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1. F1 T 9 F2 S O F3 A T O CARICO S N Rw 1 3 7 9 46 N 5 O 2 8 Nemo ae R5485 iPin Energy _ g 34 Pr 11 20 21 Alimentatore Figura 3 3 Schema di principio del sistema di misura acquisizione comunicazione dei quadri Pin Energy Si coglie l occasione per osservare che realizzare quanto mostrato in figura 3 3 equivale a far evolvere il quadro elettrico esistente in un quadro di area Pin Energy nel senso che il quadro viene configurato in modo opportuno affinch possa essere integrato all architettura Pin Energy Infine per quanto riguarda la configurazione dello strumento di misura Nemo le impostazioni relative ai parametri della comunicazione seriale e al tipo di inser zione sono quelle specificate dalla tabella 1 Le indicazioni su come procedere operativamente all impostazione dello strumento agendo sui pulsanti del pannello frontale si trovano nel manuale di installazione 13 Tabella 3 1 Impostazione dei parametri della comunicazione seriale e del tipo di inserzione del modulo Nemo D4 L Parametro Valore Velocit 9600 boud Address 29 Parit none Time out 10 ms Fase 3n3e 3 fase a 4 fili La tabella 3 2 riassume i dati sulle caratteristiche dei punti di misura appena discussi di rilevante importanza Nello specifico sono riportati e n il numero identificativo del
2. Si rimarca l importanza di tali consumi di background notando che questi consumi au mentano via via che si risale verso la sorgente la rete di distribuzione dei Dipartimenti e riportando che ammontano a 100kW nel punto di misura di SEPAM Appendice A Istruzioni di amministrazione di Pincushion Al fine di rendere operativa l architettura di figura una volta installata si deve procedere con l impostazione dei particolari di Pincushion Il lavoro di impostazione stato supportato direttamente dalle indicazioni del personale Hyphen e dall esperienza acquisita durante l utilizzo mentre non si potuto giovare dell uso di manuali o guide poich non ancora disponibili Per questo motivo si ritiene opportuno raccogliere con la presente appendice che pu essere considerata un integrazione alla sezione l insieme delle procedure necessarie per la gestione di Pincushion in merito ad aspetti che riguardano e la creazione di nuovi gruppi di utenti e di nuovi utenti singoli e la registrazione inserimento di un nuovo modulo iPin Energy nel sistema e la sua configurazione al fine dell impiego nell acquisizione dei dati dal modulo di misura multifunzione e il caricamento nel sistema di nuovi oggetti web e la loro modifica e le procedure necessarie alla creazione e impostazione delle viste e la creazione di grafici Per completezza nell esposizione delle operazioni si approfitter ove possibile per
3. fileName Il programma completo riportato nel listato esegue le operazioni e apertura del file xml di ingresso il nome del file pu essere passato come primo argomento della riga di comando altrimenti verr chiesto esplicitamente all inizio dell esecuzione e creazione di un file cvs di uscita il nome del file pu essere passato come secondo argomento della riga di comando altrimenti verr chiesto esplicitamente all inizio dell esecuzione e salto delle prime tre righe del file di ingresso e lettura riga per riga di tutti i record del file di ingresso e scrittura nel file di uscita dell informazione nella forma aaaa mm HH MM SS y e chiusura dei file di ingresso e uscita Come risultato si otterr un file csv formato solamente da un record per riga nella forma aaaa mm HH MM SS y Chiaramente in uscita non sono presenti informazioni relative all origine dei dati contenuti i e a quale grandezza di quale quadro Pin Energy fanno riferi mento i dati Un modo per compensare questo sconveniente potrebbe essere una maggiore cura nell attribuzione dei nomi ai file a tale scopo si pu far riferimento allo standard Ulteriori dettagli del programma xml csv sono riportati con i commenti del listato 61 Listing C 1 Codice del programma impiegato per la conversione dei file xml di Pincushion verso file csv Programma per la conversione dei file xml generati
4. Energy 4 a Portal Home Page 02 Quadro generale Grandezze del sistema trifase Potenza attiva trifase Potenza reattiva trifase Potenza apparente trifase Costi Frequenza di rete Corrente Neutro Fase L1 Tensione stellata fase L1 Corrente fase L1 Potenza attiva fase L1 Potenza reattiva fase L1 3852 KW Fase L2 Tensione stellata fase L2 Corrente fase L2 Potenza attiva fase L2 Potenza reattiva fase L2 12 Sevan strazione Portal Home Page Fase L3 Corrente fase L3 Potenza attiva fase L3 Potenza reattiva fase L3 Tensione stellata fase L3 pincushion building management system E OMAPPA Mappa generale DEIA DEVD DENG 01 ex luxor 02 Quadro generale 03 Cabina MT 04 Condizionatore 05 Aula Da 06 Portineria DEV 07 Condiz Polo Di 4 Mappa generale 8 9 10 S4TE n Descrizione Edificio Piano Ct TA 1P 1 Quadro ex Luxor 00275 PT 75 5 1721610111 2 Quadro generale 00275 PT 800 5 172 16 10 100 3 Cabina MT 00275 PT 1000 5 172 16 10 101 4 Condizionatore DEI A 00275 3P 250 5 172 16 10 109 5 Aula Da 00275 PT 40 5 172 16 10 104 6 Portineria DEVD 00275 PT 300 5 172 16 10 105 7 Condizionatore Polo Didattico 00280 S1 400 5 172 16 10 103 8 Cavedio DIE forza 00280 PT 120 5 172 16 10 107 9 Cavedio DIE luce 00280 PT 100 5 172 16 10 106 10 Cavedio DIE continuit 00280 PT 100 5 172 16
5. UNIVERSITA DI PADOVA DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL INFORMAZIONE CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA ELETTRONICA Monitoraggio dei consumi di energia elettrica dei poli didattici DEI e DIE mediante architettura Pin Energy Relatore Laureando Prof Paolo TENTI Tommaso CALDOGNETTO Correlatore Ph D Marco STELLINI Anno Accademico 2009 2010 il Sommario Questo lavoro di tesi ha permesso la realizzazione di un sistema per il monito raggio della rete elettrica dei Dipartimenti di Ingegneria dell Informazione e di Ingegneria Elettrica dell Universit di Padova L obiettivo quello di fornire uno strumento per l analisi dei flussi di energia all interno dei Dipartimenti e porre cos le basi per ulteriori ricerche nell ambito delle smart grid Nella parte introduttiva viene descritto il progetto all interno del panorama internazionale Successivamente si presenta l architettura adottata per il moni toraggio dei consumi di energia i dispositivi che la compongono e le loro fun zioni Viene inoltre presentata nel dettaglio l installazione dell infrastruttura al l interno dei Dipartimenti Infine si riportano i primi risultati delle operazioni di monitoraggio eseguite mostrando alcune analisi dei dati raccolti Il sistema realizzato costituisce una prima interfaccia tra l infrastruttura elet trica e quella informatica L interazione tra i sistemi cos ottenuta permette di rilevare in modo diretto lo
6. 2009 On line Available http www whitehouse gov the press office remarks president recovery act funding smart grid technology 18 16452 Trasformatore di corrente TI 75 5 A Per ca vo 21 mm Schneider 2010 Online Available Z013 amp lc it amp el_typ product amp cat_id BU_POW_950_L1_Z013 amp maj_v 1 amp min v 3 amp nod_id 0000000002 amp prd id 16452 amp frm pdf amp pdf frm A4 19 16468 Trasformatore di corrente TI 250 5 A Per barra di ritta 40 x 10 mm Schneider 2010 Online Available 20 16479 Trasformatore di corrente TI 400 5 A Per barra Li nergy 800 x 1600 A Schneider 2010 Online Available www ops ecat schneider electric com cut CatalogueRetrieverServlet CatalogueRetrieverServlet fct get_element amp env publish amp scp_id 21 16500 Trasformatore di corrente TI 40 5 A Per ca vo 21 mm Schneider 2010 Online Available 22 G K Venayagamoorthy Potentials and promises of computational intelligence for smart grids jul 2009 pp 1 6 23 Xcel Energy 2010 SmartGridCity Online Available smartgridcity xcelenergy com Ringraziamenti Vorrei ringraziare mamma e papa per avermi sempre sostenuto e incoraggiato nel percorso di studi e per la flessibilit d organizzazione concessami il prof Paolo Tenti per la disponibilit e l attenzione con cui mi ha seguito e per avermi proposto un interessante lavoro di tesi il dott M
7. Capitolo 3 Caso in studio Fundamentally we re applying information technology to the existing electrical infrastructure Mark Brownstein Director of the Energy Program TIME magazine 3 Dic 2009 In questo capitolo presentata dal punto di vista realizzativo l architettura Pin Energy installata nei Dipartimenti DEI Dipartimento di Ingegneria dell In formazione e DIE Dipartimento di Ingegneria Elettrica e sono esposti i primi risultati ottenuti dall attivit di monitoraggio Nella prima parte sono descritte le caratteristiche dell installazione ossia il significato dei punti di misura l ubicazione dei quadri elettrici monitorati le ca ratteristiche dei componenti installati e le configurazioni delle connessioni tra i dispositivi Il prospetto che ne risulta riassume quanto realizzato e si propone co me ausilio per chi volesse conoscere l infrastruttura di monitoraggio specialmente al fine della sua gestione Nella seconda parte del capitolo sono riportati mediante differenti analisi i dati dei consumi di potenza elettrica rilevati dai punti attivi Le forme con cui sono riportati i dati power profile load signature e analisi spettrale permettono di evidenziare e commentare le particolarit principali dei segnali di potenza misurati come ad esempio i valori medi i valori di picco le dispersioni attorno al valore medio il fattore di potenza In merito si precisa che quanto vi
8. Online Available http www europarl ecuropa eu sides getDoc do type IM PRESS amp reference 20081216IPR44857 amp language EN 8 Google 2010 Google powermeter Online Available http www google com powermeter about 9 H A He and S Greenberg Motivating Sustainable Energy Con sumption in the Home Department of Computer Science University of Calgary Tech Rep 2008 914 27 September 2009 Online Avai lable http grouplab cpsc ucalgary ca grouplab uploads Publications Publications 2009 MotivatingSustainability CHIWorkshop pdf 10 15 Series moduled case current transformers HOBUT Online Available http www hobut co uk 15series pdf 11 IEEE 2010 IEEE Smart Grid Online Available http smartgrid ieee 12 Nemo D4 L NT604 IME 04 2010 Online Available imeitaly com docs NT604 pdf 65 66 BIBLIOGRAFIA 13 Nemo D4 L NT604 IME 04 2010 Online Available imeitaly com docs 10780855 pdf 14 TAI233 trasformatore di misura per reti a bassa tensione NT521 IME 10 2009 Online Available http www imeitaly com docs NT521 pdf 15 Intel 2010 Intel intelligent home energy management proof of concept Online Available http www intel com embedded energy homeenergy 16 Microsoft 2010 Microsoft hohm Online Available microsoft hohm com 17 B Obama DeSoto Next Generation Solar Ener gy Center Arcadia Florida Oct DI
9. appendice B si trascureranno in ogni caso i dettagli relativi alle impostazioni dei canali analogici poich non sono stati impiegati nella nostra realizzazione 18 CAPITOLO 2 Architettura del sistema di monitoraggio e il campionamento dei segnali applicati alle linee analogiche Le potenzialita di queste risorse hardware e della possibilita di contollarle da remoto con le applicazioni software sono evidenti sarebbe infatti possibile agire sul campo al verificarsi di determinati eventi acquisiti dal modulo iPin Energy e successivamente individuati per mezzo di Pincushion realizzando cos delle funzionalit di supervisione e controllo 2 3 Pincushion Pincushion un sistema software web based destinato al building management Esso dispone di un gran numero di funzionalit per il controllo e la supervisione di luoghi di lavoro e di processi industriali trova infatti applicazione nella gestione degli accessi di persone a locali nella video sorveglianza nella segnalazione di eventi eccezionali e nell avvio di processi industriali Ogni particolare interazione dell applicazione con gli strumenti a contatto con il mondo fisico avviene per mezzo di dispositivi di interfaccia Nel caso in esame il dispositivo di interfaccia il modulo iPin Energy che interagisce da una parte con lo strumento multifunzione dall altra con la rete a cui connesso il server che ospita l applicazione ma esistono diversi altri casi Ad esemp
10. 10 108 11 Sala Macchine 00275 2P 50 5 172 16 10 102 b Esempio di vista solamente descrittiva Figura 2 9 Esempi di viste 22 CAPITOLO 2 Architettura del sistema di monitoraggio registrazioni audio video o collegamenti web che possono essere impiegati per evocare il senso dei dati visualizzati Attraverso la combinazione degli oggetti web e degli strumenti di visualizza zione delle informazioni messi a disposizione dall interfaccia grafica possibile creare delle pagine personalizzate di Pincushion dette viste Tali pagine posso no essere rappresentative dello stato del sistema monitorato ovvero possibile creare delle pagine descrittive utilizzabili per fornire delle indicazioni di lettura su altre viste La figura 2 9 propone due esempi di viste Si fa riferimento alla sezione delle appendici per una descrizione delle procedure per la creazione e impostazione delle viste Grafici e report Una importante caratteristica di Pincushion nell ambito del monitoraggio dell energia elettrica la possibilit di creare dei grafici e dei report In particolare l utente pu impostare dei grafici specificando l intervallo di inte resse e le grandezze da considerare e g tensioni stellate potenze attiva reattiva di fase monofase correnti di fase ecc come illustra la figura 2 10 Gli intervalli possono essere ampi a piacere e situati in una qualsiasi posizione significativa nel tempo I report
11. 4 14 xtengo conto d aver copiato 1 annox writeptr 5 ximposto l indice alla posizione successiva all ultima virgola inserita xcopio in write il mese il giorno l ora il minuto e il secondo tutti dati a due cifre for i 0 i lt 5 it write writeptr line lineptr copio decinex write writeptr 1 line lineptr 1 copio unit write writeptr 2 csvx lineptr lineptr 2 aggiorno l indice del buffer di ingresso copiato 2 caratteri writeptr writeptr 3 xaggiorno l indice del buffer di uscita seritto 2 caratteri pi la virgola x 63 fwrite write 20 sizeof char outputFileptr scrivo nel file di uscita il buffer write completox char count 36 indice contenente la posizione della cifra pi significativa del valore in ordinata del record in ingressox char read line count copia della cifra pit significativa nella variabile di controllo readx while read xfino a che l indice non punta al carattere di delimitazione dei valori numericix fwrite line count 1 sizeof char outputFileptr copia il carattere indicato nel file di uscita countt xaggiorno l indice per puntare al carattere successivo read line count lettura del prossimo potenziale carattere da copiare nel file di uscitax printf n nStampa ultima linea s line istruzione di controllo che stampa l
12. Qui possibile 5Dalle prove effettuate tale scelta non sembra aver effetto 50 Appendice A Istruzioni di amministrazione di Pincushion e inserire il nome campo obbligatorio con cui la vista si presenter nel menu Viste e inserire una descrizione sommaria dell oggetto della vista e esplodere il menu sottostante Impostazioni Avanzate per impostare secondo le necessit le opzioni che si presentano fra queste sono presenti l aggiornamento automatico della vista ad intervalli di tempo selezionabili intervalli bassi dovrebbero essere giustificati poich comportano noiosi blinking della pagina agli aggiornamenti l opzione Abilita modalit schermo intero con barra degli strumenti la quale comporter la visualizzazione della vista in una nuova finestra in modalit schermo intero e con la barra degli strumenti l opzione consente di selezionare a sua volta se disabilitare la visualizzazione della barra degli strumenti principalmente per impedire agli utenti di poter modificare la vista l opzione Visualizza i pulsanti in modalit Touch Screen se abilitata aumenter le dimensioni generali della grafica per rendere pi age vole l interazione con l interfaccia alla visualizzazione della vista in dispositivi con schermo Touch Screen Completate le impostazioni avanzate il menu Gruppi di viste mostra tutti i gruppi di viste ai quali possibile aggregare la vista che
13. Sottorete DEI amp Utenti PDA devices SEPAM Wireless Smart phones DEI Meter access Netbooks Pincushion point Utenti Quadro Quadro di area di area Pin Pin Energy Energ Quadro di area Sottorete DEI Pin 172 16 10 xxx Energy Quadro di area Pin Energ Quadro di area Pin amp S Energy switch Figura 2 1 Schema della architettura complessiva del sistema di monitoraggio NR L immagine rappresenta schematicamente sia la rete di distribuzione elettrica nei Dipartimenti sia l infrastruttura informatica di comunicazione Sono eviden ziate con un tratto nero spesso le linee per la distribuzione dell energia elettrica mentre in grigio sono riportati i vari collegamenti per la comunicazione tra i di T 8 CAPITOLO 2 Architettura del sistema di monitoraggio spositivi I principali blocchi che compongono la parte elettrica sono il punto di allacciamento alla rete esterna indicato con Sorgente e i quadri elettrici di area Pin Energy La parte inerente alla struttura informatica comprende il server di partimentale la sottorete DEI 172 16 10 xxx e l interfaccia web degli utenti con la relativa rete La combinazione di tali blocchi cos come verr descritta permette di moni torare le caratteristiche dei flussi di energia elettrica che interessano le principali aree dei poli DEI e DIE Si considerano ora pi in dettaglio il ruolo e le re
14. al valore ef ficace della corrente primaria il valore efficace dell errore nella stima della corrente che si commette nell adottare il modello delle espressioni 2 5 Ec viene impiegato per stimare gli errori dovuti alla presenza di componenti armoniche nella corrente 7 non presenti in 7 introdotte da un possibi le comportamento non lineare del componente oppure per definire altri parametri come il fattore di sicurezza e fattore di sicurezza indicato con FS indica il numero di volte che la corrente primaria deve essere maggiore della corrente primaria nominale affinch la corrispondente corrente all avvolgimento secondario determini un errore composito e maggiore o uguale del 10 rispetto alla situazione nominale in altre parole si sta considerando una corrente primaria che causa la saturazione del nucleo del trasformatore facendone diminuire la permeabilit e quindi aumentando il fattore di conversione C un modo passivo per limitare la corrente secondaria in condizioni di funzionamento anomale proteggendo cos il circuito di misura dalle sovra correnti Note per l installazione Nel posizionare i trasformatori amperometrici nel circuito importante rispettare i versi di percorrenza delle correnti al fine di misurare correttamente il fattore di potenza e di conseguenza le potenze attiva e reattiva e calcolare correttamente i consumi per unit di tempo I fogli tecnici e le custodie stesse dei dispositivi riporta
15. da Pincushion in file csv facilmente gestibili con MATLABx include lt stdio h gt int main int argc char argv xDefinizione delle variabilix char line 200 buffer contenente la riga letta dal file di ingressox char write 200 buffer contenente la riga da scrivere nel file di uscitax int lineptr 4 14 indice della posizione raggiunta nella riga acquisita del buffer linex int writeptr 5 xindice della posizione raggiunta nella riga di uscita del buffer writex int i int dataNum 0 x contatore del numero di records char outputFileName 20 stringa nome file di uscitax FILE inputFileptr xpuntatore al file di ingressox FILE outputFileptr puntatore al file di uscitax char x NamePtr outputFileName xpuntatore al primo carattere della stinga nome del file di uscitax xInizio elaborazionex if arge lt 2 Se non sono stati inseriti i nomi dei file di ingresso e uscita dalla riga di comando allora char inputFileName 20 stringa nome del file di ingresso printf n Specificare il nome del FILE di INGRESSO gets inputFileName inputFileptr fopen inputFileName r printf n Specificare il nome del FILE di USCITA gets outputFileName outputFileptr fopen outputFileName wb else altrimenti stato specificato almeno il nome del file di ingressox inputFileptr fopen argv 1 r xapro il file
16. di ingresso passato da riga di comandox if argc lt 3 se non stato specificato il nome del file di uscita allor printf n Specificare il nome del FILE di USCITA gets outputFileName outputFileptr fopen outputFileName wb 62 Appendice C Programma di conversione xml a csv else altrimenti stato specificato anche il nome del file di uscitax outputFileptr fopen NamePtr argv 2 wb if inputFileptr NULL se si verificato un errore nell apertura del file di ingressox printf n ERROR Si c verificato un errore nell apertura del file 118 return 1 xignoro le prime tre righe del file di ingressox for i 0 i lt 3 i fgets line 200 inputFileptr while feof inputFileptr 0 fino a che sono presenti record da convertirex fgets line 200 inputFileptr xleggo nel buffer line una riga del file di ingressox if strncmp line lt sch serie gt 11 0 se la riga acquisita non contiene ancora record esco dal ciclox break dataNum xincremento il contatore di record elaboratix if dataNum 1 xse il presente non il primo record da scrivere in uscita allora pongo newlinex fwrite n 1 sizeof char outputFileptr xcopio nel buffer di uscita i caratteri rappresentanti 1 anno del record acquisito for i 0 i lt 4 itt write i line i 14 write i csvx lineptr
17. funzionalit principali di e visualizzare l andamento dei consumi elettrici ed i costi associati e evidenziare le componenti di consumo costanti che possono essere potenzialmente evitate e fissare degli obiettivi di risparmio energetico e tener traccia dei progressi e informare l utente via e mail sul comportamento energetico rilevato e in base a questo sulle stime dell ammontare del costo totale annuo 39 36 CAPITOLO 4 Soluzioni alternative Google PowerMeter Ed s Home vE Electricity used Oct 17 Oct 18 Example utility Find out about free energy saving home w Day Week Month improvements to save money on your next bill Learn more electricity in kW 2 0 Day Daily Totals Week more 1500 1 5 power in W 120 4 Previous day 12a 6a 12p 6p 12a 6a 12p 6p 12a a Saturday Oct 17 m Sunday Oct 18 mca y i n ia seni ed 13 kW h used 4 6 kW h used s sp i ae ce t Compared to others About even with expected usage so far today Your usage on Oct 18 used STEIN imal 2 7 kw h 46 KW exp 9 5 kW h v Help Figura 4 1 Esempi di visualizzazione dei dati attraverso Google PowerMeter e partecipare a discussioni on line nelle quali gli utenti possono scambiare conoscenze e riportare esperienze sul risparmio energetico Si veda la figura 4 1 per degli esempi di stile di esposizione dei dati Le informazioni occorrenti per il servizio possono essere fornite a Google per due vie attraverso le azi
18. interno della pagina 52 Appendice A Istruzioni di amministrazione di Pincushion a icona fai di questa pagina la tua home page per impostare la pagina corrente come propria home page di Pincushion gli uten ti amministratori possono scegliere se estendere questa scelta a tutti gli altri utenti 7 icona traduci le stringhe di testo di questa pagina consente di definire le traduzioni delle stringhe di testo impiegate da Pin cushion per interagire con l utente non comunque possibile tradurre il contenuto delle caselle di testo aggiunte icona salva la posizione degli oggetti in modalit struttura og icona salva la posizione degli oggetti in modalit strutt getti consente di salvare le modifiche apportate alla posizione degli oggetti A questo punto noto il significato della grafica dell applicazione e si in grado di modificare l aspetto delle viste secondo le specifiche o i gusti A 5 Creazione di grafici La pagina preposta alla creazione dei grafici e dei report si raggiunge seguendo il percorso Statistiche gt Analisi dei dati come mostra la figura A 3 H 2 en pincusnion ET building management system OE Statistiche cies meee Portal Home Page ini A Analisi dati aaz Lista dei grafici salvati Aaaa EI RICERCHE SALVATE visualizzabili secondo le Controllo accessi oles cher osti specifiche definite in opzioni Eventi Corrente odie
19. la capacit di scambiare informazioni con smart meter e con i premessi necessari confrontare il proprio profilo energetico con quello di altri utenti La ricca dotazione hardware del dispositivo ne conferisce rilevante flessibilit e programmabilit agevolando lo sviluppo di software per il controllo di nuove smart appliances magari implementate per singole applicazioni Capitolo 5 Conclusioni e sviluppi futuri Oggetto del presente lavoro di tesi la realizzazione di un sistema di monitoraggio dei consumi di energia elettrica mediante l installazione di dispositivi di misura e di trasmissione dati nei Dipartimenti DEI e DIE Dopo una preliminare fase di analisi ed approfondimento sull utilizzo dei di spositivi dell architettura Pin Energy si passati all installazione su diversi quadri elettrici Infine si sono operati la configurazione ed il collaudo dell infrastruttura Tutte le fasi hanno richiesto notevole interazione e coordinazione tra diverse per sone i responsabili del sistema elettrico i sistemisti dei Dipartimenti i tecnici di Hyphen i tecnici dei Dipartimenti Si deve anche segnalare che le fasi sono state sensibilmente rallentate per via di varie problematiche dovute ad esempio alla impossibilit di operare sull hardware installato con gli impianti alimentati alla scomodit nel raggiungere i quadri elettrici distribuiti nell area dei Diparti menti per le necessarie configurazioni e verifiche e a due dis
20. loro dei separatori ed infine con il terzo bottone inserire dei ritorni a capo A 4 Amministrazione delle viste 51 Per quanto riguarda la posizione degli oggetti nella vista quelli che compaiono per primi nella lista Ordine di visualizzazione saranno disposti sotto agli oggetti che in lista compaiono dopo E quindi consigliabile portare gli oggetti web come le immagini ai primi posti della lista per non coprire con questi i display delle misure ci si pu ottenere selezionando l oggetto web e quindi utilizzare il botto ne al fianco della lista sposta in alto oppure metodo pi efficiente inserendo nella vista per primi gli oggetti web Aggiunti alla vista tutti gli elementi necessari si conferma l impostazione attraverso il bottone OK in fondo alla pagina A questo punto la vista non ancora visibile nel men Viste della Home page di Pincushion infatti necessario completare l operazione ritornando nella sezione Viste della pagina Amministrazione gt Strumenti gt Viste e dunque modificare le autorizzazioni relative alle viste selezionando il bottone in alto a destra Autorizzazione per aver accesso a tutte le viste oppure selezionando il terzo bottone nominato Modifica le autorizzazioni sulla riga relativa alla vista considerata per agire sulla singola vista Risultato di uno dei due procedimenti l apparizione di una finestra che riporta in una tabella tutti i gruppi di utenti c
21. per quanto consta la maggior parte delle operazioni eseguite al fine del monitoraggio Quest ultima pu risultare utile dato che non reso disponibile dall azienda produttrice un ausilio di siffatta forma Capitolo 3 Il capitolo considera l installazione nello specifico Vengono il lustrate le posizioni dei punti di misura le loro caratteristiche ed il significa to dei dati raccolti Successivamente vengono esposte delle dimostrazioni delle funzionalita del sistema in esame e si propongono le prime analisi dei risultati ottenuti Capitolo 4 Il capitolo dedicato a fornire una visione su altri metodi di mo nitoraggio dei consumi sempre nell ambito delle smart grid Sono brevemente di scusse e confrontate soluzioni rappresentative proposte da aziende quali Google Microsoft AlertMe e Intel Capitolo 5 Quest ultimo capitolo riassume l attivit svolta complessivamente evidenzia i risultati ottenuti ed esplicita i punti ancora incompleti del lavoro iniziato Inoltre sono riportate delle referenze ad esempi di realizzo dei dati per attuare politiche di risparmio energetico e sono discusse alcune potenzialit da esplorare del sistema per possibili espansioni future CAPITOLO 1 Introduzione Capitolo 2 Architettura del sistema di monitoraggio La figura 2 1 illustra Varchitettura del sistema implementato per il monitoraggio della rete elettrica dei poli didattici DEI e DIE Sorgente
22. punto di misura 1I valori in tabella 8 1 sono quelli raccomandati dagli ingegneri Hyphen 28 CAPITOLO 3 Caso in studio e Descrizione il nome esteso dato al quadro Pin Energy e Edificio Piano indica il codice dell edificio ed il numero del piano ove si trova fisicamente il quadro Pin Energy e C TA il rapporto di trasformazione dei TA installati ogni punto dispone di tre TA identici disposti uno per ciascuna fase e JP indica l indirizzo IP del modulo iPin Energy del quadro e ID presa Eth indica l identificativo interno delle prese di rete del Dipartimento Nella tabella sono segnati con gli identificativi delle prese ethernet dei punti di misura non ancora collegati alla rete DEI 172 16 10 xxx Pertanto i punti di misura attualmente operativi sono Quadro ex Luxor Quadro Generale Sala Macchine e Cavedio DIE forza luce e continuita Le analisi nella successiva sezione riguardano i punti attivati prima del settembre 2010 cio Quadro ex Luxor Quadro Generale e Sala Macchine L identificativo interno delle prese di rete viene impiegato per la loro attivazione verso la rete dei punti di misura in questo caso la maschera di rete 172 16 10 xxx Tabella 3 2 Riepilogo dei dati di installazione dei punti di misura n Descrizione Edificio Piano Ct TA IP ID presa Eth 1 Quadro ex Luxor 00275 PT 75 5 172 16 10 111 119 2 Quadro g
23. rappresentazione schematica di un trasformatore amperometrico ed un esempio di installazione sui cavi che alimentano un cari co trifase individuabile un TA per ciascuna fase Dalle figure pu risultare poco evidente l avvolgimento primario infatti questo costituito dalla sola spira formata dal circuito chiuso generatore cavi di collegamento carico I trasformatori amperometrici che consideriamo sono trasformatori il cui fun zionamento di tipo elettromagnetico quindi nelle modellizzazioni valgono quasi tutte le notazioni e relazioni conosciute per i pi diffusi trasformatori di tensione Ora ci si sofferma pi che sulla descrizione dei princ pi del funzionamento sulle caratteristiche che interessano le misure e l installazione di tali dispositivi I paragrafi successivi presenteranno prima un modello comune per la descrizio ne del comportamento dei TA poi una serie di parametri caratteristici utilizzati sia dagli standard che dai produttori per definire le prestazioni dei componenti in fine si riporteranno delle note riguardanti l installazione Modello del TA Sull affermazione fatta precedentemente che le correnti pri maria e secondaria stanno in rapporto di proporzionalit si basano le misure eseguite dagli strumenti multifunzione standard che impiegano i trasformatori amperometrici per sentire la corrente Tuttavia in certi casi pu essere utile una descrizione pi precisa del comportamento di tali dispos
24. si sta creando Il gruppo Gruppo predefinito sempre presente come opzione di default tuttavia all asse gnazione della vista a gruppi specifici risulta spesso conveniente sottrarre la vista a quello di default cos facendo il nome della vista non comparir anche assieme ai gruppi nella sezione Viste a cui si accede dalla home page di Pincushion Proseguendo esistono diversi altri menu corrispondenti ad elementi diversi disponibili alla piattaforma Pincushion che possono essere inseriti nella vista che si sta creando ad esempio possono essere visualizzati i dati raccolti da una telecamera gli oggetti caricati gli stati degli ingressi digitali o analogici di un modulo iPin Energy Qui ci si concentrer sugli Ingressi analogici Esplodendo la voce ingressi analogici compaiono le istanze iPin modules inse rite e le relative sottoistanze iPin Energy Esplodendo la voce che fa riferimento ad una sottoistanza si presentano i trenta canali analogici a questo punto si dovranno selezionare tutte le grandezze che si vogliono visualizzare nella vista Verso il fondo della pagina presente una lista degli elementi aggiunti al la vista denominato Ordine di visualizzazione attraverso questo si possono impostare con il primo bottone di fianco alla lista i livelli ai quali la grafica degli oggetti posta con il secondo bottone denominato Aggiungi separatore separare i blocchi di elementi inserendo tra
25. stato elettrico dei punti monitorati della rete inoltre rappresenta il punto di partenza verso la gestione automatica delle risorse di una futura micro smart grid ill iv Indice Sommario 1 Introduzione 2 Architettura del sistema di monitoraggio 2 1 Nemo D4 L e TA 2 1 1 Funzionalit Nemo D4 L4 2 1 2 Trasformatori amperometrici 00 2 2 Modulo iPin Energy 2 3__Pincushion 3 Caso in studio 3 1 Caratteristiche dell installazione 202202220240 3 2 Primi risultati delle Misure i 3 2 1 Monitoraggio del consumo di potenza 4_ Soluzioni alternative B 4 1 Google PowerMeter 4 2 Microsoft Hohm beta 0000 4 3 AlertMe 44 Intel HEM Dashboard 0 002022022002000084 5 Conclusioni e sviluppi futuri A Istruzioni di amministrazione di Pincushion A 1 Gestione degli utenti 00a a a a a a a A 1 1 Creazione di gruppi di utenti A 1 2 Creazione nuovo utente 2 Dl Hwee ack n n A 2 1 Aggiungere modulo iPin Energy oo aa aaa lingerie A 3 Amministrazione degli oggetti web 2 A 4 Amministrazione delle viste G L A 4 1 Creazione diviste 0 0000 eee A 4 2 Impostazione delle viste A 5 Creazione di grafici iPinClient iii oon 17 18 23 23 30 30 35 35 37 38 39 41 43 43 43 44 45 45 45 48 49 49 5l 52 55 C Programma di conversione xml a csv vi 59 C
26. ultima dovuta agli stadi di ingresso degli alimentatori switching 3 2 Primi risultati delle misure 31 Load Signatures Quadro Generale 20 20 O Exluxor 9 o O Quadro generale o 15 O Sala Macchine 15 K i OJ 18 Agosto 2010 o 107 2 E 10 S 5 5 UV o a o 5 0 0 10 20 30 40 50 60 30 35 40 45 50 55 Potenza Attiva kW Sala Macchine Ex Luxor 2 78 r r r 0 2 r r o 28t 0 21 o Q 2 8 00 lo 0 22 O o Q O 282 6 o 0 20 0 Gp 0 0 23 ay DRG peo J 2 84 O o o GO 0 24 p ae 2 86 B 0 0 25 oO SD TAR 0 26 vw lo 29 1 f i i 0 27 i i i 7 4 7 5 7 6 7 7 7 8 7 9 0 0 2 0 4 0 6 0 8 Figura 3 5 Rappresentazione delle coppie potenza attiva potenza reattiva dei tre punti monitorati La caratterizzazione dei carichi proposta con il grafico in figura 3 5 riporta le coppie potenza attiva potenza reattiva misurate ai punti monitorati Questo tipo di caratterizzazione anche chiamata load signature individua i punti di lavoro dei quadri e risulta comoda per stimare i carichi massimi il carico medio il fattore di potenza e la dispersione attorno a questo delle altre situazioni operative Nello specifico dei dati presentati possiamo osservare un carico massimo del quadro generale di circa 55 kW e un fattore di potenza medio di P 42kW cosy n 0 99 VP2 Q V 42kW 6kVA come indicato anc
27. ultima linea acquisitax if fclose inputFileptr EOF fclose outputFileptr EOF xchiusura file di uscita e di ingressox printf n ERROR Le operazioni non sono andate a buon fine segnalazione al verificarsi di errori else printf nFile s c stato generato con successo n nNumero di elementi scritti d n n NamePtr 118 dataNum return 0 fine file p Bibliografia 1 IEEE Recommended Practice for Naming Time Sequence Data Files IEEE Std C37 232 2007 pp C1 15 aug 2007 2 AlertMe 2010 Alertme website Online Available http www alertme com 3 D Boroyevich I Cvetkovi D Dong R Burgos F Wang and F Lee Future Electronic Power Distribution Systems A contemplative view may 2010 pp 1369 1380 4 T S Choi K R Ko S C Park Y S Jang Y T Yoon and S K Im Analysis of Energy Savings using Smart Metering System and IHD in home display oct 2009 pp 1 4 5 ENEL Italian Smart Grid Forum Roma 25 03 2010 Palazzo Rospigliosi Online Available http www enel it it IT eventi_news news 2010 smartgridforum gallo aspx 6 Power Choices Pathways to Carbon Neutral Electricity in Europe by 2050 Euroelectric November 2009 Online Available www eurelectric org PublicDoc asp ID 63875 7 European Parliament seals climate change package European Parliament December 2008
28. 045 2050 a b Figura 1 1 a Quote emissioni CO distinte per settore dati 2005 b Prospettive relative ai consumi elettrici Baseline 2009 indica l anda mento stimato senza i provvedimenti Power Choices PowerChoices indica l andamento conseguente alle politiche sull energia e l ambiente concordate dai paesi membri affiliati Euroelectric Fonte Eurelectric 6 In merito riportiamo la figura 1 1b che illustra l andamento previsto dei consumi di energia elettrica Nella figura sono indicate due curve Baseline 2009 e Power Choices La prima scura mostra il trend dei consumi stimati se fossero mantenute le politiche energetiche ambientali stabilite a livello euro peo fino alla primavera del 2009 la seconda pi chiara descrive l andamento dei consumi di energia conseguenti ai nuovi regolamenti Gli investimenti previ sti nell applicazione delle recenti tecnologie per l aumento dell efficienza giustifica l iniziale riduzione dei consumi rispetto all andamento Baseline 2009 mentre il successivo rapido aumento dei consumi tracciato da Power Choices sar causato dall elettrificazione soprattutto nell ambito dei trasporti A fronte della situazione appena delineata si formata una nuova concezione di rete elettrica pi efficiente e flessibile a cui si fa riferimento con l espressione Smart Grid Per quanto riguarda una definizione del termine si premette che non ne esisto no di uffic
29. 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 4 5 r General settings _ Firmware Version 2010 611157 iPinEnergy_w5100 Device is in Safe Mode Last Boot Bootloader I know Internal State sm conf reloaded Automatic save M changes in Eeprom Reset Save B Heheh Last event for 172 16 10 100 LI iii 7 IE SA Ati IPs list received etween 1 and 60 seconds Searching finished Figura B 3 Schermata iPinClient relativa alla lettura del modello del dispositivo con cui si stabilita la connessione Poich nella cartella Firmware ci saranno i file relativi a diversi modelli di dispositivi e g iPin Energy iPinD anzitutto ci si deve collegare al modulo iPin da aggiornare con il bottone connect come indicato precedentemente e prender nota del modello del dispositivo con cui si stabilita la connessione Nell interfaccia iPinClient il modello del dispositivo compare nel campo Device model della sezione General settings nella scheda General si veda la figura B 3 Attualmente il campo device model pu riportare codici identificati dalle stringhe 3100 o W5100 ed in questo caso il file da considerare della apposita cartella quello marcato con 3100 o 5100 rispettivamente Nel caso il campo non indicasse alcuna delle precedenti stringhe allora lo si dovr considerare come 5100 Noto il modello del dispositivo da
30. Battery Electric Vehicle BEV in funzione dello stato del dispositivo da ricaricare e del carico della rete di distribuzione 4 3 AlertMe L azienda inglese AlertMe propone una soluzione che combina hardware e soft ware per il monitoraggio dei consumi elettrici 2 Il sistema caratterizzato dalla praticit d impiego e dal costo contenuto Le particolari funzionalit realizzate dipendono dalla configurazione conside rata tra quelle proposte Una di queste si veda la figura 4 3a impiega i due tipi di componenti AlertMe Meter Reader e AlertMe Hub per creare una Home Area Network di sensori finalizzata alla raccolta e alla trasmissione dei dati elettrici Il primo dispositivo AlertMe Meter Reader composto da un modulo di forma toroidale contenente un trasformatore amperometrico affiancato da un modulo di trasmissione wireless ci per la misura e la trasmissione dei valori della corrente di carico che scorre nel cavo che attraversa il toro Il secondo dispositivo AlertMe Hub raccoglie i dati inviati dai moduli sensori e servendosi di un collegamento ad internet li indirizza verso opportuni servizi on line per l elaborazione e presen tazione L utente pu scegliere tra due servizi on line specifici ossia pu scegliere se destinare i propri dati direttamente ad AlertMe oppure verso la piattaforma Google PowerMeter Una alternativa pi flessibile alla combinazione appena riportata l impiego della speciale p
31. OK si da conferma e si ritorna in Amministrazione gt Utenti gt Utenti dove presente la lista degli utenti e il bottone per la creazione di un nuovo utente L assegnazione delle viste ai gruppi di utenti avviene alla creazione delle viste stesse mediante la sezione autorizzazioni A 2 Gestione delle istanze e sottoistanze 45 A 2 Gestione delle istanze e sottoistanze A 2 1 Aggiungere modulo iPin Energy Per caricare nel sistema un nuovo modulo iPin Energy necessario eseguire i passaggi che seguono si veda figura A 1 Procedere attraverso i menu Ammi nistrazione gt Sistema gt Servizi gt Istanze IPIN MODULES servizio di gestione dei moduli analogici e digitali iPin quindi fare clic su nuova istan za scritta situata in testa alla lista istanze Iniziando la procedura di creazione dell istanza e nel campo nome del modulo istanza assegnare un nome che identifica l istanza e nel campo console utilizzata scegliere l opzione Pincushion Console 1 e attivare il servizio spuntando la voce servizio attivo e cliccare il bottone OK Infine se le operazioni sono state correttamente interpretate dall applicazione appare la scritta Aggiornare servizio in alto a sinistra su sfondo rosso si deve far clic su questa per applicare gli aggiornamenti Amministrazione ls Sistema L Servizi L Istanze L IPIN MODULES gt Nuova Istanza Li
32. a i valori misurati al secondario dei TA portano a stime della corrente primaria che si discostano significativamente dai valori effettivi Questo dovuto all impedenza di ingresso del multimetro che sufficientemente alta per modificare il comportamento dei trasformatori sebbene sia dichiarata dal costruttore inferiore a 0 50 Analizziamo ora un caso con siderando il foglio tecnico 14 del trasformatore IME TAID50B800 impiegato la potenza nominale erogata deve essere inferiore a 4 VA per mantenere una misura per esempio di classe 3 ci implica un carico con impedenza Z tale che Pn 21 Len Z lt cio 4VA z lt 2 _ 0169 5A inferiore alla resistenza di ingresso del multimetro Nei calcoli sono stati utilizzati i dati forniti dai fogli tecnici La forte deviazione dal comportamento nominale non si invece verificata quando il multimetro stato sostituito da un modulo Nemo D4 L poich tali dispositivi hanno resistenza di ingresso molto bassa inferiore a 0 020 e sono appositamente progettati allo scopo 2 2 Modulo iPin Energy 17 i RS232 RS485 10 100 Base T me jPin2 172 16 10 101 iPin energy DIGITAL INPUT OUTPUT POWER PUT 30V DC Max OUTPUT Mas es onna 1 fo CERO 8 9 1011 12131415C U A A y 3 Figura 2 6 Foto modulo iPin Energy 2 2 Modulo iPin Energy Il modulo iPin Energy realizza l interfaccia tra hardware di misura e l applica zione software La sua fun
33. a attiva trifase mULabel kW mUType kW decDigit 0 type xml active 1 gt lt sch point x 20100729000000000 y 0 4 label 0 gt lt sch point x 20100729000102001 y 0 44 label 1 gt Blocco dati lt sch point x 20100729113000001 y 0 41 label 1297 gt lt sch serie gt lt sch graph gt lt sch applet gt Figura C 1 Contenuto dei file xml generati da Pincushion Con una prima analisi del file si nota che le prime tre righe del codice conten gono informazioni riguardanti l origine e la descrizione del contenuto e del formato dei record mentre le successive righe fino alla numero n 3 sono proprio i record desiderati Le ultime tre righe sono istruzioni che segnano il termine del file 59 60 Appendice C Programma di conversione xml a csv I record di interesse sono quindi le coppie del tipo x y che sono codificate nel modo seguente aw us x 20100729000000000 y 810 ouuy assi nul QD NaN lt o D oD Sp Q 335 o gt 3 O 59 gt 39 a0 a 3 2 30 Do Q N 39 ND N 20 D D 6 9 Il semplice programma proposto in questa appendice ha lo scopo di creare a partire da un file del tipo xml mostrato un file di tipo csv contenente i record nella forma aaaa mm HH MM SS y In questo modo potrebbe risultare pi comoda la lettura delle informazioni at traverso programmi di calcolo e g MATLAB impiegando l istruzione specifica cvsread
34. aggiornare si pu accedere alla scheda Upgrade di iPinClient dove nella sezione Upload new firmware si pu far clic su Browse accedere alla cartella Firmware e quindi scegliere il file corretto determinato con la Binary file to upload A questo punto si dar conferma alle finestre che compariranno ignorando eventuali errori ed infine si completer la procedura rispondendo con il bottone Yes all ultima richiesta di conferma Launch Al termine della procedura verr comunicato l esito dell operazione sul bordo inferiore della finestra di iPinClient 58 Appendice B iPinClient n 3 n 2 nl Appendice C Programma di conversione xml a CSV possibile aver accesso in modo agevole alle informazioni del sistema monitorato salvate nel data base di Pincushion servendosi dei file formato xml composti dall applicazione Tali file sono scaricabili eseguendo le operazioni opportune dalla sezione Strumenti gt Analisi Dati gt Opzioni Salvate come descritto nella sezione I file hanno un formato ben definito e le informazioni contenute sono organizzate come visualizzato in figura C 1 lt sch applet print Y printLabel Stampa xmlns sch http schema hyphen it gt lt sch graph label Analisi dati dal 29 7 2010 00 00 al 29 7 2010 11 30 sublabel timeUnit E d M yy HH mm type xml timeFormat E d M yy HH mm gt lt sch serie label quadro ex Luxor Potenz
35. allazione compiuta e permetter al dispositivo di contribuire al monitoraggio con un notevole apporto informativo bene precisare che i primi due punti dei sopra elencati non presentano attual mente tutte le caratteristiche che permetterebbero di definirli smart tuttavia risulta comoda tale anticipazione per consentirci di presentare alcuni interessanti concetti Il successivo componente dell architettura i quadri elettrici di area Pin Energy sono i quadri elettrici a cui fanno capo i gruppi principali di utenze Alcuni esempi possono essere il quadro elettrico di alimentazione dell impianto di condizionamento dell aria il quadro dell area uffici o i quadri che alimentano carichi particolarmente significativi come dei laboratori Per quanto riguarda la qualifica Pin Energy qui si conviene di attribuirla a tutti i quadri che sono stati provvisti dell apparato di misura e comunicazione delle grandezze elettriche che lo interessano La messa in opera dei concetti a cui si fa riferimento tra l altro un obiettivo per alcuni paesi Europei e addirittura una realt per molti altri Si veda a proposito 23 2 1 Nemo D4 L e TA 9 I quadri elettrici Pin Energy sono tra di loro interconnessi a livello informatico dalla sottorete DEI 172 16 10 xxx Tale sottorete permette la comunicazione tra i dispositivi elettronici preposti alla misura delle grandezze elettriche e l infrastrut tura informatica per la rac
36. apitolo 1 Introduzione Today power generation currently accounts for 40 of the US carbon footprint so we as a world must find a way to do more with less and we have to do it quickly John McDonald GE 2008 IEEE Energy 2030 Conference A RETE DI DISTRIBUZIONE e il sistema di gestione dell energia elettrica in ly una fase di profonda evoluzione Durante gli ultimi decenni i progressi tecnologici hanno permesso una espan sione economicamente conveniente della rete di distribuzione comunque mante nendo la struttura originale concepita agli inizi del ventesimo secolo La semplice espansione della rete stata sufficiente nel recente passato per servire il crescen te numero di utenze e dar impulso all utilizzo dell elettricit per un gran numero di applicazioni Come conseguenza tali eventi hanno contribuito a formare un sistema di gestione complesso che non risponde pi in modo efficiente alle neces sit attuali in termini di affidabilit e flessibilit ma hanno inoltre dimostrato il ruolo fondamentale che riveste l energia elettrica nello sviluppo della societ moderna 17 Risulta quindi necessario un aggiornamento del sistema elettrico soprattutto in termini architetturali Un programma di ammodernamento del sistema oltre ad essere scaturito da motivi tecnologici e motivi legati allo sviluppo economico sollecitato da que stioni ambientali Infatti la produzione di energia elettrica uno dei
37. arco Stellini per avermi dato la possibilit di assistere alle varie fasi della realizzazione dell architettura di monitoraggio per avermi spiegato come migliorare il lavoro di tesi e per aver stimolato idee e iniziative l ing Marco Filippi per l indispensabile aiuto nel gestire e capire alcuni degli aspetti informatici e per l interesse verso quanto realizzato l ing Federico Beccaro per le preziose informazioni in merito agli impianti dei Dipartimenti 67
38. aricati nel sistema e consente di scegliere per i vari gruppi in che misura gli utenti potranno interagire e modificare le viste Il significato delle sigle dei permessi esplicitato da una tabella in fondo alla pagina web A 4 2 Impostazione delle viste In questa sede con impostazione delle viste intendiamo le operazioni di posi zionamento e descrizione degli oggetti all interno della pagina web che costituisce la vista Infatti appena una vista viene creata gli oggetti web inseriti assieme agli indicatori riempiono senza criterio lo spazio della pagina quindi quasi sempre necessario operare dei riposizionamenti o delle aggiunte di caselle di testo per rifinire la vista A tale scopo nella pagina di ogni vista sono predisposte le seguenti icone icona stampa questa pagina apre la finestra di stampa della pagina corrente 3 icona Aggiungi Post it permette di aggiungere un post it alla vista T icona aggiungi un testo permette di aggiungere una casella di testo alla vista di questo oggetto sar possibile impostare diver se propriet alcune sono la dimensione il tipo e il colore dei font il colore dello sfondo della casella lo stile di scrittura e la giustificazione del testo icona visualizza la vista in modalit struttura oggetti visualizza il contenuto della vista in una modalit che consente di trascinare gli oggetti al fine di posizionarli nella configurazione desiderata all
39. che dell installazione 25 10 11 Quadro generale edificio 00275 locale P T DEI A questo punto consente di monitorare il consumo complessivo del corpo DEI A compresa l energia per l illuminazione e il condizionamento dei locali Cabina MT esterna adiacente al Laboratorio di Elettronica di Potenza edi ficio 00275 questo punto consente di monitorare il consumo complessivo dei corpi DEI A e DEI D Condizionatore edificio 00275 locale III piano DEI A questo punto con sente di monitorare l energia necessaria all alimentazione dell impianto di condizionamento dei corpi DEI A e DEI D Aula Da locale P T DEI D questo punto consente di monitorare lener gia necessaria all alimentazione di un laboratorio informatico sono compresi i consumi per l alimentazione di due unit per il condizionamento dell aria Portineria DEI D locale P T DEI D questo punto consente di mo nitorare i consumi relativi all area DEI D Afferiscono a questo quadro i consumi relativi ai laboratori di ottica al laboratorio informatico Aula Da e alla portineria Condizionatore Polo Didattico edificio 00280 locale seminterrato DEI G questo punto consente di monitorare l energia necessaria all alimentazione dell impianto di condizionamento dell intero Polo Didattico DEI G Blindo sbarre DIE forza edificio 00280 cavedio P T questo punto con sente di monito
40. colta dei dati Tramite questa rete anche possibile l interrogazione da remoto e l invio di comandi o istruzioni di configurazione ai moduli sistemati all interno dei quadri Al pi alto livello dell architettura troviamo i server Su queste macchine installata l applicazione per la comunicazione con i moduli dei quadri Pin Energy e la gestione di dati raccolti I servizi forniti sono di tipo Web Server cio consentono di consultare le pagine web dell applicazione da parte degli utenti autorizzati Gli utenti a tal fine possono collegarsi al servizio impiegando la rete interna al Dipartimento Quanto finora descritto rappresentano a livello di sistema gli elementi del l architettura Per i dettagli implementativi si individuano le seguenti operazioni misura acquisizione comunicazione memorizzazione elaborazione e presentazio ne Tali operazioni sono svolte da pi moduli in particolare sono realizzate dai seguenti componenti e modulo Nemo TA svolge le operazioni di misura e modulo iPin Energy svolge le funzioni di acquisizione e comunicazione e applicazione Pincushion svolge le operazioni di memorizzazione elaborazione e presentazione Questi tre componenti sono quelli che compiono le funzionalit del sistema e ne definiscono le caratteristiche data l importanza si dedica il presente capitolo alla loro descrizione 2 1 Nemo D4 L e TA In questa sezione si descrivono il modulo Nemo D4 L e i tra
41. degli oggetti web attraverso il percorso Amministrazione gt Strumenti gt Oggetti web si presenta la lista che indica il nome ed il ti po degli oggetti gi caricati in Pincushion Attraverso la lista di questa pagina si possono gestire gli oggetti utilizzando i bottoni di fianco ad ogni voce Nell ordine si distinguono e Anteprima apre una finestra del browser che visualizza l anteprima dell oggetto e Modifica consente di modificare qualsiasi attributo dell oggetto web la pagina che appare infatti quasi uguale a quella che si presenta per l impostazione di un nuovo oggetto e Elimina per eliminare l oggetto dall applicazione Gli oggetti web sono introdotti nella sezione 2 3 A 4 Amministrazione delle viste 49 Amministrazione Ls Strumenti L Viste gt Gruppi di viste gt Nuovo gruppo La Viste gt Nuova vista Figura A 2 Percorsi per la gestione delle viste Nel caso si volesse aggiungere un elemento alla lista cio caricare un nuovo oggetto facendo clic sul rettangolo Nuovo oggetto web in alto a sinistra si apre una pagina che consente di specificare i campi e Nome il nome dell oggetto impiegato per identificarlo nei men di Pincushion e se necessario anche nelle viste che lo utilizzano e Descrizione collegamento web per specificare una descrizione dell oggetto nel caso l oggetto fosse un collegamento web in questo ca
42. descrivere il significato dei vari parametri impostabili con Pincushion A 1 Gestione degli utenti A 1 1 Creazione di gruppi di utenti Per la creazione di un nuovo gruppo di utenti si deve accedere a Amministra zione gt Utenti gt Gruppi di utenti e quindi si seleziona nuovo gruppo Si apre una schermata che chiede il nome del gruppo che si desidera creare e riporta riuniti per voci le azioni che si possono permettere agli utenti del gruppo e g amministrazione generali statistiche strumenti telecamere viste ecc Se ad esempio si volesse creare un gruppo di utenti generici abilitati alla sola consultazione di Pincushion si potrebbe comporre un gruppo che ha utenti 43 44 Appendice A Istruzioni di amministrazione di Pincushion generici come nome gruppo e selezionare solo le voci relative alla lettura delle informazioni organizzate da Pincushion quindi si potrebbe togliere anzitutto ogni permesso al gruppo attraverso deseleziona tutti seconda opzione in alto e poi e esplodere la voce Generali e tra le opzioni di questa impostare il tick su visibilit men statistiche per consentire agli utenti del gruppo di vedere il men statistiche e esplodere le voci Statistiche e selezionare consultazione analisi dati af finch gli utenti del gruppo possano consultare i dati salvati nel database di Pincushion In questo modo gli utenti del gruppo creato possono consultare le vist
43. e a loro assegnate e possono inoltre consultare i grafici creati dagli utenti amministratori ed estesi al gruppo ma anche crearne di nuovi sugli intervalli temporali di interesse Le combinazioni sono diverse cos che gli amministratori possano pre cisamente definire le possibilit degli utenti questo per proteggere le in formazioni presentate le personalizzazioni di Pincushion e il sistema fisico monitorato controllato A 1 2 Creazione nuovo utente Per creare ed inserire un nuovo utente nel sistema nella sezione Amministra zione gt Utenti si deve selezionare Nuovo utente si giunger ad una pagina nella quale richiesta l impostazione dei seguenti campi ID utente che consente di definire nome che identifica l utente si intende quel lo anagrafico e mail nel caso sia necessario inviare messaggi avvisi e la coppia username e password che l utente impiegher per il log in al sistema Lingue per la selezione della lingua con cui Pincushion interagir con l utente Personali per selezionare se concedere o meno la possibilit all utente di modi ficare la propria password modificare i propri dati personali o visualizzare i propri dati personali Gruppi per assegnare l utente ad uno o pi gruppi del sistema e quindi defini re il titolo con cui avr accesso a Pincusion e g amministratore utente generico utente di sola lettura ecc Impostati i campi attraverso il bottone
44. een 1 and 60 seconds Searching finished Figura B 2 Impostazione della comunicazione seriale RS485 Verifica comunicazione RS485 Per verificare la velocit della trasmissione su bus RS458 si deve accedere al pannello LCD amp Serial Qui in corrispondenza della sezione in basso Serial Comm Settings si pu selezionare la velocit della connessione tra il modulo iPin Energy e il modulo Nemo che dovrebbe essere 9600 boud A proposito si veda la figura B 3 Apportate le modifiche sulla velocit si deve tornare su General e fare clic su Save Aggiornamento del firmware L ultima operazione che consideriamo l ag giornamento del firmware di un modulo iPin della rete A tal fine devono essere presenti nella cartella C Firmware le ultime release dei firmware dei disposi tivi Questi file vengono di norma caricati nella macchina che ospita Pincushion all installazione dell applicazione software e possono essere successivamente ag giornate da parte di Hyphen secondo le modalit concesse dagli amministratori del sistema informatico 57 E Configuration Client 1 0 124 DLL 1 1 85 File Settings Tools Start search 172 16 10 100 Connected r Device Clock 172 16 10 102 A 5 deu Tue 03 08 10 03 29 59 sinat Connect to fizz 16 10 100 1024 Analog r General Device Settings Syne Set Real Time Clock On _ 26 27 28 2804 5 30 31 1 2 93031 1
45. effettiva e la stimata efficienza energetica potenziale Il suo valore numerico compreso in 0 100 una misura del l efficienza energetica e pu essere impiegato per valutare un determinato comportamento energetico rispetto ad altri e fissare degli obiettivi di risparmio e tener traccia dei progressi conseguiti e fornire consigli sul risparmio energetico in particolare l utente pu accedere ad una cospicua libreria di raccomandazioni a proposito e partecipare a discussioni on line nelle quali gli utenti possono scambiare conoscenze e riportare esperienze sul risparmio energetico Alle varie funzionalit si ha accesso mediante la home page dell utente Hohm che si presenta organizzata come illustrato in figura Le informazioni necessarie per il monitoraggio sono ottenute da Microsoft Hohm direttamente dagli smart meter delle aziende partner fornitrici dell energia elettrica oppure per mezzo di avanzati algoritmi sviluppati dal Lawrence Berkeley National Laboratory del US Department of Energy Per portare a stime accu rate tali algoritmi richiedono diversi parametri di ingresso che dovranno essere impostati dall utente rispondendo a domande riguardanti le caratteristiche del l abitazione e le abitudini di chi la frequenta complessivamente sono pi di 150 campi Infine si evidenzia che a differenza della soluzione Google Hohm non si li mita al monitoraggio dei consumi elettrici ma considera anche il consumo di gas combu
46. ende che forniscono l energia oppure mediante appositi dispositivi Nel primo caso il fornitore deve essere partner di Google e disporre dell instal lazione di uno smart meter presso il cliente che desidera impiegare PowerMeter Aziende partner sono presenti in Regno Unito USA e Germania Secondo quanto annunciato durante lo Smart Grid Forum del Febbraio 2010 anche la principale utility italiana ENEL sta intraprendendo accordi affinch anche i suoi utenti dotati di smart meter possano accedere al servizio di Google 5 Nel secondo caso i dispositivi predisposti a cura dell utente devono esse re accoppiati al punto elettrico da monitorare e disporre di un collegamento ad internet Le modalit con cui avviene la misura dipendono dal particolare dispo sitivo mentre l interfaccia verso PowerMeter specificata da API Application Programming Interface a tal scopo dedicate Con questa modalit alle zone servibili del caso precedente si aggiungono Australia e Nuova Zelanda Infine per quanto riguarda le strategie di partnership per il progetto Google mira ad ampliare i rapporti con e aziende fornitrici di energia elettrica attraverso le quali si possono ottene re le informazioni energetiche degli utenti e contemporaneamente far au mentare il numero di potenziali utilizzatori del servizio di monitoraggio offerto e aziende produttrici di smart meter per poter contribuire alla definizione delle caratteristiche dell
47. ene discusso sono gli aspetti ritenuti pi significativi dei risultati delle misure infatti il sistema permette lo studio di diverse altre grandezze 3 1 Caratteristiche dell installazione La figura 3 1 rappresenta la mappa degli edifici DEI e DIE e riporta i punti sui quali sono stati installati i dispositivi di misura e comunicazione Sono delimitate con delle linee tratteggiate e numerate i luoghi sede del consumo mentre i circoli rossi numerati segnano le locazioni dei quadri elettrici Pin Energy Il significato dei punti di misura considerati il seguente 1 Quadro laboratorio ex Luxor locale P T DEI A questo punto consente di monitorare il carico rappresentativo di un laboratorio di ricerca 23 24 CAPITOLO 3 Caso in studio t ks I I i I i I k I I i I I 1 pettine i I I I i a 3 l Il Ine l petty I I i I j I Ill pettine I 3 I I l I I I I K I l I l I I 4 I I 1 ia I I I I I 1 I I T i gt I ta I I I bi I ii I ina I I I I I 1 I 1 I ii I i I I I 1 I i a 1 I LI Jl 7 Figura 3 1 Mappa della disposizione all interno dei Poli Didattici DEI DIE dei punti di misura dei parametri elettrici Le linee tratteggiate delimitano le aree dove ha sede il consumo i numeri sulle linee tratteggiate e nei circoli rossi stabiliscono la relazione tra aree di consumo e quadri elettrici Pin Energy rispettivamente 3 1 Caratteristi
48. enerale 00275 PT 800 5 172 16 10 100 039 3 Cabina MT 00275 PT 1000 5 172 16 10 101 4 Condizionatore DEI A 00275 3P 250 5 172 16 10 109 5 Aula Da 00275 PT 40 5 172 16 10 104 6 Portineria DEI D 00275 PT 300 5 172 16 10 105 7 Condizionatore Polo Didattico 00280 S1 400 5 172 16 10 103 8 Cavedio DIE forza 00280 PT 120 5 172 16 10 112 21 9 Cavedio DIE luce 00280 PT 100 5 172 16 10 106 21 10 Cavedio DIE continuit 00280 PT 100 5 172 16 10 108 21 11 Sala Macchine 00275 2P 50 5 172 16 10 102 201 OUOIZET ISUL JOP OTISIIO PIED T E 67 30 CAPITOLO 3 Caso in studio 3 2 Primi risultati delle misure La sottosezione dedicata alla discussione dei primi risultati delle misure effettua te Il periodo di osservazione relativo ad alcuni giorni di agosto 2010 Seppure periodo di scarsa frequentazione del Dipartimento si osserver che l attivit del sistema elettrico tutt altro che trascurabile anche in orari notturni Di seguito si espongono i dati acquisiti dal sistema Pin Energy in forme dif ferenti sono rappresentati il profilo di potenza power profile delle aree moni torate cio l andamento nel tempo della potenza elettrica le firme dei carichi load signature cio la mappa dei punti di lavoro dei quadri sul piano P Q po tenza attiva potenza reattiva lo spettro dei segnali di potenza attiva del quadro generale e del quadro dell area ex Luxor L analisi in frequenza svolta limitata men
49. enerazione distribuzione e consumo dell energia elettrica In particolare il miglioramento dell attuale sistema elettrico sar ottenuto attraverso punti di monitoraggio ed elaborazione distribuiti che renderanno pos sibile una pi precisa conoscenza dello stato della rete e un conseguente controllo degli impianti Gli obiettivi perseguiti con tali strategie sono e rendere il pi omogeneo possibile il flusso di energia tra i punti di produzione e quelli di assorbimento per limitare gli stress alla rete dovuti ai picchi di consumo e gestire in maniera pi efficiente la generazione distribuita anche in luoghi remoti dell energia in particolare di quella originata da fonti di natura intermittente e g turbine eoliche pannelli fotovoltaici che ora causano invece problemi di instabilit e aumentare l affidabilit delle strutture e la qualit dell energia fornita at traverso il monitoraggio dello stato della rete per limitare disturbi dovuti a voltage sag e undervoltage e prevenire gli outage e fornire servizi aggiuntivi ai consumatori affinch abbiano la possibi lit di scegliere il fornitore dell energia e siano agevolati all assumere comportamenti conformi al risparmio e all evitare eccessivi carichi della rete 2Originale The Smart Grid has come to describe a next generation electrical power system that is typified by the increased use of communications and information technology in the generati
50. ettivamente significative Soglia allarme visivo solo per visualizzazione in modalit Barra per centuale con questo punto possibile impostare la soglia che abilita il segnale visivo dell indicatore i possibili valori stanno in 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Modalit soglia solo per visualizzazione in modalit Barra percentuale permette di scegliere il modo in cui viene interpretata la soglia impo stata per l allarme visivo le possibili opzioni sono sotto soglia sopra soglia o nessuna soglia Numero di tacche solo per visualizzazione in modalit Barra percen tuale permette di scegliere il numero di tacche che scandiscono il range 0 100 della barra percentuale i possibili valori stanno in 5 10 20 25 50 100 Attiva storico se viene posto il tick allora Pincushion terr traccia nel data base dei valori acquisiti Tipologia di memorizzazione selezionabile sulle due tipologie su varia zione o ogni periodo di tempo Con la prima la memorizzazione del valore acquisito avviene ad ogni variazione della grandezza misurata di una quantit maggiore o uguale a delta storico che in questo caso sar da specificare con la seconda la memorizzazione della grandezza misurata avviene periodicamente ad intervalli specificati impostando il campo Memorizza ogni Memorizza ogni il periodo di memorizzazione cio specifica ogni quanto tempo memorizza
51. eve confermare A questo punto si deve inserire l indirizzo IP del modulo abilitare lo storico per salvare i valori acquisiti nel data base e anche la generazione dei file di log per registrare gli eventi relativi al modulo Infine selezionare modulo iPin per la voce Seleziona modulo ora Analog module iPin Energy nel caso si fosse selezionato un modulo ana logico Analog module iPin Energy compaiono i 30 canali fisici ricavati dal modulo Nemo connesso ad iPin Energy pi una serie di canali virtuali da non modificare che implementano elaborazioni sui segnali acquisiti per cal colare ad esempio i consumi in kilowattora o in euro l energia attiva le emissioni di CO A questo punto si possono programmare le misure effet tuate dalla sottoistanza che si sta configurando Considerando il generico canale n simo chiamiamolo canalen a questo sono associati gli attributi Descrizione descrive il significato della misura effettuata dal canale tale sar la scritta che comparir di fianco ai visualizzatori inseriti nel le viste riferiti a questo canale Il nome di default ci che viene effettivamente misurato dagli strumenti Nemo questa possibilit di modificare il nome del canale risulta comoda nel caso la misura fosse diretta ad una grandezza trasdotta e misurata indirettamente Funzione permette di impostare delle operazioni da effettuare sui valori numerici acquisiti dal modulo Nemo qui ad esem
52. hanno invece la funzione di riportare i consumi energetici ed i conseguenti costi derivanti dalla fruizione dell energia elettrica Nella sezione delle appendici si illustrano le procedure specifiche per la gestione di tali tipi di statistiche Analisi dati dal 17 8 2010 00 00 al 17 8 2010 24 00 60 55 17 5 50 15 45 12 5 40 35 10 30 75 25 20 Goi e EG een m o o o o i Cad a a N N m o v m Tt T Tt T wo wo o o o o N o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o FPefeeeeereeege e282e272e2e2e2282 2 222 8 FF eF 2eE EZ EQ 86888 d dd dad dad da gd dd da d EES wow Fe b E EE Ss Ee B ee Eee ee ee ee ee Be i eet tee ect teeters RR ERRE ARIA 2 E 6 6 6 CE CES CENCE GE CENERE SE Je eo CENE E VET CES CENE LE CE CETCE Data Sala Macchine Potenza reattiva trifase Quadro generale Potenza reattiva trifase quadro ex Luxor Potenza reattiva trifase Sala Macchine Potenza attiva trifase quadro ex Luxor Potenza attiva trifase Quadro generale Potenza attiva trifase x Sala Macchine Potenza reattiva trifase Quadro generale Potenza reattiva trifase Vv 7 quadro ex Luxor Potenza reattiva trifase x Sala Macchine Potenza attiva trifase m quadro ex Luxor Potenza attiva trifase Quadro generale Potenza attiva trifase Figura 2 10 Esempio di grafico generato con Pincushion
53. hardware dei dispositivi Nel 2010 in Italia sono installati circa 36 milioni di smart meter una delle reti pi vaste in assoluto impiegati limitatamente alla tele lettura 4 2 Microsoft Hohm beta 37 e aziende produttrici di hardware digitale per agevolare l iniziativa dell im plementare nuovi dispositivi integrati con Google PowerMeter in grado di raccogliere ed inviare i dati relativi ai consumi 4 2 Microsoft Hohm beta Microsoft Hohm beta un servizio web based per il monitoraggio dei consumi di elettricit e secondariamente di gas combustibile 16 Sebbene la versione beta annunciata nel giugno del 2009 sia disponibile gratuitamente in futuro particolari funzionalit potrebbero essere offerte a pagamento La caratteristica peculiare del sistema quella dell essere in grado di operare indipendentemente dalla presenza di smart meter associati all area da monitorare L accesso a Microsoft Hohm avviene effettuando il log in al sito Microsoft Hohm com mediante il proprio identificativo Windows Live L ambente offre le seguenti funzionalit principali e visualizzare l andamento dei consumi elettrici ed i costi associati anche relativi a periodi precedenti alla data di registrazione al servizio e interagire con eventuali smart meter e smart appliances installati nell area monitorata e calcolare il punteggio Hohm score Questo indice rappresenta un confronto tra la stimata efficienza energetica
54. he dalle viste relative L ultima rappresentazione proposta quella della figura dove sono rap presentati i profili di potenza del quadro generale e del quadro ex Luxor assieme alle calcolate serie di Fourier I dati visualizzati sono tali che e per il quadro generale essi sono acquisiti su un intervallo di quattro giorni dalle 00 00 del 2 agosto alle 24 00 del 6 agosto periodi di utilizzo nor male dell energia elettrica Dall analisi emergono dei picchi in particolare il maggiore si trova alla frequenza 1 139 107 Hz che corrisponde ad un periodo di circa 24 4h Questo dovuto ai cicli giornalieri di utilizzo della rete elettrica monitorata dal quadro generale 3Si pu far riferimento anche alla figura 2 9a la quale riporta proprio i valori delle grandezze elettriche relative al quadro generale 32 CAPITOLO 3 Caso in studio Potenza Quadro Generale Potenza Ex Luxor 150 1 0 8 100 s 2 0 6 oO a Pa g g 04 o 50 o Qa a 0 2 0 0 we re 5 wo ave re Spettro potenza Quadro Generale Spettro potenza Ex Luxor 50 0 02 40 30 Hi 0 015 6 51 10 Hz gt 1 139 10 Hz gt a 20 a 0 01 10 Wo 0 005 i 0 0 0 2 4 6 0 2 4 6 8 Frequenza Hz x10 5 Frequenza Hz x10 4 Figura 3 6 Andamenti nel tempo ed in frequenza dei segnali di potenza attiva rilevati dal quadro gene
55. i consente di interagire con i dispositivi installati per la rilevazione registrazione e successiva elaborazione dei valori acquisiti L impostazione dell architettura denominata Pin Energy e gli elementi che la compongono sono stati forniti dall azienda veronese Hyphen Italia mentre og getto del lavoro di tesi che il presente scritto intende riassumere lo studio di fun zionalit dislocazione installazione e collaudo dei componenti dell architettura attuata Il sistema che si ottenuto risulta uno strumento finalizzato allo scopo di e comporre delle statistiche sull impiego dell energia elettrica all interno del Dipartimento ed aiutare nell individuare le componenti di consumo che rappresentano degli sprechi e contribuire all attivit di ricerca nelle smart grid potendo il sistema ese guire sia funzioni di misura e monitoraggio che eventualmente funzioni di decisione e di controllo Gli argomenti appena presentati sono sviluppati nel resto dello scritto secondo la seguente organizzazione Capitolo 2 Questo capitolo presenta l architettura del sistema e ne descrive i componenti Dopo una visione del sistema in generale si andranno a considerare in dettaglio i componenti di rilevazione misura comunicazione e di amministrazione dei dati La sezione dedicata alla presentazione dell applicazione software Pincushion questa accompagnata dall appendice che si figura come una guida all uso di Pincushion
56. i osserva che le caratteristiche di stabilit e determinismo del valore C influenzano la classe di precisione del componente potenza nominale al secondario la potenza apparente erogata dal trasfor matore alla corrente secondaria nominale in riferimento alla quale viene indicata l accuratezza dello strumento per un determinato fattore di po tenza espressa in volt ampere e data la corrente nominale in uscita determina il limite superiore dell impedenza di carico per non degradare la classe di accuratezza si evidenzia che l impedenza di carico tiene con to anche di quella intrinseca all avvolgimento secondario che dovr essere sommata a quella delle connessioni e dello strumento di misura In effetti nel caso dei trasformatori reali il rapporto di conversione non sempre uguale al rapporto spire in quanto questo pu essere modificato a fronte delle non idealit che sono da compensare Dunque un semplice conteggio delle spire del secondario potrebbe portare a stime falsate del coefficiente di trasformazione 2 1 Nemo D4 L e TA 15 e errore composito viene definito come Ee im fa f Chit 0 dt 2 6 dove T il periodo del segnale misurato C il fattore di trasformazione tp ts sono i valori istantanei delle correnti al primario e al secondario rispettivamente I il valore efficace della corrente primaria il parametro di errore e rappresenta in percentuale rispetto
57. iali tanto meno sono oggi disponibili standard internazionali in merito Tuttavia l interesse e la diffusione delle conoscenze sull argomento sono in rapi da crescita L affermazione trova riscontro nella figura 1 2 che riporta il numero di articoli pubblicati negli anni riguardanti le Smart Grid e reperibili nel noto archivio digitale di pubblicazioni tecnico scientifiche IEEE Xplore Ritenendo comunque opportuno riportare una definizione generale si pro pone la seguente tratta dal sito II poich significativa della direzione 1 dati e le convenzioni sono tratti dal rapporto Eurelectric sulle politiche energetiche studiate per la riduzione dell impatto dei gas serra 6 Numero di articoli per anno che fanno riferimento a smart grid pubblicati su IEEExplore 300 T T T T T T T T 250 a a F S h z 200 c a LA LA 3 150 a ne o DI 2 100 me 50 r a ya tal lt i ohi H f n i i i is Ki D 9 S ce of oe se NY X 0 D O O Y as er os dI A ae yw wv O ww yw yw SS Figura 1 2 Numero di articoli distinti per anno di pubblicazione trovati nella biblioteca digitale IEEE Xplore che rispondono alla chiave di ricerca Smart Grid dell innovazione Con Smart Grid si intende il sistema elettrico di prossima generazio ne caratterizzato da un pi consistente impiego della tecnologia delle telecomunicazioni e dell informazione nella g
58. io potremmo operare con moduli per il brandeggio di telecamere o per il controllo degli stati di apparecchiature Appare chiaro che il sistema articolato per questo motivo ci si limiter alla descrizione di Pincushion dal punto di vista del sistema Pin Energy Dal punto di vista dell applicazione al monitoraggio dei consumi elettrici Pincushion il software impiegato per la configurazione dei punti di acquisizione e per la gestione dei dati provenienti dai vari punti di misura In particolare Pincushion registra i dati raccolti dai moduli iPin Energy in un apposito data base e permette all utente di strutturare e consultare tali dati L accesso web a Pincushion avviene aprendo il link specifico ed effettuan do il login A questo punto l utente pu interagire con il sistema attraverso l interfaccia grafica Nella Home Page sono disponibili varie sezioni e comandi La figura riporta un esempio delle sezioni utilizzate nell applicazione per organizzarne i contenuti si individuano e la sezione Viste in questa sezione sono riportate tutte le viste create dall utente eventualmente riunite per gruppo e la sezione Strumenti permette di accedere agli strumenti per il controllo degli accessi il brandeggio delle telecamere la visualizzazione delle riprese delle telecamere la gestione del calendario o della rubrica di Pincushion quest ultima pensata per raccogliere i dati relativi al personale di una azienda o luoghi
59. ioni adottate In questo modo si potranno definire dei punti di confronto con la considerata architettura Pin Energy e quindi determinare dei modelli di apparati di moni toraggio e controllo che rispondendo alle varie necessit siano pi completi Incidentalmente dalle caratteristiche che distinguono i sistemi si potranno an che individuare degli elementi che condurranno i futuri sviluppi e in quale modo tali tecnologie saranno d aiuto all utente per amministrare i consumi energetici ed interfacciarsi verso smart grid smart appliances e smart meters Pi in particolare in seguito sono presentate le prime due applicazioni soft ware proposte su larga scala per il monitoraggio energetico e la comunicazione con smart meters e smart appliances cio Google PowerMeter e Microsoft Hohm poi sono presentati i sistemi AlertMe e Intel HEM Dashboard per la rilevazione il monitoraggio e il controllo dei consumi energetici Soprattutto il secondo di spositivo esemplare di come tali tecnologie possano integrarsi nelle abitazioni per l amministrazione dei vari aspetti energetici 4 1 Google PowerMeter Annunciato nel febbraio 2009 Google PowerMeter una applicazione web based per il monitoraggio dei consumi di energia elettrica 8 La caratteristica peculiare della piattaforma di essere gratuita e basata su software open souce L accesso a PowerMeter avviene attraverso la pagina personale dell utente iGoogle L ambente offre le
60. istrazione la sezione dedicata all amministrazione di Pincushion si accede a questa sezione quando si vogliono aggiornare le risorse ad esempio per aggiungere nuovi moduli iPin per creare nuove viste per caricare nuovi oggetti web o aggiungere nuovi utenti oppure modificare le impostazioni del sistema ad esempio quelle relative alla lingua dell interfaccia o ai modi di visualizzazione e aggiornamento delle pagine e la sezione Esci per fare il logout dal sito si ritorna alla pagina di auten ticazione utile al fine della esatta scrittura dei file di log e per un pi comodo successivo accesso alla pagina un utente che non effettua il logout chiudendo semplicemente la pagina del browser al successivo login una fi nestra di pop up lo avvertir che l utente risulta gi attivo nel sistema e gli consentir di scegliere se accedere con un altro utente effettuando nuova mente l autenticazione oppure se forzare la chiusura delle sessioni associate a quell utente Definito a grandi linee il software Pincushion si descrivono ora alcuni concetti dell applicazione di fondamentale importanza per le operazioni di monitoraggio eseguite In particolare saranno dedicati alcuni paragrafi alla presentazione degli utenti degli oggetti web delle viste e delle statistiche Si suggerisce l ap pendice A per una descrizione dei dettagli delle impostazioni di Pincushion dal punto di vista operativo U
61. itivi che tenga anche conto degli errori dovuti alla non idealit del componente 2 1 Nemo D4 L e TA 13 Un modello conveniente della trasformazione che avviene in un TA il seguente E A Era 2 1 dove I e Is sono i fasori delle correnti primaria e secondaria rispettivamente Ci il rapporto nominale di trasformazione cio Cy Ipn Ls n 3 a il coefficiente di correzione del valore nominale del fattore di trasformazione Ci Qe il ritardo della corrente primaria rispetto alla corrente secondaria Per come sono stati definiti i coefficienti a e Ye possono essere ricavati da misure sulle correnti primaria e secondaria dalle relazioni a 2 1 e y arg I arg Ip 2 2 Si intuisce che se si volesse procedere con tale metodo di caratterizzazione le mi sure dovrebbero essere eseguite in condizioni ben definite poich diverse variabili possono influenzare il comportamento di un TA come ad esempio temperatura umidit qualita dei collegamenti et del componente degrado dell isolamento dovuto a stress subiti durante situazioni anomale della rete ecc Caratterizzazione di TA secondo gli standard Se dal punto di vista della modellizzazione risulta comodo quanto descritto nel paragrafo precedente dal punto di vista pratico non necessario caratterizzare precisamente i parametri di un TA quali a e ye il lavoro sarebbe impegnativo e porterebbe a risultati difficilmente utilizzabili Esiste invece una se
62. la gerarchia con cui Pincushion organizza questi oggetti si Access contro ES modules Modelli di istanza Figura 2 8 Illustrazione delle relazioni tra moduli istanza istanze e sottoistanze schematizzata in modo pi preciso la diramazione degli IPINMODULES Riportando un semplice esempio supponiamo il caso del monitoraggio della rete elettrica di una determinata area di un edificio E attraverso un numero n di moduli iPin Energy A tal fine si potrebbe creare l istanza Edificio E di mo dello IPINMODULES definendone cos le funzionalit di misura di parametri elettrici e a questa istanza aggiungere n sottoistanze iPin Energy che fanno riferimento ai moduli installati Si osserva come ci consenta di raggruppare per istanze misure correlate e di registrare nel sistema Pincushion i moduli fisici collegati alla rete La descrizione di come eseguire tali operazioni riportata nella sezione in appendice dove si elencano i passaggi per aggiungere e poi configurare un nuovo modulo iPin Energy Oggetti Web e Viste Gli oggetti web permettono una flessibile personaliz zazione delle pagine di Pincushion Tali tipi di oggetti sono delle immagini 2 3 Pincushion 21 Strumenti e Amministr building management system E OMAPPA Mappa generale DEVA DED E DENG 01 ex luxor 02 Quadro generale 03 Cabina MT 04 Condizionatore 05 Aula Da 06 Portineria DEV 07 Condiz Polo Di
63. lazioni reciproche dei vari componenti Con il blocco Sorgente si comprendono in una visione per qualche aspetto avveniristica le strutture che realizzano l interfaccia tra l ente fornitore dell ener gia e la rete elettrica dipartimentale di distribuzione All interno sono indicati i seguenti tre stadi Smart grid la rete di distribuzione esterna al Dipartimento costituita dalle infrastrutture dedicate alla distribuzione e gestione dell energia elettrica a vari livelli e g provinciale regionale nazionale ENEL Smart Meter il dispositivo di propriet dell ente fornitore del ser vizio che in questo caso ENEL S p A avente la funzione di misurare l energia scambiata al punto di allacciamento Dispone di tecnologia Auto matic Meter Reading AMR per comunicare con l ente fornitore in questo modo hanno luogo le funzioni di diagnostica lettura remota dei consumi regolazione delle tariffe ecc SEPAM DEI Meter un dispositivo di misura protezione controllo e comando prodotto da Schneider Electric Italia Lo strumento disposto nei quadri centrali di amministrazione del sistema elettrico DEI DIE ed attualmen te nelle fasi finali di installazione Lo strumento rende possibile l analisi dei flussi di energia elettrica distribuiti alle varie dorsali del campus Lo schema di figura 2 I indica anche un collegamento tratteggiato di SEPAM ai dispositivi informatici questo verr realizzato ad inst
64. ll accuratezza del componente in particolare definita come Cui Cole fool 100 2 3 p n CL dove I la corrente misurata al secondario Inn la corrente primaria nominale Dunque la classe di precisione esprime l errore percentuale rispetto alla corrente nominale del primario introdotto dal trasformatore nella stima della corrente primaria nominale C L funzione della potenza richiesta al secondario del trasformatore e viene usualmente espressa dal produttore attraverso delle tabelle 14 queste tabelle evidenziano che all aumentare della potenza erogata diminuisce la classe di precisione del componente fattore di conversione C il rapporto di trasformazione definito come Ci onl lon 2 4 il parametro pu essere ricavato dall ipotesi che ogni trasformatore ideale tale che la somma algebrica delle potenze entranti o uscenti pari a zero cio Vp Tp Verdes Nel caso specifico un TA reale progettato affinch le correnti primaria e secondaria stiano nella relazione i dove N e Ns sono rispettivamente il numero di spire dell avvolgimento primario e secondario ed il rapporto N N sia il pi possibile determi nato e costante entro il range di funzionamento nominale Nel caso dei trasformatori qui impiegati si veda figura 2 4 N 1 quindi C N e I C I o addirittura 1 C 1 2 5 dove con i p si sono considerati i valori istantanei delle correnti S
65. mpo va inserito il link e Tipo in questa sezione si sceglie il tipo dell oggetto le opzioni sono im magine jpg jpeg gif png Filmato Adobe Flash swf File audio wav mid e Collegamento web il campo finale funzione del tipo scelto se si scelto un immagine un file audio o uno video con l ultima sezione se ne esegue l upload verso Pincushion se invece si sta considerando un collegamento web con l ultima sezione si sceglie se aprire il link automaticamente all ingresso della vista e se visualizzare il link come testo o come pulsante In ogni caso spuntando la voce Visualizza il titolo dell elemento nella vista si dovrebbe abilitare la visualizzazione del titolo in corrispondenza dell oggetto nella vista Confermando le impostazioni con il bottone OK si ritorna alla lista iniziale A 4 Amministrazione delle viste Con l ausilio degli oggetti caricati ora possibile affrontare la creazione delle viste e poi la loro impostazione A 4 1 Creazione di viste Facendo anche riferimento alla figura A 2 seguiamo il percorso Amministrazio ne gt Strumenti gt Viste ora troviamo le due voci 1 Gruppi per la creazione e la gestione di gruppi di viste 2 Viste per la gestione e creazione delle viste seguendo lo scopo di creare una vista consideriamo la sezione Viste Gestione delle viste e quindi selezioniamo Nuova Vista tra le due opzioni
66. ndezze delle quali il sistema ha modo di rilevare i valori per selezionarle sufficiente fare clic sul nome della grandezza voluta e quindi sul bottone aggiungi alla selezione Nella sezione selezione vengono elencate le grandezze che andranno ad essere rappresentate nel grafico o nel report Si fa di nuovo riferimento alla figura per integrare la descrizione della pagina Analisi dati Oltre alla possibilit di generare automaticamente il plot dei grafici l utente dispone di una funzione per estrarre i valori numerici delle misure dal data base del sistema Ci avviene scegliendo di salvare i dati in un file in formato xm1 Cos facendo si pu disporre dei dati acquisiti evitando di interrogare il data base 54 Appendice A Istruzioni di amministrazione di Pincushion Appendice B iPinClient In questa appendice si descrivono sinteticamente tre operazioni che possono risultare utili in taluni casi eccezionali queste sono e la ricerca dei moduli iPin connessi alla rete e la verifica del loro stato e l impostazione della comunicazione seriale RS485 del modulo iPin con il modulo Nemo e l aggiornamento del firmware scritto nel modulo iPin Questo tipo speciale di operazioni vengono gestite dalla applicazione iPin Client che costituisce una utility software di Pincushion per le impostazioni avanzate dei singoli moduli iPin nel nostro caso iPin Energy Per quanto riguarda l avvio della applicazione q
67. no le informazioni necessarie per l installazione In figura illustrato un esempio di corretto collegamento di un trasformatore si nota la corrispondenza tra le marcature sulla custodia del dispositivo e le indicazioni dello schema Oltre al posizionamento del dispositivo fondamentale fare attenzione anche al carico applicato all avvolgimento secondario del trasformatore i fili di colle gamento tra TA e strumento di misura devono essere di lunghezza minima e di sezione adeguata per mantenere l impedenza entro i limiti imposti dal parametro potenza nominale al secondario Esemplare degli effetti negativi del carico sull accuratezza delle misure so no alcuni risultati sperimentali ottenuti in laboratorio mostrati in tabella L esperimento consisteva nel misurare mediante un multimetro Agilent U1241A la corrente al secondario di alcuni TA per correnti al primario imposte Come 16 CAPITOLO 2 Architettura del sistema di monitoraggio SP Is SI s2 N k I LGS lt q gt Ip LOAD PI P2 K L a CS Figura 2 5 Versi dei collegamenti dei TA Immagine tratta dal manuale 14 Tabella 2 1 Valori delle correnti al secondario Ts in mA in risposta alle fissate correnti al primario I per alcuni modelli di TA IME HOBUT Ip IME TAI233 287 3131 287 3169 287 3175 80 5 40 5 80 5 120 5 0 27 A 9 8 113 T7 73 2 19 A 69 3 129 1 83 5 68 5 4 02 A 130 0 247 1 159 3 130 8 si pu notare dalla lettura della tabell
68. o dato dal grafico di figura nel quale si evidenzia una perturbazione del consumo di potenza attiva derivato da una breve interruzione dell energia elettrica 3 2 Primi risultati delle misure 33 Tensione stellata F1 Quadro Generale 240 T T T T T T T T T T T T T T T T j il 235 T 3 230 H 2257 J Agosto 2010 220 1 i SA e 1 1 1 DIR 1 I ie 5 L 4 L L n L n i gt S NO NN 9 Sea 2 NA CETRA Pata 9 98 STO ARCI III POS NISSAN NONNI II ORION Figura 3 7 Andamento temporale della tensione stellata fase F1 relativa al Quadro Generale Profilo della potenza assorbita quadro ex Luxor Sr 29 nial 216 Picco dovuto ad una 4 t breve A seH HEE Bor J E FEE a 06 uae nee peu Pal HU EEE a osi We nome HU LATI La Lia 0 3L 0 2 i i D a Koa x e lt aN S KO Po PP cx pd dI RS A SE Ne SS Pu OS P we x gs oe g no EG S Figura 3 8 Grafico dei dati raccolti attorno ad una breve interruzione 34 CAPITOLO 3 Caso in studio Capitolo 4 Soluzioni alternative In questo capitolo sono presentati altri sistemi per la gestione o il monitoraggio di flussi di energia specialmente elettrica Si tratta di sistemi con la stessa filosofia di quella dell architettura Pin Energy ma indirizzati principalmente all applica zione in ambito domestico Essi verranno qui considerati per mostrare ulteriori funzionalita e riportare altri esempi di soluz
69. o del collegamento via ethernet tra server e modulo iPin Energy Se si volesse agire su un altro modulo di deve sconnettere l attuale con il bottone Close e connettersi a quello desiderato 59 56 Appendice B iPinClient ts Connessione desktop remoto y Connessione desktop remoto Computer More than one ethernet device found cota a Please choose the desired net N tente ENERGY HyphenAdmin 0 147 162 2 60 A 1 19216811170 _Cancel_ Al momento della connessione verr richiesto di immettere le F 172 16 10 1 credenziali a 192 168 222 700 Connetti J Annulla 2 Opzioni gt gt m a Finestra per la connessione al desktop b Finestra delle reti rilevate Quella di remoto nostro interesse la 172 16 10 xxx Figura B 1 Finestre che compaiono per accedere al ClientService di Pincushion E configuration Client 1 0 124 DLL 1 1 85 File Settings Tools Digital Counters Analog Auth Start search Genet Net amp comm LCD amp Serial E 172 16 10 102 LCD Settings 172 16 10 108 172 16 10 111 6 E is 172 16 10 106 si base addr 172 16 10 112 2 Filfom T 172 16 10 107 3 Send 172 16 10 100 FI 81234567890123456789 S r Serial Comm Settings Baudrate 4800 bps Connect to 172 16 10 102 e ws Connect I Use port 1024 Close Remove Last event for 172 16 10 102 B Refresh TT Refresh ever 5 seconds 2 A ized IPs list received betw
70. o strumento dispone anche di una interfaccia RS485 i cui para metri di comunicazione sono impostabili dall utente t Questa interfaccia verr utilizzata per le comunicazioni dati verso il modulo iPin Energy Relativamente alla precisione e ai range di valori consentiti i manuali tecnici forniscono alcune indicazioni In particolare il buon funzionamento del disposi tivo garantito per valori di tensione compresi nel range 80 450 V valori di corrente compresi in 1 5 A e valori di frequenza compresi in 47 63 Hz In queste condizioni di lavoro le misure di tensione e corrente sono garantite con una precisione 0 5 mentre quelle di frequenza con precisione 0 2 Per completezza in merito alla accuratezza delle misure va precisato che lo strumento presenta un autoconsumo di tensione e un autoconsumo di corren te Essi indicano l assorbimento di potenza apparente da parte del modulo Nemo quando collegato ai circuiti di misura in situazioni di corrente e tensione no minali Notevole importanza assume il valore dell autoconsumo di corrente che deve essere il minore possibile idealmente zero per non introdurre impedenze in serie al circuito e quindi influenzare i valori dei dati acquisiti I fogli tecnici 12 dichiarano un valore massimo di autoconsumo di corrente pari a S 0 5 VA per fase ci significa che quando attraverso i due morsetti amperometrici scorre la corrente nominale pari a Linn 5A il modulo Nemo a
71. on delivery and consumption of electrical energy 4 CAPITOLO 1 Introduzione Si nota come questi obiettivi cos come sono stati in prevalenza posti e di vulgati anche dalle istituzioni 17 necessitino di agire sull impianto elettrico di uno Stato o di un insieme di Stati Eppure l evoluzione pu iniziare anche dal basso Quanto discusso pu infatti essere scalato ad ambienti pi contenuti per formare micro smart grid o addirittura nano smart grid le quali andrebbero poi a costituire dei blocchi elementari per il livello superiore 3 In questo senso si muove il progetto verso le smart grid del gruppo di elettro nica di potenza del Dipartimento di Ingegneria dell Informazione dell Universit di Padova Il presente scritto intende documentare il lavoro svolto per iniziare una rete di monitoraggio e possibile controllo del sistema elettrico dei Dipartimenti DEI Dipartimento di Ingegneria dell Informazione e DIE Dipartimento di Ingegneria Elettrica Tale rete di monitoraggio risulter di grande utilit per i successivi passi nel campo delle smart grid sia per le informazioni che in grado di fornire sia per l architettura realizzata riutilizzabile per futuri sviluppi La struttura realizzata si compone di undici punti di monitoraggio instal lati in corrispondenza degli snodi pi significativi della rete elettrica DEI DIE Una interconnessione dedicata dei punti di misura con il sistema informatico dei Dipartiment
72. pio possibile im postare un fattore moltiplicativo che scali le misure effettuate oppure inserire appositi codici per l esecuzione di operazioni specifiche alcuni esempi sono LMCO2 DLMCO2 AMCO2 o AMCO2 Unit di misura permette di associare al valore analogico misurato una unit di misura in un certo senso dichiara la grandezza fisica a cui si riferiscono i dati acquisiti alcune opzioni disponibili sono numero puro volt lumen potenza energia CO coulomb ohm ma anche tonnellate euro farad questo rende possibile trasdurre la grandezza in un segnale elettrico e visualizzare sulle viste direttamente l entit dello stimato L indirizzo IP del modulo scritto sul case del modulo stesso e normalmente viene impostato dal produttore 3L unit di misura non viene cambiata e g impostando un fattore moltiplicativo di 100 la misura di una tensione di linea di 230 V vengono visualizzati sul display 23000 V A 2 Gestione delle istanze e sottoistanze 47 Visualizzazione per scegliere il modo di visualizzazione sono disponi bili le opzioni Display LCD HTML Display LCD Flash Barra percentuale Decimali significativi non previsti per la visualizzazione in modalit Bar ra percentuale per selezionare il numero di cifre dopo la virgola mostrate dal visualizzatore chiaro che dipende dallo strumento se queste cifre sono eff
73. positivi iPin Energy difettosi Attualmente l architettura dispone di undici punti di misura dei quali sei sono operativi mentre gli altri cinque devono essere completati con il collegamento fisico dei moduli iPin Energy alla rete interna DEI 172 16 10 xxx Per ciascun punto di misura le principali grandezze monitorate sono valori efficaci delle tensioni di fase valori efficaci delle correnti di fase sfasamento tra tensioni e correnti di fase Tutti i valori acquisiti vengono trasmessi ad un apposito server del Dipartimento DEI e quindi archiviati Relativamente ai punti operativi stato possibile procedere con le prime ana lisi dei risultati del monitoraggio Durante l agosto 2010 sono stati monitorati i consumi complessivi dell area DEI A del laboratorio di ricerca ex Luxor e della sala macchine informatiche DEI I risultati ottenuti hanno evidenziato un signifi cativo consumo di energia anche durante i periodi di inattivit dei Dipartimenti In particolare si rilevato un assorbimento in background di potenza attiva di circa 40 kW costanti per l area DEI A un profilo di potenza attiva di 7 6 0 3 kW per la sala macchine e un consumo di circa 0 7 kW periodico di circa 26 min e impulsivo che va a sommarsi agli assorbimenti di altri eventuali carichi per il laboratorio ex Luxor Allo scopo di ottimizzare l impiego dell energia elettrica la notevole quan tit di informazioni acquisite dal sistema di monitoraggio si p
74. potenze reattive di linea 6 potenza attiva reattiva o apparente del sistema 7 corrente di neutro frequenza fattore di potenza 8 correnti medie di linea 9 picco delle correnti medie di linea 10 potenza media e picco di potenza media 11 tempo di funzionamento 12 energia attiva nel tempo di funzionamento 13 energia reattiva nel tempo di funzionamento 14 energia attiva parziale Le misure sopra elencate sono realizzate attraverso dei collegamenti voltmetrici e dei collegamenti amperometrici illustrati in figura 2 3 I collegamenti voltmetrici servono per stimare il valore delle tensioni relative alle tre fasi rispetto al neutro e vengono indicati con i simboli L1 L2 L3 e N I collegamenti amperometrici sono effettuati uno per ciascuna fase e servono per la stima delle relative correnti Le misure delle tensioni e delle correnti efficaci vengono effettuate ogni 1 2 s 311 calcolo del fattore di potenza pu essere rappresentato dalla relazione Pi PF Vrms 2 rms dove P il vettore delle potenze attive Vrms il vettore dei valori efficaci delle tensioni stellate e I ms il vettore dei valori efficaci delle correnti di fase 2 1 Nemo D4 L e TA 11 S 1000 212 OUTPUT AUX RS 485 GND RiT suny Figura 2 3 Schema di inserzione del modulo Nemo in una rete trifase con neutro Tratto dal manuale I valori acquisiti dal modulo Nemo vengono visualizzati dal display dello stru mento stesso L
75. processi tra i pi gravosi dal punto di vista dell emissione di CO come evidenzia il diagramma in figura 1 1a e i recenti obiettivi per la riduzione dell emissione dei gas serra 7 6 impongono una migliore gestione dell energia Per definire meglio le necessit a cui dovr far fronte una opportuna ristrut turazione si deve considerare un ultimo punto cio l impiego nel prossimo futuro dell energia elettrica in luogo dell energia proveniente da combustibili fossili in settori come il trasporto ed il riscaldamento proprio per ridurre le emissioni in quinanti Tale fenomeno chiamato elettrificazione dall inglese electrification porter inevitabilmente ad un uso intensivo delle strutture per la gestione dell e lettricit le quali dovranno anche essere affiancate da nuovi servizi e funzionalit al fine di massimizzare l utilit dell eterogeneo insieme di risorse 2 CAPITOLO 1 Introduzione Domanda totale lorda di energia elettrica TWh 5500 Emissioni di CO per settore Baseline 2009 Power Choices Altro 5000 2 4 Gt Industria 5 1Gt 23 2 8 8 AREGO Ske oe Ow 6 ook ob el Bh ok oe 6 Pe 6 oh by ee lt lt a ee Produzione energia elettrica 9 9 Gt 36 5 4000 prat ome dy Ae ee dorsi Trasporti 6 3 Gt 3500 Weeks GAG eRe es ONG EAE S SS Re ee a 23 2 Residenziali Commerciali 3000 3 4Gt 12 5 2500 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2
76. rale e dal quadro ex Luxor e per il quadro dell area ex Luxor sono acquisiti su un intervallo di tre giorni dalle 00 00 del 2 agosto alle 24 00 del 5 agosto L analisi evidenzia rilevante potenza nell intorno della frequenza di 6 Hz ed un picco a 6 51 1074 Hz che corrisponde ad un periodo di circa 25 6 min Ci dovuto al funzionamento ciclico di un apparecchio dell area ex Luxor il quale ad intervalli variabili e d ampiezza media di quasi mezz ora assorbe un impulso di durata tra 2 3 min e valore tra 0 7 0 8 kW Si potrebbe continuare con la presentazione degli andamenti relativi a diverse altre grandezze elettriche ma si ritiene che i pi significativi siano quelli appena discussi riguardanti le potenze attive e reattive Sarebbe interessante poter analizzare l andamento delle tensioni stellate o con catenate per individuare particolari eventi eccezionali che interessano la rete co me i voltage sag o dip ed i voltage swell tuttavia le caratteristiche del sistema di misura ed acquisizione determinate dallo strumento Nemo non lo permettono Ci dimostrato dal grafico della figura che riporta l andamento della ten sione stellata misurata dal quadro generale in un intervallo di diciannove giorni Si evidenzia come le tensioni siano contenute in 235 240 V e non siano rilevati particolari deviazioni dal valore nominale Sono invece rilevabili eventi eccezionali derivanti da fenomeni di sufficiente durata Un esempi
77. rare i consumi relativi alla forza motrice del polo didattico DIE cio i consumi dovuti all alimentazione dei dispositivi collegati alle prese elettriche Blindo sbarre DIE luce edificio 00280 cavedio P T questo punto con sente di monitorare i consumi relativi agli impianti di illuminazione del polo didattico DIE Blindo sbarre DIE continuit edificio 00280 cavedio P T questo punto consente di monitorare i consumi relativi agli apparecchi del polo didattico DIE collegati alle prese alimentate dal gruppo di continuit Sala Macchine edificio 00275 locale II piano DEI A questo punto con sente di monitorare l assorbimento di energia da parte della principale sala macchine informatiche del Dipartimento sono esclusi i consumi dovuti al condizionamento del locale La figura schematizza le relazioni tra i quadri Si osserva che dal punto di allacciamento ENEL si ramificano i diversi collegamenti verso i nodi 3 7 8 9 e 10 Successivamente al nodo 3 sono connessi i punti 2 e 6 e cos via Alcuni collegamenti sono tuttora non rilevati e vengono indicati con NR Lo schema descritto molto importante in quanto consente una iniziale disaggregazione dei consumi Ciascuno dei quadri elettrici relativi ai punti appena elencati stato dotato di 26 CAPITOLO 3 Caso in studio e 1 NR 6 SEPA di misura lt NR LAI NR Non Rilevabile Il dispositivo SEPAM di mis
78. re i valori acquisiti risulta impostabile su giorno 6 gt ora minuto secondo e Digital module iPin nel caso si fosse selezionato un modulo Digital module iPin compaiono i canali digitali del modulo Relativamente a questo possibile impostare per ognuno dei canali i seguenti attributi Storico per definire se attivare la registrazione dello stato del canale Inverti logica per complementare la associazione livello di tensione stato del canale digitale Input output per configurare come ingresso o come uscita il canale Tempo 0 gt 1 per un canale configurato come ingresso consente di specificare partendo da livello logico basso per quanto tempo deve permanere il livello logico alto in ingresso per essere considerato una transizione 0 gt 1 48 Appendice A Istruzioni di amministrazione di Pincushion Tempo 1 gt 0 per un canale configurato come ingresso consente di spe cificare partendo da livello logico alto per quanto tempo deve per manere il livello logico basso in ingresso per essere considerato una transizione 0 gt 1 Stato 0 Stato 1 Stato sconosciuto nella grafica delle viste lo stato degli ingressi mostrato mediante dei simboli che sono rettangoli colorati in verde rosso o segnati con un punto di domanda questi per default sono associati allo stato 0 basso stato 1 alto e Stato sconosciu to rispetti
79. resa elettrica AlertMe SmartPlug si veda a proposito la figura 4 3D Con tale dispositivo possibile monitorarne i consumi degli elettrodomestici ad esso collegati e controllarne da remoto lo stato acceso spento 4 4 Intel HEM Dashboard 39 AlertMe lt Meter Reader b Fy AlertMe Hub a AlertMe Meter Reader amp AlertMe Hub b AlertMe SmartPlug Figura 4 3 Hardware di misura controllo AlertMe Come ultimo aspetto si evidenzia che la accuratezza delle misure risente dei vantaggi offerti in termini di semplicit e costo Infatti l approccio al monitoraggio adottato che non intrusivo NILM Non intrusive Appliance Load Monitoring non rileva i valori di tensione ma li suppone costanti 4 4 Intel HEM Dashboard Intel Home Energy Management Proof of Concept anche chiamato Intel Ho me Energy Management Dashboard il prototipo sviluppato da Intel per Vamministrazione dell energia nelle abitazioni 15 Il sistema tra i pi avanzati e completi del settore integra un gran numero di funzionalit per soddisfare esigenze di monitoraggio e controllo in ambiti che vanno dalla gestione dell energia alla sicurezza e g impianti d allarme anti intrusione in ambienti domestici La figura 4 4 illustra il cuore del sistema un accattivante dispositivo elettro nico chiamato dashboard basato su processore Atom Z530 e dotato di un display OLED 11 56 touch screen che supporta le particolarit dell in
80. rie di standard come IEC 60044 1 e IEEE C57 13 emanati per regolare la costruzione dei trasformatori di misura e definirne le modalit di caratterizzazione In questo modo noto lo standard a cui l implementazione del componente fa riferimento le prestazioni generali vengono univocamente definite Lo standard a cui fanno riferimento i trasformatori amperometrici da noi im piegati IEC 60044 1 e pu essere consultato nel caso i fogli tecnici dei dispositivi non siano sufficientemente esaurienti Tali standard impiegano diversi parametri per la definizione delle prestazioni dei trasformatori amperometrici poich sono particolarmente importanti anche per la scelta del componente note le specifiche dell applicazione di seguito se ne riportano i principali e correnti nominale primaria e secondaria sono i range di valori delle cor renti primarie e secondarie sui quali si basano le misure delle prestazioni del trasformatore importante scegliere dei trasformatori tali che i valori di corrente che devono rilevare siano compresi nei valori nominali per assi curarsi che la misura venga effettuata in uno dei punti di lavoro per i quali il trasformatore stato progettato Ogni componente in commercio fa riferimento ad uno standard Di norma dichiarato dal costruttore nei fogli tecnici del componente 14 CAPITOLO 2 Architettura del sistema di monitoraggio e classe di precisione una misura approssimativa de
81. rna fase L1 x avanzate Log co potenza attiva trifase 6a Pop up consumi energetici ex luxor 6B Lista delle selezioni que RSW SRE precedentemente salvate s pa a i Bottoni aggiungi alla E OPZIONI AVANZATE selezione e rimuovi dalla selezione Lista sorgenti Visualizza la tipologia di dati dati analogici amp Tutti E 5 i nine rispettivamente gei daii Dfa BO oer g j H gt r io Bottone per il Lista grandezze oat mg salvataggio della rilevabili e selezione rappresentabili AL ED Lista grandezze selezionate Sezione per T Visualizza anche i canali che non contengono dati eee Se Modi disponibili per la dell intervallo di Data da a I f SUI LE i e i i dati jempo da pr Ear eal hd i A PET pi dati Ora hh mm ra hh mm A salvati nel sistema considerare I ot Eo l CNRO ANE EO baal Sea i 1 a Bi Figura A 3 Descrizione della pagina per la gestione dei grafici A questo punto compaiono i men e Ricerche salvate esplodendo il men si visualizza la lista dei grafici o report salvati nel sistema A 5 Creazione di grafici 53 e Selezioni salvate esplodendo il men si visualizzano le combinazioni di grandezze composte e salvate nella sezione Opzioni avanzate si veda il punto successivo e Opzioni avanzate esplodendo il men vengono visualizzati i campi da compilare per generare grafici e report Nella sezione cerca sono riportate tutte le gra
82. sformatori ampero metrici L insieme di questi elementi che sono collegati all impianto da monitora re costituiscono l hardware di misura del sistema per tale motivo la conoscenza delle loro caratteristiche fondamentale per determinare la qualit delle misure eseguite poich fissano la accuratezza la precisione e la banda del sistema 2 1 1 Funzionalit Nemo D4 L Lo strumento preposto alla misura delle grandezze elettriche il dispositivo Nemo D4 L illustrato in figura 2 2 Questo uno strumento multifunzione per reti a bassa e media tensione che consente la misura delle principali grandezze elettriche relative ad un sistema monofase o trifase a tre o quattro fili In particolare in grado di effettuare le seguenti misure 1 tensioni di linea Nell eventualit il collegamento all applicazione realizzabile anche dall esterno attraverso appositi protocolli in grado di stabilire un tunnel tra l utente e il particolare server DEI In ogni caso l attuale link da aprire http energy dei unipd it pincushion 10 CAPITOLO 2 Architettura del sistema di monitoraggio C98 h _ e cesu a C MELHS amp Nemo D4 l 2 Figura 2 2 Interfaccia utente del modulo Nemo D4 L Rielaborazione dell immagine proposta dal foglio tecnico 2 correnti di linea 3 tensioni concatenate 4 potenze attive di linea 5
83. soggetti a visite da persone esterne Infine pu essere 9Per comodit si riporta anche qui il link attuale http energy dei unipd it pincushion 10Per ci che riguarda le viste si rimanda al paragrafo dedicato e alla sottosezione in appendice 2 3 Pincushion 19 Palla da Per il visualizzazione consultazione e Lai delle viste creazione delle g statistiche sistema H 2 e pincusnion building management system Portal Home Page Per la gestione del controllo Per la gestione delle accessi delle telecamere impostazioni di Pincushion del calendario e della rubrica dei moduli a cui si interfaccia di Pincushion Pu essere e delle informazioni raccolte presente una sezione per la modifica dei dati utente Figura 2 7 Men disponibili in una tipica pagina Pincushion presente il collegamento ad una pagina dove possibile modificare alcuni degli attributi del proprio account come la password il nome anagrafico e l email ma solo se queste operazioni sono consentite al particolare tipo di utente e la sezione Statistiche permette di consultare le statistiche e i dati contenuti nei file di log queste riguardano non solo il sistema monitorato ma anche i dati relativi agli eventi che interessano esclusivamente l applicazione ad esempio il numero di accessi al sito le operazioni effettuate dai singoli utenti l intensit di utilizzo delle risorse di Pincushion ecc e la sezione Ammin
84. ssorbe dal morsetto di misura al pi 0 5 VA Equivalentemente si pu anche dire che il modulo massimo della impedenza Zy x di ingresso dello strumento ha valore inferiore a S Zmax o 0 052 inn In Note per l installazione si riprender questo punto e si proporr un esempio di come le grandezze che determinano l autoconsumo possano modificare la qualit delle misure di corrente In linea di principio i dispositivi multifunzione del tipo considerato possono operare anche senza l ausilio di altri componenti tuttavia nelle istallazioni ven gono combinati con trasformatori amperometrici in sigla TA per realizzare la rilevazione della corrente 4A proposito si veda anche la tabella 3 1 nella sezione 3 1 12 CAPITOLO 2 Architettura del sistema di monitoraggio a b Figura 2 4 Trasformatori amperometrici la figura a una schematizzazione del la struttura interna dei trasformatori impiegati la figura b ritrae la disposizione dei componenti in una installazione 2 1 2 Trasformatori amperometrici I trasformatori amperometrici vengono impiegati per svolgere le seguenti funzioni e riportare al secondario secondo un coefficiente di proporzionalit la corren te dell avvolgimento primario normalizzata in un range di valori standard 1A 05A e realizzare l isolamento degli strumenti di misura dalle gravi correnti circolanti nei circuiti che alimentano i carichi La figura mostra una
85. sta istanze Aggiungi sottoistanza Modifica Elimina Figura A 1 Percorso per l amministrazione istanze di tipo modulo iPin A 2 2 Configurazione modulo iPin Energy Una volta aggiunte nel sistema delle istanze iPin Energy attraverso la procedura indicata nel paragrafo precedente si devono creare delle sottoistanze che facciano riferimento alla particolare unit iPin energy A tal fine occorre portarsi nella sezione Amministrazione gt Sistema gt Ser vizi gt Istanze gt IPINMODULES si veda anche la figura e selezionare Aggiungi sottoistanza in corrispondenza del modulo considerato Siamo nella pagina Nuova istanza iPin MODULES si deve inserire e il nome dell istanza e la console che si vuole impiegare per default Pincushion Console 1 46 Appendice A Istruzioni di amministrazione di Pincushion e il modello di servizio come Analog module iPinEnergy per la comunica zione con Nemo oppure Digital module iPinEnergy per la gestione dei canali I O digitali e la vista impiegata da scegliere tra quelle disponibili e il percorso della vista che non va modificato in quanto automaticamente compilato e il tempo di massima inattivita di un servizio per considerarlo in errore che puo essere lasciato a 300s e per l attivazione del servizio spuntare Servizio attivo Confermando con il bottone OK si giunge ad una pagina dove in alto compare la richiesta Applica aggiornamenti si d
86. stibile Per la versione definitiva sono inoltre previste funzionalit aggiun tive ad esempio quella della gestione automatica della ricarica di veicoli ibridi 38 CAPITOLO 4 Soluzioni alternative Sezione relativa ai dati energetici comprende gli andamenti dei consumi rilevati dagli oo Sezione che raccoglie consigli raccomandazioni per il risparmio energetico Sezione contenente il blog Hohm e la possibilit di NA feedback verso Microsoft Microsoft Home endations Energy Data Community my hohm center homeprofle mynews myaccount findahome My Hohm Center Claim a home Your Home Add your address Alabama 36075 doing Home Profile Year Built 1970 Bedrooms Bathrooms 15 complete Sq Ft 21 Update home profile Air conditioning central air conditioning Double click on a home to compare Heating central gas furnace ii Estimated Hohm Score What is a Hohm Score t Energy Usage Electricity None Connect to energy provider Gas None Connect to energy provider Your Annual Energy Usage Comparison Energy Report amp Recommendations 3 650 ft 51 Available This House Yr 1970 Bed Bath Sq Ft 2000 Averages r ________ amp 3 326 ft 54 In Alabama Homes built from 1970 1974 and 2000 2199 Sq Ft e Figura 4 2 Illustrazione della home page utente di Microsoft Hohm Plug in Hybrid Electrical Vehicle PHEV o elettrici
87. te a questi due casi per trovare riscontro e poter meglio stimare alcune delle loro particolari caratteristiche 3 2 1 Monitoraggio del consumo di potenza Le figure e illustrano il profilo di potenza dei tre punti attivi I grafici sono composti con i valori acquisiti il giorno 18 agosto 2010 dalle ore 00 00 alle ore 12 00 Il periodo di campionamento dei dati di 1 minuto Profilo della potenza assorbita 70 A T T T T T T T T T T T Potenza attiva ex luxor 18 Agosto 2010 Potenza reattiva ex luxor 60 Potenza attiva quadro generale Potenza reattiva quadro generale Potenza attiva sala macchine 50 Potenza reattiva sala macchine i i 4 _ 0 vada pti N 307 F G 8 e a 20 I j 1 0 L J i L 1 1 L J 1 L 1 1 L 1 1 L al J L V 4 N Vo D N D STD _L p 26 swe ST ae e ers Se OP OS FGF Ow Figura 3 4 Grafico dell andamento delle potenze attive e reattive che interessano il Quadro Generale l area ex Luxor e la Sala Macchine Dall andamento della potenza attiva del quadro generale espresso dal grafico della figura anche chiamato power profile emerge un consumo costante di circa 40kW e si osserva anche una modesta potenza reattiva positiva ovvero un carico lievemente induttivo Il carico della sala macchine invece particolarmen te costante con un consumo di potenza avente una componente attiva di circa 7 6kW e una componente reattiva di circa 2 85 kW quest
88. tenti Per accedere al portale Pincushion necessario accreditarsi come utente digitando i propri username e password La gestione degli utenti che possono 20 CAPITOLO 2 Architettura del sistema di monitoraggio accedere a Pincushion una operazione eseguibile solo da utenti con privilegi di tipo amministrativo e avviene nella sezione Amministrazione gt Utenti dove possibile creare nuovi utenti oppure visualizzare o modificare le caratteristiche di quelli gi esistenti Pincushion offre poi la possibilit di riunire gli utenti con caratteristiche simili in gruppi I gruppi si distinguono in base ai privilegi di cui dispongono gli utenti che ne fanno parte con l assegnazione di un utente ad un gruppo se ne definiscono i privilegi ci consente di limitare le azioni e le responsabilit di chi ha accesso all applicazione Modelli di istanza istanze e sottoistanze Le funzionalit di Pincushion sono distinte in modelli di istanza Nel nostro caso il modello di istanza che si dovr considerare quello definito per la comunicazione con i moduli iPin chiamato IPINMODULES Per il modello di istanza iPin l utente pu creare diverse istanze alle quali poi faranno riferimento i dispositivi che consentono all utente di Pincusion di intera gire con il campo Questi dispositivi vanno collegati dall utente alla particolare istanza e sono rappresentati a livello di applicazione dalle sottoistanze La figura 2 8 illustra
89. terfaccia grafica Concentrandoci sulle funzioni riguardanti l energia elettrica queste coprono diversi aspetti In particolare il sistema permette di interagire con gli apparec chi elettrici dell area di competenza attraverso dispositivi detti wireless mobile smart plug che sono in grado di controllare lo stato dei carichi accensione spe gnimento e monitorare i consumi Le informazioni raccolte dai sensori vengono inviate all unita centrale dashboard che provvede ad elaborarle e presentarle al l utente La presentazione delle informazioni avviene mediante grafici diagram mi report comparativi dei progressi nel senso del risparmio energetico e consigli specifici su come poter ridurre i consumi Nel caso l ambiente monitorato disponesse di sorgenti di energia e g pannelli fotovoltaici turbine eoliche dashboard anche in grado di gestirle anche in fun 40 CAPITOLO 4 Soluzioni alternative Figura 4 4 Immagini di Intel Home Energy Management Proof of Concept in ordine sono mostrate una schermata relativa ai rapporti con il fornitore dell ener gia dove sono visualizzati i consumi ed i costi una schermata relativa ai costi correnti della energia elettricit gas combustibile e acqua ed una schermata relativa ad una applicazione per la registrazione di promemoria video zione dello stato della smart grid e di calcolare i vantaggi economici conseguenti alla loro attivit Altre funzionalit sono
90. trebbe anche intraprendere azioni automatiche in risposta a determinate si tuazioni Infatti operazioni quali l avvio di impianti e g condizionamento si possono effettuare aggiungendo all infrastruttura dei dispositivi che fungano da interfaccia tra i comandi digitali che interessano i moduli iPin Energy e le appa recchiature da sovraintendere Si osserva inoltre che l integrazione all architettura Pin Energy di una rete di sensori con maggiore banda e di dispositivi attuatori per il controllo dello stato dei carichi consentirebbe di applicare tecniche di di saggregazione dei flussi di energia e quindi di definire in modo preciso lo stato della rete al fine del controllo delle apparecchiature contenendo allo stesso tempo l aumento del numero di punti di misura Ci offrirebbe anche l opportunit di esplorare l applicazione in questo campo dei sistemi di controllo basati sull intel ligenza computazionale come sostenuto in 22 e in particolare sul paradigma neuro fuzzy In conclusione l architettura implementata consente di analizzare i flussi di energia elettrica che interessano i punti monitorati e rappresenta a fronte delle imminenti tecnologie delle micro smart grid un potenziale punto di partenza per ottenere un sistema autonomo in grado di gestire in modo efficiente diverse risorse tra le quali anche la generazione distribuita Distributed Energy Resources DER e l accumulo dell energia Energy Storage ES
91. u adoperare in diversi modi Per esempio nelle situazioni dove il consumo determinato dal comportamento degli utenti si potrebbero innescare delle modifiche ai compor 41 42 CAPITOLO 5 Conclusioni e sviluppi futuri tamenti sollecitando gli utilizzatori in modo opportuno affinch siano indotti ad esprimere la loro attitudine alla conservazione dell energia come discusso in 9 Prove dell efficacia di tali metodi sono gi state dimostrate in ambito domestico ad esempio in uno studio condotto su 77 abitazioni coreane il solo impiego di In Home Display IHD che visualizzano in modo chiaro i flussi di energia con giuntamente ai costi ha portato ad una riduzione media dei consumi di circa il 10 4 Perci se una maggiore consapevolezza sui consumi porta ad un pi at tento impiego degli apparecchi auspicabile ottenere risultati significativi anche per quanto riguarda il caso in studio Per un impiego ancor pi responsabile dell energia elettrica si possono inoltre ricercare le cause dei consumi potenzialmente evitabili Si consideri il consumo costante di background pari a circa 40kW consumi di tali entit anche du rante i periodi di chiusura del Dipartimento o nelle ore notturne possono essere causati in parte per il mantenimento dei servizi e g servizi informatici ma sono comunque alti e quindi eventualmente attenuabili Per quanto riguarda gli sviluppi futuri con opportune modifiche il sistema po
92. uesto possibile attraverso una postazione collegata alla rete DEI che stata abilitata dagli amministratori del sistema informatico all accesso al particolare server che la ospita Operativamente dalla postazione abilitata si procede aprendo Connessione desktop remoto quindi si sceglie energy come nome del computer e si fa clic sul bottone connetti come illustrato dalla figura quindi ci si autentica con nome utente HyphenAdmin Ora si sul desktop del server che ospita Pincushion Avviando l applicazione iPinClient comparir la finestra in figura che mostra la lista delle interfacce di rete disponibili si dovr scegliere quella relativa ai moduli iPin nel nostro caso la rete numero 2 con indirizzo 172 16 10 xxx A questo punto si possono considerare le operazioni di interesse Verifica della connessione alla rete Dopo l accesso ad iPinClient si visua lizzi la schermata della sezione General dalla quale possibile eseguire lo Start Search cio un istruzione di ricerca dei moduli raggiungibili connessi alla rete Selezionando con il puntatore uno di questi indirizzi che individuano uno ed un solo modulo iPin Energy o iPin in generale e poi selezionando connect av verr la connessione con il particolare modulo e sulla sezione a destra General Device Settings compariranno le configurazioni principali dello stesso In questo modo si pu verificare il corretto funzionament
93. ura temporaneamente non rilevabile NR Figura 3 2 Schema delle interdipendenze tra i quadri elettrici monitorati e un trasformatore amperometrico per ciascuna fase monitorata I TA hanno corrente nominale scelta sulla base dei flussi di energia che interessano il quadro il particolare modello pu essere ricavato dai rapporti di trasfor mazione riportati in tabella che verr presentata pi avanti sapendo che i punti di misura 1 4 7 impiegano TA prodotti dall azienda Schneider con rapporti di trasformazione 40 5 21 75 5 18 400 5 20 250 5 19 i punti di misura 6 impiegano TA prodotti dall azienda IME 14 i punti di misura 5 8 impiegano TA prodotti dall azienda Hobut 10 Nei punti di misura 2 e 3 erano gi predisposti trasformatori amperometrici IME e un modulo IME Nemo D4 L per reti di media bassa tensione e un modulo Hyphen iPin Energy configurato sulla sottorete 172 16 10 xxx e un modulo alimentatore Cabur XCSD15B necessario per il funzionamento del modulo iPin Energy e un modulo sezionatore per l isolamento della circuiteria di misura durante eventuali situazioni anomale Le modifiche ai quadri ed i collegamenti dei dispositivi installati seguono quan to indicato dallo schema generale di figura Per una illustrazione dedicata all inserzione dello strumento multifunzione si pu far riferimento alla figura 2 3 3 1 Caratteristiche dell installazione 27
94. vamente Se fosse necessario modificare le associazioni tra simboli e stati possibile selezionare nella lista tutti gli stati ai quali assegnare un altro simbolo che dovr essere scelto tra quelli proposti in fondo alla lista Al termine della configurazione della sottoistanza si conferma attraverso il bottone OK e cliccando la scritta rossa Applica Aggiornamenti A questo punto possibile impiegare i dati forniti dalla sottoistanza e g all interno di viste o per creare dei grafici Le procedure appena descritte consentono di acquisire i dati provenienti dal modulo Nemo modulo tipo Analog module iPin Energy oppure di gestire specifici ingressi uscite digitali modulo tipo Digital module iPin del modu lo iPin Energy Queste sono le operazioni principalmente impiegate nell ambito dell attivit in oggetto Per completezza si segnala l esistenza di un metodo per l acquisizione di se gnali analogici attuabile con un modulo iPin attraverso alcuni dei suoi canali e scegliendo per modello di servizio l opzione Analog module iPin Ulteriori con figurazioni vanno definite attraverso l applicazione iPinClient si veda in merito l appendice dove si possono impostare tali canali analogici sopra aspetti che riguardano ad esempio il range e la polarit del segnale di ingresso e quali tra i canali sono da dedicare all acquisizione dei segnali analogici A 3 Amministrazione degli oggetti web Per la gestione
95. zione principale nell architettura in esame quella di raccogliere via RS485 i valori acquisiti dallo strumento di misura Nemo e quin di inviarli attraverso rete di tipo ethernet al server che ospita l applicazione Pincushion Il modulo si presenta come in figura 2 6 e dispone di e un ingresso per alimentazione a 10 30V DC protetto da inversione di polarit e 16 canali digitali optoisolati configurabili come ingressi o come uscite in grado di accettare in ingresso segnali fino a 30 V e di fornire correnti fino a 200 mA e porta seriale RS485 per la comunicazione con lo strumento multifunzione e connettore di rete ethernet RJ45 10 100 base T per la connessione alla rete Pin Energy Come detto precedentemente la principale funzione svolta dal modulo quella di interfacciare lo strumento Nemo ai sistemi informatici tuttavia l hardware che costituisce l elettronica dei moduli iPin in grado di eseguire autonomamente an che altre operazioni come la gestione di linee digitali e analogiche In particolare attraverso Pincushion e l applicazione iPinClient si pu ottenere e il controllo delle linee digitali configurate come uscite e la lettura dei valori logici presenti sulle linee digitali configurate come ingressi TA dispetto delle potenzialit del protocollo RS485 pienamente supportate anche da Nemo D4 L i moduli iPin Energy possono gestire un solo strumento di misura 8Ad iPinClient dedicata l

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