dissertação

Sistema de monitoramento e notificação de distúrbios na tensão elétrica para estações remotas de comunicação e Smart Grids

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Resumo

A crescente utilização de tecnologias de comunicação móvel nos últimos anos pode ser notada pelo aumento significativo no uso de dispositivos móveis como smartphones, navegadores GPS e dispositivos de monitoramento que utilizam redes sem fio como plataforma de comunicação. As estações de comunicação que suportam a operação dessas redes, tais como Wi-Fi, GSM e protocolos proprietários com frequências licenciadas entre outros, operam muitas vezes em locais remotos, em condições adversas, onde as redes de energia elétrica são mais vulneráveis a falhas e degradações. Este trabalho propõe o desenvolvimento de um sistema para monitorar e detectar distúrbios na rede elétrica operando em tempo real. A abordagem desenvolvida tem o objetivo de apoiar as estações remotas de comunicação, promovendo a comunicação de falhas aos operadores e integração deste cenário com o conceito de Smart Grid. Este projeto baseia-se na plataforma Arduino, empregada como um recurso computacional no processo de obtenção de dados e de comunicação redundante com a utilização de interfaces de rede Ethernet e GSM. Para o acoplamento do Arduino com a rede elétrica foi utilizado um circuito com redução de tensão. Para a detecção de distúrbios de tensão, foi utilizado um método baseado na distância euclidiana. Este método foi implementado na plataforma Arduino juntamente com requisitos de tempo real. Além disso, para acompanhamento da qualidade da energia elétrica, foi implementada uma interface web para o monitoramento com a utilização de gráfico e também para configuração de parâmetros tais como a sensibilidade de detecção e critérios de notificação. Os resultados deste estudo mostraram eficácia no monitoramento da qualidade da energia elétrica e na comunicação de distúrbios de tensão. Além disso, a abordagem de comunicação redundante, usando a rede privada e GSM melhora a confiabilidade para as notificações de falhas resultando em mais um componente para a integração com as Smart Grids.

Abstract

The increasing importance of mobile communication technologies in recent years can be noticed by the significant increase in the use of mobile devices such as smartphones, GPS navigators and monitoring devices that use wireless networks as communication platforms. The communication stations that support the operations of these networks, such as Wi-Fi, GSM and proprietary protocols with licensed frequencies, among others, often operate in remote locations, under adverse conditions, in which the electric energy networks are most vulnerable to failures and degradations. In this work, the development of a real-time system for monitoring and detecting disturbances on the electric network is proposed. The developed approach has the objective of supporting the remote communication stations, promoting the communication of flaws to the operators and integrating this scenario with the concept of Smart Grid. This project is based on the Arduino platform employed as a computer resource in the data gathering process and as a redundant communication with the use of Ethernet and GSM network interfaces. In order to measure the signals of the electric line with Arduino, a signal conditioning circuit was employed. To detect voltage disturbances, we used a method based on Euclidean distance. This method was implemented in the Arduino platform and real-time requirements were considered. In addition, we implemented a web interface for monitoring the energy quality with the use of graphs and for configuring parameters, such as detection sensitivity and notification criteria. The results showed efficiency in monitoring the quality of the electric energy and in the communication of the voltage disturbances. In addition, the redundant communication approach, using a private network and GSM, improves the reliability of flaws notification, resulting in another step towards integration with Smart Grids.

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GALLO, W. N. Sistema de monitoramento e notificação de distúrbios na tensão elétrica para estações remotas de comunicação e Smart Grids. 2016. 82 p. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2016.

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