Equalização não-linear supervisionada de transformadores de medição para aplicações em qualidade de energia - Almeida, Afonso Henrique Souza de (2024)
A Equalização de Canal engloba um conjunto de técnicas avançadas de processamento de sinais, essenciais em sistemas onde o meio de propagação interfere na informação transmitida através do canal. Sua aplicação visa mitigar os efeitos adversos causados por distorções em canais de comunicação, como atenuação, interferência, dispersão e não linearidades. A equalização é crucial para a Qualidade de Energia, considerando que o canal não apresenta uma resposta constante no domínio da frequência e portanto, distorce os componentes harmônicos e consequentemente o próprio sinal sendo transmitido. Em redes de média e alta tensão do sistema elétrico de potência, os transformadores de instrumentação desempenham um papel vital. Eles reduzem a magnitude dos sinais de tensão e corrente para níveis compatíveis com os equipamentos de medição. Esses transformadores, de custo elevado e projetados para longa vida útil, estão presentes em todas as subestações de energia e foram projetados para ter boa acurácia para a medição do componente fundamental e, portanto, não são adequados para a medição dos componentes harmônicos, podendo apresentar erros de magnitudes e fases maiores que 100%. Uma possibilidade de aproveitar esses transformadores para a utilização de medição de componentes harmônicos, ou para a aquisição de formas de ondas com distorção reduzida, é a utilização de equalização adaptativa. Este procedimento, pouco explorado na literatura para a melhoria dos transformadores de instrumentação (TI), é investigado nesta dissertação. Embora existam alguns poucos trabalhos de equalização adaptativa linear, este trabalho apresenta uma abordagem utilizando equalização adaptativa não linear. Deste modo, este trabalho apresenta o estudo de técnicas não lineares para tornar a equalização dos transformadores de instrumentação mais robusta. As técnicas investigadas incluem a Série de Volterra, a rede IIR Bilinear na forma de equação à diferença e as redes neurais. A motivação do uso da equalização não linear não está em equalizar as características não lineares dos canais, pois os canais utilizados neste trabalho são ainda lineares, mas sim, superar algumas restrições dos equalizadores lineares, como por exemplo, a necessidade de canal de fase mínima. Também se espera, com o uso da equalização não linear, melhorar a resposta em frequência do canal equalizado. Para quantificar a estabilidade do algoritmo, é observado o Erro Médio Quadrático (MSE), enquanto a precisão dos equalizadores é medida pela métrica do Erro Total do Vetor (TVE). Nos cenários estudados, a técnica Bilinear apresentou os melhores resultados em média, mantendo o TVE abaixo de 3% nos ensaios práticos. Todos os algoritmos utilizaram o processo supervisionado, necessitando, portanto, de um sinal de referência para o processo de equalização.