MXPA02007467A

MXPA02007467A - Metodo y aparato para determinar la impedancia interna de un transformador de distribucion y detectar la corriente directa a traves de un medidor de potencia de corriente alterna.

Info

Publication number: MXPA02007467A
Application number: MXPA02007467A
Authority: MX
Inventors: Kenneth C Shuey
Original assignee: Abb Inc
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-07-16
Also published as: CA2396448A1; CA2396448C; US6535000B2; US20030025509A1

Abstract

Un metodo para determinar el flujo de corriente directa a traves de un medidor de potencia de corriente alterna. La inpedancia interna de el transformador de distribucion es primero detectado, luego el voltaje de corriente directa en la forma de onda de voltaje de corriente alterna es medido y finalmente la medida de voltaje de corriente directa es convertida a corriente directa.

Description

METODO Y APARATO PARA DETERMINAR LA IMPEDANCIA INTERNA DE UN TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCION Y DETECTAR LA CORRIENTE DIRECTA A TRAVES DE UN MEDIDOR DE POTENCIA DE CORRIENTE ALTERNA DESCRIPCION DE LA INVENCION Esta invención se refiere a los medidores de potencia de corriente alterna y más particularmente a la determinación de la impedancia interna de un transformador de distribución y la detección del flujo de corriente directa en dicho medidor. La medición electrónica de la energía eléctrica es una tecnología considerada y los medidores de hoy en día minimizan el costo de equipo que es competitivo. Típicamente, uno de los principales elementos de costo en un medidor es el transformador de corriente que reproduce exactamente la longitud de onda de la corriente a ser medida. Usualmente, la corriente a medirse es la corriente de la frecuencia de potencia, 60 Hz para los sistemas en los Estados Unidos y 50 Hz para muchos de los sistemas internacionales. Además, de las corrientes de frecuencia de potencia existen corrientes no usuales en la forma de corrientes directa y armónicas que pueden presentarse en los sistemas de potencia. Algunas de las corrientes directas y armónicas pueden crearse mediante las cargas normales encontradas en la industria asi como en el hogar. Otras de las corrientes no usuales se generan por los consumidores que intencionalmente tratan de alterar la exactitud del medidor de potencia. Esto se conoce en la industria de la potencia como falsificación. Las corrientes resultantes de la falsificación pueden afectar adversamente el funcionamiento de los transformadores de corriente en la frecuencia de potencia en donde se requiere una información de facturación extremadamente exacta. Además, se estima que los resultados falsificados en billones de dólares del no pago para el uso de potencia eléctrica en los Estados Unidos. Además se desea que se pueda detectar la corriente directa de manera que las falsificaciones del consumidor puedan conocerse y reportarse. Las tecnologías de medidores previos han usado una variedad de técnicas de detección de corriente para detectar las corrientes no usuales que fluyen en un medidor de potencia de energía alterna. Generalmente, estas técnicas de detección comprometen la exactitud de la corriente de la frecuencia de potencia. La corriente directa tiende a saturar los materiales magnéticos y consecuentemente afecta adversamente la exactitud. Un material de detección de corriente típica como las superaleaciones tiende a ser costoso y se valúa proporcional al peso (volumen) . Debido a que la corriente directa requiere más material magnético para obtener la misma exactitud de corriente alterna existe un beneficio de costo significativo asociado con la dimensión del transformador de corriente para la corriente alterna solamente y se encuentra una técnica para compensar el resultado cuando existe una corriente directa presente. La industria ha desarrollado otras técnicas de detección de corriente para resolver los problemas asociados con los transformadores de corriente y de corriente directa. Los dispositivos tales como los detectores de efecto Hall se han usado para detectar la corriente alterna en la presencia de la corriente directa para prevenir la falsificación. Estos dispositivos típicamente no logran la exactitud que logra un transformador de corriente de alta calidad. Por lo tanto es deseable detectar exactamente en una manera de costo efectivo el flujo de la corriente directa a través de un medidor de potencia de corriente alterna para determinar si el consumidor se esta falsificando con el medidor. La presente invención reúne estos requerimientos. Una vez que el nivel de flujo de la corriente directa a través del medidor se ha determinado, el reporte de la falsificación puede desplegarse visualmente en el medidor o puede devolverse a través de un sistema de comunicación a una computadora para desplegar o prevenir y puede modificar los parámetros de facturación del medidor. Un método para determinar la corriente directa que fluye a través de un medidor de energía de corriente alterna que comprende las etapas de: (a) medir la impedancia interna de un transformador de distribución asociado con el medidor; (b) determinar la amplitud del componente del voltaje de corriente directa del voltaje de corriente alterna en el transformador; y (c) calcular la corriente directa de la impedancia del transformador de distribución medida y la amplitud de voltaje directa determinada. 2. En una red de distribución de potencia que comprende : (a) un transformador de distribución; y (b) uno o más medidores de potencia de corriente alterna asociados con el transformador de distribución; un método para determinar la corriente directa que fluye a través de al menos uno o más de los medidores de potencia de corriente alterna que comprende las etapas de: (i) medir la impedancia interna del transformador de distribución; (ii) determinar la amplitud del componente de voltaje de corriente directa del voltaje de corriente alterna en al menos un medidor; y (iii) calcular la corriente directa de la impedancia interna del transformador de distribución medida y la amplitud de voltaje de corriente directa determinada.

Un método para determinar la impedancia interna de un transformador de distribución que comprende las etapas de: (a) medir una condición de primera carga en la corriente que fluye a través de la impedancia interna al transformador de distribución; (b) medir una segunda condición de carga del flujo de corriente a través de la impedancia interna del transformador de distribución; (c) igualar cada una de las mediciones de potencia para las primeras y las segundas condiciones de carga con una lectura de voltaje de entrada correspondiente de un medidor de potencia conectado al transformador secundario de distribución; (d) dividir la diferencia · entre las lecturas de voltaje de entrada del medidor de potencia correspondiente por la diferencia entre las mediciones de corriente para la primera y la segunda condiciones de carga; y (e) repetir las etapas (a) a (d) por un número predeterminado de peticiones realizadas sobre un periodo de tiempo predeterminado. Un método que comprende las etapas de: (a) medir una primera condición de carga el flujo de corriente a través de una impedancia interna de transformador de distribución; (b) medir para una segunda condición de carga la corriente que fluye a través de la impedancia interna del transformador de distribución; (c) igualar cada una de las mediciones de corriente para la primera y segunda condición de carga con una lectura de voltaje de entrada correspondiente de un medidor de potencia conectado al transformador secundario de distribución; (d) dividir la diferencia entre las lecturas de voltaje de entrada del medidor de potencia correspondiente por la diferencia entre las mediciones de corriente para la primera y la segunda condiciones de carga; y (e) repetir las etapas (a) a (d) por n número predeterminado de repeticiones realizadas sobre un periodo de tiempo predeterminado para determinar la impedancia interna del transformador de distribución. BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La Figura 1 muestra un diagrama esquemático del transformador de distribución asociado con un medidor de potencia . La Figura 2 muestra un diagrama esquemático del circuito para medición de voltaje de corriente directa en la longitud de onda del voltaje de corriente alterna. La Figura 3 muestra la longitud de onda del voltaje de corriente alterna con el componente de voltaje de corriente directa.

La Figura 4 muestra un sistema para desplegar la evidencia de la falsificación en el suministrador de potencia eléctrica. La Figura 5 muestra un medidor de potencia que incluye un despliegue interno que puede mostrar la evidencia de la falsificación. Como se describe en más detalle posteriormente, la presente invención logra una medición exacta del nivel de corriente directa que fluye a través del medidor de potencia de corriente alterna mediante primero detectar la impedancia interna del transformador de distribución, posteriormente medir el voltaje de la corriente directa en la longitud de onda del voltaje de corriente alterna y finalmente convertir el voltaje de corriente directa a corriente directa. Con referencia ahora a la Figura 1, se muestra un diagrama esquemático del transformador de distribución 10 asociado con un medidor de potencia. El transformador 10 incluye una impedancia interna iNT 12. El secundario del transformador 10 se conecta a una carga variable representada por la impedancia ZL 14. Una corriente I fluye a través de ZINT 12 y ZL 14. La medición de ZINT 12 requiere que el medidor mida la corriente I en dos niveles diferentes, esto es, las condiciones de carga, e igual estas dos lecturas de corriente con las dos lecturas del voltaje de entrada del medidor 3 correspondiente. La diferencia en las dos lecturas de voltaje posteriormente se divide por la diferencia en las dos lecturas de corriente para determinar ZINT 12. Esta medición de ZINT 12 confia en el voltaje de "circuito abierto" del transformador que no cambia durante la medición. Porque el voltaje del sistema de distribución puede cambiar simultáneamente, las lecturas del voltaje y la corriente es necesario que se repitan varias veces, por ejemplo, muestras de doce veces tomadas en un período de un día, y los resultados divididos necesitan promediarse para determinar conclusivamente la impedancia ???t 12. Con referencia ahora a la Figura 2, se muestra el circuito 20 para medir el voltaje de corriente directa en la longitud de onda del voltaje de corriente alterna. El circuito 20 incluye ZiNT 12 y ZL 14. El circuito 20 también incluye en paralelo con ZL 14 un filtro de bajo paso 22 que comprende las series de combinación de un resistor R24 y un condensador eléctrico C 26. El voltaje de corriente directa en la longitud de onda de corriente alterna es el resultado de la carga de corriente directa en el transformador que causa una caída de voltaje de corriente directa a través de ZIMT 12. Mediante seleccionar apropiadamente los valores del componente para R 24 y C 26 del filtro 22 casi todo el voltaje de corriente alterna cae a través de R 24 y el voltaje de corriente directa cae a través de C 26.

Con referencia ahora a la Figura 3, se muestra la longitud de onda del voltaje corriente alterna con el componente de voltaje corriente directa. Debido a que los valores para R 24 y C 26 no son los ideales existe algún componente restante de corriente alterna a través de C 26. Una técnica para remover este componente de corriente alterna se describe en la Patente Norteamericana No. 4,500,837 (^la Patente x837"), la descripción de la cual se incorpora en la presente para referencia. Como se describe en la Patente ^837, el componente de corriente alterna restante a través de C 26 se remueve mediante tomar las muestras * de medio ciclo alterno del voltaje, a través de C 26. Mediante agregar apropiadamente el medio ciclo positivo y el medio ciclo negativo de las muestras del componente de corriente alterna, el componente alterna se elimina dejando solamente el voltaje de corriente directa. Dado que la impedancia interna del transformador ZINT 12 se ha determinado exactamente previamente, el voltaje de corriente directa medido posteriormente puede convertirse muy exactamente dentro de la corriente de carga de la corriente directa. Una vez que el nivel de flujo de corriente directa a través del medidor se ha determinado, el reporte de falsificación puede desplegarse visualmente en el medidor o regresarse a través de un sistema de comunicaciones a una computadora para desplegars Fo */** y pueden modificarse los parámetros de facturación del medidor. Con referencia ahora a la Figura 4, se muestra un sistema 30 para desplegar la evidencia de falsificación en el suministrador de potencia eléctrica. El medidor de potencia eléctrica 32 comprende circuitos de medición bien conocidos 32a, el circuito de determinación de corriente directa 32b de la presente invención y mecanismos de comunicación bien conocidos 32 C, tales como radio, teléfono o comunicación de linea de potencia, mediante los cuales los datos determinados por el medidor 32 pueden comunicarse al proveedor de potencia eléctrica. Los datos del medidor se transmiten a través de la red de comunicación 34 a una pantalla 36 ubicada en el proveedor de potencia eléctrica que puede desplegar la evidencia de la falsificación del medidor de potencia por el consumidor. Además de desplegar en lugar del proveedor de potencia también puede tomar acción tal como modificar los parámetros de facturación del consumidor y/o_ jxotificaí al personal de servicio en campo cuando los datos del medidor 32 indican que el consumidor está falsificando con el medidor. Con referencia ahora a la Figura 5, se muestra un medidor de potencia 40 que tiene un despliegue interno para desplegar entre otras cosas la evidencia de la falsificación del consumidor. El medidor 40 incluye circuitos de medición bien conocidos 40a y el circuito de determinación de corriente directa 40b de la presente invención. El medidor 40 también incluye la pantalla 42 para desplegar entre otras cosas la evidencia de la falsificación del consumidor con el medidor. Se entiende que la descripción de las modalidades preferidas se intenta solo que sea ilustrativa, más que exhaustiva de la presente invención. Aquellos expertos en la técnica serán hábiles para hacer ciertas adiciones, omisiones, y/o modificaciones a las modalidades del objeto descrito sin apartarse del espíritu de la invención o su alcance, como se define mediante las reivindicaciones siguientes .

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un método para determinar el flujo de corriente directa a través de un medidor de potencia y corriente alterna que comprende las etapas de: (a) medir la impedancia interna de un transformador de distribución asociado con el medidor; (b) determinar la amplitud del componente del voltaje de corriente directa del voltaje de corriente alterna en el medidor; y (c) calcular la corriente directa de la impedancia interna del transformador de distribución medida y la amplitud de voltaje de corriente directa determinada.
2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende la etapa de desplegar en el medidor de potencia una indicación del flujo de corriente directa a través del medidor como se ha determinado .
3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende las etapas de: (d) comunicar a un proveedor de potencia eléctrica conectado a dicho transformador de distribución una indicación de que se ha determinado el flujo de corriente directa a través del medidor; y (e) proporcionar un aviso de la indicación en el proveedor de potencia eléctrica.
4. En una red de distribución de potencia que comprende : (a) un transformador de distribución; y (b) uno o más medidores de potencia de corriente alterna asociados con el transformador de distribución; un método para determinar el flujo de corriente directa a través de al menos uno o más de un medidores de potencia de corriente alterna que comprende las etapas de: (i) medir la impedancia interna del transformador de distribución; (ii) determinar la amplitud del componente de voltaje de corriente directa del voltaje de corriente alterna en al menos un medidor; e (iii) calcular la corriente directa de la impedancia interna del transformador de distribución medida y la amplitud de voltaje de corriente directa determinada.
5. La red de distribución de potencia de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque además comprende un proveedor de potencia eléctrica conectado al transformador de distribución.
6. La red de distribución de potencia de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque el método para determinar el flujo de corriente directa a través de al menos un medidor de potencia de corriente alterna además comprende la etapa de desplegar en cada uno al menos uno o más medidores de potencia de corriente alterna una indicación de que se ha determinado el flujo de corriente directa a través de cada al menos uno de los medidores de potencia de corriente alterna.
7. La red de distribución de potencia de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque el método para determinar el flujo de corriente directa a través de al menos uno de los medidores de potencia de corriente alterna además comprende la etapa de: (iv) comunicar al proveedor de potencia eléctrica conectado al transformador de distribución una indicación de que el flujo de corriente directa sea determinado a través de cada uno al menos uno o más medidores de potencia de corriente alterna; y (v) proporcionar un aviso de indicación en el proveedor de potencia eléctrico.
8. La red de distribución de potencia de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque el método para determinar el flujo de corriente directa a través de al menos uno más de los medidores de potencia de corriente alterna además comprende las etapas de: (iv) comunicar a un proveedor de potencia eléctrica conectado al transformador de distribución una indicación de que el flujo de corriente directa se ha determinado a través de uno o más de los medidores de potencia alterna; y (v) proporcionar un aviso de indicación en el proveedor de potencia eléctrica.
9. La red de distribución de potencia de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque el método para determinar el flujo de corriente directa a través de al menos uno o más medidores de potencia de corriente alterna además comprende la etapa de desplegar en cada uno de al menos uno o más medidores de potencia de corriente alterna una indicación de que el flujo de corriente directa sea determinado a través de cada uno de al menos uno o más medidores de potencia de corriente alterna.
10. Un método para determinar la impedancia interna de un transformador de distribución que comprende las etapas de : (a) medir para una primera condición de carga del flujo de corriente a través de la impedancia interna al transformador de distribución; (b) medir para una segunda condición de carga la corriente que fluye a través de la impedancia interna del transformador de distribución; (c) igualar cada una de las mediciones de corriente para la primera y la segunda condiciones de carga con una lectura de voltaje de entrada correspondiente de un medidor de potencia conectado al transformador secundario de distribución; (d) dividir la diferencia entre las lecturas de voltaje de entrada del medidor de potencia correspondiente por la diferencia entre las mediciones de corriente para la primera y la segunda condiciones de carga; y (e) repetir las etapas (a) a (d) por un número predeterminado de repeticiones realizadas durante un periodo de tiempo predeterminado.
11. Un método que comprende las etapas de: (a) medir para una primera condición de carga la corriente que fluye a través de una impedancia interna del transformador de distribución; (b) medir para una segunda condición de carga la corriente que fluye a través de la impedancia interna del transformador de distribución; (c) igualar cada una de las mediciones de corriente para la primera y segunda condiciones de carga con una lectura de voltaje de entrada correspondiente de un medidor de potencia conectado al transformador secundario de distribución; (d) dividir la diferencia entre las lecturas de voltaje de entrada del medidor de potencia correspondiente por la diferencia entre las mediciones de corriente para la primera y la segunda condiciones de carga; y (e) repetir las etapas (a) a (d) por un número predeterminado de repeticiones realizadas durante un periodo de tiempo predeterminado para determinar la impedancia interna del transformador de distribución.
12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque además comprende las etapas de: (f) determinar la amplitud del componente de voltaje de corriente directa del voltaje de corriente alterna en el medidor de potencia; y (g) calcular el flujo de corriente directa a través del medidor de potencia de corriente alterna de la impedancia interna del transformador de distribución determinado y la amplitud de voltaje de corriente directa determinada.
13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque además comprende la etapa de desplegar en el medidor de potencia un indicador de que se ha determinado el flujo de corriente directa del medidor de potencia.
14. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque además comprende las etapas de: (h) comunicar a un proveedor de potencia eléctrica conectado al transformador de distribución una indicación de que el flujo de corriente directa del medidor de potencia se ha determinado; e (i) proporcionar un aviso de la indicación en el proveedor de potencia eléctrica.