Área Científica: Electrónica de Potência
Desenvolvimento de um Monitorizador de Energia Eléctrica Portátil
Publicada a 2011-01-07
Aluno: Manuel Romeu Mendes Ribeiro      Número: 47167       Email: manuel.romeu@gmail.com
Data início: 22/10/2009      Data Conclusão: 10/12/2010 

Orientador(es):
Nome: João Luiz Afonso      Email: jla@dei.uminho.pt   

Arguente(s):
Nome: João Ferreira       Email: jferreira@deetc.isel.ipl.pt 
Nome: Manuel João Sepúlveda Mesquita de Freitas       Email: mjs@dei.uminho.pt 
Data da defesa: 10/12/2010      Sala: 14 h

Descrição:

Actualmente a qualidade da energia eléctrica é um domínio muito forte da electrónica de potência. [1] Este tema foi cresceu nas últimas décadas e actualmente é uma preocupação de todos os agentes envolvidos no mercado da energia, desde produtores e distribuidores até aos fabricantes de equipamentos e consumidores. [2] A utilização de módulos de electrónica de potência nos equipamentos torna possível a realização de tarefas anteriormente impensáveis, como por exemplo fontes comutadas, variadores de velocidade ou mesmo lâmpadas compactas. O número de equipamentos com este tipo módulos, que nos últimos anos cresceu de forma exponencial, tem, no entanto, algumas desvantagens. Considerando algumas mais-valias como a rentabilidade, a eficiência e o baixo custo de produção, estes equipamentos são vistos pela rede como cargas não lineares e introduzirem harmónicos na rede, um dos principais problemas. Ainda na perspectiva da qualidade da energia eléctrica, a existência de harmónicos, não é a única perturbação a considerar. Interrupções momentâneas, ruído, inter-harmónicos, subtensões, sobretensões, flutuações, micro-cortes e transitórios, são eventos recorrentes e imprevisíveis na rede. [3 - 4]

Estas perturbações, apesar de indesejáveis, estão previstas e obedecem a valores standard emitidos pelos diferentes institutos, tendo como principais referências, o IEC (International Electrotechnical Commission), o IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) e o CÉNÉLEC (Comité Europeu de Normalização Electrotécnica). A energia eléctrica que não está em conformidade com os valores standard ou que é incompatível com os equipamentos finais, de uma forma genérica leva a gastos desnecessários, bem com à deterioração precoce dos equipamentos.

Para encontrar soluções para muitos dos problemas descritos e como nem sempre é possível prever tais eventos, será necessário monitorizar as instalações ou a rede em causa. A avaliação de uma boa qualidade de energia eléctrica implica a sua monitorização de uma forma contínua nos seus principais parâmetros: amplitude, frequência, factor de potência, componente fundamental da onda e harmónicos. Deverá acrescentar-se que, numa instalação ou rede, a precisão das medições em tempo real é o elemento fundamental para a sua protecção, controlo e mesmo diagnóstico para uma eventual expansão da mesma. [3 - 6]

No mercado já existem diversos tipos de equipamentos com a finalidade de monitorizar a energia eléctrica, no entanto estes ainda apresentam o problema de custo sendo que nem sempre a oferta de mercado vai de encontro às necessidades de cada cliente. Dada a importância da Qualidade da Energia Eléctrica o Grupo de Energia e Electrónica de Potência do Departamento de Electrónica Industrial da Universidade do Minho desenvolveu um monitorizador de qualidade de energia eléctrica de baixo custo. De  uma forma genérica o sistema permite monitorizar e analisar diversos parâmetros relacionados com a qualidade de energia eléctrica. O sistema tem como \"output\" um PC comum com sistema operativo Windows XP, que tem uma aplicação em software elaborado em LabViewTM  e a aquisição de dados é feita por uma placa da National InstrumentsTM, conectados a sensores de tensão e corrente. [2]

 No seguimento deste trabalho feito pelo grupo surgiu a necessidade de melhorar o equipamento, nomeadamente:

- Aumento da sua portabilidade, diminuindo o seu peso e as suas dimensões

- Implementação de um sistema para detecção de transitórios rápidos de tensão.

-Expandir as suas funcionalidades através do desenvolvimento de algoritmos de classificação automática de problemas de Qualidade de Energia Eléctrica.

-Desenvolvimento de funções do equipamento para envio de mensagens SMS e comunicação via Internet.

- Aumentar a sua resistência mecânica com recurso a hardware mais compacto e resistente a impacto.

Todos estes objectivos, serão concretizados ao longo deste trabalho como tese de mestrado, orientada pelo Professor João Luiz Afonso. Ao neste período o monitorizador existente, será alvo de um estudo cuidado. Serão avaliados outros equipamentos de mercado de forma a comparar alternativas, mas todo o trabalho terá como orientação o desenvolvimento de um equipamento de baixo custo com todas funcionalidades passíveis de ser quantificadas na qualidade da energia eléctrica.


Objectivos:
  • Pesquisa sobre o \"estado da arte\" de Sistemas de Monitorização de Consumos e de Qualidade de Energia Eléctrica. (1 mês)
  • Estudo da Normas Portuguesas para Qualidade de Energia Eléctrica, incluindo a terminologia adoptada. (1 mês)
  • Estudo do Sistema de Monitorização de Qualidade de Energia desenvolvido na Universidade do Minho. Estudo e validação dos cálculos dos parâmetros de Qualidade de Energia Eléctrica. (1 mês)
  • Pesquisa sobre métodos de implementação para a determinação de Flicker, Inter-harmónicos e Surtos de Tensão. (2 meses)
  • Desenvolvimento do Sistema de Monitorização. (2meses)
  • Realização de testes ao Sistema de Monitorização desenvolvido. (2 meses)
  • Utilização do Sistema de Monitorização desenvolvido numa indústria específica (caso de estudo) (1 mês)
  • Escrita da dissertação de Mestrado. (2 meses)

Links importantes:
www.sinus-pq.com

Palavras chave:
Sistema de Monitorização, Consumos de Energia Eléctrica, Qualidade de Energia Eléctrica, Instrumentação Virtual, LabVIEW, wireless

Copyright © DEI Minho University - All rights reserved
Powered byNetmove