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

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pereira, Samuel Castro
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122114
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Ivan Roberto Santana Casella
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spelling Contribuições ao uso de Power Line Communication para a Transmissão de Sinais de Controle em Smart GridsGERAÇÃO EÓLICAENERGIA RENOVÁVELPOWER LINE COMMUNICATIONPLCSMART GRIDWIND POWER GENERATION SYSTEMRENEWABLE ENERGY SOURCESPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENERGIA - UFABCOrientador: Prof. Dr. Ivan Roberto Santana CasellaCoorientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo CapovillaTese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Energia, Santo André, 2020.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.In order to analyze the potential and propose improvements to Power Line Communication (PLC) technologies applied to the transmission of control signals in Smart Grids (SG), this work presents the fundamentals of PLC technologies and describes in detail the characteristics of the main standards present in the market. The performance of the physical layer of these standards was analyzed for different PLC channel conditions, taking into account the different types of channel noise, such as thermal and impulsive noises. An analysis based on the results of these simulations and the characteristics of the standards, showed that narrowband PLCs (NB-PLC), such as the G3-PLC / IEEE 1901.2, are the most suitable for the investigated application. In addition to being robust and having a long range, these technologies are widely used for remote measurement of energy consumption, which allows taking advantage of an existing communication infrastructure. For the validation of the use of the G3-PLC / IEEE 1901.2 standard, a practical test of control data transmission, through a 100-meter power cable, was performed, however, some performance limitations were evidenced when the system was submitted to impulsive interferences. This fact motivated the creation of a proposal to improve the robustness of the studied system, without the need to change the standard and, therefore, the hardware used in the tests. This proposal is based on the use of a non-linear filter in conjunction with the PLC receiver and was tested, by means of computer simulations, in the transmission of power reference waveforms to a predictive control system of DFIG (Doubly-Fed Induction Generator) wind turbines. In the simulations, the analog control waveforms were digitized and transmitted by the G3-PLC / IEEE 1901.2 standard through a channel model based on the parameters of a typical low voltage power grid. In this context, the proposed system, based on non-linear filters, allows to suppress these distortions and reconstruct the original waveform, even with the use of data packages corrupted by the PLC channel. The results of the simulations showed that the proposed system is capable of recovering the waveforms transmitted to the wind turbine without the need for retransmission of the corrupted data packages, even under critical conditions of signal-to-noise ratio, impulsive noise and multipath propagation, considerably reducing latency and increasing the robustness of the communication link.Casella, Ivan Roberto SantanaCapovilla, Carlos EduardoAraujo, Humberto Xavier deMuñoz, Rodrigo ReinaSousa, ThalesSguarezi Filho, Alfeu JoãozinhoPereira, Samuel Castro2020info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf210 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122114http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122114&midiaext=79196http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122114&midiaext=79195Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=122114porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-03-22T16:03:57Zoai:BDTD:122114Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2022-03-22T16:03:57Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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