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Título: Alocação resiliente de Equipamentos BPL para comunicação em redes elétricas de média tensão
Autor(es): Oliveira, Alinne Pereira de
Orientador: Rocha, Helder Roberto de Oliveira
Coorientador: Silva, Jair Adriano Lima
Palavras-chave: Comunicação de Dados via Rede Elétrica
Data do documento: 20-Abr-2017
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: Um dos principais apelos da comunicação de dados por meio da rede elétrica é o baixo custo de implantação desta tecnologia, visto que os cabos elétricos já estão instalados, além da capilaridade que a caracteriza. Com base neste apelo apresenta-se neste trabalho uma metodologia para alocação resiliente de equipamentos PLC (Power Line Communications) para comunicação em redes elétricas de média tensão. Sabe-se no entanto que, como as redes elétricas não foram customizadas para fins de transmissão de dados, interferências destrutivas existentes no meio de transmissão atrapalham a comunicação em altas taxas de transferências. Para altas frequências, o canal PLC é caracterizado como um canal com seletividade em frequência provocada pelo fenômeno denominado multipercurso, oriundo das derivações e descasamentos de impedância existentes ao longo o trecho principal de transmissão. Derivações com comprimento na ordem de 10% em relação ao trecho principal tem influência destrutiva sobre o sinal PLC por apresentar menor atenuação do sinal refletido e por isso chamadas na literatura de ramificações interferentes. Assim sendo, neste trabalho propõe-se uma metodologia para alocar estrategicamente a menor quantidade possível de equipamentos PLC para repetição de sinal considerando-se a presença ou ausência de ramificações interferentes. Além disso, sabendo que as redes elétricas em sua operação e/ou manutenção podem alterar seu cenário topológico e com isso prejudicar ou até mesmo interromper a comunicação de dados, o modelo aqui proposto deverá alocar repetidores de forma atender todos os cenários topológicos que a rede elétrica possa assumir. Outro problema a ser contemplado é a perda de qualquer repetidor sem que a comunicação via a própria rede elétrica seja prejudicada ou até mesmo interrompida. A metodologia proposta neste trabalho utiliza-se das metaheurísticas Algoritmo Genético e NBPSO (New Binary Particle Swarm Optimization) para gerar soluções de boa qualidade na solução do problema de alocação de repetidores em uma rede de comunicação de dados PLC, devido à particularidade do problema abordado. Além de igualar a quantidade de equipamentos alocados em uma rede real instalada em campo, o Algoritmo Genético proposto designou 14 repetidores PLC na rede elétrica de média tensão do Rio Preto do Oeste situada em São Mateus-ES, que deverá ser contemplada com a tecnologia em um futuro próximo.
Power line communications (PLC) appears as a good alternative for data communication due to the already installed and pervasive power distribution infrastructure. It is based on this features that, a methodology for resilient allocation of PLC equipments for data communication in medium voltage (MV) networks is proposed in this work. However, because electrical networks were not customized for data transmission purposes, destructive interference exists in the medium to degrades high data rate communications. In the frequencies above 1 MHz, the PLC medium is characterized as a multipath channel caused by the derivations and impedance mismatches that exists along the main transmission segment. Normally called interfering branches, the ramification lengths around 10 % of the main segment have a destructive influence on the PLC signal. Therefore, a methodology to strategically allocate the lowest quantity of PLC equipments in the MV considering the presence or absence of interfering branches is proposed. Moreover, due to changes in the topology of the electrical MV access network during its operation and/or mantainence, the proposed method should allocate repeaters to fit all the topological scenarios in order to prevent interruptions in the data communications. Another problem contemplated is the loss of any repeater without the powerline communications being impaired or even interrupted. The methodology proposed in this work uses metaheuristics based on a Genetic Algorithm and on a new Binary Particle Swarm optimization (NBPSO) to generate good solutions to the particular allocation problem addressed in this work. The same amount of PLC equipments installed in a real network was achieved after the application of the proposed methodology. Using the proposed Genetic Algorithm, the method also successfully designated 14 PLC repeaters for the MV located in Rio Preto do Oeste in S˜ao Mateus-ES, which should be addressed with technology in the near future.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9562
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