Uma plataforma para predição do consumo de energia elétrica: modelagem empírica e aplicações em lojas de um shopping center

Abstract

Os Shopping Centers (SCs) são considerados grandes centros comerciais, oferecendo uma variedade de produtos e serviços aos consumidores. Cada loja torna-se uma unidade independente, sendo a responsável individual pelo seu consumo de telefonia, internet, água e gás em alguns casos, e sobretudo energia elétrica. A tarifação do consumo mensal de energia elétrica é realizada através do registro e processamento de um valor lido em um equipamento específico, chamado de medidor de energia. O SC compra energia elétrica de uma concessionária, e, a partir da sua subestação elétrica, distribui para todos os seus consumidores internos. A administração do SC é a responsável por realizar a medição mensal do consumo de energia, em cada loja. Com a aplicação de uma equação teórica para o cálculo de consumo elétrico, é possível calcular o consumo mensal ou parcial de energia em uma loja ou estabelecimento. A equação requer, como entradas, os valores das correntes elétricas em todas as fases que energizam um estabelecimento. Em algumas circunstâncias, essa estimativa de consumo se torna imprescindível, tais como: a falha ou a troca de medidores integralizadores, a avaliação de consumo em lojas recém-inauguradas (que não possuam medidores instalados), em casos confirmados de erros nos medidores, etc. A proposta deste trabalho é o desenvolvimento de um protótipo de medição online do consumo de energia. O protótipo é equipado com um Microcontrolador e embarca um software capaz de estimar o consumo mensal ou parcial de energia em uma loja ou estabelecimento. O software implementa um modelo empírico desenvolvido, baseado em uma Rede Neural Artificial (RNA), e foi projetado sob a plataforma MATrix LABoratory (MATLAB)⃝R . O modelo desenvolvido tem como saída a previsão do consumo mensal de energia elétrica para uma loja. Os resultados são apresentados em uma interface World Wide Web (WWW), também criada no escopo deste projeto. A interface WWW permite que um consumidor acompanhe a estimativa do seu consumo mensal de energia, ou seja, permite, através da internet, o acompanhamento, em tempo real, da evolução da conta de energia de seu estabelecimento.

The Shopping malls are considered large shopping centers, offering a variety of products and services to consumers. Each store becomes an independent unit, being responsible for its individual consumption of telephony, internet, water and gas in some cases, and particularly electrical energy. The charging of the monthly consumption of electrical energy is conducted through the registry and processing of a value read in a specific equipment, called a power meter. The Shopping Center (SC) purchases electricity from an Electrical Power Concession, delivered from its electrical substation, and distributes to all its associated consumers. The Administration of the SC is responsible for the monthly measurement of energy consumption in each store. With the application of a theoretical equation for the calculation of electric consumption, it is possible to calculate the monthly or partial consumption of power in a shop or business establishment. The equation requires, as inputs, the values of electrical currents in all phases to energize an establishment. In some circumstances, this estimate of consumption becomes essential, as the following cases: failure or the exchange of accumulators meters, the evaluation of consumption in newly opened shops (which do not have meters installed), in confirmed cases of errors in meters, etc. The purpose of this work is the development of a prototype of an online meter of energy consumption. The prototype is equipped with a microcontroller and its developed software, capable to estimate the monthly or partial consumption of power in a shop or establishment. The software implements a model developed and is based on an Artificial Neural Network (ANN), and was designed under the MATrix LABoratory (MATLAB)⃝R platform. The model developed has as output the prediction of the monthly consumption of electrical energy to a business establishment. The results are presented in an interface with the WWW, also created in the scope of this project. The WWW interface allows a consumer to follow on line his estimated monthly or partial consumption of energy, i.e., allows monitoring, in real time, via the internet, the evolution of the energy bill of his establishment.