Dispositivo y sistema de control de cargas en redes eléctricas.

La invención describe un dispositivo de control de carga que controla el número de cargas conectadas simultáneamente a una red de modo que la potencia total consumida no supere en ningún momento un valor máximo predeterminado. El dispositivo comprende las siguientes partes: un medio de comunicación, mediante el cual el dispositivo se comunica con otros dispositivos asociados a otras cargas conectadas a la red; medios manuales de selección de jerarquía, que permiten al usuario asignar la posición jerárquica del dispositivo con respecto de otros dispositivos asociados a otras cargas conectadas a la red; un medio de corte, mediante el cual el dispositivo abre o cierra la alimentación eléctrica a la carga a la que está asociado; y un medio de control, que controla el medio de corte en función de señales recibidas por medio de comunicación y de una señal indicativa del estado de la carga

Dispositivo y sistema de control de cargas en redes eléctricas.

Objeto de la invención

El objeto principal de la presente invención es un dispositivo y un sistema capaces de controlar un conjunto de cargas conectadas de modo simultáneo a una red de baja tensión, de modo que no se supere un valor máximo de la potencia instantánea consumida en cada momento.

Antecedentes de la invención

Para las compañías eléctricas es importante no sólo la cantidad de energía que los usuarios consumen a lo largo del día, sino también el modo en que lo hacen, es decir, la potencia que consumen en cada momento. La curva agregada de carga ideal sería una carga constante, que permitiría diseñar y operar del modo más eficiente posible las centrales eléctricas. Los picos de potencia son perjudiciales debido a que obligan a paradas y cambios de régimen de funcionamiento de las centrales que pueden provocar fallos, pérdidas de rendimiento, etc. Además, cuanto más distribuido esté el consumo a lo largo del día, menores serán las pérdidas energéticas y las emisiones de dióxido de carbono por las centrales eléctricas. Por lo tanto, es técnicamente deseable que todos los usuarios distribuyan sus cargas del modo más uniforme posible a lo largo del día.

Por otro lado, si algún pico de potencia del usuario es excesivamente alto se pueden producir cortes de suministro o incluso accidentes si las instalaciones del usuario no están preparadas para soportar intensidades elevadas.

Finalmente, desde un punto de vista económico, las compañías eléctricas suelen ofrecer un sistema de tarifas basado en precios diferentes en función del tramo horario, diseñadas con el objetivo de favorecer el consumo de energía en tramos en que de otro modo se produciría una caída de la curva de carga. Los usuarios, por su lado, se benefician de bonificaciones y precios más económicos limitando parte de su consumo a esas franjas de tarifa más económica.

Un ejemplo es la tarifa nocturna, que permite al usuario cargar acumuladores de calor a un precio económico durante la noche y utilizar el calor almacenado durante el día. Sin embargo, el hecho de consumir una potencia muy elevada también puede resultar económicamente contraproducente, ya que ante cambios en las tarifas de los tramos económicos el consumo de energía en esos tramos horarios podría no resultar ventajoso para el usuario. Actualmente, una tarifa nocturna permite el consumo de una potencia elevada durante la noche aunque la potencia contratada sea menor. La eventual desaparición de esta tarifa nocturna obligaría al usuario repentinamente a contratar la potencia elevada que realmente utiliza, con las consiguientes pérdidas económicas.

Descripción de la invención

La invención propuesta está dirigida fundamentalmente a instalaciones domésticas de baja tensión y similares, y resuelve la problemática explicada anteriormente mediante un dispositivo que se conecta a la alimentación de cada carga para ordenar el consumo del usuario, distribuyendo, secuencialmente la alimentación a las diferentes cargas en función de un límite máximo de potencia determinado. Se favorece así tanto al usuario como a la compañía eléctrica. El dispositivo de la invención se podría utilizar con cualquier tipo de carga, teniendo, por ejemplo especial utilidad en la industria que emplee maquinaria pesada cuya energía provenga de la red eléctrica.

De acuerdo con una realización de la invención, se describe un dispositivo de control de carga, conectado a la alimentación de una carga, que controla el número de cargas conectadas simultáneamente a una red de modo que la potencia total consumida no supere en ningún momento un valor máximo predeterminado. El dispositivo de la invención comprende un medio de comunicación, medios manuales de selección de jerarquía, un medio de corte y un medio de control, que se describen a continuación:

a) Un medio de comunicación, mediante el cual el dispositivo se comunica con otros dispositivos asociados a otras cargas conectadas a la red.

El medio de comunicación permite que un dispositivo de control de carga conectado a la alimentación de una carga envíe y reciba señales de otros dispositivos de control conectados a la alimentación de otras cargas. En realizaciones preferidas de la invención, el medio de comunicación puede ser un medio de comunicación por portadora a través de la propia red eléctrica, o bien medios de comunicación inalámbrica, como Bluetooth o Wi-Fi.

b) Medios manuales de selección de jerarquía, que permiten al usuario asignar la posición jerárquica del dispositivo con respecto de otros dispositivos asociados a otras cargas conectadas a la red.

Los medios manuales de selección de jerarquía permiten que el usuario asigne en qué orden se alimentará la carga a cuya alimentación está conectado el dispositivo de la invención con relación al resto de cargas de la red (en cuyas alimentaciones se han intercalado también sendos dispositivos de la invención).

Así, en realizaciones preferentes de la invención los medios de selección de jerarquía comprenden un medio manual de selección de subred, que asigna el dispositivo a una subred, y un medio manual de selección de orden de precedencia, que asigna la posición del dispositivo dentro del grupo de dispositivos de su subred. Estos medios permiten identificar de manera unívoca a cada dispositivo, a la vez que dividen la red en grupos de cargas correspondientes a las denominadas subredes. Es posible crear tantas subredes como sea necesario para no superar la potencia máxima predeterminada, ya que en cada momento sólo se alimentará como máximo tantas cargas como subredes se hayan creado. Dicho de otro modo, a cada subred se asigna un "testigo", que va pasando secuencialmente por todos los dispositivos de la subred, y en cada momento sólo el dispositivo que tenga el testigo puede alimentar su carga asociada.

Además, el medio manual de selección de orden de precedencia marca uno de los dispositivos de cada subred como dispositivo "maestro" de esa subred. El significado de esto se explicará más adelante.

En otras realizaciones preferentes de la invención, los medios de jerarquía comprenden un medio de selección de siguiente subred y un selector de último lugar. El medio de selección de siguiente subred indica cuál será la subred a la que se pasará el testigo cuando se haya terminado de alimentar todas las cargas de una primera subred, mientras que el selector de último lugar indica cuál es el último dispositivo en el orden de precedencia de una subred.

En realizaciones preferentes de la invención, los medios manuales de selección de jerarquía son ruedas de selección o selectores.

c) Un medio de corte, mediante el cual el dispositivo abre o cierra la alimentación eléctrica a la carga a la que está asociado.

El medio de corte puede ser cualquiera de entre los conocidos en la técnica, aunque en realizaciones preferidas de la invención es un interruptor.

d) Un medio de control, que controla el medio de corte en función de señales de otros dispositivos o señales indicativas del estado de la carga.

El medio de control es el encargado de controlar el funcionamiento del dispositivo en función de las señales que recibe, y de acuerdo con realizaciones particulares de la invención puede ser un microcontrolador, un microprocesador, una FPGA, un DSP y un ASIC.

Así, las señales indicativas del estado de la carga pueden ser:

1. Dispositivo (1) de control de cargas en redes eléctricas de baja tensión, conectado a la alimentación de una carga, que controla el número de cargas conectadas simultáneamente a una red de modo que la potencia total consumida no supere en ningún momento un valor máximo predeterminado, caracterizado porque comprende:

un medio de comunicación, mediante el cual el dispositivo (1) se comunica con otros dispositivos (1) asociados a otras cargas conectadas a la red;

medios manuales de selección de jerarquía (2, 3, 4, 5), que permiten a un usuario asignar la posición jerárquica del dispositivo (1) con respecto de otros dispositivos (1) asociados a otras cargas conectadas a la red;

un medio de corte, mediante el cual el dispositivo (1) abre o cierra la alimentación eléctrica a la carga a la que está asociado;

un medio de control, que controla el medio de corte en función de señales de otros dispositivos o señales indicativas del estado de la carga.

2. Dispositivo (1) de control de cargas de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el medio de comunicación se elige de la siguiente lista: comunicación por portadora a través de la red eléctrica, comunicación inalámbrica Bluetooth y comunicación inalámbrica Wi-Fi.

3. Dispositivo (1) de control de cargas de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios manuales de selección de jerarquía (2, 3, 4, 5) comprenden un medio manual de selección de subred (2) que asigna el dispositivo (1) a una subred.

4. Dispositivo (1) de control de cargas de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado porque los medios manuales de selección de jerarquía (2, 3, 4, 5) comprenden además un medio manual de selección de orden de precedencia (3) que asigna la posición del dispositivo (1) dentro del grupo de dispositivos de su misma subred.

5. Dispositivo (1) de control de cargas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado porque los medios manuales de selección de jerarquía (2, 3, 4, 5) comprenden además un medio manual de selección de siguiente subred (4).

6. Dispositivo (1) de control de cargas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque los medios manuales de selección de jerarquía (2, 3, 4, 5) comprenden además un selector de último lugar (5).

7. Dispositivo (1) de control de cargas de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado porque los medios manuales de selección de jerarquía (2, 3, 4, 5) son ruedas de selección.

8. Dispositivo (1) de control de cargas de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el medio de corte es un interruptor.

9. Dispositivo (1) de control de cargas de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el medio de control se elige de entre la siguiente lista: un microcontrolador, un microprocesador, una FPGA, un DSP y un ASIC.

10. Dispositivo (1) de control de cargas de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende un temporizador.

11. Dispositivo (1) de control de cargas de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una sonda de corriente.

12. Procedimiento de control del número de cargas conectadas simultáneamente a una red de modo que la potencia total consumida no supere en ningún momento un valor máximo predeterminado, donde cada carga está asociada a un dispositivo (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende las siguientes operaciones:

dividir los dispositivos (1) asociados a las cargas de la red en tantas subredes como cargas se desea alimentar simultáneamente para no superar la potencia máxima, estableciendo un orden de precedencia de los dispositivos (1) de cada subred;

asignar un testigo al primer dispositivo de cada subred, donde el testigo identifica el dispositivo (1) autorizado a alimentar su carga en cada momento;

pasar el testigo de unos dispositivos (1) a otros siguiendo el orden de precedencia de cada subred;

pasar el testigo de unas subredes a otras cuando todos los dispositivos (1) de una subred han alimentado su carga.

13. Procedimiento de control de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque cada dispositivo (1) emite una señal de fin de carga cuando ha terminado de alimentar su carga.

14. Procedimiento de control de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque cada dispositivo (1) emite una señal de principio de carga cuando comienza a alimentar su carga.

15. Procedimiento de control de acuerdo con las reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque cada dispositivo emite una señal de identificación asociada a la señal de fin de carga o a la señal de principio de carga.