Gestão Energia Elétrica Pelo Lado da Demanda Empregando Tecnologias GPRS e PLC CELESC / W2B / CEFET-SC Reginaldo Steinbach reginaldo@w2b.com.br
Parcerias Wireless to Business W2B LTDA Fornece soluções de redes Lan s e Wan s, através de tecnologia wireless e fibra ótica, no mercado corporativo; Desenvolve novas soluções em telemetria e gerenciamento remoto no segmento de energia, água e gás. Núcleo de Engenharia de Redes e Sistemas Distribuídos / CEFET-SC Grupo de pesquisa multidisciplinar tendo como foco de atuação o desenvolvimento de pesquisa científica e tecnológica no âmbito de redes de computadores e sistemas distribuídos
Objetivos Desenvolvimento de um protótipo de interface de comunicação PLC de banda estreita para ser conectado aos medidores de energia a serem gerenciados; Desenvolvimento de um protocolo de comunicações para transmitir os dados de consumo final (potencia ativa, reativa, tensão e corrente RMS instantâneas) baseado na norma ABNT NBR 14522; Desenvolvimento de um protótipo de gateway de comunicações entre a rede PLC e uma rede WAN (usando tecnologia GPRS, Ethernet ou WiFi); Desenvolvimento de um protótipo de ferramenta de gerenciamento das medições via Web, empregando tecnologia de Web Services.
Projeto GLDinfra
Componentes do Sistema - Web Service Web Service implementado em plataforma.net compatível. Web Services são serviços disponíveis através da internet independente de plataforma. É composto do seguintes protocolos: SOAP http binding (GET, POST,...) Responsável pela comunicação WSDL (Linguagem de descrição) Descrição da interação com o WS
Gateway de comunicações (1) Sistema microcontrolado com sistema operacional RTOS embarcado com suporte completo a pilha TCP/IP; Dispõe de interface de comunicações ethernet, WiFi e GPRS para transmissão de dados de demanda via Internet para centro de operações; Dispõe de interface PLC trifásica para coleta de dados de consumo de energia enviado pela rede PLC; Firmware implementado em linguagem C.
Gateway de comunicações (2)
Componentes do Sistema - PLC de Banda Estreita Emprego de modem PLC de banda estreita (BE) para transmissão de dados de demanda; Emprego de módulo de comunicação PLC baseado em circuitos integrados SoC Utilização de protocolos de comunicação padronizados e simples
Interface de comunicação PLC (2) Arquitetura
Ferramenta Web Energia Ativa
Avaliação de Desempenho da rede PLC (1) Parâmetros medidos: Vazão em camada de aplicação; Atraso de reconhecimento fim-a-fim. Cenários de ensaio; Cinco configurações diferentes de ruido: de 0,1% de distorção harmônica total (THD) até 5.4% de THD, com componêntes de frequência de até 50 harmônica; Três lances de cabo: 50, 100 e 200 m. Três modos de modulação suportados pelo modem PLC : standart mode (SM), robust mode (RM) e extreme robust mode (ERM).
Vazão em bits/s Avaliação de Desempenho da rede PLC (2) Gráficos de vazão 200 m SM Pior caso Vazão da rede PLC - Lance de 200 m - Modulação padrão 3000,0 2800,0 2600,0 2400,0 2200,0 2000,0 0 100 200 300 400 500 600 Tamanho do pacote em bytes TEK1 TEK2 TEK3 TEK4 TEK5
Atras o em us Avaliação de Desempenho da rede PLC (3) Gráficos de atraso Atras o de rec onhec imento - L anc e de 200 m - Modulaç ão padrão - P ior c as o 1800,0 1600,0 1400,0 1200,0 1000,0 800,0 600,0 400,0 200,0 0 100 200 300 400 500 600 TE K 1 TE K 2 TE K 3 TE K 4 TE K 5 T a manho do pa c ote em bytes
Formas de onda de teste TEK5 Pior caso THD > 5.4 % Componentes de até 50 harmônica!
Avaliação de Desempenho da rede PLC (4) Considerações O modem PLC se comportou adequadamente para o tipo de aplicação proposta. A vazão para um pacote de dados de 300 bytes é maior que 1800 bits/s para o pior caso: modulação extremamente robusta, com pior qualidade da rede elétrica (TEK5) e com maior lance de cabo (200 metros). A vazão requerida pela aplicação é inferior a 200 bits/s; A maior distância entre o medidor residencial e o transformador é de 175 metros (CELESC/DVOD); Mesmo com modulação padrão (mais simples), que proporciona maior vazão, o atraso de transmissão médio é o mesmo da modulação robusta, o que indica que a mesma poderia ser empregada sem aumento significativo da perda de pacotes. O modem pode ser empregado para outras aplicações mais robustas de telecomando, onde as mensagens podem ser maiores.
Concluões (1) O Modem PLC BE selecionado demonstrou ótimo desempenho mesmo em lances grandes de cabo sobre interferência de ruídos superiores aos encontrados na rede elétrica brasileira; A integração do sistema de comunicação, empregando tecnolgias híbridas, PLC, ethernet, WiFi e GPRS, proporciona uma boa interoperabilidade, facilitando a adoção de soluções de múltiplos fabricantes; A adoção da norma NBR 14522 como protocolo de comunicação facilita a integração com medidores de energia homologados pela concessionária; O medidor eletrônico protótipo, ainda precisa ser aprimorado e submetido a ensaios previstos na norma NBR 14519. As medições de energia reativa apresentam erros de computação;
Contato: roberto@ifsc.edu.br Agradecimento GRATO PELA ATENÇÃO QUESTÕES????