Anais do XIX Congresso Brasileiro de Automática, CBA 2012.
SMART GRIDS: APLICAÇÃO DA TECNOLOGIA PRIME – PLC EM UM SISTEMA REAL PARA
APLICAÇÕES EM SMART METERING
HERIBERTO B. NONEMACHER, DOUGLAS D. C. KARNIKOWSKI, PAULO S. SAUSEN, MAURICIO DE CAMPOS
Grupo de Automação Industrial e Controle, Depto. De Ciências Exatas e Engenharias, Universidade Regional
do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul (UNIJUÍ)
Rua Lulu Ilgenfritz - 480, 98700-000, Ijuí, RS, BRASIL
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ALEXANDRE C. OLIVEIRA
Laborátorio Eletrônica Industrial e Acionamentos de Máquinas, Depto. de Engenharia Elétrica, Universidade
Federal de Campina Grande (UFCG)
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PAULO RICARDO DA S. PEREIRA
DIVISÃODE PLANEJAMENTO E ENGENHARIA, DEPARTAMENTO DE PLANEJAMENTO DO SISTEMA ELÉTRICO,
COMPANHIA ESTADUAL DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA – CEEE-D
AV. JOAQUIM PORTO VILANOVA, 201 – PORTO ALEGRE/RS – CEP: 91410-400
E-MAILS: [email protected]
Abstract⎯ The concept of smart grids permits transform the electrical system, designed in the 40s of last century, in a modern
system with intelligent applications and high level of automation. This development must be observed more intense when the
large-scale use of electronic electricity meters with remote reading. Among the many existing technologies for transmitting data,
the communication through the actual structure of power grid known as PLC (Power Line Communication) is the most promising. Many standards have emerged in order to establish protocols and transmission media in smart grids In relation to the PLC
one of the most promising technologies is the PRIME (Powerline Intelligent Metering Evolution). This work objective presents a
concrete results from the PRIME technology application in a electricity distribution network in Brazil. The system was tested in a
metropolitan network of the city of Porto Alegre, with high load-flow characteristics and consumers primarily commercial. It can
be seen on the results obtained in the initial tests, the system proposed by the PRIME Alliance based on OFDM modulation, does
not show the desired performance when applied to an actual Brazilian system.
Keywords⎯ PRIME, PLC, Narrowband, Smart Grids. Smart Metering.
Resumo⎯ O conceito de Smart grids permite transformar o sistema elétrico, concebido na década de 40 do século passado, em
um sistema moderno com aplicações inteligentes e alto grau de automação. Esta evolução deverá ser percebida de forma mais intensa quando da utilização em larga escala dos medidores eletrônicos de energia elétrica com leitura remota. Entre as muitas
tecnologias existentes para a transmissão destes dados a transmissão das informações através da própria estrutura da rede elétrica
conhecida como PLC (Power Line Communication) é a mais promissora. Muitas normas e padrões vêm surgindo no sentido de
se estabelecer protocolos e meios de transmissão em smart grids. No que se refere ao PLC uma das mais promissoras é a tecnologia PRIME (PoweRline Intelligent Metering Evolution). Este trabalho, objetiva apresentar resultados concretos da aplicação da
tecnologia PRIME em uma rede de distribuição brasileira. O sistema foi testado em uma rede metropolitana da cidade de Porto
Alegre, com elevado nível de fluxo de carga e consumidores com características principalmente comerciais. Pode-se observar nos
resultados obtidos nos testes iniciais, que o sistema proposto pela Aliança PRIME, baseado na modulação OFDM, não apresenta
o comportamento desejado quando aplicado em um sistema real brasileiro.
Palavras-chave⎯PRIME, PLC, Banda Estreita, Redes Inteligentes, Medição Inteligente.
1
Introdução
Atualmente, em sistemas elétricos, existe a forte
tendência da utilização de novos padrões, protocolos,
estruturas entre outros meios que facilitem o uso da
tecnologia em todo o ciclo de geração, transmissão,
distribuição e consumo da energia elétrica. O conceito de Smart Grids engloba as tecnologias mais im-
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portantes e permite a concretização deste “novo”
sistema Elétrico. Ele permite transformar o sistema
elétrico, concebido na década de 40 do século passado, em um sistema moderno com aplicações inteligentes e alto grau de automação. Estes conceitos,
permitirão que as concessionárias de energia e os
consumidores mudem sua concepção de disponibilidade e consumo de energia elétrica.
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A evolução do sistema elétrico, entretanto, não
acontece de forma rápida, ele deve ser alterado de
forma gradual. Esta evolução deverá ser percebida de
forma mais intensa quando da utilização em larga
escala dos medidores eletrônicos de energia elétrica
com leitura remota, que permitirão aplicar novas
modalidades tarifárias e novos comportamentos de
consumo. Tanto a utilização de tais medidores quanto os demais conceitos de smart grids requerem meios eficientes e práticos de transmissão de dados. Estes, devem permitir a interação do consumidor com a
concessionária.
Entre as muitas tecnologias existentes para a
transmissão destes dados, a que possui grande potencial, é a transmissão das informações através da própria estrutura da rede elétrica, mais comumente conhecida como PLC (Power Line Communication). O
PLC tem como principal vantagem o fato de permitir
a utilização da infraestrutura existente, constituída
essencialmente pela estrutura primária da rede elétrica. Muitas normas e padrões vêm surgindo no sentido de se estabelecer protocolos e meios de transmissão em smart grids. No que se refere ao PLC uma das
mais promissoras é a tecnologia PRIME (PoweRline
Intelligent Metering Evolution) proporcionando padrões de protocolos e técnicas de modulação, entre
outros aspectos.
Este trabalho, objetiva apresentar resultados
concretos da aplicação da tecnologia PRIME em uma
rede de distribuição brasileira. O sistema foi testado
em uma rede metropolitana da cidade de Porto Alegre, com elevado nível de fluxo de carga e consumidores com características principalmente comerciais.
Outra particularidade desta rede, é que a mesma pertence ao sistema de distribuição subterrâneo reticulado. Este sistema tem como principal característica a
grande concentração de distribuição de cargas e ainda que todos os transformadores de distribuição (160
no total com 500kVA, classe 15kV) estão conectados
no secundário, se caracterizando assim como um
caso crítico para este tipo de sistema de comunicação.
Além do já exposto, as características de operação das redes elétricas no Brasil, o clima e sobretudo
a falta de padronização, têm se apresentado como
uma grande barreira para adoção destas tecnologias.
2 Smart Grids
Conforme Falcão (Falcão, 2010), as Smart Grids
(Rede Inteligente, traduzido para o Português) devem
ser entendidas muito mais como um conceito, do que
uma tecnologia propriamente dita. Este, se baseia na
utilização intensiva de tecnologia de automação,
computação e comunicações para monitoramento e
controle da rede elétrica, as quais permitirão a implementação de estratégias de controle e otimização
da rede de forma mais eficiente.
A geração descentralizada, conhecida também
por Geração Distribuída (GD), é uma componente
importante no conceito de redes inteligentes onde a
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energia é gerada junto ou próxima dos consumidores,
independente da potência, tecnologia e fonte de
energia utilizada. Essa geração seria essencialmente
formada por pequenas centrais compostas por fontes
de energias renováveis, ligadas na rede de distribuição através do uso da Eletrônica de Potência
(Wottrich, 2010).
Ocorrendo assim, a necessidade da integração
entre a infraestrutura do sistema elétrico de potência
e a infraestrutura de comunicações digitais e processamento de dados. Tal integração exigirá o desenvolvimento de novos métodos de gerenciamento e operação do sistema elétrico.
Ainda, segundo Falcão (Falcão, 2010), é possível atribuir as redes inteligentes inúmeros benefícios,
nos quais pode se mencionar:
• Capacidade de detectar, analisar, responder e
restaurar falhas na rede;
• Inclusão do comportamento dos consumidores
nos processos de planejamento e operação da
rede;
• Prover energia de qualidade;
• Integração de diversas fontes de energia;
• Mercado de energia mais competitivo, favorecendo o mercado varejista e a micro-geração;
Diversas tecnologias de comunicação se apresentam como opção de suporte para à Smart Grid,
podendo-se citar além do PLC, sistemas de RF PTP,
PMP e MESH (Wi-Fi mesh, zigbee), rede celular e
fibra óptica. A tendência indica que as redes inteligentes sejam atendida, não por apenas um sistema de
comunicação, mas pela união desses com seus nós de
rede supervisionados por um sistema de gerência
dedicado (Gonçalves & Granato, 2011).
Assim como as tecnologias citadas anteriormente, a tecnologia de Medição Eletrônica passou por
rápidas mudanças tecnológicas, possibilitando a curto prazo a implantação do monitoramento em tempo
real do consumo e da qualidade de energia elétrica
entregue aos consumidores, permitindo inclusive a
visualização destes dados pelo próprio consumidor.
A integração desses medidores e da comunicação digital forma o Smart Metering (Medição Inteligente, traduzido para o Português), que também faz
parte do conceito Smart Grid. Outros benefícios que
devem ser obtidos com a implementação do Smart
Metering são: diminuição das perdas de energia,
aperfeiçoamento da previsão de demanda de energia,
controle automático para cortes de energia, a possibilidade de tarifas de energia diferenciadas por horários
de consumo e a própria medição/controle da energia
produzida pela GD, onde é necessária a análise da
direção do fluxo de potência (Ali, et al., 2010).
Atualmente, um grupo de empresas e instituições
vem desenvolvendo um padrão de comunicação destinado à mediação remota, conhecido como PRIME.
O objetivo é o desenvolvimento de uma nova solução
aberta, de telecomunicações públicas e não proprietária, que irá apoiar não só as funcionalidades de medi-
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Anais do XIX Congresso Brasileiro de Automática, CBA 2012.
ção inteligente, mas também o progresso em direção
à Smart Grid (PRIME ALLIANCE, 2011).
A estrutura básica apresentada é ilustrada na Figura 1, demonstrando os componentes de uma Smart
Grid direcionada para medidores eletrônicos.
ração entre as duas técnicas de modulação é apresentada na Figura 2.
Figura 2: Comparação entre FDM e OFDM.
Figura 1: Estrutura básica do Smart Metering.
Como pode ser observado na figura 1, cada residência possui um medidor eletrônico individual, que
por sua vez, é constituído de um modem PLC operando como escravo na rede. Junto ao transformador
de distribuição existe um modem concentrador conectado as três fases do sistema, definido como base
de envio e recepção de dados. Cada modem base
(mestre) armazena os dados em um concentrador, os
envia através de um meio de comunicação para um
servidor central, que pode ser acessado para efetuar o
gerenciamento e faturamento. Neste caso, cabe-se
ressaltar que a Tecnologia PLC é mais adequada
apenas para a chamada última milha, após o concentrador normalmente são utilizadas infraestruturas
existentes, como fibra ótica, Internet (3G, ADSL,
etc...) ou ainda wi-fi/rádio.
A base desta estrutura portanto é a comunicação
pela rede elétrica, para o sistema PRIME a técnica de
modulação OFDM (Orthogonal frequency-division
multiplexing) , é a utilizada e será abordada no próximo capítulo.
3 Transmissão OFDM
O PLC é um sistema de telecomunicações que
utiliza a própria rede elétrica para transportar sinais
de telecomunicações em modulação de frequência.
Uma das técnicas de modulação utilizada para este
sistema é a OFDM, o qual surgiu a partir da técnica
FDM (Frequency Division Multiplexing) que é a
multiplexação por divisão de frequência, ou seja,
consiste na transmissão paralela de dados em diversas subportadoras como a modulação PSK (Phase
Shift Keying) ou QAM (Quadrature Amplitude Modulation) (Pinto & Albuquerque, 2002). Uma compa-
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O OFDM requer conjuntos de osciladores coerentes, resultando numa implementação complexa e
cara. Entretanto, esses processos de modulação e
demodulação podem ser executados de uma forma
mais simples, utilizando-se de algoritmos FFT (Fast
Fourier Transform) e IFFT (Inverse Fast Fourier
Transform) (Pinto & Albuquerque, 2002).
Cada subportadora pode ser constituída de uma
modulação PSK ou QAM. No caso do PSK, a transmissão da informação acontece através da alteração
de fase do sinal conforme o nível lógico do bit, o
nome desta modulação por representar apenas um bit
é conhecido como DBPSK (Differencial Binary
Phase Shift Keying). Também são utilizadas DQPSK
(Differencial Quadrature Phase Shift Keying) e a
D8PSK (Differencial Eight Quadrature Phase Shift
Keying), que utiliza de parâmetros de fase e quadratura da onda portadora (Maulburg, 2004). A constelação pode ser visualizada na Figura 3.
Figura 3: Modulação DBPSK, DQPSK, D8PSK.
A modulação por amplitude e quadratura (QAM
– Quadrature Amplitude Modulation) é resultante de
uma combinação entre as modulações ASK
(Amplitude Shift Keying) e PSK. O mapeamento por
código Gray é o método utilizado na distribuição do
código binário do diagrama de irradiação, pois a
distância de Hamming entre os adjacentes é uma
unidade (Laskoski, et al., 2006). Na Figura 4, estão
ilustradas três formas possíveis de fazer a modulação
16-QAM ou QAM16, nesta modulação é transmitido
4 bits de informação.
As larguras de banda propostas para utilização
em comunicação através da rede elétrica em baixa
tensão são classificadas como banda estreita (3kHz à
184,5kHz) e banda larga (1,7MHz à 30MHz). A banda estreita é destinada às companhias de distribuição
de energia, já é a banda larga será destinada a trans-
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missão de internet, com expectativas de atingir
200Mbps (Ross, 2011).
Figura 4: Técnicas de modulação QAM16.
Para sistemas Smart Grids, a banda estreita é baseada principalmente na regulamentação europeia
chamada CENELEC EN 50065: “Signaling on lowvoltage electrical installations in the frequency range
3kHz to 148,5KHz”, e estão distribuídas em faixas de
frequência, cada qual com a sua proposta de utilização (Kaspar, 2007).
Na Figura 5 tem-se uma ilustração da distribuição das bandas, e a seguir, na Tabela 1, a destinação
destas frequências.
Figura 5: Limite do nível de saída de acordo com as faixas de
frequência.
Tabela 1: Faixas de frequência CENELEC EN50065-1.
Banda
Proposta
-
Apenas companhias de distribuição
A
Companhias de distribuição com suas licenças
B
Disponível para consumidores sem restrição
C
Disponível para uso com protocolo de acesso de mídia
D
Disponível para consumidores sem nenhuma restrição
Assim como outros meios de comunicação, a
transmissão via PLC sofre com fatores de impedância e ruído. O ruído é gerado principalmente por cargas não lineares conectados à rede, e também por
acoplamento de ondas de rádio e influências atmosféricas. A atenuação é a perda de potência do sinal durante sua propagação e depende do comprimento
físico e da faixa de frequência transmitida. Outro
fator são os múltiplos percursos que compõem a rede, causando descasamento de impedâncias, dependendo principalmente das características físicas e da
topologia da rede (Çelebi, 2010).
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É possível citar como ruídos que podem interferir no funcionamento dos sistemas PLC o ruído de
fundo, ruído de banda estreita e o ruído impulsivo.
Entre os ruídos citados anteriormente, o ruído impulsivo é um dos que mais afeta a qualidade de transmissão PLC, tal ruído normalmente é gerado por
aparelhos elétricos (Çelebi, 2010).
O ruído impulsivo pode ser classificado em três
tipos:
• Ruído impulsivo periódico síncrono com a rede elétrica, geralmente causada por retificadores a diodo que operam em sincronia com o
ciclo da rede elétrica;
• Ruído impulsivo periódico assíncrono com a
rede elétrica, gerado pela comutação de conversores estáticos;
• Ruído impulsivo aperiódico, ocasionado por
chaveamentos transientes, acarretados principalmente por acionamentos de equipamentos
elétricos;
4 PRIME
O PRIME busca relacionamento ativo entre consumidor e concessionaria, promovendo um consumo
consciente e participativo através de novas modalidades tarifárias, e também criando uma interface que
permitirá com que as pessoas façam escolhas baseadas em informações em tempo real colaborando com
a sustentabilidade do serviço.
A tecnologia PRIME é baseada na modulação
OFDM em banda CENELEC-A. O objetivo é estabelecer um conjunto completo de padrões a nível internacional que permitirá a interoperabilidade entre
equipamentos e sistemas de diferentes fabricantes
(PRIME ALLIANCE, 2011).
O modelo de referência é baseado em protocolo
de camadas apresentadas na Figura 6.
Figura 6: Camadas do protocolo PRIME.
A camada de sub-convergência classifica o tráfego para associá-lo com sua conexão MAC apropriada. Esta camada realiza mapeamento de qualquer
tipo de tráfego a ser devidamente incluído no MAC
das unidades de serviço de dados. Assim, várias camadas de sub-convergência são definidas a fim de
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acomodar diferentes tipos de tráfegos (PRIME
ALLIANCE, 2008).
Já a camada MAC fornece funcionalidades do
núcleo MAC de acesso à rede, a alocação de largura
de banda, gerenciamento de conexão e resolução de
topologia. Foi definido para uma conexão ambiente
Mestre-Escravo orientado, e otimizado para ambientes de baixa tensão (PRIME ALLIANCE, 2008).
Na camada MAC, a subrede é composta de dois
tipos de nós. O nó base (mestre) e o nó de serviço
(escravo):
• O nó base é a raiz da árvore, atua como um nó
mestre, gerenciando e fornecendo conectividade à subrede. Há apenas um nó base de dados em uma subrede;
• O nó serviço são os ramos da árvore, esses
começam em um estado desconectado e são
responsáveis por conectar-se à subrede e de
comutar dados entre seus vizinhos.
Cada nó possui um endereço universal MAC de
48bits que será inserido no processo de fabricação. A
segurança da informação é realizada através do algoritmo de criptografia AES (PRIME ALLIANCE,
2008).
Por fim, a camada física (PHY) transmite e recebe MAC PDUs entre nós vizinhos. Ele é baseado em
multiplexação OFDM na faixa de frequência
CENELEC A e a taxa de dados pode chegar até
130kbps (PRIME ALLIANCE, 2008).
A modulação OFDM é gerada a partir de três
possíveis constelações PSK: DBPSK, DQPSK ou
D8PSK. Assim, teoricamente as velocidades alcançam em torno de 47kbps, 94kbps e 141kbps, respectivamente (PRIME ALLIANCE, 2008).
As descrições abaixo são parâmetros do PRIME
OFDM relevantes para manter a compatibilidade
entre as camadas físicas.
Tabela 2: Tabela de parâmetros físicos.
Frequência Banda de Base (Hz)
Espaçamento das subportadoras (Hz)
250000
488,28125
Número de subportadoras de dados
84
(Cabeçalho)
Nímero de subportadoras piloto
13
(Cabeçalho)
Intervalo FFT (amostras)
Intervalo FFT (µs)
Ciclo prefixado (amostras)
Ciclo prefixado (µs)
Intervalo de símbolos (amostras)
Intervalo de símbolos (µs)
Período do Preâmbulo
96
(Carga
Útil)
1
(Carga
Útil)
512
2048
48
192
560
2240
2048
Existem ainda, parâmetros da modulação para
cada subportadora OFDM, descrito na Tabela 3.
Tabela 3: Parâmetros de cada subportadora.
DBPSK
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DQPSK
D8PSK
Código Convolucional (1/2)
Informação de
bits por subportadora
Informação de
bits por símbolos
OFDM
Limite de dados
bruto (kbps
aprox.)_
Max. tamanho
MSDU (em bits)
com 63 símbolos
Max. tamanho
MSDU (em
bytes) com 63
símbolos
On
Off
On
Off
On
Off
0,5
1
1
2
1,2
3
48
96
96
192
144
288
21,4
42,9
42,
9
85,7
64,3
128,
6
301
6
604
8
604
0
12096
906
4
181
44
377
756
755
1512
113
3
226
8
E para o cabeçalho têm-se os seguintes parâmetros:
Tabela 4: Tabela de parâmetros para o cabeçalho.
Código Convolucional (1/2)
Informação de bits por subportadora
Informação de bits por símbolos OFDM
DBPSK
On
0,5
42
Cada transmissão começa com um preâmbulo
fixo. O preâmbulo é usado para fins de sincronização
e a estrutura é apresentada na tabela 5:
Tabela 5: Tabela de parâmetros para o cabeçalho.
Preâmbulo
Cabeçalho
Carga útil
2,048ms
4,48ms
M x 2,24ms
2 símbolos
M símbolos
Logo após o preâmbulo, 13 subportadoras piloto
são inseridos em cada um dos dois primeiros símbolos OFDM para fornecer informações suficientes
para estimar o erro de amostragem e o inicio da frequência de amostragem. Estes dois símbolos formam
o cabeçalho. O cabeçalho é modulado em DBPSK
com 84 subportadora de dados que compõem 84 bits
por símbolo, e sempre é enviado através da codificação convolucional (PRIME, 2008).
No entanto, a carga é codificada em DBPSK,
DQPSK ou D8PSK, dependendo da relação nível de
sinal-ruído (SNR) disponível para atingir o BER (Bit
error rate – limite de bit erro). Assim, a camada
MAC vai selecionar o melhor esquema de modulação
usando informações de erros dos últimos quadros. O
sistema então ira configurar-se dinamicamente para
fornecer o melhor compromisso entre rendimento e
eficiência na comunicação (PRIME, 2008).
Então, cada símbolo OFDM transporta uma carga de dados em 96 subportadoras e uma portadora
piloto, e em cada subportadora a carga será de 1, 2 ou
3 bits (PRIME, 2008).
5 Resultados Obtidos
O sistema testado foi instalado no sistema
network/reticulado da CEEE-D (Companhia Estadual
de Distribuição de Energia Elétrica) na região metro-
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Anais do XIX Congresso Brasileiro de Automática, CBA 2012.
politana de Porto Alegre. O sistema network, também
conhecido como sistema reticulado, é um modelo de
sistema de distribuição em baixa tensão, possuindo
um conjunto de transformadores cujos secundários
são ligados em paralelo, suprindo a carga. Essa topologia permite que o fornecimento de eletricidade se
mantenha mesmo que um ou mais transformadores
saiam de serviço, desde que a potência total dos
transformadores remanescentes seja igual ou superior
à demanda drenada pelas cargas, além disso, permite
a melhoria da característica de tensão secundária
(GOUVÊA, et al. 2005).
O transmissor de sinal PLC foi instalado no reticulado nordeste (RNE), na saída de baixa tensão do
transformador identificado pela caixa transformadora
T-103-7A (código CEEE-D), o qual tem o alimentador 2RNE como supridor de energia. A distância
aproximada entre o transmissor e receptor é cerca de
250 metros, uma vez que não existe um caminho
direto e os cabos contornam a praça.
Figura 8 – Característica de tensões RMS monofásicas mínimas e
máximas
Figura 7 - Localização do transmissor e receptor de sinal PLC.
Antes da análise do comportamento do sinal
PLC foi realizada uma avaliação da característica de
carga da região de estudo de transmissão de sinal
PLC na rede subterrânea network baseado na norma
IEEE 1159.. Para esta avaliação foi utilizado o analisador de energia modelo PowerGuide 4400 da marca
Dranetz®.
Conforme já esperado em função das características do sistema reticulado, as tensões possuem um
comportamento bastante estável mesmo sob variações de carga, conforme pode ser observado na figura 8.
Como os consumidores da região analisada são
caracterizados principalmente por unidades comerciais e residenciais, a corrente drenada da rede apresenta uma maior intensidade nos períodos comerciais.
Isso pode ser verificado na Figura 9, que apresenta os
valores mínimos e máximos das correntes RMS no
período de análise.
Ainda, em um sistema reticulado a impedância
série entre a carga geradora de harmônicas de corrente e o transformador é pequena, isso faz com que a
distorção da tensão seja pequena.
Figura 9 - Característica das correntes RMS mínimas e máximas
Figura 10 - Harmônicas de tensão mais significativas referentes à
fase A
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A Figura 10 apresenta o comportamento temporal das harmônicas ímpares de tensão mais significativas identificadas no período de avaliação da rede,
entre as harmônicas que apresentaram maiores amplitudes destacam-se a 3ª, 5ª, 7ª e 9ª, sendo que as
demais não apresentaram valores significativos em
comparação a estas e por isso não foram apresentadas.
A Figura 11 apresenta o comportamento temporal das harmônicas de correntes ímpares mais significativas identificadas no período de avaliação da rede,
entre as harmônicas que apresentaram maiores amplitudes destacam-se a 3ª, 5ª, 7ª e 9ª, sendo que as
demais não apresentaram valores significativos em
comparação a estas e por isso não foram apresentadas. Como se pode verificar, a presença de harmônicas acompanha o aumento da carga drenada da rede,
e tem maior magnitude especialmente em períodos
de carga comercial.
laboratório foi possível concluir que os reatores eletrônicos, de baixa qualidade, utilizados na iluminação fluorescente normalmente utilizado em consumidores comerciais são os principais causadores deste
efeito.
Figura 12 – Média Diária de amostras recebidas em função da
Hora do dia em março de 2012.
7 Conclusão
Figura 11 - Harmônicas de correntes mais significativas referentes
à fase A
O comportamento da transmissão de dados pode
ser verificado através da Figura 12, a qual demonstra
a média dos dados recebidos por horários do dia, no
mês de março de 2012. Na mesma figura pode-se
observar a comparação do sistema PRIME com modulação OFDM e um sistema tradicional PLC 2G
com modulação FDK ambos operando na Banda A
da norma CENELEC.
Fazendo-se um comparativo entre a figura 12 e a
figura 9, pode-se perceber que a perda da comunicação de dados do sistema PRIME se dá exatamente no
período de maior carga consumida através do transformador analisado, comprovando a influência do
fluxo de potência. No entanto, é possível observar
que o sinal do PLC PRIME, somente trafega na rede
adequadamente no horário compreendido entre as
24h. até 8h. Período em que a maior parte da iluminação dos consumidores, está desligada. Em testes de
ISBN: 978-85-8001-069-5
Como pode ser observado o sistema proposto
pela Aliança PRIME baseado na modulação OFDM,
não apresenta o comportamento desejado quando
aplicado em um sistema real, brasileiro.
Uma das causas da perda de pacotes é sem dúvida a influência do fluxo de carga na rede na transmissão dos dados. No entanto, detectou-se a presença
de componentes harmônicas e ruído impulsivo na
rede elétrica onde o sinal do PLC – PRIME esta presente. Este tipo de ruído é gerado principalmente por
conversores eletrônicos de baixa qualidade utilizado
em iluminação fluorescente, a mais utilizada nesta
região.
Neste sentido na versão final deste artigo será
incluída uma proposta de alteração na faixa de operação do sinal OFDM.
Agradecimentos
Os Autores agradecem ao apoio da CEEE-D, Programa de P&D ANEEL, e a UNIJUI.
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