Método para caracterizaç˜ao em freqüência de redes aéreas de distribuiç˜ao primária visando a

249 Pages·2009·5.61 MB·English

Universidade Federal da Bahia
Escola Polit´ecnica
Departamento de Engenharia El´etrica
Curso de Mestrado em Engenharia El´etrica
CMEE-DEE-EP-UFBA
M´etodo para caracteriza¸c˜ao em frequ¨ˆencia
de redes a´ereas de distribui¸c˜ao prim´aria
visando a utiliza¸c˜ao da tecnologia PLC
Gabriel Rebou¸cas Fernandes
Orientador: Prof. Dr. Luiz Alberto Luz de Almeida
Co-orientador: Prof. Ph.D. Antonio Cezar de Castro Lima
Disserta¸c˜ao de Mestrado
apresentada ao Programa de Po´s-Graduac¸˜ao
´
em Engenharia El´etrica da UFBA (Area
de concentra¸ca˜o: Processamento de sinais)
´
(Area de concentrac¸˜ao: Telecomunica¸c˜oes)
como requisito parcial a obten¸ca˜o do grau de
Mestre em Engenharia El´etrica.
Nu´mero de ordem PPGEE:
Salvador, BA, agosto de 2009
Divis˜ao de Servi¸cos T´ecnicos
Cataloga¸ca˜o da publica¸ca˜o na fonte. UFBA / Biblioteca Central
Fernandes, Gabriel Rebouc¸as.
M´etodo para caracteriza¸ca˜o em frequ¨ˆencia de redes a´ereas de distribuic¸˜ao
prim´aria visando a utiliza¸c˜ao da tecnologia PLC / Gabriel Rebou¸cas Fernandes
- Salvador, BA, 2009
223p.
Orientador: Prof. Dr. Luiz Alberto Luz de Almeida
Co-orientador: Prof. Ph.D. Antonio Cezar de Castro Lima
Disserta¸ca˜o (mestrado) - Universidade Federal da Bahia. Escola polit´ecnica.
Programa de P´os-Gradua¸ca˜o em Engenharia El´etrica.
BA/UF/ CDU
M´etodo para caracteriza¸c˜ao em frequ¨ˆencia
de redes a´ereas de distribui¸c˜ao prim´aria
visando a utiliza¸c˜ao da tecnologia PLC
Gabriel Rebou¸cas Fernandes
Disserta¸ca˜o de Mestrado aprovada em 14 de agosto de 2009 pela banca examinadora
composta pelos seguintes membros:
Prof. Dr. Luiz Alberto Luz de Almeida (orientador) ............. DEE/UFBA
Prof. Ph.D. Antonio Cezar de Castro Lima (co-orientador) ...... DEE/UFBA
Prof. Dr. Fabiano Fragoso Costa ................................ DEE/UFRN
Prof. Dr. Osvaldo Pedreira Paix˜ao .............................. DEE/UFBA

Dedico este trabalho a minha
fam´ılia. Vocˆes s˜ao meu norte e a
minha raz˜ao.

Agradecimentos
`
−→ A Deus e a minha fam´ılia, especialmente `a minha mulher Joelma, meu filho Rafael,
a` minha m˜ae, meu pai e minhas irma˜s pelo apoio espiritual.
`
−→ A minha falecida vo´ Zenaide por todos os valores que me ensinou.
−→ Aos amigos e so´cios da NNSolutions e ao colega Omar Chura cujo trabalho e irreve-
rˆencia foram essenciais para superar os momentos mais dif´ıceis, pela f´e que tiveram
em mim quando eu a perdi.
−→ A todos os meus colegas e amigos que trabalharam comigo nas diversas etapas
diferentes do projeto PLC COELBA.
−→ Aos meus ex-alunos, que me ensinaram muito sobre o ser humano.
−→ Ao professor Luiz Alberto Luz de Almeida pela confian¸ca.
−→ Ao Departamento de Engenharia El´etrica da Universidade Federal da Bahia por
ceder o espa¸co f´ısico e parte dos equipamentos necessa´rios para a realiza¸c˜ao deste
trabalho.
`
−→ A COELBA e ao LACTEC, pelo apoio material a`s pesquisas.
`
−→ A todos os colegas que contribu´ıram com este trabalho, tornando mais agrada´veis
as horas no laborato´rio e enriquecendo o resultado com observa¸co˜es pertinentes.

Resumo
Estetrabalhotratasobreoproblemadeestimarfun¸co˜esdetransferˆenciapontoaponto
para sinais de at´e 10MHz em alimentadores da rede de distribui¸ca˜o prim´aria em m´edia
tensa˜o. Esta previsa˜o ´e feita com o objetivo de utilizar estes mesmos para a comunicac¸˜ao
PLC.
Apesar da tecnologia PLC ser uma id´eia antiga, a dissemina¸ca˜o para aplica¸c˜oes em
banda larga e a atribui¸ca˜o de novas funcionalidades em banda estreita ´e recente. A partir
dos anos 90 um grande esfor¸co vem sendo empreendido para melhor caracteriza¸ca˜o dos ca-
naisqueseformamnasredesel´etricas, principalmentenocontextodasredesdom´esticasde
baixa tensa˜o (BT). Um grande nu´mero de projetos piloto aconteceram principalmente na
Alemanha, China e Inglaterra entre outros. Atualmente a tecnologia para (BT) avan¸cou,
tornando-se consolidada e difundida, j´a contando com um grande nu´mero de fabricantes
em todos os elementos essenciais. O aproveitamento da rede de distribuic¸˜ao prim´aria
(RP) para realiza¸ca˜o do backbone digital para estes equipamentos ´e uma op¸c˜ao ja´ imple-
mentada, apesar do menor nu´mero de fabricantes interessados e solu¸co˜es dispon´ıveis.
Os modelos para as fun¸co˜es de transferˆencia (FT) dos canais PLC, quando dispon´ıveis
ajudam a aloca¸ca˜o otimizada da potˆencia no espectro, com uso de m´ınima potˆencia neces-
sa´ria, reduzindo o custo dos transmissores e evitando poss´ıveis interferˆencias com outros
sistemas. Quando se trata de PLC em alimentadores da rede de distribuic¸˜ao prim´aria, ha´
uma relativa escassez de modelos na literatura para frequ¨ˆencias acima de 1MHz.
Neste texto ´e proposto um m´etodo que utiliza conjuntamente: as existentes teorias de
transmiss˜aoemlinhascommulticondutores(MTL)“MulticonductorTransmissionLines”e
de ana´lise nodal; modelos propostos na literatura para os transformadores de distribuic¸˜ao
e para as perdas no solo considerando sempre sinais de at´e 10MHz.
A novidade nesta proposta ´e a integra¸c˜ao das teorias citadas em um algor´ıtmo de
encadeamentomatricialcapazestimarocomportamentodosinalPLCemumalimentador
completo. Os parˆametros das linhas, topologias dos alimentadores, cargas conectadas e
afins, sa˜o carregados a partir de bases de dados pr´e existentes ou calculadas pelo software.
O aproveitamento direto dos banco de dados utilizados pelas companhias de forneci-
mento de energia ´e um aspecto positivo. Neste texto sa˜o apresentadas todas as teorias
matem´aticas necessa´rias para a deriva¸ca˜o dos algor´ıtmos assim como alguns resultados de
sua aplica¸c˜ao.
Palavras-chave: Comunica¸ca˜o pela rede el´etrica, Transmiss˜ao em multicondutores,
Encadeamento matricial, Rede de distribui¸ca˜o.