Design and implementation of a triphasic energy and harmonics meter
Descripción del Articulo
This work presents the development of a device capable of measuring various parameters related to the tarification and quality of an electrical supply, in this case a 220V three-phase and 60Hz one, these are: the effective values and harmonics of the voltages and currents of the system, together w...
Autores: | , , , |
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Formato: | artículo |
Fecha de Publicación: | 2023 |
Institución: | Universidad Nacional de Ingeniería |
Repositorio: | Revistas - Universidad Nacional de Ingeniería |
Lenguaje: | español |
OAI Identifier: | oai:oai:revistas.uni.edu.pe:article/1659 |
Enlace del recurso: | https://revistas.uni.edu.pe/index.php/tecnia/article/view/1659 |
Nivel de acceso: | acceso abierto |
Materia: | medidor de energía medición inteligente armónicos submuestreo diseño de instrumento energy metter smart mettering harmonics undersampling instrument dessign |
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Design and implementation of a triphasic energy and harmonics meterDiseño e implementación de un medidor trifásico inteligente de energía eléctrica y armónicosFarfán Lira, José EnriqueBetetta Gómez, Judith LuzNavarro Solano, JohannArmas Sedano, Bryam Raúlmedidor de energíamedición inteligentearmónicossubmuestreodiseño de instrumentoenergy mettersmart metteringharmonicsundersamplinginstrument dessignThis work presents the development of a device capable of measuring various parameters related to the tarification and quality of an electrical supply, in this case a 220V three-phase and 60Hz one, these are: the effective values and harmonics of the voltages and currents of the system, together with their respective phase shifts, the systems frequency and the triphasic powers and energies (both active, reactive and apparent). This device is based on an ESP32 microcontroller programmed in C++ language which will be wirelessly connected to the web platform via Wi-Fi for remote reading. The external indicator for the measurement of active energy is through the pulsations of a led with a rate of 950 impulses/kw-h. In the case of harmonics measurement, the algorithm applies the fast Fourier transform, or FFT, on a representative wave period obtained by undersampling methods, or low-speed sampling, to increase the range of legible harmonics. The validation of the energy measurement is carried out by performing the contrast test detailed in IEC 62053-21, resulting in the class 1 and the validation of the others parameters meassurement is carried out by comparison with a network analyzer using the acceptance criteria of the IEC 61557-12 standard, also being class 1, both tests carried out in the electricity laboratory N°6 of the UNI.El presente trabajo se basa en el desarrollo de un dispositivo capaz de medir diversos parámetros relacionados con la tarificación y calidad de energía, de un suministro eléctrico de 220V trifásico y 60Hz, estos son: los valores eficaces y armónicos de las tensiones y corrientes del sistema trifásico, junto con sus respetivos desfasajes, la frecuencia del sistema y las potencias y energías trifásicas (tanto activa, reactiva y aparente). El presente dispositivo se basa en un microcontrolador ESP32 programado en lenguaje C++ el cual estará conectado inalámbricamente a la plataforma web mediante Wi-Fi para su lectura remota. El indicador externo para la medición de la energía activa es mediante las pulsaciones de un led a razón de 950 impulsos/kw-h. En el caso de la medición de armónicos el algoritmo aplica la transformada rápida de Fourier, o FFT por sus siglas en inglés, sobre un periodo de onda representativo obtenido por métodos de undersampling, o muestreo de baja velocidad, para elevar el rango de armónicos legibles. La validación de la medición de energía se realiza mediante la prueba de contraste detallada en la IEC 62053- 21, resultando el dispositivo diseñado de clase 1 y la validación de la lectura de los demás parámetros se realiza mediante comparación con un analizador de redes utilizando los criterios de aceptación de la norma IEC 61557-12 siendo también de clase 1, ambas pruebas realizadas en el laboratorio N°6 de electricidad de la UNI.Universidad Nacional de Ingeniería2023-12-06info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionElectrical Engineering and Power SystemsIngeniería Eléctrica y Sistemas de Potenciaapplication/pdfhttps://revistas.uni.edu.pe/index.php/tecnia/article/view/165910.21754/tecnia.v33i2.1659TECNIA; Vol. 33 No. 2 (2023); 39-52TECNIA; Vol. 33 Núm. 2 (2023); 39-522309-04130375-776510.21754/tecnia.v33i2reponame:Revistas - Universidad Nacional de Ingenieríainstname:Universidad Nacional de Ingenieríainstacron:UNIspahttps://revistas.uni.edu.pe/index.php/tecnia/article/view/1659/2402Derechos de autor 2024 TECNIAhttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0info:eu-repo/semantics/openAccessoai:oai:revistas.uni.edu.pe:article/16592024-06-11T21:16:15Z |
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This work presents the development of a device capable of measuring various parameters related to the tarification and quality of an electrical supply, in this case a 220V three-phase and 60Hz one, these are: the effective values and harmonics of the voltages and currents of the system, together with their respective phase shifts, the systems frequency and the triphasic powers and energies (both active, reactive and apparent). This device is based on an ESP32 microcontroller programmed in C++ language which will be wirelessly connected to the web platform via Wi-Fi for remote reading. The external indicator for the measurement of active energy is through the pulsations of a led with a rate of 950 impulses/kw-h. In the case of harmonics measurement, the algorithm applies the fast Fourier transform, or FFT, on a representative wave period obtained by undersampling methods, or low-speed sampling, to increase the range of legible harmonics. The validation of the energy measurement is carried out by performing the contrast test detailed in IEC 62053-21, resulting in the class 1 and the validation of the others parameters meassurement is carried out by comparison with a network analyzer using the acceptance criteria of the IEC 61557-12 standard, also being class 1, both tests carried out in the electricity laboratory N°6 of the UNI. |
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