METODO Y SISTEMA PARA DETECTAR LA FASE DE CABLEADO DE UNA TENSION DE FASE DESCONOCIDA RELATIVA A UNA TENSION DE FASE DE REFERENCIA.

Un sistema para detectar la fase de cableado (R; S; T) de una tensión de fase (S) desconocida (x) con relación a una tensión de fase de referencia (R) en un sistema de de distribución de energía eléctrica que tiene una línea de energía polifásica (L),

que comprende

- un circuito (1, 3, 32) para transmitir una señal (C1) desde un primer lugar (100) a un segundo lugar (200), comprendiendo dicha señal un patrón de señal característico (DEL); caracterizado porque el sistema comprende

- un circuito (2, 5 a 9) para medir en dicho primer lugar (100) un primer intervalo de tiempo (T1) entre el patrón de señal característico (DEL) y la ocurrencia de un punto de referencia (R+) en una tensión de fase (R) en dicho primer lugar (100);

- un circuito (2, 5 a 9) para detectar en dicho segundo lugar el patrón de señal característico de dicha señal (C1) y para medir un segundo intervalo de tiempo (T2) entre dicho patrón de señal característico (DEL) y la ocurrencia de un punto de referencia (S+) en una segunda tensión de fase en dicho segundo lugar (200); y

- un circuito (1) para determinar a partir de dichos intervalos de tiempo primero (T1) y segundo (T2) la fase de cableado (S) de la fase desconocida de la primera y segunda tensiones de fase con relación a la otra fase de la primera y segunda tensiones de fase que sirve como la tensión de fase de referencia

Método y sistema para detectar la fase de cableado de una tensión de fase desconocida relativa a una tensión de fase de referencia.

El presente invento se refiere a un método y a un aparato para detectar la fase de cableado de una tensión de fase desconocida relativa a una tensión de fase de referencia en un sistema de distribución de energía eléctrica que tiene una línea de energía polifásica.

Los modernos sistemas de distribución de energía usan líneas de energía polifásicas para la distribución de electricidad. Una línea de energía polifásica comprende una pluralidad, normalmente tres, de conductores, transportando cada conductor una tensión de fase especificada. Como es bien conocido, una línea de energía polifásica puede tener o no un conductor neutro que, si está presente, constituye un conductor adicional de la línea de energía polifásica. Además, aparte de estos conductores de una línea de energía polifásica típica puede o no puede haber un conductor adicional que transporta el potencial de tierra.

Mientras que una línea de energía polifásica tiene ventajas para cierto tipo de cargas, por ejemplo máquinas eléctricas que emplean campos magnéticos rotativos, hay muchos consumidores eléctricos que no están conectados a todas las fases disponibles en una línea de energía polifásica dada. Para muchos tipos de cargas es suficiente que la carga esté conectada entre dos de las fases, o más normalmente, entre una de las fases disponibles y el conductor neutro. Este sistema de cableado está ampliamente difundido sobre todo en las redes de baja tensión utilizadas para suministrar electricidad a los aparatos del consumidor en el ámbito doméstico. En Europa la red de distribución de energía de baja tensión tiene tres fases de cableado, cada una con una tensión de 220 voltios hasta 240 voltios con el neutro, estado las tres fases separadas un ángulo de 120º.

Particularmente en el ámbito doméstico la mayoría de las cargas eléctricas están conectadas entre una de las tres fases de cableado, R, S, T y el conductor neutro N, siendo no significativa la fase particular R, S ó T a la que la carga está realmente conectada para la mayor parte de los tipos de aplicaciones y cargas de fase única, y por lo tanto normalmente desconocida. Hay que tener en cuenta que existe una variedad de convenciones de denominación diferentes para las tres fases de cableado de una línea de energía trifásica. La convención de denominación R, S, T que aquí se usa no deberá significar una pérdida de generalidad alguna.

En algunos casos es deseable detectar la fase de cableado a la que está conectada una carga dada. Por ejemplo, en un sistema de comunicación por línea de energía que utiliza la red de distribución de energía existente con fines de telecomunicación puede ser muy deseable para el transmisor conocer la fase de cableado a la que el receptor está conectado debido a que puede esperarse que la comunicación entre el transmisor y el receptor a través de una línea de energía sea mejor si el transmisor y el receptor están conectados a la misma fase de cableado que si el transmisor y el receptor se comunican entre sí a través de diferentes fases de cableado mediante diafonía capacitativa o inductiva entre las fases de cableado. Si los contadores se comunican con otros nodos en un sistema de contadores distante a través de una comunicación por línea de energía el conocimiento de la fase a la que está conectado el respectivo contador distante en las oficinas del consumidor es una información valiosa para la optimización de la calidad de funcionamiento de la comunicación del sistema de contador distante en conjunto.

En un sistema medidor de electricidad para registrar la energía eléctrica consumida por una pluralidad de consumidores existen otras buenas razones para detectar la fase de cableado de un medidor de electricidad situado dentro o fuera de las instalaciones del consumidor. Por ejemplo, un medidor de electricidad de fase única o polifásico puede haber sido cableado de nuevo conectando su terminal de tierra con una fase de cableado para suministrar al consumidor. La detección de si la fase de cableado del contador ha sido invertida permite juzgar si el contador de electricidad ha sido cableado de nuevo ilegal o inintencionadamente de forma que el contador no mida correctamente la energía consumida.

Del documento US 4.626.622 se sabe cómo identificar un cableado de fase no conocido dentro de una red polifásica por comparación de la fase desconocida con una fase de referencia conocida de la red polifásica. El sistema comprende un primer dispositivo conectado con la fase de referencia en un primer lugar y un segundo dispositivo conectado con la fase desconocida en un lugar alejado. Los dispositivos primero y segundo comprenden cada uno un modem para establecer una conexión telefónica entre los dos dispositivos. El primer dispositivo incluye los circuitos para producir una señal alternante digital representativa de la fase de la tensión alterna de la fase de referencia. Esta señal representativa es transmitida a través de los dos modems y la conexión telefónica del primer dispositivo al segundo. El segundo dispositivo incluye un circuito de detección de fase para identificar la fase desconocida detectando el ángulo de fase entre la tensión alterna de la fase de referencia y la tensión alterna de la fase desconocida. A pesar de que este sistema conocido permite detectar la fase de cableado en el sitio alejado con respecto a una fase de referencia en un lugar de referencia, no es práctico para muchas aplicaciones ya que supone la existencia de una línea telefónica entre los dos lugares.

El documento IEC 61334-5-2 define un método para identificar una fase desconocida dentro de una red polifásica por medio de la introducción de una señal corta de indicación de tiempo en la red polifásica cuando un primer punto de referencia, por ejemplo cuando se produce un paso por cero en la tensión de fase de referencia. La propia red polifásica sirve para comunicar la señal corta al lugar en el que la fase desconocida tiene que ser identificada. En el lugar de la fase desconocida la señal corta es extraída de la línea de energía polifásica, y se mide un intervalo de tiempo entre la ocurrencia de la señal corta y un punto de referencia, por ejemplo un paso por cero en la tensión de fase desconocida. Ese intervalo de tiempo es por tanto indicativo del ángulo de fase entre la fase de referencia y la fase desconocida. El ángulo de fase así determinado permite identificar la fase de cableado desconocida.

Los métodos conocidos tienen en común que las señales síncronas de la fase de referencia son transportadas desde el sitio de la fase conocida, aquí llamado también lugar de referencia, al lugar de la fase desconocida, aquí también llamado lugar alejado. El lugar alejado compara la fase de la señal recibida con la fase desconocida a la que está conectada con el fin de detectar su fase de cableado. Si la información de fase está perturbada debido a ruido u otras perturbaciones, una detección de fase puede convertirse en difícil de conseguir. Muchos tipos de cargas eléctricas conectadas a la línea de energía tienden a generar ruido o perturbaciones en sincronismo con las fases a las que están conectadas. Por lo tanto, las señales de ruido síncronas de fase pueden interferir en el método conocido con las señales síncronas de fase de referencia cortas usadas para la detección de fase, de forma que puede impedirse la detección de las señales síncronas de fase de referencia. Esto puede ser más grave para distancias más largas entre el lugar de referencia y el lugar alejado.

El documento DE 44 05 809 describe la identificación de una tensión de corriente alterna en una red de suministro de energía con varias tensiones de corriente alterna.

Es un objeto del presente invento proporcionar un método y un sistema para detectar la fase de cableado de una tensión de fase desconocida con respecto a una tensión de fase de referencia en un sistema de distribución de energía eléctrica de fase única o polifásica, el cual no requiere la transmisión de señales cortas de indicación de tiempo en sincronía con la fase de referencia.

Este objeto está resuelto de acuerdo con el presente invento definido por las reivindicaciones independientes.

Las realizaciones ventajosas del presente invento están dadas en las reivindicaciones dependientes.

Un sistema de acuerdo con una realización del presente invento para detectar la fase de cableado de una tensión de fase desconocida con relación...

1. Un sistema para detectar la fase de cableado (R; S; T) de una tensión de fase (S) desconocida (x) con relación a una tensión de fase de referencia (R) en un sistema de de distribución de energía eléctrica que tiene una línea de energía polifásica (L), que comprende

- un circuito (1, 3, 32) para transmitir una señal (C1) desde un primer lugar (100) a un segundo lugar (200), comprendiendo dicha señal un patrón de señal característico (DEL); caracterizado porque el sistema comprende

- un circuito (2, 5 a 9) para medir en dicho primer lugar (100) un primer intervalo de tiempo (T1) entre el patrón de señal característico (DEL) y la ocurrencia de un punto de referencia (R+) en una tensión de fase (R) en dicho primer lugar (100);

- un circuito (2, 5 a 9) para detectar en dicho segundo lugar el patrón de señal característico de dicha señal (C1) y para medir un segundo intervalo de tiempo (T2) entre dicho patrón de señal característico (DEL) y la ocurrencia de un punto de referencia (S+) en una segunda tensión de fase en dicho segundo lugar (200); y

- un circuito (1) para determinar a partir de dichos intervalos de tiempo primero (T1) y segundo (T2) la fase de cableado (S) de la fase desconocida de la primera y segunda tensiones de fase con relación a la otra fase de la primera y segunda tensiones de fase que sirve como la tensión de fase de referencia.

2. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho circuito (1) para determinar la fase de cableado (S) está situado en dicho primer lugar (100); comprendiendo el sistema

- medios (7, 16) para transmitir información indicadora de dicho segundo intervalo de tiempo (T1) desde dicho segundo lugar (200) a dicho lugar de referencia (100).

3. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho circuito para determinar la fase de cableado está situado en dicho segundo lugar (200); y

- el sistema que comprende medios para transmitir información indicadora de dicho primer intervalo de tiempo (T2) desde dicho primer lugar a dicho segundo lugar.

4. El sistema de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el que dicho circuito (1) para determinar la fase de cableado de la tensión de fase desconocida a partir de dichos intervalos de tiempo primero y segundo (T1, T2) comprende medios para calcular una diferencia entre dicho segundo intervalo de tiempo y dicho primer intervalo de tiempo, y medios para determinar dicha fase de cableado basándose en dicha diferencia.

5. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que

- dicho patrón de señal característico (DEL) comprende una palabra de código única.

6. El sistema de acuerdo con la reivindicación 5, en el que dicha señal (C1) comprende una parte de encabezamiento (PRB) que precede al patrón de señal característico.

7. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que

- dicho patrón de señal característico para ser detectado es el comienzo de la señal.

8. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que

- dicha señal (C1) es una secuencia de símbolos con una frecuencia de símbolos predeterminada; y

- dichos circuitos para determinar un primer intervalo de tiempo (T1) y un segundo intervalo de tiempo (T2), respectivamente, comprenden contadores (6) para contar el número de dichos símbolos entre dicho patrón de señal característico y la ocurrencia de dicho punto de referencia (S+) en dicha tensión de fase desconocida (S) y dicho punto de referencia (R+) en dicha tensión de fase (R), respectivamente.

9. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que

- dicho circuito para detectar dicho primer intervalo de tiempo (T1) comprende un contador en funcionamiento libre a una frecuencia de reloj predeterminada;

- medios para iniciar el contador en funcionamiento libre tras la detección de dicho patrón de señal característico (DEL); y

- medios para leer un valor contado por dicho contador cuando ha ocurrido dicho punto de referencia.

10. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que

- dicho circuito (1, 3, 32) para transmitir una señal está adaptado para transmitir dicha señal de forma que el patrón de señal característico no coincida con ninguno de los puntos de referencia que ocurren de forma repetitiva en dichas tensiones de fase de dicha línea de energía polifásica.

11. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho circuito para transmitir una señal está adaptado para transmitir dicha señal de forma que el patrón de señal característico tenga una temporización aleatoria o seudoaleatoria.

12. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende medios (1) para

- transmitir una pluralidad de dichos patrones de señal característica (DEL) en temporizaciones diferentes y/o en partes diferentes del espectro y/o del espectro ampliado modulado con códigos de ampliación diferentes; y

- para cada uno de la pluralidad de patrones de señal transmitidos,

- estando dicho circuito (1) adaptado para la determinación de la fase de cableado adaptado para determinar la fase de cableado a partir de dicha pluralidad de intervalos de tiempo primero y segundo (T1, T2).

13. El sistema de acuerdo con la reivindicación 12, en el que dicho circuito (1) para determinar la fase de cableado a partir de dicha pluralidad de intervalos de tiempo primero y segundo comprende

- medios para calcular una diferencia entre cada primer intervalo de tiempo y su segundo intervalo de tiempo asociado;

- medios para determinar una fase de cableado preliminar a partir de cada una de las diferencias así obtenidas; y

- medios para seleccionar qué fase de cableado tiene una mayoría entre dichas fases de cableado preliminares así determinadas.

14. El sistema de acuerdo con la reivindicación 13, en el que dicha mayoría es una mayoría M/(M+1), siendo M un entero igual a o mayor que 2.

15. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en el que dichas señales son transmitidas sucesivamente de forma que un intervalo de tiempo entre dos patrones de señal característico (DEL) es mayor o menor que el periodo de tensión alterna de dicha línea de energía polifásica y distinto de los múltiplos enteros de dicho periodo de tensión alterna.

16. El sistema de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el que dichos puntos de referencia (R+; S+) son puntos únicos en cada periodo de la tensión de fase respectiva especificada por su tensión y/o su pendiente.

17. El sistema de acuerdo con la reivindicación 14, en el que dichos puntos de referencia son pasos por cero de las respectivas tensiones de fase con una pendiente de signo especificado.

18. El sistema de acuerdo con la reivindicación 16 ó 17, en el que dicho primer intervalo de tiempo (T1) y dicho segundo intervalo de tiempo (T2), respectivamente, termina con el punto de referencia N^-ésimo que sigue el patrón de señal característico, siendo N un entero positivo predeterminado igual a o mayor que 1.

19. El sistema de acuerdo con la reivindicación 18, en el que N=2.

20. El sistema de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el que dicho circuito para transmitir una señal comprende medios (4) para introducir dicha señal en al menos una fase de dicha línea de energía polifásica (L).

21. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en el que dicho circuito para transmitir una señal (C1) comprende un circuito transmisor para transmitir la señal en un canal de comunicación por radio.

22. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en el que dicha señal es transmitida por una red telefónica.

23. El sistema de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el que dicha señal es una señal de multifrecuencia de doble tono (DMTF).

24. Un método para determinar la fase de cableado de una tensión de fase desconocida con respecto a una tensión de fase de referencia en un sistema de distribución de energía eléctrica que tiene una línea de fase única o polifásica, que comprende los pasos de

- transmitir una señal (C1) desde un primer lugar (100) a un segundo lugar (200), comprendiendo dicha señal un patrón de señal característico (DEL);

caracterizado por los siguientes pasos:

- medir en dicho primer lugar (100) un primer intervalo de tiempo (T1) entre dicho patrón de señal característico (C1) y la ocurrencia de un punto de referencia (R+) en una primera tensión de fase (R);

- detectar en dicho segundo lugar (200) el patrón de señal característico y medir un segundo intervalo de tiempo (T2) entre el patrón de señal característico (C1) y la ocurrencia de un punto de referencia (S+) en una segunda tensión de fase (S); y

- determinar a partir de dichos intervalos de tiempo primero (T1) y segundo (T2) la fase de cableado (S) de la fase desconocida de las tensiones de fase primera y segunda con relación a la otra de las tensiones de fase primera y segunda que sirven de tensión de fase de referencia.