Analisador de Qualidade de Energia Inteligente Utilizando ESP32: Uma Abordagem para Sistemas Monofásicos
Qualidade de Energia Elétrica, ESP32, FFT, Sistemas de Medição Inteligente, PRODIST.
O aumento da demanda por energia elétrica, impulsionado pela utilização de equipamentos e dispositivos eletroeletrônicos, tem ampliado a necessidade de monitoramento contínuo dos parâmetros de Qualidade de Energia Elétrica (QEE), especialmente por meio de dispositivos capazes de realizar essa análise de forma não invasiva e de fácil acesso dos dados. Neste contexto, este trabalho propõe o desenvolvimento e a validação de um analisador inteligente de QEE para sistemas monofásicos, baseado no microcontrolador ESP32, com sensores não invasivos de tensão e corrente, comunicação via Wi-Fi e armazenamento dos resultados de forma local e remota, na nuvem. O sistema foi projetado para calcular os principais parâmetros exigidos pelo módulo 8 do PRODIST, entre eles tensão e corrente eficazes, frequência, distorção harmônica total de tensão e corrente, fator de potência, componentes harmônicas dos sinais de tensão e corrente e também incluí os níveis de potência ativa, reativa e aparente. A validação foi conduzida em três etapas: cenários simulados e comparados com os resultados de um conjunto de testes gerado no Matlab, testes em bancada sob condições controladas de operação, por meio de cargas resistivas, capacitivas e indutivas, e testes em cenário real de aplicação residencial, para os dois últimos casos, a comparação se deu com medição em paralelou com um Analisador de Energia comercial. Os resultados indicaram concordância entre o sistema proposto e o equipamento de referência para tensão e corrente RMS, frequência e distorção harmônica de tensão, com coeficientes de determinação (R2) superiores a 0,73 nas condições controladas e no cenário real. As potências apresentaram maior divergência nos cenários de medição e comparação, mas as curvas de medição seguiram o mesmo padrão de comportamento, indicando que ajustes nas rotinas ou testes com outros modelos de sensores, podem ser realizados em trabalhos futuros. De forma geral, o sistema proposto se mostrou adequado como alternativa para o monitoramento de QEE, com desempenho compatível ao de um analisador comercial na maioria dos parâmetros avaliados.