Supervisione della potenza elettrica in una smart grid tramite arduino

Presentazione sul tema: "Supervisione della potenza elettrica in una smart grid tramite arduino"— Transcript della presentazione:

1 Supervisione della potenza elettrica in una smart grid tramite arduino
FACOLTÀ DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA INFORMATICA E AUTOMATICA TESI DI LAUREA Supervisione della potenza elettrica in una smart grid tramite arduino LAUREANDO Federico Mariani RELATORE CORRELATORE Prof. Francesco Delli Priscoli Prof. Vincenzo Suraci Salve, sono federico mariani ed il progetto sviluppato è sulla supervisione della poteza elettrica in una smat grid tramite arduino. Anno Accademico 2012/2013

2 Obiettivi Prototipo per il controllo e il monitoraggio della potenza elettrica sfruttata da strumenti elettrici ed elettronici in una abitazione o un’industria Progettazione: Struttura rete elettrica Potenza elettrica Sistema informatico Realizzazione: Metodi per la misura della corrente Piattaforma Sistema di comunicazione Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/ SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

3 Perchè si parla di smart grid? Demand side management
Contestualizzazione Perchè si parla di smart grid? Piano Ridurre del 20% le emissione di CO2 Aumentare del 20% la quota di energia prodotta da fonti rinnovabili Portare al 20% il risparmio energetico Demand side management Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/ SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

4 Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino
Architettura DEFINIZIONE SMART GRID CONTATORE ELETTRONICO ESPANSIONE PROGETTO HAN e smart metering Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/ SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

5 Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino
Progetto Sensore di corrente Microcontrollore Relay Scada Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/ SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

6 Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino
Realizzazione Arduino UNO Relay shield 1.3 per Arduino Sensore di corrente ad effetto hall ACS578 Carichi di prova HTML/PHP Arduino UNO, una piattaforma hardwre software che permette la prototipazione rapida attraverso un linguaggio di programmazione simile al C chiamato wired, Relay shield 1.3 per arduino, un modulo compatibile arduino fornito di 4 relè, i quali vengono collegati ai pin digitali di quest’ultimo e attraverso comandi HIGH, LOW, consentono il controllo di tali, un sensore di corrente ad effetto hall ACS78, è stato scelto tale sensore considerando il prezzo, la grandezza fisica e le caratteristiche elettriche, in quanto è capace di misurare dai +50 Ampere ai -50 Ampere, valori più che sufficienti in ambito domestico, Sono stati utilizzati più carichi di prova così da testare gli algoritmi software per il calcolo della potenza, quindi carichi sia induttivi che resistivi, e infine la supervisione è stata effettuata attraverso due pagine web scritte in hmtl e php, le quali permettono il controllo dei relay e il monitoraggio della potenza. Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/ SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

7 Architettura hardware
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8 Schema di funzionamento
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9 Calcolo potenza assorbita
Potenza attiva in regime sinusoidale: 𝑃= 𝐼 𝑟𝑚𝑠 ∗ 𝑉 𝑟𝑚𝑠 ∗ cos 𝜑 Carico resistivo Carico induttivo Problema sfasamento Cos(φ) = 0.9 Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/ SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

10 Calcolo potenza nel software sviluppato
Media aritmetica con: M = corrente totale n = numero misure xi = valori campione di corrente Procedura: Ogni milli secondo arduino legge il valore della corrente e lo somma a quelli passati, quindi aggiorna la variabile Dopo 500 millisecondi viene effettuata la media Il valore M viene moltiplicato per la tensione e cos(φ) VALORE NOMINALE CORRENTE E TENSIONE Errore: 10% su carichi induttivi, 5% su carichi resistivi Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/ SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

11 Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino
Taratura Algebricamente Amperometro campione Considerando il sistema sensore/arduino ACS Ampere, -50 Ampere Convertitore A/D arduino: 10bit  1024 segmenti 𝐵𝑡𝑜𝐴= ≅0.097 𝐴 𝑏𝑖𝑡 RETE DUE PORTE Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/ SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

12 Comunicazione Struttura server/client , computer/arduino Wamp
attraverso porta seriale Grazie a dei programmi scritti in HTML e PHP è stato possibile comunicare con arduino tramite rs232, attraverso librerie esterne (php_serial.class.php) Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/ SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

13 Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino
Pagina HMTL Monitoraggio potenza: Controllo relay: Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/ SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

14 Miglioramenti e conclusioni
Il sistema così sviluppato può essere reso autonomo grazie al modulo: RN-XV wi-fly shield Connessione TCP/IP con il router Oltre che miglioramenti sul lato software Grazie alla versatilità degli strumenti utilizzati, il progetto così sviluppato si presta a future espansioni Dai test effettuati non sono state riscontrate anomalie, e il sistema così sviluppato risulta robusto La definizione di uno standard è un punto molto importante Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/ SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

15 Grazie per l’attenzione