Integração Sensorial para o diagnóstico de Transformadores de Distribuição (MT/BT) de Energia Eléctrica

Abstract

Esta dissertação teve como intuito o desenvolvimento de uma unidade multissensorial para a monitorização remota de transformadores de distribuição em redes elétricas, tendo em vista o suporte à sua manutenção prescritiva. Esta unidade visa promover, simultaneamente, o prolongamento do tempo de vida útil destes equipamentos e a melhoria da qualidade do serviço prestado.As variáveis relevantes e os eventos de interesse na caracterização do estado de funcionamento dos transformadores são assim apresentados, bem como as metodologias e tecnologias usadas no dispositivo desenvolvido para a sua monitorização.Os fatores mais importantes e distintos deste dispositivo são o seu carácter não intrusivo e a sua total ausência de cablagem, quer de comunicação, quer de alimentação em potência. Assim, para a alimentação, optou-se por um sistema de captação de energia do diferencial térmico permanente entre o transformador e o ar envolvente. Deste modo, foram realizados testes para a seleção e validação dos módulos termoelétricos mais adequados.Quanto à comunicação, é devidamente justificada a opção pela tecnologia Bluetooth Low Energy, suportada num módulo integrado de comunicação e processamento.O sistema encontra-se, neste momento, em fase de prototipagem industrial, assim permitindo a realização de uma bateria de testes finais em condições reais. Estes terão lugar em laboratórios altamente diferenciados, em instituições académicas e industriais.Palavras-Chave: IIoT, Sensor Inteligente, Captação de Energia, Transformadores de Distribuição, Redes Elétricas Inteligentes, Diagnóstico Automático

The primary objective of the present work consists in the design and development of a smart multi-sensor for the remote monitoring of distribution transformers in power grids, in view of supporting their prescriptive maintenance. This sensor simultaneously promotes the extension of the equipment’s life span and the improvement in the respective quality of the service.The relevant variables and the events of interest to the characterization of the transformers’ operating status are presented, as well as the methods and technologies used for the device operation.This device’s most important and distinctive features are their non-intrusive and wireless character, requiring neither communication nor power supply cabling. Thus, in what regards the power unit, the option consists of energy harvesting from the permanent temperature differential between a transformer and the surrounding air. Accordingly, tests were carried out in order to select and validate the most appropriate thermoelectric modules.Concerning communication, an option for Bluetooth Low Energy is discussed, which is duly supported by an integrated module encompassing both communication and processing capabilities.The system is, at the present time, in a stage of industrial prototyping, thus allowing a final testbed to be carried out in realistic conditions. This will take place both in industrial and academic institutions.Keywords: IIoT, Smart Sensors, Energy Harvesting, Distribution Transformers, Smart Grids, Automatic Diagnosis