A análise da qualidade de energia elétrica é considerada indispensável para garantir o funcionamento adequado de todo o Sistema Elétrico. Este estudo possibilita detectar as falhas e tomar medidas preventivas que possam prevenir os efeitos nefastos provocados pelas perturbações que prejudicam os equipamentos elétricos e assim prolongando a vida útil dos mesmos.
Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um equipamento de medição de grandezas elétricas de baixo custo, fácil instalação e que envie as medições para um sistema de armazenamento de dados e desta forma possibilitar a análise do comportamento do Sistema Elétrico.
A Bobina de Rogowski mostrou-se um sensor de corrente bastante eficaz, possuindo diversas vantagens em relação aos demais sensores encontrados no mercado, como por exemplo, isolação galvânica, boa resposta em altas frequências (medição de transitórios), não possui núcleo ferromagnético, resposta linear, capacidade de medição de grandes magnitudes de corrente e é segura, diferentemente do TC que pode proporcionar acidentes caso seu secundário fique em aberto. Além da fácil instalação sem interferir no sistema que é conectada.
Uma forma de diminuir o custo da Bobina de Rogowski foi a aquisição apenas do sensor, sem seu circuito de aquisição e assim projetar o circuito integrador, que se mostrou eficiente em relação a altas frequências e a linearidade, desta forma reduziu-se o custo em cerca 70%.
Assim como a Bobina de Rogowski, o sensor de efeito Hall possui isolação galvânica e boa resposta em altas frequências, mas é um sensor relativamente caro, dependendo das necessidades o divisor resistivo pode ser utilizado como alternativa eficiente e de menor custo.
O microcontrolador MSP430F47197 atendeu as necessidades do projeto, principalmente por possuir um A/D de 16 bits, amostras simultâneas dos canais A/D e por possuir a função Hardware Multiplier.
Os algoritmos embarcados no microcontrolador para o cálculo das grandezas elétricas foram validados através da comparação com o analisador de energia DRANETZ© do modelo PowerGuide 4400. Já o algoritmo para identificação dos distúrbios de tensão funcionou de maneira satisfatória, mas mesmo sendo um dos métodos que consomem menos processamento do microcontrolador, constatou-se que a sua utilização provocou perdas no
número de amostras devido ao elevado tempo de processamento, principalmente por ser utilizado a cada ciclo e por armazenados os dados em um vetor, que posteriormente é enviado a memória EEPROM externa e ao software supervisório. Mesmo assim, não comprometeu o projeto, mas diminuir a exatidão do sistema.
Em relação ao teste de campo, onde o sistema de medição foi instalado especificamente para as medições da corrente do primário de um transformador de uma subestação subterrânea da CEEE, pode-se comprovar a eficiência do todo o sistema, já que o protótipo esta em funcionamento a mais de seis meses sem apresentar problemas.
Como trabalhos futuros sugere-se a utilização de um microcontrolador com maior nível de processamento, para o desenvolvimento de algoritmos mais sofisticados para analise de QEE e para a eliminação do uso de um microcomputador, onde o próprio sistema de medição controlará a interface homem-máquina e armazenará as medições.
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APENDICE A
Algoritmo desenvolvido para o cálculo da potência ativa em uma fase utilizando as funções “union” e “struct” da linguagem C e o Hardware Multiplier do MSP430F47197.
union _mem { struct _part{ int low:16; int high:16; } part; long int total; };
// Calculo da Potência Ativa na fase A union _mem memoria;
MPYS = Va; // Registrador que carrega o primeiro valor da multiplicação. OP2 = Ia; // Registrador que carrega o segundo valor da multiplicação. memoria.part.low = RESLO; // Parte menos significativa.
memoria.part.high = RESHI; // Parte mais significativa.
Pasoma += memoria.total; // Resultado da multiplicação e somatório N++;
// Timer B0 interrupt service routine
#pragma vector=TIMERB0_VECTOR // (Timer configurado em 1 segundo) __interrupt void Timer_B (void)
{
Pa = Pasoma / N; // Potência ativa = somatório dividido pelo // número de amostras (N)
... }