sanzidd — IoTベースのスマート電力グリッド（パワークオリティ監視と自動制御）

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sanzidd — IoTベースのスマート電力グリッド（パワークオリティ監視と自動制御）

sanzidd — IoTベースのスマート電力グリッド（パワークオリティ監視と自動制御）

IoTと組込み技術を用いたスマート電力グリッドの試作リポジトリ。リアルタイムの電圧/電流センシング、産業級の力率検出、FFTによるTHD（全高調波歪）解析、キャパシタバンクの自動制御、故障分離、Blynkによるスマート負荷管理などを目指すプロジェクトの概要と開発メモが含まれています。現在はREADMEと数枚の撮影画像が格納された初期段階の状態です（学生開発、ESP32などを想定）。

https://github.com/sanzidd/sanzidd

概要

このリポジトリは、Sanzid Al Islam氏による「IoTベースのスマート電力グリッド：包括的なパワークオリティ解析と自動制御システム」のプロジェクトファイルをホストしています。目標はESP32などのマイコンと各種センサを組み合わせ、電圧・電流のリアルタイムセンシング、力率計測、FFTを用いたTHD（全高調波歪）解析、キャパシタバンクの自動投入/切断による無効電力補償、故障時の区分け、そしてBlynkプラットフォーム経由の遠隔監視・制御を行うスマートグリッド試作です。現在のリポジトリにはREADMEと数枚の画像があり、開発の概要・意図と初期の設計指針がまとめられています。GitHub

リポジトリの統計情報

  • スター数: 1
  • フォーク数: 0
  • ウォッチャー数: 1
  • コミット数: 4
  • ファイル数: 4
  • メインの言語: 未指定

主な特徴

  • リアルタイムの電圧／電流センシングを想定した設計（ESP32などを想定）
  • FFTによるTHD解析と産業級の力率（Power Factor）検出
  • キャパシタバンクの自動制御による無効電力補償と負荷管理
  • Blynkを用いたIoTベースの遠隔監視・制御インターフェイス

技術的なポイント

本プロジェクトの技術的要点は、電力信号の高精度な取得とデジタル信号処理（DSP）を組み合わせたパワークオリティ解析にあります。具体的には、電圧検出（例：ZMPT101B等の電圧センサ）と電流検出（ホール効果センサやCT）で得られるアナログ波形をマイコンのADCでサンプリングし、FFTを適用して各高調波成分を抽出、THD（Total Harmonic Distortion）を算出します。THDや高次高調波の把握は機器寿命や系統の電力品質評価に不可欠です。

力率（PF）測定では瞬時電力（瞬時電圧×瞬時電流）の平均をとり、実効電力（有効電力）と皮相電力からPFを算出します。FFT結果と位相差の解析を組み合わせることで、真の力率改善（位相補正）に加えて、高調波影響を考慮した補償制御が可能になります。キャパシタバンクの自動制御は、測定した無効電力量やPF閾値に基づいてリレー／コンタクタを駆動し、段階的にコンデンサを投入・切断して系統を最適化します。安全性のためインラッシュ／過渡保護、チャタ防止（デバウンス）、最小投入時間と最大投入回数などのガバナンスが必要です。

実装面では、ESP32のようなWi‑Fi対応マイコンはFFT演算やMQTT/Blynk経由の通信、OTA更新を担えるため適合性が高いです。ただし高精度ADCが必要な場合は外付けADC（ADS1115等）や差動増幅回路を使ってSN比を確保する設計が望まれます。また、サンプリング周波数とFFTポイント数、アンチエイリアシング（ローパス）フィルタの設計は正確な高調波解析に直結します。要点としては、センサのキャリブレーション、絶縁（安全規格）、高速サンプリング、リアルタイムの異常検出ロジック、そして遠隔監視UI（Blynk）による操作性確保です。現在のリポジトリは設計方針と開発者の紹介を中心にした初期段階で、詳細な回路図やファームウェアは今後の追加が期待されます。

プロジェクトの構成

主要なファイルとディレクトリ：

  • IMG_7216.heic: file
  • IMG_7231.heic: file
  • IMG_7233.heic: file
  • README.md: file

開発上の注目点と改善提案

  • ハードウェア：安全のため測定系は適切な絶縁と過電流保護（ヒューズ、サージ保護）を設けること。電圧センサとCTは精度・帯域幅を満たす部品を選定する。アンチエイリアス用アナログフィルタの実装が高調波解析の精度に寄与する。
  • サンプリング／DSP：電力系の基本周波数（50/60Hz）の整数倍を考慮したサンプリング周波数とFFT長を選ぶ。窓関数を適用しスペクトル漏れを低減する。リアルタイム性能を考え、ESP32単体で重い演算が難しければFFTライブラリの最適化や外部DSPを検討する。
  • 制御ロジック：ヒステリシスや最小作動時間を設け、リレーの過剰動作を防止。故障検出時は自動遮断とログ収集を行い、遠隔通知（Blynk通知やメール/MQTT）でオペレータに知らせる。
  • ソフトウェア／UI：Blynkを使ったプロトタイプは素早い可視化に有効だが、運用段階では安全・認証・ログ管理を考えた専用クラウドやMQTTブローカーの導入を検討する。

まとめ

学生による有望なスマートグリッド試作プロジェクトだが、現状は初期ドキュメントと画像のみで今後の設計・実装の拡充が期待される。

リポジトリ情報：

  • 名前: sanzidd
  • 説明: IoT-based Smart Power Grid system for comprehensive power quality monitoring and automated control. Features real-time voltage/current sensing, industry-grade power factor detection, THD analysis using FFT, automatic capacitor bank control, fault isolation, and smart load management via Blynk IoT.
  • スター数: 1
  • 言語: null
  • URL: https://github.com/sanzidd/sanzidd
  • オーナー: sanzidd
  • アバター: https://avatars.githubusercontent.com/u/157524490?v=4