Alinhamento temporal de medições de tensão usando séries temporais de valores eficazes para suporte a medições de qualidade da energia
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Tese de doutorado
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Primeiro orientador
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João Victor Matos Farias
Victor Flores Mendes
Lenin Martins Ferreira Morais
Alan Kardek Rego Segundo
Victor Flores Mendes
Lenin Martins Ferreira Morais
Alan Kardek Rego Segundo
Resumo
A modernização das redes elétricas convencionais em direção às chamadas redes elétricas
inteligentes, conhecidas internacionalmente como Smart Grids (SGs, ou redes inteligentes),
constitui uma necessidade estratégica de alcance global. Para viabilizar e orientar essa
transformação tecnológica, torna-se imprescindível a implementação e o desenvolvimento
das chamadas Infraestruturas de Medição Avançadas (Advanced Metering Infrastructures
– AMIs). Nesse contexto, o presente trabalho de doutorado está alinhado a essa visão
transformadora, apresentando contribuições relevantes para o avanço e a consolidação
das tecnologias AMIs. A primeira contribuição a ser destacada é o desenvolvimento da
técnica denominada RmsSync (RMS Time-Alignment Synchronization Technique), uma
abordagem de alinhamento temporal baseada em cálculos de valores RMS (Root Mean
Square) realizados sobre os ciclos de tensão da rede elétrica. A técnica RmsSync é aplicada
para estabelecer alinhamento temporal em medições não sincronizadas, ou seja, medições
realizadas por equipamentos que operaram com relógios dessincronizados. Tal abordagem
apresenta uma solução para uma demanda significativa no campo de medições em plantas
de energia elétrica, pois possibilita a continuidade dos serviços de medição de energia,
mesmo em situações em que os medidores tenham perdido, por qualquer motivo, a fonte
de sincronização de seus relógios, uma vez que os dados poderão ter seu sincronismo
reconstituído. Adicionalmente, a técnica tende a apresentar menor custo de aplicação,
quando comparada às abordagens convencionais, tais como a utilização de GPS, uma vez
que demanda uma infraestrutura menor. Outra contribuição relevante deste trabalho é
o desenvolvimento de um modelo arquitetural escalável, integrando hardware e software
em forma de protótipo, que pode servir como base para o desenvolvimento de novos
medidores de energia alinhados com a visão das AMIs, onde o sincronismo das medições é
proporcionado pela aplicação da técnica RmsSync. O protótipo foi testado em condições
reais de medição e amostragem, tendo demonstrado capacidade para realizar medições de
tensão em redes trifásicas em uma configuração distribuída, abrangendo diversos pontos
de uma rede elétrica simultaneamente.
Abstract
Modernizing traditional power grids towards to the so-called Smart Grids (SG) is a strategic
demand of global reach. To enable and guide this technological transformation, the
implementation and development of so-called Advanced Metering Infrastructures (AMIs)
is essential. In this context, this work is aligned with the transformation ahead, aiming
to present relevant contributions to the advancement and consolidation of AMI technologies.
The first contribution to be highlighted is the development of the RmsSync (RMS
time-alignment synchronization technique) technique, a time-alignment approach based
on calculations of RMS (Root Mean Square) values performed on the voltage cycles of
the power grid. This technique can be used to determine the time alignment for nonsynchronized
measurements, i. e., measurements obtained from equipment operating on
non-synchronized clocks. This approach presents a solution to a significant demand in the
field of measurements in electrical power plants, as it enables the continuity of energy measurement
services, even in situations where the meters have lost, for whatever reason, the
source of synchronization of their clocks, since the data can have its synchronism reconstituted.
Additionally, the technique tends to have a lower application cost when compared
to conventional approaches, such as the use of GPS, since it requires less infrastructure.
Another relevant contribution of this work is the development of a scalable architectural
model, integrating hardware and software in prototype form, which can serve as a basis
for the development of new energy meters aligned with the AMIs vision, where the synchronization
of measurements is provided by the application of the RmsSync technique.
The prototype was tested under real measurement and sampling conditions, demonstrating
the ability to perform voltage measurements in three-phase networks in a distributed
configuration, covering several points of an electrical network simultaneously.
Assunto
Engenharia elétrica, Energia elétrica - Qualidade, Energia elétrica - Medição, Análise de séries temporais
Palavras-chave
infraestruturas avançadas de medição, medidores inteligentes de energia, métodos de alinhamento temporal de medições, medição de energia
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