Plataforma para monitoramento de transformadores de distribuição utilizando a tecnologia LoRaWAN

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Autor

Marcone Augusto de Paula

Orientador

Prof. Mario de Noronha Neto

Coorientador

Prof. Roberto Alexandre Dias

Curso

Engenharia de Telecomunicações

Resumo

O mercado de produção e distribuição de energia vem enfrentando, ao longo dos anos, um aumento de demanda constante pelos seus clientes. Além disso, as empresas desse mercado são submetidas a rigorosos parâmetros de qualidade pelos órgãos regulamentadores. Para suprir essa demanda e atender aos requisitos necessários, as empresas devem extrair o máximo de seu sistema instalado, operando dentro dos parâmetros de qualidade requeridos. Conhecer as características de operação dos transformadores de distribuição em tempo real, se torna fundamental e pode possibilitar um melhor direcionamento das intervenções necessárias no equipamento. Desta forma, neste trabalho, desenvolveu-se uma plataforma para o monitoramento on-line de transformadores de distribuição de energia e avaliar os custos relacionados a sua produção. Adotou-se o conceito de desenvolvimento de um Minimum Viable Product (MVP), onde confeccionou-se um endpoint capaz de mensurar a tensão, corrente e temperatura dos equipamentos e, posteriormente, enviá-los utilizando a rede Internet of Things (IoT) provida pela The Things Network (TTN), através do protocolo LoRaWAN. Os dados foram integrados à plataforma Ubidots para apresentá-los graficamente ao usuário. A fim de validar o funcionamento da plataforma, realizou-se dois testes em quadros de distribuição de energia elétrica no IFSC, câmpus São José. No primeiro teste, realizou-se a coleta dos dados, comparando-os ao medidor de energia CW240. Obteve-se resultados satisfatórios para todos os parâmetros, com exceção da corrente elétrica, que apresentou discrepância de até 6,9 %. No segundo teste, a diferença foi mitigada através do software, realizando ajustes nas variáveis de calibração dos sensores. Com a realização dos testes, foi possível constatar o funcionamento da plataforma, estimando o seu funcionamento junto a um transformador de distribuição. Já em relação ao mercado e aos custos envolvidos, foram encontradas soluções similares, porém, observando as suas características, pode-se afirmar que elas são voltadas a transformadores de alta potência.

Palavras chave

Transformadores de distribuição, Monitoramento on-line, IoT, LoRaWAN.

Abstract

Over the years, the energy production and distribution market has faced a constant increase in demand from its customers. In addition, companies in this market are subject to strict quality parameters by regulatory bodies. To meet this demand and meet the necessary requirements, companies must extract the most from their installed system, operating within the required quality parameters. Knowing the operational characteristics of distribution transformers in real time becomes essential and can enable a better targeting of the necessary interventions in the equipment. Thus, in this work, a platform for online monitoring of power distribution transformers and for the evaluation of costs related to their production was developed. The concept of developing a Minimum Viable Product (MVP) was adopted, where an endpoint capable of measuring the voltage, current and temperature of the equipment was created and, subsequently, sending them through the Internet of Things (IoT) network provided. by The Things Network (TTN), through the LoRaWAN protocol. Data were integrated into the Ubidots platform to graphically present them to the user. To validate the platform’s operation, two tests were carried out on electrical energy distribution boards at the IFSC, São José campus. In the first test, data were collected, comparing them to the CW240 energy meter. Satisfactory results were obtained for all parameters, with the exception of electrical current, which presented a discrepancy of up to 6.9 %. In the second test, the difference was mitigated through the software, making adjustments to the sensor calibration variables. With the tests carried out, it was possible to verify the platform’s operation, estimating its operation in conjunction with a distribution transformer. In relation to the market and the costs involved, similar solutions were found, however, observing their characteristics, it can be said that they are aimed at high power transformers.

Keywords

Distribution transformers, Online monitoring, IoT, LoRaWAN.

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