FACOLTÀ DI INGEGNERIA
CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA INFORMATICA E AUTOMATICA
TESI DI LAUREA
Supervisione della potenza elettrica in una
smart grid tramite arduino
LAUREANDO
Federico Mariani
RELATORE
Prof. Francesco Delli Priscoli
Anno Accademico 2012/2013
CORRELATORE
Prof. Vincenzo Suraci
Obiettivi
Prototipo per il controllo e il monitoraggio della
potenza elettrica sfruttata da strumenti elettrici ed
elettronici in una abitazione o un’industria
Progettazione:
Struttura rete elettrica
Potenza
elettrica
Sistema informatico
Realizzazione:
Metodi per la misura
della corrente
Piattaforma
Sistema di
comunicazione
Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino
LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA
Contestualizzazione
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
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Architettura
HAN e smart metering
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Progetto
•
•
•
•
Sensore di corrente
Microcontrollore
Relay
Scada
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Realizzazione
• Arduino UNO
• Relay shield 1.3 per Arduino
• Sensore di corrente ad effetto hall ACS578
• Carichi di prova
• HTML/PHP
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Architettura hardware
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Schema di funzionamento
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Calcolo potenza assorbita
Potenza attiva in regime sinusoidale:
𝑃 = 𝐼𝑟𝑚𝑠 ∗ 𝑉𝑟𝑚𝑠 ∗ cos 𝜑
• Carico resistivo
• Carico induttivo
Problema sfasamento
Cos(φ) = 0.9
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Calcolo potenza nel software sviluppato
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
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Taratura
• Algebricamente
• Amperometro campione
• Considerando il sistema sensore/arduino
ACS578 - +50 Ampere, -50 Ampere
Convertitore A/D arduino: 10bit  1024 segmenti
100
𝐴
𝐵𝑡𝑜𝐴 =
≅ 0.097
1024
𝑏𝑖𝑡
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Comunicazione
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)
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Pagina HMTL
Monitoraggio potenza:
Controllo relay:
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Miglioramenti e conclusioni
Il sistema così sviluppato può essere reso autonomo grazie al modulo:
RN-XV wi-fly shield
Connessione TCP/IP con il router
Oltre che miglioramenti sul lato software
Grazie alla versatilità degli strumenti utilizzati, il progetto così
sviluppato si presta a future espansioni
Dai test effettuati non sono state riscontrate anomalie, e il sistema
così sviluppato risulta robusto
La definizione di uno standard è un punto molto importante
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Grazie per l’attenzione