ES2343151T3 - Sistema distribuidor de comunicacion por cable electrico. - Google Patents
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Abstract
Un sistema distribuidor de comunicación por cable eléctrico que comprende: - un servidor de comunicaciones (1), dispuesto para enviar y recibir mensajes a través de una red de telecomunicaciones (2), - una subestación de distribución de energía (3) que comprende al menos un transformador, a la que se conecta una red de distribución de energía (4) hacia los usuarios finales (5), - por lo menos una puerta de enlace (6; 18), dispuesta para la transferencia de mensajes desde la red de telecomunicaciones (2) a los cables eléctricos de la red de distribución de energía (4) y viceversa, los mensajes en las líneas eléctricas están en una banda predeterminada de frecuencias utilizada para la comunicación por cable eléctrico, - una pluralidad de dispositivos inteligentes de medición (7; 17; 27) en las redes de suministro a los usuarios finales, cada uno se dispone para medir el consumo de energía por parte del usuario final correspondiente y comprende un módem (8; 18) de comunicación por cable eléctrico conectado a la red de distribución de energía eléctrica para enviar y recibir mensajes dentro de la banda de frecuencias predeterminadas por la red de distribución de energía (4), caracterizado por que el sistema comprende además unos filtros (10, 11) de comunicación por cable eléctrico en los cables eléctricos que conectan la red de distribución de energía y las redes de suministro a los usuarios finales y en los cables eléctricos que conectan la red de distribución de energía a la subestación de distribución de energía, cada filtro comprende componentes de filtrado (L1, R1, C1; L2, R2, C2) para bloquear las frecuencias en la banda de frecuencia predeterminada.
Description
Sistema distribuidor de comunicación por cable
eléctrico.
La presente invención se refiere al campo de la
comunicación por cable eléctrico (PLC).
En los próximos años, las empresas de servicios
públicos, en el caso de las que hacen funcionar las redes de
distribución de electricidad, empezarán a sustituir la mayor parte o
la totalidad de sus medidores electromecánicos Ferraris por los
denominados "medidores inteligentes" que pueden ser leídos a
distancia. Existen varias maneras de comunicarse con esos
medidores, pero una en particular se ajusta idealmente para la
tarea, a saber la comunicación por cable eléctrico o PLC. Ofrece
dos grandes ventajas: está en manos de los propios operadores de la
red de BT (Baja Tensión) y es un medio para obtener un
funcionamiento de "conectar y funcionar" ("plug and play")
cuando el medidor se conecta automáticamente a la plataforma de
comunicación ya que el contador se ramifica en la red de baja
tensión. De las experiencias en todo el mundo los resultados
muestran que la comunicación PLC es bastante poco fiable y en
muchos casos se interrumpe durante varias horas al día porque se
genera mucho ruido y distorsión por todo tipo de aparatos en las
casas y los edificios. Además, la potencia a AF (Alta Frecuencia)
(HF: High Frecuency) inyectada por los módem PLC en los cables o
líneas de exterior se ve seriamente limitada por la muy baja y
variable impedancia que se ve en las conexiones de BT a los clientes
y en la subestación de BT en el transformador de potencia.
El documento de EE.UU. 2003/179714 A1 describe
un sistema distribuidor de comunicación por cable eléctrico que
comprende las características mencionadas en el preámbulo de la
reivindicación 1.
El documento de EE.UU. 2001/045888 A1 se refiere
a la comunicación por cable eléctrico en general y proporciona una
solución para aislar unos abonados de otros o de un transformador de
distribución.
Uno de los objetivos de la presente invención es
proporcionar un sistema distribuidor de comunicación por cable
eléctrico más fiable.
Este objetivo se logra de acuerdo a la invención
con un sistema distribuidor de comunicación por cable eléctrico que
muestra las características técnicas de la reivindicación
primera.
El sistema distribuidor de comunicación por
cable eléctrico de acuerdo con la invención comprende:
- -
- un servidor de comunicaciones, dispuesto para enviar y recibir mensajes a través de una red de telecomunicaciones,
- -
- una subestación de distribución de energía que comprende al menos un transformador, a la que se conecta una red de distribución de energía hacia los usuarios finales,
- -
- por lo menos una puerta de enlace, dispuesta para la transferencia de mensajes desde la red de telecomunicaciones a las líneas eléctricas de la red de distribución de energía y viceversa, los mensajes en las líneas eléctricas están en una banda predeterminada de frecuencias utilizada para la comunicación por cable eléctrico,
- -
- una pluralidad de dispositivos inteligentes de medición en las redes de suministro a los usuarios finales, cada uno se proporciona para medir el consumo de energía por parte del usuario final correspondiente y comprende un módem de comunicación por cable eléctrico conectado a la red de distribución de energía eléctrica para enviar y recibir mensajes dentro de la banda de frecuencias predeterminadas por la red de distribución de energía.
El sistema de la invención se caracteriza por
que comprende filtros de comunicación por cable eléctrico en los
cables eléctricos que conectan la red de distribución de energía y
las redes de suministro a los usuarios finales, así como en los
cables eléctricos que conectan la red de distribución de energía a
la subestación de distribución de energía. Cada uno de estos
filtros comprende componentes de filtrado para bloquear las
frecuencias en la banda de frecuencia predeterminada, que se utiliza
para la comunicación por cable eléctrico en la red de distribución
de energía eléctrica.
La solución técnica propuesta de acuerdo con la
invención subsana las fuentes de perturbaciones desde ambos lados
mediante la inserción de, por un lado, un filtro que aísla la red de
distribución de energía de las instalaciones del usuario final en
las frecuencias de PLC utilizadas por los dispositivos de medición
inteligentes, módems PLC externos o concentradores y, por otro
lado, un filtro que separa la red de distribución de energía
eléctrica de la muy baja y variable impedancia que se ve en el
transformador de potencia en la subestación, a la vez que tiene un
impacto mínimo en la red de distribución de energía en la frecuencia
de la red de suministro.
El uso de estos filtros puede reducir
considerablemente el coste recurrente de funcionamiento y de
mantenimiento que el operador de red normalmente necesita para
mantener funcionando el sistema PLC y por lo tanto puede ofrecer
una gran rentabilidad. Por otra parte, la relación entre la señal y
el ruido se puede mejorar mucho, de manera que son necesarias
muchas menos retransmisiones y se puede considerar el uso de
modulaciones más eficientes como QPSK y QAM. Estos pueden ofrecer
una mayor eficiencia de ancho de banda (= velocidad de datos
dividida por el ancho de banda usado) que el FSK u otros sistemas de
modulación ineficiente de ancho de banda que se utilizan comúnmente
para PLC de manera que se vuelven factibles funciones que requieren
de mayor capacidad y menor latencia.
En realizaciones preferidas, cada filtro de
comunicación por cable eléctrico es un circuito de filtro pasivo
que comprende un primer componente eléctrico que tiene una primera
impedancia predeterminada para bloquear la banda de frecuencia
predeterminada utilizada para la comunicación por cable eléctrico y
un segundo componente eléctrico que tiene una segunda impedancia
para pasar una segunda banda de frecuencias que abarca la frecuencia
de red de la red de distribución de energía. Un ejemplo de tal
circuito de filtro pasivo comprende uno o más circuitos resonantes
en paralelo, por ejemplo redes LC, que se inserta entre la red de
distribución de energía eléctrica y la instalación de usuario
final, teniendo impedancias de tal manera que se obtiene una banda
de frecuencias de rechazo que cubre el rango de frecuencia
utilizado de los módems PLC. Preferiblemente, el centro de la banda
de frecuencias de rechazo es por lo menos dos decenas mayor que la
frecuencia de la red para limitar el impacto de los filtros en la
transmisión de energía eléctrica en la frecuencia de la red.
Según realizaciones preferidas de la invención,
los filtros se pueden instalar tanto en los propios dispositivos de
medición inteligentes o en la parte exterior. En ambos casos la
señal del módem PLC tiene que ser inyectada aguas arriba desde el
filtro (o filtros).
En la realización más preferida, sustancialmente
todos puntos de acceso de la red de distribución de energía
eléctrica cuentan con un filtro de PLC. Esto puede incluir cualquier
punto de acceso sin medición, como los utilizados a menudo para el
alumbrado público y cabinas telefónicas u otros.
Una puerta de enlace puede ser, por ejemplo,
proporcionada en la subestación, o en otra parte de la red de
distribución de energía. En una realización preferida, una o más
puertas de enlace se combinan con uno o más de los módems de
comunicación por cable eléctrico, de modo que no es necesario
proporcionar ninguna puerta de enlace por separado. Esto significa
que la comunicación entre el servidor PLC y los dispositivos de
medición inteligente sin puerta de enlace se produce a través de
uno de los dispositivos de medición inteligente de puerta de
enlace. Esta solución es muy conveniente cuando se utiliza por
ejemplo Internet, una línea telefónica o cualquier otra red de
telecomunicaciones presentes en la instalación del usuario final
para la comunicación entre la puerta de enlace y el servidor de
PLC. La red de telecomunicaciones también puede ser cualquier red
de telecomunicaciones inalámbrica conocida por un experto en la
técnica. En el caso de que haya presentes varias puertas de enlace,
la función de puerta de enlace se puede transferir desde la una a la
otra cuando sea necesario.
En realizaciones preferidas, los dispositivos de
medición inteligente pueden estar provistos además de una interfaz
de comunicación hacia los aparatos de usuario final, tal como por
ejemplo una interfaz de red de área local, una interfaz inalámbrica
(por ejemplo, Bluetooth), una interfaz de comunicación por cable
eléctrico en casa u otro. De esta manera, por ejemplo, el
distribuidor de energía puede lograr el control de aparatos
electrodomésticos tales como, por ejemplo, calderas eléctricas,
aparatos de calefacción, lavadoras, secadoras y similares, u otros
aparatos, y apagarlos o encenderlos de acuerdo con un programa de
tiempo determinado. Esto puede dar lugar a un consumo total de
energía más uniforme, lo cual es beneficioso desde el punto de
vista de la producción, transporte y distribución de la energía
eléctrica. La interfaz también se puede utilizar para conectar
otros dispositivos de medición de consumo, tales como por ejemplo
dispositivos de medición de consumo de agua y de gas, lo que
permite la lectura a distancia de estos también.
La invención será esclarecida posteriormente por
medio de la siguiente descripción y las figuras adjuntas.
La figura 1 muestra esquemáticamente una visión
general de una primera realización de un sistema distribuidor de
comunicación por cable eléctrico de acuerdo con la invención.
La figura 2 muestra esquemáticamente una visión
general de una segunda realización de un sistema distribuidor de
comunicación por cable eléctrico de acuerdo con la invención.
La figura 3 muestra un esquema más detallado de
una realización preferida de un dispositivo de medición inteligente
de acuerdo a la invención con filtrado PLC externo.
La figura 4 muestra un esquema más detallado de
una realización preferida de un dispositivo de medición inteligente
de acuerdo a la invención con filtrado PLC interno.
La figura 5 muestra ejemplos de esquemas de
filtro simple y doble.
La figura 6 muestra gráficas de impedancia de
ejemplo de filtros dobles y sencillos según la figura 5.
La figura 7 muestra una realización alternativa
de un dispositivo de medición inteligente de acuerdo con la
invención.
La presente invención se describe con respecto a
realizaciones particulares y haciendo referencia a determinados
dibujos, pero la invención no está limitada por los mismos sino sólo
por las reivindicaciones. Los dibujos descritos sólo son
esquemáticos y no limitativos. En los dibujos, el tamaño de algunos
de los elementos puede ser exagerado y no estar dibujado a escala
por motivos ilustrativos. Las dimensiones y las dimensiones
relativas no se corresponden necesariamente a reducciones reales de
la puesta en práctica de la invención.
Además, los términos primero, segundo, tercero y
similares en la descripción y en las reivindicaciones, se utilizan
para distinguir entre elementos similares y no necesariamente para
describir un orden secuencial o cronológico. Los términos son
intercambiables bajo circunstancias apropiadas y las realizaciones
de la invención pueden funcionar en otras secuencias distintas a
las que se describen o ilustran en esta memoria descriptiva.
Por otra parte, los términos superior, inferior,
sobre, debajo y similares en la descripción y las reivindicaciones
se utilizan con fines descriptivos y no necesariamente para
describir posiciones relativas. Los términos utilizados así son
intercambiables bajo circunstancias apropiadas y las realizaciones
de la invención descritas en esta memoria pueden funcionar en otras
orientaciones distintas a las que se describen e ilustran en esta
memoria descriptiva.
El término "comprender", utilizado en las
reivindicaciones, no debe interpretarse como restringido a los
medios que se enumeran a partir de él; no excluye otros elementos o
etapas. Ha de interpretarse como una especificación de la presencia
de características, enteros, etapas o componentes a los que se
refiere, pero no imposibilita la presencia o adición de una o
varias características, enteros, etapas o componentes adicionales o
agrupaciones de los mismos. Así, el ámbito de la expresión "un
dispositivo que comprende los medios A y B" no debe limitarse a
los productos que consisten exclusivamente en los componentes A y B.
Significa que con respecto a la presente invención, los únicos
componentes relevantes del dispositivo son A y B.
La figura 1 muestra una primera realización de
un sistema distribuidor de comunicación por cable eléctrico de
acuerdo con la invención. Se proporciona un servidor 1 de
comunicación por cable eléctrico para enviar y recibir mensajes a
través de una red de telecomunicaciones 2. Una subestación de
distribución de energía 3 comprende al menos un transformador al
que se conecta una red de distribución de electricidad 4 hacia
múltiples usuarios finales 5, sólo uno de los cuales se muestra.
Una puerta de enlace 6 transfiere mensajes desde la red de
telecomunicaciones 2 por las líneas eléctricas de la red de
distribución de energía 4 y viceversa. Los mensajes en los cables
eléctricos están en una banda predeterminada de frecuencias
utilizada para la comunicación por cable eléctrico. Un dispositivo
de medición inteligente 7 que tiene un dispositivo 9 de medición de
consumo de energía se dispone en cada red de suministro 5 de
usuario final para medir el consumo de energía por el usuario final
correspondiente. Este dispositivo 7 comprende un módem 8 de
comunicación por cable eléctrico conectado a la red de distribución
de energía 4 para enviar y recibir mensajes dentro de la banda de
frecuencias predeterminadas por la red de distribución de energía
4. El sistema de la figura 1 comprende además unos filtros 10, 11
de comunicación por cable eléctrico en los cables eléctricos que
conectan la red de distribución de energía 4 y las redes 5 de
suministro a los usuarios finales, así como en los cables eléctricos
que conectan la red 4 de distribución de energía a la subestación 3
de distribución de energía. Cada uno de estos filtros 10, 11
comprende componentes de filtrado para bloquear las frecuencias en
la banda de frecuencia predeterminada, que se utiliza para la
comunicación por cable eléctrico por la red 4 de distribución de
energía eléctrica.
Los filtros 11 del sistema de la figura 1 son
circuitos resonantes en paralelo, por ejemplo redes LC, que se
insertan entre la conexión de BT y la instalación 5 de la casa o
edificio de tal manera que se obtiene una banda de frecuencia de
rechazo que cubre el intervalo de frecuencias utilizado de los
módems PLC. Las frecuencias más utilizadas para PLC se encuentran
en las bandas de frecuencia Cenelec PLC A (9 - 95 kHz) reservadas
para el uso en servicios públicos y C + D (125 - 148,5 kHz) para el
uso dentro de edificios, pero la banda B (95 - 125 kHz) también
puede ser utilizada por usuarios finales. La solución propuesta
puede ser eficiente para todas las frecuencias de PLC utilizadas.
Preferiblemente, el centro de la banda de frecuencias de rechazo es
por lo menos dos decenas mayor que la frecuencia de la red de
suministros para limitar el impacto de los filtros en la
transmisión de energía eléctrica en la frecuencia de la red. Así que
para la frecuencia de la red de 50 Hz, el centro de la banda de
frecuencia de rechazo es preferentemente superior a 5000 Hz.
El resultado es también que se elimina el
cortocircuito virtual de las frecuencias de PLC provocado por la
instalación 5 del edificio y los aparatos conectados y se atenúa el
ruido generado dentro de las casas y los edificios hacia los cables
o líneas de baja tensión del exterior de la red 4 de distribución de
energía.
El mismo tipo de circuito 10 se inserta entre
las tomas de corriente secundarias del transformador de MT/BT y los
cables o líneas de BT que salen de la subestación 3 para eliminar el
cortocircuito que se ve por las señales de PLC debido a la baja
impedancia del transformador en su bobinado secundario. Unos filtros
separados en los diferentes cables que dejan la subestación
permitirá segmentar la zona de distribución de manera que hay
presente un menor número de conexiones en cada segmento de PLC, lo
que puede reducir aún más el ruido inyectado y la caída de
impedancia que se ve en la red en la banda de frecuencia de PLC.
Los filtros 11 pueden ser externos, como se
muestra en la figura 1, pero también pueden estar integrados en los
medidores inteligentes 7, 17, como se muestra en el sistema de la
figura 2. En ambos casos la señal del módem PLC 8 tiene que ser
inyectada aguas arriba desde el filtro (filtros) 11 para el PLC de
zona ancha a través de la red de distribución 4. Las señales de PLC
que se han de comunicar adicionalmente al interior del edificio 5
se vuelven a inyectar aguas abajo del filtro (filtros) 11 (véanse
las figuras 3 y 4).
El sistema que se muestra en la figura 2 difiere
además del de la figura 1 en que uno (o más) de los medidores
inteligentes 17 en un usuario final determinado 15 tiene un módem
PLC 18 que también funciona como puerta de enlace hacia la red de
telecomunicaciones 2. Esto no excluye que la primera puerta de
enlace 6 del sistema de la figura 1 también esté presente, pero
puede ser omitida. La presencia de varias puertas de enlace 6, 16
significa que la función de la puerta de enlace puede ser
transferida de la una a la otra si es necesario.
En la realización más preferida, se filtran
todos los puntos de acceso de una red de distribución 4. Esto puede
incluir cualquier punto de acceso sin medición, como los utilizados
a menudo para el alumbrado público y las cabinas telefónicas.
Los filtros 10, 11 son uno o más circuitos
resonantes en paralelo, por ejemplo redes LC (véase la figura 5:
L1-R1-C1), diseñados para limitar la
caída de tensión provocada por la inductancia a la frecuencia de la
red (50 ó 60 Hz). Por ejemplo, si el valor de las bobinas es menor
de aproximadamente 2 mH esta condición puede considerarse cumplida
hasta una corriente de carga de 63 A ya que la caída de tensión se
limita entonces a cerca del 1% ó 2,3 V. Un beneficio adicional de
esta bobina en serie es que las corrientes de cortocircuito se
reducen a valores más seguros. Gracias a la muy baja resistencia del
bobinado de las bobinas, estas bobinas no provocan pérdidas
considerables de energía. El uso de la mayor parte del rango de
frecuencia de la banda A Cenelec permite el uso de menores valores
de inductancia y capacidad y por lo tanto puede limitar aún más la
influencia de los filtros de la frecuencia de la red.
Los filtros 11 se diseñan para mantener la
corriente de carga nominal de la red 5 de usuario conectado (orden
de magnitud máxima de 100 A) sin sobrecalentamiento y corrientes
típicas de supervivencia a cortocircuito en redes de BT (requisito
similar al adoptado en las bobinas de corriente utilizadas en
medidores Ferraris). El filtro 10 está diseñado para soportar la
carga total conectada a la subestación o la salida de la subestación
correspondiente en la que está dispuesto el filtro (las
subestaciones pueden tener múltiples salidas), así como para
corrientes típicas de supervivencia a cortocircuito.
La figura 5 muestra un esquema de filtro simple
Z1 y doble Z12. Para el sistema de tres fases de 4 hilos
preferiblemente se utiliza el mismo circuito de filtro Z1 en los
tres cables eléctricos R, S y T. Opcionalmente se puede utilizar un
circuito de filtro adicional en el conductor neutro N. Para los
medidores de tres fases, preferiblemente la inyección de las
señales de PLC es también de tres fases con la rotación de fase
ideal de 120º.
La figura 6 muestra gráficas de impedancia de
ejemplo de filtros dobles y sencillos según la figura 5. Es
evidente que el filtro doble Z12, siendo dos filtros simples
L1-R1-C1 y
L2-R2-C2 en cascada, muestra una
banda de rechazo que es una combinación de las dos bandas de
rechazo de los filtros simples.
La invención según lo descrito anteriormente
propone un nuevo enfoque para el uso de filtros pasivos para
mejorar las propiedades de una red que nunca fue diseñada para
llevar señales de comunicación. La experiencia en todo el mundo ha
demostrado que incluso cuando se utilizan protocolos avanzados que
soportan la retransmisión de los datos alterados, los módems PLC
que actúan como repetidores, y esquemas de modulación robustos pero
con escasa eficiencia como el FSK, la comunicación por cable
eléctrico aún no es suficientemente fiable para ser considerada un
sistema de comunicación "cercano a tiempo real".
El uso de los filtros antes mencionados puede
mejorar la relación entre la señal y el ruido de las señales de
comunicación por cable eléctrico típicamente en 20 dB si están
debidamente diseñados y, como tal, pueden mejorar la fiabilidad de
la comunicación por cable eléctrico en varios órdenes de magnitud y
pueden eliminar la mayoría de los cortes de PLC. Esto hace posible
el uso de un sistema de medición inteligente para ofrecer servicios
casi en tiempo real a los clientes y utilizarlos para mejorar la
utilización de la red cambiando de forma dinámica las cargas para
eliminar sobrecargas temporales. El consumo de energía de los
clientes se puede leer intervalo por intervalo, de modo que puedan
utilizar el sistema para mejorar su perfil de consumo a través de
la recuperación en línea (online) de información de consumo casi en
tiempo real a través de los servidores web de servicios.
El uso de estos filtros 10, 11 puede reducir
considerablemente el coste recurrente de funcionamiento y de
mantenimiento que el operador de red necesita normalmente para
mantener funcionando el sistema PLC y por lo tanto puede ofrecer
una gran rentabilidad.
Como la relación entre la señal y el ruido se
puede mejorar mucho, son necesarias muchas menos retransmisiones y
se puede considerar el uso de modulaciones más eficientes como QPSK
y QAM. Estas pueden ofrecer una mayor eficiencia de ancho de banda
(= velocidad de datos dividida por el ancho de banda usado) que el
FSK que se utilizan comúnmente para PLC de manera que hacen
factibles funciones que requieren de mayor capacidad y menor
latencia.
La figura 3 muestra el dispositivo de medición
inteligente 7 con mayor detalle. Se pueden distinguir los siguientes
bloques funcionales:
Estas están conectadas a la red de distribución
4.
Estas están conectadas a la red 5 de suministro
del usuario final.
Unidad central de proceso con memoria para los
datos del medidor, microprograma (firmware) y parámetros. Esta es
de hecho la parte más funcional del dispositivo, que controla el
proceso de medición del consumo de energía, proceso de comunicación
por cable eléctrico, así como posiblemente muchos otros
procesos.
El microprograma (firmware) y determinados
parámetros pueden ser actualizados, por ejemplo, a través de la
interfaz WAN (por sus iniciales inglesas
"Wide-Area Network") PLC o la interfaz
Ethernet. Así que esto puede llevarse a cabo desde el servidor de
PLC y no es necesario que un trabajador cualificado viaje a los
dispositivos para las actualizaciones.
La unidad tiene suficiente memoria no volátil
para almacenar los datos medidos de al menos un par de días. Esto
puede incluir no sólo el consumo de energía eléctrica, sino por
ejemplo también la información sobre la calidad de la energía
suministrada (armónicos) o datos procedentes de dispositivos de
medición externos, por ejemplo para el consumo de agua y gas.
Circuito de conmutación de alimentación de bajas
pérdidas sin transformador, equipado con una batería de reserva
para los casos de interrupción de la energía.
Este es el módem PLC que permite el envío y
recepción de mensajes a través de la red de distribución por cables
eléctricos.
Salidas de baja tensión. Con circuitos de
interrupción y medición de corriente y tensión. Todas las salidas
de baja tensión se pueden desconectar tras la interrupción del
suministro de energía. El cambio de tarifas se puede realizar por
medio de períodos de tarificación programables a distancia, bajo el
control del reloj en tiempo real (RTC) del medidor.
Interfaz opcional hacia la red del usuario
final, destinada a la comunicación con aplicaciones inteligentes
(por ejemplo, lavadoras, secadoras, calefacción, agua caliente,
refrigeración, cogeneración,...). La PLC es ventajosa en este
aspecto, ya que ofrece una funcionalidad de conectar y
funcionar.
Esto puede ser usado por ejemplo para conectar
sistemas de alarma con una central de alarmas. La comunicación PLC
es ventajosa en este sentido porque no se puede eludir o interrumpir
fácilmente.
Esta es una protección adicional ante
cortocircuito que se requiere en algunos estados.
La figura 4 muestra el dispositivo de medición
inteligente 17 con mayor detalle. Se pueden distinguir los
siguientes bloques funcionales. La diferencia con el dispositivo 7
de la figura 3 es que el filtro PLC 11 está integrado.
La figura 7 muestra una realización alternativa
de un dispositivo de medición inteligente 27, que se puede utilizar
en sistemas de distribución de acuerdo con la invención. Se pueden
distinguir los siguientes bloques funcionales:
Estas están conectadas a la red de distribución
4.
Estas están conectadas a la red 5 de suministro
del usuario final.
Unidad central de proceso con memoria para los
datos del medidor, microprograma (firmware) y parámetros. Esta es
de hecho la parte más funcional del dispositivo, que controla el
proceso de medición del consumo de energía, proceso de comunicación
por cable eléctrico, así como posiblemente muchos otros
procesos.
El microprograma (firmware) y determinados
parámetros pueden ser actualizados, por ejemplo, a través de la
interfaz WAN PLC o la interfaz Ethernet. Así que esto puede llevarse
a cabo desde el servidor de PLC y no es necesario que un trabajador
cualificado viaje a los dispositivos para las actualizaciones.
La unidad tiene suficiente memoria no volátil
para almacenar los datos medidos de al menos un par de días. Esto
puede incluir no sólo el consumo de energía eléctrica, sino por
ejemplo también la información sobre la calidad de la energía
suministrada (armónicos) o datos procedentes de dispositivos de
medición externos, por ejemplo para el consumo de agua y gas.
Circuito de conmutación de alimentación de bajas
pérdidas sin transformador, equipado con una batería de reserva
para los casos de interrupción de la energía.
Indican a nivel local datos medidos, eventos,
parámetros, alarmas, etc. Posiblemente se proporciona una serie de
controles de usuario en el dispositivo de interfaz con un usuario.
Se pueden utilizar diferentes LEDs por ejemplo para distintas
tarifas.
Este es el módem PLC que permite el envío y
recepción de mensajes a través de la red de distribución por cables
eléctricos. A través del puerto Ethernet (ETH), este módem también
funciona como la puerta de enlace a través de la cual otros
medidores inteligentes conectados a la misma red de distribución
pueden ser alcanzados por el servidor de PLC. Este módem es
multi-canal, de manera que pueda cambiar a otro
canal si el canal anterior está demasiado perturbado. Esto también
permite mensajes simultáneos aguas arriba y aguas abajo.
El módem también supervisa la relación entre la
señal y el ruido y emite una advertencia si la señal PLC se vuelve
demasiado débil.
Se proporcionan varios puertos USB para la
conexión de medidores externos (gas, agua,...) u otro equipo. El
USB es conveniente en vista de la capacidad para suministrar energía
a los medidores externos. También se pueden considerar otros
puertos o conectores alternativos.
Puerto Ethernet para la conexión a la red de
telecomunicaciones (Internet, por ejemplo) u otro equipo
externo.
Posible para la conexión a un dispositivo
portátil o PC.
Salida de baja tensión de tiempo de uso, por
ejemplo, salida de tarifa doble (día/noche). Con circuitos de
interrupción y medición para corriente y tensión. Todas las salidas
de baja tensión se pueden desconectar tras la interrupción del
suministro de energía. El cambio de tarifas se puede realizar por
medio de períodos de tarificación programables a distancia, bajo el
control del reloj en tiempo real (RTC) del medidor.
Salida de baja tensión exclusiva para tarifa
nocturna.
Salida, ya sea para suministro "que no se
puede interrumpir" que se aplica a las aplicaciones críticas para
las que una interrupción en el suministro de energía podría llevar
a un daño grave o pérdida de datos críticos o similar, o aparatos
que el usuario desea alimentar exclusivamente con energía
ecológica.
Interfaz opcional hacia la red del usuario
final, destinada a la comunicación con aplicaciones inteligentes
(por ejemplo, lavadoras, secadoras, calefacción, agua caliente,
refrigeración, cogeneración,...). PLC es ventajosa en este aspecto,
ya que ofrece una funcionalidad de conectar y funcionar.
Esto puede ser usado por ejemplo para conectar
sistemas de alarma con una central de alarmas. La comunicación PLC
es ventajosa en este sentido porque no se puede eludir o interrumpir
fácilmente.
Esta es una protección adicional ante
cortocircuito que se requiere en algunos estados.
Claims (9)
1. Un sistema distribuidor de comunicación por
cable eléctrico que comprende:
- un servidor de comunicaciones (1), dispuesto
para enviar y recibir mensajes a través de una red de
telecomunicaciones (2),
- una subestación de distribución de energía (3)
que comprende al menos un transformador, a la que se conecta una
red de distribución de energía (4) hacia los usuarios finales
(5),
- por lo menos una puerta de enlace (6; 18),
dispuesta para la transferencia de mensajes desde la red de
telecomunicaciones (2) a los cables eléctricos de la red de
distribución de energía (4) y viceversa, los mensajes en las líneas
eléctricas están en una banda predeterminada de frecuencias
utilizada para la comunicación por cable eléctrico,
- una pluralidad de dispositivos inteligentes de
medición (7; 17; 27) en las redes de suministro a los usuarios
finales, cada uno se dispone para medir el consumo de energía por
parte del usuario final correspondiente y comprende un módem (8;
18) de comunicación por cable eléctrico conectado a la red de
distribución de energía eléctrica para enviar y recibir mensajes
dentro de la banda de frecuencias predeterminadas por la red de
distribución de energía (4),
caracterizado por que el sistema
comprende además unos filtros (10, 11) de comunicación por cable
eléctrico en los cables eléctricos que conectan la red de
distribución de energía y las redes de suministro a los usuarios
finales y en los cables eléctricos que conectan la red de
distribución de energía a la subestación de distribución de
energía, cada filtro comprende componentes de filtrado (L1, R1, C1;
L2, R2, C2) para bloquear las frecuencias en la banda de frecuencia
predeterminada.
2. El sistema distribuidor de comunicación por
cable eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado por
que cada filtro (10, 11) de comunicación por cable eléctrico es un
circuito de filtro pasivo que comprende un primer componente
eléctrico que tiene una primera impedancia predeterminada para
bloquear la banda de frecuencias predeterminada utilizada para la
comunicación por cable eléctrico y un segundo componente eléctrico
que tiene una segunda impedancia para permitir el paso de una
segunda banda de frecuencias que abarca la frecuencia de red de
suministro de la red de distribución de energía.
3. El sistema distribuidor de comunicación por
cable eléctrico según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado
por que el centro de la banda de frecuencia predeterminada es por
lo menos dos decenas mayor que la frecuencia de la red de
suministro de la red de distribución de energía.
4. El sistema distribuidor de comunicación por
cable eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones
1-3, caracterizado por que cada uno de los
dispositivos inteligentes de medición comprende uno de los filtros
(11) de comunicación por cable eléctrico como un componente
integrado.
5. El sistema distribuidor de comunicación por
cable eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones
1-3, caracterizado por que los filtros (11)
de comunicación por cable eléctrico son componentes externos a los
dispositivos de medición inteligente.
6. El sistema distribuidor de comunicación por
cable eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones
1-5, caracterizado por que los puntos de
conexión sin medición de la red de distribución de energía también
están provistos de filtros de comunicación por cable eléctrico.
7. El sistema distribuidor de comunicación por
cable eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones
1-6, caracterizado por que una primera (18)
de la al menos una puerta de enlace se incorpora en uno de los
dispositivos inteligentes de medición (17).
8. El sistema distribuidor de comunicación por
cable eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones
1-7, caracterizado por que una segunda de la
al menos una puerta de enlace (6) se encuentra en una estación de
distribución de la red de distribución de energía.
9. El sistema distribuidor de comunicación por
cable eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones
1-8, caracterizado por que al menos uno de
los dispositivos inteligentes de medición (7, 17, 27) está provisto
de una interfaz de comunicación hacia los aparatos del usuario
final.
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