Sistema de aquisição de dados

O sistema de aquisição de dados está formado por três subsistemas independentes: uma estação solarimétrica, o sistema de monitoramento e controle do gerador e um analisador de energia conectado do PCC. No caso dos dois últimos as frequências de medição estão sincronizadas com médias a cada cinco minutos. Já a estação solarimétrica fornece medidas em uma frequência diferente, com médias a cada um minuto. O comportamento do sistema HCPV é determinado tanto no que se refere à produção de energia CC e CA e sua relação com parâmetros da estação solarimétrica como a DNI, quanto ao fornecimento de energia na rede de distribuição integrando o sistema HCPV (qualidade de energia).

Os equipamentos utilizados no sistema de aquisição de dados estão classificados segundo os tipos de variáveis medidas em:

 Variáveis meteorológicas, as quais têm como finalidade caracterizar a disponibilidade do recurso solar (irradiância global, direta e difusa), temperatura ambiente, umidade relativa e velocidade do vento.

 Variáveis de geração de energia, que permitem monitorar o comportamento da produção de energia do gerador e do sistema em cada instante da operação.

 Variáveis de fornecimento de energia, que permitem avaliar os possíveis impactos que o sistema HCPV pode gerar sobre os parâmetros de operação na rede de distribuição do DEN. Permite também avaliar os parâmetros de fornecimento e consumo da energia entregue aos usuários do departamento. A Figura 29 apresenta cada um dos subconjuntos de medidas.

Figura 29 - Diagrama em blocos dos subsistemas de aquisição de dados.

Fonte: Elaborado pelo autor.

As variáveis meteorológicas são medidas por um conjunto de equipamentos distribuídos na estrutura de seguimento do gerador e em uma estação solarimétrica instalada na área de teste do grupo FAE da UFPE, localizada aproximadamente a 200m do local de instalação do rastreador (tracker). Os dados da estação permitem complementar as medidas realizadas no sistema de controle e monitoramento do gerador, o qual não mede variáveis meteorológicas tais como temperatura ambiente. Além disso, as medidas referentes à DNI da Área de Testes do Grupo FAE são utilizadas como base de comparação com o pireliômetro instalado no sistema.

MEDIÇÃO DE PARÂMETROS ELÉTRICOS NO PCC MEDIÇÃO DE CONDIÇÕES CLIMATOLOGICAS MEDIÇÃO DOS PARÂMETROS DE GERAÇÃO DE ENERGIA CAPTURA E ARMAZENAMENTO DOS DADOS

Como será relatado posteriormente, em períodos em que houve falhas nas medições da DNI do sistema, as medições da estação solarimétrica foram utilizadas.

As variáveis de geração de energia estão integradas com o sistema de controle e monitoramento do gerador através da utilização de um datalogger localizado no interior do quadro elétrico do sistema HCPV. No datalogger são registrados e armazenados os dados dos sensores do sistema de seguimento do gerador, os parâmetros relacionados às condições meteorológicas, os dados de geração em CC e CA, além da temperatura das células.

As variáveis meteorológicas medidas, considerando-se os sensores da estação e do sistema HCPV são: GHI (radiação global horizontal - Global Horizontal Irradiance); GNI (radiação global normal - Global Normal Irradiance); DNI (radiação direta normal - Direct

Normal Irradiance); temperatura ambiente; velocidade e direção do vento e umidade relativa

do ar.

No datalogger do sistema HCPV também são armazenadas as temperaturas de duas células do gerador, estimadas por meio de medições realizadas na parte inferior de dois módulos posicionados no centro e borda do gerador. Os sensores foram posicionados exatamente abaixo das células, em uma superfície de alumínio que é parte estrutural dos módulos. Considerou-se neste trabalho que a média das temperaturas fornecidas pelos sensores pode representar aproximadamente a temperatura média das células do gerador.

Entre outros parâmetros o próprio inversor fornece ao datalogger do sistema HCPV: os dados da geração em CC (corrente) de cada uma das strings na sua entrada; os pares tensão e corrente na entrada de cada um dos seguidores do ponto de máxima potência do inversor; a tensão e corrente de saída trifásica; a potência instantânea em CA entregue à rede; a frequência de operação do inversor; a temperatura de operação e a energia total entregue à rede.

As variáveis medidas, para determinar os parâmetros elétricos no ponto de conexão comum entre a rede de distribuição do DEN e o sistema HCPV, são registradas e armazenadas por um analisador de energia da marca RSM, modelo MARH-21, diretamente em cada uma das 3 fases no quadro elétrico na saída do transformador da subestação do DEN. Os parâmetros analisados são: as tensões e correntes trifásicas individuais; a potência instantânea real; aparente e reativa para cada uma das fases do sistema; o fator de potência por fase e total; os índices de distorção harmônica de tensão e corrente; a frequência de operação da rede máxima e mínima para cada intervalo de tempo e os níveis de tensão entre fases. Os dados medidos são registrados em médias a cada 5 minutos.

As variáveis registradas pelo sistema de aquisição de dados, junto com a informação de data e hora das medidas, são apresentadas na Tabela 5. Como cada subsistema de medição tem

seu próprio sistema de armazenamento interno foi definida uma rotina de captura e armazenamento dos dados, centralizando-os num banco de dados único.

Tabela 5 - Variáveis registradas e armazenadas pelo sistema de aquisição de dados. TIPO DE

VARIÁVEL VARIÁVEL UNIDADES

TEMPO Dia, mês, ano.

Hora, minuto, segundo

aaaa/mm/dd hh/mm/ss ELÉTRICAS Tensão Corrente Frequência Potência Instantânea Energia injetada na rede

V A Hz W kWh ATMOSFÊRICAS GHI* GNI¹ DNI** Temperatura ambiente** Temperatura de Operação* Velocidade do vento* Direção do vento* Umidade relativa* W/m² W/m² W/m² °C °C m/s ° % PARÂMETROS DE OPERAÇÃO DA REDE ELÉTRICA

Potência Ativa Instantânea (W) Potência Reativa Instantânea (Q) Potência Aparente Instantânea (S) Fator de Potência (FP)

Índice de distorção harmônica de tensão (DTT)

Índice de distorção harmônica de corrente (DTI) kW kVAr kVA % % %

(*) medidas provenientes da estação solarimétrica do Grupo FAE-DEN-UFPE. (**) variáveis medidas também pelo sistema HCPV

(¹) variável medida unicamente pelo sistema HCPV Fonte: Elaborado pelo autor.