I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   20 ,   N o .   2 N o v e m b e r   20 20 ,   pp.   104 4 ~ 10 52   IS S N :   25 02 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 20 .i 2 . pp 104 4 - 1052             1044       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   L o a d   p o w e r   a n d   e n e r g y   m a n a g e m e n t   sy st e m   u si n g   p r o t e u v i su a l   d e s i g n   so f t w a r e       C h i tr a   V e n u go p al 1 Th e r s h e n   G o v e n d e r 2   1 D e pa r t m e n t   of   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   a nd   R e ne w a bl e   E ne r gy ,   O r e g o I n s t i t ut e   o f   T e c hno l o gy ,   U S A   2 S c hoo l   o f   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t y   of   K w a Z ul u - N a t a l ,   S o ut A f r i c a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e A pr   5 ,   2019   R e v i s e M a 30 ,   20 19   A c c e pt e J a n   20,   202 0       A t   pr e s e nt ,   t h e r e   i s   a   s e r i o us   e ne r g y   c r i s i s   a r o und  t he   g l o be   w hi c i m p a c t s   g r e a t l y   o t he   po w e r   g r i d.   A   s m a r t   a nd  u s e r   f r i e nd l y   e ne r gy   m a na g e m e nt   s y s t e m   c a c o nt r o l   t h e   e ne r g y   c o ns um pt i o n.   I t h i s   pa p e r ,   l o a p o w e r   a nd   e ne r g y   m a na g e m e nt   s y s t e m   i s   d e v e l o pe a nd  s i m u l a t e d   us i ng   P r o t e us   V i s u a l   D e s i g s o f t w a r e .   T h e   l o a a n a l y s i s   a nd  m e a s ur e m e n t   t e c hni que s   a r e   de v e l o pe f o r   s i ng l e   p ha s e   a nd  t hr e e   pha s e   l o a ds   a nd  i m pl e m e n t e d   us i ng   A r dui no   M e g a   256 bo a r d.   U s e r   f r i e n dl y   c o nt r o l s   a r e   de v e l o pe us i ng     t he   v i s u a l   d e s i g f e a t ur e   o f   t he   s o f t w a r e   t o   c o nt r o l   t he   e n e r g y   c o n s um pt i o n.   T he   l o a po w e r   m a na g e m e n t   s y s t e m   i s   s i m u l a t e by   m e a s ur i ng   t he   po w e r   c o ns um e b y   v a r i o us   r e s i d e n t i a l   l o a ds   s uc a s   l i g ht s ,   f a n s ,   a i r - c ondi t i o ne r s ,   he a t e r s .   T he   i n dus t r i a l   l o a ds   a r e   s i m ul a t e by   s qui r r e l   c a g e   i nduc t i o m o t o r T he   l o a a na l y s i s   s um m a r y   i s   di s pl a y e o t he   A r dui no   2. i nc T F T   di s pl a y   s hi e l d   i n   a   t a b l e   f o r m a t .   T he   s i m u l a i o m o de l   i s   c r e a t e f o r   f ut ur e   ha r dw a r e   i m pl e m e n t a t i o a nd  i s   t e s t e d   un de r   v a r i o us   p r a c t i c a l   i n put   c o ndi t i o ns .     T he   P r o t e us   V i s ua l   D e s i g s o f t w a r e   i s   c ho s e i t h i s   r e s e s a r c due   t o   i t s   a dv a nt a g e s   s uc a s   pr o f e s s i o na l   P C B   l a y o ut   pa c ka g e ,   a v a i l a bi l i t y   o f   ne a r l y   800  m i c r o c o nt r o l l e r s   i n   t h e   l i b r a r y   pa c ka g e   e t c .   T h e   d e v e l o pe m o de l   s uc c e s s f ul l y   m e a s ur e t he   e n e r g y   c o ns um pt i o o f   s e v e r a l   l o a ds   a nd  a s s i s t     t he   us e r   i n   c o nt r o l l i ng   t he   e ne r gy   us a g e   t hr o ug a u t o m a t i o c o nt r o l   t e c hni que s .   T he   a c c ur a c y   of   t he   r e s ul t s   s ho w s   t h a t   t he   t e c hn i qu e   a nd  t he   m o de l   de v e l o pe i t h i s   r e s e a r c c a be   us e by   e ng i ne e r s ,   s t u de nt s   a nd  ho bb y i s t s   w ho   a r e   w o r ki ng   w i t e ne r gy   m o ni t o r i ng   s y s t e m s   a nd  s m a r t   ho m e   a ppl i c a t i o ns   d i r e c t l y .   T h i s   i s   a n   o n g o i ng   p r o j e c t   w h e r e   i n   t h e   n e x t   s t a g e ,     t h e   h a r d w a r e   d e s i g n   o f   t h e   s i m u l a t i o n   m o d e l   w i l l   b e   i m p l e m e n t e d   a n d   t e s t e d   i n   r e a l   t i m e   a p p l i c a t i o n .   Ke y w or d s :   A r du i n o   m e g a     A ut o m a t i o n   E n e rgy   m o n i t o ri n g   L o a a n a l y s i s     P ow e r   m a na ge m e n t     P r o t e us   v i s ul a   de s i g n e r   s u i t e   S i ngl e   p ha s e     T hr e e   p h a s e   l o a d   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   Chi t ra   V e n ugo pa l ,   D e pa rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   E ngi n e e ri n g   a nd  R e n e w a b l e   E n e r gy ,   27500  S W   P a r kw a y   A v e ,   W i l s o n v i l l e ,   O R ,   U S A .   E m a i l :   C h i t r a . v e n ugo pa l @ o i t . e du       1.   I N TR O D U C TI O N     In   t hi s   da y   a n a ge ,   t h e   w o r l f a c e s   a n   e n o r m o us   c h a l l e n ge   t o   m e e t   t h e   e n e r gy   n e e ds   of   a   gr o w i n g   po pul a t i o n   a nd  t h e   e n e rgy   r e s o ur c e s   a r e   us e s us t a i na b l y .   T h i s   i s s ue   o f   gr o w i n e n e r gy   de m a n d   i s   a   b i c h a l l e n ge   f o r   m a n y   of   t h e   pow e r   c o m pa n i e s   s uppl y i n p ow e r   t o   t h e   gri d.   I t   i s   e xpe c t e t ha t   i n   2 020 ,     t h e   e n e r gy   us a ge   w i l l   b e   i n c r e a s e by   70  %,   h o w e ve r   s t ra t e g i c   e n e r gy   m a na ge m e n t   p l a n s   c a n   h e l r e duc e   t h e   G r e e nh o us e   ga s   e m i s s i o n s   by   57  %.   B ui l di ngs   a c c o un t   f o r   a pp r o xi m a t e l y   50  o f   t h e   g r e e nh o us e   ga s   e m i s s i o n s   [1] .   A c c o r di n g   t o   t h e   i nt e rn a t i o na l   e n e r gy   r e po r t   (2006) ,   i f   e n e r gy   e f f i c i e n c y   i s   i m p l e m e nt e i b ui l di n gs   t h e n   t h e   w o r l d’s   e n e r gy   n e e w o ul dr o t o   o n e - t hi r by   2 050,   w h i c h   w i l l   r e duc e   t h e   g r e e nh o us e   ga s   e m i s s i o n s   [2].   A t   p r e s e n t ,   t h e   pow e r   c o m pa n i e s   a r e   c o nt i n uo us l y   c h a l l e n ge t o   e n s ur e   t ha t   t h e i r   c u rr e nt   e n e r gy   s uppl y   c a n   m e e t   t h e   pr e s e nt   de m a n w i t h o ut   i m pl e m e nt i n po w e r   c ut s .   T h e   e n e r gy   c r i s i s   i n   S o ut h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       L oad  pow e r   and  e n e r gy   m anag e m e n t   s y s t e m   us i n pr o t e us   v i s ual   d e s i gn   s of t w ar e   ( Chi t r V e nu gopal )   1045   A f r i c a   ( w h e r e   t hi s   r e s e a r c h   i s   c o n duc t e d)  h a s   a a dv e r s e   i m p a c t   o n   b o t h   t h e   r e s i de nt i a l   a nd  i n d us t r i a l   s e c t o r s ,   w h i c h   c a n   po s e   a   c h a l l e nge   t o   t h e   e c o n o m i c   gr o w t h   o f   t h e   c o un t r y   ov e r a l l .   T h e   m a i n   r o o t   c a us e   b e h i n t hi s   e n e r gy   c r i s i s   i s   due   t o   t h e   h i g e n e r gy   c o n s um p t i o n   i n   t h e   re s i de n t i a l   a n d   i n d us t r i a l   s e c t o r s   r e s pe c t i v e l y   [3].   D ue   t o   t h e   i s s ue   of   gr ow i n e n e r gy   de m a n ds   a nd  i n c r e a s i n t a ri f f s   (9. i n c r e a s e   i n   2 016/ 2017)  [4] ,     i t   i s   i m po r t a n t   t ha t   h o us e h o l ds   a nd  i ndus t r i e s   r e duc e   t h e i r   e n e r gy   us a ge   i n   o r de r   t o   s a v e   c o s t   a n m a i n t a i a   b a l a n c e   b e t w e e n   e n e rgy   s uppl y   a n de m a n d .   T h e re   ha s   b e e n   m uc a dv a n c e m e nt   i t h e   f i e l o f   e l e c t ri c a l   m e t e ri ng ,   w hi c h   w a s   f i rs t   i n v e nt e i n   18 8 by   T h o m a s   E d i s o n   (1 8 47 - 1 9 31 [ 5] .   T he   f i rs t   e l e c t ri c a l   m e t e r   us e t he   e l e c t ro c h e m i c a l   p r o c e s s   o f   c o ppe r   de po s i t i o i o rde r   t o   de t e rm i ne   e l e c t ri c i t y   us a ge .   H o w e v e r,   t hi s   m e t ho a nd  o t h e a na l o g ue   b a s e m e t h o ds   w e r e   p ha s e o u t   i t he   19 00 ’s   a f t e t h e   a dv e nt   o f   t h e   m i c r o - c o nt r o l l e r.   T h e   m i c r o - c o nt r o l l e r’s   d i g i t a l   s a m p l i ng  b a s e t e c hni q ue s   o f f e r e a   m o r e   a c c u ra t e   m e t h o o f   e n e rg y   m e a s u r e m e nt   o v e r   p r e c e d i ng  a na l o g ue   b a s e m e t h o ds .   T he r e   ha v e   b e e n   de v e l o p m e nt s   i n   a u t o m a t e e ne rgy   m e t e ri ng  s y s t e m s   de s i g ne f o r   do m e s t i c   a pp l i c a t i o ns ,   w hi c h   u t i l i s e s   a n   A rdu i n o   m i c r o - c o n t ro l l e r   s y s t e m   a nd  E t h e rne t   c o m m u ni c a t i o n   s y s t e m   [6 ] .     T h e   A rd u i n o   m i c r o - c o nt r o l l e s y s t e m   us e s   c u rre nt   a nd  v o l t a ge   s e n s i ng   t e c h n o l o gy ,   w hi c f e e a na l o g ue   v o l t a ge   s i g na l s   t o   t he   A rdu i n o   A D C’s ,   us i ng  a   l e v e l   s hi f t e m e t ho d .   T hi s   p r o c e s s   re d uc e s   t h e   a c c u ra c y   of   m e a s u r e m e nt .   A n o t he d i g i t a l   s a m p l i ng  t e c hni q ue s   d i s c us s   v a ri o us   m e t h o d s   t o   re a d   d a t a   f r o m   v o l t m e t e rs ,   v o l t a ge   d i v i de rs ,   s h u nt   r e s i s t o r s   f o r   v a ri o us   m e a s u re m e nt s .   T he   a c c u ra c y   o f   t hi s   m e t h o i s   l i m i t e b y   t h e   p r e s e nc e   o f   ha rm o ni c s   i po w e r   m e a s u re m e nt s   [ 7 ] .   M a n y   i nt e l l i ge nt   e n e rgy   m a na g e m e nt   s y s t e m s   a re   e xp l o r e d .   O n e   o f   t he   s y s t e m   us i ng  Z i gB e e   t e c h n o l o gy   p r e s e nt e d   i [ 8]   d i s c us s e s   a b o u t   a   s i m i l a s m a rt   ho m e   a rra nge m e nt   di s c us s e i t hi s   p a pe r.   T he   re s e a r c w a s   c o nduc t e d   a nd   t e s t e d   f o t e m pe ra t u r e   b a s e d   e qu i p m e nt s .     S c hn e i de r   E l e c t r i c   off e r   b ui l di n e n e r gy   s o l ut i o n s   w h i c h   n o t   o n l y   c a n   i n c r e a s e   t h e   e n e r gy   e ff i c i e n c y   of   t h e   b ui l di n gs   b ut   a l s o   de c r e a s e   30  of   e n e r gy   s a v i n gs   [9].   S m a rt   e n e r gy   m e t e r i n t e c hn i q ue   i s   di s c us s e d   i n   [10 ].   T hi s   us e s   a n d r o i d   a nd  G S M   m e t h o ds   f o r   m o ni t o ri n g   n e t   m e t e ri n t e c hni que s .   O t h e m e t h o ds   s uc h   a s   da t a   c o l l e c t i o n   f r o m   e n e rgy   m o n i t o ri n f o r   v a r i o us   a na l y s i s   i s   di s c us s e i n   [1 1].   T hi s   m e t h o s uppo r t s   t h e   da t a   a na l y s i s   m e t h o ds   r a t h e r   t ha n   m o n i t o r i n e n e r gy   c o n s um pt i o n.   T h e   s m a r t   e n e rgy   m e t e r i ng  t e c hni que s   a r e   di s c us s e i [12 - 14 us e s   Io T   t e c hni que s   t o   t ra n s f e r   t h e   da t a   c o l l e c t e d.   T h e   H i - t e c h   e n e r gy   m e t e r   de s i g n   [15]   di s c us s e s   t h e   a ut o m a t i c   l o a c o n t r o l .   T h e   da t a   c o l l e c t i o n   us i n G S M   m e t h o i s   di s c us s e i n   t h i s   p a pe r.   T h o ugh  t hi s   pa pe r   a dd r e s s e s   s i m i l a r   c o n c e pt ,   t h e   i m p l e m e n t a t i o n   m e t h o i s   m uc h   m o r e   c o m pl e t o   t h e   m e t h o di s c us s e i t hi s   pa pe r.   A r t i f i c i a l   i n t e l l i ge n c e   t e c hni que   i s   us e i s m a r t   m e t e ri n t e c hn o l o gi e s   i n   [16].   T hi s   m e t h o a l s o   s uppo r t s   da t a   c o l l e c t i o n ,   b ut   t h e   c o m pl e xi t y   l i m i t s   i t s   a pp l i c a t i o n   f o r   r e a l   t i m e   us e .     T h e r e   ha s   b e e n   v a ri o us   r e s e a r c h   c o n duc t e o n   e n e r gy   m a na ge m e n t   s y s t e m s   us i n r e n e w a b l e   e n e r gy   s o ur c e s   a s   s h o w n   i n   [17 - 2 0].   A l s o ,   s m a rt   e n e r gy   m e t e r i n g   s y s t e m   h a s   b e e n   di s c us s e w i de l y   i n   [20 - 25] .   T h e s e   t e c h ni qu e s   a r e   pr o v e n   t o   w o r fo r   l a rge r   s y s t e m   w i t o r   w i t h o ut   w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o n   w h i c h   a d ds   c o m pl e xi t y   a n d   c o n s um e s   m o r e   po w e r .     In  t hi s   pa pe r,   a   s i m pl e   r e s i de n t i a l   m e t e r i ng  s y s t e m   fo r   a ut o m a t e l o a po w e r   m a n a ge m e nt   s y s t e m   i s   di s c us s e d.   T h e   P r o t e us   V i s ua l   D e s i gn e r   (P V D t o o l   i s   us e t o   i n d i c a t e   t h e   ov e r a l l   e n e r gy   c o n s um e a n d   e n e r gy   s a v i n s y s e m   i s   de ve l o pe d.   T h i s   m o de l   us e s   l o a a na l y s i s   m e a s ur e m e nt   t e c hn i que s   t o   m e a s ur e   t h e   e n e r gy   c o n s um pt i o n   o f   s e v e r a l   e l e c t r i c a l   l o a ds .   T h e   m a i n   o bj e c t i v e   of   t h e   s i m ul a t i o n   m o de l   i s   t o   m e a s ur e   t h e   e n e r gy   c o n s um pt i o n   o f   r e s i de nt i a l   a n d   i n d us t r i a l   m o de l   l o a ds   t o   c o n t r o l   t h e   e n e rgy   us a ge   of   v a r i o us   o pe r a t i ng  l o a ds   o n   a   da i l y   b a s i s .   T h e   po w e r   m a n a ge m e nt   a s pe c t   o f   t h e   de s i gn   i s   t o   a ut o m a t e   t h e   e n e r gy   us ua ge   s y s t e m   a s   pe r   us e r   de f i n e s e t   po i nt s .   T h e   de s i gn   o f   l o a a na l y s i s   i s   di v i de i n t o   t w o   s i m ul a t i o n   m o de l s ,   o n e   fo r   r e s i de n t i a l   a pp l i c a t i o n s   (s i n gl e   p h a s e   e n e r gy   m e a s ur e m e nt a nd  o n e   f o r   i n dus t r i a l   a ppl i c a t i o n s   (t hr e e   p h a s e   e n e r gy   m e a s ur e m e nt ).   T h e   p r o po s e s o l ut i o n   i n c l ude s   t h e   f o l l o w i n o b j e c t i ve s :     a)   T h e   r e s i de nt i a l   s y s t e m   n e e ds   t o   de t e r m i n e   t h e   r e a l   t i m e   e n e rg y   us a ge   fo r   s i n g l e   p h a s e   a c   l o a ds   us i n g   l o a a n a l y s i s   t e c h ni que s   a nd  p r o v i de   h o us e h o l ds   w i t h   l o a e n e rgy   us a ge   r e a di n gs   o f   e a c h   r e s pe c t i v e   l o a d.   b)   A l l o w   t h e   us e t o   a dj u s t   s e t - po i nt s   (i . e .   l i g h t ,   t e m pe ra t u r e   l e v e l   e t c . us i ng  a ut o m a t i o n   c o n t r o l   t e c hni que s ,   i n   o rde t o   c o n t r o l   e n e r gy   us a ge   e ff i c i e n t l y .   c)   T h e   i ndu s t ri a l   s y s t e m   n e e ds   t o   de t e rm i ne   t he   re a l   t i m e   e ne rg y   us a ge   f o r   t hre e   p ha s e   a c   l o a ds   us i ng  l o a d   a na l y s i s   t e c hni q ue s   a nd  p r o v i de   us e r s   w i t l o a d   c ha ra c t e ri s t i c s ,   m o re   p a rt i c u l a rl y   po w e r   f a c t o r,   w hi c h   c a n   b e   us e t o   i de n t i fy   t h e   e f f i c i e n c y   of   t h e   m a c h i n e s   a t   t ha t   t i m e   a n d   t o   c o n t r o l   i t s   o pe r a t i o n .     T hi s   p a pe i s   o rg a ni z e d   w i t h   s e c t i o n.   I S e c t i o 2 ,   t h e   de s i g n   o f   s i n g l e   p ha s e   a nd   t hre e   p ha s e   l o a ds   a nd  po w e r   m e a s u r e m e nt   t o o l s   i P V D   i s   e x pl a i ne i n   de t a i l .   I n   S e c t i o n   3 ,   t he   e n e rgy   m e a s u rm e nt   f o r   v a ri o us   l o a ds   a r e   di s p l a y e a nd  t h e   r e s u l t s   a r e   a na l y z e d .   S e c t i o n   4 ,   c o nc l u de s   t he   r e s u l t s   a nd  o b j e c t i v e s   a c hi e v e i t hi s   re s e a r c h.   T hi s   i s   a o ngo i ng  p r o j e c t ,   i n   w hi c h   t he   s i m u l a t e de s i g i s   i m p l e m e nt e i n   ha rdw a re   f o r   r e a l   t i m e   a pp l i c a t i o n.   T h e   P V D   s o f t w a r e   i s   us e d   f o t h e   f i rs t   t i m e   i l o a a na l y s i s   t e c hni q ue   a nd   e n e rgy   m a na ge m e nt   s y s t e m   i n   t hi s   p a pe r.   T he   p u rpo s e   o f   c h o s i n P V D   s o f t w a r e   c o m p a re t o   o t h e r   s o f t w a re s   i s   due   t o   i t ’s   a c c u ra c y   i n   s i m ul a t i ng  a   de s i g n   c l o s e r   t o   a   r e a l   t i m e   a p p l i c a t i o n.   T h e   m a i n   a dv a nt a ge   o f   t h i s   s o f t w a r e   i s   i t s   l i b ra r y   w hi c c o nt a i ns   a l l   m o s t   a l l   t he   c o m po n e nt s   w hi c h   a r e   a v a i l a b l e   i n   t h e   m a rke t .   T h e r e   a r e   m o r e   t ha n   8 00  m i c r o c o nt r o l l e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   2 N o v e m b er   20 20  :     10 44   -   10 52   1046   m o de l   a v a i l a b l e   i t h e   l i b ra r y .   A l s o ,   t he   a v a i l a b l i t y   o f   pr o f e s s i o na l   P CB   l a y o ut   i s   v a r y   m uc he l pf u l   t o   t ra ns f e r   t h e   s i m u l a t e de s i g t o   ha rdw a re   w i t h o u t   m uc d i f f i c ul t y .   T he   a c c u ra c y   o f   t h e   s i m u l a t i o n   m o de l   i s   a l s o   d i s c us s e d   i t he   c o n c l u s i o n.   T he   s i m u l a t i o p r o g ra m   i s   a dde d   i t he   a p pe di x   f o t h e   b e n e f i t   o f   t he   r e a de r s .       2.   D ES I G N   O F   L O A D   P O WER   M EA S U R EM EN T   T h e   re s i de nt i a l   l o a a na l y s i s   a nd   po w e r   m a na ge m e nt   s y s t e m   w a s   s i m u l a t e us i ng  P r o t e us   V i s u a l   D e s i g n e r.   T he r e   a re   t hre e   A rd u i n o   s y s t e m s   a v a i l a b l e   o n   V i s u a l   D e s i g n e r,   o f   w hi c t h e   A rd u i n o   M e g a   25 60   b e s t   f i t s   t hi s   a p p l i c a t i o n   due   t o   i t s   l a rge r   m e m o r y   (i . e .   25 kb ) ,   m o r e   a na l o g ue   t o   di g i t a l   c o n v e rt e ( A D C p i ns     (i . e .   1 6)  a nd  m o re   d i gi t a l   i np u t / o u t p u t   p i ns   ( i . e .   5 4) .   T he   A r du i n o   25 6 c a n   a l s o   b e   us e f o r   c o m pu t i ng  t he   po w e r   f a c t o f o t h e   v a ri o u s   o pe ra t i ng  l o a d s .   P r o t e u s   V i s u a l   D e s i g ne r   a l l o w s   c o m po ne nt s   a nd   m o du l e s   t o   b e   c o nne c t e t o ge t h e b y   us i ng  t e rm i na l   p i ns .   A   c o nne c t i o n   c a b e   m a de   b y   a dd i ng  de f a ul t   t e rm i na l   p i ns   a nd   gi v i ng  t he m   a   m a t c hi ng   na m e   o r   b y   s i m p l y   us i ng  t he   na m e s   w hi c m a t c t he   pi ns   o t h e   A rd u i n o   M e g a   25 6 s y s t e m .   T h e   c o m p l e t e   s i m ul a t i o d i a g ra m ,   w i t a l l   t h e   c o nne c t e d   c i rc u i t s   a nd   m o du l e s   c a b e   s e e i F i gu re   1 .     T h e   s i m ul a t i o n   m o de l   o t hr e e   pha s e   l o a pow e r   m a na g e m e n t   s y s t e m   i s   s h ow n   i n   F i gu r e   2.   E s s e n t i a l l y   i t   i s   i m po rt a nt   t ha t   t h e   r a t i n gs   o f   t h e   vo l t a ge   a n c u rr e n t   s e n s o r s   a r e   w i t h i n   t h e   ra t i n gs   o f   t h e   o pe r a t i ng  l o a d .   F o r   e xa m pl e ,   f o r   a   12  kW   s qui rr e l   c a ge   I n d uc t i o n   M o t o r   l o a a t   2 20  V   a c   b a l a n c e s t a c o n n e c t e a n o pe r a t i n a t   a   po w e r   f a c t o r   of   0. 95,   a   30  A m c urr e n t   s e n s o r   i s   us e d.   A   t hr e e   ph a s e   220  V   a c   s qui rr e l   c a ge   i n duc t i o n   m o t o r   (IM i s   us e a s   t hr e e   ph a s e   l o a ds   fo r   t e s t i n pu r po s e .   T h e   i n d i v i dua l   l o a m e a s u r e m e nt s   o f   t h e   s i m ul a t i o m o de l   i s   e xpl a i n e i t h e   f o l l o w i n s e c t i o n s .             F i gu r e   1.   S i m u l a t i o n   m o de l   of   s i n gl e   p ha s e   l o a d   m e a s u r e m e nt s       2. 1 .   S i n gl e   p h as e   an d   th r e e   p h as e   l o ad   m e as u r e m e n t   an d   an a l ys i s   T h e   P r o t e us   V i s ua l   D e s i gn e r   s o f t w a r e   fo r   A r du i n o   ut i l i s e s   a   f l ow c h a r t   b a s e pr o gra m m i ng  s c h e m e   fo r   de s i g n i ng  a nd  i m pl e m e nt i n m i c r o - c o n t r o l l e f i rm w a r e   f o r   t h e   A r du i n o   s y s t e m .   P r o t e us   V i s ua l   D e s i g n e ha s   a   l a r ge   l i s t   o f   c o m po n e nt s   a v a i l a b l e   fo r   s i m u l a t i o n   ( i . e .   c urr e nt   s e n s i ng  m o dul e s ,   s e n s o r   p r o be s   fo r   m e a s u r e m e nt   e t c . ).   T h e   s y s t e m   i s   de s i g n e d   i s   e xpl a i n e i n   de t a i l   i t h e   f o l l ow i n g   s e c t i o n s .       2. 1 . 1 .   S i n g l e   p h as e   l o ad   m e as u r e m e n t   an d   an al ys i s     T h e   ge n e r a l   b l o c di a g ra m   o f   t h e   s y s t e m   de s i gn e f o r   s i ngl e   p h a s e   r e s i de nt i a l   l o a a n a l y s i s   a n d   pow e r   m a n a ge m e nt   s y s t e m   i s   s h ow n   i n   F i gu r e   3.   T h e   s y s t e m   i s   c o nn e c t e t t h e   di f fe r e nt   do m e s t i c   dc     (i . e .   l e l i g ht i ng)  a nd  a c   l o a ds   (i . e .   F a n s ,   T V   e t c . i n   a   h o m e ,   t hr o ugh   v o l t a ge   a nd  c urr e nt   s e n s o r s .   O n   s t a r t - u t h e   s y s t e m   pe r f o r m s   l o a a na l y s i s   o n   e a c h   r e s pe c t i v e   l o a d,   i n   a   s e que n c e   s t a r t i ng  f r o m   t h e   f i r s t   dc   l o a t o   t h e   l a s t   a c   l o a d.   D u ri n l o a a n a l y s i s   t h e   c urr e n t   s e n s o r s   (w h i c h   a r e   s e r i e s   c o n n e c t e t o   t h e   l o a d) ,   t h e   v o l t a ge   s e n s o r s   (w h i c h   a r e   pa r a l l e l   c o nn e c t e t o   l o a d)  a nd  po w e r   f a c t o r   s e n s o r s   (fo r   a c   l o a ds   o n l y )   s e n i n f o r m a t i o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       L oad  pow e r   and  e n e r gy   m anag e m e n t   s y s t e m   us i n pr o t e us   v i s ual   d e s i gn   s of t w ar e   ( Chi t r V e nu gopal )   1047   r e ga rdi n g   t h e   l o a c u rr e n t ,   v o l t a ge   a n d   po w e r   f a c t o r   p a r a m e t e r s   t o   t h e   A rdui n o   M e ga   256 b o a r d .     T h e   A r dui n o   M e ga   s y s t e m   c o n v e r t s   t h e   m e a s u r e a n a l o gue   s i g n a l s   f o r   v o l t a ge   a n c u rr e n t   s e n s o r s   i nt o   di g i t a l   v a l ue s ,   s o   t h a t   t h e   m e a s u r e p a r a m e t e r s   c a n   b e   us e t o   de t e r m i n e   t h e   r e a l   t i m e   pow e r   a n e n e r g y   v a l ue s .   T h e   l o a a na l y s i s   s um m a r y   i s   d i s pl a y e o n   t h e   A r dui n o   2 . i n c h   T F T   di s p l a y   s h i e l i n   a   t a b l e   f o r m a t .           F i gu r e   2.   F u l l   s i m ul a t i o n   s c h e m a t i c   d i a g r a m   t hr e e   p ha s e   m e a s ur e m e n t s           F i gu r e   3.   F u n c t i o na l   b l o c k   di a g r a m   of   s i n g l e - p h a s e   l o a d   m e a s ur e m e n t       T h e   s e c o n a s pe c t   o f   t hi s   s y s t e m   i s   t he   po w e r   m a na g e m e nt   a s pe c t ,   w hi c h   i s   a c hi e v e t h r o ug u s i ng   a ut o m a t i o n.   A u t o m a t i o n   i s   a c hi e v e b y   us i ng  s e ns o r s   a nd   m o du l e s   ( i . e .   l i g ht ,   t e m pe ra t u r e   a nd   t i m e i n   o rde t o   c o m p a re   m e a s u r e r e a d i ngs   a g a i ns t   t he   s e t   po i nt s .   T h e   l i g ht   s e n s o r   a nd  t e m pe ra t u r e   s e ns o r   p ro v i de   t he   A rd ui no   s y s t e m   w i t h   t hi s   i n f o rm a t i o n.   T h e   A rdu i n o   s y s t e m   a pp l i e s   A D c o n v e r s i o n   t e c hni q ue s ,   i o rde r   t o   de t e rm i ne   t h e   m e a s u r e v a l ue s .   T he   R e a l   T i m e   C l o c (R T C)  m o du l e   s e n ds   t h e   t i m e   a nd  d a t e   t o   t he   A rd u i n o   s y s t e m ,   w hi c c a a l l o w   t h e   s y s t e m   t o   ke e p   t ra c o f   t h e s e   p a ra m e t e r s .   T h e   do m e s t i c   D C   a nd  s i ng l e   p ha s e   A C   po w e r   m e a s u r e m e nt   a nd   l o a d   a na l y s i s   c a l c u l a t i o ns   us e d   i t hi s   de s i g n   a r e   s h o w e x p l a i ne d   i t he   f o l l o w i ng   s e c t i o n s .     2. 1 . 2 Th r e e   p h as e   l o ad   m e as u r e m e n t   an d   an a l ys i s     T h e   f un c t i o n a l   b l o c k   di a g r a m   f o r   t h e   t hr e e   ph a s e   l o a a n a l y s i s   a n pow e r   m a n a ge m e nt   s y s t e m   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   4 .   T h e   s y s t e m   a ppl i e s   t h e   s a m e   m e t h o do l o g y   of   s i n gl e   p ha s e   l o a a na l y s i s   t o   e a c h   r e s pe c t i v e   pha s e   of   t h e   t hr e e   p h a s e   s y s t e m   w h i c h   i s   de l i v e r i ng  po w e r   t o   a   s i n gl e   l o a ( i . e .   a   t hr e e   pha s e   m o t o r o m ul t i p l e   l o a ds   t hr o ug h   l o a d i n o n   e a c h   p h a s e   (i . e .   b ui l di ng s   a n s t r e e t   l i g h t i n us i ng  t hr e e   pha s e   s y s t e m ).   T h e   c urr e n t   a n v o l t a ge   s e n s o r s   s e n i n f o r m a t i o n   a b o ut   t h e   c urr e n t   a n v o l t a ge   m a g n i t ude s   f o r   e a c h   r e s pe c t i v e   ph a s e ;   f ur t h e rm o r e ,   t h e   c u rr e n t   a nd  v o l t a ge   s i gna l s   a r e   f e t o   t h e   pow e r   f a c t o r   m e a s u r e m e n t   c i r c ui t .   T hi s   c i r c ui t   a pp l i e s   t h e   c o n c e pt s   of  pow e r   f a c t o r   m e a s u r e m e nt ,   a s   m e nt i o n e u n de r   t h e   m e t h o do l o g y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   2 N o v e m b er   20 20  :     10 44   -   10 52   1048   s e c t i o n   f o r   pow e r   f a c t o r   m e a s u r e m e n t   a n de t e rm i n e s   t h e   p ha s e   di f f e r e n c e   be t w e e n   t h e   v o l t a ge   a n c u rr e n t   s i g n a l s .   T hi s   A r dui n o   M e ga   s y s t e m   t h e n   m e a s u r e s   t h i s   p ha s e   di f fe r e n c e   a n de t e rm i n e s   t h e   po w e r   f a c t o r .   O n c e   t h e   po w e r   f a c t o r   i s   de t e r m i n e d,   t h e   po w e r   f o r   e a c h   p h a s e   c a b e   de t e r m i n e d.           F i gu r e   4.   F u n c t i o na l   b l o c k   di a g r a m   for   t hr e e - p h a s e   l o a d   m e a s ur e m e n t       2. 2 .   C u r r e n t   an d   v o l tage   m e as u r e m e n t   in   v i s u al   d e s i gn e r   T h e   s i m u l a t i o m o de l   o f   c ur r e n t   s e n s o r   c i r c ui t   i s   s h o w n   i n   A ppe n d i x.   V i s ua l   D e s i g n e h a s   a n   A CS - 712  H a l l   E f f e c t   c ur r e nt   s e n s i n m o dul e   fo r   v a ri o us   di ff e r e nr   ra t i ngs   (i . e .   A ,   10  A ,   30  A ).   T h e s e   s e n s o r s   c a n   b e   i n t e r f a c e w i t h   t h e   A r d ui n o   A D pi n s   i n   o r de r   t o   de t e r m i n e   t h e   di gi t a l   s i g na l   o f   t h e   c urr e nt   m e a s u r e m e n t .   T h e s e   s e n s o r s   c a n   b e   us e t o   m e a s u r e   A C   a nd  D C   c urr e nt s   du r i ng  s i m u l a t i o n.   V o l t a ge   s e n s o r s   c a n   b e   b ui l t   us i n t h e   c o m po n e n t s   r e a di l y   a v a i l a b l e   (i . e .   T r a n s f o r m e r s ,   r e s i s t o r s ,   di o de s   e t c . o n   V i s ua l   D e s i g n ,   a s   V o l t a ge   s e n s i n m o dul e s   a r e   n o t   r e a d i l y   a v a i l a b l e .   T h i s   v o l t a ge   s e ns o r   c a n   b e   i n t e r f a c e t o   t h e   A r du i n o   A D pi n s ,     i n   o rde t o   c o m put e   t h e   v o l t a ge   m e a s u r e m e nt   f o r   t h e   l o a d   i o pe r a t i o n .     2. 2 . 1 DC   c u r r e n t   m e as u r e m e n t   T h e   dc   c urr e n t   f o r   t h e   dc   l o a w i l l   b e   m e a s ur e us i ng  t he   H a l l - e f fe c t   A CS - 712 -   A m c u rr e nt   s e n s o r .   T h e   s e n s o r   c u rr e n t   a l go ri t hm   i s   de s i g n e b a s e o n   t h e   da t a s h e e t .   T h e   s e n s o r   c urr e n t   i s   de t e r m i n e b a s e o n   t h e   o ut put   v o l t a ge   of   t h e   s e n s o r   us i ng  t h e   o ut put   vo l t a ge   c h a ra c t e ri s t i c   ve r s us   i n put   s e n s o r   c urr e n t   f r o m   t h e   da t a s h e e t   s h o w n   i [10] .   By   r e a d i n t h e   a na l o g ue   vo l t a ge   a t   t h e   o ut p ut   o f   t h e   c urr e n t   s e n s o r,     us i n t h e   A D C   o f   t h e   A r d ui n o   M e ga ,   t h e   s e n s o o ut pu t   v o l t a ge   (V c a b e   de t e r m i n e d.     2. 2 . 2 AC   c u r r e n t   m e as u r e m e n t   T h e   a c   c urr e nt   i s   m e a s u r e us i n t h e   A CS - 712  H a l l   e f fe c t   c urr e n t   s e n s o r ,   de pe n d i n o n   t h e   l o a d   b e i n m e a s u r e d.   I n   t h e   s i m ul a t i o n   a   20  A   r a nge   c urr e n t   s e n s o r   w a s   s e l e c t e d,   t h i s   c u rr e nt   s e n s o r   i s   c a pa b l e   of  m e a s u r i n b o t h   f o r w a r a nd  r e v e r s e   c urr e nt .   T h e   f un c t i o n   o f   t h e   o ut put   vo l t a ge   v e r s us   s e n s o r   c urr e nt   c a n   b e   ob t a i n e f r o m   t h e   da t a s h e e t   s h o w n   i n   [ 10].   T h i s   f un c t i o n   r e t u rn s   po s i t i v e   a n n e ga t i v e   r e s ul t s ,   de pe ndi n o t h e   o ut put   v o l t a ge   de t e r m i n e by   t h e   s e n s o r   o n   t h e   a dc .   T h e   s e n s o r   o ut put   v o l t a ge   i s   de t e rm i n e b y   r e a di ng  t h e   a na l o gue   v o l t a ge   (i . e .   i t e rm s   o f   a na l o gue   c o un t )   o f   t h e   c urr e nt   s e n s o r   a nd  t h e pe r f o r m i n g   a a d c o n v e r s i o n .   T h e   pe a c urr e n t   v a l ue   i s   ob t a i n e by   us i n a   l o o of   100  s a m pl e s   t a ke n   o ve r   a   pe r i o o 0. 02s e c .   (S uppl y   f r e que n c y   i s   50H z ).   T h e   rm s   v a l ue   i s   o b t a i n e d   f r o m   t h e   c a l c ul a t e pe a v a l ue .       2. 2 . 3 DC   v o l tage   s e n s o r   T h e   D V o l t a ge   s e n s o c i r c ui t   de s i g us e i s   s h o w n   i n   A pp e n di x .   F o r   t h e   dc   l o a ds ,   t h e   v o l t a ge   w a s   de t e r m i n e us i n a   hi g h   r e s i s t a n c e   di v i de r   i n   pa ra l l e l   w i t h   t h e   dc   l o a d,   t o   m i ni m i s e   t h e   c urr e nt   l o s s e s .     T h a t   t h e   A r du i n o   M e ga ’s   a n a l o gue   t o   di g i t a l   c o n v e r t e r   c a b e   us e t o   r e a t h e   a n a l o gue   i n pu t   v o l t a ge .       2. 2 . 4 AC   v o l tage   s e n s o r   T he   d e s i g n   o f   t he   s u b - c i rc u i t   f o t he   a c   v o l t a g e   s e ns o i s   s ho w n   i A p p e n d i x .   T he   c i rc u i t   m e a s u re s   t he   a c   v o l t a g e ,   b y   u s i ng   a   re c t i f i c a t i o m e t ho d .   S i nc e   t he   m i c ro c o n t ro l l e A D C   o t h e   A rd u i no   M e g a   c a re a d   a   m a x i m u m   o f   5   V   ( i . e .   1 0 2 3 ) ,   t he   m e a s u re d   s i g n a l   ne e d s   t o   b e   w i t h i t he   r a n g e   o f   0 - 5   V   d c .   T he   2 3 0   V   r m s   a c   s i g n a l   w i l l   b e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       L oad  pow e r   and  e n e r gy   m anag e m e n t   s y s t e m   us i n pr o t e us   v i s ual   d e s i gn   s of t w ar e   ( Chi t r V e nu gopal )   1049   s t e p p e d   d o w u s i n g   a   t r a ns f o r m e ( 4 6 : 3   t u r r a t i o )   t o   1 5   V   r m s ,   t h i s   s i g n a l   t he g e t s   re d u c e d   u s i n g   a   h i g re s i s t a nc e   re s i s t o d i v i d e r .   T h e   hi g re s i s t a n c e   d i v i d e s c a l e s   d o w t h e   1 5   V   r m s   a c   s i g n a l   a c c o r d i n g   t o   t he   re s i s t a nc e   d i v i d e r   r u l e .   T he   p e a k   v o l t a g e   o f   v o l t a g e   s e ns o i s   4 . 5 1   V ,   w h i c i s   w i t h i n   t h e   a d c   v o l t a g e   m e a s u re m e n t   r a n g e   a n d   t h i s   w i l l   p re v e n t   a ny   d a m a g e   t o   t he   a d c .   T h i s   s i ne   s i g n a l   t he n   u n d e r g o e s   f u l l   b r i d g e   re c t i f i c a t i o n ,   t h i s   re s u l t s   i n   t h e   s i ne   w a v e   i n p u t   b e c o m i ng   a   d c   s i g n a l .   T h i s   i s   ne c e s s a ry   t o   a l l o w   f o t he   m i c ro c o n t ro l l e t o   m e a s u re   t he   a n a l o g u e   p o i n t s   d u r i n g   b o t h   c y c l e s   ( p o s i t i v e   a n d   ne g a t i v e   h a l f   c y c l e s )   s o   t h a t   t h e   p e a k   v o l t a g e   c a n   b e   d e t e r m i ne d .     2. 3 .   Li gh t,   t e m p e r atu r e   an d   o c c u p an c y   s e n s o r   F o r   a n   A ut o m a t i c   O N / O F F   N i g h t l i g ht ,   t h e   l i g h t   n e e ds   t o   be   s w i t c h e O N   w h e n   t h e   m e a s u r e l i g h t   l e v e l   o ut doo r s   i s   l e s s   t ha n   t h e   s e t   po i n t   l i g h t   l e v e l   t ha t   us e r   pr e - s e t s .   T h e   l i g h t   s e n s o r   (L D R w i t h   s e t   po i n t   i s   us e i n   s i m ul a t i o b l o c k.   T h e   l i g h t   a nd  o c c upa n c y   s i m ul a t i o c i r c ui t   i s   s h o w n   i A ppe n di x.   T h e   t e m pe r a t u r e   s e n s o r   (L M - 35)  w hi c m e a s u r e s   t h e   t e m pe r a t u r e   o f   t h e   e xt e rn a l   e n v i r o n m e n t   a nd  a l l o w s   t h e   us e r   t o   p r e - s e t   t h e   s e t   po i nt   t e m pe r a t u r e   t o   c o n t r o l   t h e   f a a n d   h e a t e r   t o   s a v e   e n e r gy .   T h e   o c c upa n c y   c o un t e i s   b ui l t   us i n a   pa i o f   i n f r a r e t ra n s m i t t e a n d   r e c e i v e r s .         3.   R ES U LTS   A ND   DISCUSSIO N   T he   m a i o b j e c t i v e s   o f   t hi s   d e s i g a re   t o   d e s i g a   l o w   c o s t   l o a d   a na l y s i s   a nd   p o w e m a na g e m e nt   s y s t e m   f o re s i d e nt i a l   a nd   i nd u s t r i a l   a p p l i c a t i o ns ,   i n   o rd e t o   m e a s u re   re a l   t i m e   e ne rg y   u s a g e   f o v a ri o u s   o p e ra t i ng   l o a d s   f o r   e a c re s p e c t i v e   a p p l i c a t i o a nd   t o   p ro v i de   a   us e f ri e nd l y   s y s t e m   w i t a   l o a d   s u m m a ry   o f   t he   e l e c t ri c a l   c ha ra c t e ri s t i c s   f o e a c re s p e c t i v e   o pe ra t i ng   l o a d .   T h i s   w o u l d   e na b l e   t he   u s e i s   a b l e   t o   t a k e   a c t i o i m o n i t o ri ng   a nd   c u t t i ng   d o w o e ne rgy   u s a ge .   T o   a c hi e v e   t hi s   t a s k s ,   t he   d e s i g i s   d i v i d e d   i nt o   t w o   s e c t i o ns ,   s i ng l e   p ha a s e   a nd   t h re e   p h a s e   a nd   t he   re s u l t s   a re   a na l y z e d   a c c o rd i ng l y .       3. 1 .   S i n gl e   p h ae s   l o ad   p o w e r   m an age m e n t   an al ys i s   T h e   s pe c i f i c a t i o n   o f   t h e   l o a ds   t ha t   w e r e   t e s t e i n   t hi s   s i m ul a t i o n   m o de l s   i s   s h o w n   i n   T a b l e   1.     T h e   s c r e e n s h o t   o f   t h e   T F T   a f t e r   on e   m i nut e   o f   s i m ul a t i o f o r   t h e   l o a ds   s pe c i f i e i n   T a b l e   1   i s   s h o w n   i F i gu r e   5.   T h e   s e n s o r   i n f o rm a t i o i s   c o l l e c t e d,   a nd  t h e   e n e r gy   c o n s um e by   c o nn e c t e l o a ds ,   l i g ht   a nd  t e m pe ra t u r e   a dj us t m e n t   c o nt r o l   a r e   c a l c ul a t e i n   t h e   p r o gra m m i n s e c t i o n   o f   t h e   s o f t w a r e .   T h e   us e r   i n pu t   o pt i o n s   a r e   de s i g n e t o   v i e w   t h e   s e n s o r   i n f o rm a t i o n,   g ra p hi c a l   da t a   a n t h e   s e t t i ngs   f o r   s e t   po i n t   pa ra m e t e r s   a r e   s h o w n   i F i gu r e s   6 ,   a n d   8   r e s pe c t i v e l y .   T he   l o a d   a na l y s i s   re s u l t s   a re   s ho w i T a b l e s   2 - 6.       T a b l e   1.   L o a ds   m e a s u r e d   by   s i n g l e - p h a s e   m e t er   on   s i m ul a t i o n   L o a d   n a m e   L o a d   d e s c ri p t i o n   T y p e   Re s i s t a n c e   )   Q u a n t i t y   L i g h t s   1 2 W ,   1 2 V   l e d   d o w n l i g h t   (i n d o o r)   DC   12   3   O u t d o o L i g h t s   2 4 W ,   1 2 V   O u t d o o r   l e d   l i g h t   DC   6   1   G e y s e r   G e y s e r   (3 . 1 k W )   AC   17   1   F a n   P e d e s t a l   F a n   (3 0 0 W)   AC   176   1             F i gu r e   5 .   S c r e e n   di s pl a y   on   T F T   of   s i m ul a t i o n   of   r e a l   t i m e   s y s t e m   m e a s u r e m e n t   for   o pe ra t i ng   l o a ds     F i gu r e   6 .   S e n s o r   i n f o r m a t i o n   d i s pl a y e d   on     T F T   S c r e e n       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   2 N o v e m b er   20 20  :     10 44   -   10 52   1050       F i gu r e   7 .   B a g r a p h   s h o w i n g   pe r c e n t a ge   c o n s um e d   by   c o n n e c t e l o a ds       F i gu r e   8 .   S e t t i n gs   f o r   a dj us t i ng  s e t   po i n t s   f o r     l i g ht   a n d   t e m pe r a t u r e   c o nt r o l       T a b l e   2 .   R e s ul t s   f o r   V o l t a ge   m e a s u r e m e nt   a c c ura c y   of   s i n g l e - p h a s e   m e t e r   L o a d   V o l t a g e   ( V )         A c t u a l   v o l t a g e   ( V )   M e a s u r e d   v o l t a g e   ( V )   E rro r   (% )   L i g h t s   12   1 1 . 9 9   0 . 0 8 3   O u t d o o l i g h t s   12   1 1 . 9 9   0 . 0 8 3   G e y s e r   230   2 2 5 . 7   1 . 8 7 0   F a n   230   2 2 9 . 8   0 . 0 8 7     T a b l e   3 .   R e s ul t s   f o r   Cu rr e nt   m e a s u r e m e n t   a c c u r a c y   of   s i n g l e - p h a s e   m e t e r   L o a d     Cu rre n t   ( A )         A c t u a l   c u rre n t   ( A )   M e a s u r e d   c u rre n t   ( A )   E rro r   (% )   L i g h t s   3   3 . 0 1 8   0 . 6   O u t d o o l i g h t s   2   2 . 0 1 6   0 . 8   G e y s e r   1 3 . 4 8   1 3 . 4 9   0 . 0 7 4   F a n   1 . 3 0 4   1 . 3 2 1   1 . 3 0 4         T a b l e   4 .   R e s ul t s   f o r   po w e r   f a c t o r   a c c u r a c y   of   s i ngl e - p h a s e   m e t e r   L o a d   P o w e f a c t o r         A c t u a l   p o w e r   f a c t o r   M e a s u r e d   p o w e f a c t o r   E rro r   (% )   L i g h t s   1   1   0   O u t d o o l i g h t s   1   1   0   G e y s e r   1   1   0   F a n   1   0 . 9 9 8   0 . 2     T a b l e   5 .   R e s ul t s   f o r   po w e r   a c c ura c y   of     s i ngl e - p h a s e   m e t e r   L o a d     P o w e (W )         A c t u a l   p o w e r   (W )   M e a s u r e d   p o w e (W )   E rro r   (% )   L i g h t s   36   3 6 . 1 9   0 . 5 2 8   O u t d o o l i g h t s   24   2 4 . 1 8   0 . 7 5 0   G e y s e r   3100   3 0 4 7 . 1 0   1 . 7 0 6   F a n   300   3 0 3 . 2 0 1   1 . 6 0 7         T a b l e   6 .   R e s ul t s   f o r   e n e r gy   a c c ura c y   of     s i ngl e - p h a s e   m e t e r   T a b l e   7 .   R e s ul t s   f o r   po w e r   a c c ura c y   of     t hr e e -   p h a s e   m e t e r   L o a d   E n e r g y   (k W h )         A c t u a l   e n e r g y   (k W h )   M e a s u r e d   e n e r g y   (k W h )   E rro r   (% )     L i g h t s   0 . 0 0 0 6 0 0   0 . 0 0 0 5 9 7   0 . 5     G e y s e r   0 . 0 5 1 6 6 7   0 . 0 5 0 2 9 5   2 . 6 6     F a n   0 . 0 0 5 0 0 0   0 . 0 0 5 0 0 6   0 . 1 2       P h a s e   u n d e l o a d i n g   P o w e (W )     A c t u a l   p o w e r   (W )   M e a s u r e d   p o w e r   (W )   E rro r   (% )   Re d   P h a s e   3910   3 9 6 1 . 5 6   1 . 3 1 9   Y e l l o w   P h a s e   3910   3 8 7 8 . 5 8   0 . 8 0 4   Bl u e   P h a s e   3910   3 8 7 8 . 5 8   0 . 8 0 4         3. 2 .   Th r e e   p h as e   l o ad   p o w e r   m an age m e n an a l ys i s   T h e   T F T   d i s p l a y   a f t e r   o n e   m i n ut e   o f   s i m ul a t i o n   f o r   t h e   a b ove   t hr e e   p ha s e   i n duc t i o n   m o t o r   i s   s h o w n   F i gu r e   9.   T h e   t e s t e r e s ul t s   a r e   s h o w n   i n   T a b l e   a n T a b l e   8.   T h e   r e s ul t s   s h o w s   a   c l o s e   pr o xi m i t y   o ve r   a   s i m ul a t i o n   pe ri o o f   o n e   m i nut e .   T h e   a c t ua l   e n e r gy   c o n s um e i s   c o m pa r e a g a i n s t   t h e   a n d   t h e   m e a s u r e e n e r gy .   T h e   di f f e r e n c e   b e t w e e n   t h e   t w o   qua n t i t i e s   i s   due   t o   t h e   A r dui n o   M e ga   s y s t e m   r o un d i n up  o r   r o u n di ng  do w n   t h e   a na l o gue   v o l t a ge s   b e i n g   r e a d   t o   t h e   n e a r e s t   i nt e ge r.   T h e   r e s ul t s   c a n   b e   i m p r o v e by   t a ki n m o r e   s a m p l e s   f r o m   t h e   a c   vo l t a ge   a n c u rr e nt   s e n s o r,   o ve r   s m a l l e r   i nt e r v a l s   s o   t h i s   w o ul i n c r e a s e   t h e   a c c ur a c y   i n   de t e rm i ni n t h e   pe a v a l ue   a nd  t h e r e f o r e   i m p r o v e   t h e   a c c ur a c y   of   t h e   rm s   v o l t a ge   a n d   c urr e nt   c a l c ul a t i o n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       L oad  pow e r   and  e n e r gy   m anag e m e n t   s y s t e m   us i n pr o t e us   v i s ual   d e s i gn   s of t w ar e   ( Chi t r V e nu gopal )   1051       F i gu r e   9 .   S c r e e n   di s pl a y   o n   T F T   o f   s i m ul a t i o o f   r e a l   t i m e   m e a s u r e m e n t   f o r   o pe ra t i ng  t hr e e   p h a s e   l o a d   T a b l e   8 .   R e s ul t s   f o r   e n e r gy   a c c ura c y   of     t hr e e - pha s e   m e t e r   P h a s e   u n d e l o a d i n g   E n e r g y   (k W h )   Re d   P h a s e   0 . 0 6 5 1 6 7   0 . 0 6 5 4 4 8   0 . 4 3 2   Y e l l o w   P h a s e   0 . 0 6 5 1 6 7   0 . 0 6 4 0 6 9   1 . 6 8 5   Bl u e   P h a s e   0 . 0 6 5 1 6 7   0 . 0 6 4 0 6 9   1 . 6 8 5         4.   C O N C LU S I O N     T h e   s i n g l e   p h a s e   a n t hr e e   p h a s e   l o a d   a na l y s i s   a nd  po w e r   m a n a ge m e nt   s y s t e m   us i n g   P r o t e us   V i s ua l   D e s i n w a s   s i m ul a t e a n t e s t e f o r   v a ri o us   l o a v a l ue s   s i m i l a t o   r e s i de nt i a l   a n d   i ndus t r i a l   l o a p a ra m e t e r s .   T h e   s i m ul a t i o n   r e s ul t s   r e p r e s e n t   t h e   i de a l   c a s e ,   i n c l u di n g   t h e   f a c t o r s   s uc h   a s   r e s i s t o t o l e ra n c e s   a n s t r a y   i n duc t a n c e s   w e r e   n o t   t a ke i nt o   a c c o un t .   T h e   g r i d   po w e r   i s   us ua l l y   n o t   a c c ur a t e   a t   230V rm s   a l w a y s   due   t ha r m o n i c s   a n c h a nge   i n   l o a di ng.   T h e   l o a po w e r   m a na ge m e n t   s y s t e m   c a n   c ha n ge   due   t o   c o n s um e r s   c o n n e c t i n a n d i s c o nn e c t i n l o a ds   t hr o ug h o ut   t h e   d a y ,   h e nc e   t h e   a c   v o l t a ge   i n   S o ut h   A f ri c a   c a n   v a r y   f r o m   220 - 250   V   rm s .   H e n c e   t h e   m e a s u r e d   r m s   v o l t a ge   w o n ’t   b e   c l o s e   t o   t h e   i de a l   v a l ue   o f   230  V   rm s .     T h e   l o a a na l y s i s   a n po w e r   m a n a ge m e nt   s y s t e m   di s c us s e i n   t hi s   p a pe r   m e e t s   t h e   o bj e c t i v e   of  s m a r t   e n e r gy   m e t e r i n a n a ut o m a t i c   l o a c o nt r o l   w i t h   s i m p l e   t e c hn i q ue   c o m pa r e t o   t h e   m e t h o ds   di s c us s e i n   S e c t i o n   1.   It   a l s o   of fe r s   a   us e r   f r i e n dl y   a n c o s t - e ff e c t i v e   e n e r gy   m e t e r i n s o l ut i o n.   T h e   s y s t e m   i n f o r m a t i o n   p r o v i de c a n   b e   e a s i l y   un de r s t o o by   t h e   us e r,   a s   d i s pl a y e i n   a   t a b l e   fo r m a t .   By   us i n t hi s   i n f o r m a t i o n,   us e r s   c a n   b e t t e r   t r a c t h e i r   e n e r gy   us a ge   a n c o nt r i b ut e   t o w a r ds   r e duc i n t h e i r   r e s pe c t i v e   e n e r g y   c o n s um pt i o n s ,   w h i c h   w i l l   c o n t r i b ut e   t o w a r ds   r e a c hi n g   e n e r gy   s a v i n go a l s   o f   t h e   c o un t r y   a n t h e   w o r l ov e r a l l .   T h e   s i m u l a t e d   r e s ul t s   p r o v e   t h e   e ff i e n c y   of   t h e   s y s t e m   i m e a s u r i ng  t h e   s i n g l e   p h a s e   a n d   t hr e e   p ha s e   c urr e n t   a n d   v o l t a ge   m e a s u r e m e n t s .       R EF ER EN C ES     [ 1 ]   J. - P .   G e n e t ,   D e s i g n   a   s m a l l   m e t e r i n g   s y s t e m   f o r   s m a l l   a n d   m e d i u m   s i z e d   b u i l d i n g s ,   S c h n e i d e r   E l e c t r i c ,   F r a n c e ,   2 0 1 0 .   [ 2 ]   M .   M a n n a k ,   P u b l i c   F i n a n c e   I n t e r n a t i o n a l ,   2 0 1 5 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p : / / w w w . p u b l i c f i n a n c e i n t e r n a t i o n a l . o r g / f e a t u r e / 2 0 1 5 / 0 6 / e c o n o m i c - i m p a c t - s o u t h - a f r i c a % E 2 % 8 0 % 9 9 s - e n e r g y - c r i s i s .   [ 3]   A .   Z i pp e r e r ,   e t   a l . ,   E l e c t r i c   E n e r g y   M a na g e m e nt   i t he   S m a r t   H o m e :   P e r s pe c t i v e s   o E n a b l i ng   T e c hno l o g i e s   a nd   C o ns um e r   B e ha v i o r , ”  P r oc e e di ngs   o f   t he   I E E E ,   v o l .   101 ,   no .   11,   p p .   2397 - 24 08,   2 013 .   [ 4]   l o a ds h e dd i ng . e s ko m . c o . z a ,   E s ko m ,   [ O nl i ne ] .   A v a i l a b l e :   ht t p: / / l o a ds he dd i ng . e s ko m . c o . z a / l o a ds h e dd i n g / d e s c r i pt i o n.   [ A c c e s s e 9   J ul y   2016 .   [ 5]   T .   A .   E di s o n,   E l e c t r i c   m e t e r ,   N e w   J e r s e y   P at e nt   25 545 ,   27  D e c e m be r   18 81 .   [ 6]   P .   A s w a t hy   a nd  C .   S ha n t hi ,   A A u t o m a t e E ne r g y   M e t e r i ng   S y s t e m ,   I nt e r n at i on al   J our nal   o f   A dv anc e d   R e s e ar c i n   E l e c t r i c a l ,   E l e c t r oni c s   an I ns t r um e nt a t i o E ng i ne e r i n g ,   v o l .   3 ,   no .   3 ,   pp .   8064 - 80 67 ,   2 014 .   [ 7]   S .   S v e ns s o n,   P o w e r   M a na g e m e n t   t e c hni que s   f o r   no n - s i nus o i d a l   c o ndi t i o n,   T he s i s - f o r   t he   de g r e e   o f   D oc t o r   of   P hi l o s o ph y ,   199 9 .   [ 8 ]   S .   M o d i ,   e t   a l . ,   I n t e l l i g e n t   E n e r g y   M a n a g e m e n t   S y s t e m   f o r   R e s i d e n t i a l   b u i l d i n g s   b a s e d   o n   Z i g B e e   T e c h no l o g y ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   P o w e r   S y s t e m   O p e r a t i o n   a n d   E n e r g y   M a n a g e m e n t   S y s t e m ,   v o l .   2 ,   n o .   1 - 2 ,   pp .   35 - 40 ,   2 0 1 1 .   [ 9]   O .   G .   M a r t i n s e a nd  S .   G r i m n e s ,   B i o i m pe d a nc e   a nd  B i o e l e c t r i c i t y   B a s i c s ,   U K   A c ade m i c   P r e s s ,   p .   2 13 ,   201 8 .   A l l e g r o   M i c r o s y s t e m s   L L C ,   2016.   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   ht t p: / / w w w . a l l e g r o m i c r o . c o m / e n/ P r o duc t s / C u r r e n t - S e ns o r - I C s / Z e r o - To - F i f t y - A m p - I nt e g r a t e d - C o nduc t o r - S e ns o r - I C s / A C S 712. a s p x .   [ 10]   I U.   R a hm a n,   S m a r t   N e t   E ne r gy   M e t e r i ng   S y s t e m ,   J our nal   o f   E l e c t r i c al   and  E l e c t r oni c   Sy s t e m s ,   v o l .   7,   no .   4,     pp.   28 5 - 289,   2 018 .   [ 11]   A de e r i b i g be   I s r a e l   A de ki t a n ,   e t . a l .   D a t a   b a s e i nv e s t i g a t i o o f   t he   e ne r gy   m e t e r i ng   t y pe ,   bi l l i ng   a nd  us a g e   of   s a m pl e d   r e s i de n t s   o f   O t a   c o m m uni t y   i N i g e r i a ,   D at a   i B r i e f v o l .   20 ,   pp .   1 59 - 172 ,   2018   [ 12]   A m r i t a   S i ng h,   e t . a l .   I o T   ba s e s m a r t   e n e r g y   m e t e r ,   I n t e r na t i ona l   J our nal   of   A dv anc e   R e s e ar c and   D e v e l opm e n t ,   v o l .   3,   no .   3,   p p.   32 8 - 331 ,   2 018   [ 13]   S a ndhy a   S hi nde ,   e t . a l .   I o T   ba s e S m a r t   E n e r g y   M e t e r ,   I nt e r n at i o nal   J ou r na l   o f   T r e nd  i n   Sc i e nt i f i c   R e s e ar c and   D e v e l opm e nt   ( I J T SR D ) ,   v o l .   1 ,   no .   6 ,   pp .   1150 - 11 53 ,   2 017   [ 14]   M .   P r a t h i k , e t   a l ,   " S m a r t   E ne r gy   M e t e r   S ur v e i l l a nc e   U s i ng   I o T , "   201 I nt e r n at i ona l   C onf e r e nc e   on   P ow e r ,   En e r gy , C ont r o l   and   T r ans m i s s i o S y s t e m s   ( I C P E C T S) ,   C he n na i ,   pp .   186 - 189 ,   201 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   2 N o v e m b er   20 20  :     10 44   -   10 52   1052   [ 15]   V e da n t   P a r m a r ,   e t   a l . ,   H i - T e c E ne r g y   M e t e r   w i t h   A ut o m a t i c   L o a C o nt r o l ,   I n t e r na t i ona l   J our nal   o f   S c i e nc e   T e c hnol o gy   &   E ngi ne e r i ng,   v o l .   1,   no .   11 ,   pp .   5 - 62 ,   201 5.   [ 16]   A s hw i ni   K um a r i ,   e t   a l . ,   A r t i f i c i a l   N e ur a l   N e t w o r k - B a s e S m a r t   E ne r g y   M e t e r   M o ni t o r i ng   a nd  C o nt r o l   U s i ng   G l o ba l   S y s t e m   f o r   M o bi l e   C o m m uni c a t i o M o dul e ,   S of t   C om pu t i n f or   P r obl e m   Sol v i ng,   v o l .   1057 ,   pp . 1 - 8 ,   2 019 .   [ 17]   R a he e l   M uz z a m m e l ,   e t . ,   A dv a nc e e ne r g y   m a na g e m e nt   s y s t e m   w i t t he   i nc o r po r a t i o o f   nov e l   s e c ur i t y   f e a t ur e s ,   I nt e r na t i o na l   J o u r na l   o f   E l e c t r i c a l   a n C o m put e r   E ng i n e e r i ng   ( I J E C E ) ,   20 20 ,   v o l . 10 .   N o .   4 ,   pp .   3978 - 39 87.   [ 18]   M .   B r a g a r d,   e t   a l . ,   " T h e   B a l a nc e   o f   R e ne w a b l e   S o u r c e s   a n U s e r   D e m a nd s   i G r i ds :   P o w e r   E l e c t r o ni c s   f o r   M o dul a r   B a t t e r y   E ne r gy   S t o r a g e   S y s t e m s , "   I E E E   T r a ns a c t i on s   on   P ow e r   E l e c t r on i c s ,   2010 ,   V o l .   25 ,   N o .   12,     pp.   30 49 - 3056   [ 19]   K .   T hi r ug na n a m ,   e t   a l . ,   " B a t t e r y   i nt e g r a t e s o l a r   pho t o v o l t a i c   e ne r gy   m a na g e m e nt   s y s t e m   f o r   m i c r o - g r i d, "   20 15   I E E E   I nn ov a t i v e   Sm a r t   G r i d   T e c hno l og i e s   -   A s i ( I SG T   A SI A ) ,   B an gk ok ,   2015 ,   pp .   1 - 7   [ 20]   M .   A .   A .   P e dr a s a ,   e t   a l . ,   " C o o r di na t e S c he dul i ng   o f   R e s i de nt i a l   D i s t r i bu t e E n e r g y   R e s o ur c e s   t o   O pt i m i z e   S m a r t   H o m e   E ne r g y   S e r v i c e s , "   i n   I E E E   T r an s ac t i ons   on   Sm ar t   G r i d ,   v o l .   1,   no .   2,   20 10,   p p.   13 4 - 143   [ 21]   R a hul   G a ne s S a r a ng l e ,   e t   a l . ,   G S M   B a s e P o w e r   M e t e r   R e a d i ng   a nd  C o nt r o l   S y s t e m ,   I n t e r na t i ona l   J o ur n al   of   A dv an c e R e s e ar c h   i C om pu t e r   E n gi ne e r i n &   T e c hno l og y ,   V o l   1 ,   I s s .   4 ,   2012 ,   pp .   273 - 279 .   [ 22]   L .   K a r un a r a t h ne ,   e t   a l . ,   " M o de l   ba s e d   po w e r   a nd  e ne r gy   m a na g e m e nt   s y s t e m   f o r   P E M   f ue l   c e l l /   L i - I o ba t t e r y   dr i v e n   pr o pu l s i o s y s t e m , "   5t I E T   I n t e r na t i o nal   C on f e r e nc e   on  P ow e r   E l e c t r on i c s ,   M ac h i ne s   and   D r i v e s   ( P E M D   2010) ,   20 10,   p p.   1 - 6   [ 23]   H .   L e e ,   e t   a l . ,   " O p e r a t i o a nd  C o nt r o l   S t r a t e g y   of   E ne r gy   M a n a g e m e nt   S y s t e m   f o r   L V D C   D i s t r i bu t i o S y s t e m , "   201 I E E E   4t I n t e r na t i o nal   F ut u r e   E ne r gy   E l e c t r oni c s   C onf e r e nc e   ( I F E E C ) ,   20 19 ,   p p.   1 - 8   [ 24]   N a bi l   M o ha m m a e t   a l . ,   A   S m a r t   P r e p a i E ne r gy   M e t e r i ng   S y s t e m   t o   C o nt r o l   E l e c t r i c i t y   T he f t , I n t e r na t i ona l   C onf e r e nc e   on   P ow e r ,   E ne r gy   and   C o nt r ol ,   201 3,   pp .   562 - 56 9.   [ 25]   S o m e f un  T . E ,   e t   a l . ,   S m a r t   p r e p a i e ne r g y   m e t e r i ng   s y s t e m   t o   de t e c t   e ne r gy   t he f t   w i t f a c i l i t y   f o r   r e a l   t i m e   m o ni t o r i ng ,   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   E l e c t r i c al   an C om pu t e r   E n g i ne e r i ng ,   V o l .   9,   N o .   5,   20 19,   p p.   41 84    4191       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S         C h i t r V e n u go p al   h a s   c o m pl e t e he r   B a c he o l a r   o f   E ng i ne e r i ng   i E l e c t r o ni c s   a nd   C o m m uni c a t i o E ng i ne e r i ng   a nd  M a s t e r   o f   E ng i ne e r i ng   i P o w e r   E l e c t r o ni c s   a nd  D r i v e s   f r o m   B ha r a t h i d a s a U n i v e r s i t y ,   I ndi a .   S he   c o m pl e t e d   he r   P h. D   i n   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   f r o m   S A S T R A   U ni v e r s i t y ,   I ndi a .   S he   h a s   a ut ho r e s e v e r a l   r e s e a r c p a p e r s   pub l i s he i i n t e r na t i o na l   j o ur na l s   a nd  c o nf e r e nc e s .   S he   w o r k e i I ndi a ,   M a l a y s i a ,   E t h i o pi a ,   S o ut A f r i c a ,   W e s t   I ndi e s   a nd  c ur r e n t l y   w o r ki ng   a t   O r e g o I ns t i t u t e   o f   T e c hno l o gy ,   O R ,   U S A .   H e r   r e s e a r c i n t e r e s t s   i nc l ud e s ,   po w e r   e l e c t r o ni c s   a nd  m a c hi ne   d r i v e s ,   m i c r o - g r i a nd   s m a r t   g r i po w e r   s y s t e m s ,   r e ne w a b l e   e n e r g y   s o ur c e s ,   s o l a r   a n w i nd   p r e d i c a t i o s y s t e m   a nd   s o f t   c om put i ng   t e c hn i que s .           T h e r s h e n   G o v e n d e r   g r a dua t e d   f r o m   U ni v e r s i t y   o f   K w a Z ul u - N a t a l   w i t a   B a c he o l a r   de g r e e   i n   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng .   H e   i s   c ur r e n t l y   w o r ki ng   a s   a E l e c t r i c a l   E ng i ne e r   a t   M e r c e de - B e nz ,   S o ut A f r i c a .   D ur i ng   hi s   s t ud i e s   he   w o s e c o nd  pr i z e   i i nt e r na t i o na l   d e s i g c o m pe t i t i o n .     H i s   r e s e a r c i n t e r e s t s   a r e   i pr o g r a m m a bl e   l o g i c   c o nt r o l l e r s ,   po w e r   e l e c t r o ni c s   a nd   dr i v e s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.