Automatização e supervisão de microgrid baseada em energias renováveis

Abstract

Este projeto tem como tema a automatização e supervisão de microgrids baseadas em energias renováveis. Os objetivos específicos são a apresentação do sistema de automatização e supervisão de uma planta microgrid baseada em energias renováveis realizado na Espanha, no Instituto de Ingeniería Energética; e em adição, o desenvolvimento da supervisão de uma planta piloto de energia solar instalada no DELET da UFRGS. Com este sistema no DELET tem-se como problemática verificar a viabilidade de sistemas de supervisão em microgrids de menor porte, com automação a baixo custo. Ainda, realizou-se um estudo teórico sobre as politicas que vêm incentivando o uso de energias renováveis e podem impulsionar o uso de microgrids, e estudou-se as normas e regulamentos referentes a automatização de microgrids, e a conexão destas ao sistema de distribuição brasileiro. Nos sistemas desenvolvidos empregou-se na metologia o método experimental. Na Espanha, dispõe-se para a planta microgrid de geração solar, eólica e por biomassa, que estão conectados a baterias, a cargas e à rede elétrica. Na automação deste sistema programaram-se os CLPs CJ2M e CP1L da Omron para leitura e escrita dos registros de dois medidores de potência Sentron PAC 3200, de quatro medidores PM710 e de um Inversor/Conversor Híbrido Xantrex XX4548. No sistema SCADA, utilizou-se o software Cx-Supervisor da Omron, e desenvolveram-se 5 páginas, para visualização e configuração dos registros de interesse dos dispositivos conectados. No projeto desenvolvido no DELET, dispõe-se apenas de geração solar, e desenvolveu-se uma placa de medição, para aquisição do valor de tensão e corrente gerados. Estes são lidos por um arduino Atmega 2560, que envia os dados para um endereço web via Ethernet e para o computador via porta serial. Assim, tem-se um sistema à distância, com a visualização dos dados lidos em uma tabela HTML em uma página web, e também um aplicativo com sistema local para visualização e acionamentos desenvolvido com o software Microsoft C#, semelhante ao desenvolvido na Espanha. Finalmente, por meio de ensaios comprovou-se que os sistemas operam como planejado. Na Espanha, por meio da automatização e supervisão a microgrid tornou-se um sistema mais confiável e de fácil operação, sendo que o sistema SCADA desenvolvido proporciona visualização e configuração de toda a microgrid em tempo real. No DELET, alcançou-se um sistema de supervisão a baixo custo, que proporciona melhor visualização da geração e possibilita habilitar o consumo de cargas, com possibilidade futura de conexão à rede elétrica.

The theme of this project is automation and supervision of microgrids based on renewable energies. The main objectives are to present the automation and supervisory system developed of a microgrid plant based on renewable energies at the Instituto de Ingeniería Energética, in Spain. In addition, a supervisory system will be developed for the solar plant installed at DELET - UFRGS. The system at DELET will serve to verify the feasibility of supervision systems in smaller microgrids, with low cost automation. Besides it, a theoretical study was carried out on the policies that have been encouraging the use of renewable energies and how they can promote the use of microgrids. Also, it was verified the standards and regulations regarding to the automation of microgrids and for connect to the Brazilian distribution system. In the developed system was used the experimental method in the methodology. In Spain, the available microgrid has solar, wind and biomass generation, which are connected to loads, batteries and the utility grid. In the automation system was used Omron’s CJ2M and CP1L Programmable Logic Control (PLC). They were programmed in ladder language to read and write registers of two power meters Sentron PAC 3200, to four power meters PM710 and one Hybrid Inverter/Converter Xantrex XX4548. On the SCADA, 5 pages were created using Omron’s CX-Supervisor software. Those pages display the values read in the PLCs and allow setting up configuration of some connected devices. In the project developed at DELET, only solar generation is available, and a measuring system was made to acquire the values of the voltage and current generated. The values are read by an Arduino ATmega 2560, which sends the data to a web address via Ethernet and to the computer via serial. Therefore, there is a remote system that displays the data in HTML on the web address and an application as local system, build in Microsoft Visual C#. That second one is similar to SCADA system developed in Spain. Finally, through automation and supervision the microgrid in Spain has become a more reliable and easy-to-operate system. The SCADA provides visualization and configuration of the whole operation in real time. The system obtained at DELET, proved the feasibility in design a low-cost supervisory system in a microgrid based on just solar generation. It provides visualization of the generation and allows switch connection with loads, and in the future can connect to the utility grid.