à alimenter toute l'électronique présente dans la borne de distribution 4, elle fournit une tension Vcc référencé à une masse qui pourra être reliée à la terre pour plus de sécurité d'emploi. Le câblage des tensions fournies par cette alimentation 13 présentant peu d'intérêt, il n'a pas été représenté afin de ciarifier le schéma.Each of the studs 5 and s is respectively connected to each of the sockets 8 and 7 by means of interrupting means 9, the interrupting means 9 being constituted in our example of two switches 10 and controlled simultaneously by a relay 12 having a control input. Each of the switches 10 and 11 is respectively connected between the pad 5 and the socket 8 and between the pad 5 and the socket 7. It should be noted that the person skilled in the art can use other types of interrupter 9 'elements. The switches 10 and 11 can in particular be replaced by power transistors or by triacs; in this case, the relay 12 must be replaced by a suitable control circuit
A very low voltage power supply 13 is connected between the pads 5 and 6. This power supply 13 is used to power all the electronics present in the distribution terminal 4, it supplies a voltage Vcc referenced to a ground which can be connected to earth for more job security. Since the wiring of the voltages supplied by this power supply 13 is of little interest, it has not been shown in order to clarify the diagram.
Une résistance 14 et un condensateur 15 sont montes en série entre deux noeuds 16 et 17. Les noeuds 1G et 17 sont respectivement placés entre l'interrupteur 11 et la douille 8 et entre l'interrupteur 10 et la douille 7. Un premier amplificateur différentiel 18, ayant deux entres et une sortie, a ses deux entrées connectées aux bornes de la resistance 14. Ce premier amplificateur différentiel le amplifie la tension aux bornes de la résistance 14. la sortie de 11 amplificateur différentiel 18 est connectée à un modulateur/démodulateur 19. De plus, entre le noeud 16 et la douille 8 on insère un enroulement secondaire dlun transformateur de courant 20, un enroulement primaire de ce transformateur de courant 20 tant Connecté au modulateur/démodulateur 19. Le modulateur/démodulateur 19 possède, en plus des connexions déjà citées, un port de communication série
Le modulateur/detnodulateur 19 transforme le message reçu sur son port série en un signal modulé & une fréquence porteuse (par exemple lOOREz) qui est ensuite transmis en courant porteur par l'intermédiaire du transformateur de courant 20, et il démodule un message reçu sur une frequence porteuse depuis la résistance 14 par l'intermédiaire de l'amplificateur différentiel 18 Le modulateur/demoduîateur 1.9 peut par ailleurs comprendre des fonctions visant à assurer la meilleure transmission possible par exemple en utilisant plusieurs fréquences porteuses, des codes correcteurs d'erreur et éventuellement un débit binaire variable en fonction de la qualité de transmission. A titre indicatif, l'homme du métier peut se reporter aux nombreux documents qui ont été publie sur les transmissions numériques utilisant les courants porteurs notamment dans le domaine de la domotique pour avoir différentes possibilités de réalisation du modulateur/démodulateur 19.A resistor 14 and a capacitor 15 are mounted in series between two nodes 16 and 17. The nodes 1G and 17 are respectively placed between the switch 11 and the socket 8 and between the switch 10 and the socket 7. A first differential amplifier 18, having two inputs and one output, has its two inputs connected to the terminals of the resistor 14. This first differential amplifier amplifies the voltage across the resistor 14. the output of the 11 differential amplifier 18 is connected to a modulator / demodulator 19. In addition, between the node 16 and the socket 8 a secondary winding of a current transformer 20 is inserted, a primary winding of this current transformer 20 both connected to the modulator / demodulator 19. The modulator / demodulator 19 has, in addition connections already mentioned, a serial communication port
The modulator / detnodulator 19 transforms the message received on its serial port into a modulated signal at a carrier frequency (for example lOOREz) which is then transmitted into carrier current via the current transformer 20, and it demodulates a message received on a carrier frequency from the resistor 14 via the differential amplifier 18 The modulator / demoduator 1.9 may moreover comprise functions aimed at ensuring the best possible transmission for example by using several carrier frequencies, error correcting codes and possibly a variable bit rate depending on the transmission quality. As an indication, the person skilled in the art can refer to the numerous documents which have been published on digital transmissions using carrier currents in particular in the field of home automation in order to have different possibilities of making the modulator / demodulator 19.
Un circuit micro-programme 21 bien connu par lthomme du métier sous le nom de microcontrâleur comporte un bus central 22 sur lequel est connecté un microprocesseur 23, une memoire 24, une interface série 25 et une interface d'entrées/sorties 26. Ce circuit micro-programmé 21 commande et contrôle I'ensenble de la borne de distribution 4. Dans notre exemple, 11 interface d'entrées/sorties 26 reçoit indifféremment des signaux analogiques et numériques L'interface serie 25 est connectée au port de communication série du modulateur/démodulateur 19. Une sortie de l'interface dentrées/sorties 26 est connectée a l'entrée de commande du relais 12. A micro-program circuit 21 well known to a person skilled in the art under the name of microcontroller comprises a central bus 22 to which is connected a microprocessor 23, a memory 24, a serial interface 25 and an input / output interface 26. This circuit micro-programmed 21 command and control the sensble of the distribution terminal 4. In our example, 11 input / output interface 26 indifferently receive analog and digital signals The serial interface 25 is connected to the serial communication port of the modulator / demodulator 19. An output of the input / output interface 26 is connected to the control input of relay 12.
Telle qu'elle vient d'etre décrite, la borne de distribution 4 est tout a Hz fait fonctionnelle. Des améliorations apparaissant sur la figure l seront décrites ultérieurement. Avant d'expliquer le fonctionnement de la borne de distribution 4, il est nécessaire de décrire le dispositif de prélèvement 27 de la figure 2. As it has just been described, the distribution terminal 4 is fully functional. Improvements shown in Figure 1 will be described later. Before explaining the operation of the distribution terminal 4, it is necessary to describe the sampling device 27 in FIG. 2.
Ce dispositif de prélevement 27 comporte deux fiches 28 et 29 destinées & rentrer chacune dans l'une des douilles 7 et 8. Les deux fiches 28 et 29 sont disposées de manière à constituer une prise électrique male standard. Une charge utile 30 qui peut être constituée de n'importe quel appareil électrique, est reliée aux fiches par l'intermédiaire de deux conducteurs 31 et 32. Une alimentation sauvegardée par batterie 33 est connectée aux conducteurs 31 et 32. L'alimentation sauvegardée par batteries 33 produit des tensions faibles, par exemple 6V, soit à partir d'une batterie soit à partir d'une basse tension (220xi lorsqu'une basse tension est présente sur les conducteurs 31 et 32. La batterie se recharge de maniere automatique dès que la basse tension est présente sur les conducteurs 31 et 32. This removal device 27 comprises two plugs 28 and 29 each intended to fit into one of the sockets 7 and 8. The two plugs 28 and 29 are arranged so as to constitute a standard male electrical outlet. A payload 30 which can be made up of any electrical appliance, is connected to the plugs by means of two conductors 31 and 32. A supply saved by battery 33 is connected to conductors 31 and 32. The supply saved by batteries 33 produces low voltages, for example 6V, either from a battery or from a low voltage (220xi when a low voltage is present on conductors 31 and 32. The battery recharges automatically as soon as that low voltage is present on conductors 31 and 32.
L'alimentation sauvegardee par batterie 33 sert à alimenter les éléments du dispositif de prélèement 27 sauf a charge utile 30.The battery-backed power supply 33 is used to power the elements of the sampling device 27 except for a payload 30.
Une résistance 34 et un condensateur 35 sont montés en série entre des noeuds 36 et 37. Les noeuds 36 et 37 sont respectivement placés sur les conducteurs 32 et 31. A resistor 34 and a capacitor 35 are mounted in series between nodes 36 and 37. The nodes 36 and 37 are placed respectively on the conductors 32 and 31.
Un deuxième amplificateur différentiel 38, ayant deux entres et une sortie, a ses deux entrées connectees aux bornes de la résistance 34. Ce deuxième amplificateur différentiel 38 amplifie la tension aux bornes de la résistance 34. la sortie de l'amplificateur différentiel 38 est connectee à un modulateur/démodulateur 39. De plus entre le noeud 36 et la fiche 29, on insère un enroulement secondaire d'un transformateur de courant 40, un enroulement primaire de ce transformateur de courant 40 etant connecte au modulateur/de-modulateur 39. Le modulateur/démodulateur 39 possede en plus des connexions déjà citées un port de communication série. Le modulateur/démodulateur 39 transforme le message reçu sur son port série en un signal modulé à une fréquence porteuse (par exemple 100kHz) qui est ensuite transmis en courant porteur par l'intermédiaire du transformateur de courant 40, et il démodule un message reçu sur une fréquence porteuse depuis 11 amplificateur différentiel 38. Le modulateur/démodulateur 39 peut par ailleurs comprendre des fonctions visant à assurer la meilleure transmission possible à l'image des possibilités du modulateur/démodulateur 19. Ii n'est pas nécessaire que les modulateurs/démodulateurs 19 et 39 soient rigoureusement identiques pourvu qu'ils aient un mode de fonctionnement en commun (même fréquence et même débit binaire).A second differential amplifier 38, having two inputs and one output, has its two inputs connected across the resistor 34. This second differential amplifier 38 amplifies the voltage across the resistor 34. the output of the differential amplifier 38 is connected to a modulator / demodulator 39. In addition, between the node 36 and the plug 29, a secondary winding of a current transformer 40 is inserted, a primary winding of this current transformer 40 being connected to the modulator / de-modulator 39. The modulator / demodulator 39 has, in addition to the connections already mentioned, a serial communication port. The modulator / demodulator 39 transforms the message received on its serial port into a signal modulated at a carrier frequency (for example 100 kHz) which is then transmitted in carrier current via the current transformer 40, and it demodulates a message received on a carrier frequency from 11 differential amplifier 38. The modulator / demodulator 39 can moreover comprise functions aimed at ensuring the best possible transmission in the image of the possibilities of the modulator / demodulator 19. It is not necessary that the modulators / demodulators 19 and 39 are strictly identical provided that they have a common operating mode (same frequency and same bit rate).
Un circuit micro-programmé 41 bien connu par 1 T homme du métier sous le nom de microcontrâleur comporte un bus central 42 sur lequel est connecté un microprocesseur 43, une mémoire 44, une interface série 45 et une interface d'entrees/sorties 46. Ce circuit micro-programmé 41 commande et contrôle l'ensemble du dispositif de prélèvement 27 hors charge utile 30. Dans notre exemple, l'interface d'entrées/sorties 46 reçoit uniquement des signaux numériques. L'interface série 45 est connectée au port de communication série du modulateur/demodulateur 39. A micro-programmed circuit 41 well known by a person skilled in the art under the name of microcontroller comprises a central bus 42 on which is connected a microprocessor 43, a memory 44, a serial interface 45 and an input / output interface 46. This micro-programmed circuit 41 commands and controls the entire sampling device 27 without payload 30. In our example, the input / output interface 46 receives only digital signals. The serial interface 45 is connected to the serial communication port of the modulator / demodulator 39.
Tel qu'il vient d'être décrit, le dispositif de prélèvement 27 est tout à fait fonctionnel. Des améliorations apparaissant sur la figure 2 seront decrites ultérieurement. Les explications qui vont suivre permettront & l'homme du métier de pouvoir réaliser la programmation des circuits micro-programmés 21 et 41 suivant la réalisation désirée. As just described, the sampling device 27 is quite functional. Improvements shown in Figure 2 will be described later. The explanations which follow will allow the person skilled in the art to be able to carry out the programming of the micro-programmed circuits 21 and 41 according to the desired embodiment.
Initialement les interrupteurs 10 et il sont ouverts et rien n'est branché sur la borne de distribution 4. La borne de distribution 4 envoie par exemple toutes les secondes des messages de demande d ' identification, comportant le numéro d'identification de ladite borne 4, par l'intermédiaire du transformateur de courant 20, tant qu'aucune reponse n'est reçue. Si un opérateur branche un appareil électrique quelconque, rien ne se passe. si un opérateur branche un dispositif de prelevement 27, alors le modulateur/démodul & teur 39 reçoit la demande d'identification et le dispositif de prélèvement 27 envoie a destination de la borne de distribution 4 le numero d'identification du dispositif de pYélèvement 27, puis la borne de distribution 4 envoie 2 destination du dispositif de prelèvement 27 un nombre de 64 bits déterminé aléatoirement, et codé avec une clef de cryptage. Le dispositif de prélèvement 27 doit alors renvoyer à la borne de distribution 4 le nombre aléatoire decodé à destination de la borne de distribution 4. Si la borne de distribution 4 reçoit le bon nombre aléatoire, alors le relais 12 est enclenché, fermant les interrupteurs 10 et il, permettant ainsi au dispositif de prélèvement 27 d'être alimenté. Périodiquement, un échange codé permet de vérifier que l'on a toujours un utilisateur bien autorisé qui est connecté sur la borne de distribution 4. Le relais 12 est déclenché dès que l'on s'aperçoit que l'utilisateur n'est pas autorise (ou qu'il n'y a plus d'utilisateur), ouvrant ainsi les interrupteurs 10 et In. li L'échange codé n'est pas nécessaire mais il permet de sécuriser l'identification. Initially the switches 10 and they are open and nothing is connected to the distribution terminal 4. The distribution terminal 4 for example sends every second identification request messages, comprising the identification number of said terminal 4 , via the current transformer 20, as long as no response is received. If an operator plugs in any electrical device, nothing happens. if an operator connects a sampling device 27, then the modulator / demodulator 39 receives the identification request and the sampling device 27 sends to the distribution terminal 4 the identification number of the sampling device 27, then the distribution terminal 4 sends 2 destination of the sampling device 27 a 64-bit number determined randomly, and coded with an encryption key. The sampling device 27 must then return to the distribution terminal 4 the random number decoded intended for the distribution terminal 4. If the distribution terminal 4 receives the correct random number, then the relay 12 is energized, closing the switches 10 and it, thus allowing the sampling device 27 to be supplied. Periodically, a coded exchange makes it possible to verify that there is always a well-authorized user who is connected to the distribution terminal 4. Relay 12 is triggered as soon as we realize that the user is not authorized (or that there is no longer any user), thus opening switches 10 and In. li Coded exchange is not necessary but it makes it possible to secure identification.
Au début de l'échange, les interrupteurs 10 et 11 sont ouverts, la communication en courant porteur se fait naturellement sans aucune perturbation. Par contre lorsque l'on reverifie l'autorisation de prélèvement pendant la connexion au réseau de distribution, il est essentiel que des numéros identifiant la borne de distribution 4 et le dispositif de prélevement 27 soient presents dans la transmission car plusieurs bornes de distribution 4 et plusieurs dispositifs de prélèvement 27 peuvent entre connectées simultanément au reseau de distribution. On peut également effectuer au debut de la communication un rechange de paramètre qui permet aux modulateurs/démodulateurs 19 et 39 de s'accorder sur la meilleur transmission possible avant la connexion au réseau de distribution. At the start of the exchange, the switches 10 and 11 are open, the communication in carrier current takes place naturally without any disturbance. On the other hand, when we revise the direct debit authorization during connection to the distribution network, it is essential that numbers identifying the distribution terminal 4 and the direct debit device 27 be present in the transmission because several distribution terminals 4 and several sampling devices 27 can between simultaneously connected to the distribution network. It is also possible to perform a parameter replacement at the start of the communication which allows the modulators / demodulators 19 and 39 to agree on the best possible transmission before connection to the distribution network.
Chaque dispositif doit avoir dans sa memoire au moins une clef de cryptage. Plusieurs possibilités sont: offertes, on peut notamment utiliser une carte à puce pour mémoriser la clef, il serait également possible de mémoriser le débit binaire et la fréquence de modulation des bornes sur lesquelles on peut se connecter. Each device must have at least one encryption key in its memory. Several possibilities are: offered, one can in particular use a smart card to memorize the key, it would also be possible to memorize the bit rate and the frequency of modulation of the terminals on which one can connect.
Compte tenu de la taille des messages échangés, il est souhaitable d'avoir des modulateurs/démodulateurs 19 et 39 qui utilisent des débits binaires d'au moins quelques kilo-bits par seconde. Il est toutefois préférable de limiter au maximum les communications afin d'éviter une surcharge du réseau surtout si l'on dispose d'un nombre de bornes de distribution 4 important sur le réseau de distribution. Une solution simple consiste à détecter mécaniquement la présence du dispositif de prélèvement 27 sur les douilles 7 et 8, afin d'avoir un paramètre indépendant des communication. Néanmoins l'ajout d'un capteur au niveau de la prise électrique impose que l'électronique soit située a proximité ou demande un câblage supplémentaire, Il apparaît donc intéressant pour avoir plus de souplesse d'emploi qu'il est préférable de supprimer les interférences entre les bornes de distribution 4 et 4'. Given the size of the messages exchanged, it is desirable to have modulators / demodulators 19 and 39 which use bit rates of at least a few kilobits per second. It is however preferable to limit communications as much as possible in order to avoid overloading the network, especially if there is a large number of distribution terminals 4 on the distribution network. A simple solution consists in mechanically detecting the presence of the sampling device 27 on the sockets 7 and 8, in order to have a parameter independent of the communications. However the addition of a sensor at the electrical outlet requires that the electronics be located nearby or requires additional wiring. It therefore appears advantageous to have more flexibility of use than it is preferable to remove the interference between distribution terminals 4 and 4 '.
Un filtre passe bas 47 est ajoute entre les plots 5 et 6 et les conducteurs 1 et 2 du réseau de distribution électrique. Ce filtre passe bas 47 ayant pour fonction de supprimer toute la haute fréquence à partir par exemple de 1000 Hz laissant passer sans atténuation la basse tension du réseau électrique à 50 Hz (ou 60 Hz), et egalement les signaux de changement de tarification envoyés en courants porteurs entre 175 et 188 Hz. A low-pass filter 47 is added between the pads 5 and 6 and the conductors 1 and 2 of the electrical distribution network. This low-pass filter 47 having the function of suppressing all of the high frequency from for example 1000 Hz letting the low voltage of the electrical network pass at 50 Hz (or 60 Hz) without attenuation, and also the pricing change signals sent in carrier currents between 175 and 188 Hz.
L'ajout de ce filtre 47 permet de pouvoir communiquer sans être perturbé par les communications des autres bornes 4'. La périodicité des échanges de données peut donc être tres courte dans le temps au point d'utiliser le circuit micro-programmé 21 et le modul ateur / démodul at eur 19 comme moyen de detection pour detecter la déconnexion entre le dispositif de prélèvement 27 et la borne de distribution 4; il suffit d'avoir une périodicité entre échanges de l'ordre de la seconde pour avoir la fonctionnalité désirée. The addition of this filter 47 makes it possible to be able to communicate without being disturbed by the communications of the other terminals 4 ′. The periodicity of data exchanges can therefore be very short in time to the point of using the micro-programmed circuit 21 and the modulator / demodulator at eur 19 as a detection means to detect the disconnection between the sampling device 27 and the distribution terminal 4; it is enough to have a periodicity between exchanges of the order of a second to have the desired functionality.
Contrôler l'acces ne permet pas de facturer directement l'electricitE fournie. il apparait nécessaire dans certaines applications de facturer de manière immédiate l'électriCité fournie. Dans l'invention, on propose d'ajouter des moyens de paiement 48 dans le dispositif de prélèvement 27 et de connecter lesdits moyens de paiement 48 à l'interface d'entrées/sorties 46
Ces moyens de paiement 46 peuvent consister en une mémoire protégée qui contient des unités de paiement. La encore, il est possible d'utiliser une carte & puce qui peut servi également pour le contrôle accès. Afin de visualiser le solde, on peut connecter a l'Interface d'entrées/sorties 46 des moyens d'affichage 49, qui peuvent être un petit écran à cristaux liquides d'une ou deux lignes. Un clavier 50, connecté à l'interface d'entrées/sorties 46, peut permettre de valider un code si l'on désire par exemple utiliser une carte de crédit pour l'achat d'unités de paiement.Controlling access does not allow direct invoicing of the electricity supplied. it appears necessary in certain applications to invoice immediately for the electricity supplied. In the invention, it is proposed to add means of payment 48 into the direct debit device 27 and to connect said means of payment 48 to the input / output interface 46
These payment means 46 can consist of a protected memory which contains payment units. Again, it is possible to use a card & chip which can also be used for access control. In order to view the balance, display means 49 can be connected to the input / output interface 46, which can be a small liquid crystal screen with one or two lines. A keyboard 50, connected to the input / output interface 46, can make it possible to validate a code if it is desired, for example, to use a credit card for the purchase of payment units.
Avec un dispositif d'unités de paiement tel que defini précédemment, on peut par exemple décompter une ou plusieurs unité au début de chaque heure de branchement du dispositif de prélèvement 27 sur la borne de distribution 4. Si plus aucune unité de paiement n'est disponible dans les moyens de paiement 48 alors le relais 12 sera automatiquement déclenché, ouvrant ainsi les interrupteurs 10 et 11. Ce mode de facturation simple est particulièrement adapté pour une charge utile 30 qui a une consommation electrique constante. With a payment unit device as defined above, it is possible, for example, to deduct one or more units at the start of each hour of connection of the withdrawal device 27 to the distribution terminal 4. If no more payment units are available available in the means of payment 48 then the relay 12 will be automatically triggered, thus opening the switches 10 and 11. This simple billing method is particularly suitable for a payload 30 which has a constant electrical consumption.
Néanmoins si l'on utilise un dispositif de prélèvement 27 dont la charge utile 30 a une consommation électrique variable dans le temps alors il est nécessaire d'avoir un Comptage du débit électrique réel. Sur la figure 1, on a rajouté des éléments pour réaliser une fonction de compteur électrique, Une sonde de tension 51, ayant deux entres et une sortie, a ses deux entrées respectivement connectées aux plots 5 et , et a sa sortie connectée & l'interface d'entrées/sorties 26. Un shunt 52 est inséré entre l'un des plots 5 ou 6 et l un des interrupteurs 11 ou 10. Un troisieme amplificateur différentiel 53, ayant deux entrées connectées aux bornes du shunt 52 et ayant une sortie connectée à l'interface d'entrees/sorties 26, sert a avoir une tension représentative du courant circulant dans la borne de distribution 4. However, if a sampling device 27 is used whose payload 30 has a variable electrical consumption over time, then it is necessary to have a count of the actual electrical flow. In FIG. 1, elements have been added to perform an electric meter function. A voltage probe 51, having two inputs and one output, has its two inputs respectively connected to the pads 5 and, and its output connected to the input / output interface 26. A shunt 52 is inserted between one of the pads 5 or 6 and one of the switches 11 or 10. A third differential amplifier 53, having two inputs connected to the terminals of the shunt 52 and having one output connected to the input / output interface 26, serves to have a voltage representative of the current flowing in the distribution terminal 4.
Le microprocesseAir 23 peut échantIllonner régulièrement la tension et le courant afin de calculer ia puissance instantanée consommé par le dispositif de prélèvement. Une intégration de la puissance instantanée dans le temps permet d'avoir l'énergie consommée. Si on utilise des unités de paiement d'un kwH, une unité est débitée dès la connexion, puis lorsque l'énergie correspondant à l'unité a étS débité une nouvelle unité de paiement est débité. Si l'on a besoin de limiter les communications sur le réseau de distribution, on peut choisir de débiter simultanément un nombre d'unité qui corresponde. par exemple & une heure de debit à la puissance maximale autorisé par la prise. The microprocesseAir 23 can regularly sample the voltage and the current in order to calculate the instantaneous power consumed by the sampling device. An integration of instantaneous power over time makes it possible to have the energy consumed. If payment units of one kwH are used, one unit is debited upon connection, then when the energy corresponding to the unit has been debited a new payment unit is debited. If you need to limit communications on the distribution network, you can choose to debit simultaneously a corresponding number of units. for example & one hour of flow at the maximum power authorized by the socket.
Le fait d'avoir une mesure de la tension et du courant de manière instantanée permet egalement d'intégrer une fonction de disjoncteur électronique en cas de depassement trop important de la consommation. Ce disjoncteur peut être réarmable automatiquement au bout d'un certain temps. De nombreuses possibilités sont à la disposition de l'homme du métier. Having an instantaneous measurement of voltage and current also makes it possible to integrate an electronic circuit breaker function in the event of excessively excessive consumption. This circuit breaker can be reset automatically after a certain time. Many possibilities are available to those skilled in the art.
Le mode préféré de réalisation qui a été decrit précédemment utilise des communications par courants porteurs Néanmoins il est evident que d'autres moyens de communication peuvent être substitués. Entre autres possibilités, on peut utiliser des moyens de communication par infra-rouge, par induction, par fil pilote (fil de communication supplémentaire), ou mètne par radio. Chacun de ces systemes ayant des avantages et des inconvénients par rapport aux courants porteurs. The preferred embodiment which has been described previously uses communications by carrier currents Nevertheless it is obvious that other means of communication can be substituted. Among other possibilities, one can use means of communication by infrared, by induction, by pilot wire (additional communication wire), or even by radio. Each of these systems has advantages and disadvantages compared to carrier currents.
Une liaison infra-rouge, par fil pilote ou par induction supprime les interférences dues aux communications de plusieurs bornes sur le réseau de distribution. Mais ces trois dispositifs nécessitent l'ajout d'éléments dans les prises mâles et femelle occasionnant du câblage supplémentaire. Dans le cas ou le dispositif de prélèvement est un enrouleur de cable de chantier, l'électronique et la batterie peuvent être mis au centre de l'enrouleur obligeant d'avoir un câblage qui double le câble électrique si l'on nta pas recours aux courants porteurs. Une liaison radio ne présente pas une fiabilité suffisante pour échanger des donnes mais permet un haut débit d'informations. An infrared, pilot wire or induction link eliminates interference due to communications from several terminals on the distribution network. But these three devices require the addition of elements in the male and female sockets causing additional wiring. In the case where the sampling device is a site cable reel, the electronics and the battery can be placed in the center of the reel, requiring wiring which doubles the electric cable if no recourse is had to carrier currents. A radio link does not have sufficient reliability to exchange data but allows a high speed of information.
Le choix des courants porteurs présente l'avantage de pouvoir délocaliser l'électronique de la borne de distribution 4 et du dispositif de prélèvement 27 par rapport aux prises mâle et femelle qui sont de type standard. Ainsi il est possible d'avoir l'électronique du dispositif de prélèvement 27 par exemple dans sa voiture ou sa caravane et d'utiliser une simple rallonge pour se connecter à une borne de distribution. The choice of carrier currents has the advantage of being able to relocate the electronics of the distribution terminal 4 and of the sampling device 27 relative to the male and female sockets which are of the standard type. Thus it is possible to have the electronics of the sampling device 27 for example in his car or his caravan and to use a simple extension cable to connect to a distribution terminal.
Pour la borne de distribution 4, un avantage consiste à intégrer l'électronique dans une prise d'extérieur (y compris le filtre 47) dont l'installation sur un site devient aussi simple que l'installation d'une simple prise électrique. Une autre possibilité consiste à éloigner (par exemple d'une épaisseur de mur) la prise femelle du reste de la borne de distribution 4 afin d'éviter une dégradation par vandalisme ou par infiltration d'eau. For the distribution terminal 4, an advantage consists in integrating the electronics in an outside socket (including the filter 47) whose installation on a site becomes as simple as the installation of a simple electrical outlet. Another possibility consists in distancing (for example a wall thickness) the female socket from the rest of the distribution terminal 4 in order to avoid degradation by vandalism or by water infiltration.
De plus, l'homme de métier remarquera que le dispositif de prélèvement 27 peut fonctionner sur n'importe prise électrique standard sans que celle-ci soit une borne de distribution 4. Dans le cas d'une prise ordinaire, le modulateur/demodulateur 39 n'est pas sollicité par contre l'alimentation 33 recharge sa batterie et la charge utile peut disposer de l'électricité dont elle a besoin. In addition, a person skilled in the art will note that the sampling device 27 can operate on any standard electrical outlet without it being a distribution terminal 4. In the case of an ordinary outlet, the modulator / demodulator 39 the power supply 33 does not, however, recharge its battery and the payload can have the electricity it needs.
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