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FACOLTÀ DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA INFORMATICA E AUTOMATICA TESI DI LAUREA Supervisione della potenza elettrica in una s mart grid tramite arduino. LAUREANDO Federico Mariani RELATORE CORRELATORE - PowerPoint PPT Presentation
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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
Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduinoLAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA
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
Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduinoLAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA
HAN e smart metering
Progetto
Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduinoLAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA
• 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
Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduinoLAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA
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
Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduinoLAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA
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
Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduinoLAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA
• 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
Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduinoLAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA
Monitoraggio potenza: Controllo relay:
Miglioramenti e conclusioni
Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduinoLAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA
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