MXPA97002289A - Dispositivo de medicion electronico que incluye deteccion de servicio automatica - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un paquete de diagnóstico de sistema medidor electrónico integral que incluye un microprocesador, una memoria de almacenamiento, series preseleccionadas de pruebas de diagnóstico de sistema y cualesquiera resultados de registro que exceden los umbrales programados preseleccionados, y medios de presentación visual para presentar visualmente mensajes de error y/o diagnóstico que identifica los datos y/o errores de diagnóstico seleccionados descubiertos en las pruebas de medición durante un período predefinido. El sistema detecta en forma automática el tipo de dispositivo eléctrico en el cual se instala el medidor.

Description

"DISPOSITIVO DE MEDICIÓN ELECTRÓNICO QUE INCLUYE DETECCIÓN DE SERVICIO AUTOMÁTICA" REFERENCIA A SOLICITUD RELACIONADA Esta solicitud es una continuación en parte de la Número de Serie 08/037,938 para "Paquete de Comprobación e Investigador de Averías del Sistema para un Dispositivo de Medición Electrónico", presentada el 26 de Marzo de 1993.

CAMPO TÉCNICO La presente invención se relaciona con un método integral de un aparato para llevar a cabo el diagnóstico de la instalación del sistema en un medidor electrónico de estado sólido.

ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA Los medidores de vatio-hora de tipo de inducción emplean típicamente un iniciador de impulso que genera impulsos en proporción al régimen de rotación de un disco del medidor. Estos impulsos generados son transmitidos a registros electrónicos para derivar corriente, voltaje, energía y/o tiempo de consumo de energía de uso. Varios tipos de medidores electrónicos polifásicos de estado sólido están también en uso común en la actualidad. Estos medidores, que supervisan el consumo de energía eléctrica y registran o dan a conocer este consumo en kilo atts-horas, factor de potencia, KVA y/o amperes de voltio reactivos, emplean típicamente componentes de estado sólido, y pueden utilizar convertidores de analógico a digital para proporcionar datos digitales en vez de datos de impulsos desde donde pueden extraerse varios indicadores de demanda/consumo. Es también sabido el proporcionar medidores electrónicos de estado sólido que puede ser configurables para instalación en cualesquiera de una variedad de sistemas de distribución de electricidad de una sola fase o fases múltiples. Un ejemplo de un medidor de vatio-hora electrónico de estado sólido se da a conocer en la Patente Norteamericana Número 5,096,896, expedida a favor de Ger er y otros. Un ejemplo de un aparato de registro de demanda de electricidad de estado sólido que puede usarse junto con un medidor de vatio-hora convencional se da a conocer en la Patente Norteamericana Número 4,697,182 expedida a favor de Swanson.

Se utilizan distintos equipos auxiliares y técnicas de diagnóstico mediante el personal de servicio durante la instalación de estos medidores, al tratar de confirmar que la instalación se ha conectado correctamente. Sin embargo, muchas de las comprobaciones de instalación, tales como la polaridad y comprobaciones de fase cruzada se derivan en el sitio mediante el personal del campo y por lo tanto dependen del conocimiento y co pentencia de ese personal. Aún cuando hay disponibles distintos equipos de diagnóstico para uso mediante el personal del campo durante la instalación y mantenimiento periódico, existe una necesidad para un aparato integral que lleve a cabo automática y periódicamente una serie normal de diagnósticos del sistema e instalación sin interrumpir el funcionamiento del medidor. Además, hay una necesidad para autocomprobaciones periódicas del medidor a fin de determinar y registrar cualquier evento fatal predefinido seleccionado de errores no fatales en el funcionamiento del medidor. Además, aún cuando hay medidores disponibles que pueden adaptarse para usarse en más de de un tipo de servicio eléctrico, una incoveniencia de estos medidores es que el cliente frecuentemente debe programar el tipo de servicio en el medidor antes de la instalación. Esta programación antes de la instalación de medidores de servicio múltiple, tiende a limitar su capacidad de servicio múltiple.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Un objeto de la presente invención, por lo tanto, es proporcionar un paquete de comprobación e investigador de averías del sistema integral para un medidor electrónico de estado sólido. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un método y un aparato que es integral con un medidor de estado sólido y que lleva a cabo automáticamente una serie de pruebas de instalación y diagnóstico del sistema predefinidas en el medidor. Todavía otro objeto de la presente invención es proporcionar un paquete de comprobación e investigador de avería del sistema que sustenta y es integral en el medidor electrónico y que incluye medios para presentar los resultados de las pruebas seleccionadas de autocomprobación y diagnóstico del sistema cuando se interroga mediante el personal del servicio. Todavía otro objeto de la presente invención es proporcionar un aparato de comprobación del sistema automático que comprueba periódicamente la existencia de ciertas condiciones predefinidas y que, dependiendo de la naturaleza del error, toma acción predefinida en respuesta a la detección de cualesquiera de estos errores. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un método y aparato para determinar los ángulos de fase de cada fasor de voltaje y corriente con respecto a un fasor de base preseleccionado, con el objeto de verificar que todos los elementos del medidor están detectando y recibiendo el voltaje y corriente correctos para cada fase, de un servicio eléctrico de fases múltiples . Todavía otro objeto de la presente invención es proporcionar un método y un aparato que es integral con el medidor de servicio múltiple de estado sólido y que automáticamente detecta el tipo específico de servicio eléctrico después de haberse instalado el medidor, y periódicamente durante su funcionamiento. De conformidad con la presente invención, se proporciona un paquete de diagnóstico de sistema y de auto-comprobación del medidor electrónico integral, incluyendo un microprocesador, memoria de almacenamiento, lógica para llevar a cabo automática y periódicamente un juego preseleccionado de autocomprobaciones del medidor para registrar cualesquiera de los errores del mismo, lógica para llevar a cabo automáticamente una serie preseleccionada de pruebas de diagnóstico del sistema y para registrar cualesquiera de los resultados que excedan umbrales programable predefinidos, y medios de presentación para presentar mensajes de error y/o de diagnóstico que identifican respectivamente uno o más de los errores de autoco probación o datos de diagnósticos seleccionados, y/o errores descubiertos en las auto-comprobaciones del medidor durante un período predefinido. El dispositivo de la presente invención de preferencia está integrado en un medidor de estado sólido que utiliza un convertidor de analógico a digital y técnicas de muestreo digitales asociadas para obtener datos digitales que corresponden a la corriente y al voltaje para una o más fases de un sistema de una sola fase o de fases múltiples con el cual está conectado el medidor. La presente invención lleva a cabo automáticamente las auto-comprobaciones del medidor preseleccionadas, de preferencia una vez al día y/o cuando se restablece la energía al medidor después de una introducción del servicio, y/o cuando se lleva a cabo una reconfiguración completa del medidor, para verificar la funcionabilidad continua de los componentes del medidor seleccionados. En la modalidad preferida, por ejemplo, el dispositivo de la presente invención comprueba su propia memoria, microprocesador y registro seleccionados en el medidor para determinar si los datos de facturación se han adulterado desde la última comprobación. Puesto que la aduletración de los datos de facturación se considera un error fatal del medidor, el dispositivo de la presente invención generaría y presentaría un código de error, indicando la naturaleza del error, y retendría la presentación en el código de error y se cesaría todas las funciones del medidor (excepto las funciones de comunicaciones) hasta que el medidor se reconfigurara. Además, el dispositivo también comprueba periódicamente otros errores no fatales, por ejemplo, para registrar derrames, reloj, tiempo de uso, flujo de energía inverso y errores de batería baja. La secuencia de comprobación de errores puede variar dependiendo del componente y/o la condición comprobada así como el efecto potencial del error en el funcionamiento continuo del medidor. Una vez descubiertos, los errores no fatales pueden o no impedir la presentación, dependiendo de la naturaleza del error y la manera en que esté configurado el medidor específico. La presente invención también lleva a cabo periódicamente una serie de pruebas de diagnóstico del sistema preseleccionado. Estas pruebas son durante la instalación del medidor y de preferencia más o menos una vez cada cinco segundos durante el funcionamiento normal del medidor. En la modalidad preferida, el dispositivo lleva a cabo un diagnóstico de polaridad, fase cruzada y flujo de energía, un diagnóstico de detección de voltaje de fase, un diagnóstico de corriente de fase inactivo, un diagnóstico de factor de energía de per-fase, y un diagnóstico de detección de distorsión de forma de onda de corriente que utiliza parámetros definidos por la fábrica así como parámetros definidos por el usuario que pueden especificarse por el personal en el campo durante la instalación. Al llevar a cabo el diagnóstico de polaridad, fase cruzada y flujo de energía, el dispositivo de la presente invención utiliza la información de corriente y voltaje acumulada para determinar el ángulo de fase de cada fasor de voltaje corriente (por ejemplo, Vg, V , I , Iß e I_) con respecto a un fasor de referencia (por ejemplo Y ) en un sistema de fases múltiples. La posición apropiada de cada fasor para esta instalación se predefine y se usa como ejemplar para comparación con el ángulo de fase acumulado para determinar si cada ángulo cae dentro de una envuelta predefinida. Si cualesquiera de los ángulos de fase calaculados cae al exterior de su envuelta predefinida correspondiente, puede presentarse un mensaje de error de diagnóstico. Este diagnóstico es particularmente útil en instalaciones puesto que este error puede indicar la fase cruzada de un circuito de voltaje o corriente, la polaridad incorrecta de un circuito de voltaje o corriente, el flujo de energía inverso de una o más fases (co-generación) , o un alfuncionamiento de medición del medidor interno. El dispositivo de la presente invención también de preferencia incluye una presentación de una "Caja de Herramientas", que, cuando se activa manualmente por el personal de campo, ocasiona que la presentación se enrolle a través de una lista de valores preseleccionados, tales como voltaje y corriente para cada fase, los ángulos asociados con cada fasor de voltaje y corriente, y los números de eventos de cada falla de diagnóstico para revisión mediante el personal de campo. En una modalidad de la presente invención, el dispositivo de la presente invención detecta automáticamente el tipo de servicio eléctrico (es decir, de una sola fase, Delta de tres alambres, Wye de cuatro alambres o Delta de cuatro alambres) cuando se instala el medidor, después de energizarse y también de preferencia periódicamente durante el funcionamiento normal del medidor. El diagnóstico del sistema, la presentación de la Caja de Herramientas y las funciones detectoras de servicio automático se llevan a cabo mediante el dispositivo de la presente invención sin interrupción en el funcionamiento del medidor con la excepción de cuando esta operación se suspende intencionalmente como resultado de un error fatal. Los objetos anteriores y otros objetos, particularidades y ventajas de la presente invención se harán fácilmente evidentes de la siguiente descripción detallada de la mejor manera para llevar a cabo la invención cuando se toma con relación a los dibujos gue se acompañan.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama funcional del sistema; La Figura 2 es una misma perspectiva de un medidor hacia el cual se puede integrar el sistema de la presente invención; La Figura 3 es un diagrama funcional del medidor de la Figura 2; La Figura 4 es una gráfica de flujo de las comprobaciones de diagnóstico del sistema eléctrico de la presente invención; La Figura 5 es una gráfica de flujo de una primera porción del diagnóstico de polaridad, fase cruzada y flujo de energía implementada por la presente invención; La Figura 6 es una gráfica de flujo de la segunda porción del diagnóstico de polaridad, fase cruzada y diagnóstico de flujo de energía implementados por la presente invención; La Figura 7 es una gráfica de flujo de una primera porción de la rutina de diagnóstico de la desviación del voltaje de fase implementada mediante la presente invención; La Figura 8 es una gráfica de flujo de una segunda porción del diagnóstico de la desviación del voltaje de fase implementado por la presente invención; La Figura 9 es una gráfica de flujo de una primera porción del diagnóstico de corriente de fase inactiva implementado por la presente invención; La Figura 10 es una gráfica de flujo de una segunda porción del diagnóstico de la corriente de fase inactiva implementada por la presente invención; La Figura 11 es una gráfica de flujo de una primera porción del diagnóstico del factor de energía per-fase implementado por la presente invención; La Figura 12 es una gráfica de flujo de una segunda porción del diagnóstico de factor de energía per-fase implementado por la presente invención; La Figura 13 es una gráfica de flujo de una tercera porción del diagnóstico del factor de energía per-fase implementado por la presente invención; La Figura 14 es una lista de los artículos presentados en la presentación de la Caja de Herramientas; La Figura 15 es un diagrama del fasor para una instalación de medidor trifásica típica; La Figura 16 es una gráfica que ilustra la relación de las formas de onda que representan las cantidades de dos fases seguidas por el sistema; La Figura 17A es la primera porción de una vista esquemática funcional del módulo 42 del extremo frontal de la Figura 3; La Figura 17B es la segunda porción de una vista esquemática funcional del módulo 42 del extremo frontal de la Figura 3; La Figura 18A es una primera porción de una vista esquemática funcional del módulo 48 de registro de la Figura 3; La Figura 18B es una segunda porción de una vista esquemática funcional del módulo 48 de registro de la Figura 3; La Figura 19 es una primera gráfica de flujo del diagnóstico de detección de distorsión de la forma de onda de corriente implementada por la presente invención; La Figura 20 es una segunda gráfica de flujo del diagnóstico de detección de distorisión de forma de onda de corriente implementado por la presente invención; La Figura 21 es un cuadro que ilustra los factores de forma de del medidor y los tipos asociados de servicios eléctricos que pueden sustentar; La Figura 22 es una gráfica de flujo de una primera porción de la función detectora de servicio automático implementada por la presente invención; y La Figura 23 es una gráfica de flujo de una segunda porción de la función detectora de servicio automático implementada por la presente invención.

MEJOR MANERA DE FUNCIONAMIENTO Haciendo referencia a la Figura 1, el sistema de la presente invención designado generalmente como 20, incluye una unidad 22 de procesamiento central, una memoria 24 de almacenamiento adecuada para almacenar los datos digitales que corresponden a las muestras periódicas de los datos de voltaje y corriente del convertidor 26 de voltaje A/D, y el convertidor 28 de corriente A/D respectivamente, la lógica 30 para llevar a cabo la auto-comprobación del medidor y el diagnóstico del sistema de instalación sustentado por el sistema, y un medio 32 de presentación para presentar información de error y diagnóstico. Haciendo referencia a la Figura 2, el sistema 20 de preferencia se incorpora en un medidor 34 de una sola función de polifase de estado sólido de kilovatio/vilovatio-horas ("K /Kwh") (Como se ilustra en las Figuras 3, 17A-B y 18A-B y como se describirá a continuación en mayor detalle) incluyendo una base 36 generalmente circular, un alojamiento de plástico moldeado convencional (no ilustrado) al cual se fija una placa 38 frontal, y una cubierta 40 del medidor. El medidor 34 incluye también elementos detectores de corriente convencionales adaptadas para conexión con los sistemas eléctricos existentes. Haciendo ahora referencia a la Figura 3 en la modalidad preferida, la lógica 30 de diagnóstico para el sistema 20 de la presente invención se incorpora en el módulo 42 de extremo frontal del medidor, incluyendo un microprocesador 44, un convertidor de A/D de 8 bits que sirve como el convertidor 26 de A/D de voltaje, una memoria 45 de acceso aleatorio que sirve en parte como parte de la memoria 24 de almacenamiento del sistema, y una memoria de sólo lectura y EEPROM, en donde se coloca la lógica de diagnóstico del sistema en 46. El módulo de extremo frontal de preferencia también sustenta otras funciones del medidor incluyendo las auto-comprobaciones del componente del medidor, el muestreo de A/D, los cálculos de energía, la demanda presente, los valores instantáneos, cualesquiera de las salidas opcionales y comunicaciones del medidor además del diagnóstico del sistema e instalación y la presentación de la Caja de Herramientas que se lleva a cabo por el sistema 20 de la presente invención. La presentación en esta modalidad es una presentación 33 de cristal líquido que incluye de preferencia nueve dígitos de siete segmentos, tres puntos decimales y una pluralidad de icones útiles para presentar la información del sistema eléctrico presentado normalmente por los medidores convencionales así como los datos de diagnóstico generados por el sistema de la presente invención, esencialmente como se muestra en la Figura 3. El medidor 34 incluye también un módulo 48 de registro que tiene un microprocesador 50 que incluye: la memoria de sólo lectura; la memoria 51 de acceso aleatorio, sirve también en parte como la memoria de almacenamiento del sistema; un impulsor de presentación LCD de 96 segmentos y 24 líneas de I/O. En esta modalidad, la memoria de sólo lectura y la CPU 50 de registro incluyen la lógica de presentación para generar una presentación de la Caja de Herramientas, así como los códigos de error de diagnóstico generados por el sistema 20 de la presente invención. El módulo 48 de registro sustenta también otras funciones del medidor tales como mantener los valores de facturación y las funciones relacionadas con el registro de facturación así como funciones relacionadas con el tiempo incluyendo auto-lectura, tiempo de uso, tiempo de funcionamiento y memoria de masa. Debe observarse que en la modalidad del medidor 34 que se muestra en la Figura 3, el sistema 20 de la presente invención utiliza un convertidor 26 de A/D de 8 bytes para detectar las señales de voltaje, y un convertidor 28 de A/D de 12 bytes externo para detectar las muestras de la corriente. Como se apreciará por aquellas personas expertas en la técnica, el convertidor 28 de corriente requiere de solución más elevada, puesto que la corriente varía a través de una escala más amplia que el voltaje. Se apreciará asimismo por aquellas personas expertas en la técnica que se prefi re que haya convertidores separados para la detección simultánea de la corriente y el voltaje de manera que el error de fase ocasionado por el transformador de corriente pueda compensarse directamente ajustando el retardo entre la muestra de la corriente y la muestra del voltaje. De esta manera, en caso de que el transformador de corriente sea ideal no imparta retardo de fase, entonces el voltaje y la corriente pueden someterse a muéstreos simultáneamente con los convertidores 26 y 28 independientes. La lógica de presentación para generar la presentación de la Caja de Herramientas y el mensaje de error de diagnóstico del sistema 20 es parte de la lógica 52 de presentación que se implementa mediante la CPU 50 de registro en la modalidad específica de la Figura 3. Se apreciará por aquellas personas expertas en la técnica, sin embargo, que las capacidades de la lógica y la CPU del sistema de la presente invención se pueden implementar en una arquitectura de procesador individual más sencilla (tal como se muestra en la Figura 1) , así como la arquitectura mostrada en la Figura 3, u otras implementaciones de hardware sin desviarse del espíritu de la presente invención. El sistema 20 de la presente invención proporciona una escala completa de capacidades de diagnóstico del sistema, funciones de presentación de diagnóstico a través de la presentación de la "Caja de Herramientas". Los diagnósticos de sistema de instalación se defienen en parte por el usuario a través del software de programación. La Caja de Herramientas es una presentación de un juego fijo de información de diagnóstico contenida en un modo de funcionamiento especial al cual puede tener acceso un usuario, típicamente el personal de campo, de preferencia activando un conmutador magnético en el medidor. Cada una de las capacidades de diagnóstico se discutirá en mayor detalle a continuación. En una modalidad, el sistema 20 proporciona asimismo una capacidad detectora de servicio automático. Como se describe en mayor detalle a continuación, esta capacidad incluye lógica para determinar automáticamente el servicio eléctrico sustentado por el medidor durante la instalación, en energizaciones subsecuentes y periódicamente durante el funcionamiento del medidor, basándose en el número de la forma preprogramada del medidor y el desplazamiento angular de los vectores de voltaje Va y Vc, que se determinan automáticamente de manera periódica por el sistema como se describirá a continuación.

Diagnóstico de Sistema e Instalación El sistema 20 de la presente invención lleva a cabo una pluralidad de diagnóstico de sistema e instalación que pueden indicar problemas potenciales con el servicio eléctrico, la instalación incorrecta del medidor o malfunciona ientos del medidor internos. Aún cuando estos diagnósticos pueden variar dependiendo del tipo de servicio eléctrico sustentado por el medidor, los diagnósticos que se describirán a continuación se llevan a cabo típicamente por el sistema. Haciendo referencia a la Figura 4, los diagnósticos de sistema e instlación también de preferencia se implementan como una máquina de estado. En la modalidad preferida, el diagnóstico consiste de cuatro diagnósticos que el usuario puede seleccionar para que lleve a cabo el medidor - (1) Comprobación de Polaridad, Fase Cruzada y Flujo de Energía; (2) Comprobación de Desviación de Voltaje de Fase; (3) Comprobación del Transformador de Corriente; (4) Comprobación del Factor de Energía Per-Fase; y (5) Comprobación de Distorisón de Forma de Onda de la Corriente. Todos los diagnósticos seleccionados se llevan a cabo por el medidor, por lo menos una vez cada intervalo de 5 muestras. Cuando ocurre una condición de error de conformidad con los parámetros definidos por el usuario que corresponden a la falla de un diagnóstico, el medidor presenta la información para indicar la condición de error y activa opcionalmente un cierre de contacto de salida tal como un relé humedecido por mercurio o un contacto de estado sólido programado como un "Alerta de Condición de Error" . Cuando se programa la salida opcional como una Alerta de Condición de Error, este contacto de salida se cerrará cuando se activa cualquier error de diagnóstico que se ha seleccionado por el usuario. Haciendo de nuevo referencia a la Figura 4, el sistema 20 de la presente invención de preferencia repite a través de una serie de cálculos y comprobaciones de diagnóstico que se muestra en 54-62. En la modalidad preferida, el tiempo de procesamiento se divide en intervalos de muestra iguales a 60 períodos del reloj de la línea de energía. Por ejemplo, en una instalación de 50 Hz, este es de 1.2 segundos. En una instalación de 60 Hz, el intervalo de muestrreo sería de 1 segundo. Usando un contador sencillo, el sistema 20 lleva a cabo el muestreo y cálculos necesarios para determinar el ángulo de Ij (de preferencia con relación al fasor de fase V^_) , así como lleva a cabo la Comprobación #1 de Diagnóstico durante el primer intervalo, como se muestra en 54. En el segundo intervalo, en 56, el sistema 20 acumula las muestras necesarias para calcular el ángulo para Ig y lleva a cabo la Comprobación #2 de Diagnóstico. En el tercer intervalo, en 58, el sistema acumula las muestras necsarias para calcular el ángulo de fase para I y lleva a cabo la Comprobación #3 de Diagnóstico.

En el cuarto intervalo, en 60, el sistema acumula las muestras necesarias para calcular el ángulo de fase para Vg y lleva a cabo la Comprobación #4 de Diagnóstico. En el quinto intervalo de muestra, en 62, el sistema acumula las muestras necesarias para calacular el ángulo de fase para Vp y lleva a cabo la Comprobación #5 de Diagnóstico y ajusta el contador a cero. El contador se incrementa (en 64) al final de cada uno de estos intervalos y la secuencia se repite continuamente. Por lo tanto, algún sistema de 60 Hz el ángulo de fase para cada uno de los fasores de corriente y voltaje se calcula y cada uno de las cuatro comprobaciones de diagnósticos se lleva a cabo una vez cada cinco segundos. Como se apreciará por aquellas personas expertas en la técnica, pueden implementarse intervalos de tiempo diferentes y/o sub-rutinas de 54-62 se pueden modificar para acomodar comprobaciones más frecuentes o infrecuentes de una o más de los diagnósticos seleccionados, tal y como se desea.

DIAGNOSTICO #1 - Comprobación de Polaridad, Fase Cruzada y Flujo de Energía.

Haciendo referencia a las Figuras 5 y 6, la Comprobación de Polaridad, Fase Cruzada y Flujo de Energía se diseña para comprobar la polaridad invertida de cualquier voltaje o corriente de fase, y para comprobar el voltaje de una fase que se haya conectado incorrectamente con la corriente desde una fase diferente. Esta condición también puede resultar de la presencia de co-generación. Esta comprobación se logra midiendo periódicamente el ángulo para cada fasor de voltaje y corriente con respecto a un fasor de referencia (de preferencia V^J . Cada ángulo se compara con su ángulo ideal defindio como el ángulo que resultaría de una carga equilibrada, puramente resistiva. Si cualquier ángulo de voltaje se retarda o se adelanta de su ángulo ideal en más de una cantidad predefinida (de preferencia 10°), o si cualquier ángulo de corriente se retarda o se adelanta de su ángulo ideal en más de una segunda cantidad predeterminada (de preferencia 90°), el medidor indica un error de Diagnóstico #1. Como se muestra en la Figura 5, la rutina 66 de diagnóstico de Comprobación de Polaridad, Fase Cruzada y Flujo de Energía del sistema 20, primero comprueba cada ángulo (cuando sea aplicable para el sistema eléctrico específico al cual está conectado el medidor) de cada uno de los fasores de corriente y voltaje (en 68-76) a fin de determinar si cada uno queda dentro de la tolerancia del ideal predeterminado para una rotación ABC. Si cualquiera de los ángulos no queda dentro de la tolerancia del ideal, el sistema gradúa la bandera ABC falsa (en 78) y continua (como se muestra en la Figura 6) para comprobar cada uno de los ángulos, suponiendo una rotación de CBA. Si todos los ángulos se determinan en 68-76 como quedando dentro de la tolerancia de su ideal predeterminado, el sistema 20 gradúa la bandera ABC verdadera en 80 y continua comprobando los ángulos suponiendo una rotación de CBA. Haciendo ahora referencia a' la Figura 6, una vez que se lleva a cabo la comprobación de rotación de ABC, el sistema avanza en 82-90 para comprobar los ángulos para cada uno de los fasores de corriente y voltaje a fin de determinar si para la rotación de CBA, los ángulo de fase quedan dentro de la tolerancia de los ángulos ideales predeterminados. Si cualesquiera de los ángulos de fase queda al exterior de la escala de tolerancia para el ángulo ideal predeterminado para ese fasor, el sistema gradúa la bandera de cba falsa en 92. Si todos los ángulos de fase se determinan como quedando dentro de la tolerancia de los ángulos ideales predeterminados, el sistema gradual a bandera de cba verdadera en 94. el sistema 20 luego determina si ya sea la bandera de ajc o de cia es verdadera. Si cualesquiera es verdadera, este diagnóstico pasa la comprobación. Si ni la bandera de abe ni la bandera de cija son verdaderas, la comprobación de diagnóstico ha fallado tanto para las rotaciones de ABC como de CBA indicando un error de diagnóstico. Cuando se determina el error de diagnóstico el sistema registra el evento del error y presenta el error como se describirá adicionalmente a continuación. En la modalidad preferida, sin embargo, la presentación inicial de este error de diagnóstico no ocurrirá hasta que la condición de error ha estado presente durante tres comprobaciones consecutivas. Como se apreciará por aquellas personas expertas en la técnica, este diagnóstico puede indicar uno de varios problemas, incluyendo fase transversal de un circuito potencial o de corriente, polaridad incorrecta de un circuito potencial o de corriente, flujo de energía inversa de una o más fases o malfuncionamiento de medición interna del medidor.

DIAGNOSTICO #2 - Comprobación de Desviación de Voltaje de Fase Haciendo ahora referencia a las Figuras 7 y 8, la Comprobación de Desviación de Voltaje de Fase se diseña para comprobar en 98 cualquier voltaje de fase que quede al exterior de una envuelta defindida por el usuario. Esta es en realidad una comprobación del espacio del voltaje del transformador de distribución. Esta comprobación se logra midiendo periódicamente el voltaje para cada fase y comprobándolo contra una envuelta de voltaje predeterminada a la cual se hace referencia mediante el software del programa . La fórmula usada para esta comprobación es: XX ^superior = í1 + ) VA' 100 XX vinferior (1 ) vA 100 Si cualquier voltaje de fase queda por encima de vsuperior ° Por debajo de V-¡_nfer:j_or, el medidor indicará un Error de Diagnóstico de la Envuelta del Voltaje de Fase. Debe observarse que en la modalidad preferida, el sistema 20 comprueba en 100 para determinar si el servicio eléctrico sustentado por el medidor que incorpora el sistema 20 en servicio de tres elementos, o delta de cuatro alambres. Si es así, el sistema calcula los límites superior e inferior del caso especial para el voltaje C de fase, como se muestra en 102.

De nuevo, si ni los voltaje de la fase B o de la fase C excede los límites predeterminados, el sistema indica la falla de esta comprobación de diagnóstico (en 104 o en 106) indicando un error de diagnóstico y el error se registra y el mensaje de error apropiado se presenta como se describirá a continuación. Por lo demás, esta comprobación de diagnóstico se pasa (en 108) y esta comprobación se completa. Debe observarse, sin embargo, que en la modalidad preferida, la presentación inicial de este error de diagnóstico no ocurrirá hasta que la condición de error ha estado presente durante tres comprobaciones consecutivas . Este diagnóstico puede indicar una pérdida de potencial de fase, relación del transformador potencial incorrecta, enrollamientos del transformador potencial en cortocircuito, voltaje de fase incorrecto, malfucionamiento de medición interna del medidor, así como otros problemas potenciales.

DIAGNOSTICO #3 - Comprobación de Corriente de Fase Inactiva Haciendo ahora referencia a las Figuras 9 y 10. al llevar a cabo el Diagnóstico de Corriente de Fase Inactiva, el sistema 20 periódicamente comparará la corriente de RMS instatánea para cada fase con un nivel de corriente mínimo predefinido que de preferencia se selecciona del 5 ma a 200A en incrementos de 1 ma. Si todas las corrientes de tres fases quedan por encima del nivel aceptable, o todas las corrientes de tres fases quedan por debajo del nivel aceptable, este diagnóstico pasará. Cualquier otra combinación dará por resultado una falla del Diagnóstico #3 y un error del Diagnóstico #3 se indicará. De nuevo, sin embargo, el registro y presentación de este error de diagnóstico de preferencia no ocurrirá hasta que la condición de error haya estado presente durantes tres comprobaciones consecutivas. Al ocurrir un error del Diagnóstico #3 significa la existencia de un error de magnitud con una o más de las corrientes de fase del medidor. A fin de determinar el problema específico, el usuario debe obtener la información de la corriente de fase del modo de Caja de Herramientas como se describirá a continuación. Como se apreciará por aquellas personas expertas en la técnica, esta comprobación de diagnóstico se puede utilizar para indicar uno de varios de los problemas potenciales tales como un circuito de transformador de corriente abierta o en cortocircuito.

DIAGNOSTICO #4 - Comprobación de Factor de Energía Por-Fase Haciendo referencia a las Figuras 11 - 13, la Comprobación de Diagnóstico de Factor de Energía Por-Fase se diseña para verificar que, para cada fase del medidor, el ángulo entre el fasor de la corriente y el fasor del voltaje idealizado queda dentro de una envuelta que se especifica por el usuario (+/- 1-90°). Puesto que esta tolerancia es más restrictiva que para el Diagnóstico #1, el sistema 20 no lleva a cabo esta comprobación de diagnóstico hasta que haya pasado el Diagnóstico #1. Este diagnóstico puede indicar cualesquiera de una serie de problemas potenciales incluyendo condiciones deficientes del factor de energía de carga, condiciones deficientes del sistema, malfuncionamiento del equipo del sistema. El sistema 20 primero comprueba las banderas de rotación de abe y cba en 114 y 116. Si ambas de estas banderas son falsas, esto indica que el Diagnóstico #1 ha fallado. Puesto que las tolerancias de este diagnóstico son más restrictivas que la del Diagnóstico #1, la comprobación del diagnóstico es abortada. Si ninguna de las banderas de abe o cba son verdaderas (indicando que el Diagnóstico #1 ha pasado) , el sistema 20 lleva a cabo las comprobaciones de rotación de ABC o CBA apropiadas en 114 y 116, respectivamente. Para una rotación de ABC, el sistema comprueba el ángulo entre el fasor de corriente apropiado y el fasor de voltaje idealizado en 118 - 122 para determinar si el ángulo queda dentro de una envuelta especificada por el usuario. Si el ángulo queda entre la envuelta predeterminada, se pasa el diagnóstico en 124. Si no, el diagnóstico falla (en 126) indicando un error de Diagnóstico #4. En caso de una rotación de CBA, el sistema 20 lleva a cabo comprobaciones de envuelta semejantes en 128 - 132, para el fasor de corriente aplicable.

DIAGNOSTICO #5 - Comprobación de Distorsión de Forma Onda de Corriente Haciendo referencia a la Figura 19, la Comprobación de Distorsión de Forma de Onda de Corriente se diseña para detectar la presencia de la corriente directa en cualesquiera de las fases. Este diagnóstico es particulamrnete útil para medidores que se diseñan para pasar solamente la corriente alterna, y cuando el funcionamiento del transformador de corriente se degrada con bastante corriente directa, puesto que la corriente directa desvía el transformador de manera que funcione en una región no lineal. La manera principal para generar la corriente directa en un medidor es colocando una carga rectificada de media onda en paralelo con una carga normal. La presencia de la señal de la corriente rectificada de media onda tiene el efecto de aumentar ya sea el medio ciclo positivo o negativo de la forma de onda, mientras que deja el otro sin afectar. Para estos medidores que no se diseñan para pasar la corriente directa, cuando esta señal aparece en la entrada del transformador de corriente se desplaza de su nivel de manera que la salida tenga un valor promedio de cero. Sin embargo, el máximo de los medios ciclos positivo y negativo de la onda ya no tienen la misma magnitud. El diagnóstico de detección de corriente directa explota este fenómeno tomando las diferencias de los valores máximos positivo y negativo a través de un intervalo de muestreo del medidor. El resultado de la acumulación de las muestras de corriente a través de un intervalo debe ser un valor cerca de cero y no hay presente ninguna corriente directa. Si hay presente una corriente directa, entonces el valor acumulado será significativamente más elevado. Este método al cual se hará referencia a continuación como el Método de Filtro de Peine, rinde valores exactos independientemente de la fase y magnitud de la forma de onda de corriente alterna acompañante. Puesto que los medidores que emplean la presente invención son medidores típicamente de polifase dando a entender que hay corrientes de dos o tres fases medidas por, el medidor, es posible que alguien manipule indebidamente el medidor añadiendo un circuito de rectificación de media onda a través de la carga para introducir la corriente directa en la instalación. Este circuito se añadiría en una sola fase. Debido a esta razón, el diagnóstico de detección de corriente directa debe capacitarse para detectar la corriente directa sobre una base por fase. El Método de Filtro de Peine para calcular un valor de detección de corriente directa por fases se ilustra en la gráfica de flujo de la Figura 19. El método involucra los siguientes pasos durante cada intervalo de muestra: (1) El signo de la primera muestra de voltaje en cada intervalo se registra; (2) Usando el signo de la primera muestra de voltaje, el primer cruce de cera de voltaje se detecta; (3) Se acumula la segunda muestra de corriente después del cruce de cero voltaje a través hacia el acumulador de máximo de corriente (este es de aproximadamente 90°); (4) Se acumula cada cuarta muestra de corriente después de que la muestra de corriente inicial hacia el acumulador de máximo de corriente (separación de aproximadamente 180°); (5) Se repite el paso 4; y (6) Al final del intervalo de muestra, se divide los valores máximos de corriente acumulados mediante la corriente apropiada que se usa durante el intervalo. Esto tiene el efecto de normalizar el resultado para tres escalas de ganancia diferentes que existen para la corriente. Asimismo, se coloca en cero el acumulador para el siguiente intervalo de muestra. El resultado de la división en el paso 6 es un valor exento de unidades que es directamente proporcional a la cantidad de corriente directa presente en esa fase. A este valor se hará referencia como el Valor de Detección de Corriente Directa. El Valor de Detección de Corriente Directa se compara con un Valor Umbral de Detección preseleccionado para determinar si la corriente directa puede estar presente. En la modalidad preferida, el Valor Umbral de Detección se gradúa a 3,000 puesto que se ha encontrado que un - valor de 3,000 es un umbral apropiado tanto para medidores de 200 amperes como de 20 amperes. Este diagnóstico utiliza el muestreo de A/D para asegurarse que el voltaje y la corriente de cada fase, de los cuales se toman muestras 481 veces para cada intervalo de muestra (típicamente de 1 segundo) . La corriente para cada fase tiene una ganacia asociada con la misma. Esta ganancia puede cambiar cada intervalo de muestras si la magnitud de la corriente está cambiando lo bastante rápidamente. Este hecho es importante para detectar la corriente directa, puesto que la técnica de detección requerirá la suma de los valores de corriente muestreados a través de cierto intervalo de tiempo. En un periodo de tiempo mayor que el intervalo de la muestra se selecciona, entonces existe la posibilidad de que la suma de los valores de la corriente incluya muestras tomadas a escalas de ganacia diferentes y, por lo tanto, las muestras acumuladas pierden su significado. De esta manera es importante que los valores máximos de la corriente acumulados resultantes se normalicen mediante la ganancia de corriente apropiada usada durante cada intervalo a como se especifica en el paso (6) anteriormente citado. Debe observarse que el cálculo de un valor de detección de corriente directa ocurrirá solamente para una fase durante cualquier intervalo de muestra individual. De esta manera, a diferencia de otros diagnósticos que de preferencia se lleven a cabo por el medidor por lo menos una vez cada 5 intervalos de muestra (típica entre cada 5 segundos) cada una de las tres fases posibles se comprueba tres veces consecutivas a intervalos de 5 segundos durante un tiempo de muestreo total de 15 segundos por fase. Por lo tanto, el intervalo de tiempo total requerido para una Comprobación de Distorsión de Forma de Onda de Corriente completa es de 45 segundos (15 segundos para cada una de la fase A, fase B y fase C) . Si el Valor de Detección de la Corriente Directa se encuentra que es mayor que el Valor Umbral de Detección Seleccionado para los tres intervalos consecutivos para una fase específica, entonces la corriente directa se registrará como está presente en esa fase. Después de haberse secado todas las tres fases, si la corriente directa se registró en cualquier fase entonces el diagnóstico se conecta. Cuando ha transcurrido un intervalo de 45 segundos en donde no se encontró ninguna falla en ninguna fase, entonces el diagnóstico se desconectará. Se apreciará que el Valor Umbral de Detección debe graduarse a un valor que corresponde al nivel de la corriente directa para la cual el transformador de corriente en el medidor comienza a degradarse de manera que puede detectarse y registrarse una falla del Diagnóstico #5 antes de que se alcance este nivel de corriente directa. Haciendo referencia a la Figura 20, el diagnóstico llama la rutina de Comprobación de Fase tres veces para cada una de las tres fases. La rutina de Comprobación de Fase entonces acumula muestras de corriente, normaliza las fuerzas acumuladas y almacena el valor como un yalor DVn de Detección de Corriente Directa para cada uno de los tres intervalos de muestra para esa fase. Haciendo de nuevo referencia a la Figura 19, la Rutina del Diagnóstico #5 de comprobación comienza en 200 despejando la cuenta del intervalo para cada una de las cuentas de error de la fase A, fase B y fase C (PHA ERRCT, PHB ERRCT y PHC ERRCT) . El contador de intervalos puede ser un contador módulo 9 que puede incrementarse desde el valor 0-8 y luego de nuevo a 0, etc. Para cada uno de los primeros tres intervalos de 5 segundos (es decir, cuenta de intervalo = 0, 1 o 2), la rutina lleva a cabo una comprobación de fase en 202 para la fase A. Durante los siguientes tres intervalos de 5 segundos (es decir, cuenta del intervalo = 3, 4 o 5) , la rutina lleva a cabo una Comprobación de Fase en 204 para la fase B. Y, para los tres intervalos finales de 5 segundos (es decir, cuenta del intervalo = 6, 7 u 8), el ciclo de diagnóstico de 45 segundos, la rutina lleva a cabo una Comprobación de Fase en 206 para la fase C. Al completarse cada rutina de Comprobación de Fase para la fase A, el sistema determina, en 208 si el Valor de Detección de Corriente Directa es mayor que el Valor Umbral de Detección e incrementa el contador de error de la fase A (Fase A ERRCT) si el Valor de Detección de Corriente Directa es mayor que el de umbral. La rutina de Comprobación de Fase luego es llamada tres veces para la fase B. De nuevo, después de que se completa cada rutina de Comprobación de Fase, el sistema en 210 determina si el Valor de Detección de Corriente Directa es mayor que el Valor Umbral de Detección y gradúa correspondientemente el contador de error de la fase B (Fase B ERRCT) . La rutina de Comprobación de Fase luego se llama para la fase C. De nuevo, el sistema en 212 compara el Valor de Detección de Corriente Directa desarrollado para la fase C hacia el Valor Umbral de Detección e incrementa el contador de error (fase C ERRCT) para la fase C, correspondientemente. El sistema luego determina en 214 si cualesquiera de los contadores de error de la fase A, fase B o fase C es igual a 3. Si es así, se ha detectado una corriente directa en esa fase para tres intervalos de muestreo consecutivos, el sistema en 216 observa una falla del Diagnóstico #5, el contador de falla de la fase A, de la fase B o de la fase C (FALLA DE PHA CHK, FALLA DE PHB CHK o FALLA DE PHC CHK, respectivamente), para cada fase para la cual ERRCT=3. En cualquiera caso, cada uno de los contadores de FALLA DE PHA, PHB y PHC CHK se añaden al contador de Diagnóstico #5 en 218 (indicando el número total acumulado de fallas del DIAGNOSTICO #5) y el diagnóstico se completa.

Por lo tanto, al final de un intervalo de muestra de 45 segundos después de que cada fase se ha comprobado tres veces, se registrará una falla del Diagnóstico #5 si cualesquiera de los contadores de error de tres fases ha registrado fallas en todas las tres comprobaciones. El contador de Diagnóstico #5 (CONTADOR DE ERROR DE DIAGNOSTICO #5) dado a conocer en modo de Caja de Herramientas será una suma de los tres contadores de detección de Corriente Directa por fase.

Detección de Servicio Automático En una modalidad de la invención, el sistema incluye una lógica para determinar automáticamente el servicio eléctrico sustentado por el medidor basándose en el factor de forma pre-programada del medidor y el desplazamiento angular de los vectores de voltaje Va y Vc. Esta capacidad elimina la necesidad de que el cliente programe el tipo de servicio eléctrico en el medidor con anterioridad a la instalación y, por lo tanto, permite que el cliente obtenga una ventaja completa de la capacidad de servicios múltiples flexibles del medidor y reduzca los requisitos del inventario del medidor del cliente. Además, la capacidad detectora de servicio eléctrico automática asegura que el medidor y cualesquiera de los diagnósticos capacitados del sistema e instalación funcionen correctamente durante la instalación con pre-programación mínima. Finalmente, la capacidad de detección de autoservicio permite la re-instalación de un medidor desde un servicio eléctrico a otro, sin necesidad de pre-programar el cambio en el tipo de servicio eléctrico sustentado por el medidor. Haciendo referencia a la Figura 21, en una modalidad, el sistema incluye una capacidad detectora de servicio eléctrico automática para aquellos medidores que se han pre-programado como formas 5S, 6S, 9S, 12S, 16S, 26S, 5A, 6A, 8A y 10A. Cada uno de los servicios diferentes dentro de uno de los grupos de forma que se muestran en la Figura 19 tiene un diagrama de fasor de carga de resistencia equilibrado singular que muestra la ubicación angular de cada corriente de fase individual y voltajes con respecto al voltaje de la fase A. En una aplicación del mundo real, los fasores de corriente se removerán de estas ubicaciones de carga de resistencia equilibrada debido a las cargas variables. Sin embargo, los fasores de voltaje no varían con la carga y deben quedar dentro de uno o dos grados de sus ubicaciones de carga resistivas equilibradas. Puesto que el fasor de voltaje de la fase B no estará presente en los dos medidores de elemento ni en el medidor 6S ( 6A) , este voltaje se recupera. Sin embargo, el fasor de voltaje de la fase C está presente en todas las formas y servicios diferentes si se mide con respecto al voltaje de la fase A. Por lo tanto, para medidores de forma identificados en la Figura 21, una comprobación de la ubicación angular de los fasores de voltaje de fase C con relación al fasor de voltaje A proporcionará sólo la información necesaria para determinar en cuál servicio está el medidor. La excepción única a esta regla es que la red y el servicio YE de cuatro alambres no pueden distinguirse en el grupo de forma 5S, 5A, 26S examinando simplemente las ubicaciones de fasor del voltaje de la fase C y la fase A. En la modalidad del sistema que se describe en la presente, el sistema simplemente supone un servicio WYE de cuatro alambres bajo estas condiciones. Por lo tanto, como se muestra en la Figura 21, si el factor de forma del medidor se conoce, el tipo de servicio eléctrico frecuentemente se puede determinar midiendo el desplazamiento angular de los factores de voltaje. En particular, cada una de las formas del medidor 8A, 10A, 9S y 16S sustenta los servicios eléctricos y WYE cuatro alambres y Delta de cuatro alambres. Puesto que el desplazamiento de los fasores Va y Vc de voltaje y los sistemas WYE de cuatro alambres y Delta de cuatro alambres es diferentes (120° y 90°C, respectivamente para rotación de ABC) , el sistema, después de un retardo de tiempo apropiado después de la iniciación para asegurar medidas angulares válidas para los fasores que se calculan mediante el sistema, determina el desplazamiento entre los fasores de voltaje VA y V y, basándose en ese desplazamiento, determina si el medidor se ha instalado en un sistema WYE de cuatro alambres o un sistema Delta de cuatro alambres. De manera semejante, para las formas del medidor 6S o 6A, el sistema determina si el desplazamiento de los fasores Va y Vc queda dentro de una escala aceptable de 120°, de preferencia más o menos 10°, para asegurar que el medidor se instale en el servicio eléctrico WYE de cuatro alambres apropiado que sustenta. Para medidores 12S, el sistema determina si el ángulo de los fasores Va y Vc queda dentro de un umbral aceptable de 60°, 120° o 180° y si es así, determina que el medidor sea instalado respectivamente en un servicio eléctrico Delta de tres alambres, de red o de una sola fase. Finalmente, para las formas 5S, 5A y 26S, el sistema examina los fasores Va y Vc para determinar si su ángulo cae dentro de umbrales aceptables para cada uno de los servicios Delta de tres alamabres (60°), Delta de cuatro alambres (90°) o WYE de cuatro alambres (120°) y, si es así, registra el tipo de servicio eléctrico correspondiente.

Debe observarse que en el caso de la formas 5S, 5A y 26S, el sistema no puede distinguir entre los servicios de WYE de cuatro alambres y de Red, puesto que el ángulo entre los fasores Va y Vc para ambos de estos servicios es de 120° en la rotación de ABC. Sin embargo, puesto que no muchas compañías de utilidad usan en la actualidad 5S en un servicio de Red, en una modalidad el sistema solamente supone que un desplazamiento angular de 120° Va/Vc es un sistema eléctrico WYE de cuatro alambres. Se apreciará que si el medidor en realidad se está usando en un servicio de Red, el medidor todavía funcionará correctamente a pesar de una determinación mediante la capacidad detectora de autoservicio que el medior se instala en una red de WYE de cuatro alambres. Sin embargo, puesto que hay un desplazamiento de fase de 30° entre la corriente (I) y el voltaje (V) en WYE de cuatro alambres, y puesto que los fasores de corriente y voltaje en el servicio de Red no se desplazan uno con relación al otro, ciertos cálculos de diagnóstico, tales como los diagnósticos 1 y 4 descritos en la presente pueden indicar de manera falsa errores si se usa en un servicio de red un medidor de forma 5S, 5A o 26S incluyendo la capacidad detectora de servicio eléctrico automática descrita en lo que antecede.

Se apreciará que el sistema de manera semejante puede implementarse para detectar automáticamente el servicio eléctrico en donde se instalan otros medidores de forma ya sea examinando los fasores de voltaje y/o cualquier otra información adquirida a través del diagnóstico de sistema automático. Debe también onservarse que los desplazamiento angulares ilustrados en la Figura 21 son para la secuencia de ABC. El sistema también de preferencia comprueba los valores de desplazamiento angulares de Va y Vc, las rotaciones de ABC al hacer la deteminación del servicvio eléctrico. Se apreciará que una rotación de CBA, el fasor de voltaje de fase Vc sería de 360° menos que la ubicación Vc ilustrada en la Figura 21. Las Figuras 22 y 23 ilustran una gráfica de flujo que la función de comprobación de servicio automático que se emplea en una modalidad de la presente invención. Cada vez que el medidor se energiza, o cuando se reconfigura el diagnóstico del sistema, el medidor llevará a cabo la función de servicio de comprobación del sistema. Este se puede activar iniciando el tipo de servicio a un valor inválido. El sistema durante el arranque o reconfiguración después, por ejemplo, de una falla de energía reconocerá el valor inválido y comenzará automáticamente la determinación de un tipo de servicio válido.

Se gradúa un retardo de diagnóstico durante un período predeterminado de preferencia de aproximadamente 8 segundos para un medidor que funciona a 60 Hz, para permitir que el medidor se asiente y para mediciones angulares válidas para los cinco factores posibles que van a calcularse. La función detectora de servicio automático, por lo tanto, no lleva a cabo ninguna acción, mientras que este retardo es activo puesto que los valores de los fasores Va y Vc pueden ser inseguros. Después de que ha transcurrido el periodo de retardo, de diagnóstico, la función detectora de servicio automático se activa al final de cada intervalo de muestra (un segundo para 60 Hz) hasta que se encuentra un servicio válido. Si no encuentra un servicio válido o cualquiera de los dignósticos se ha incapacitado en el sistema, la falla para determinar un servicio válido se registrará como una falla del diagnóstico #1. Si no se capacitan ningunos diagnósticos, no se registrará el error de servicio inválido. En una modalidad del sistema empleando la función detectora de servicio autoimático, el error del diagnóstico #1 para un servicio inválido no se da a conocer en la presentación a no ser el diagnóstico #1 se capacite para desplazarse o retenerse como se describe en la presente. Siempre que no se haya encontrado un servicio válido, el diagnóstico no se comprobará. Una vez que se determina un servicio válido, el tipo de servicios que se registran en el sistema, la detección de servicio automático cesa, el medidor comienza a llevar a cabo comprobaciones de diagnóstico durante cada intervalo de muestra como se describirá a continuación para aquerllos diagnósticos del sistema que se han capacitado. Debe observarse que en una modalidad de la presente invención, el funcionamiento de la falla del diagnóstico #1 cuando ocurre una falla de detección de servicio es ligeramente diferente que la falla del diagnóstico #1 normal. Si no se encuentra un servicio inmediatamente durante la primera comprobación, entonces se activa la falla del diagnóstico #1, proporcionándose por lo menos una de las capacidades de diagnóstico del sistema que se capacitan en el sistema. Tan pronto como se encuentra un servicio válido, el error del diagnóstico #1 se despejará inmediatamente. La falla sólo se presentará en el medidor y se capacita al diagnóstico #1 para desplazarse o retenerse. La falla siempre se registra en el contador de error de diagnóstico #1 siempre y cuando se capacite uno de los diagnósticos del sistema. Si ninguno de los diagnósticos del sistema se capacita, entonces no se registrará la falla, esto permite al cliente la opción de interrumpir cualquier aviso.

Debe observarse que, en la implementación mostrada en la Figuras 22 y 23, el sistema permite una tolerancia, de preferencia de más o menos 10°, para la ubicación de los fasores de voltaje a fin de pasar el diagnóstico. Esta tolerancia se ha encontrado que es adecuada en vista de la variación limitada de los fasores de voltaje, típicamente dentro de uno o dos grados de sus ubicaciones de carga resistivas equilibradas, en una operación de campo.

Definición del Usuario de Diagnósticos El sistema de preferencia permite que el usuario capacite o incapacite el funcionamiento de uno o más de los diagnósticos del sistema durante la instalación del medidor. Si los diagnósticos se implementan, el sistema también proporciona parámetros definidos por el usuario, de preferencia como se describirá a continuación. Para activar o desactivar cualesquiera de las comprobaciones de diagnóstico descritos en lo que antecede, el usuario debe de responder a los siguientes tipos de incitación en la programación de software para cada comprobación de diagnóstico sustentada por el sistema: "INCAPACITAR EL DIAGNOSTICO #N" Para cada "Diagnóstico N" (en donde N representa uno de los números de diagnóstico de 1 a 4) , el usuario, al oprimir la tecla de regreso, obtiene un menú de preferencia incluyendo las siguientes opciones: Incapacitar Ignorar Retener Desplazar La opción de Incapacitación incapacita la implementación de ese diagnóstico. La opción de Ignorar si se implementa significa que el diagnóstico afectará la condición de error alerta (como se describirá a continuación) , pero no se presentará. La opción de Retención si se implementa ocasionará que el medidor se presente para retener el mensaje de error de diagnóstico en caso de que se determine en un error de diagnóstico. La opción de Desplazamiento si se implementa ocasionará que se presente un mensaje de error de diagnóstico cuando se descubra durante un "tiempo de desconexión" entre cada artículo de presentación del medidor de modo normal . Además, la incitación anteriormente citada, el usuario será incitado para programar el tipo de servicio eléctrico (v.gr., WYE cuatro alambres) sustentado por la instalación específica del medidor. Para el Diagnóstico #2, el usuario también será incitado a programar la tolerancia para todos los voltaje insertando un número (que de preferencia corresponde al porcentaje de tolerancia) en respuesta a la siguiente incitación: PORCENTAJE DE TOLERANCIA EN EL DIAGNOSTICO #2 : Para un Diagnóstico #3, el usuario de preferencia será incitado a programar un nivel de corriente mínimo aceptable en respuesta a la siguiente incitación: CORRIENTE MÍNIMA DEL DIAGNOSTICO #3 : El Diagnóstico #4 de preferencia también incita al usuario a programar la diferencia de ángulo permisible insertando un número (1-90°) en respuesta a la siguiente incitación: NGULO DE TOLERANCIA DIAGNOSTICO #4 : Si seleccionar ya sea la opción de Retener o Desplazar, el medidor presentará el siguiente mensaje tan pronto como se detecta un error de diagnóstico: Er DIAG N (en donde N = el Diagnóstico #) Asimismo el Número de Eventos en el Contador de Error se incrementa mediante uno cuando se detecte el error. Como se ha mencionado anteriormente, sin embargo, en la modalidad preferida, el reconocimiento del sistema y la presentación inicial de un error de diagnóstico no ocurrirá hasta que la condición de error ha estado presente 'durante tres comprobaciones consecutivas. Asimismo, el error no de despejará de la presentación hasta que esté ausente durante dos comprobaciones consecutivas. De nuevo, dependiendo de la manera en que se programe el sistema durante la instalación, la presentación ya sea retendrá el mensaje de error o desplazará el mensaje de error presentándolo duante el "tiempo de desconexión" entre cada partícula de presentación del medidor de modo normal. Pueden adoptarse otros regímenes de presentación de error consistentes con las enseñanzas de la presente invención.

Auto-Comprobaciones del Medidor El sistema 20 de la presente invención también de preferencia se programa apropiadamente para llevar a cabo periódicamente una serie de auto-comprobaciones del medidor y si se detectan algunos errores, el sistema registrará la existencia de una comisión de error, presentará un código de error que corresponde al tipo de error detectado y, dependiendo del tipo de error, tomará otra acción apropiada. El sistema de preferencia implementa una serie de rutinas que comprueban periódicamente los errores fatales y los errores no fatales. Los errores se clasifican como fatales cuando la falla detectada puede haber adulterado la fecha de facturación o cuando la falla detectada puede ocasionar que el medidor funcione no confiablemente en el futuro. El sistema 20 de preferencia lleva a cabo las auto-comprobaciones del medidor de la RAM interna del módulo de registro del medidor, la ROM del módulo de registro, la EEPROM del módulo de registro, un reajuste parásito del módulo de registro y RAM, ROM y EEPROM internas del módulo del extremo frontal. Estos componentes del medidor de preferencia se comprueban cuando la energía se restablece al medidor después de una interrupción de la corriente de otra forma cuando se reconfigura el medidor. Si un error de procesador de módulo forntal de RAM. ROM, EEPROM u otro error fatal se detecta, el sistema 20 presentará un código de error predeterminado que corresponde al error detectado, retendrá la presentación en el código de error hasta que el medidor se reinicie y cesará todas las funciones del medidor excepto las comunicaciones. El sistema 20 comprueba un error de energía descendente determinando si el procesador del módulo de registro ha encontrado un reajuste de hardware sin primero ir a través de una rutina de interrupción de energía predeterminada. Este evento puede ocurrir si una corriente transitoria en la línea de energía asegura momentáneamente a la línea de reajuste. Un método para comprobar un reajuste parásito es escribir en byte especial en la EEPROM de registro como el último paso para manejar una interrupción de energía. Si este byte especial no está presente durante la energización, ha ocurrido un reajuste parásito. El sistema 20 entonces presentará el código de error de energía descendente y cesará todas las funciones del medidor excepto las comunicaciones. El sistema comprueba de manera semejante la RAM, ROM, EEPROM y fallas del procesador en el módulo del extremo frontal como se describe en lo que antecede. En la modalidad integrada en el medidor de la Figura 3, el módulo de extremo frontal detendrá la comunicación con el módulo de registro y se descubren cualesquiera de los errores fatales del módulo del extremo frontal. Si el módulo de extremo frontal deja de comunicarse con el módulo de registro durante más de cinco segundos, se supone que uno de estos errores se ha detectado, el código de error de falla del procesador de extremo frontal se presenta y la línea de reajuste 68HC11 se asegura hasta que el módulo de extremo frontal reanuda la operación normal.

Las auto-comprobaciones del medidor implementado por el sistema también de de prefencia incluye una serie de errores no fatales, tales como derrame a escala completa del registro, reloj del sistema, tiempo de uso (TOU) , memoria de masa, flujo de energía inverso y condiciones de error de baja batería. Por ejemplo, un error de derrame a escala completa de registro se dará a conocer si el registro máximo Kw excede un valor de escala completo del registro pre-programado. Si este evento se detecta, el sistema presenta un error de derrame a escala completa de registro cuyo error se despejará cuando el medidor se reajusta o cuado el error se depeja mediante un dispositivo de programación predefinido. Un error de reloj se dará a conocer si el minuto, hora, fecha o mes quedan fuera de una escala predefinida. Si ocurre un error de reloj, las opciones de TOU y de memoria de masa se incapacitarán y dejarán de registrar los datos del intervalo hasta que se reconfigure el medidor. El error de TOU se dará a conocer si un parámetro de TOU interno se adultera y contiene un valor fuera de su escala aceptada predefinida. Si ocurre un error de TOU, el código de error apropiado se presentará y la opción de TOU se incapacitará.

Un error de memoria de masa se dará a conocer si un parámetro de memoria de masa interno se adultera o queda fuera de su escala predefinida aceptable. Si ocurre un error de memoria de masa, el código de error apropiado se presentará y la opción de memoria de masa se incapacitará . Se dará a conocer un error de flujo de energía inverso si el módulo de extremo frontal detecta el equivalente de una revolución de disco completa o continua en la dirección de reversa. Este error se dará a conocer independientemente de si la energía se ha detenido o no detenido. Un error de batería baja se dará a conocer si la señal LOBAT en el circuito integrado de suministro de energía se asegura cuando se comprueba su nivel. Si se detecta un error de batería baja, el código de error apropiado se presentará y, tal como con el error de reloj, todas las opciones de TOU y de memoria de masa se incapacitarán. Si la batería se reemplaza antes de cualquier interrupción de energía, el error de batería baja se despejará cuando el voltaje de la batería se eleva por encima de un valor umbral predefinido. Sin embargo, si el voltaje de la batería quedaba por debajo del umbral cuando ocurrió una interrupción de energía, el medidor debe reconfigurarse para despejar este error.

El sistema también de preferencia comprueba los derrames a escala completa de registro al final de cada intervalo de demanda y de preferencia comprueba errores de reloj, TOU y de memoria de masa durante la energización, 2300 horas y en cualquier tipo de reconfiguración del medidor. El error de flujo de energía de reversa de preferencia se comprueba mediante el sistema durante cada segundo y el error de batería baja se comprueba durante la energización y una vez durante cada intervalo. En la modalidad preferida del sistema 20, el sistema permite que el usuario seleccione cuál de las auto-comprobaciones del medidor se implementará. En la modalidad preferida, si cualesquiera de los errores no fatales seleccionados se detecta, el sistema presentará un código de error predeterminado que corresponde al error detectado durante el tiempo de desconexión entre una artículo de presentación normal. Alternativamente, el sistema puede permitir que el usuario programe un sistema para retener la presentación en el código de error de cualquier error no fatal, una vez que se detecte a este error. En este evento, la activación de un interruptor mediante el usuario ocasionará que el medidor se desplace a través de la lista de presentación normal una vez y luego se retendrá en la presentación del error no fatal.

Debe observarse que, en la modalidad preferida, las comprobaciones de error fatal no pueden incapacitarse. Si no se selecciona ningún error no fatal, no se presentará. Se apreciará por aquellas personas expertas en la técnica que pueden implementarse distintos regímenes de presentación. Por ejemplo, el sistema puede programarse para retener la presentación en el código de error que corresponde a cualquier error no fatal detectado hasta que se active un conmutador magnético. Durante la activación del conmutador magnético, el sistema puede entonces desplazarse a través de su presentación normal y luego retenerse en la presentación del código de error no fatal. De manera alternativa el sistema podría programarse para continuar desplazándose a través de una lista de presentación predefinida, que presenta periódicamente cualesquiera y todos los códigos de error no fatal. Otros componentes del medidor pueden comprobarse periódicamente de manera semejante usando medios convencionales y códigos de errror asignados que pueden presentarse cuando sea apropiado dar aviso al usuario de corrupción o adulteración de datos posible o una operación no confiable del medidor.

Modo de Caja de Herramientas El Diagnóstico de Caja de Herramientas es un juego seleccionado fijo de artículos de presentación, de preferencia en el formato ilustrado en la Figura 14. En la modalidad preferida, la presentación de la Caja de Herramientas se permite acceso a través de un conmutador magnético que se coloca en la posición de las 12 horas en el tablero del medidor y se activa manteniendo un imán adyacente al conmutador durante por lo menos cinco segundos. Esto puede lograrse mediante el usuario colocando un imán en la parte superior del medidor. Cuando se permite el acceso, los artículos de presentación de la Caja de Herramientas cada una se presenta individualmente como se muestra y en la' secuencia indicada en la Figura 14. Una vez que el medidor está en el modo de presentación de Caja de Herramientas, se desplazará a través de todos los artículos de presentación de la Caja de Herramientas por lo menos una vez. Cuando el imán se remueve, el medidor acabará desplazándose hasta el final de la lista de presentación de la Caja de Herramientas y luego regrsará a la operación de Modo Normal. El anunciador de PRUEBA se enecenderá dos veces por segundo durante todo el tiempo en que el medidor está en el modo de Caja de Herramienta. Todos los contadores de Error de # de Diagnóstico de preferencia se despejan mediante un dispositivo externo, tal como mediante una computadora personal manual o a través de comunicaciones normales. En la modalidad preferida, el valor máximo de cada contador es de 255. Mientras que el medidor está en el modo de Caja de Herramientas, continua llevando a cabo las operaciones del medidor como es usual. Esto asegura que la operación del medidor no sea afectada aún cuando el imán se deje en la parte superior del medidor durante un periodo de tiempo prolongado. El sistema actualiza continuamente las cantidades presentadas de la Caja de Herramientas a medida que cambian en valor durante todo el tiempo en que el medidor está en el modo de Caja de Herramientas. Mientras que está en el modo de Caja de Herramientas, el Emulador del Disco de Vatio se desplaza a un régimen de una revolución por 1.33 segundos en la dirección del flujo de energía de la fase para la cual se está presentando la información en ese punto en tiempo. Por ejemplo, mientras están presentando el voltaje de fase, la corriente, el ángulo de voltaje y el ángulo de corriente, el Emulador de Disco de Vatio se desplaza una vez por segundo en la dirección del flujo de energía de la fase A. Tan pronto como los valores de la fase B (si están presentes) se presentan, el emulador de Disco de Vatio invierte la dirección si el flujo de energía en la fase B es opuesto a aquél de la fase A. El Emulador de Disco de Vatio se desconecta mientras que se presentan los cuatro contadores de error de diagnóstico. Debido a que la indicación de potencial continuo se requiere por el cliente, tres indicadores potenciales de preferencia marcados V^, g y V están presentes en la presentación. Estos indicadores están "CONECTADOS" siempre y cuando el voltaje correspondiente quede por encima del umbral predefinido. El umbral de preferencia se define como 75 por ciento del voltaje más bajo en el cual se clasifica el medidor para funcionar. Si cualquier voltaje disminuye a menos del umbral, su indicador se encenderá de preferencia a un régimen de dos veces por segundo. Cuando existe más de un error al mismo tiempo, la información relacionada con uno de los errores se presenta basándose en una prioridad predefinida. Se establecen las siguientes prioridades en la modalidad preferida del sistema: 1. Los errores de Auto-Comprobación del Medidor tienen prioridad a través de los errores de Diagnóstico del Sistema e Instalación. 2. Puesto que solamente puede presentarse a la vez un error de Diagnóstico de Sistema e Instalación, el error de mayor prioridad será aquél que se presenta usando una lista de prioridad predefinida.

Si existen dos o más errores de Diagnóstico de Sistema e Instalación, el error de prioridad más elevada se presentará y aquél que activa el cierre del contacto de salida. Si el error luego se remedia, el siguiente error de prioridad más elevado que todavía existe se presentará y de nuevo activará el cierre del contacto de salida. El cierre de contacto de salida (Condición de Error de Alerta) permanece de esta manera asegurado siempre y cuando uno o más de los errores de diagnóstico se hayan activado. Como se describe en lo que antecede y se ilustra en la Figura 14, la presentación de Caja de Herramientas también de preferencia presenta el valor instantáneo de la corriente y el voltaje para cada fase, y su relación de fase con respecto al voltaje en el fase A. Con esta información el usuario puede construir un diagrama de fasor que ayuda a determinar la instalación y funcionamiento correctos del medidor. Esta presentación muestra también el número de errores de diagnóstico acumulados para cada diagnóstico desde la última vez en que se despejó el sistema. Un ejemplo de la relación deseada entre un diagrama de fasor para una instalación de medidor de tres fases y una presentación de Caja de Herramientas se muestra en las Figuras 14 y 15, respectivamente. Con la corriente de fase, el voltaje y la información de ángulo que se proporcionan en la presentación de Caja de Herramientas, el usuario debe ser capaz de construir un diagragrama de fasor como se muestra en la Figura 15. Esto permitirá que el usuario obtenga una fotografía del estado actual del sistema de energía e identifique cualesquiera de las peculiaridades o errores. Como se menciona anteriormente, la presentación de Caja de Herramientas también proporciona el estado actual de cuatro contadores de diagnóstico que proporcionarán al usuario con información del estado actual más detallada para el sistema.

Cálculo de los Ángulos de Fase En la modalidad preferida, la información de ángulo para la corriente de fase y voltajes utilizados en los Diagnósticos #1 y #4 del sistema y que se requieren para presentación en la presentación de la Caja de Herramientas, se determinan de los valores acumulados de corriente y voltaje para cada fase, así como los productos acumulados, Q e Y (como se definirán a continuación) . El voltaje en la Fase A de preferencia se usa como referencia (o fasor de base) para los otros ángulos. El ángulo de voltaje de la Fase A por lo tanto aparecerá como 0.0° en la presentación. Los cinco otros valores de ángulos para (-A' Iß, IQ, Vg, VQ) se darán a conocer con respecto al voltaje en la fase A, y siempre se proporcionarán con respecto a una referencia de retardo. 1. Ángulo de Fase entre Va e 1% Si se conocen la Energía y la Energía Aparente, el Factor de Energía se puede derivar. La relación es la siguiente: Potencia Aparente = IRMS VRMS Potencia Potencia Factor de Energía = Potencia Aparente IRMS VRMS El ángulo fase (?) entre el voltaje y la corriente luego se pueden calcular de la siguiente manera: ? = arceos (Factor de Energía) El dispositivo de la invención presente también puede determinar si la corriente está retardando o adelantando el voltaje examinando el signo de la energía reactiva. Si es positiva la energía reactiva, cuando la corriente está retardando el voltaje, y si la energía reactiva es negativa, entonces la corriente está adelantando al voltaje. En la modalidad preferida, la energía, el voltaje de RMS, y la corriente de RMS se calculan cada 60 ciclos de línea para cada fase en el medidor. Esto se logra tomando a 481 muestras del voltaje y la corriente a través de un período de 60 ciclos. Las multiplicaciones y acumulaciones necesarias se llevan a cabo y luego estos valores se promedian para rendir la energía, el voltaje de RMS y la corriente de RMS para 60 ciclos de línea determinados. Estas cantidades se usan luego al final de cada ciclo de 60 líneas para calcular un factor de energía para cada fase. La energía reactiva se puede calcular casi de la misma manera que la energía, con la excepcón de que debe inducirse un desplazamiento de fase de 90 grados entre las medidas de corriente y voltaje. Este desplazamiento de fase puede lograrse tomando la muestra de la corriente presente y multiplicándola con una muestra de voltaje retardada (almacenada en la memoria) que corresponde a un desplazamiento de fase a 90° . 2. Derivación de un Método de Cálculo de Ángulo de Fase Generalizado Como se mostrará a continuación, el método para calcular el ángulo de fase de V^ a I¡ puede generalizarse para calcular el ángulo entre cualquier fasor de referencia (tal como VjsJ y cualesquiera de los otros fasores (tales como VB, IB, Vc O IQ) . Haciendo ahora referencia a la Figura 16, se tomarán en cuenta dos ondas sinusoidales de la misma frecuencia, magnitud diferente y fase desplazada una de la otra de la siguiente manera: a (t) = A eos (?t) b(t) = B eos (?t-?) . Representando el argumento del coseno como (?t-?) , la suposición implícita es que ? representa un desplazamiento de fase retardado del a(t) al b(t) de referencia. La posición respectiva se refiere a si b(t) alcanza su valor máximo antes o después de a(t) con respecto al tiempo. Si b(t) alcanza un máximo después de a(t), entonces se dice que se retrasa a (t) . Si b(t) alcanza un máximo antes de a(t), entonces se dice que a(t) se adelanta. A fin de aislar los ángulos ? de fase, el valor promedio del producto de las dos ondas sinusoidales se evaluará. Este valor promedio se representará mediante Q. La ecuación para el valor promedio es la siguiente: 1 T Q = _ Acos (?t - T) dt. T o en donde A y B representan las amplitudes de las ondas sinusoidales a(t) y b(t), respectivamente. La amplitud, XMAX' de Ia onda sinusoidal está relacionada con el valor de RMS, R S' mediante la siguiente relación - - XMAX = ^2 XRMS * Por lo tanto, Substituyendo estas relaciones en la ecuación para Q, la ecuación se convierte en: Q = ARMS BRMScosT o, Q eos (T) = ARMSBRMS y finalmente en, Q T = arcos ( ) ARMSBRMS Por lo tanto, si el valor promedio del producto de dos ondas sinusoidales y los valores de RMS de las dos ondas individuales se conocen, entonces el ángulo entre las dos ondas se puede calcular. Esta información solamente no nos permitirá determinar si b(t) es a(t) retardada o adelantada. Sin embargo, si el seno del ángulo ? se conociera, entonces podría determinarse si el ángulo es un ángulo adelantado o retardado. A fin de determinar el seno del ángulo, se debe considerar el valor promedio de los productos de dos ondas sinusoidales, en donde a(t) se desplaza mediante 90 grados o p/2 radians. Una expresión para la versión desplazada de a(t) es la siguiente: ? a (t) = Acos (?t- El valor promedio del producto de a(t) y b(t) se hará referencia como la cantidad Y. La ecuación es como sigue: 1 T p Y= _ Acos (?t- ) Bcos (pt-T) dt. T o 2 Resolviendo la integral se rinde la siguiente relación: AB Y = sin(T) . 2 Por lo tanto, si el valor promedio del producto de las ondas sinusoidales (Q) se conoce, el valor promedio del producto de las sondas sinusoidales con referencia al retardo de la onda desplazada mediante 90 grados (Y) se conoce, y el valor de RMS para cada una de las ondas se conoce entonces el ángulo de fase se puede calcular y puede hacerse una determinación si la onda de no referencia está retardando o adelantando la onda de referencia. Las dos ecuaciones que pueden usarse para determinar la magnitud de los ángulos de fase son las siguientes: Q T=arcos ( ) ARMSBRMS T=arcsin (. ARMSBRMS De si el ángulo se adelanta o retrasa se puede evaluar examinando los signos de los argumentos del arco coseno y arco seno. Puesto que el ángulo positivo corresponde a un ángulo de retardo, entonces lo siguiente es el caso para determinar si el ángulo es adelantado o retrasado: Argumento del arco coseno (+) , argumento del arco seco (+) - Retardo entre 0 y 90 grados; Argumento del arco coseno (-) , argumento del arco seno (+) - Retardo entre 90 y 180 grados" Argumento del arco coseno (-) , argumento del arco seno (-) - Adelantado entre 90 y 180 grados; y Argumento del arco coseno (+) , arumento del arco seno (-) - Adelantado entre 0 y 90 grados.

Por lo tanto, si los valores de Q, Y, y RMS para a(t) y b(t) quedan disponibles, entonces se puede determinar el ángulo de fase entre estas sondas sinusoidales. La técnica descrita anteriormente para encontrar el ángulo de fase por lo tanto se aplicará a cualquier par de voltajes o corrientes. Por ejemplo, para determinar el ángulo entre Vß y Vj , las dos cantidades requeridas que tendrán que calcularse son el valor promedio del producto de dos ondas (QVAB) > e^- v lor promedio del producto de dos ondas con VA desplazado mediante 90 grados (YV B) • Como se ha mencionado anteriormente, el medidor que incorpora la modalidad preferida de las muestras VA y Vß del sistema 20, 481 veces cada uno de los 60 ciclos de línea. Si el producto de V^ y Vß se calcula para cada una de las 481 muestras y se acumula a través de un intervalo de muestra, entonces al final de intervalo de muestra, el valor promedio del producto de las dos ondas, QvAB' se puede calcular. La ecuación para QVAB es como sigue: 481 S vA(n)xVB(n) n-l QVAB = C i 481 en donde C es un factor de escala de calibración usado para compensar la reducción de los voltajes de fase hasta un nivel medible.

^VAB puede encontrarse de manera semejante de: 481 S vA(n-2) xVB(n) n-l YVAB - c 481 en donde C para el cálculo de YvAB es igual <_t?e C para el cálculo de QvAB Y vA(n-2) es e-L voltaje VA dos muestras antes de la muestra, *V__1(n) • El muestreo se diseña de manera que dos muestras consecutivas de una señal estén a separación de 44.91 grados. Por lo tanto, si se toma la muestra de voltaje desde dos muestras anteriores, esto dará por resultado un desplazamiento de fase de 89.82 grados que es de aproximadamente 90 grados. Debe observarse que en vez de usar las muestras del desplazamiento de muestras de V^, las otras cantidades podrían desplazarse mediante 90° para calcular el ángulo de fase. Esto dará por resultado los mismos resultados para la magnitud del valor de Y. Sin embargo, esto cambiará la información del signo debido a que el ángulo de fase se desplaza mediante 180°. Con esta implementación, existen las siguientes relaciones de signos entre los argumentos del arco seno y arco coseno: Arceos (+) , arco seno (-) - ngulo de retardo entre 0 y 90 grados; Arceos (-) , arco seno (-) - Ángulo de retardo de entre 90 y 180 grados; Arceos (-) , arco seco (+) - Ángulo Adelantado entre 90 y 180 grados; Y Arceos (+) , arco seno (+) - ngulo Adelantado entre 0 y 90 grados.

Si los nuevos valores fueran a calcularse cada intervalo de muestra para los ángulos de fase necesarios para la presentación de la Caja de Herramientas, entonces los diez productos y términos de acumulación mostrados en lo que antecede tendrán que calcularse en cada intervalo de muestra. Debido al uso excesivo del tiempo de procesador y la RAM que se requieren para acumular todos los diez términos cada intervalo de muestra, solamente un par de términos se considera de preferencia para cada intervalo de muestra. Esto limita el uso del tiempo del procesador y de la RAM, y hace disponibles los valores del ángulo de fase nuevo para la presentación de la Caja de Herramientas cada cinco intevalos de muestra. En la modalidad preferida, los términos del producto se calcula y se acumulan en el siguiente orden: 1. Primer intervalo de muestra - Va.*lA y YA(-90°)*IA Para el ángulo de fase I ; 2. Segundo intervalo de muestra - VA*IB Y VA(-90°)*IB para el ángulo de fase Iß,* 3. Tercer intervalo de muestra - YA*]-C y VA(-90°)*IC Para el ángulo de fase IQ; 4. Cuarto intervalo de muestra - VA*VB Y VA(-90°)*VB Para el ángulo de fase V ; y 5. Quinto intervalo de muestra - Y *VQ y vA(-90°)*v'c Para el ángulo de fase VQ: Después de quinto intervalo de muestra, la secuencia comienza de nuevo, acumulando los valores de Q e Y necesarios para el ángulo de fase 1^.- Las muestras para VA se almacenan durante cada intervalo de muestra. Esto por lo tanto requiere que se almacenen dos valores adicionales para V^ en cada intervalo, las dos VA anteriores. En la modalidad preferida, estas funciones se implementan en el código del conjunto 68HC11. La multiplicación y acumulación de estos términos de producto ocurren en la rutina de interrupción de muestreo del extremo frontal. Los valores de voltaje son valores de 8 bit y los valores de corriente son valores de 12 bit. Puesto que Vj siempre está involucrado en cualesquiera de las multiplicaciones, esto dará a entender que ciertos de las múltiplos serán de 8x8 bit y algunos será 8x12 bit. Puesto que es deseable usar el mismo algoritmo para hacer todas las multiplicaciones, los valores de 8 bit se amplian a valores de 12 bit de tal manera que se use un algoritmo de multiplicación de 8x12 bit exclusivamente, en la modalidad preferida. Los valores de voltaje de 8 bit para Vß y VQ se amplian en signo a valores de 12 bit de manera que toda la multiplicación y acumulación de los términos del producto para encontrar los ángulos de fase se manejan mediante dos algoritmos, uno para la acumulación de los términos del producto para el valor de Y y uno para la acumulación de los términos del producto del valor de Q. La ampliación del signo de valores de voltaje Vß y BQ se llevan a cabo durante cada período de muestra. Esto hace innecesarias las comprobaciones especiales para identificar los intervalos de muestra en donde se necesitan estas cantidades, debido a que quedan disponibles durante cada intervalo de muestra. Todos los valores de 12 bit para la corriente y voltajes de preferencia se almacenan en registros de 16 bit en la memoria, debido a que la memoria se segmenta en límites de byte. La rutina de muestreo del extremo frontal debe tener una manera para identificar cual término del producto debe calcularse durante cada intervalo de muestra. Un identificador del contador se utiliza de preferencia como un índice para dar acceso al valor correcto para las multiplicaciones necesarias en la acumulación de los valores de Q e Y. A fin de acumular los dos términos de producto, dos acumuladores se establecen a un lado en el mapa de la memoria. El tamaño de cada uno de estos acumuladores es igual, puesto que ambos están haciendo multiplicaciones de 8x12 bit. El valor acumulado más grande posible es como sigue: Valor de 8 bit más grande = 128 Valor de 12 bit más grande = 2048 Resultado acumulado más grande = 481 * 128 * 2048 = 07 84 00 00 (hex) Por lo tanto, cada acumulador es de cuatro bytes de largo para acomodar el resultado del caso peor. Dos acumuladores de cuatro byte por lo tanto se separan para acumular cada par de términos de producto para cada intervalo de muestra. Al final de cada intervalo de muestra, los resultados en los dos acumuladores de cuatro byte se almacenan en dos áreas de retención de cuatro byte para esperar el procesamiento mediante las rutinas de fondo necesarias para completar el cálculo del ángulo durante el siguiente intervalo. Una vez que los pares acumulados se han transferido a los registros de retención al final de un intervalo de muestra, entonces los cálculos restantes necesarios para determinar el ángulo de fase se llevan a cabo durante el siguiente intervalo de muestreo en el fondo, mientras que la acumulación para el siguiente par está llevándose a cabo en el frente. Estas rutinas de fondo deben también tener una manera para determinar en cual par de términos de producto acumulados están trabajando. Se usa un identificador del contador separado para estas rutinas de fondo que funciona de manera semejante al identificador del contador para la interrupción de muestreo en el extremo frontal. Sin embargo, es posible usar el mismo contador, puesto que este identificador estará siempre una cuante detrás del contador identificado para la rutina de interrupción de muestreo de módulo de extremo frontal . El medidor 34 ilustrado en las Figuras 2, 3, 17A-B y 18A-B, en donde se integra de preferencia el sistema 20 de la presente invención, es un medidor de KW/Kwh de una sola función de estado sólido que utiliza técnicas de muestreo digitales para proporcionar la demanda convencional de Kw/Kwh, el tiempo de uso, y otra información de facturación de tiempo real convencional además de la información de diagnóstico generada por el sistema 20 de la presente invención. El medidor 34 de preferencia se programa usando software que corre en una computadora personal compatible de IBM usando el sistema de funcionamiento MS-DOS. Esta software incluye la lógica para incitar al usuario a proporcionar parámetros de configuración del medidor y de preferencia incluye incitaciones de instalación que proporcionan parámetros definidos por el usuario para los diagnósticos sustentados por el sistema 20 de la presente invención, de manera que la computadora personal portátil pueda enchufarse en un orificio de comunicaciones en el medidor para programar el medidor durante la instalación. Las Figuras 17 A-B ilustran el módulo 44 del extremo frontal del medidor 34 en donde de preferencia se incorpora el sistema 20 de la presente invención. El módulo 44 del extremo frontal de preferencia incluye un microprocesador 140 Motorola MC68HC11KA4 que funciona en una modo de una sola pastilla, un convertidor 142 de A/D de 8 bit integral que sirve como el convertidor 26 de voltaje en el sistema 20 de la presente invención, la memoria de sólo lectura de 24K bytes (ROM) , la memoria de sólo lectura programable eléctricamente borrable de 640 bytes (EEPROM) , y la memoria de acceso aleatorio de 768 bytes (RAM) , todas mostradas en 144. La ROM y EEPROM incluyen la lógica de diagnóstico, y la RAM sirve como la memoria de almacenamiento para la invención presente. Un convertidor de A/D de 12 bit externo mostrado en 146 sirve como el convertidor 28 de A/D de corriente para el sistema 20 de la presente invención. Una función de alerta de condición de error adicional se puede implementar como una opción en el módulo 44 de extremo frontal. Esta función utiliza una línea hacia afuera, por ejemplo, un dispositivo de comunicación externo, que se puede activar cuando se determina una condición de error. Esta función opcional puede utilizarse por el sistema 20 de la presente invención para activar y comunicar la existencia de condiciones de error para cualesquiera de los diagnósticos llevados a cabo por el sistema 20 de la presente invención. Un tablero 146 opcional se puede incorporar en el modulo 44 del extremo frontal para proporcionar distintas señales al mundo exterior. Por ejemplo, la alerta de condición de error puede asignarse a un relé humedecido con Mercurio de estado sólido de corriente baja para indicar cuando se han determinado uno o más de los errores de diagnóstico. Otras funciones auxiliares conocidas tales como facturación de tiempo real, o lectura del medidor automática pueden implementarse en el tablero opcional 146, o en un tablero opcional configurado de manera semejante utilizado con el módulo 44 de extremo frontal. Haciendo ahora referencia a las Figuras 18A-B, el módulo 48 de registro del medidor 34 en donde se incorpora de preferencia el sistema 20 de la presente invención incluye un microprocesador 148 de una sola pastilla NECuPD75316GF que incluye 16K bytes de la ROM, que se muestra en 150, 512x4 bits de RAM, que se muestra en 152, y un impulsor 154 de presentación de LCD de 96 segmentos apropiado para impulsar una presentación 156 de LCD tal como del tipo específico de presentación 33 que se muestra en la Fgura 3 y que utiliza en la modalidad preferida del medidor 34. Los datos en serie se transferirán entre el módulo 44 de extremo frontal y el módulo 48 de registro a través de un enlace de datos en serie sincrónico de cuatro alambres mostrado respectivamente en 158 en las Figuras 17A-B y 160 en las Figuras 18A-B. El módulo de extremo frontal supervisará y actualizará el estado actual de la técnica de todos los diagnósticos llevados a cabo por el sistema 20 de la presente invención y, periódicamente (de preferencia una vez por segundo) comunicará estos estados actuales al módulo 48 de registro a través del enlace de comunicaciones en serie anteriormente descritos para presentación, así como para el almacenamiento de los datos volátiles en caso de una falla de energía. Además, cualquier cantidad instantánea requerida para la presentación en la presentación de la Caja de Herramientas de la presente invención, se comunicará mediante el módulo de extremo frontal tal y como sea necesario para el módulo de registro. El módulo 44 de extremo frontal también comunica las distintas informaciones del medidor convencional con el módulo 48 de registro, tal como la cantidad de energía (en Kwh) registrada para los 60 ciclos de línea pasados, como su dirección (suministrada o recibida) , la demanda presente y la información del extremo del intervalo. -L,a información que se puede comunicar desde el módulo 48 de registro al módulo 44 de extremo frontal, incluye típicamente la información de estado actual del registro del medidor periódica. Haciendo de nuevo referencia a las Figuras 17A-B, el módulo 44 de extremo frontal capacita la medición del voltaje corriente y vatios por fase durante un intervalo de muestra (60 ciclos de línea) . Como se ha descrito anteriormente, el módulo extremo frontal de preferencia lleva a cabo 481 muestras por 60 ciclos de línea, que corresponden a 481 Hz cuando la frecuencia de línea es de 60 Hz, y aproximadamente 401 Hz cuando la frecuencia de línea es de 50 Hz . La frecuencia de muestreo se vuelve a calcular cada 60 ciclos, basándose en la frecuencia de línea medida. Como se ha descrito anteriormente, las funciones de diagnóstico de la presente invención, incluyendo la determinación de la corriente, voltaje, vatios y ángulo de fase por fase instantánea, se llevan a cabo de preferencia mediante el módulo 44 de extremo frontal cuando el sistema se incorpora en un medidor del tipo mostrado en la Figura 3. Haciendo referencia de nuevo a las Figuras 3 y 18A-B, el módulo 48 de registro de preferencia lleva a cabo la función de impulsar la presentación 33 de LCD en el medidor 34. Como se ha descrito anteriormente, la presentación de la Caja de Herramientas de la presente invención puede implementarse activando un conmutador de presentación alternativo (no mostrado) durante un período predefinido. Cuando se activa, el modo de presentación de la Caja de Herramientas se activa y la presentación se desplazará a través de la lista de presentación de la Caja de Herramientas como se ha descrito anteriormente en la presente. Durante una presentación de la Caja de Herramientas, el icón de "PRUEBA" de preferencia se enciende continuamente y el emulador de disco de vatio que se muestra como cinco icones rectangulares en el fondo de la presentación 33, se desplazarán un régimen de aproximadamente una revolución por 1.33 segundos. La dirección del emulador de disco de vatio será igual que la dirección del flujo de energía para la fase que se está presentando (de izquierda a derecha si es recibida, y de derecha a izquierda si es suministrada) . El medidor saldrá del modo de presentación de Caja de Herramientas cuando el extremo de la presentación se alcanza y el conmutador de presentación alternativo ya no está activado. Debe observarse, como se ha descrito anteriormente, que el medidor continuará llevando a cabo todas las operaciones del medidor de modo normal mientras que está activa la secuencia de presentación de la Caja de Herramientas. Cuando el conmutador de presentación alternativa no se activa, el dispositivo de presentación 33 del medidor funciona en un modo de presentación normal para el medidor 34. La comunicación hacia o desde el medidor también puede lograrse a través del módulo 44 de extremo frontal a través de la conexión con el orificio 162 óptico. Por lo tanto, el paquete de diagnóstico del sistema del medidor electrónico integral de la presente invención proporciona la capacidad para la auto-comprobación continua de los componentes internos del medidor, así como alertará al personal de campo de cualquier error descubierto, sin interrupción del funcionamiento del medidor. El sistema proporciona asimismo la capacidad para comprobaciones de diagnóstico de sistema constantes y presentación de aquellos resultados de diagnóstico para proporcionar datos de diagnóstico pertinentes a personal del sistema durante o después de la instalación del medidor. El sistema proporciona la flexibilidad de permitir que el usuario programe el sistema para seleccionar y definir las funciones de parámetros apropiados para el servicio específico sustentado por la instalación del medidor. Finalmente, la capacidad de presentación de la Caja de Herramientas de la presente invención permite la presentación periódica de información valiosa relacionada con el funcionamiento interno del medidor así como el carácter del servicio sustentado por el medidor o de nuevo sin interrupción del servicio normal y el funcionamiento del medidor. Aún cuando se ha descrito detalladamente la mejor manera para llevar a cabo la invención, aquellos familiarizados con la técnica con la cual se relaciona esta invención reconocerán varios diseños y modalidades alternatioas para llevar a la práctica la invención como se define mediante las siguientes reivinciaciones .

Claims (12)

REIVINDICACIONES :

1. Un medidor electrónico que comprueba un paquete de diagnostico de sistema eléctrico que incluye: un microprocesador; una memoria de almacenamiento conectada apropiadamente con el microprocesador; un circuito lógico para llevar a cabo periódicamente de manera automática una prueba preseleccionada de las comprobaciones del medidor y el registro de cualesquiera de los errores detectados del mismo; un circuito lógico para llevar a cabo automáticamente de manera periódica una serie preseleccionada de pruebas de diagnóstico del sistema y para registrar cualesquiera de los resultados que excedan los umbrales predefinidos; un medio de presentación para presentar mensajes de error que identifican uno o más errores descubiertos como resultado de las comprobaciones del medidor llevadas a caba durante un período predefinido; y un medio de presentación para presentar mensajes de diagnóstico que identifican cualesquiera de los errores descubiertos como un resultado de las pruebas de diagnóstico del sistema llevadas a cabo durante un período predefinido .

2. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, que además incluye un circuito lógico para determinar automáticamente el tipo de servicio eléctrico en donde se instala el medidor.

3. El sistema de conformidad con la reivindicación 2, en donde el circuito lógico para determinar automáticamente el tipo de servicio eléctrico en donde se instala el medidor lleva a cabo esta determinación durante la iniciación del medidor durante la instalación del medidor.

4. El sistema de conformidad con la reivindicación 3, en donde el circuito lógica para determinar automáticamente el servicio eléctrico en donde se instala el medidor lleva a cabo esta determinación durante la reconfiguración del medidor.

5. El sistema de conformidad con la reivindicación 2, en donde el circuito lógico para determinar el servicio eléctrico en donde se instala el medidor lleva a cabo automáticamente de maenra periódica esta determinación durante el funcionamiento normal del medidor.

6. Un paquete de diagnóstico del sistema eléctrico del medidor electrónico que incluye: un microprocesador; un medio de almacenamiento conectado apropiadamente con el microprocesador; un circuito lógico para determinar automáticamente el tipo de sistema eléctrico en donde se instala el medidor.

7. El sistema de conformidad con la reivindicación 6, que además incluye un circuito lógico para asegurar la información de voltaje desde el sistema eléctrico medido de esta manera.

8. El sistema de conformidad con la reivindicación 6, en donde el circuito lógico para asegurarse la información de voltaje desde el sistema eléctrico incluye un circuito lógico para determinar el ángulo de fase, por lo menos un fasor de voltaje con relación a un fasor de voltaje de base seleccionado, y en donde el circuito lógico para determinar el tipo de servicio eléctrico incluye un circuito lógico para comparar el ángulo de fase de voltaje de por lo menos un fasor con relación al fasor de base seleccionado a un juego de ángulos de fasor de voltaje preseleccionados para tipos diferentes posibles de servicios eléctricos, y para determinar el tipo de servicio eléctrico en caso de haberlo, como una función del ángulo de fasor de voltaje.

9. El sistema de conformidad con la reivindicación 8, en donde el circuito lógico para determinar el tipo de servicio eléctrico hace esta determinación sobre la base del ángulo entre el fasor de voltaje de la fase C, Vc, y el fasor de voltaje de la fase A, Va, así como el factor de forma predefinida del medidor.

10. El sistema de conformidad con la reivindicación 9, en donde el circuito lógico para determinar el ángulo de fase de por lo menos un fasor con relación a un fasor de base seleccionado incluye un circuito lógico para almacenar los valores digitales acumulados que corresponden al voltaje instantáneo medido para el fasor de base Xß, almacenar los valores digitales acumulados que corresponden al valor instantáneo medido para otro fasor seleccionado, X¡^, determinando, durante un período predefinido, los valores de RMS para Xß y X^, XE_(RMS) y ?N(jyy[5), representados, respectivamente, que determinan el producto P, de XB(RMS) y XN(RMS)' determinando el valor promedio, Q, del producto de las dos ondas sinusoidales que corresponden a Xß y X^, y deteminar el valor promedio, Y, del producto de las dos ondas sinusoidales que corresponden a una versión desplazada de Xß, representada como Xg(_9Q).

11. El sistema de conformidad con la reivindicación 10, en donde el circuito lógico además incluye un circuito lógico para determinar la magnitud del ángulo de fase de un fasor con relación al fasor de base, seleccionado, ?, igual al arceos (0/P) .

12. El sistema de conformidad con la reivindicación 11, en donde el fasor de base, Xß, es el fasor de voltaje de fase A, y en donde el otro fasor seleccinado X^-, es el fasor de voltaje de fase C.