FACOLTÀ DI INGEGNERIACORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA INFORMATICA E AUTOMATICA

 TESI DI LAUREA

 

Supervisione della potenza elettrica in unasmart grid tramite arduino

LAUREANDOFederico Mariani

 RELATORE CORRELATOREProf. Francesco Delli Priscoli Prof. Vincenzo Suraci

Anno Accademico 2012/2013

Obiettivi

Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduinoLAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

Prototipo per il controllo e il monitoraggio della potenza elettrica sfruttata da strumenti elettrici ed

elettronici in una abitazione o un’industria

Struttura rete elettrica

Metodi per la misura della corrente

Piattaforma

Sistema informatico

Sistema di comunicazione

Potenza elettrica

Progettazione:

Realizzazione:

Contestualizzazione

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Perchè si parla di smart grid?

Piano 20-20-20

• 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

Architettura

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HAN e smart metering

Progetto

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• Sensore di corrente• Microcontrollore• Relay • Scada

Realizzazione

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• Arduino UNO

• Relay shield 1.3 per Arduino

• Sensore di corrente ad effetto hall ACS578

• Carichi di prova

• HTML/PHP

Architettura hardware

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Schema di funzionamento

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Calcolo potenza assorbita

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Potenza attiva in regime sinusoidale:

𝑃= 𝐼𝑟𝑚𝑠∗𝑉 𝑟𝑚𝑠∗ cos𝜑

Problema sfasamento

• Carico resistivo• Carico induttivo

Cos(φ) = 0.9

Calcolo potenza nel software sviluppato

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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)

Errore: 10% su carichi induttivi, 5% su carichi resistivi

Taratura

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• Algebricamente• Amperometro campione• Considerando il sistema sensore/arduino

ACS578 - +50 Ampere, -50 Ampere

Convertitore A/D arduino: 10bit 1024 segmenti

𝐵𝑡𝑜𝐴=1001024

≅ 0.097𝐴𝑏𝑖𝑡

Comunicazione

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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)

Pagina HMTL

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Monitoraggio potenza: Controllo relay:

Miglioramenti e conclusioni

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Il sistema così sviluppato può essere reso autonomo grazie al modulo:RN-XV wi-fly shield

Connessione TCP/IP con il router

La definizione di uno standard è un punto molto importante

Grazie alla versatilità degli strumenti utilizzati, il progetto così sviluppato si presta a future espansioni

Oltre che miglioramenti sul lato software

Dai test effettuati non sono state riscontrate anomalie, e il sistema così sviluppato risulta robusto

Grazie per l’attenzione