FR2872291A1 - DETAILED MEASURING APPARATUS FOR ELECTRICAL CONSUMPTION - Google Patents
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Abstract
Dispositif de mesure de puissance et/ou d'énergie consommée à travers au moins un départ (2) d'un tableau électrique, comprenant une centrale (5) de collecte de mesures de tension communes aux différents départs, un faisceau de fils (6) munis de capteurs de courant de manière à équiper les câbles des différents départs. Selon l'invention, les fils de mesure d'intensité de chaque faisceau, sont regroupés et connectés à des modules (9) de calcul numériques reliés à la centrale de collecte par l'intermédiaire d'une liaison numérique (10) commune à tous les modules (9), ce dernier permettant la transmission en temps réel depuis la centrale vers chaque module, des valeurs de courant mesurées, et en sens inverse, des valeurs correspondantes de puissance et/ou d'énergie consommée(s) calculées par ledit module.Device for measuring the power and / or energy consumed through at least one start (2) of an electrical panel, comprising a central (5) for collecting voltage measurements common to the different outputs, a bundle of wires (6 ) equipped with current sensors so as to equip the cables of the different starts. According to the invention, the intensity measuring wires of each beam are grouped together and connected to digital calculation modules (9) connected to the collection unit via a digital link (10) common to all the modules (9), the latter allowing the real-time transmission from the control panel to each module of the measured current values, and in the opposite direction, of the corresponding values of power and / or energy consumed calculated by said module.
Description
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La présente invention concerne un appareil de mesure détaillé de consommation électrique. The present invention relates to a detailed measuring device for electrical consumption.
Les mesures de consommations électriques sont effectuées classiquement au moyen de wattmètres ou compteurs d'énergie qui mesurent les tensions et courants d'alimentation des appareils, pour en déduire les valeurs de puissance et d'énergie consommées. The measurements of electrical consumption are carried out conventionally by means of power meters or energy meters which measure the voltages and currents of supply of the appliances, to deduce the values of power and energy consumed.
Les compteurs d'énergie les plus courants sont ceux utilisés pour la facturation des abonnés au réseau de distribution publique. Ils sont soit de type électromécanique c'est-à-dire comprenant un moteur entraînant un disque gradué, dont la vitesse de rotation est proportionnelle à la puissance active consommée , soit électroniques. The most common energy meters are those used for billing subscribers to the public distribution network. They are either electromechanical type that is to say comprising a motor driving a graduated disk, whose rotational speed is proportional to the active power consumed, or electronic.
Les compteurs d'énergie sont également nécessaires pour réaliser des mesures détaillées, par exemple pour connaître les consommations de chacun des départs d'un tableau électrique de répartition, c'est-à-dire pour connaître par exemple la consommation électrique des différents appareils électriques d'une maison d'habitation, d'un immeuble ou de locaux tertiaires. Energy meters are also needed to carry out detailed measurements, for example to know the consumption of each of the departures of an electrical distribution board, that is to say to know for example the power consumption of the various electrical appliances. a dwelling house, a building or tertiary premises.
On parle alors de sous-comptage.This is called under-counting.
Les sous-comptages sont jusqu'à présent réalisés au moyen de multiples compteurs d'énergie classiques 1, chacun relié à un départ de courant 2 particulier du tableau électrique, et nécessitant chacun des raccordements électriques 3 dédiés aux mesures de tension et de courant du départ auquel il est connecté. Une telle installation de mesure est représentée à la figure 1. Son désavantage majeur est qu'elle nécessite un câblage important pour les tensions et vers la centrale de calcul de consommation 4, câblage long à mettre en place, et coûteux. The sub-counts have heretofore been achieved by means of multiple conventional energy meters 1, each connected to a particular current 2 of the electrical switchboard, and each requiring electrical connections 3 dedicated to the voltage and current measurements of the switchgear. where it is connected. Such a measurement installation is represented in FIG. 1. Its major disadvantage is that it requires a large wiring for the voltages and towards the consumption calculation unit 4, long wiring to be put in place, and expensive.
A la figure 1, on remarquera que pour les mesures de courant, on a représenté les capteurs de courant par des cercles pour schématiser le tore du capteur qui entoure le fil conducteur à mesurer, mais n'est pas en contact électrique direct avec lui. In FIG. 1, it will be noted that, for current measurements, the current sensors are represented by circles to schematize the toroid of the sensor which surrounds the conductor wire to be measured, but is not in direct electrical contact with it.
Or les tensions mesurées par les différents compteurs d'énergie, au niveau des différents départs, sont souvent les mêmes, car il s'agit des tensions fournies par le réseau électrique monophasé, bi- ou triphasé. However, the voltages measured by the various energy meters, at the different feeders, are often the same, because they are the voltages supplied by the single-phase, two- or three-phase electrical network.
Il est donc possible de ne mesurer qu'en un seul point ces tensions, et les communiquer aux autres compteurs d'énergie, reliés à chaque départ de courant du tableau électrique. Les réseaux concernés étant généralement alternatifs à 50 ou 60 Hz, les valeurs de tension de chaque 2872291 2 phase doivent cependant être mesurées et transmises plusieurs milliers de fois par seconde pour permettre des calculs précis de puissance. It is therefore possible to measure these voltages only in one point, and to communicate them to the other energy meters, connected to each current start of the electrical panel. As the networks concerned are generally alternating at 50 or 60 Hz, the voltage values of each phase must however be measured and transmitted several thousand times per second in order to allow precise power calculations.
Dès lors, seule la mesure de courant est nécessaire, et l'on simplifie le câblage correspondant. Therefore, only the measurement of current is necessary, and one simplifies the corresponding wiring.
Un dispositif de mesure de consommation électrique utilisant ce principe de simplification par mesure d'une tension unique, commune pour tous les départs d'un tableau électrique, est décrit dans la demande de brevet japonais JP 2001-298 877. An electrical consumption measuring device using this principle of simplification by measuring a single voltage common to all the starts of an electrical panel is described in Japanese Patent Application JP 2001-298 877.
Plus précisément, le dispositif de mesure décrit dans cette demande de brevet japonais, comprend des liaisons filaires analogiques permettant la mesure des intensités consommées sur chaque départ du tableau électrique, ces mesures étant transmises ensuite à une centrale de collecte desdites mesures, qui réalise un calcul de la puissance consommée et de l'énergie consommées par fil de départ, à partir des mesures de courant pour chaque fil correspondant. More specifically, the measuring device described in this Japanese patent application, includes analog wire links for measuring the intensities consumed on each start of the electrical panel, these measurements being then transmitted to a central collection of said measurements, which carries out a calculation the power consumed and the energy consumed by the starting wire, from the current measurements for each corresponding wire.
Une ligne unique fournit quant à elle la tension commune à tous les points de mesure, c'est-à-dire à tous les départs du tableau. A single line provides the voltage common to all measurement points, that is to say, all departures of the table.
Si un tel dispositif permet de résoudre les désavantages des dispositifs existants, notamment en termes de complexité du câblage mis en oeuvre pour la mesure (qui est simplifié dans le dispositif décrit dans JP2001- 298 877), il n'en comporte pas moins au moins deux inconvénients majeurs. If such a device makes it possible to solve the disadvantages of the existing devices, in particular in terms of the complexity of the wiring used for the measurement (which is simplified in the device described in JP2001- 298 877), it includes not less than two major disadvantages.
On a remarqué qu'avec un tel dispositif, un phénomène de parasitage important affecte les valeurs des mesures de courant transmises depuis chaque départ du tableau, vers la centrale de collecte des mesures. It has been noticed that with such a device, a significant interference phenomenon affects the values of the current measurements transmitted from each start of the array to the measurement collection center.
Ceci est dû à la longueur des liaisons analogiques et des signaux de faible amplitude délivrés par les capteurs de courant classiques. This is due to the length of analog links and low amplitude signals delivered by conventional current sensors.
En outre, le dispositif est conçu pour la mesure d'un nombre déterminé de capteurs de courant. Ce nombre ne peut dépasser quelques dizaines, sans quoi les liaisons vers les capteurs de courant deviennent trop longues et difficiles à mettre en oeuvre. In addition, the device is designed for measuring a determined number of current sensors. This number can not exceed a few tens, otherwise the connections to the current sensors become too long and difficult to implement.
Le problème technique sous-jacent à la présente invention, est donc de fournir un dispositif de mesure détaillée des puissances et énergies consommées sur départ d'un tableau électrique, qui soit à la fois très simple au niveau du câblage, et qui permette de s'affranchir des phénomènes de parasitage des mesures, dues à la présence même de l'installation électrique. The technical problem underlying the present invention, therefore, is to provide a device for measuring the power and energy consumed at the start of an electrical panel, which is both very simple at the level of the wiring, and which makes it possible to to free from interference phenomena measures, due to the very presence of the electrical installation.
2872291 3 Le problème technique cité ci-dessus, trouve une solution avec la présente invention, sous la forme d'un dispositif de mesure détaillée de la puissance et/ou de l'énergie consommée à travers au moins un départ d'un tableau électrique comprenant plusieurs départs, et raccordé à un réseau électrique monophasé, biphasé ou triphasé, ledit dispositif comprenant: - une centrale de collecte de mesures commune aux différents départs électriques du tableau, - un faisceau de fils de mesure de tension reliant la centrale de collecte aux câbles d'un départ électrique du tableau, le câble de chaque phase du départ étant relié à un fil de mesure de la tension correspondante, et - au moins un faisceau de fils munis de capteurs de courant reliant la centrale de collecte aux câbles électriques de chaque départ électrique mesuré, chaque câble du départ étant muni d'un capteur de mesure, caractérisé en ce que les fils des capteurs de courant du faisceau relié à chaque départ du tableau, sont regroupés et connectés à au moins un module de calcul numérique relié à la centrale de collecte par l'intermédiaire d'une liaison numérique commune à tous les modules de calcul, ladite liaison numérique permettant la transmission en temps réel des valeurs de tensions des phases mesurées depuis la centrale de collecte vers les modules de mesure, pour permettre le calcul par chacun de ces derniers des valeurs de puissance et/ou d'énergie consommées sur chaque départ correspondant, à partir des valeurs de courant mesurées localement et des valeurs de tension reçues par la liaison numérique. The technical problem cited above finds a solution with the present invention, in the form of a device for the detailed measurement of the power and / or energy consumed through at least one start of an electrical panel. comprising several starts, and connected to a single-phase, two-phase or three-phase electrical network, said device comprising: a central measurement collection unit common to the different electrical outputs of the board; a beam of voltage measurement wires connecting the central collection unit to the cables of an electrical panel feed, the cable of each phase of the feeder being connected to a corresponding voltage measuring wire, and - at least one bundle of wires provided with current sensors connecting the collection unit to the electrical cables of the each measured electrical discharge, each cable of the feeder being provided with a measurement sensor, characterized in that the son of the current sensors of the beam re linked to each start of the table, are grouped together and connected to at least one digital calculation module connected to the collection unit via a digital link common to all the calculation modules, said digital link enabling transmission in time actual values of phase voltages measured from the collection center to the measurement modules, to allow the calculation by each of the latter of the power and / or energy values consumed on each corresponding start, from the current values measured locally and voltage values received by the digital link.
Par liaison numérique, on entend un câble ou tout autre moyen 25 permettant la transmission de données numérisées entre les deux extrémités dudit fil. Digital link means a cable or any other means 25 for transmitting digitized data between the two ends of said wire.
Avantageusement, la liaison numérique permet en outre la transmission depuis chaque module vers la centrale de collecte, des valeurs calculées de puissance et/ou d'énergie consommée(s) sur le départ correspondant. Advantageously, the digital link also allows the transmission from each module to the central collection, calculated power and / or energy values consumed (s) on the corresponding departure.
Selon une première variante d'exécution de l'invention, cette liaison numérique comprend un fil de bus métallique classique, du type de ceux utilisés dans les ordinateurs. According to a first variant embodiment of the invention, this digital link comprises a conventional metal bus wire of the type used in computers.
Selon une seconde variante, alternative de l'invention, cette liaison numérique comprend un fil de bus constitué d'une, ou plusieurs, fibre(s) optique(s), permettant la transmission des données de mesure sous forme 2872291 4 numérique, par impulsions lumineuses. Un tel dispositif de transport d'informations numérisées par fibres optiques ne sera pas décrit plus avant dans le cadre de la présente description, puisqu'il est par ailleurs déjà utilisé dans d'autres domaines techniques. According to a second alternative variant of the invention, this digital link comprises a bus wire consisting of one or more optical fibers, enabling the transmission of measurement data in the form of digital data. light pulses. Such an optical fiber scanned information transport device will not be described further in the context of the present description, since it is also already used in other technical fields.
Selon une troisième variante d'exécution de l'invention, la liaison numérique comprend une liaison hertzienne, plus précisément une liaison par ondes hertziennes modulées. According to a third variant embodiment of the invention, the digital link comprises a radio link, more specifically a modulated radio link.
Avantageusement, la centrale de collecte est en outre reliée à des moyens de transmission à distance des mesures instantanées et des mesures enregistrées par chaque module de calcul. En effet, on aura compris que les modules de calcul ne permettent pas seulement de calculer la puissance et/ou l'énergie sur chaque départ du tableau électrique, mais également chaque module possède une mémoire qui lui permet de stocker un certain nombre de valeurs de puissance et/ou d'énergie calculées sur les périodes de temps précédentes, et éventuellement de les restituer vers la centrale de collecte sous une forme de valeurs numériques. Advantageously, the collection center is further connected to means for remote transmission of the instantaneous measurements and the measurements recorded by each calculation module. Indeed, it will be understood that the calculation modules do not only allow to calculate the power and / or energy on each start of the electrical panel, but also each module has a memory that allows it to store a number of values of power and / or energy calculated over the previous periods of time, and possibly to return them to the central collection in the form of numerical values.
De préférence, les moyens de transmission comprennent un module de radiotéléphonie à la norme GSM. Ceci permet à un électricien muni d'un téléphone GSM, de récupérer des données du dispositif de mesure, sans avoir à se déplacer sur le lieu où ce compteur est installé. II peut également visualiser immédiatement l'effet de la mise en marche d'un appareil électrique sur les puissances appelées par les différents départs mesurés, tout en se déplaçant dans le bâtiment. Preferably, the transmission means comprise a GSM radio module. This allows an electrician with a GSM phone to retrieve data from the measuring device, without having to move to the place where this meter is installed. It can also immediately see the effect of starting an electrical device on the powers called by the different measured starts, while moving in the building.
Afin d'obtenir une bonne précision des mesures, la fréquence de transmission des mesures des tensions depuis la centrale de collecte (5) vers chaque module (9), est supérieure à 4000 Hz, c'est-à-dire que plus de 4.103 échantillons de tension de chaque phase mesurée sont transmis chaque seconde de la centrale de collecte vers les modules de calcul. Ces échantillons peuvent avantageusement être datés, permettant ainsi une interpolation par les modules de calcul, pour synchroniser au mieux les mesures de tension et de courant. Un bus de terrain répondant à la norme BOSCH CAN 1.2 remplit avantageusement ces fonctions. In order to obtain a good accuracy of the measurements, the transmission frequency of the measurements of the voltages from the collection unit (5) to each module (9) is greater than 4000 Hz, that is to say that more than 4.103 Voltage samples of each measured phase are transmitted every second from the collection center to the calculation modules. These samples can advantageously be dated, thus allowing interpolation by the calculation modules, to synchronize the voltage and current measurements as well as possible. A fieldbus meeting the BOSCH CAN 1.2 standard performs these functions advantageously.
Selon nue variante possible d'exécution de l'invention, les mesures des tensions sont transmises par la centrale de collecte aux modules sous forme d'un ensemble de données numériques permettant aux modules de reconstituer les mesures de tension initiales. According to nue possible variant embodiment of the invention, the voltages measurements are transmitted by the collection center to the modules in the form of a set of digital data allowing the modules to reconstruct the initial voltage measurements.
2872291 5 L'invention va à présent être décrite plus en détail à l'aide du dessin schématique annexé, qui représente à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution préférée d'un dispositif de mesure de consommation électrique selon l'invention. The invention will now be described in greater detail with the aid of the attached schematic drawing, which represents by way of non-limiting example, a preferred embodiment of an electrical consumption measuring device according to the present invention. invention.
Figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de mesure selon l'art antérieur; Figure 2 est une schématique d'un dispositif de mesure selon l'invention, comportant trois modules de calcul reliés à trois départs de courant 10 d'un tableau électrique. Figure 1 is a schematic view of a measuring device according to the prior art; Figure 2 is a schematic of a measuring device according to the invention, comprising three calculation modules connected to three current outputs 10 of an electrical panel.
La figure 2 représente un dispositif de mesure détaillée de la puissance et/ou de l'énergie consommée à travers trois départs 2 d'un tableau électrique raccordé à un réseau électrique triphasé. FIG. 2 represents a device for the detailed measurement of the power and / or energy consumed through three feeders 2 of an electrical switchboard connected to a three-phase electrical network.
Ce dispositif de mesure comprend: - une centrale 5 de collecte de mesures commune aux différents départs électriques 2 du tableau, - un faisceau de fils 6 de mesure de tension équipant l'un des départs du tableau, chaque fil 4 de mesure de courant étant relié à un câble 7 20 particulier (trois phases et un neutre) dudit départ, et - un faisceau de fils 8 équipés de capteurs de courant qui mesurent l'intensité absorbée sur le départ électrique concerné. This measurement device comprises: a measurement collection unit 5 common to the various electrical outputs 2 of the switchboard, a wire bundle 6 for measuring the voltage fitted to one of the feeders of the switchboard, each wire 4 for measuring current being connected to a particular cable 7 (three phases and a neutral) of said departure, and - a bundle of son 8 equipped with current sensors which measure the intensity absorbed on the electric feeder concerned.
Les capteurs de courant reliés à chaque départ 2 du tableau, sont regroupés et connectés à des modules de calcul numérique 9 reliés à la centrale de collecte par l'intermédiaire d'un fil de bus 10 métallique commun à tous les modules de calcul. The current sensors connected to each start 2 of the board are grouped together and connected to digital calculation modules 9 connected to the collection unit via a metal bus wire 10 common to all the calculation modules.
Le fil de bus permet la transmission, au format numérique, c'est-à-dire comme les données transmises à l'intérieur d'un ordinateur , depuis la centrale de collecte 5 vers chaque module de mesure 9, des valeurs des tensions mesurées, et la transmission, le cas échéant, depuis chaque module 9 vers la centrale de collecte 5, des valeurs correspondantes de puissance et/ou d'énergie consommée(s) sur le départ 2 correspondant, calculées par ledit module à partir des valeurs de courant mesurées sur ledit départ et de la tension transmise sur le bus. The bus wire allows the transmission, in digital format, that is to say as the data transmitted inside a computer, from the collection unit 5 to each measurement module 9, values of the measured voltages. , and the transmission, if necessary, from each module 9 to the central collection 5, corresponding values of power and / or energy consumed (s) on the corresponding 2 departure, calculated by said module from the values of current measured on said start and the voltage transmitted on the bus.
La centrale de collecte 5 est équipée d'une interface utilisateur permettant la configuration du système de mesure et en particulier de 2872291 6 sélectionner pour chaque capteur de courant de chaque module de calcul 9, la tension mesurée par la centrale de collecte qui sera utilisée pour le calcul de puissance et d'énergie. L'interface permet en outre la visualisation en temps réel des calculs de puissance et d'énergie de tous les départs mesurés du tableau électrique de répartition. The central collection unit 5 is equipped with a user interface allowing the configuration of the measurement system and in particular of selecting for each current sensor of each calculation module 9, the voltage measured by the central collection unit which will be used to the calculation of power and energy. The interface also allows real-time visualization of the power and energy calculations of all measured departures from the electrical distribution panel.
La centrale de collecte 5 prélève son alimentation électrique au travers d'une ou plusieurs des câbles de phases mesurées. Elle fournit une alimentation basse tension et isolée galvaniquement du réseau électrique principal à tous les modules 9 reliés sur le bus numérique 10. The central collection 5 takes its power supply through one or more measured phase cables. It provides a low voltage supply and galvanically isolated from the main power grid to all modules 9 connected on the digital bus 10.
En outre, comme cela est illustré à la figure 2, la centrale de collecte 5 est reliée à des moyens de transmission à distance des mesures, qui prennent la forme d'un module 11 de radiotéléphonie à la norme GSM. In addition, as shown in FIG. 2, the collection station 5 is connected to means for remotely transmitting the measurements, which take the form of a GSM radio module 11.
Les capteurs de courant utilisés peuvent être constitués de transformateurs d'intensité classiques, de capteurs à effet Hall, ou encore de bobines de Rogowski. The current sensors used may consist of conventional intensity transformers, Hall effect sensors or Rogowski coils.
Ils peuvent avantageusement être de type ouvrable afin de s'insérer sur les fils ou câbles à mesurer, sans nécessiter de débranchement des fils du départ mesuré. They can advantageously be of the working type in order to fit on the son or cables to be measured, without the need to disconnect the son of the measured start.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux seules formes 20 d'exécution décrites ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs. Elle en embrasse au contraire toutes les variantes. It goes without saying that the invention is not limited to the embodiments described above by way of non-limiting examples. On the contrary, it embraces all variants.
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| FR2872291B1 (en) | 2006-10-06 |
| EP1776594A1 (en) | 2007-04-25 |
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