Power line sensing via power line communication-based time-domain reflectometry

• Autor(a) principal: Oliveira, Lucas Giroto de
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFJF
• Texto Completo: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/9337
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA; Sensoriamento de redes de energia elétrica; Reflectometria no domínio do tempo; Comunicação via rede de energia elétrica; Power line sensing; Time-domain reflectometry; Power line communication

Esta dissertação começa com uma discussão sobre a adequação de pulsos típicos de comunicação de linha de energia (PLC) para sensoriamento de redes de energia elétrica por refletometria no domínio do tempo (TDR) baseada em compressão de pulso. Para este propósito, um sistema de TDR é cuidadosamente descrito, discutindo suas limitações e, finalmente, recorrendo à compressão de pulso. Em seguida, são apresentadas expressões fechadas para pulsos e suas respectivas funções de autocorrelação para típicos esquemas de modulação de PLC. Além disso, a adequação dos pulsos PLC considerados para fornecer medições de TDR é discutida em termos de resolução, eficácia da compressão de pulso, distorção e alcance. Em seguida, são discutidas as principais características e limitações de sistemas de TDR baseados no esquema de multiplexação Hermitiana simétrica por divisão de frequências ortogonais (HS-OFDM) para sensoriamento de redes de energia elétrica. Nesse sentido, um sistema de TDR baseado em HS-OFDM é descrito. Em seguida, as abordagens de processamento de reflectograma de compressão de pulso e estimação de canal são cuidadosamente descritas e os efeitos da parametrização do sistema de TDR e de esquemas de acesso múltiplo no desempenho do sistema de TDR baseado em HS-OFDM são abordados. Finalmente, um sistema de TDR baseado no esquema de multiplexação por divisão de chirps ortogonais (OCDM) é proposto para o sensoriamento de redes de energia elétrica. Após a descrição do modelo do sistema, é introduzido um esquema de acesso múltiplo que explora o teorema da convolução da transformação de Fresnel discreta modificada para permitir sensoriamento distribuído reflectométrico e transferométrico de redes de energia elétrica. Uma análise numérica comparativa entre os pulsos PLC considerados é realizada para bandas de frequência que compreendem PLC de banda estreita (NB) - e banda larga (BB). Primeiramente, pulsos PLC são comparados em termos de número de refletogramas obtidos ao longo do tempo e qualidade do refletograma. É mostrado que os pulsos NBPLC são adequados para a maioria dos cenários de rede de distribuição, sendo o uso de BB-PLC deixado para casos onde resoluções muito finas são desejadas. Análises numéricas adicionais são então apresentadas para apoiar a discussão realizada em sistemas de TDR multiportadoras com base nos esquemas HS-OFDMe OCDM. É mostrado que a estimação de canal supera a compressão de pulso para sistemas de TDR baseados em HS-OFDM. Uma comparação entre os esquemas de acesso múltiplo baseados em OCDM e HS-OFDM é então realizada. Os resultados numéricos mostram que o esquema de acesso múltiplo proposto baseado em OCDM resulta no maior número de medições ao longo do tempo, além de produzir a mesma resolução que seus pares baseados em HS-OFDM. Finalmente, o esquema de acesso múltiplo baseado em OCDM é ligeiramente superado pelo HS-OFDM baseado no acesso múltiplo por divisão de código e pelo HS-OFDM baseado em acesso múltiplo por divisão de frequência em alguns modems de redes de energia elétrica que constituem o sistema de sensoriamento distribuído em termos de razão sinal-interferênciamais- ruído (SINR).