PT2009807E

PT2009807E - SISTEMA DE COMUNICAÃES POR LINHAS DE DISTRIBUIÃO DE ENERGIA ELéCTRICA

Info

Publication number: PT2009807E
Application number: PT08152948T
Authority: PT
Inventors: Luc Henderieckx
Original assignee: Eandis
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2010-07-15
Also published as: MX2010000176A; US20100204850A1; ATE463890T1; CN101772902A; KR20100042265A; SI2009807T1; ZA200909177B; EP2009807B1; HRP20100349T1; ES2343151T3; CA2691592A1; RU2463705C2; EP2009807A1; PL2009807T3; IL202873A; JP2010531599A; DE602008000945D1; AU2008267158A1; CY1110129T1; CN101772902B

Description

PE2009807 1

DESCRIÇÃO

"SISTEMA DE COMUNICAÇÕES POR LINHAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉCTRICA"

Campo técnico A presente invenção refere-se ao campo das comunicações por linhas de energia eléctrica (PLC).

Antecedentes da invenção

Nos anos vindouros, as empresas de serviços públicos, no caso aquelas que operam redes de distribuição de electricidade, irão começar a substituir a maioria ou todos os seus contadores Ferraris electromecânicos pelos denominados "contadores inteligentes" que podem ser lidos remotamente. Existem vários modos de comunicar com estes contadores, mas um é em particular apropriado para a tarefa, nomeadamente a comunicação por linhas de energia eléctrica ou PLC. Oferece duas vantagens principais: encontra-se nas mãos dos próprios operadores da rede BT (baixa tensão) e é um meio para obter a funcionalidade "ligar e usar" dado que o contador se encontra ligado automaticamente à plataforma de comunicação e se encontra ramificado para a rede de baixa tensão. De ensaios em todo mundo os resultados mostraram que a comunicação PLC é pouco 2 ΡΕ2009807 confiável e em muitos casos é interrompida durante muitas horas do dia devido a demasiado ruído e distorção que é gerado por todos os tipos de dispositivos em habitações e edifícios. Além disso, a energia HF injectada pelos modems PLC nos cabos exteriores ou linhas é severamente limitada pelas impedâncias muito baixas ou variáveis nas ligações BT para os clientes e na subestação BT no transformador de energia. A US 2003/179714 AI descreve um sistema de comunicações por linhas de distribuição de energia eléctrica que compreende as características mencionadas no preâmbulo da reivindicação 1. A US 2001/045888 AI refere-se à comunicação por linhas de transmissão de energia eléctrica no geral e proporciona uma solução para isolar os assinantes um do outro ou de um transformador de distribuição.

Descrição da invenção É objectivo da presente invenção proporcionar um sistema de comunicações mais fiável por linhas de distribuição de energia eléctrica.

Este objectivo é alcançado de acordo com a invenção com um sistema de comunicações por linhas de distribuição de energia eléctrica que apresenta as características técnicas da primeira reivindicação. 3 ΡΕ2009807 0 sistema de comunicações por linhas de distribuição de energia eléctrica de acordo com a invenção compreende: - um servidor de comunicações, proporcionado para enviar e receber mensagens através de uma rede de telecomunicações, uma subestação de distribuição de energia eléctrica que compreende pelo menos um transformador ao qual uma rede de distribuição de energia eléctrica para os utilizadores finais se encontra ligada, pelo menos uma porta proporcionada para transferir mensagens da rede de telecomunicações para linhas de transmissão de energia eléctrica da rede de distribuição de energia eléctrica e vice-versa, encontrando-se as mensagens nas linhas de transmissão de energia eléctrica numa banda de frequências predeterminada utilizada para comunicação por linhas de transmissão de energia eléctrica, vários dispositivos de medição inteligentes nas redes de distribuição dos utilizadores finais, cada um proporcionado para medir o consumo de energia do respectivo utilizador final e compreendendo um modem de comunicações de linha de energia ligado à rede de distribuição de energia eléctrica para enviar e receber mensagens dentro da banda de frequências predeterminada através da rede de distribuição de energia eléctrica. 4 ΡΕ2009807 0 sistema da invenção é caracterizado por compreender filtros de comunicação por linhas de transmissão de energia eléctrica nas linhas de transmissão de energia eléctrica que ligam a rede de distribuição de energia eléctrica e as redes de distribuição dos utilizadores finais, assim como nas linhas de transmissão de energia eléctrica que ligam a rede de distribuição de energia eléctrica à subestação de distribuição de energia eléctrica. Cada um destes filtros compreende componentes de filtragem para bloquear frequências dentro da banda de frequências predeterminada que é utilizada para a comunicação da linha de energia eléctrica através da rede de distribuição de energia eléctrica. A solução técnica proposta de acordo com a invenção corrige fontes de perturbações de ambos os lados inserindo, por um lado, um filtro que isola a rede de distribuição de energia eléctrica das instalações dos utilizadores finais nas frequências PLC utilizadas pelos dispositivos de medição inteligentes, concentradores ou moderas PLC externos, e por outro lado, um filtro que separa a rede de distribuição de energia eléctrica de impedâncias muito baixas e variáveis que podem ser vistas no transformador de alimentação na subestação, apresentando simultaneamente um impacto mínimo na rede de distribuição de energia eléctrica à frequência da rede. A utilização destes filtros pode reduzir consideravelmente o custo recorrente de operação e 5 ΡΕ2009807 manutenção para o operador da rede, normalmente necessário para manter o sistema PLC em funcionamento e pode deste modo oferecer uma enorme relação custo-benefício. Além disso, o rácio do sinal para ruído pode ser muito melhorado, de modo que são necessárias muito menos retransmissões, podendo ser considerada a utilização de modulações mais eficientes tal como QPSK e QAM. Estas podem proporcionar uma maior eficiência de largura de banda (= velocidade dos dados dividida pela largura de banda utilizada) do que FSK ou outros esquemas de modulação ineficientes de largura de banda que são normalmente utilizados para PLC de modo que as funções que exigem mais capacidade e latência mais baixa tornam-se realizáveis.

Em formas de realização preferidas, cada filtro para comunicação por linha de energia eléctrica é um circuito de filtro passivo que compreende um primeiro componente eléctrico que apresenta uma primeira impedância predeterminada para bloquear a banda de frequências predeterminada utilizada para comunicação por linha de energia eléctrica e um segundo componente eléctrico que apresenta uma segunda impedância para passar uma segunda banda de frequências englobando a frequência da rede, da rede de distribuição de energia eléctrica. 0 exemplo de um tal circuito de filtro passivo compreende um ou mais circuitos de ressonância paralelos, por exemplo redes LC, que são inseridos entre a rede de distribuição de energia eléctrica e a instalação de utilizador final, apresentando impedâncias de tal modo que é obtida uma banda de 6 ΡΕ2009807 frequências de rejeição que cobre a gama de frequência utilizada nos modems PLC. De preferência o centro da banda de frequências de rejeição encontra-se pelo menos duas décadas mais elevado do que a frequência da rede para limitar o impacto dos filtros na transmissão da energia eléctrica na frequência da rede.

De acordo com formas de realização preferidas da invenção, os filtros podem ser instalados nos próprios dispositivos de medição inteligentes ou externamente. Em ambos os casos o sinal do modem PLC tem de ser injectado a montante do(s) filtro(s).

Na forma de realização mais preferida, substancialmente todas as quedas de tensão da rede de distribuição de energia eléctrica encontram-se munidas com um filtro PLC. E isto pode incluir quaisquer quedas de tensão não medidas tal como frequentemente utilizado para a iluminação pública e cabines telefónicas ou outros.

Pode ser proporcionada por exemplo uma porta na subestação, ou em qualquer outro local na rede de distribuição de energia eléctrica. Numa forma de realização preferida, uma ou mais portas encontram-se combinadas com um ou mais modems de comunicação da linha de energia eléctrica, de modo que não é necessário proporcionar nenhuma porta separada. Isto quer dizer que a comunicação entre o servidor PLC e os dispositivos de medição inteligentes não-porta ocorre através de um dos 7 ΡΕ2009807 dispositivos de medição inteligentes da porta. Esta solução é extremamente conveniente quando por exemplo a Internet, uma linha telefónica, ou qualquer rede de telecomunicações presente na instalação do utilizador final são utilizadas para a comunicação entre a porta e o servidor PLC. A rede de telecomunicações pode ser também qualquer rede de telecomunicações sem fio conhecida do técnico. No caso de várias portas se encontrarem presentes, a função porta pode ser transferida de uma para a outra quando necessário.

Em formas de realização preferidas, os dispositivos de medição inteligentes podem ser adicionalmente munidos com uma interface de comunicações para dispositivos de utilizador final, tal como por exemplo uma interface de rede de área local, uma interface sem fios (por exemplo Bluetooth), uma interface de comunicações por linha de energia eléctrica doméstica ou outra. Deste modo, por exemplo, o distribuidor de energia eléctrica pode alcançar o controlo sobre os dispositivos domésticos tal como por exemplo os aquecedores de água eléctricos, dispositivos de aquecimento, máquinas de lavar, secadores e semelhantes, ou outros dispositivos, e ligá-los e desligá-los de acordo com um dado esquema de temporização. Isto pode resultar num consumo de energia mais plano o que é benéfico do ponto de vista da produção da energia eléctrica, transporte e distribuição. A interface pode também ser utilizada para ligar outros dispositivos de medição de consumo, tal como por exemplo dispositivos de medição de consumo de água e gás, permitindo também a ΡΕ2009807 leitura remota dos mesmos.

Breve descrição dos desenhos A invenção será adicionalmente elucidada por meio da seguinte descrição e figuras anexas. As figuras representam:

Figura 1 esquema de uma vista geral da primeira forma de realização de um sistema de comunicações por linhas de distribuição de energia eléctrica de acordo com a invenção.

Figura 2 esquema de uma vista geral de uma segunda forma de realização de um sistema de comunicações por linhas de distribuição de energia eléctrica de acordo com a invenção.

Figura 3 esquema pormenorizado de uma forma de realização preferida de um dispositivo contador inteligente de acordo com a invenção com filtragem PLC externa.

Figura 4 esquema mais pormenorizado de uma forma de realização preferida de um dispositivo contador inteligente de acordo com a invenção com filtragem PLC interna.

Figura 5 exemplos de esquemas de filtro simples e duplo. 9 ΡΕ2009807

Figura 6 gráficos da impedância de exemplos de filtros simples e duplos de acordo com a figura 5.

Figura 7 forma de realização alternativa de um dispositivo contador inteligente de acordo com a invenção.

Formas de realização da invenção A presente invenção será descrita em relação às formas de realização particulares e tomando como referência certos desenhos sendo que contudo a invenção não se encontra limitada aos mesmos mas somente pelas reivindicações. Os desenhos descritos são somente esquemáticos e não são limitativos. Nos desenhos, a dimensão de alguns dos elementos pode estar exagerada e não desenhada à escala para efeitos ilustrativos. As dimensões e as dimensões relativas não correspondem necessariamente às reduções actuais para praticar a invenção.

Além disso, os termos primeiro, segundo, terceiro e semelhantes na descrição e nas reivindicações, são utilizados para distinguir entre elementos semelhantes e não necessariamente para descrever uma ordem sequencial ou cronológica. Os termos são permutáveis sob circunstâncias apropriadas, podendo as formas de realização da invenção operar em outras sequências diferentes daquelas descritas ou ilustradas na presente. 10 PE2009807

Adicionalmente, os termos topo, fundo, por cima, por baixo e semelhante na descrição e nas reivindicações são utilizados para efeitos de descrição e não necessariamente para descrever posições relativas. Os termos assim utilizados são permutáveis sob circunstâncias apropriadas, podendo as formas de realização da invenção descritas na presente operar em outras orientações diferentes daquelas descritas ou ilustradas na presente. 0 termo "compreender", utilizado nas reivindicações, não deve ser interpretado como sendo restrito aos meios apresentados a seguir; não exclui outros elementos ou passos. Necessita de ser interpretado como especificando a presença das características mencionadas, tipos inteiros, passos ou componentes tal como mencionado em, mas não exclui à presença ou adição de uma ou mais de outras características, tipos inteiros, passos ou componentes, ou grupos dos mesmos. Deste modo, o escopo da expressão "um dispositivo que compreende meios A e B" não deve ser limitado a dispositivos que consistem somente em componentes A e B. Quer dizer que em relação à presente invenção, os únicos componentes relevantes do dispositivo são A e B. A figura 1 apresenta uma primeira forma de realização de um sistema de comunicações por linhas de distribuição de energia eléctrica de acordo com a invenção. Encontra-se proporcionado um servidor de comunicações 1 por linhas de transmissão de energia eléctrica para enviar e 11 ΡΕ2009807 receber mensagens através de uma rede de telecomunicações 2. Uma subestação 3 de distribuição de energia eléctrica compreende pelo menos um transformador ao qual uma rede de distribuição de energia eléctrica 4 em direcção a vários utilizadores finais 5 se encontra ligada, sendo que somente uma é apresentada. Uma porta 6 transfere mensagens da rede de telecomunicações 2 para as linhas de transmissão de energia eléctrica da rede de distribuição de energia eléctrica 4 e vice-versa. As mensagens nas linhas de transmissão de energia eléctrica encontram-se numa banda de frequências predeterminada utilizada para comunicação na linha de energia eléctrica. Um dispositivo contador inteligente 7 que apresenta um dispositivo de medição de consumo de energia eléctrica 9 encontra-se proporcionado em cada rede de distribuição de utilizador final 5 para medir o consumo de energia do respectivo utilizador final. Este dispositivo 7 compreende um modem 8 de comunicação por linha de energia eléctrica ligado à rede de distribuição de energia eléctrica 4 para enviar e receber mensagens dentro de uma certa banda de frequências predeterminada através da rede de distribuição de energia eléctrica 4. 0 sistema da figura 1 compreende adicionalmente filtros de comunicação por linha de energia eléctrica 10, 11 nas linhas de transmissão de energia eléctrica que ligam a rede de distribuição de energia eléctrica 4 e as redes de distribuição do utilizador final 5, assim como nas linhas de energia que ligam a rede de distribuição de energia 4 para a subestação de distribuição de energia 3. Cada um destes filtros 10, 11 compreende componentes de filtragem 12 ΡΕ2009807 para bloquear frequências dentro da banda de frequências predeterminada, que é utilizada para a comunicação da linha de enerqia através da rede de distribuição de energia 4.

Os filtros 11 do sistema de figura 1 são circuitos ressonantes paralelos, por exemplo redes LC, que se encontram inseridos entre a ligação BT e a instalação 5 da casa ou edifício de tal modo que é obtida uma banda de frequências de rejeição que cobre a gama de frequência utilizada dos modems PLC. As frequências utilizadas a maioria das vezes para PLC encontram-se nas bandas de frequência Cenelec PLC A (9-95 kHz) reservadas a utilização de serviços públicos e C+D (125-148,5 kHz) para utilização no interior de edifícios, podendo contudo também a banda B (95-125 kHz ’ ) ser utilizada por utilizadores finais. A solução proposta pode ser eficiente para todas as frequências PLC utilizadas. De preferência o centro da banda de frequências de rejeição é pelo menos duas décadas mais elevada do que a frequência da rede eléctrica para limitar o impacto dos filtros na transmissão da energia eléctrica na frequência da rede eléctrica. Deste modo para a frequência da rede eléctrica de 50 Hz, o centro da banda da frequência de rejeição é de preferência mais elevada do que 5000 Hz. O resultado é também que o curto-circuito virtual da frequência PLC provocado pela instalação 5 do edifício e dispositivos ligados é retirado, sendo que o ruído gerado no interior de habitações e edifícios é atenuado em 13 ΡΕ2009807 direcção aos cabos BT no exterior ou linhas na rede de distribuição de energia eléctrica 4. 0 mesmo género de circuito 10 encontra-se inserido entre as derivações secundárias do transformador MT/BT e os cabos BT ou linhas que deixam a subestação 3 para retirar o curto-circuito visto pelos sinais PLC devido à baixa impedância do transformador nos seus enrolamentos secundários. Filtros separados nos cabos diferentes que deixam a subestação tornam possível segmentar a área de distribuição de modo que um número menor de ligações se encontra presente em cada segmento PLC, o que pode adicionalmente reduzir o ruído injectado na queda da impedância vista na rede na banda de frequências PLC.

Os filtros 11 podem ser externos tal como apresentado na figura 1, mas também podem ser integrados nos contadores inteligentes 7, 17 tal como apresentado no sistema da figura 2. Em ambos os casos o sinal do modem PLC 8 tem que ser injectado a montante dos filtros 11 para o PLC de área ampla através da rede de distribuição 4. Os sinais PLC que são para ser adicionalmente comunicados no interior do edifício 5 são reinjectados a jusante do(s) filtro(s) 11 (veja figuras 3 e 4). O sistema apresentado na figura 2 difere adicionalmente daquele da figura 1 em que um (ou mais) dos contadores inteligentes 17 num dado utilizador final 15 apresenta um modem 18 PLC que também funciona como porta 14 ΡΕ2009807 para a rede de telecomunicações 2. Isto não impede que a primeira porta 6 do sistema da figura 1 esteja também presente, mas pode ser omitida. A presença de várias portas 6, 16 quer dizer que a função de porta pode ser transferida de uma para a outra se necessário.

Na forma de realização mais preferida, todas as quedas de tensão de uma rede de distribuição 4 são filtradas. Isto pode incluir quaisquer quedas de tensão não medidas tal como frequentemente utilizado para iluminação pública ou cabines telefónicas.

Os filtros 10, 11 são um ou mais circuitos ressonantes paralelos, por exemplo redes LC (veja figura 5: Ll-Rl-Cl), concebidos de modo a limitar a queda de tensão provocada pela indutância à frequência da rede (50 ou 60 hertz). Por exemplo se o valor das bobinas for menor do que cerca de 2 mH esta condição pode ser considerada como estando completa para a corrente de carga de 63 A dado que a queda de tensão é depois limitada a cerca de 1% ou 2,3 V. O beneficio extra destas bobines em série é que as correntes de curto-circuito são reduzidas para valores seguros. Devido à muito baixa resistência de enrolamento da bobina, estes enrolamentos não provocam perdas consideráveis de energia. A utilização da parte mais elevada da banda da gama de frequência Cenelec A permite a utilização de valores de indutância e de capacitância menores e pode deste modo limitar adicionalmente a influência dos filtros na frequência da rede eléctrica. 15 ΡΕ2009807

Os filtros 11 encontram-se concebidos para suster a corrente de carga nominal da rede de utilizador 5 ligada (ordem de magnitude de no máximo de 100 A) sem sobreaquecer e sobreviver a correntes de curto-circuito típicas em redes BT (exigências semelhante àquelas colocadas nas bobines de corrente utilizadas em contadores Ferraris). O filtro 10 encontra-se concebido para suster a carga completa ligada à subestação ou à saida respectiva da subestação na qual o filtro se encontra proporcionado (as subestações podem ter várias saídas), assim como para sobreviver a correntes de curto-circuito típicas. A figura 5 mostra esquemas de filtro simples Z1 e duplos Z12. Para o sistema trifásico de quatro fios é utilizado de preferência o mesmo circuito de filtro Z1 nas três linhas de energia R, S e T. Opcionalmente pode ser utilizado um circuito de filtro adicional no condutor neutro N. Para contadores trifásicos, a injecção dos sinais PLC é de preferência também trifásica com idealmente 120° de rotação de face. A figura 6 mostra os gráficos de impedância de exemplos de filtros simples e duplos de acordo com a figura 5. É visível que o filtro duplo Z12 sendo dois filtros simples L1-R1-C1 e L2-R2-C2 em cascata, mostra uma banda de rejeição que é uma combinação de duas bandas de rejeição dos filtros simples. A invenção tal como descrita acima propoe uma 16 ΡΕ2009807 abordagem nova para utilizar filtros passivos para melhorar as propriedades de uma rede que nunca foi concebida para transportar sinais de comunicação. Os ensaios em todo o mundo provaram que mesmo utilizando protocolos avançados que suportam retransmissão de dados corruptos, modems PLC que actuam como repetidores, e esquemas robustos mas de baixa eficiência de modulação, tal como FSK, a comunicação através de linhas de energia ainda não é suficientemente fiável para ser considerada como um sistema de comunicações "próximo de tempo real". A utilização dos filtros acima mencionados pode melhorar o rácio de sinal para ruído dos sinais de comunicações das linhas de energia em tipicamente 20 dB se apropriadamente concebidos e como tal podem melhorar a fiabilidade da comunicação da linha de energia eléctrica em várias ordens de magnitude e pode remover a maioria dos picos PLC. Isto torna possível utilizar um sistema de medição inteligente para oferecer serviços quase em tempo real a clientes e utilizar o mesmo para melhorar a utilização da rede comutando dinamicamente cargas para retirar sobrecargas temporárias. O consumo de energia de clientes pode ser lido intervalo a intervalo, de modo que eles podem utilizar o sistema para melhorar o seu perfil de consumo através da recuperação de informação de consumo em linha próximo de tempo real através de utilitários dos servidores Web dos serviços públicos. A utilização destes filtros 10, 11 pode reduzir 17 ΡΕ2009807 consideravelmente o custo recorrente de operação e manutenção para o operador da rede, normalmente exigido para manter o sistema PLC a correr e pode deste modo oferecer um custo beneficio grande.

Dado que o rácio do sinal para o ruido pode ser bastante melhorado, são necessárias muito menos retransmissões e pode ser considerada a utilização de modulações mais eficientes tal como QPSK e QAM. Estas podem oferecer uma eficiência de largura de banda maior (= velocidade de dados dividida pela largura de banda utilizada) do que FSK que pode ser normalmente utilizada para PLC de modo que funções que exigem maior capacidade e menor latência se tornam realizáveis. A figura 3 mostra o dispositivo de medição inteligente 7 em grande pormenor. Os seguintes blocos funcionais podem ser distintos:

Entrada BT, 14

Estas encontram-se ligadas à rede de distribuição 4. Saídas BT, 15

Estas encontram-se ligadas à rede de distribuição de energia eléctrica do utilizador final 5. "lógica"

Unidade de processamento central com memória para medir dados, firmware e parâmetros. Esta é de facto a parte mais funcional do dispositivo, que controla o processo de medição do consumo de energia, processo de comunicação da linha de energia eléctrica assim como 18 ΡΕ2009807 possivelmente muitos outros processos. 0 firmware e certos parâmetros podem por exemplo ser actualizados através da interface PLC WAN ou interface Ethernet. Deste modo isto pode ser realizado a partir do servidor PLC e não exige que um técnico viaje para o dispositivo para actualizações. A unidade apresenta memória não volátil suficiente para armazenar dados medidos e de pelo menos um par de dias. Isto pode incluir não somente o consumo de energia eléctrica, mas por exemplo também informação sobre a qualidade da energia fornecida (harmónicas) ou dados que vêem dos dispositivos de medição externos, por exemplo para consumo de gás/água. PSU (fonte de alimentação)

Circuito de alimentação de comutação de baixa perda sem transformador, munido com uma bateria de reserva para o caso de interrupção de energia.

PLC WAN

Este é o modem PLC que permite enviar e receber mensagens através da rede de distribuição da linha de energia. BT1 e BT2

Saídas de baixa tensão, com circuitos interruptores e de medição para a corrente e tensão. Todas as saídas de baixa voltagem são desligadas durante a interrupção da alimentação de energia. A mudança da tarifa pode ser executada por meio de períodos de tarifa programáveis remotos, sob o controlo do relógio em tempo real (RTC) do contador. 19 ΡΕ2009807 PLC home

Interface opcional para a rede do utilizador final, que serve para comunicação com aplicações inteligentes (máquinas de lavar, secadores, aquecimento, água quente, arrefecimento, CHP (produção combinada de calor e electricidade) , .... 0 PLC em relação a isto é vantajoso porque oferece a funcionalidade de ligar e usar.

Isto pode por exemplo ser utilizado para ligar sistemas de alarme com uma central de alarme. A comunicação PLC é vantajosa em relação a isto por que não é facilmente contornada ou desfeita.

Protecção BT >= 63A, 12

Trata-se de uma protecção adicional contra curto-circuito que é necessária em alguns estados. A figura 4 apresenta pormenorizadamente o dispositivo de medição inteligente 17. Os seguintes blocos funcionais podem ser distintos. A diferença com o dispositivo 7 da figura 3 é que o filtro PLC 11 se encontra integrado. A figura 7 mostra uma forma de realização alternativa de um dispositivo de medição inteligente 2 7 que pode ser utilizado em sistemas de distribuição de acordo com a invenção. Os seguintes blocos funcionais podem ser diferenciados:

Entrada BT, 14

Estas encontram-se ligadas à rede de distribuição 4. Saídas BT, 15

Estas encontram-se ligadas à rede de distribuição de 20 ΡΕ2009807 energia eléctrica do utilizador final 5.

CPU/D SP

Unidade de processamento central com memória para medir dados, firmware e parâmetros. Isto é de facto a parte mais funcional do dispositivo, que controla o processo de medição do consumo de energia, processo de comunicação da linha de energia eléctrica assim como possivelmente muitos outros processos. O firmware e certos parâmetros podem por exemplo ser actualizados através da interface PLC WAN ou interface Ethernet. Deste modo isto pode ser efectuado do servidor PLC e não exige que um técnico viaje para o dispositivo para actualizações. A unidade apresenta suficiente memória não volátil para armazenar dados medidos de pelo menos um par de dias. Isto pode incluir não somente o consumo de energia eléctrica, mas por exemplo também informação sobre a qualidade da energia fornecida (harmónicas) ou dados que vêm dos dispositivos de medição externos por exemplo para consumo de gás/água.

PSU

Circuito de alimentação de comutação de baixa perda sem transformador, munido com uma bateria de reserva para casos de interrupção de energia. LCD, interruptores, LED's, receptor de paginq Dados medidos que indicam localmente, eventos, parâmetros, alarmes, etc. Possivelmente encontram-se proporcionados vários controlos de utilizador no dispositivo para interface com um utilizador. Podem 21 ΡΕ2009807 por exemplo ser utilizados diferentes LED's para diferentes tarifas.

PLC WAN

Este é o modem PLC que permite enviar e receber mensagens através da rede de distribuição da linha de energia eléctrica. Através da porta Ethernet (ETH) este modem também funciona como porta através da qual outros contadores inteligentes ligados à mesma rede de distribuição podem ser alcançados pelo servidor PLC. Este modem é multicanal, de modo que pode comutar para outro canal se o canal interior for demasiado perturbado. Isto permite também mensagens simultâneas a montante e a jusante. 0 modem monitoriza também o rácio do sinal para ruido e emite um aviso se o sinal PLC se tornar demasiado fraco.

USB

Encontram-se proporcionadas várias portas USB para ligar contadores externos (gás, água, ...) e outros equipamentos. USB é conveniente tendo em vista a capacidade de fornecer energia para os contadores externos. Podem contudo também ser consideradas outras portas alternativas.

ETH

Porta Ethernet para ligação à rede de telecomunicações (por exemplo Internet) ou equipamento externo. I/F série (opcional)

Possível para ligação a um dispositivo portátil ou PC.

Saída BT TDU 22 ΡΕ2009807

Saída de baixa tensão, tempo-de-utilização, por exemplo saída de tarifa dupla (dia/noite). Com o interruptor e circuitos de medição para a corrente e tensão. Todas as saídas de baixa tensão podem ser desligáveis durante a interrupção da alimentação de energia. A comutação da tarifa pode ser executada por meio de períodos de tarifa programáveis remotamente, sob o controlo do relógio em tempo real (RTC) do contador.

Saída BT ETN

Saída de baixa tensão exclusiva para a tarifa nocturna. BT ininterrupta ou saída exclusiva de energia verde Saída para alimentação "ininterrupta" que é utilizada em aplicações críticas para as quais uma interrupção da alimentação de energia pode conduzir a graves danos ou perdas de dados críticos ou semelhante, ou dispositivos que o utilizador deseja alimentar exclusivamente por energia verde (alternativa). PLC home

Interface opcional para a rede do utilizador final, que serve para a comunicação com aplicações inteligentes (por exemplo máquinas de lavar, secadores, aquecedores, água quente, arrefecimento, (CHP) (produção combinada de calor e electricidade).... É em relação a isto vantajoso porque oferece a funcionalidade ligar e usar.

Isto pode por exemplo ser utilizado para ligar sistemas de alarme a uma central de alarme. A ΡΕ2009807 23 comunicação PLC é vantajosa em relação a istc não é facilmente contornada ou desfeita. Protecção BT >= 63 A Isto é uma protecção adicional contra curto-que é necessária em alguns estados. porque ircuito

Lisboa, 23 de Junho de 2010

Claims

ΡΕ2009807 1 REIVINDICAÇÕES 1. Sistema de comunicações por linhas de distribuição de energia eléctrica que compreende: um servidor de comunicações (1), munido para enviar e receber mensagens através de uma rede de telecomunicações (2), uma subestação (3) de distribuição de energia eléctrica que compreende pelo menos um transformador ao qual uma rede de distribuição de energia eléctrica (4) para os utilizadores finais (5) se encontra ligada, pelo menos uma porta (6; 18), proporcionada para transferir mensagens da rede de telecomunicações (2) para as linhas de energia da rede de distribuição de energia eléctrica (4) e vice-versa, encontrando-se as mensagens nas linhas de energia numa banda de frequências predeterminada utilizada para comunicação por linhas de transmissão de energia eléctrica, vários dispositivos de medição inteligente (7; 17; 27) nas redes de distribuição do utilizador final, encontrando-se cada um munido para medir o consumo de energia pelo respectivo utilizador final e que compreende um modem de comunicações de linha de energia (8; 18) ligado à rede de distribuição de energia eléctrica para enviar e receber mensagens dentro da banda de frequências 2 ΡΕ2009807 predeterminada através da rede de distribuição de energia eléctrica (4), caracterizado por o sistema compreender adicionalmente filtros de comunicação por linha de energia eléctrica (10, 11) em linhas de energia que ligam a rede de distribuição de energia eléctrica e as redes de distribuição do utilizador final e em linhas de energia que ligam a rede de distribuição de energia eléctrica à subestação de distribuição de energia eléctrica, compreendendo cada filtro componentes de filtragem (Ll, Rl, Cl; L2, R2, C2) para bloquear frequências dentro da banda de frequências predeterminada.
2. Sistema de comunicações por linhas de distribuição de energia eléctrica de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada filtro para comunicação por linha de energia eléctrica (10, 11) ser um circuito de filtro passivo que compreende um primeiro componente eléctrico que apresenta uma primeira impedância predeterminada para bloquear a banda de frequências predeterminada utilizada para comunicação por linha de energia eléctrica e um segundo componente eléctrico que apresenta uma segunda impedância para passar uma segunda banda de frequências que compreende a frequência de rede eléctrica da rede de distribuição de energia eléctrica.
3. Sistema de comunicações por linhas de distribuição de energia eléctrica de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o centro da banda 3 PE2009807 de frequências predeterminada ser pelo menos duas décadas mais elevado do que a frequência da rede eléctrica da rede de distribuição de energia eléctrica.
4. Sistema de comunicações por linhas de distribuição de energia eléctrica de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado por cada um dos dispositivos de medição inteligentes compreender um dos filtros de comunicação por linha de energia eléctrica (11) como um componente integrado.
5. Sistema de comunicações por linhas de distribuição de energia eléctrica de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado por os filtros de comunicação da linha de energia eléctrica (11) serem componentes externos aos dispositivos de medição inteligentes.
6. Sistema de comunicações por linhas de distribuição de energia eléctrica de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado por as quedas de tensão não medidas da rede de distribuição de energia eléctrica se encontrarem também munidas com filtros de comunicação por linha de energia eléctrica.
7. Sistema de comunicações por linhas de distribuição de energia eléctrica de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado por uma primeira (18) de pelo menos uma porta se encontrar incorporada em um 4 ΡΕ2009807 dos dispositivos de medição inteligentes (17).
8. Sistema de comunicações por linhas de distribuição de energia eléctrica de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizado por uma segunda de pelo menos uma das portas (6) se encontrar localizada num posto de distribuição da rede de distribuição de energia eléctrica.
9. Sistema de comunicações por linhas de distribuição de energia eléctrica de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizado por pelo menos um dos dispositivos de medição inteligentes (7; 17; 27) se encontrar munido com uma interface de comunicações para os dispositivos do utilizador final. Lisboa, 23 de Junho de 2010 ΡΕ2009807 1/7 LO

FIG. 1 ΡΕ2009807 2/7 ΙΟ ιό

9 ϋ LL PE2009807 3/7

(5 E Contãlívr PSU lígSiio tàm fjtmte-à pmi&cçSo ô ò

*5f 'ά ΡΕ2009807 4/7

PE2009807 6/7 1 (ohm)

FIG.6 PE2009807 7/7

fv. Emmim BT

O UL