Avaliação e projeto de uma fonte de energia para sistema de detecção de faltas em redes de distribuição rurais
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Resumo
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de sistemas de alimentação e comunicação para um detector de faltas em linhas de distribuição rurais. Para o sistema de alimentação, foram estudadas alternativas ao uso de um transformador de média tensão dedicado ao equipamento, baseadas na extração de energia do campo eletromagnético criado pela linha de distribuição e no uso de geradores fotovoltaicos. Os problemas eletromagnéticos foram modelados por circuitos equivalentes e avaliados numericamente, o que mostrou a inviabilidade das soluções propostas. Conseqüentemente, foi dimensionado um sistema constituído de módulos fotovoltaicos e banco de baterias para a alimentação do detector. Um conversor CC/CC do tipo buck foi projetado levando em conta as características da fonte deenergia, notadamente a potência limitada e dependente do ponto de operação. Uma estratégia de controle para o conversor foi proposta visando maximizar a potência fornecida pelos módulos fotovoltaicos e recarregar o banco de baterias conforme o método recomendado pelo fabricante. O funcionamento do sistema foi vericado por simulações numéricas. Para o sistema de comunicação, um modem FSK de 1200 bps foi desenvolvido e implementado em um DSP TMS320LF2407. Seu funcionamento foi vericado numericamente e experimentalmente
Abstract
This work presents the development of power supply and communication systems for a rural distribution line fault detector.For the supply system, energy extraction from the electromagnetic eld produced by the distribution line and the use of photovoltaic modules were studied as alternatives to the employment of a dedicated medium voltage transformer. Electromagnetic problems were modeled byequivalent circuits and evaluated numerically, showing that the proposed solutions were impracticable. As a result, a system composed of photovoltaic modules and one battery bank was sized for supplying the detector. A buck DC/DC converter was designed by taking the energy source characteristics into account, namely the power, which is limited and dependes on the operation point . A control strategy for the converter was proposed aiming the maximization of the power supplied by the photovoltaic modules and the recharge of the battery bank according to a method recommended by the manufacturer. The system's operation was veried numerically. For the communications system, a 1200 bps FSK modem was developed and implemented in a TMS320LF2407 DSP. Its operation was veried numerically and experimentally.
Assunto
Engenharia elétrica
Palavras-chave
Seguidor do ponto de potência máxima, Conversor buck, Modulação FSK, Acoplamento capacitivo, Sistema fotovoltaico, Linhas de distribuição rurais, Acoplamento magnético