Uma arquitetura de comunicação com mecanismos para atendimento dos requisitos das redes elétricas inteligentes rurais
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Data
2020-02-19Primeiro membro da banca
Barriquello, Carlos Henrique
Segundo membro da banca
Pfitscher, Luciano Lopes
Terceiro membro da banca
Milbradt, Rafael Gressler
Quarto membro da banca
Figueiredo, Rodrigo Marques de
Metadata
Mostrar registro completoResumo
O atual cenário de transformação das redes de distribuição de energia elétrica sinaliza a necessidade de soluções alternativas para os sistemas de comunicação empregados no processo de torná-las inteligentes. Como premissa, essas alternativas deverão ser de fácil implementação e com custo acessível para permitir o uso em redes de distribuição rurais, onde, muitas vezes, o uso de outras tecnologias - como a celular - não está disponível. A crescente expansão da geração distribuída, associada à manutenção dos padrões de qualidade da energia, reforçam a necessidade da inserção dessas tecnologias de comunicação nas redes rurais. Com o propósito de prover uma alternativa para esse cenário, este trabalho propõe e implementa uma nova arquitetura de comunicação utilizando a topologia em malha baseada na tecnologia de rádio LoRa®. Essa arquitetura faz uso de mecanismos de priorização de pacotes para garantir a qualidade dos serviços que farão uso dessa rede e mecanismos de múltiplos canais, a fim de garantir os requisitos de comunicação necessários mesmo utilizando uma tecnologia de rádio com limitações de vazão. Essas características são importantes para que as várias aplicações e protocolos de uma Rede Elétrica Inteligente possam coexistir em um mesmo sistema de comunicação. O desdobramento da arquitetura originou um protocolo de roteamento adequado às limitações da tecnologia de rádio LoRa®. Também, gerou uma ferramenta de co-simulação para avaliar e dimensionar o sistema de comunicação das redes de distribuição que desejam fazer uso do sistema proposto. Ainda, como resultado, foram criados protótipos de hardware que atuam como nós de roteamento e interconexão com os equipamentos da rede elétrica, empregados na implementação do sistema de comunicação. A arquitetura proposta, se comparada às arquiteturas de redes LPWAN, a redes de sensores tradicionais e à arquitetura de redes celulares, apresenta ganhos significativos. Quanto à robustez do sistema, foi comprovado, com medidas de latência, jitter e perda de pacotes dentro do aceitável para aplicações DNP3, Modbus e NBR14522, índices estes garantidos pelo mecanismo de priorização de pacotes e pelos mecanismos de múltiplos canais de rádio. Com a aplicação de múltiplos canais, os índices de colisão de pacotes tiveram uma redução média de 25%. O sistema encontra-se na fase de protótipo, contudo, com os resultados obtidos, apresenta potencialidade de emprego no gerenciamento de sistemas de distribuição rurais inteligentes.
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