Infraestrutura de medição avançada (chamaremos aqui pela sigla AMI) em todo o mundo vem ganhando cada vez mais popularidade. Segundo a Global Industry Analytics Inc. o mercado global de medidores inteligentes verá uma alta significativa, saindo dos 11,4 bilhões de dólares atuais até 15,2 bilhões, já em 2026. Esse crescimento, no entanto, não é surpreendente: sistemas inteligentes de medição  elétrica dispõem de uma série de versatilidades. 

As mais óbvias estão na redução de custos na coleta de dados dos aparelhos de medição e no aumento da precisão dos cálculos de energia elétrica. Porém, se formos considerar apenas isso, será necessário muito tempo para cobrir grande parte do investimento para a introdução desses sistemas.  

Existe uma série de vantagens por trás da possibilidade de medir os indicadores de energia elétrica a cada hora, ou meia hora. Em primeiro lugar, aumenta o horizonte de opções para o consumidor, que poderá escolher tarifas mais interessantes pela energia elétrica, sobretudo considerando descontos pelo consumo fora das horas de pico. É vantajoso também para outros agentes do mercado de energia elétrica: as empresas podem equilibrar a sobrecarga conforme a demanda, já as empresas de rede elétrica conseguem assim a possibilidade de detectar possíveis perdas de energia do sistema devido à análise horária, o que permite identificar a tempo o aumento de perdas em qualquer ponto da rede elétrica.

Outro ponto positivo é que medidores inteligentes não registram apenas o volume do consumo, mas também conseguem repassar informações relativas a diversos de seus parâmetros. Medidores inteligentes podem repassar informações sobre a corrente, voltagem, potência e ainda outros indicadores. Receber informações do tipo no momento certo permite identificar regimes de funcionamento fora do normal para os equipamentos, evitando assim acidentes.   

Os modelos mais avançados de medidores são capazes de realizar um controle de qualidade da energia elétrica. Medidores desse tipo dão a possibilidade aos consumidores de comprovar casos de fornecimento elétrico de baixa qualidade e inclusive de comprovar a culpa da organização de abastecimento elétrico em situação de queima de equipamentos. 

Sem dúvidas as vantagens da introdução de sistemas inteligentes de medições são muitas. Vejamos agora  algumas dúvidas quanto à escolha do equipamento e em quais canais de conexão pode ser construída uma AMI.

A escolha do medidor ideal

Medidores inteligentes podem dispor de um modem embutido, ou então, como outra opção, ter uma interface digital para a integração com um modem externo. Atualmente os medidores elétricos dispõem de interface de dois tipos: a RS-232 e a RS-485. Havendo a necessidade de conexão de vários medidores a um modem só, é melhor escolher o RS-485. Nesse caso, pode-se conectar até 31 medidores a um só modem. Dependendo do layout da interface do RS-485 a quantidade de medidores conectados pode ser expandida a até 127 aparelhos ou mesmo 255 (uma informação mais precisa normalmente é passada nos documentos do medidor).

Durante a escolha do medidor é necessário considerar as condições nas quais ele será utilizado. Medidores com um corpo padrão são instalados ou em ambientes fechados, ou dentro de caixas seladas, protegidas da ação das chuvas. Nas empresas de fornecimento de energia, se tornaram populares os medidores com um corpo “Split”.

Estos contadores podem ser instaladas diretamente em postes. Para praticidade e controle dos indicadores pelos consumidores, o medidor dispõe de uma tela portátil, onde se pode observar os dados, transmitidos à distância.

Também vale a pena notar a funcionalidade dos medidores. Nos diversos modelos de medidores podem ou não estar disponíveis as seguintes funções:

• Leitura de dados, tanto atuais (do exato momento da observação) quanto do histórico (tendo por início determinada hora, dia ou mês).
• Perfil de carga a cada 30 minutos ou uma hora: normalmente se pode mudar a frequência de registro através de um programa para configuração, inclusive para se obter os indicadores de potência a cada minuto. No entanto, na memória do medidor é salvo uma determinada quantidade de registros. Dessa forma, quanto maior a frequência de registro, conforme a memória disponível do equipamento vai sendo ocupada, mais frequente se torna necessário verificar o medidor, uma vez que os dados antigos eventualmente podem ser apagados pelos registros mais recentes.
• Parâmetro de consumo (corrente das fases, tensão, potências ativa, reativa ou completa,coeficiente de potência, frequência e outros).
• Registros com indicadores de qualidade da energia elétrica: normalmente os medidores registram a data e o momento de aparecimento de quebra do funcionamento normal conforme a tensão e a frequência. Alguns modelos podem registrar um grupo muito maior de parâmetros.
• Registros de desligamento do medidor elétrico da rede por completo ou de uma de suas fases: essa função permite comprovar a quebra das condições de contrato com a empresa de energia elétrica quanto à continuidade do fornecimento de energia elétrica.
• Registros de violação do selo eletrônico ou anti-magnético: os medidores com essa função permitem alertar os responsáveis fornecedores de energia elétrica sobre interferências externas no funcionamento (incluindo criminosas, como roubo de energia) dos aparelhos de medição (abertura das capas, interferência de campos magnéticos, etc.)
• Relé interno: permite a desativação à distância, bem como ativação da tensão conectada ao medidor. Alguns modelos de medidores permitem acionar certos valores máximos de potência. Caso esses valores sejam extrapolados, o relé do medidor se desativa temporariamente, se reativando com a redução do consumo.
• Sincronização do tempo: estabelecer um tempo preciso é algo muito importante, quando se trabalha com tarifas zonais ou horárias, bem como com um balanço elétrico, quando se é necessário ter certeza quanto à medição sincronizada e instantânea dos indicadores dentre um grupo de medidores.

Tecnologias de conexão e a escolha do modem

Instrumentos inteligentes de medição  de energia elétrica devem permitir medições e registro de dados à distância. Para isso são utilizados diversos tipos de aparelhos de modem. Modems podem ser instalados dentro da capa do medidor ou acionados à interface digital do medidor, já como um aparelho à parte.

Na atualidade, para a medição de dados à distância, são utilizados as seguintes tecnologias:

• GSM/GPRS, NB-IoT – transmissão de dados via rede telefônica;
• RF, ZigBee – transmissão de dados sem cabo, via ondas de rádio;
• PLC – transmissão de dados via cabos de força e linhas aéreas;
• Wi-Fi, Ethernet – transmissão de dados à partir da conexão via internet;
• LPWAN, LoRaWAN – tecnologias da internet das coisas com transmissão de dados sem cabos por ondas de rádio.

Cada uma das tecnologias conta com suas particularidades, vantagens e desvantagens, justamente por isso nos últimos tempos se utiliza cada vez mais medidores com dois canais de conexão (exemplo, PLC e rádio). 

Durante a escolha da conexão e do modem é necessário considerar uma série de parâmetros:

• quantidade de medidores no sistema;
• grupo de parâmetros coletados;
• proteção frente à interferências externas (como “gatos” e esquemas similares de roubos de energia);
• distância entre o centro de coleta de dados e medidores;
• probabilidade de ocorrência de interferências na passagem dos sinais;
• custo da aparatura do modem transmissor e receptor.

É importante dar atenção à quantidade de medidores e ao grupo de parâmetros coletados, para selecionar corretamente o aparelho responsável pela velocidade de troca de dados. Por exemplo, durante a utilização do protocolo LoRaWAN você pode receber, com segurança, as leituras de milhares de medidores, mas se for necessário receber ainda outros parâmetros (por exemplo, perfil de carga), então a quantidade de medidores deverá ser reduzida para algumas centenas, caso contrário a estação base não dará conta de receber todo o volume de dados de todos os medidores.

Sistemas com modem dentro do corpo do medidor são os mais protegidos de do roubo de energia elétrica. São justamente esses sistemas os mais recomendados a se instalar entre as populações em localidades mais vulneráveis, dando preferência aos medidores split. 

Durante o posicionamento de medidores inteligentes em ambientes urbanos é interessante selecionar sistemas com equipamentos de coleta e transmissão de dados. Estes aparelhos realizam a coleta de dados dos medidores via ondas de rádio ou PLC. Orientando-se pelas informações fornecidas pelo produtor do aparelho, podem ser selecionadas estações base LPWAN com alcance de até 10 km ou LoRaWAN coletoras de dados em um raio de 5 km. Também podem ser selecionadas tecnologias com retranslação de sinal de medidor a medidor, por exemplo as ZigBee ou PLC. Graças a isso pode-se aumentar significativamente as distâncias entre o aparelho receptor e os medidores mais distantes.   

Durante a escolha da tecnologia também é necessário considerar o estado da rede e  a probabilidade de ocorrências de obstáculos à passagem de sinal. Por exemplo, em condições urbanas, ondas de rádio de frequência de 433 MHz podem ser muito sobrecarregadas, atrapalhando a transmissão de sinal. Em redes elétricas demasiado utilizadas as tecnologias PLC podem não ser uma boa escolha, devido ao silenciamento de sinal por conta de redes muito sobrecarregadas e localidades com torções. Também é possível notar obstáculos a nível dos consumidores. Obstáculos ao sinal não são tão frequentes, mesmo com fontes de interferência à passagem dos sinais pela rede de força não sendo algo incomum. Durante a instalação de estações base receptoras de sinais de rádio também é necessário considerar o relevo da localidade e edifícios altos, com muitos andares, que eventualmente podem se tornar um obstáculo à passagem do sinal. Neste caso, o alcance de ação do sinal emitido pode ser bastante reduzido.

Durante a avaliação do valor dos modems e aparelhos de coleta e transmissão de dados é necessário considerar não apenas perdas diretas, mas também as colaterais. Por exemplo, para a cobertura de um vilarejo povoado pode ser necessário a construção de uma torre para se posicionar uma antena em uma altitude considerável ou ainda a instalação de várias estações base considerando o relevo da localidade e as construções.

Recomendações para a escolha da tecnologia de conexão

O programa lançado pela nossa companhia funciona com diversos sistemas de contas de energia elétrica e fornece suporte a medidores de várias marcas. Dessa forma, contamos com grande experiência quando o assunto é a escolha do da melhor tecnologia de telecomunicação e estamos dispostos a compartilhar nossa visão. 

Em caso de necessidade de se organizar uma coleta de dados à distância de medidores, utilizados com fins comerciais com tarifas horárias sobre a energia elétrica, é interessante selecionar canais de conexão de confiança e agilidade. Nesse sentido, destacam-se as tecnologias GSM (GPRS ou 3G).

Além do mais, escolher a tecnologia GSM faz todo sentido durante o planejamento da coleta de dados à distância em subestações de transformação, quando é preciso conectar todos os contadores daquela área a um só modem. 

Em breve as tecnologias da internet das coisas para redes telefônicas (NB-IoT) serão capazes de substituir a GSM, uma vez que dispõem uma série de vantagens (alta segurança quanto ao uso de chips), mas por ora os serviços deste tipo ainda tem um custo superior à transmissão de dados via GPRS.

A tecnologia da internet das coisas (LPWAN  e LoRaWAN) se mostra bastante interessante em localidades com poucos andares. Porém na escolha de estações base e locais para sua instalação é crucial ser seletivo quanto ao relevo da localidade, conduzindo uma “rádio prospecção”, com medições em diversos pontos dos sinais de rádio do vilarejo para se escolher a melhor opção.

Durante a coleta de indicadores em edifícios residênciais com grande número de apartamentos pode-se voltar para a tecnologia ZigBee ou outras tecnologias de transmissão de dados a exemplo da PLC ou do rádio. Outras escolhas interessantes são a internet das coisas, porém levando em conta instalações mais frequentes de estações base e considerando ainda que o sinal tende a passar com dificuldade as paredes de concreto dos edifícios. 

A escolha do software 

Empresas encarregadas da distribuição da energia elétrica podem ter medidores instalados entre vários grupos de consumidores (indústria, comunidades, etc.) e em condições altamente contrastantes (cidade e campo, por exemplo). Considerando isso, os especialistas dessas empresas não podem se prender a apenas uma escolha de tecnologia, aderindo então a uma abordagem com diferentes sistemas e tecnologias para as diversas condições.

 É comum nos depararmos com a situação onde numa fábrica adota dezenas de sistemas de fabricantes diversos e para a coleta de dados dos medidores se emprega, então, diferentes programas para cada fabricante em particular.

Nessas condições é necessário falar não apenas do grau de complexidade e do incômodo que vem com alguns sistemas, mas primeiramente sobre os limites de se introduzir uma base unificada de dados:

• Não é possível organizar de maneira simples um gabinete de gerenciamento unificado dos consumidores;
• Aparecem complicações no balanço único de energia elétrica para a busca de perdas de energia em segmentos da rede elétrica.

Cabe às companhias desempenhar o papel de integração dos programas de coleta de dados dos sistemas de medição para reunir todos os indicadores em um único banco de dados. Porém, esse processo traz consigo um aumento dos custos para a aquisição e análise por softwares. Em condições do tipo é melhor voltar sua decisão para programas que disponham de maior compatibilidade com uma série maior de tecnologias de coleta de dados e realizar a coleta de dados de todos os medidores deste sistema. Já os softwares dos fabricantes, utilizar basicamente para a configuração dos aparelhos de medição e meios de telecomunicação.