FACOLT DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA

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 CORRELATORE Prof. Francesco Delli Priscoli Prof. Vincenzo Suraci Anno Accademico 2012/2013

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 CO 2 • Aumentare del 20% la quota di energia prodotta da fonti rinnovabili • Portare al 20% il risparmio energetico Demand side management Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

Architettura HAN e smart metering Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

Progetto • • Sensore di corrente Microcontrollore Relay Scada Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

Realizzazione • Arduino UNO • Relay shield 1. 3 per Arduino • Sensore di corrente ad effetto hall ACS 578 • Carichi di prova • HTML/PHP Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

Architettura hardware Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

Schema di funzionamento Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

Calcolo potenza assorbita Potenza attiva in regime sinusoidale: • Carico resistivo • Carico induttivo Problema sfasamento Cos(φ) = 0. 9 Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

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 Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

Taratura • Algebricamente • Amperometro campione • Considerando il sistema sensore/arduino ACS 578 - +50 Ampere, -50 Ampere Convertitore A/D arduino: 10 bit 1024 segmenti Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

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 rs 232, attraverso librerie esterne (php_serial. class. php) Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

Pagina HMTL Monitoraggio potenza: Controllo relay: Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

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 Supervisione della potenza elettrica in una Smart grid tramite arduino LAUREANDO : FEDERICO MARIANI- AA 2012/2013 - SAPIENZA UNIVERSITÀ DI ROMA

Grazie per l’attenzione