Caractérisation et amélioration d'un système de mesures de consommation électrique résidentielle

Résumé

Dans ce mémoire, la description et la caractérisation d’un système de mesure de la consommation électrique résidentielle sont faites, de même que l’explication d’améliorations qui ont été apportées à ce système. Le système consiste en un réseau de capteurs à effet Hall sans-fils qui mesurent la valeur du courant circulant dans le fil auquel ils sont rattachés. Ces capteurs sont installés directement dans le panneau électrique de la maison à la sortie de chacun des disjoncteurs. Les capteurs échantillonnent le signal électrique à une fréquence de 3,08 Hz. Ils communiquent ensuite les 18 dernières mesures à l’unité centrale de traitement (UCT), située à proximité, à l’aide du protocole de communication IEEE 802.15.4. Cette UCT agrège les données reçues, calcule leur valeur RMS et transmet ces données sur Internet. Informer l’usager de la consommation d’énergie de chacun de ses appareils lui permet d’apporter des modifications à ses habitudes de vie afin de réduire sa consommation et son impact environnemental. En raison de variations importantes sur les mesures lors de changement d’orientation des capteurs, un blindage magnétique a été développé. Ce blindage a réduit de plus de 50% les variations des mesures lors de rotations des capteurs. Pour caractériser les capteurs, les tests suivants ont été effectués : évaluation de l’écart-type des mesures du courant, impact du calibre de fil, possibilité d’une seule calibration pour tous les capteurs, impact de la proximité du disjoncteur, impact lors de rotations du capteur dans le panneau électrique, sensibilité des capteurs à la proximité d’un autre fil chargé et diminution de la puissance reçue en fonction de la distance entre les capteurs et l’UCT. Les résultats suivants ont été observés. Chaque capteur doit être calibré individuellement en raison de grandes disparités entre eux. Les mesures des capteurs ont un écart-type moyen de 4,72%. Les capteurs calibrés pour un calibre AWG 14 peuvent être utilisés pour des calibres 10 et 12, mais pour les fils de plus gros calibre, la calibration doit être faite directement sur le fil. Une augmentation de 5,8% des valeurs lues a été observée lorsque la distance entre le capteur et le disjoncteur passe de 1 à 4 cm. Pour une rotation de 180 ◦ autour du fil, une variation moyenne de 3,55% a été mesurée. Enfin, la portée des communications sans-fils entre les capteurs et l’UCT fut évaluée à une distance de 1 m lorsque les capteurs sont installés dans un boîtier métallique fermé.

Date	5 sept. 2013
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ghyslain Gagnon (Directeur(-trice)) & François Gagnon (Codirecteur(-trice))