WO2012088574A1

WO2012088574A1 - Dispositivo de vinculação de medidor eletrônico de energia elétrica a mostrador remoto de consumo

Info

Publication number: WO2012088574A1
Application number: PCT/BR2011/000501
Authority: WO
Inventors: Fábio de Oliveira TOLEDO; Welson Régis JACOMETTI; Giordano Bruno WOLANIUK; Vilson Rodrigo MOGNON; Maria Cláudia Cortez CARNEIRO; Alexandre BAGAROLLI
Original assignee: Light Serviços De Eletricidade S/A; Cas Tecnologia S/A; Instituto De Tecnologia Para O Desenvolvimento - Lactec; FUNDAÇÃO CPQD - Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em Telecomunicações
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2012-07-05
Also published as: BRPI1005073A2; EP2660612A1; US20140300487A1; EP2660612A4; AR084626A1

Abstract

O objeto da presente invenção consiste em um dispositivo que vincula um medidor de energia elétrica digital a um mostrador remoto de consumo de tal forma que não exista a possibilidade de erro operacional e, em 100% dos casos, um medidor com mostrador remoto seja instalado em que a associação lógica entre medidor e mostrador seja corretamente realizável.

Description

DISPOSITIVO DE VINCULAÇÃO DE MEDIDOR ELETRÔNICO DE ENERGIA ELÉTRICA A MOSTRADOR REMOTO DE CONSUMO CAMPO DE APLICAÇÃO

A presente patente de invenção se refere a medidores de energia elétrica digitais e mostradores remotos de consumo digitais e, em particular, à associação lógica entre estes dois elementos através de um mecanismo digital de comunicação por modulação de corrente através do ramal de ligação do consumidor.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Medidores eletrônicos com mostradores remotos de consumo são uma realidade e já são conhecidos no estado da técnica.

Em geral, sua aplicação ocorre em situações onde - por algum motivo, o medidor eletrônico de energia é instalado em local que não permite que o consumidor tenha acesso ao seu mostrador de consumo e, em função das regras definidas por Agências Regulatórias, ou ainda, em função da conveniência de apresentar ao consumidor seu consumo, um mostrador remoto necessita ser instalado.

Mostradores remotos de consumo em geral relacionam-se com os medidores aos quais estão associados através de mídias de comunicação de dados, seja através de ligações físicas - tais como fibra óptica, seja através de ligações através de transmissão de dados por meios eletromagnéticos, tais como radiofrequência induzida ou irradiada.

Quando a mídia de comunicação de dados entre o medidor e o mostrador remoto é realizada por meios eletromagnéticos, existe um relacionamento lógico estabelecido entre ambos que determina que os dados enviados pelo medidor sejam adequadamente recebidos pelo mostrador e vice-versa. Este relacionamento lógico determina, em última instância, que o medidor aplicado à unidade consumidora (nome dado a um consumidor de energia elétrica pela companhia distribuidora de energia elétrica) envie seus dados corretamente ao mostrador instalado junto à unidade consumidora correspondente e não ao mostrador instalado, por exemplo, na unidade consumidora vizinha.

Para que este relacionamento se estabeleça, o atual estado da técnica permite diferentes abordagens. Em uma abordagem, medidores e mostradores são fabricados e sua associação é realizada em fábrica, de tal forma que o par (medidor/mostrador) - uma vez corretamente instalado (isto é, o medidor instalado no início do ramal de ligação de um consumidor e o mostrador no final do ramal de ligação do mesmo consumidor), a comunicação de dados corretamente se estabelece. Em outra abordagem, medidores e mostradores são associados de maneira lógica, através de programação de parâmetros utilizando ferramentas tais como computadores, que programam a qual medidor pertence um mostrador e/ou vice-versa.

Quando ocorre um erro operacional no processo de associação de um medidor equipado com mostrador remoto, este erro termina por causar o funcionamento incorreto do mostrador remoto, seja por não receber dados do medidor do consumidor, seja por apresentar dados de um medidor que não é aquele instalado para o consumidor, trazendo prejuízos e retrabalhos para as distribuidoras de energia elétrica que utilizam este tipo de equipamento, além de prejuízos e desconfortos aos consumidores, que necessitam da informação correta para seu planejamento familiar.

OBJETO DA INVENÇÃO

O objeto da presente invenção consiste em um mecanismo para associar um medidor de energia elétrica digital a um mostrador remoto de consumo de tal forma que não exista a possibilidade de erro operacional e, em 100% dos casos, um medidor com mostrador remoto seja instalado em que a associação lógica entre medidor e mostrador seja corretamente realizável.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A Figura 1 apresenta o diagrama representativo de um medidor de energia digital e um mostrador remoto instalados em campo em uma de suas possíveis configurações.

A Figura 2 apresenta o processo de vinculação do mostrador remoto de consumo ao medidor de energia.

A Figura 3 apresenta o funcionamento do medidor de energia já vinculado ao mostrador remoto de consumo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A presente patente de invenção se refere a medidores de energia elétrica digitais e mostradores remotos de consumo digitais e, em particular, ao mecanismo e procedimento de associação lógica entre estes dois elementos de tal forma que não exista a possibilidade de erro operacional, e que o procedimento realizado para esta associação tenha custo e complexidade muito reduzidos.

O uso de energia elétrica por residências, comércios e indústrias é uma característica da sociedade contemporânea cuja prática iniciou-se há mais de uma centena de anos. A medição de energia elétrica através de medidores é uma prática que começou quase ao mesmo tempo. As primeiras patentes de invenção associadas a medidores eletromecânicos de energia elétrica foram solicitadas por Gardiner (1872) e Fuller (1878) e, desde então, tem sido comum em todos os países do mundo a construção de redes de distribuição de energia elétrica onde, para cada consumidor, é instalado um medidor de energia elétrica na entrada da residência ou estabelecimento comercial ou industrial, destinado a registrar quanta energia elétrica foi utilizada pelo consumidor com a finalidade de possibilitar processos de cobrança. Desde sua invenção, os medidores de energia elétrica apresentam em seu painel frontal informações que permitem que o consumo em um dado período, por exemplo, um mês, seja aferido por processos de anotação manual e, mediante a contabilização cíclica, o valor adequado seja cobrado de cada consumidor.

Mais recentemente, com o advento da eletrônica, os medidores de energia elétrica passaram a ser eletrônicos, evitando o uso de engrenagens e mostradores analógicos em prol do uso de circuitos eletrônicos e mostradores digitais para apresentar os dados relativos ao consumo e a demanda de energia elétrica.

Com a introdução de medidores eletrônicos, um grande número de problemas associados ao local de instalação dos medidores na entrada de residências passou a ser solucionado com montagens que colocaram os medidores em postes, em gabinetes fechados e lacrados ou ainda, em gabinetes protegidos contra alguns desastres naturais tais como inundações. E conhecido o fato de que em locais onde há inundações sazonais, a instalação tradicional do medidor junto ao muro de entrada da residência traz prejuízos constantes com a ruína dos aparelhos. Além disso, em locais onde a organização urbana é precária, onde as fachadas das residências não são de alvenaria, em áreas de ocupação ou ainda, em áreas onde existe constante mudança da estrutura das residências, as distribuidoras têm optado pela instalação dos medidores junto aos postes próximos às residências, em gabinetes elevados e fechados para proteção contra ação do tempo, e o ramal de ligação - que é o conjunto de fios elétricos que liga o medidor à rede elétrica, sai destes gabinetes com sua energia já devidamente medida até a residência do consumidor.

A necessidade de informação ao consumidor, determinada pela Regulamentação vigente em cada país ou região e, neste caso, obrigatória em nosso país conforme definido pela ANEEL da mesma forma que ocorre em outras regiões do mundo, obriga as distribuidoras de energia elétrica a instalar, além do medidor de energia eletrônico, um mostrador remoto de consumo de forma que o consumidor, em sua própria residência, tenha a conveniência de verificar suas informações de consumo tal como estão sendo medidas no medidor que está instalado longe de seu alcance visual.

Ocorre que, na instalação de um medidor longe do alcance visual do consumidor e do mostrador remoto para atender a Regulamentação vigente, existem procedimentos operacionais a serem desempenhados. Em todos os procedimentos operacionais vigentes ocorrem dificuldades e complexidades que oneram o processo de instalação e também produzem resultados que não podem, garantidamente, exceto por ações que demandam maior tempo e dispêndio financeiro, ser facilmente validadas.

A medição de energia gera informações que irão determinar o valor a ser faturado para cada consumidor. É imperativo que os consumidores possuam mostradores remotos que reflitam corretamente o valor medido para permitir não apenas o acompanhamento do consumo pelo consumidor como também a verificação das faturas recebidas.

Neste cenário, um medidor eletrônico pode ser vinculado ao seu mostrador em fábrica, no laboratório da distribuidora (antes de ser encaminhado para instalação na residência do consumidor) ou ainda, em campo, durante o próprio processo de instalação.

Ocorre que todas estas abordagens geram problemas em potencial. Em primeiro lugar, a vinculação em fábrica produz um par - medidor/mostrador, que deve necessariamente ser instalado de forma conjugada. Isso gera inúmeros problemas: no processo logístico de armazenamento e encaminhamento de milhares de medidores para instalação, a distribuidora terá de assegurar a manutenção dos pares medidor/mostrador juntos, ou terá de desenvolver outras técnicas para localizar, para cada medidor, seu mostrador vinculado. No processo de instalação em si, muitas vezes a instalação dos medidores antecede a instalação dos mostradores, uma vez que a própria rede elétrica precisa ser criada. Ao instalar posteriormente os mostradores, seria necessário verificar de maneira indiscutível que medidor está ligado a cada consumidor. Qualquer erro nesta verificação, seja através de processos documentais, seja através da observação visual nos gabinetes dos medidores, trará custos extras, além da natural possibilidade de erro - seja na informação, seja no próprio procedimento, instalando um mostrador diferente do correto e, por consequência, ou não apresentando dados ao consumidor (no caso do mostrador estar errado e seu medidor correspondente sequer ter sido instalado) ou ainda, apresentando informações incorretas (no caso do mostrador ter sido, por exemplo, trocado entre duas residências adjacentes). Em ambos os casos, haverá prejuízos tanto à distribuidora quanto ao consumidor. Em caso de defeito, digamos do mostrador remoto, a vinculação em fábrica obrigará a distribuidora a substituir tanto o medidor quanto o mostrador, o que torna a correção do defeito potencialmente mais onerosa (A).

A vinculação entre medidor e mostrador realizada previamente em um ambiente controlado que não seja a própria fábrica, mas um laboratório - por exemplo, na distribuidora, resolveria parcialmente o problema dos custos na substituição de peças defeituosas, porém não resolve totalmente os problemas apontados em (A) e acrescenta a estes outro: a necessidade da criação de toda uma logística, envolvendo pessoas, espaço físico e procedimentos que também oneram o processo, sem contar que podem introduzir outros erros ao processo como consequência de uma configuração prévia que ocorre fora do ambiente de instalação propriamente dito (B).

A flexibilização total, que permite que o mostrador remoto seja configurado no exato momento em que é efetivamente instalado na residência do consumidor é a alternativa que melhor resolveria os problemas apontados em (A) e (B), não fosse os meios atualmente disponíveis. É esse problema que a presente invenção soluciona.

Em geral, os meios para vinculação entre medidor e mostrador remoto implicam em atividades de cadastro, que consistem em configurar uma ou mais das seguintes informações aos dois equipamentos envolvidos (medidor/mostrador): o número de série do medidor informado ao mostrador, o número de série do mostrador informado ao medidor, ou ainda, e de forma mais propensa a erros, o número de série de ambos os equipamentos a um terceiro, no caso um sistema de automação baseado em software, que por sua vez fará a vinculação lógica entre os equipamentos.

Por se tratarem de informações que necessitam trafegar de um lado a outro, em geral, mesmo com a ajuda de outros acessórios eletrônicos tais como computadores pessoais, computadores de mão, coletores de dados, dentre outros, há sempre a possibilidade de erro de anotação, erros de transmissão, erros de observação (por exemplo, observando um medidor em um poste e erroneamente associando a uma residência que está a vários metros de distância dentre um conjunto de pequenas residências). A possibilidade de erros é grande, e sua correção custa tempo, recursos financeiros e gera insatisfação - novamente, de todas as partes e da sociedade (C).

Transmissão de dados por Modulação de Corrente é o nome dado para um conjunto de técnicas eletrônicas e computacionais para permitir a transmissão digital de dados. Modulação, em eletrônica, é o processo de utilização da variação de uma ou mais propriedades de uma onda - chamada portadora, com respeito a um Sinal Modulado. Na presente invenção, a transmissão de dados por Modulação de Corrente será utilizada para vincular de forma biunívoca um mostrador remoto a um medidor de energia digital. Um Transmissor de dados pela técnica de Modulação de Corrente (ou mesmo por qualquer outra técnica) codifica dados e os envia. Um Receptor de dados decodifica dados e os recebe.

A função de vinculação é obtida através de um procedimento simples, direto e livre de potenciais erros. Considerando um medidor instalado, seja ele em um poste próximo à residência, seja ele em um gabinete fechado, há - partindo deste medidor, um conjunto de fios que leva até a residência. Estes fios conectam a rede elétrica à residência do consumidor, e o simples fato de que os fios estão chegando à residência - e que possuem energia elétrica, é suficiente para estabelecer que, do outro lado, existe um medidor, não importando qual é esse medidor, seu número de série ou qualquer outra característica para o processo de vinculação.

Este medidor, instalado para esta residência, possui o recurso de ser um Receptor, de forma a perceber uma transmissão de dados por Modulação de Corrente proveniente de um Transmissor. O Transmissor, neste caso, é o próprio mostrador remoto, ou ainda uma ferramenta ligada temporariamente juntamente com o mostrador remoto e que, utilizando o fio que leva o mostrador até o medidor de energia, transmite pelo fio de energia elétrica a informação de qual é o mostrador a ser vinculado. Ao assim fazer, não existirá dúvida de qual mostrador está sendo ligado ao medidor e ambos, a partir deste ponto, poderão fazer uso de qualquer outra mídia de comunicação para trocar dados de maneira bidirecional, não havendo a necessidade de continuidade na transmissão de dados pela Modulação de Corrente utilizada para o processo de vinculação.

De fato, a inovação aplicada nesta Patente de Invenção e, em particular, sua sabedoria, deve-se ao fato de que o medidor de energia já é um aparelho dedicado a perceber sinais de corrente. Em geral, utiliza a informação de correntes para medir o fornecimento de energia elétrica. Num processo de vinculação entre um medidor e um mostrador remoto segundo esta Patente de Invenção, um medidor de energia elétrica será equipado com seu sensor natural de corrente, além da capacidade de reconhecer e decodificar sinais transmitidos por Modulação de Corrente. Para tornar este processo ainda mais seguro, ele será feito por correntes extremamente baixas, enquanto a residência estiver ainda efetivamente sem o fornecimento de energia elétrica, de forma a que - quando for efetivamente abastecida, a vinculação já terá sido realizada e o consumidor terá desde o princípio do fornecimento a possibilidade de acompanhar os dados em seu mostrador remoto.

O mostrador remoto, por sua vez, pode ser diretamente o Transmissor ou, se por ventura economicamente for mais interessante, utilizar-se de uma ferramenta utilizada apenas no processo de instalação para operar como Transmissor.

A presente invenção foi concebida com o objetivo estabelecer padrões mais seguros para concessionárias distribuidoras e consumidores no que diz respeito à correta instalação de medidores de energia digitais e sua associação a mostradores remotos de consumo. De acordo com este objetivo, a invenção é apresentada a seguir com descrição detalhada de cada componente fazendo-se referência às folhas de desenhos anexas.

A presente invenção não se trata nem de um medidor eletrônico de energia elétrica nem de um mostrador remoto de consumo, mas de ambos utilizados em conjunto, e vinculados de forma a eliminar qualquer possibilidade de erro de vinculação além de reduzir custos operacionais associados ao processo de instalação, ativação e vinculação destes equipamentos, de forma a concretizar o objetivo acima exposto em sua totalidade e de forma absolutamente inovadora.

A Figura 1 apresenta o diagrama representativo de um medidor de energia digital e um mostrador remoto instalados em campo em uma de suas possíveis configurações, contendo o medidor instalado em um poste próximo à residência (a), o ramal de ligação de energia elétrica do consumidor (b) e o mostrador remoto de consumo instalado na área limítrofe da residência do consumidor (c). De acordo com a presente invenção, o sistema que associa um medidor de energia elétrica digital a um mostrador remoto de consumo é composto pelos seguintes componentes:

- Medidor Eletrônico Digital de Energia (a);

- Ramal de Ligação de Energia Elétrica do Consumidor (b);

- Mostrador Remoto de Consumo(c);

- Controlador de Carga (d); e

- Unidade Consumidora (não mostrada).

Definições:

Medidor Eletrônico Digital de Energia (a): dispositivo composto por circuitos eletrônicos e mostradores digitais para registrar e apresentar os dados relativos ao consumo e a demanda de energia elétrica.

Ramal de Ligação de Energia Elétrica da Unidade Consumidora (b): conjunto de fios elétricos que liga o medidor à rede elétrica e o medidor até a unidade consumidora.

Mostrador Remoto de Consumo(c : dispositivo que permite que o consumidor, em sua unidade consumidora, tenha a conveniência de verificar suas informações de consumo tal como estão sendo medidas no medidor que está instalado longe de seu alcance visual.

Controlador de Carga (d : ferramenta de vinculação do Mostrador Remoto de Consumo ao Medidor Eletrônico Digital de Energia, equipada com mecanismo de transmissão de dados por modulação de corrente para envio de dados.

Unidade consumidora: unidade física de consumo correspondente às instalações de um consumidor.

A Figura 2 apresenta o processo de vinculação do mostrador remoto de consumo ao medidor de energia considerando o procedimento de ligação do mostrador (a), o procedimento de Modulação de Corrente realizado pelo Controlador de Carga e, ainda, o Controlador de Carga realizando a transmissão de dados.

No sistema da invenção o procedimento para associar um medidor de energia elétrica digital a um mostrador remoto de consumo se inicia a partir da instalação física do Medidor Eletrônico Digital (a), correspondente a uma Unidade Consumidora (não mostrada).

Para realizar a associação lógica entre o Medidor Eletrônico Digital (a) e o Mostrador Remoto de Consumo(c) correspondente, instala-se o Mostrador Remoto de Consumo(c) na Unidade Consumidora determinada.

A seguir, o Controlador de Carga (d) é conectado fisicamente ao Ramal de Ligação de Energia Elétrica da Unidade Consumidora (b) determinada e através de uma porta ótica (PO) ao Mostrador Remoto de Consumo (c) correspondente.

O Controlador de Carga (d) gera uma quantificação de corrente para o Medidor Eletrônico Digital (a) através do chaveamento de uma carga, enviando um sinal por modulação de corrente e indicando para este Medidor que existe um Controlador de Carga (d) associado ao Ramal de Ligação de Energia Elétrica da Unidade Consumidora (b).

Ao identificar essa modulação de corrente associada ao Ramal de Ligação de Energia Elétrica da Unidade Consumidora (b), o Medidor Eletrônico Digital (a) gera outro sinal para o Controlador de Carga (d), via rádio, confirmando o reconhecimento do Controlador de Carga (d).

Através de uma conexão ótica, o Controlador de Carga (d) lê e codifica o número de série do Mostrador Remoto de Consumo (c) e o envia ao Medidor Eletrônico Digital (a), via sinal por modulação de corrente. Após receber o número de série do Mostrador Remoto de Consumo (c), o Medidor Eletrônico Digital (a) confirma o recebimento, via sinal de rádio ao Controlador de Carga (d).

Desta forma, é estabelecida a perfeita associação lógica entre o Medidor Eletrônico Digital (a) e o Mostrador Remoto de Consumo (c) e o procedimento está concluído sem erros de vinculação.

A Figura 3 apresenta o funcionamento do medidor de energia (a) já vinculado ao mostrador remoto de consumo (c), demonstrando a transmissão por qualquer mídia que venha a ser utilizada de um pacote de dados do medidor (a) endereçada ao mostrador (c) e sua correia recepção pelo mostrador (c).

O mecanismo e o procedimento de vinculação de um mostrador remoto de consumo a um medidor de energia descrito na presente Patente de Invenção permitem que a vinculação seja feita de maneira absolutamente segura e, portanto, dispensa a necessidade de que a vinculação seja feita diretamente pelo fabricante em fábrica, resolvendo de maneira cabal um dos problemas anteriormente descritos (A).

Além disso, o fato de que a vinculação em campo é feita de maneira absolutamente segura dispensa a necessidade de que a vinculação seja feita em qualquer outro ambiente controlado, como, por exemplo, laboratórios da distribuidora de energia elétrica, resolvendo de maneira cabal outro dos problemas anteriormente descritos (B).

Da maneira que foi concebida, a presente Invenção assegura ainda, que a vinculação realizada em campo terá como consequência a correta associação entre o medidor efetivamente aplicado ao consumidor e o mostrador remoto de consumo, permitindo ainda que o profissional que realiza esta vinculação possa garantir que a residência - e seu cadastro junto à distribuidora de energia elétrica estão efetivamente corretos, o que, em qualquer outra situação seria exatamente o contrário (o profissional dependeria das informações cadastrais para verificar a correção de seu trabalho de vinculação), e isso determina a resolução completa de todos os problemas relacionados ao processo de vinculação medidor/mostrador, com o benefício extra de gerar os meios através dos quais a distribuidora terá suas informações cadastrais possivelmente verificadas, resolvendo completamente os demais problemas anteriormente descritos (C).

De maneira absolutamente inovadora, a presente invenção resolve ainda uma série de problemas colaterais associados ao processo de faturamento de energia elétrica. Qualquer consumidor terá garantias práticas de que seu mostrador apresenta efetivamente dados enviados pelo medidor aplicado à medição de seu consumo. Assim, o consumidor poderá, de forma equivalente à distribuidora de energia elétrica, ter a segurança inequívoca de que seu faturamento foi originado pelo medidor que se encontra instalado em sua residência ou estabelecimento comercial ou industrial.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de vinculação de medidor eletrônico de energia elétrica a mostrador remoto de consumo, caracterizado por compreender:

medidor de energia elétrica digital (a) associado logicamente a mostrador remoto de consumo (c) instalado em unidade consumidora;

controlador de carga (d) conectado fisicamente ao ramal de ligação de energia elétrica da unidade consumidora (b) determinada e por meio de uma porta ótica (PO) ao mostrador remoto de consumo (c) correspondente realizando a associação lógica entre o medidor eletrônico digital (a) e o mostrador remoto de consumo(c) correspondente.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o controlador de carga (d) gerar uma quantificação de corrente para o medidor eletrônico digital (a) através do chaveamento de uma carga, enviando um sinal por modulação de corrente e indicando para este medidor que existe um controlador de carga (d) associado ao ramal de ligação de energia elétrica da unidade consumidora (b).

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o medidor eletrônico digital (a), ao identificar essa modulação de corrente associada ao ramal de ligação de energia elétrica da unidade consumidora (b), gerar outro sinal para o controlador de carga (d), via rádio, confirmando o reconhecimento do controlador de carga (d).

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o controlador de carga (d), por meio de uma conexão ótica, ler e codificar o número de série do mostrador remoto de consumo (c), e enviar ao medidor eletrônico digital (a), via sinal por modulação de corrente.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por após receber o número de série do mostrador remoto de consumo (c), o medidor eletrônico digital (a) confirmar o recebimento, via sinal de rádio, ao controlador de carga (d) estabelecendo a perfeita associação lógica entre medidor eletrônico digital (a) e mostrador remoto de consumo (c).