MICRO-CONTADOR DE CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA.
Micro-contador de consumo de Energía Eléctrica.
Este invento es un Micro-Contador-Gestor de Consumo de Energía Eléctrica (1) encapsulado,
compuesto por: Un transformador toroidal de corriente, una toma de tensión sobre cada cable mediante punzones que atraviesan el aislamiento del cable hasta su alma metálica o bien mediante bornas atornilladas, una fuente de alimentación miniaturizada, microprocesador/es, una pila botón, una memoria digital, reloj, un modem PLC, que inyecta los datos en el propio cable a través de los mismos punzones de toma de tensión o bornas, un relé de estado sólido (SSR) para gestionar individualmente la propia carga, ya sea desde un plafón de luz, hasta un calentador de ACS o cualquier máquina industrial. Su finalidad es dotar de inteligencia propia a las cargas y evitar los consumos no deseados: controlando los "stand-by", realizando mantenimiento predictivo en base a sus consumos nominales y gestionando eventuales sobrecargas, bajo una determinada lógica preestablecida y reprogramable. Con ello·se logra además un aumento del confort y de la seguridad en toda la instalación. El invento permite conocer también el gasto individualizado de cada carga a efectos de una óptima facturación por parte de las compañías eléctricas.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200900299.
Solicitante: RODILLA SALA, VICENTE.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: RODILLA SALA,VICENTE, SANCHIS MUÑOZ,JAVIER.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- G01R21/06 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01R MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES MAGNETICAS (indicación de la sintonización de circuitos resonantes H03J 3/12). › G01R 21/00 Disposiciones para proceder a las medidas de la potencia o del factor de potencia (G01R 7/12 tiene prioridad). › por medida de la corriente o de la tensión (G01R 21/08 - G01R 21/133 tienen prioridad).
- H02J13/00 ELECTRICIDAD. › H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA. › H02J CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O LA DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA; SISTEMAS PARA EL ALMACENAMIENTO DE ENERGIA ELECTRICA. › Circuitos para proveer de indicación a distancia de las condiciones de una red, p. ej. un registro instantáneo de las condiciones de apertura o de cierre de cada seccionador de red; Circuitos para proveer el mando a distancia de medios de conmutación en una red de distribución de energía, p. ej. conexión o desconexión de consumidores de corriente por utilización de señales de impulsos codificados transmitidos por la red.
- H02J3/00 H02J […] › Circuitos para redes principales o de distribución, de corriente alterna.
Fragmento de la descripción:
Micro-contador de consumo de energía eléctrica.
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un micro-contador de consumo de energía eléctrica. Así pues, el sector industrial al que pertenece este invento es el del aparellaje eléctrico.
De forma mas concreta, consiste en un dispositivo electrónico miniaturizado y encapsulado que rodea los cables de alimentación eléctrica de una carga y que actúa como elemento analizador de la red, contador de energía eléctrica, incorporando un autómata programable, dispositivo con capacidad para medir cualitativamente y cuantitativamente los consumos de potencia y de energía; el dispositivo además gestiona la conexión/desconexión de la carga medida, bajo determinadas condiciones operativas previamente programadas; permitiendo también intercomunicar la propia carga con el resto de la instalación eléctrica, ya sea de tipo domótico, inmótico, o industrial, mediante una determinada lógica predefinida; a efectos de optimizar la eficiencia energética de dicha carga, su mantenimiento predictivo, alarmas técnicas, stand-by, sobrecargas, sobreconsumos, derivaciones u otras funciones e incidencias que afecten tanto al fabricante de la carga, como al usuario, a la compañía eléctrica y a la Administración competente.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La mayoría de los contadores de energía eléctrica (activa/reactiva) que se utilizan actualmente, tanto domésticos como industriales, son aparatos que miden dicha energía por integración de la potencia (activa/reactiva) en función del tiempo.
Por su construcción, hay dos tipos básicos de contadores: - Contador por inducción: contador en el cual las intensidades que circulan por arrollamientos fijos reaccionan sobre las intensidades inducidas en el elemento conductor móvil, generalmente un disco; lo cual origina su movimiento. - Contador estático: contador en el cual la intensidad y la tensión actúan sobre elementos de estado sólido (electrónicos) y producen en la salida impulsos de frecuencia proporcional a los vatios por hora, o voltamp-react x h. Por otra parte, la demanda de servicios de telecomunicaciones en banda ancha procedente de clientesdomésticos y pequeñas empresas ha venido siendo satisfecha de dos maneras: mediante líneas ADSL o con enlaces contratados a operadores de cable. Como competencia y/o complemento a estas soluciones ha surgido en el seno de las empresas eléctricas una nueva alternativa que, basándose en las infraestructuras existentes asociadas a la distribución eléctrica y mediante el uso de tecnologías PLC (comunicación por líneas eléctricas de potencia) es capaz de convertir los enchufes de los usuarios finales en puntos de acceso a una red de telecomunicaciones.
Basándose en esta tecnología y en su propia invención anterior ya utilizada por diversas compañías eléctricas internacionales y descrita en la patente EP0981053 y denominada "Programmable Monitoring Device for Electric Consumption", el autor de este invento ha desarrollado un nuevo micro-contador-gestor de energía eléctrica mucho más sofisticado, práctico y económico que se describe a continuación.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La invención consiste en un micro-contador de consumo de energía eléctrica miniaturizado y encapsulado con capacidad de gestión de cargas, estando compuesto por: Un transformador toroidal de corriente; una toma de tensión sobre el propio cable mediante punzones que atraviesan su aislamiento, hasta el alma metálica, una fuente de alimentación electrónica; un microprocesador, una pila botón; memoria digital; reloj; modem PLC (power line communication con protocolo TPC-IP) , que inyecta/recibe datos sobre el propio cable a través de los mismos punzones de toma de tensión o bornas; relé de estado sólido (SSR) para gestionar individualmente la propia carga: Desde un plafón de luz, hasta un calentador de ACS, siendo aplicable a cualquier electrodoméstico, e incluso máquina productiva, u otros equipos eléctricos de instalaciones domésticas e industriales.
El dispositivo de la invención puede fabricarse en dos versiones: Contador y Contador-Gestor, pudiendo ser ambas monofásicas o trifásicas.
La versión contador trifásico se compone de cuatro micro-contadores individuales de núcleo abierto, tres para las fases y uno para el neutro. Para su montaje no es necesario cortar los cables, sino que se abre como una pinza y luego se cierra, abrazando a cada conductor, enclavando sus punzones y perforando el aislamiento hasta llegar al alma del cable. Lo cual permite medir tensión, autoalimentarse e inyectar/recibir la señal PLC. El trasformador de corriente de esta versión es, por lo tanto, de núcleo partido; incorporando una toma de tierra para su electrónica interna.
USO Y CARACTERÍSTICAS: Mediante la pantalla táctil de una CPU central (PC o similar) , dotada de la correspondiente aplicación informática, se pueden visualizar y parametrizar las funciones siguientes:
- Identificación automática de las cargas eléctricas conectadas a la instalación a través de la red PLC y a sus MACs e IPs asociadas, como periféricos de una red local Ethernet, u otros protocolos de comunicación. - Función autodiagnóstico para que cada usuario pueda optimizar su propia potencia contratada y verificar la potencia consumida por las cargas. - Medidor general o individual del consumo instantáneo de potencia en divisa/hora (p. ej. â¬/h) y coste de la energía eléctrica acumulada en divisa (p.ej.â¬) de cada uno de los electrodomésticos, iluminaciones, maquinaria de producción y otros servicios. - Posibilidad de cuantificar alarmas por excesos de energía eléctrica y coste asociado por cargas o por zonas. Así como por lotes fabricados o servicios prestados. Cálculo de costes específicos eléctricos por unidad de producción o de servicio prestado: Verdadera eficiencia eléctrica. - Sistema de mantenimiento predictivo, basado en sus propias curvas nominales de arranque, funcionamiento y paro; para conocer si los aparatos eléctricos consumen la potencia que deben (W) y consecuentemente la correspondiente energía (KWh) , o bien si alguna avería oculta provoca un mayor, o un menor consumo eléctrico del nominal en W o su equivalente en â¬/h (u otra divisa/hora) . - Posibilidad de realizar automatización y gestión termostática, presostática, crepuscular, etc. vía PLC a un coste fácilmente amortizable. - Modulación automática de los excesos de potencia para evitar tener que sufrir apagones y/o recargos; autogestionándose las propias cargas de forma individual y/o global, conforme a una lógica preestablecida por el usuario, fabricante o compañía eléctrica. - Instalación de indicadores de tipo semafórico para evitar olvidar apagar luces, aire acondicionado, ordenadores, electrodomésticos, etc.; evitando así gastos y emisión de CO2 innecesarios, e incluso accidentes. Desde la pantalla táctil, se pueden visualizar, además, los parámetros de consumo siguientes decada carga y de la acometida general:
PARAMETROS UNIDAD DE MEDIDA Costes horarios de la energía (24 horas/día) â¬/KWh según distintos periodos Energía activa KWh Energía reactiva KVARh Tensiones por fase V Corrientes por fase A Frecuencia Hz Potencia activa KW Potencia reactiva inductiva KVAR-L Potencia reactiva capacitativa KVAR-C Potencia aparente KVA Factor de Potencia PF Cos < Cos < Potencia máxima demandada Pd Corriente de neutro In Armónicos De todo tipo Microcortes Según suministrador y paísVentajas: Este micro-contador tiene una serie de ventajas potenciales que se describen a continuación y que solucionan los actuales problemas planteados en los actuales proyectos de más alto nivel tecnológico por parte, tanto de las compañías eléctricas, como de las empresas fabricantes de contadores de energía eléctrica, así como por parte de los fabricantes de electrodomésticos, luminarias e incluso maquinaria industrial y socialmente planteados y ahora técnicamente resueltos.
• Al optimizar el consumo, se pueden reducir las emisiones de CO2 y gases contaminantes a la atmósfera: el micro-contador implantado de forma masiva en cada país puede evitar la necesidad de nuevas centrales de generación a corto y medio plazo, al eliminar consumos eléctricos no deseados.
• Facilita la integración de la generación distribuida: Resultará fundamental la función integradora de las líneas de interconexión adecuadamente gestionadas por un sistema como el micro-contador, instalado de forma reglamentaria en viviendas e industrias.
• Diversifica las fuentes de...
Reivindicaciones:
1ª. Micro-contador de consumo de energía eléctrica, encapsulado y miniaturizado para su fácil montaje sobre los propios cables de alimentación, ya sean monofásicos o trifásicos, tanto en cabecera de instalaciones eléctricas, como en el interior de electrodomésticos, luminarias o máquinas de todo tipo, y que siendo del tipo de los que incorporan un transformador de corriente, un transformador de tensión, una fuente de alimentación, un microprocesador, con pila botón, memoria digital y reloj, así como un relé de estado sólido (SSR) para la conexión/desconexión de la carga en el modelo gestor del micro-contador, así como la complementaria toma de tierra, se caracteriza porque está constituido a partir de un dispositivo de pequeñas dimensiones, a base de unas carcasas a modo de mordazas articulables, formal y dimensionalmente adecuadas para recibir en su seno el cable de alimentación a controlar, carcasa en cuyo seno se establecen una serie de punzones o terminales enclavables al alma metálica del conductor (3) , a través del aislamiento del cable, para la toma de tensión e inyección y recepción de señales codificadas mediante tecnología PLC (Power Line Communication) (1.2) , habiéndose previsto que el transformador de corriente se materialice en un transformador de corriente de núcleo partido para medir la intensidad que circula por el conductor, así como que el dispositivo se complemente con un Modem Power Line Communication PLC (11) que inyecta y recibe datos del propio cable de la red eléctrica.
2ª. Micro-contador de consumo de energía eléctrica, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dispone de un chip de intercomunicación de la propia carga con el resto del sistema domótico o inmótico, mediante una determinada lógica informatizada y predefinida de optimización de la eficiencia energética, mantenimiento predictivo, alarmas técnicas, sobrecargas de potencia, sobreconsumos de energía, stand-by, y derivaciones de dicha carga.
3ª. Micro-contador de consumo de energía eléctrica, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dispone de una central (12) informatizada donde se almacena y se gestiona la información general del sistema inteligente y que permite la actualización del firmware de los micro-contadores y micro-contadores-gestores, así como la lógica del funcionamiento individual y general de todo el conjunto.
4ª. Micro-contador de consumo de energía eléctrica, encapsulado y miniaturizado, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dispone de medios de comunicación y gestión remota de cada micro-contador y micro contador-gestor vía Internet (27) , a través de su identificador TCP-IP.
OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
Nº solicitud: 200900299
ESPAÑA
Fecha de presentación de la solicitud: 03.02.2009
Fecha de prioridad:
INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional DOCUMENTOS RELEVANTES
Categoría Documentos citados Reivindicaciones afectadas X US 6292717 B1 ( ALEXANDER et al.) 18.09.2001, columna 15, línea 44 - columna 20, línea 53; figura 2A. 1 Y 2-5 Y WO 0221660 A1 (WRAP SPA; AISA VALERIO) 14.03.2002, página 6, línea 25 - página 17, línea 28; figuras 1-3. 2-5 A WO 2008088219 A1 (SUDOTEC B V; VROEGE NORBERT) 24.07.2008, página 5, línea 27 - página 9, línea 13; figuras 1-8. 2-5 A XP 031612408 A. "Power line carrier for real time load management" (HELMY, A.; ABDEL-RAHMAN, M.; MANSOUR, M.M) Computer Engineering & Systems, 2009. ICCES 2009. International Conference, 14-16 Dic. 2009, todo el documento. URL:http://www.ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=5383208&isnumber= 538305114.12.2009 1-5 Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº : Fecha de realización del informe 01.02.2011 Examinador J. Calvo Herrando Página 1/5INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
Nº de solicitud: 200900299
CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD H02J3/00 (01.01.2006)
H02J13/00 (01.01.2006) G01R21/06 (01.01.2006) Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)
H02J, G01R
Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI
Informe del Estado de la Técnica Página 2/5
OPINIÓN ESCRITA
Nº de solicitud: 200900299
Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 01.02.2011
Declaración
Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Reivindicaciones Reivindicaciones 1-5 SI NO Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Reivindicaciones Reivindicaciones 1-5 SI NOSe considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986) .
Base de la Opinión.
La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
Informe del Estado de la Técnica Página 3/5
OPINIÓN ESCRITA
Nº de solicitud: 200900299
1. Documentos considerados.
A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
Documento Número Publicación o Identificación Fecha Publicación D01 US 6292717 B1 (ALEXANDER et al.) 18.09.2001 D02 WO 0221660 A1 (WRAP SPA; AISA VALERIO) 14.03.2002 D03 WO 2008088219 A1 (SUDOTEC B V; VROEGE NORBERT) 24.07.2008 D04 XP 031612408 A. "Power line carrier for real time load management" (HELMY, A.; ABDEL-RAHMAN, M.; MANSOUR, M.M) 14.12.20092. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
La invención reivindicada presenta un microcontador de consumo de energía eléctrica con posibilidad de control de cargas. Se considera como el documento del estado de la técnica anterior más próximo al objeto reivindicado el documento D01, el cual afecta a la actividad inventiva de todas las reivindicaciones, tal y como se explica a continuación:
Reivindicación independiente R1
El documento de D01 (columna 15, líne.
44. columna 20, línea 53; figuras 2A) divulga un dispositivo de información sobre el consumo de energía que cuenta con transformadores de corriente, transformadores de tensión, fuente de alimentación, microcontrolador, reloj y memoria digital.
Además, el dispositivo descrito por el documento D01 incluye puertos de comunicación con el exterior (RS-232, RS-185, Digital I/O) . La utilización de un modem PLC como medio de comunicación según la presente invención es simplemente una de varias posibilidades evidentes que un experto en la materia seleccionaría según las circunstancias, sin el ejercicio de actividad inventiva, para establecer una comunicación con el exterior, como se puede apreciar también en el documento D02 (página 6, líne.
25. página 17, línea 28; figuras 1-3) .
Por otro lado, el documento D01 se diferencia del objeto de la reivindicación R1 en que no cuenta con una carcasa articulable ni terminales enclavables para conectar el microcontador al dispositivo, atravesando el aislante del conductor y llegando al alma metálica del conductor. Sin embargo, tal y como se muestra en la propia descripción de la invención, se considera que la carcasa articulable y los terminales enclavables son sólo un modo de realización equivalente a los bornes atornillados para realizar la conexión y no se puede considerar que implique actividad inventiva.
Los medios para realizar la conexión/desconexión (por ejemplo, un relé de estado sólido) se consideras características obvias para un experto en la materia y además, ya se encuentran divulgados anteriormente en el documento D02 (figura 2A) .
En consecuencia de lo expuesto anteriormente, el objeto de la reivindicación R1 carece de actividad inventiva (Art. 8 LP) .
Reivindicaciones dependientes R2-R5
La invención descrita por la reivindicación R2 comprende con dos carcasas enchufables y comunicación PLC con el microcontador para la gestión del consumo de energía eléctrica mediante la conexión/desconexión de las cargas. El documento D01 (columna 15, líne.
44. columna 20, línea 53; figuras 2A) describe un dispositivo de información de consumo de energía que obtiene información energética de los interruptores automáticos conectados a las cargas pero sin comunicación PLC para la conexión/desconexión de las mismas.
Sin embargo, esas características ya han sido empleadas para el mismo fin en el documento D02 (página 6, línea 25 página 17, línea 28; figuras 1-3) . Resultaría obvio para el experto en la materia, sobre todo cuando se va a obtener un mismo resultado, aplicar estas características con su correspondiente efecto al dispositivo del documento D01, de modo que se obtenga un microcontador de consumo de energía capaz de gestionar las cargas mediante comunicación PLC de acuerdo con la reivindicación R2. Por lo tanto, el objeto de la reivindicación R2 no implica actividad inventiva (Art. 8 LP) .
Las carcasas enchufables junto con el microprocesador y la fuente de alimentación se consideran opciones de diseño conocidas en el estado de la técnica. Por tanto, estas características incluidas en la reivindicación R2 tampoco se considera que impliquen actividad inventiva.
A la vista de lo que se conoce de los documentos D01 (columna 15, líne.
44. columna 20, línea 53; figuras 2A) y D02 (página 6, líne.
25. página 17, línea 28; figuras 1-3) no se considera que requiera ningún esfuerzo inventivo para un experto en la materia desarrollar un dispositivo como el descrito en las reivindicaciones R3-R5.
Informe del Estado de la Técnica Página 4/5
OPINIÓN ESCRITA
Nº de solicitud: 200900299
Tanto la comunicación entre el dispositivo y las cargas para optimizar el consumo y/o otros parámetros relacionados como la gestión remota a través de internet se consideran conocimiento común en el campo de los dispositivos de gestión de energía eléctrica como se observa en el documento D03 (página 8, líneas 1-18) .
Informe del Estado de la Técnica Página 5/5
Patentes similares o relacionadas:
Sistema y método de determinación de error de predicción para fluctuaciones de energía renovable, del 24 de Junio de 2020, de Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University: Un método de determinación de un error de predicción dependiente del tiempo en una red de energía, el método que comprende: introducir un conjunto de datos definido por […]
Procedimiento para controlar la distribución de energía, del 17 de Junio de 2020, de University College Dublin National University Of Ireland, Dublin: Procedimiento para controlar la distribución de energía a través de una red eléctrica que comprende las etapas siguientes: a) modelar la red para: relacionar el flujo […]
Sistema de suministro de energía de una embarcación flotante, del 17 de Junio de 2020, de Siemens Energy AS: Un sistema de suministro de energía de una embarcación flotante, en particular, de una embarcación de posicionamiento dinámico en mar abierto, que comprende: - al menos […]
Dispositivo de control de sistema de transmisión de corriente continua de alto voltaje, del 3 de Junio de 2020, de LSIS Co., Ltd: Un dispositivo de control del sistema de transmisión de corriente continua de alto voltaje, HVDC caracterizado porque el dispositivo de control del […]
Control de la tasa de aumento de potencia para sistemas generación de energía variable renovable, del 6 de Mayo de 2020, de GENERAL ELECTRIC COMPANY: Un método para regular la potencia de salida colectiva de una pluralidad de fuentes de energía variable, el método que comprende: seguimiento […]
Sistema de compensación de potencia reactiva y método de este, del 6 de Mayo de 2020, de LSIS Co., Ltd: Un sistema para compensación de potencia reactiva, el sistema que comprende: una unidad de compensación de potencia reactiva configurada […]
Acoplamiento inteligente, del 29 de Abril de 2020, de Livne, Yigal: Un sistema para proteger los sistemas electromecánicos rotativos contra daños , que comprende: - un acoplamiento rotativo configurado […]
Sistemas y procedimientos para monitorizar dispositivos de alimentación, del 29 de Abril de 2020, de GENERAL ELECTRIC COMPANY: Sistema para monitorizar dispositivos de alimentación, comprendiendo el sistema :
una pluralidad de dispositivos de alimentación ;
una pluralidad […]