Brevet FR2581195A1 — publié le 19861031

SYSTEME NUMERIQUE DE MESURE ET D'INFORMATION DE LA CONSOMMATION ELECTRIQUE POUR TABLEAU ELECTRIQUE D'ABONNE L'invention est relative à un système de mesure et d'informations pour la gestion de l'énergie électrique, susceptible d'être installé dans un tableau électrique d'abonné, raccordé à un réseau à courant alternatif et comprenant une pluralité de départs en dérivation pour l'alimentation de récepteurs électriques, ledit système comportant un microprocesseur, piloté par une horloge pour assurer la gestion de la consommation eLec- trique absorbée par les récepteurs. Un système connu utilise généralement un compteur électronique disposé en amont du disjoncteur de branchement et mémorisant l'énergie totale consommée par l'installation. Le relevé du compteur est effectué par l'agent de La régie de distribution, et une facture est envoyée à intervalles réguliers à L'abonné, qui tient compte à la fois de la consommation en kwh relevée ou estimée, de la tarification de l'abonnement, et du kwh, le prix de ce dernier pouvant varier selon l'heure et le jour de la semaine (jour/nuit, normal/pointe). L'évaluation du coût hebdomadaire ou mensuel des dépenses d'électricité pour chaque départ en dérivation du tableau est impossible, et l'usager ne possède aucun moyen pratique pour maîtriser l'optimisation de sa consommation d'électricité. l'objet de l'invention consiste à améliorer la connaissance du coût de L'énergie électrique par l'abonné, grâce à une surveillance effective de la consommation de chaque départ du tableau. Le système selon l'invention comporte un module de base logé dans un boiter modulaire renfermant - un circuit analogique de mesure de la puissance active des récepteurs, connecté au microprocesseur par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique/numérique, - une carte de codage contenant des données de tarification susceptible d'être introduite dans une fenêtre d'identification, ménagée dans le bottier, - un lecteur de la carte de codage, agencé à L'intérieur de la fenêtre pour la transmission desdites données vers La mémoire du microprocesseur, - et un afficheur coopérant avec des touches de présélection pour visualiser le coût de la consommation électrique desdits récepteurs, pendant une période prédéterminée. Les données tarifaires de la carte de codage indiquent le prix du kwh jour et nuit (J/N) ou normal et de pointe (N/P), ainsi que la date de relevé du compteur d'énergie. La carte de codage peut être avantageusement livrée à L'abonné avec la facture de la consommation. Les différentes touches de présélection autorisent un affichage à la carte, soit du coût mensuel, hebdomadaire ou quotidien de la consommation totale ou individuelle par départs, avec indication du numero du mois et de la position tarifaire, soit un cumuL du coût depuis un jour prédéterminée, soit un écart par rapport à une consommation type ou un coût prévisionnel du mois en cours, etc... La carte de codage peut être du type perforée, magnétique ou à code-barres. Le microprocesseur comporte une sortie Sa d'alarme, connectée à un indicateur de signalisation d'un dépassement de consommation, et une pluralité de sorties Si, coopérant avec des relais de commande d'appareils de coupure, et/ou des automatismes à interfaces, de manière à assurer des fonctions de délestage et de régulation de départs D1 à Dn prédéterminés. Le module de base peut être télécommandé de l'extérieur par un ordre J/N ou EJP de changement de tarification de l'énergie, ledit ordre étant automatiquement pris en compte par le microprocesseur pour le calcul du coût de la consommation. Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit analogique de mesure de la puissance active comporte un premier wattmètre, destiné à mesurer la puissance active totale des récepteurs en service, et un deuxième wattmètre, coopérant avec la sortie d'un multiplexeur pour indiquer la puissance active individuelLe par départs D1 à Dn, ledit multiplexeur étant piloté par une voie de sélection du microprocesseur et comprenant une pluralité d'entrées, reliées par des voies éIémentaires V1 à Vn à des capteurs Jde courant associés aux branches divisionnaires des départs D1 à Dn respectifs. Une console additionnelle à écran-clavier autonome est connectable au module de base par une liaison bidirectionnelle, notamment à faisceau infrarouge, par télétransmission ou par fil pilote. Cette console permet d'établir la référence propre aux conditions de vie de l'utilisateur, ainsi que la programmation et l'optimisation de certains automatismes présents dans le tableau. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, d'un mode de mise en oeuvre de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique du tableau électrique d'abonné, équipé du module de base selon I' invention, et du module additionnel connectable ; - la figure 2 est une vue en perspective et à échelle agrandie du boitier de logement du module de base ; - ta figure 3 montre un schéma synoptique du module de base associé à des interfaces et à des extensions ; - la figure 4 représente un schéma électronique détaillé du système selon ltinvention;; Sur les figures 1 à 4, un tableau électrique 10 d'abonné est raccordé à un réseau à courant alternatif 12, comprenant en amont un disjoncteur de branchement 14 et en aval une pluralité de départs D1 à Dn en dérivation. Chaque départ D1 à Dn alimente un ou plusieurs récepteurs électriques par l'intermédiaire d'un appereit coupure 16, notamment un interrupteur ou un disjoncteur divisionnaire à téLécommande. La consommation électrique est contrôlée par un système de mesure et d'infor mation 18 comprenant un module de base 20 constitué par un watt heuremètre numérique à mémoire, et un module additionnel 22 auto nome connectable au module de base 20 par une voie de transmission 24 bidirectionnelle.D'autres extensions peuvent être raccordées à la voie 24 pour l'échange d'informations à distance entre le module de base 20 et l'extérieur, notamment un modem 26 pour une télé transmission avec le réseau téléphonique. Le module de base 20 est logé dans un bottier 21 modulaire pouvant être installé au tableau d'abonné 10 avec tes autres appareils divisionnaires (figure 1). Le module 20 renferme un microprocesseur 28, du type NEC 7508, piloté par une horloge H, notamment un quartz, et coopérant avec deux wattmètres 30, 32, analogiques par L'intermédiaire de convertisseurs 34, 36- analogiques numériques. Un diviseur de tension 38 est raccordé côté primaire au réseau 12 et côté secondaire aux entrées E2 et E3 des wattmètres 30, 32, par des conducteurs de liatson 38, 40. L'entrez El du premier wattmètre 30 est branchée par un conducteur de liaison 42 à un capteur de courant 44, associé à un conducteur actif de la branche principale 46 du réseau 12, et situé par-exemple en aval du disjoncteur de branchement 14. L'entrée E4 du deuxième wattmètre 32 est connectée par un conducteur de liaison 47 à la sortie d'un multiplexeur 48, ayant une pluralité d'entrées reliées individuellement par des voies élémentaires V1 à Vn à des capteurs de courant 50, associés aux branches divisionnaires 51 des départs D1 à Dn respectifs. Le multiplexeur 48 transmet à sa sortie une de ses entrées au choix et est commandé par le microprocesseur 28, grâce à une liaison de sélection 52 d'une voie élémentaire V1 à Vn prédéterminée, autorisant l'émission vers l'entrée E4 du deuxième wattmètre 32 de l'intensité du courant circulant dans la voie V1....Vn élémentaire sélectionnée. Un premier signal commun U représentant l'image de la tension du réseau 12 est pris en compte par les entrées E2 et E3 des deux wattmètres 30, 32. Un deuxième signal Io est appliqué à l'entrée El du premier wattmètre 30 et représente t'image de l'intensité du courant total circulant dans la branche principale 46. Un troisième signal Ii est délivré à l'entrée E4 du deuxième wattmètre 32 et correspond à l'image de l'intensité du courant divisionnaire consommé dans chaque départ D1 à Dn, sélectionné par le multiplexeur 48. On remarque que le premier wattmètre 30 élabore une grandeur électrique Wo, image de la puissance active totale des récepteurs en service, tandis que le deuxième wattmètre 32 fournit une grandeur électrique Wi représentant la puissance active individuelle par départs D1 à Dn. Les deux grandeurs analogiques Wo et Wi sont mis en forme dans les convertisseurs 34, 36 et appliquées aux entrées Eo et Ei du microprocesseur 28, ce dernier faisant intervenir le temps au moyen de l'horloge H pour le calcul de l'énergie absorbée. La mémoire du microprocesseur 28 mémorise la consommation totale de l'énergie électrique et la consommation individuelle par départs D1 à Dn. Un afficheur 56 à cristaux liquides ou à écran avec diodes électroluminescentes, est associé au microprocesseur 28 pour signaler directement à l'usager des informations de coût de la consommation d'électricité. La mémorisation de la consommation s'effectue sur une période tarifaire en cours, grâce à une carte de codage 58 pouvant être introduite dans une fenêtre d'identification 60 du module de base 20. La carte de codage 58, du type perforée, magnétique ou avec code à barres, contient des données de tarification , par exemple le prix du kwh jour et nuit J/N ou normal et de pointe N/P, ainsi que la date de relevé du compteur par l'agent de la régie d'exploitation du réseau, etc...A l'intérieur de la fenêtre de lecture 60 est agencé un lecteur 61 destiné à lire les informations sur la carte de codage 58, le décodage étant effectué par le microprocesseur 28, grâce à un sous-programme prédéterminé. La borne Vcc du microprocesseur 28 est reliée à une source d'alimentation AL. Une pluralité de touches de présélection 62 coopèrent avec le microprocesseur 28 pour assurer, selon la fonction choisie, soit - un affichage de la consommation mensuelle en francs, avec indication du numéro (1 à 12) du mois et de la position tarifaire J/N, N/P - un cumul de la consommation en francs depuis Le début de la saison de chauffage électrique ; - un écart par rapport à une consommation type, ou à une période précédente (par exemple sur 8 ou 15 jours) ; - coût prévisionnel du mois en cours, etc... Un ordre de télécommande J/N ou EJP de changement de tarification (jour/nuit ou normal et de pointe) peut être envoyé au microprocesseur 28 par un relais 64 auxiliaire et un fil pilote 66. Le microprocesseur 28 tiendra compte de cet ordre, lors du calcuL et de la mémorisation de la consommation en francs. Le microprocesseur 28 comporte une sortie Sa alarme connectée à un indicateur 68 ou voyant de signalisation d'un dépassement excessif de consommation. D'autres sorties Si coopèrent directeme ou par l'intermédiaire du multiplexeur 48 avec des relais 70 de commande des appareils de coupure 16 ou avec des automatismes à interfaces E/S 72, de manière à assurer des fonctions de délestage et de régulation pour certains départs D1 à Dn. La face avant du module de base 20 est dotée d'une borne ou d'une fenêtre de connexion 74 (figure 2) pour le module additionnel 22 autonome. Ce dernier comporte un écran de -visuali- sation et un clavier de commande et de programmation ayant l'aspect d'une console de télécommande portable ou d'une caL- culatrice (voir figure 1). Le module additionnel 22 est connectable au module de base 20 par enfichage direct ou par l'intermédiaire d'un fil pilote sur la borne 74, ou en position débrochée par un faisceau infrarouge (figure 1) ou par une télétransmission à émetteur récepteur. Le module 22 peut également être relié à un ordinateur central qui centralise la totalité des informations. L'utilisation du module additionnel 22 permet d'établir la référence propre aux conditions de vie de l'uti- lisateur, et d'agir sur des automatismes de certains départs du tableau d'abonné par l'intermédiaire des interfaces 72. Le temps de connexion du module additionnel 22 peut être très bref, notamment quelques secondes, pour assurer la transmission bilatérale des informations entre les deux modules 20, 22. L'invention est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrite representé aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences, notamment celle dans laquelle la carte codée 58 serait remplacée par tout autre moyen de codage d'informations. REVENDICATIONS 1. Système de mesure et d'-informations pour la gestion de L'énergi électrique, susceptible d'être installée dans un tableau électrique d'abonné, raccordé à un réseau à courant alternatif et comprenant une pluralité de départs en dérivation pour l'alimentation de récepteurs électriques, ledit système comportant un microprocesseur, piloté par une horloge, pour assurer la gestion de la consommation électrique absorbée par les récepteurs, caractérisé en ce que ledit système comporte un module de base (20) logé dans un bottier (21) modulaire renfermant - un circuit analogique de mesure de la puissance active des récepteurs, connecté au microprocesseur (28) par l'intermédiaire d'un convertisseur (34, 36) analogique/numérique, - une carte de codage (58) contenant des données de tarification, susceptible d'etre introduite dans une fenêtre d'identification (60), ménagée dans le boîtier (21), - un lecteur (61) de la carte de codage (58) agencé à l'intérieur de la fenêtre (60) pour la transmission desdites données vers la mémoire du microprocesseur (28), - et un afficheur (56) coopérant avec des touches de présélection (62) pour visualiser le coût de la consommation électrique desdits récepteurs, pendant une période prédéterminée. 2. Système de mesure et d'informations selon la revendication 1, caractérisé en ce que la carte de codage (58) est formée par une carte perforée. 3. Système de mesure et d'informations selon la revendication 1, caractérisé en ce que la carte de codage (58) est formée par une carte magnétique. 4. Système de mesure et d'informations selon la revendication 1, caractérisé en ce que la carte de codage (58) est formée par une carte code-barre. 5. Système de mesure et dtinformations selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le microprocesseur (28) comporte une sortie Sa d'alarme connectée à un indicateur (68) de signalisation d'un dépassement de consommation, et une pluralité de sorties Si coopérant avec des relais C70) de commande d'appareils de coupure (16), et/ou des automatismes à interfaces (72) de manière à assurer des fonctions de délestage et de régulation de départs D1 à Dn prédéterminés. 6. Système de mesure et d'informations selon la revendication 1 ou 5, caractérisé en ce que le module de base (20) peut etre télécommandé de l'extérieur par un ordre J/N ou EJP de changement de tarification de l'énergie, ledit ordre étant automatiquement pris en compte par le microprocesseur (28) pour le calcul du coût de la consommation. 7. Système de mesure et d'informations selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit analogique de mesure de la puissance active comporte un premier wattmètre (30), destiné à mesurer la puissance active totale des récepteurs en service, et un deuxième wattmètre (32), coopérant avec la sortie d'un multiplexeur (48) pour indiquer la puissance active individuelle par départs D1 à Dn, ledit multiplexeur (48) étant piloté par une voie de sélection (52) du microprocesseur (28) et comprenant une pluralité d'entrées, reliées par des voies élémentaires V1 à Vn à des capteurs de courant (50) associés aux branches divisionnaires (51) des départs D1 à Dn respectifs. 8. Système de mesure et d'informations selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module de base (20) à microprocesseur (28) est doté d'une borne ou d'une fenêtre (74) de connexion d'un module additionnel (22) autonome, notamment une console à clavier-écran portable, l'échange des informations entre les deux modules (20, 22) s'effectuant par une liaison bidirectionnelle (24) prédéterminée, notamment par fil pilote, télétransmission ou à faisceau infrarouge.