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dc.creatorPrade, Lúcio Renê
dc.date.accessioned2021-10-22T19:38:03Z
dc.date.available2021-10-22T19:38:03Z
dc.date.issued2020-02-19
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/22563
dc.description.abstractThe current transformation scenario in power distribution networks signals the need for alternative solutions in communication systems employed in making them intelligent. As a premise, these alternatives should be easy to implement and affordable to allow their adoption in rural distribution networks, where the use of other technologies, such as mobile, is often not available. The increasing expansion of distributed generation associated with the maintenance of energy quality standards justifies the insertion of digital technologies in rural networks to achieve these goals. In this sense, this study introduces a new communication architecture with the Mesh topology, based on LoRa technology. The architecture adapts packet prioritization and multiple channel mechanisms to ensure the communication requirements necessary for the services. Several applications and protocols of a Smart Grid can coexist in the same communication system. The deployment of the architecture gave rise to a routing protocol adapted to the limitations of the radio technology used. Moreover, this study generated a co-simulation tool to evaluate and measure the automation projects in distribution networks, which aim to use the proposed system, besides the creation of hardware prototypes used in the implementation of the communication system. The gains of the proposed architecture can be observed when compared to traditional LPWAN networks and cellular technologies. The robustness of the system was evaluated with average latency measurement within the acceptable range for DNP3, Modbus, and NBR14522 applications. These indices are guaranteed by the packet prioritization and the multiple channels mechanisms. Furthermore, by applying the various channels mechanism, packet collision rates decreased by an average of 25%. The results prototyped show its potential employment in the management of intelligent rural distribution systems.eng
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectRede elétrica inteligentepor
dc.subjectArquitetura de comunicaçãopor
dc.subjectLoRa®por
dc.subjectSistema de distribuição de energia elétrica ruralpor
dc.subjectSmart grideng
dc.subjectCommunication architectureeng
dc.subjectRural electric power distribution systemeng
dc.titleUma arquitetura de comunicação com mecanismos para atendimento dos requisitos das redes elétricas inteligentes ruraispor
dc.title.alternativeA communication architecture with mechanisms to meet the requirements of rural smart grideng
dc.typeTesepor
dc.description.resumoO 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.por
dc.contributor.advisor1Abaide, Alzenira da Rosa
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2427825596072142por
dc.contributor.referee1Barriquello, Carlos Henrique
dc.contributor.referee2Pfitscher, Luciano Lopes
dc.contributor.referee3Milbradt, Rafael Gressler
dc.contributor.referee4Figueiredo, Rodrigo Marques de
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6011299816045062por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEngenharia Elétricapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétricapor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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