Especificação e simulação de um protótipo de medidor inteligente para monitoramento de energia elétrica em redes inteligentes
Data
2024-03-04
Autores
Sales, Alyson Lucas Ferreira
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Editor
Resumo
As a result of the growing consumption of electricity in modern society, the gap between
electricity supply and demand has been accentuated, generating an overload in existing
electricity grids and an increase in energy production from non-renewable sources, which has
a negative impact on the environment. These and other emerging challenges are in focus in
order to adapt the generation, transmission and distribution electrical systems to the demands
of this new consumption pattern, with renewable energy generation, distributed generation and
information and communication technologies applied to metering systems as the main means
of promoting the adaptation of the electrical system and paving the way for the creation of smart
electrical grids. In this context, the main objective of this research is to develop a prototype
smart electricity meter, so that a user with internet access can consult the information, in real
time, of the measurements obtained by the equipment located in the field. It is worth noting that
the information provided by the prototype must be bidirectional in terms of both power
measurement and information flow, so that the equipment can send and receive information
simultaneously and to distinguish the power flow to better suit applications in smart grids.
During the development of the work, a bibliographical review was initially carried out to
identify the crucial points in the operation of related equipment, such as: operational
characteristics, signal processing method, communication protocols adopted and methods for
collecting, storing and displaying data; in order to develop a prototype that maintains its
contemporaneity in the face of growing technological advances in the area, and above all, with
a focus on cost-effectiveness, with a view to its practical implementation resulting from future
projects with improved versions. As a result of the work, the hardware and software parts of
the prototype were designed. The hardware includes the power supply, the measurement
method, the voltage and current signal conditioning system, the microcontroller and the
communication protocol. The software part includes the type of database, the communication
algorithm, an interface for consulting and making measured data available and the measurement
algorithm.
Descrição
Em decorrência do crescente aumento do consumo de energia elétrica na sociedade moderna, a
lacuna entre a oferta e demanda de eletricidade tem sido acentuada, gerando uma sobrecarga
nas redes elétricas existentes e o aumento da produção de energia por meio de fontes não-
renováveis, que impactam de forma negativa o meio ambiente. Estes e outros desafios
emergentes se encontram em foco para adequar os sistemas elétricos de geração, transmissão e
distribuição a demanda deste novo padrão de consumo, tendo a geração de energia por meio de
fontes renováveis, a geração distribuída e as tecnologias da informação e comunicação
aplicadas aos sistemas de medição como principais meios para fomentar a adaptação do sistema
elétrico e abrir caminho para criação das redes elétricas inteligentes. Neste contexto, a presente
pesquisa tem como objetivo principal o desenvolvimento de um protótipo de medidor
inteligente de energia elétrica, de forma que um usuário com acesso à internet possa consultar
as informações, em tempo real, das medições obtidas pelo equipamento situado no campo. Vale
ressaltar que as informações fornecidas pelo protótipo devem possuir bidirecionalidade tanto
na medição de potência quanto no fluxo de informações, de modo que o equipamento tenha a
capacidade de enviar e receber informações de forma simultânea e de distinguir o fluxo de
potência para melhor se adequar a aplicações em redes elétricas inteligentes. Durante o
desenvolvimento do trabalho, inicialmente uma revisão bibliográfica foi feita para identificar
os pontos cruciais na operação de equipamentos correlatos, como: características operacionais,
método de processamento dos sinais, protocolos de comunicação adotados e métodos para
coleta, armazenamento e exibição dos dados; com o intuito de desenvolver um protótipo que
mantém sua contemporaneidade frente aos crescentes avanços tecnológicos na área, e
principalmente, com o foco no custo benefício, visando sua implementação prática decorrente
de projetos futuros com versões aprimoradas. Como resultado do trabalho, foram projetadas as
partes de hardware e software do protótipo. O hardware inclui a fonte de alimentação, o método
de medição, o sistema de condicionamento de sinais de tensão e corrente, o microcontrolador e
o protocolo de comunicação. Já a parte de software abrange o tipo de banco de dados, o
algoritmo de comunicação, uma interface para consulta e disponibilização dos dados medidos
e o algoritmo de medição.
Palavras-chave
Medidor inteligente, Rede elétrica inteligente, Medição bidirecional
Referência
SALES, Alyson Lucas Ferreira. Especificação e simulação de um protótipo de medidor inteligente para monitoramento de energia elétrica em redes inteligentes. 2024. 74f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) - Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho, Universidade Federal Rural de Pernambuco, 2024.
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