Desenvolvimento e Implantação de um Sistema Supervisório de Energia Elétrica no IF-SC

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--Pedroarmando 15h28min de 6 de maio de 2012 (BRT)==Resumo== Os sistemas supervisórios de energia elétrica são empregados para monitoramento, tendo como objetivo o controle e o gerenciamento do consumo. Através de dados históricos do sistema é possível compreender o perfil de consumo de uma edificação, tornando-se uma ferramenta útil no planejamento da manutenção, na previsão de ampliação da demanda e na avaliação do impacto de ações de economia de energia da instalação. O campus São José do IF-SC tem uma despesa média mensal em energia elétrica em torno de R$15.000. Avaliando-se as contas dos últimos doze meses percebe-se que em alguns períodos de férias escolares o consumo de energia é da mesma ordem dos meses letivos. Além disso, percebe-se que a gestão do comando de cargas como iluminação e ar condicionado não é realizada de maneira adequada. A proposta de TCC tem as seguintes etapas principais: instalar um medidor de potência elétrica na subestação de entrada do campus, desenvolver um conversor A/D, definir um meio de transmissão do sinal (cabo, wireless, rede elétrica etc.) e criar um portal na web disponibilizando em tempo real o valor da demanda e um banco de dados para geração de gráficos históricos.

Resumo Extendido

Os sistemas supervisórios de energia elétrica são empregados para monitoramento, tendo como objetivo o controle e o gerenciamento do consumo. Através de dados históricos do sistema é possível compreender o perfil de consumo de uma edificação, tornando-se uma ferramenta útil no planejamento da manutenção, na previsão de ampliação da demanda e na avaliação do impacto de ações de economia de energia da instalação.

O campus São José do IF-SC tem uma despesa média mensal em energia elétrica em torno de R$15.000. Avaliando-se as contas dos últimos doze meses percebe-se que em alguns períodos de férias escolares o consumo de energia é da mesma ordem dos meses letivos. Além disso, percebe-se que a gestão do comando de cargas como iluminação e ar condicionado não é realizada de maneira adequada.

Neste trabalho propõe-se a instalação de um transdutor de potência elétrica na subestação de energia do campus. Neste equipamento o valor da potência ativa de entrada será convertido em um sinal de corrente analógico entre 4mA a 20mA, proporcional à potência medida.

O sinal de saída do transdutor de potência deverá ser transmitido em valores digitais para um computador. Há várias formas de realizar esta transmissão: cabo coaxial ou par trançado, wireless, rede elétrica etc.

A tecnologia de comunicação sem fio ZigBee seria uma alternativa. O transdutor de potência teria ligação com o módulo Xbee via cabo serial, depois o sinal seria transmitido via wireless para outro módulo Xbee conectado ao computador. Porém, esta possibilidade deverá ser testada, uma vez que a tecnologia Zigbee não foi projetada para operar em ambientes expostos a altos níveis de interferência eletromagnética.

Outra possibilidade de transmissão do sinal seria via cabo. Nesta hipótese o computador que armazenará os dados coletados deverá ficar próximo da subestação, disponibilizando os dados em tempo real na rede. Nesta opção poderia ser utilizada a plataforma Arduino. O próprio Arduino converteria o sinal analógico em digital e faria a conexão com o computador via porta USB, sendo que ambos se localizariam do lado de fora da subestação.

O Arduino é uma plataforma de prototipagem eletrônica de hardware livre, projetada com um microcontrolador Atmel AVR de placa única, com suporte de entrada/saída embutido. Pode ser usado para o desenvolvimento de objetos interativos independentes, ou ainda para ser conectado a um computador hospedeiro. Uma típica placa Arduino é composta por um controlador, algumas linhas de E/S digital e analógica, além de uma interface serial ou USB, para interligar-se ao hospedeiro, que é usado para programá-la e interagir com ela em tempo real.

No computador um programa será elaborado para obter os sinais oriundos do Arduino e gerar os gráficos da energia elétrica consumida ao longo do tempo. Uma estrutura de banco de dados será avaliada para aplicação no armazenamento ordenado do histórico do consumo.

Deverá ser desenvolvido um portal na web para visualização dos gráficos de demanda e geração de relatórios como em um sistema supervisório comercial. Este portal poderá ser acessado de qualquer ponto conectado à internet.