El monitoreo de carga no intrusivo ( NILM ), o monitoreo de carga de electrodomésticos no intrusivos ( NIALM ), [1] es un proceso para analizar los cambios en el voltaje y la corriente que ingresan a una casa y deducir qué electrodomésticos se utilizan en la casa, así como su consumo de energía individual. . Las empresas de servicios públicos utilizan medidores eléctricos con tecnología NILM para estudiar los usos específicos de la energía eléctrica en diferentes hogares. NILM se considera una alternativa de bajo costo para conectar monitores individuales en cada dispositivo. Sin embargo, presenta problemas de privacidad.
Antecedentes y teoría
El monitoreo de carga no intrusivo fue inventado por George W. Hart , Ed Kern y Fred Schweppe del MIT a principios de la década de 1980 con fondos del Instituto de Investigación de Energía Eléctrica . [2] [3]
El proceso básico se describe en la patente de EE.UU. 4.858.141 . Como se muestra en la figura 1 de la patente, se conecta un monitor de CA digital a la energía monofásica que ingresa a una residencia. Los cambios en el voltaje y la corriente se miden (es decir, la unidad de medida de admitancia), se normalizan (escalador) y se registran (unidad de detección de cambio neto). Luego, se realiza un análisis de grupos para identificar cuándo se encienden y apagan diferentes dispositivos. Si se enciende una bombilla de 60 vatios, por ejemplo, seguida de una bombilla de 100 vatios encendida, seguida de una bombilla de 60 vatios apagada seguida de una bombilla de 100 vatios apagada, la unidad NIALM coincidirá las señales de encendido y apagado de la bombilla de 60 vatios y las señales de encendido y apagado de la bombilla de 100 vatios para determinar cuánta energía fue utilizada por cada bombilla y cuándo. El sistema es lo suficientemente sensible como para que las bombillas individuales de 60 vatios puedan discriminarse debido a las variaciones normales en el consumo de energía real de las bombillas con la misma potencia nominal (por ejemplo, una bombilla puede consumir 61 vatios, otra 62 vatios).
El sistema puede medir tanto la potencia reactiva como la potencia real . Por tanto, dos aparatos con el mismo consumo total de energía se pueden distinguir por diferencias en su compleja impedancia . Como se muestra en la figura 8 de la patente, por ejemplo, un motor eléctrico de refrigerador y un calentador resistivo puro se pueden distinguir en parte porque el motor eléctrico tiene cambios significativos en la potencia reactiva cuando se enciende y apaga, mientras que el calentador casi no tiene.
Los sistemas NILM también pueden identificar aparatos con una serie de cambios individuales en el consumo de energía. Estos dispositivos se modelan como máquinas de estados finitos . Un lavavajillas, por ejemplo, tiene calentadores y motores que se encienden y apagan durante un ciclo típico de lavado de platos. Estos se identificarán como grupos y se registrará el consumo de energía de todo el grupo. Por lo tanto, el consumo de energía del "lavavajillas" se puede identificar como opuesto a "unidad de calentamiento por resistencia" y "motor eléctrico".
Aplicaciones
- Identificación de carga "extremadamente rentable" [4]
- Detección barata de transitorios de arranque , fallas de línea o equipo, etc. [5] [6]
- Realizar encuestas de consumo de energía tanto residencial como comercial. [7] [8]
- Sistema de respuesta a la demanda para uso en la red inteligente . [9]
- Supervise los sistemas a bordo de los barcos para un funcionamiento seguro de los sistemas con menos sensores. [10]
Preocupaciones sobre la privacidad
NILM puede detectar qué tipos de aparatos tienen las personas y sus patrones de comportamiento. Los patrones de uso de energía pueden indicar patrones de comportamiento, como horarios rutinarios en los que no hay nadie en casa o comportamiento vergonzoso o ilegal de los residentes. Podría, por ejemplo, revelar cuándo los ocupantes de una casa están usando la ducha o cuándo se encienden y apagan las luces individuales. [2]
Si el NILM se está ejecutando de forma remota en una empresa de servicios públicos o por un tercero, es posible que el propietario no sepa que su comportamiento está siendo monitoreado y registrado.
Un sistema doméstico autónomo, bajo el control del usuario, puede proporcionar retroalimentación sobre el uso de energía, sin revelar información a otros. Establecer vínculos entre su comportamiento y el consumo de energía puede ayudar a reducir el consumo de energía, mejorar la eficiencia, aplanar los picos de carga, ahorrar dinero o equilibrar el uso de electrodomésticos con la disponibilidad de energía verde. Sin embargo, el uso de un sistema autónomo no lo protege de la supervisión remota.
La precisión y la capacidad de esta tecnología aún se están desarrollando y no es 100% confiable en tiempo casi real, por lo que la información completa se acumula y analiza durante períodos que van desde minutos a horas.
Software
Ver también
Referencias
- ^ Hart, GW (1992). "Supervisión de carga de dispositivo no intrusivo". Actas del IEEE . 80 (12): 1870–1891. doi : 10.1109 / 5.192069 .
- ^ a b Hart, GW (1989). "Monitoreo de energía residencial y vigilancia computarizada a través de flujos de energía de la red pública". Revista IEEE Technology and Society . 8 (2): 12–16. doi : 10.1109 / 44.31557 .
- ^ Bibliografía de NALM 1980-1995
- ^ "Copia archivada" . Archivado desde el original el 15 de diciembre de 2008 . Consultado el 15 de junio de 2016 .Mantenimiento de CS1: copia archivada como título ( enlace )
- ^ [1]
- ^ [2]
- ^ Laughman, C .; Kwangduk Lee; Cox, R .; Shaw, S .; Leeb, S .; Norford, L .; Armstrong, P. (2003). "Análisis de firmas de poder" (PDF) . Revista IEEE Power and Energy . 1 (2): 56. doi : 10.1109 / MPAE.2003.1192027 .
- ^ Naghibi, B .; Deilami, S. (1 de septiembre de 2014). "Monitorización de cargas no intrusivas y técnicas complementarias para la gestión energética del hogar". Conferencia de ingeniería energética (AUPEC), 2014 Universidades de Australasia : 1–5. doi : 10.1109 / AUPEC.2014.6966647 . ISBN 978-0-6469-2375-8.
- ^ Bergman, DC; Jin, D .; Juen, JP; Tanaka, N .; Gunter, CA; Wright, AK (2011). "Supervisión de carga distribuida no intrusiva". IEEE Power & Energy Society Innovative Smart Grid Technologies (ISGT) : 1–8. doi : 10.1109 / ISGT.2011.5759180 . ISBN 978-1-61284-218-9.
- ^ Cox, RW; Bennett, PL; McKay, TD; Paris, J .; Leeb, SB (2007). "Uso del monitor de carga no intrusivo para el control de supervisión a bordo". 2007 Simposio IEEE Electric Ship Technologies . pag. 523. doi : 10.1109 / ESTS.2007.372136 . ISBN 978-1-4244-0946-4.
- ^ Un marco para el diagnóstico y el monitoreo de cargas no intrusivas (tesis de M. Eng.)
- ^ Kit de herramientas de supervisión de carga no intrusiva (NILMTK)