Sistema y método para optimizar las cargas de potencia en una unidad de distribución de potencia.

Un método para optimizar cargas de potencia en una barra de potencia (10) del tipo que tiene una entrada depotencia monofásica o trifásica (L1,

L2, L3), una pluralidad de disyuntores de circuito (B1, B2, B3, B4, B5, B6) y unapluralidad de salidas (16), siendo la disposición tal, que al menos un disyuntor de circuito está asociado con almenos una salida, de tal modo que el método comprende:

obtener mediciones de corriente instantáneas o en tiempo real para cada fase de la entrada de potencia monofásicao trifásica de la barra de potencia;

obtener mediciones de corriente en tiempo real para cada disyuntor de circuito de la pluralidad de disyuntores decircuito de la barra de potencia;

registrar las mediciones de corriente en tiempo real para cada fase de la entrada de potencia monofásica o trifásica ypara cada disyuntor de circuito de la pluralidad de disyuntores de circuito; y

analizar las mediciones de corriente en tiempo real de la entrada de potencia monofásica o trifásica y de la pluralidadde disyuntores de circuito con el fin de determinar un orden de preferencia de salidas en el que aplicar una nuevacarga,

caracterizado por que analizar las mediciones de corriente en tiempo real de la entrada de potencia monofásica otrifásica y la pluralidad de disyuntores de circuito identificar una preferencia por parte del usuario entre la evitaciónde una sobrecarga de uno de la pluralidad de disyuntores de circuito y el equilibrado de una carga de fase de laentrada de potencia monofásica o trifásica cuando se emplea una entrada de potencia trifásica.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2010/050819.

Solicitante: SCHNEIDER ELECTRIC IT CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 132 FAIRGROUNDS ROAD WEST KINGSTON, RI 02892 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: JANSMA,MICHAEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H02J1/14 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02J CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA; SISTEMAS PARA LA ACUMULACION DE ENERGIA ELECTRICA (circuitos de alimentación de energía paralos aparatos de medida de rayos X, rayos gamma, radiaciones corpusculares o de las radiaciones cósmicas G01T 1/175; circuitos de alimentación de energía eléctrica especialmente adaptados para su uso en relojes electrónicos sin partes móviles G04G 19/00; para computadores digitales G06F 1/18; para los tubos de descargar H01J 37/248; circuitos o aparatos para la conversión de la potencia eléctrica, disposiciones para su control o regulación H02M; control de una combinación máquina motriz-generador, control interrelacionado de varios motores H02P; control de energía a alta frecuencia H03L; utilización complementaria de línea o red de energía para transmisión de información H04B). › H02J 1/00 Circuitos para redes principales o de distribución, de corriente continua. › Equilibrado de la carga en una red (por baterías H02J 7/34).

PDF original: ES-2449892_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sistema y método para optimizar las cargas de potencia en una unidad de distribución de potencia Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención La presente invención se refiere, generalmente, a mejoras en un sistema y un método de distribución de potencia y, más particularmente, a cálculos de potencia e interfaces de usuario avanzados para mejorar la fiabilidad y la eficiencia energética de un sistema de distribución de potencia, tal como una barra de potencia inteligente, así como de la interacción del usuario o del operario con tal sistema.

2. Exposición de la técnica relacionada Las unidades de distribución de potencia inteligentes montadas en un bastidor, a las que se hace referencia en ocasiones como “PDUs [“power distribution units”] de bastidor”, pueden incluir al menos una alimentación de potencia de entrada por una única rama, monofásica o trifásica, con múltiples receptáculos para alimentar en potencia el equipo enganchado o conectado. Las PDUs de bastidor incluyen, a menudo, funciones de medición destinadas a medir y calcular tensión, corriente, potencia y datos medioambientales, así como un procesador, una memoria y un dispositivo de gestión de red para la comunicación y la gestión a distancia. En el pasado, las PDUs de bastidor medían datos de carga agregada basándose en las fases y/o en bancos de disyuntores, que en la mayoría de los casos alimentaban múltiples salidas de receptáculo. Las nuevas generaciones de PDUs de bastidor pueden incluir, en la actualidad, la medición de las cargas en cada salida de receptáculo individual. Una PDU de bastidor proporcionada a modo de ejemplo se divulga en la Patente de los EE.UU. Nº 6.741.442, que se ha asignado a la American Power Conversion Corporation, de West Kingston, Rhode Island, el mismo asignatario de la presente invención, la cual se ha incorporado a esta memoria como referencia en su totalidad, para todos los propósitos.

El documento US 2006082222 divulga un bastidor de potencia con un módulo de gestión y unos dispositivos gestores de potencia. Las cargas de potencia de los módulos de potencia son controladas de manera tal, que la potencia se mantiene dentro de un presupuesto asignado.

Por ejemplo, la Figura 1 ilustra una unidad de distribución de potencia en sí misma conocida, generalmente indicada por la referencia 10, que tiene un factor de forma de montura vertical adecuado para su montaje dentro de un bastidor de equipo convencional (no mostrado) . Como se muestra, la unidad de distribución de potencia 10 está conectada a un disyuntor 12 de circuito de rama de tres polos, que tiene tres fases L1, L2 y L3. En otras realizaciones, la unidad de distribución de potencia 10 puede tener una única fase L1. El disyuntor 12 de circuito de rama suministra potencia a la unidad de distribución de potencia 10, la cual puede haberse configurado para tener varios disyuntores de subdivisión de rama, los cuales se han identificado como B1, B2, B3, B4, B5 y B6. En el ejemplo que se ha mostrado, una alimentación 14 de circuito de rama de entrada es trifásica. En un ejemplo a 208 voltios, la alimentación 14 de circuito de rama de entrada está fraccionada o repartida en bancos de disyuntores que tienen receptáculos de salida, identificados por el número de referencia 6, con un identificador del número de salida asociado con el número de referencia. La disposición es tal, que cada disyuntor de circuito de rama de dos polos (B1, B2, B3, B4, B5, B6) de la unidad de distribución de potencia 10 es alimentado por dos de las fases entrantes y alimenta uno o más receptáculos de salida 16 a 208 voltios. En el ejemplo que se ha mostrado, la unidad de distribución de potencia 10 incluye seis disyuntores de circuito de rama, cada uno de los cuales tiene dos receptáculos de salida. De esta forma, la unidad de distribución de potencia 10 incluye doce receptáculos de salida 16, los cuales pueden estar conectados a cargas de IT, tales como servidores. La corriente es medida por un sensor asociado con el disyuntor 12 de circuito de rama para cada fase de disyuntor de circuito de rama aferente o entrante (L1, L2, L3) , y por un sensor asociado con cada disyuntor de circuito (B1, B2, B3, B4, B5, B6) , en la unidad de distribución de potencia de bastidor.

Las mediciones instantáneas o en tiempo real pueden ser presentas visualmente de forma local por un dispositivo de presentación visual 18 de usuario local, el cual se ha ilustrado separadamente de la unidad de distribución de potencia 10 de la Figura 1. Las unidades de distribución de potencia de bastidor de que se dispone en la actualidad proporcionan los datos medidos sin tratar, los cuales pueden ser suministrados a registros de datos externos o a programas de software destinados a ayudar a los usuarios a calcular la información necesaria para llevar a cabo cálculos de actualización, de planificación, de suposición del peor caso, o de fiabilidad. Sin embargo, ninguna de estas unidades de distribución de potencia de bastidor proporciona información retrospectiva o de realimentación al operario que incorpore las mediciones de corriente históricas de la entrada monofásica o trifásica y de los disyuntores de circuito con el fin de mejorar la gestión y la eficiencia de las unidades de distribución de potencia de bastidor, a la hora de aplicar nuevas cargas a la unidad de distribución de potencia.

Compendio de la invención Un aspecto de la invención está dirigido a un método para optimizar las cargas de potencia en una barra de potencia del tipo que tiene una entrada de potencia monofásica o trifásica, una pluralidad de disyuntores de circuito y una

pluralidad de salidas. La disposición es tal, que al menos un disyuntor de circuito está asociado con al menos una salida. En una realización, el método comprende: obtener mediciones de corriente instantáneas o en tiempo real para cada fase de la entrada de potencia monofásica o trifásica de la barra de potencia; obtener mediciones de corriente instantáneas o en tiempo real para cada disyuntor de circuito de la pluralidad de disyuntores de circuito de la barra de potencia; registrar las mediciones de corriente en tiempo real para cada fase de la entrada de potencia monofásica o trifásica y para cada disyuntor de circuito de la pluralidad de disyuntores de circuito; y analizar las mediciones de corriente en tiempo real de la entrada de potencia monofásica o trifásica y de la pluralidad de disyuntores de circuito con el fin de determinar un orden de preferencia de salidas en las que aplicar una nueva carga, caracterizado por que analizar las mediciones de corriente en tiempo real de la entrada de potencia monofásica o trifásica y de la pluralidad de disyuntores de circuito comprende identificar una preferencia del usuario entre la evitación de una sobrecarga de uno de la pluralidad de disyuntores de circuito y el equilibrado de una carga de fase de la entrada de potencia monofásica o trifásica cuando se emplea una entrada de potencia trifásica.

Realizaciones del método pueden comprender, adicionalmente, presentar visualmente el orden de preferencia de las salidas en un dispositivo de presentación visual, enviar el orden de preferencia de las salidas, a través de una red de comunicación, al dispositivo de presentación visual y/o identificar si una salida particular de la pluralidad de salidas está ocupada. Analizar las mediciones de corriente en tiempo real de la entrada de potencia monofásica o trifásica y de la pluralidad de disyuntores de circuito puede comprender identificar a carga adicional máxima permisible. Identificar la carga adicional máxima permisible puede incluir determinar el mínimo de los siguientes: un valor límite o tasa de un banco de disyuntores de la unidad de distribución de potencia de bastidor, menos el valor registrado máximo de registro de datos para el disyuntor; una carga máxima permisible en una primera conducción o línea de fase de alimentación al banco de disyuntores o a la salida, menos el valor registrado máximo de registro de datos para esa primera línea de fase; una carga máxima permisible en una segunda línea de fase de alimentación al banco de disyuntores o a la salida, menos el valor registrado máximo de registro de datos para esa segunda línea de fase; y un amperaje máximo para la salida. Analizar las mediciones de corriente de forma inmediata o en tiempo real de la entrada de potencia monofásica o trifásica y de la pluralidad de disyuntores de circuito comprende identificar una preferencia por parte del usuario entre la evitación de una sobrecarga de uno de la pluralidad de disyuntores de circuito y el equilibrado de una carga de fase de la entrada de potencia monofásica o trifásica cuando se emplea una entrada de potencia trifásica.

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Reivindicaciones:

1. Un método para optimizar cargas de potencia en una barra de potencia (10) del tipo que tiene una entrada de potencia monofásica o trifásica (L1, L2, L3) , una pluralidad de disyuntores de circuito (B1, B2, B3, B4, B5, B6) y una pluralidad de salidas (16) , siendo la disposición tal, que al menos un disyuntor de circuito está asociado con al menos una salida, de tal modo que el método comprende:

obtener mediciones de corriente instantáneas o en tiempo real para cada fase de la entrada de potencia monofásica o trifásica de la barra de potencia;

obtener mediciones de corriente en tiempo real para cada disyuntor de circuito de la pluralidad de disyuntores de circuito de la barra de potencia;

registrar las mediciones de corriente en tiempo real para cada fase de la entrada de potencia monofásica o trifásica y para cada disyuntor de circuito de la pluralidad de disyuntores de circuito; y

analizar las mediciones de corriente en tiempo real de la entrada de potencia monofásica o trifásica y de la pluralidad de disyuntores de circuito con el fin de determinar un orden de preferencia de salidas en el que aplicar una nueva carga,

caracterizado por que analizar las mediciones de corriente en tiempo real de la entrada de potencia monofásica o trifásica y la pluralidad de disyuntores de circuito identificar una preferencia por parte del usuario entre la evitación de una sobrecarga de uno de la pluralidad de disyuntores de circuito y el equilibrado de una carga de fase de la entrada de potencia monofásica o trifásica cuando se emplea una entrada de potencia trifásica.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente presentar visualmente el orden de preferencia de salidas en un dispositivo de presentación visual (18) .

3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende adicionalmente enviar el orden de preferencia de salidas, a través de una red de comunicación (20) , al dispositivo de presentación visual.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente identificar si una salida particular de la pluralidad de salidas está ocupada.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual analizar las mediciones de corriente en tiempo real de la entrada de potencia monofásica o trifásica y de la pluralidad de disyuntores de circuito comprende identificar la carga adicional máxima permisible.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, en el cual identificar la carga adicional máxima permisible incluye determinar el mínimo de los siguientes:

un valor límite o tasa de un banco de disyuntores de la unidad de distribución de potencia de bastidor, menos el valor registrado máximo de registro de datos para el disyuntor;

una carga máxima permisible en una primera conducción o línea de fase de alimentación al banco de disyuntores o a la salida, menos el valor registrado máximo de registro de datos para esa primera línea de fase;

una carga máxima permisible en una segunda conducción o línea de fase de alimentación al banco de disyuntores o a la salida, menos el valor registrado máximo de registro de datos para esa segunda línea de fase de alimentación; y

un amperaje máximo para la salida.

7. Un medio legible por computadora que tiene almacenadas en él secuencias de instrucciones que incluyen instrucciones que harán que un procesador (32) :

obtenga mediciones de corriente instantáneas o en tiempo real de cada fase de una entrada de potencia monofásica o trifásica (L1, L2, L3) de una barra de potencia (10) ;

obtenga mediciones de corriente instantáneas o en tiempo real de cada disyuntor de circuito de una pluralidad de disyuntores de circuito (B1, B2, B3, B4, B5, B6) de la barra de potencia;

registre las mediciones de corriente en tiempo real de cada fase de la entrada de potencia monofásica o trifásica y de cada disyuntor de circuito de la pluralidad de disyuntores de circuito; y

analizar las mediciones de corriente en tiempo real de la entrada de potencia monofásica o trifásica y de la pluralidad de disyuntores de circuito con el fin de determinar un orden de preferencia de las salidas (16) en el que aplicar una nueva carga,

caracterizado por que el procesador se ha configurado para, a la hora de analizar las mediciones de corriente en

tiempo real de la entrada de potencia monofásica o trifásica y de la pluralidad de disyuntores de circuito, identificar una preferencia por parte del usuario entre la evitación de una sobrecarga de uno de la pluralidad de disyuntores de circuito, y el equilibrado de una carga de fase entre la entrada de potencia monofásica o trifásica cuando se emplea una entrada de potencia trifásica.

8. El medio legible por computadora de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual el procesador está configurado, adicionalmente, para enviar el orden de preferencia de salidas a un dispositivo de presentación visual (18) .

9. El medio legible por computadora de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual el procesador está configurado, de manera adicional, para enviar el orden de preferencia de salidas al dispositivo de presentación visual a través de una red de comunicación (20) .

10. El medio legible por computadora de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual el procesador está configurado, de manera adicional, para, a la hora de analizar las mediciones de corriente en tiempo real de la entrada de potencia monofásica o trifásica y la pluralidad de disyuntores de circuito, identificar la carga adicional máxima permisible.

11. El medio legible por computadora de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual el procesador se ha configurado, de manera adicional, para, a la hora de identificar la carga adicional máxima permisible, determinar el mínimo de los siguientes:

un valor límite o tasa de un banco de disyuntores de la unidad de distribución de potencia de bastidor, menos el valor registrado máximo de registro de datos para el disyuntor;

una carga máxima permisible en una primera conducción o línea de fase de alimentación al banco de disyuntores o a la salida, menos el valor registrado máximo de registro de datos para esa primera línea de fase;

una carga máxima permisible en una segunda conducción o línea de fase de alimentación al banco de disyuntores o a la salida, menos el valor registrado máximo de registro de datos para esa segunda línea de fase de alimentación; y

un amperaje máximo para la salida.

12. El medio legible por computadora de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual el procesador se ha configurado para identificar si una salida particular de la pluralidad de salidas está ocupada.

13. Una barra de potencia (10) que comprende:

una entrada de potencia monofásica o trifásica (L1, L2, L3) ;

una pluralidad de disyuntores de circuito (B1, B2, B3, B4, B5, B6) , en comunicación con la entrada de potencia monofásica o trifásica;

una pluralidad de salidas (16) , siendo la disposición tal, que al menos un disyuntor de circuito está asociado con al menos una salida; y

un procesador (32) , configurado para analizar las mediciones de corriente en tiempo real de la entrada de potencia monofásica o trifásica y de los disyuntores de circuito con el fin de determinar un orden de preferencia de salidas en el que aplicar una nueva carga,

caracterizado por que el procesador, a la hora de analizar las mediciones de corriente en tiempo real de cada fase de la entrada de potencia monofásica o trifásica y de los disyuntores de circuito, identifica una preferencia por parte del usuario entre la evitación de una sobrecarga de uno de la pluralidad de disyuntores de circuito, y el equilibrado de una carga de fase de la entrada de potencia monofásica o trifásica cuando se emplea una entrada de potencia trifásica.

14. La barra de potencia de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende adicionalmente un dispositivo de presentación visual (18) para presentar visualmente el orden de preferencia de salidas.

15. La barra de potencia de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende adicionalmente una red de comunicación (20) para enviar el orden de preferencia de salidas.

16. La barra de potencia de acuerdo con la reivindicación 13, en la cual el procesador está configurado, de manera adicional, para obtener mediciones de corriente en tiempo real de cada fase de la entrada de potencia monofásica o trifásica de la barra de potencia, obtener mediciones de corriente en tiempo real de cada uno de la pluralidad de disyuntores de circuito de la barra de potencia, y registrar las mediciones de corriente en tiempo real de cada fase de la entrada de potencia monofásica o trifásica y de los disyuntores de circuito.

17. La barra de potencia de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende adicionalmente un sensor para identificar si una salida particular de la pluralidad de salidas está ocupada.


 

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