Resumo: Nas últimas décadas, a economia moderna da China continuou a se desenvolver, e a tecnologia da computação, a tecnologia da informação e outras indústrias relacionadas também progrediram rapidamente. À medida que os edifícios comerciais, residenciais e públicos aumentam suas exigências por gestão inteligente e conservação de energia, os sistemas de monitoramento de energia começaram a penetrar gradualmente no cotidiano das pessoas e a desempenhar um papel insubstituível. A otimização do ambiente econômico aumentou, de modo geral, as demandas das pessoas por confiabilidade, segurança, conforto e eficiência nos ambientes de trabalho e residenciais. Os edifícios inteligentes surgiram como uma necessidade dos tempos, alcançando com sucesso a combinação perfeita entre qualidade de vida e serviços de informação, tornando-se a principal tendência da indústria da construção do século XXI. Os edifícios inteligentes não são apenas a materialização da força nacional abrangente e do nível tecnológico do país, mas também refletem a preocupação do desenvolvimento social com a natureza humana.
Palavras-chave: monitoramento de energia elétrica, inteligência, sistema de monitoramento
1. Características dos edifícios inteligentes
Edifícios inteligentes são conquistas modernas que combinam paisagens culturais com a natureza ecológica. Seu objetivo é proporcionar às pessoas um ambiente de vida seguro, confiável, confortável e natural, além de um estilo de vida ativo e saudável. Integram a comunicação de dados, a comunicação de voz e a comunicação multimídia de todo o edifício ou comunidade, formando uma rede de comunicação abrangente e rica em conteúdo. Esse método de comunicação moderno atende com eficácia às necessidades de trabalho eficientes e dinâmicas da sociedade da informação contemporânea. Um sistema de monitoramento eletrônico fornece uma plataforma inteligente para o monitoramento e gerenciamento unificados da distribuição de energia de alta e baixa tensão, troca de informações e compartilhamento de recursos no edifício.
2. Visão geral do sistema de monitoramento de energia
O sistema de monitoramento de energia utiliza tecnologia de rede moderna e tecnologia de vídeo computadorizada para monitorar os parâmetros operacionais, registros de eventos, registros de ondas e outros dados do sistema elétrico. Simultaneamente, esses dados são transmitidos continuamente para o computador de monitoramento e comandos de controle remoto são executados, permitindo que os gestores operacionais compreendam plenamente o status operacional do sistema elétrico através da central de monitoramento. Dessa forma, a localização e a causa da falha podem ser identificadas com precisão e rapidez, o processo de trabalho é simplificado e a equipe pode solucionar o problema de maneira direcionada e eficaz.
3. Aplicação de Sistema de Monitoramento de Energia em Edifícios Inteligentes
Sistemas de monitoramento de energia são amplamente utilizados em edifícios inteligentes. Energia solar, estufas solares, tecnologia de ar condicionado com bomba de calor de anel líquido e tecnologia de bomba de calor geotérmica são exemplos de aplicações desse sistema. Os equipamentos secundários na sala de distribuição de energia (dispositivos automáticos de segurança, instrumentos de medição tradicionais, controle de operação, sistema de sinalização) constituem um sistema de monitoramento de energia que abrange iluminação, distribuição de energia, aquecimento, comunicação, alarme e outros aspectos, sendo amplamente utilizado em edifícios inteligentes. Os sistemas relacionados comunicam-se com dispositivos inteligentes, incluindo sistemas de automação predial, sistemas de redes de comunicação, sistemas de automação de escritórios e sistemas automáticos de alarme de incêndio, para alcançar comunicação mútua e compartilhamento de informações entre os sistemas de automação. Benefícios proporcionados pelos sistemas de monitoramento eletrônico:
Os painéis solares na estufa coletam calor de forma abrangente e o transmitem para o sistema de exibição automático. Ao mesmo tempo, o sistema automático de geração de energia distribui a eletricidade gerada para todos os cantos da casa por meio da conversão de energia. Utilizando recursos renováveis de forma eficaz, reduzem-se custos, minimizam-se falhas e maximizam-se os benefícios dos recursos disponíveis. As estufas solares minimizam os impactos negativos das estações do ano sobre as plantas, e a fotossíntese otimiza ao máximo a produção de frutos. Sistematização, proteção ambiental, padronização e eficiência são condições necessárias para o futuro desenvolvimento econômico circular e sustentável, tornando-se a única opção para impulsionar o desenvolvimento econômico na era da informação.
4. O papel do sistema de monitoramento de energia em edifícios inteligentes
Devido ao desenvolvimento de novas tecnologias de sistemas, como tecnologia de redes, tecnologia de vídeo, tecnologia de comunicação e distribuição inteligente de energia, e à aplicação de sistemas de monitoramento de energia em edifícios inteligentes, o futuro da construção inteligente caminha para a intensificação, sistematização e padronização. Um estilo de vida confiável, seguro, conveniente e simples permite que as pessoas desfrutem de um nível mais elevado de sustentabilidade.
O valor gerado pelo sistema de monitoramento de energia em edifícios inteligentes:
De acordo com dados de pesquisa: Todos os anos, os sistemas de monitoramento eletrônico em diversas empresas, instituições e locais públicos gastam quantias enormes em manutenção e configuração. Além disso, há muita perda de energia, o que não só causa desperdício de recursos, como também afeta a vida normal dos moradores. Aqui estão dois exemplos:
Caso 1:Recentemente, ocorreu uma falha transitória muito grave em um equipamento importante de uma conhecida fabricante de computadores. No entanto, o equipamento voltou ao normal rapidamente. Sem um sistema de monitoramento, essa falha não teria sido detectada. Isso representa uma ameaça potencial terrível, pois o sistema de monitoramento eletrônico instalado detectou a falha a tempo e capturou e registrou a forma de onda da falha transitória. Essa informação evitou que a DELL gastasse 25.000 yuans em custos de manutenção do equipamento.
Caso 2:Em fevereiro de 2013, o cabo condutor do barramento nº 1 para Jingzao de uma subestação de 220 kV de uma usina termelétrica se rompeu. Com a queda do cabo, este tocou o barramento nº 2, causando a perda de tensão em toda a subestação e o desligamento da linha de Jingzao. A linha foi interrompida, paralisando a subestação Zaoshan da Companhia de Fornecimento de Energia de Jingmen, em Hubei, e cinco subestações de 110 kV. O acidente causou uma perda de carga de 90.000 kW, o que representa 10,8% da carga total da cidade de Jingmen, e afetou 63.000 usuários, correspondentes a 6,7% do consumo da cidade, resultando em enormes prejuízos.
Para solucionar esse problema, a aplicação de edifícios inteligentes está impulsionando o desenvolvimento dessa tecnologia em direção à intensificação, sistematização e padronização. A aplicação de sistemas de monitoramento eletrônico reduz o desperdício na operação de equipamentos e o consumo de energia; utiliza de forma racional e eficaz as vantagens máximas dos equipamentos, reduzindo compras desnecessárias, evitando o desperdício de recursos e economizando dinheiro; detecta falhas potenciais em tempo hábil, reduzindo os custos de manutenção dos equipamentos, prolongando sua vida útil e maximizando a utilização de recursos; melhora a eficiência da gestão operacional e reduz a carga de trabalho da equipe de operação e manutenção; ao mesmo tempo, melhora a estabilidade e a confiabilidade do fornecimento de energia, reduzindo o tempo de interrupção, diminuindo o risco de incêndios e acidentes, e garantindo a segurança da vida e do patrimônio das pessoas. Os usuários também podem desfrutar de uma vida mais inteligente, sustentável e ecologicamente correta.
5. Análise de economia de energia e otimização de perspectivas de edifícios inteligentes
Edifícios inteligentes tornaram-se a tendência dominante na indústria da construção civil no século XXI. Com o desenvolvimento da economia e as exigências teóricas do desenvolvimento sustentável, a economia de energia em edifícios inteligentes deve seguir o modelo econômico eficiente de baixo consumo de energia, baixo investimento e alto retorno. É preciso que a economia circular não se limite a empresas inovadoras de economia de energia que dominam as tecnologias mais recentes, mas que permeie todos os aspectos da vida. A principal característica dos edifícios inteligentes é a eficiência no uso de recursos. Ao construir edifícios mais confortáveis e alinhados com as exigências modernas, os proprietários adotam a conservação de energia verde como ponto de partida e objetivo, visando reduzir custos elevados. Projetos de edifícios sustentáveis com o menor consumo de energia e custos operacionais geralmente incluem as seguintes medidas técnicas: ① Economia de energia. ② Redução da exploração de recursos limitados e aumento do desenvolvimento de fontes renováveis e novas energias. ③ Humanização do ambiente interno e qualidade. ④ Minimização do impacto do terreno e do meio ambiente na implementação e desenvolvimento do edifício. ⑤ Novas propostas para arte e espaço. ⑥ Inteligência. Realização da máxima utilização e reciclagem de recursos.
No futuro, os edifícios inteligentes darão mais atenção ao desenvolvimento da natureza humana e à maximização dos benefícios ambientais. Criar um ambiente de vida saudável, confortável, verde, ecológico, simples e conveniente, e uma qualidade de vida moderna é o desejo comum de um número crescente de pessoas. É também a base e o objetivo da conservação de energia em edifícios. O desenvolvimento futuro de edifícios inteligentes deve atingir os seguintes pontos:
① Quente no inverno e fresco no verão, proporcionando às pessoas um ambiente de vida confortável.
② Boa ventilação, respiração fresca e suave.
③Iluminação suficiente, tente usar luz natural, iluminação natural combinada com iluminação artificial.
④ Controle manual inteligente. Ventilação, iluminação, aquecimento, eletrodomésticos, etc., podem ser controlados por computador, que pode ser gerenciado de acordo com programas predefinidos ou controlado localmente. Isso atende às diferentes necessidades das pessoas em diferentes situações, ao mesmo tempo que recicla recursos e reduz o desperdício.
6. Otimizando as perspectivas de aplicação de sistemas de monitoramento eletrônico no futuro
Como uma invenção singular da era da informação, o sistema de monitoramento eletrônico desempenha um papel insubstituível na produção e na vida das pessoas. Nos últimos anos, o desenvolvimento econômico também trouxe consigo uma série de problemas sociais: grave perda de terras, intensificação da poluição ambiental, aumento da criminalidade violenta, desordem nos sistemas de regulação social e enfraquecimento da capacidade natural de autodepuração e autorrecuperação. Portanto, o sistema de monitoramento de energia evoluirá de um simples monitoramento e exibição para uma direção mais automatizada e inteligente. Ele possibilitará o armazenamento massivo de informações, a coleta, análise e processamento de dados de forma rápida e direta, e a emissão de alertas eficazes. Isso tornará a resolução de problemas mais rápida e precisa. Além disso, economizará mão de obra e dinheiro, e viabilizará a conservação e o uso eficiente dos recursos naturais e sociais. Ao mesmo tempo, novas funcionalidades serão incorporadas.
(1) Avanço: Utilizar plenamente as tecnologias modernas e futuras mais recentes para desenvolver as conquistas científicas e tecnológicas mais confiáveis.
(2) Confiabilidade: Tornar-se um produto tecnológico mais maduro. Adaptar-se ao desenvolvimento social.
(3) Praticidade e conveniência: É conveniente, seguro e durável para atender à demanda do mercado e às necessidades de uso real na maior medida possível.
(4) Escalabilidade e economia: Compatibilidade aprimorada, design continuamente otimizado e desempenho aprimorado.
(5) Normalização e estruturação: Devido às características realistas de que as informações de mercado em si não estão sujeitas à vontade subjetiva humana, os sistemas de monitoramento eletrônico devem ser mais estruturados, padronizados e serializados.
7. Introdução e seleção do sistema de monitoramento de energia Acrel
7.1 Visão geral
O sistema de monitoramento de energia IoT da Acrel Electric Co., Ltd. foi desenvolvido para atender às necessidades de automação e operação autônoma de sistemas de energia. Trata-se de um conjunto de sistemas hierárquicos e distribuídos de monitoramento e gerenciamento de subestações para níveis de tensão de até 35 kV. O sistema é baseado na aplicação de tecnologias de automação de energia elétrica, informática e transmissão de informações. É um sistema aberto, em rede, unitizado e configurável que integra funções de proteção, monitoramento, controle, comunicação e outras. É adequado para subestações em redes elétricas urbanas, rurais e de usuários com níveis de tensão de até 35 kV. Permite o controle e gerenciamento da orientação da subestação e atende às necessidades de subestações autônomas ou com baixa presença de pessoal. Oferece uma garantia sólida para a operação segura, estável e econômica da subestação.
7.2 Aplicação
(1) Prédio de escritórios (escritórios comerciais, prédios de escritórios de agências estatais, etc.)
(2) Edifícios comerciais (shoppings, edifícios de instituições financeiras, etc.)
(3) Edifícios turísticos (hotéis, restaurantes, locais de entretenimento, etc.)
(4)Edifícios de ciência, educação, cultura e saúde (Edifícios de cultura, educação, pesquisa científica, medicina e saúde, e esportes)
(5) Edifícios de comunicação (Correios e telecomunicações, comunicações, rádio, televisão, centros de dados, etc.)
(6) Edifícios de transporte (aeroportos, estações, edifícios portuários, etc.)
(7) Fábricas, minas e edifícios empresariais (petróleo, indústria química, cimento, carvão, aço, etc.)
(8) Edifícios de Nova Energia (Geração de energia fotovoltaica, geração de energia eólica, etc.)
7.3 Estrutura do sistema
O sistema de monitoramento de energia IoT da Acrel adota um design distribuído hierárquico e pode ser dividido em três camadas: camada de gerenciamento de controle da estação, camada de comunicação de rede e camada de equipamentos de campo. O modo de rede pode ser uma estrutura de rede padrão, uma estrutura de rede em estrela de fibra óptica ou uma estrutura de rede em anel de fibra óptica. De acordo com a escala de consumo de energia do usuário, a distribuição dos equipamentos que consomem energia e a área ocupada, entre outros fatores, o modo de rede é escolhido de forma abrangente.
7.4 Seleção de equipamentos
| Aplicativo | Aparência | Tipo | Função |
| 35 kV |  | AM6-F | Proteção contra sobrecorrente de três estágios (com direção, travamento de tensão tipo tartaruga composta), proteção de seleção de aterramento de baixa corrente, religamento único trifásico, alívio de carga de baixa frequência. |
| Motor de 35 kV (acima de 2000 kVA), motor de 35 kV (acima de 2000 kW) | AM6-D2 | Proteção diferencial de interrupção rápida para dois transformadores 8B/três transformadores de imagem, proteção diferencial de frenagem proporcional. | |
| AM6-D3 | |||
| AM6-T | Medição e controle de proteção de reserva de transformador, equipado com proteção de transformador. | ||
| AM6-FD | Proteção não elétrica do edifício do transformador (independente), circuito de operação independente | ||
| AM6-MD | Proteção diferencial do motor, proteção abrangente do motor | ||
| Monitoramento de PT de 35kV | AM6-U | Monitoramento de PT | |
| 35kVr | AM6-TR | Proteção contra sobrecorrente e sobrecarga em três estágios, proteção contra falta de energia no transformador. | |
| Alimentador de 10kV/6kV |  | AM5-F | Proteção contra sobrecorrente de três estágios/sobrecorrente de sequência zero, sobrecarga (alarme/desligamento), alarme de desconexão do TP, religamento único trifásico de baixa frequência, sobrecorrente pós-aceleração, proteção contra inversão de polaridade. |
| transformador de fábrica de 10kV/6kV | AM5-T | Proteção contra sobrecorrente de três estágios/sobrecorrente de sequência zero, proteção contra sobrecarga (interruptor de alarme), alarme de falha de controle, alarme de desconexão do TP, proteção de parâmetros não elétricos. | |
| Motor assíncrono de 10kV/6kV | AM5-M | Proteção contra sobrecorrente em dois estágios/sobrecorrente de sequência zero/sobrecorrente de sequência negativa, proteção contra sobrecarga (sistema de alarme), proteção contra baixa tensão, alarme de desconexão do TP, proteção contra estol, tempo limite de inicialização, proteção contra sobrecarga térmica. | |
| capacitor de 10kV/6kV | AM5-C | Proteção contra sobrecorrente em dois estágios/sobrecorrente de sequência zero, proteção contra sobrecarga (disparo por alarme), alarme de desconexão do TP, disparo por sobretensão/subtensão, proteção contra desequilíbrio de tensão/corrente. | |
| Acoplador de barramento 10kV/6kV | AM5-B | Comutação de reserva da linha de entrada/comutação de reserva da interligação de barramento, proteção contra sobrecorrente em dois estágios, alarme de desconexão do TP | |
| Monitoramento PT de 10KV/6KV | AM5-U | Aviso de baixa tensão, aviso de desconexão do TP, aviso de sobretensão, aviso de sobretensão de sequência zero | |
| PT 10kV/6kV | AM5-BL | Controle de paralelismo/desparalelismo secundário PT de sistema seccional de barramento único | |
| Equipamento de coleta centralizada para medição de temperatura sem fio |  | Acrel-2000T/A | Montado na parede Uma interface 485 padrão, uma porta Ethernet. Alarme sonoro integrado Dimensões do gabinete: 480*420*200 (unidade mm) |
| Terminal de exibição |  | ATP007/ ATP010 | Fonte de alimentação DC24V; interface RS485 de uplink unidirecional; interface RS485 de downlink unidirecional; Receptor: ATC600-C. |
 | ARTM-Pn | Dimensões da moldura: 96*96*17mm, profundidade: 65mm; diâmetro do furo: 92*92mm; Fonte de alimentação AC85-265V ou DC100-300V; Interface RS485 unidirecional para uplink, protocolo Modbus; Receba 60 unidades de ATE100M/200/400; compatíveis com ATC450. | |
| Instrumento inteligente para inspeção de temperatura |  | ARTM-8 | Diâmetro do furo 88*88mm para instalação embutida; Fonte de alimentação AC85-265V ou DC100-300V; Interface RS485 unidirecional para uplink, protocolo Modbus; Pode ser conectado a sensores PT100 de 8 vias, adequado para medição de temperatura de contatos elétricos de painéis elétricos de baixa tensão, enrolamentos de transformadores, enrolamentos de bobinas, etc.; |
 | ARTM-24 | Instalação em trilho DIN de 35 mm; Fonte de alimentação AC85-265V ou DC100-300V; Interface RS485 unidirecional para uplink, protocolo Modbus; 24 canais de NTC ou PT100, 1 canal de medição de temperatura e umidade, 2 canais de saída de alarme de relé, usados para medição de temperatura de contatos elétricos de baixa tensão, enrolamentos de transformadores, enrolamentos de bobinas e outros locais; | |
| Transceptor sem fio |  | ATC600 | O ATC600 possui duas especificações: o ATC600-C pode receber dados de até 240 unidades dos modelos ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ Sensor ATE100P/ATE200P. O ATC600-Z realiza transmissão transparente por relés. |
| Sensor de temperatura sem fio do tipo bateria |  | ATE100M | Alimentado por bateria, vida útil ≥ 5 anos; -50°C~+125°C; precisão ±1°C; 470MHz, alcance em campo aberto de 150 metros; 32,4*32,4*16mm (comprimento*largura*altura) |
 | ATE200 | Alimentado por bateria, vida útil ≥ 5 anos; -50°C~+125°C; precisão ±1°C; 470MHz, alcance em campo aberto de 150 metros; 35*35*17mm, C=330mm (comprimento*largura*altura, pulseira tricolor). | |
 | ATE200P | Alimentado por bateria, vida útil ≥ 5 anos; -50°C~+125°C; precisão ±1°C; 470MHz, alcance em campo aberto de 150 metros, classe de proteção IP68; 35*35*17mm, C=330mm (comprimento*largura*altura, pulseira tricolor). | |
| sensor de temperatura sem fio CT com consumo de energia |  | ATE400 | Fonte de alimentação por indução CT, corrente de partida ≥5A; -50℃~+125℃; precisão ±1℃; 470MHz, distância em circuito aberto 150 metros; placa de liga fixa, fonte de alimentação; invólucro tricolor; 25,82*20,42*12,8mm (comprimento*largura*altura). |
8. Conclusão
Os sistemas de monitoramento eletrônico são um produto da era da informação. Eles refletem a busca incessante e a esperança da humanidade por qualidade de vida e procedimentos de trabalho simplificados na era de uma economia de alta eficiência. Sua ampla aplicação em edifícios inteligentes promove a inteligência e a simplicidade da vida das pessoas e reflete a preocupação do desenvolvimento social, científico, tecnológico e econômico com o bem-estar da população. Sua incorporação no cotidiano faz com que as pessoas apreciem sua segurança, confiabilidade e alta eficiência. Pode-se dizer que o sistema de monitoramento eletrônico beneficia todos os aspectos da vida. A dependência de sistemas eletrônicos aumenta a cada dia.
Referências:
[1] Manual de Projeto e Aplicação de Microrredes da Acrel Enterprise. Versão 2022.05
Data da publicação: 02 de maio de 2025