Sviluppo di un sistema wireless
per la misura di corrente di una
rete elettrica a media tensione
Studente: Regi Jaupi
Relatore: Prof. Sergio Carrato
Correlatore: Luciano Generali
Qualità dell’alimentazione
Qualità della forma d’onda della corrente prelevata dagli
utenti. Fenomeni che la attenuano:
❖ Presenza di interruzioni (brevi o lunghe) del servizio
elettrico
❖Presenza di Flicker di tensione
❖Presenza delle armoniche della corrente
Inquinamento Armonico
❖ Cause
➢
Carichi non lineari (elettronica di potenza,
alimentatori a switching, convertitori, inverter,
trasformatori)
❖ Effetti
➢
(a medio e lungo termine)
Perdite economiche
■
■
Malfunzionamento dei carichi dell’utenza
Sovradimensionamenti della linea
Rilevazione del problema
❖ Monitoraggio dell’inquinamento armonico
➢ Calcolo del THD (Total Harmonic Distortion)
𝑻𝑯𝑫 =
Circuito
Magnetico
Misura
della
corrente
Microcontrollore
Analisi
spettrale
𝑵
𝟐
𝒊=𝟐 𝑽𝒊
𝑽𝟏
Ricetrasmettitore
Invio dati
Circuito
ricevitore
Ricezione
dati
Circuito magnetico
❖ Alimentazione
❖ Lettura della corrente
Alimentazione
Autoalimentazione
➢
➢
➢
Rettificazione
Filtraggio
Stabilizzazione
Circuito Elettronico
 Lettura dei dati
➢ Condizionamento analogico
 Elaborazione dei dati
➢ Calcolo della DFT, Algoritmo di Goertzel
Lettura dei dati
–
–
–
Amplificazione (A=20)
Filtraggio (frequenza di taglio 5 Hz)
Addizione di componente continua (di 1.5 V)
Parte digitale
Elaborazione dei dati
 Algoritmo di Goertzel
𝑦 𝑛 = 𝑠 𝑛 − 𝑒 −𝑗𝜔𝑘 𝑠 𝑛 − 1
𝑠 𝑛 = 𝑥 𝑛 + 2 𝑐𝑜𝑠 𝜔𝑘 𝑠 𝑛 − 1 − 𝑠 𝑛 − 2
𝑋 𝜔𝑘 = 𝑒 −𝑗𝜔𝑘 (𝑁−1) 𝑦 𝑁 − 1
x[n]
s[n]
+
𝒁−𝟏
+
−𝒆−𝒋𝝎𝒌
𝟐𝒄𝒐𝒔(𝝎𝒌 )
𝒁−𝟏
-1
+
y[n]
Algoritmo di Goertzel
Risposta in frequenza di un filtro
centrato nella terza armonica
(150 Hz)
150 Hz
Elaborazione dei dati
❖ Algoritmo di Goertzel
𝑋 𝜔𝑘
2
= 𝑠 2 𝑁 − 1 + 𝑠 2 𝑁 − 2 − 2 𝑐𝑜𝑠 𝜔𝑘 𝑠 𝑁 − 1 𝑠[𝑁 − 2]
Si
Inizio:
data=vettore
contenente i
campioni
armonica=1,3 o 5;
i=0;
s0,s1,s2=0;
ωk=2π*armonic
a/32
s0=data[i]+2cos(ωk)*
s1- s2
s2=s1;
s1= s0;
i++;
i<32
No
𝑻𝑯𝑫 =
𝑵
𝟐
𝒊=𝟐 𝑽𝒊
𝑽𝟏
Fine
ris=s12+s222cos(ωk)*s1*s2
return ris
Invio dei dati
❖ Comunicazione seriale tra il microcontrollore e
il ricetrasmettitore CC2250
➢
Comunicazione a quattro fili (segnali logici)
Ricezione dei dati
Monitoraggio remoto
○ Il ricetrasmettitore invia i dati ad un circuito
ricevitore che è già a disposizione dell’azienda.
○ Dati inviati via wireless usando un protocollo
ZigBee.
Approfondimenti futuri
Aggiornamenti dello strumento:

Misure di buchi di tensione e interruzioni

Flickermetro

Variazioni della frequenza, scostamenti dal valore
nominale