Desaos

Uma das grandes vantagens do PLC é a capacidade de utilizar a infra-estrutura elétrica existente como meio de comunicação evitando custos associados à construção de novas redes. Outra característica interessante, citada neste capítulo, é a topologia ponto multi ponto, a qual permite a conexão de inúmeros usuários a um único ponto de controle da rede. Pode-se citar que o desempenho da rede de comunicação depende fortemente das características da rede elétrica, assim como das cargas elétricas conectadas à mesma, uma vez que tais características e cargas elétricas são variantes no tempo, torna-se relativa- mente complicada a tarefa de controlar tal ambiente [12].

Os sistemas que utilizam a tecnologia PLC vêm sendo desenvolvidos para aplicações em redes de distribuição de média e baixa tensão, enfrentando restrições relacionadas à relação sinal/ruído e à interferência. Estas atenuações externas podem ser corrigidas com o emprego de repetidores, que recuperam e re-injetam o sinal, sendo instalados em postes ou em um ponto de entrada do consumidor [7]. Algumas empresas de tecnologia perceberam que técnicas avançadas de modulação também poderiam minimizar os efeitos externos na rede elétrica, surgindo, então, as soluções PLC que empregam modulação OFDM [37].

Outro problema é a atenuação do sinal ao longo da linha de distribuição, que varia de acordo com sua topologia, quantidade e tipo de derivações e até com o estado de conser- vação de suas conexões, que acaba afetando diretamente o desempenho de sistemas PLC, limitando seu alcance, bem como as interconexões dos cabeamentos em trocas de meio

físico [7, 36]. Pelo fato da tecnologia PLC utilizar a rede elétrica como meio de propaga- ção dos sinais, verica-se que a mesma está sujeita a todo tipo de sinais provenientes de cargas elétricas, assim como sinais que se acoplam magneticamente à rede, interferindo no sistema PLC. Existem inúmeras fontes gerando estes ruídos com diferentes intensidades, como um simples reator eletrônico de lâmpadas uorescentes, além do conteúdo harmô- nico gerado por cargas elétricas não lineares gerados, principalmente, por reticadores, inversores e motores universais. Sempre que harmônicos interagem com os sinais PLC, vericam-se alterações no desempenho da rede de comunicação, mesmo com o sistema possuindo uma capacidade de adaptação que mantém contínua a transmissão no meio físico [9,12].

Por m, deve-se ressaltar que o PLC, por operar em altas frequências, pode gerar si- nais de radiofrequência quando injetados em um condutor elétrico, interferindo em outros equipamentos eletrônicos de radiocomunicação. Para contornar estes problemas, muitas técnicas foram desenvolvidas e melhoradas, como técnicas de modulação, protocolos de comunicação e ltros, as quais são amplamente utilizadas quando da implementação da tecnologia PLC. Outro detalhe é que os próprios equipamentos PLC monitoram automa- ticamente a qualidade do canal, de modo que se ela for alta o suciente a correção de erros é desativada e, consequentemente, a capacidade do canal é duplicada.

Modelos Matemáticos de Linhas de

Transmissão

Nesta seção será realizada uma revisão bibliográca dos modelos elétricos utilizados para representar um segmento de distribuição de energia elétrica. Será explicado o que é uma Linha de Transmissão (LT), bem como quais os modelos que podem ser utilizados juntamente com sua caracterização matemática.

5.1 Linhas de Transmissão

Uma rede de transmissão ou distribuição de energia elétrica é constituída por grandes extensões de cabos elétricos e de equipamentos que interligam as fontes geradoras de energia aos consumidores nais. Para o desenvolvimento deste estudo, é necessária a adoção de modelos que representem o comportamento real de um sistema de transmissão, ou seja, a representação de linhas de circuitos ideais. Os modelos são escolhidos de acordo com a extensão, podendo ser caracterizadas como de linhas curtas, linhas médias ou linhas longas [24].

As linhas curtas podem ser representadas apenas por uma resistência e indutância, desprezando-se o efeito capacitivo por ser de extensão pequena. As linhas médias são comumente representadas pelo modelo PI e as linhas longas, devido ao grande compri- mento, podem ser representadas por mais de um modelo PI ou pelo modelo a parâmetros distribuídos.

Os modelos existentes podem ser divididos basicamente quanto aos parâmetros, po- dendo ser concentrados ou distribuídos. A corrente elétrica, em um determinado instante, apresenta diferentes valores em diferentes posições em um componente do circuito elétrico, fazendo com que a corrente seja em função do tempo e da posição. Quando a variação temporal da corrente é lenta se comparada com o tempo necessário para que se propa-

gue dentro do componente, pode-se assumir que a corrente é caracterizada por um único valor a cada instante de tempo. Isso equivale a considerar o componente como se fosse concentrado num único ponto do circuito e a corrente que o percorre como sendo função apenas do tempo [38].

Todo sistema real é distribuído, se as variações espaciais são pequenas, e pode-se aproximar o comportamento do sistema por um modelo a parâmetros concentrados. Em sistemas a parâmetros concentrados, a variável dependente é função apenas de uma variá- vel independente, desprezando variações espaciais. Se a variável independente é o tempo e a variável dependente é a corrente no componente, temos uma equação diferencial ordi- nária que descreve a variação da tensão v num capacitor de capacitância C, ligado a um indutor de indutância L.

LCd

2_v(t)

dt2 + v(t) = 0

onde v é função do tempo t.

Num sistema a parâmetros distribuídos, as dimensões dos componentes não são des- prezíveis em relação ao comprimento de onda do sinal, onde as variações espaciais são consideradas no comportamento das variáveis. Portanto o sinal é função do tempo e do espaço, tendo uma equação a derivadas parciais que representa a variação da tensão v em uma linha de transmissão com resistência nula, caracterizada por uma indutância L por unidade de comprimento e por uma capacitância C por unidade de comprimento.

LC∂

2_{v(x, t)}

∂t2 −

∂2_{v(x, t)}

∂x2 = 0

onde v é função da posição x ao longo da linha e do tempo t.