Contribuições ao uso de Power Line Communication para a Transmissão de Sinais de Controle em Smart Grids

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Pereira, Samuel Castro
• Orientador(a): Casella, Ivan Roberto Santana
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do ABC
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Energia
• Link de acesso: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122114&midiaext=79196; http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122114&midiaext=79196/index.php?codigo_sophia=122114&midiaext=79195

Com a finalidade de analisar o potencial das tecnologias Power Line Communication (PLC) e propor melhorias para aplicações relacionadas à transmissão de sinais de controle em Smart Grids (SG), este trabalho apresenta os fundamentos da tecnologia PLC e descreve minuciosamente as características dos principais padrões presentes no mercado. O desempenho da camada física destes padrões foi analisado para diferentes condições de propagação do sinal por meio da rede elétrica, levando em consideração os diferentes tipos de ruído presentes, como o ruído térmico e o ruído impulsivo. Uma análise baseada nos resultados destas simulações e características dos padrões, demonstraram que os PLCs de banda estreita (NB-PLC), como o G3-PLC / IEEE 1901.2, são os mais adequados para a aplicação investigada, pois além de apresentarem robustez e longo alcance, são tecnologias largamente empregadas em aplicações de medição remota de consumo de energia, o que permite o aproveitamento de uma infraestrutura de comunicação já instalada. Para a validação do uso do padrão G3-PLC / IEEE 1901.2, foi realizado um teste prático de transmissão de dados de controle por meio de um cabo de energia de 100 metros, de modo que foram evidenciadas algumas limitações de desempenho quando o sistema foi submetido a interferências impulsivas. Este fato motivou a criação de uma proposta para aumentar a robustez do sistema estudado, sem a necessidade de alterações no padrão e, portanto, do hardware utilizado nos testes. Esta proposta é baseada no uso de um filtro não linear em conjunto com o receptor e foi testada, por meio de simulações computacionais, na transmissão de formas de onda de referência de potência de um sistema de controle preditivo para aerogeradores do tipo DFIG (Doubly-Fed Induction Generator). Nas simulações realizadas, as formas de onda analógicas de controle foram digitalizadas e transmitidas pelo padrão G3-PLC / IEEE 1901.2 por meio de um modelo de canal baseado nos parâmetros de uma rede elétrica de baixa tensão típica. Neste contexto, o sistema proposto, baseado em filtros não lineares, permite suprimir estas distorções e reconstruir a forma de onda original, mesmo com o uso de pacotes de dados corrompidos pelo canal PLC. Os resultados das simulações mostraram que o sistema proposto é capaz de recuperar as formas de onda transmitidas ao aerogerador sem a necessidade de retransmissão dos pacotes corrompidos, mesmo em condições críticas de relação sinal-ruído, ruídos impulsivos e propagação por multipercursos, reduzindo consideravelmente a latência e aumentando a robustez do link de comunicação.