Integração de dispositivos elétricos inteligentes de abordagem legada em sistemas Smart Grid baseados na IoT

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Silva, Wanderson Modesto da
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Brasil
UFRN
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SISTEMAS E COMPUTAÇÃO
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
IoT
Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/32053
Resumo: The evolution of the Smart Grid towards the Internet of Things (IoT) is an evolution of the electrical system, it is a natural trend, and it foresees great importance in the scope of mission-critical infrastructures for all countries. The IoT-defined Smart Grid system upgrade will potentially lay the groundwork to achieve future benefits, enabling new opportunities in the Smart Grid market to arise and add value through smart innovations and also to ensure better reliability and energy efficiency, which can lead to a reduction in the production cost and systems maintenance at the same time. The fundamental step that is behind the IoT-defined Smart Grid system upgrade lies in the need to adapt the smart grid infrastructure by the digital layer, to turn it comply with the IoT paradigm. For this to be possible, it is necessary to use emerging technologies such as 5G, cloud computing and edge computing. In this context, the interoperability between legacy systems and intelligent electronic devices (IED) used by the Smart Grid has become an important issue, since each manufacturer can adopt a different standard, energy distributors already have their systems consolidated and any change in this balance directly affects the system’s infrastructure. Thus, the integration of legacy IEDs in a Smart Grid environment based on IoT, was accomplished by using the components of the SG2IoT architecture, presented in this work, which allowed the inclusion of multiple IEDs in a scalable and flexible environment made possible by the SG-Cloud-IoT ecosystem. Also, an application for monitoring IEDs using the FIWARE platform was used in order to validate the proposed solution regarding the display of critical information, status of IEDs and other information in real time. Finally, experiments were carried out to evaluate the performance of the solution when subjected to various levels of stress caused by the increased inclusion of the number of devices using legacy Smart Grid protocols, such as IEC 61850 and DNP3.
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For this to be possible, it is necessary to use emerging technologies such as 5G, cloud computing and edge computing. In this context, the interoperability between legacy systems and intelligent electronic devices (IED) used by the Smart Grid has become an important issue, since each manufacturer can adopt a different standard, energy distributors already have their systems consolidated and any change in this balance directly affects the system’s infrastructure. Thus, the integration of legacy IEDs in a Smart Grid environment based on IoT, was accomplished by using the components of the SG2IoT architecture, presented in this work, which allowed the inclusion of multiple IEDs in a scalable and flexible environment made possible by the SG-Cloud-IoT ecosystem. Also, an application for monitoring IEDs using the FIWARE platform was used in order to validate the proposed solution regarding the display of critical information, status of IEDs and other information in real time. Finally, experiments were carried out to evaluate the performance of the solution when subjected to various levels of stress caused by the increased inclusion of the number of devices using legacy Smart Grid protocols, such as IEC 61850 and DNP3.A evolução das Redes Elétricas Inteligentes (do inglês Smart Grid) rumo a Internet das Coisas (IoT) é entendida como uma evolução do sistema elétrico atual, além de ser uma tendência natural que prevê uma enorme importância no que diz respeito às infraestruturas críticas elétricas de todos os países. A atualização dos sistemas Smart Grid para o contexto da IoT trará potencial para as bases alcançarem benefícios futuros, permitindo com que novas oportunidades do mercado de Smart Grid surjam e agreguem valor por meio de inovações inteligentes e também garantindo maior confiabilidade e eficiência energética, que pode levar a reduções dos custos de produção e manutenção de sistemas simultaneamente. O passo fundamental que está por trás da atualização dos sistemas Smart Grid, definidos pela IoT, está na necessidade de adaptar a infraestrutura da Smart Grid por uma camada digital, para torná-la compatível com o paradigma da IoT. Para que isso seja possível faz-se necessário o uso de tecnologias emergentes tais como 5G, computação em nuvem e a computação na borda. Nesse contexto, a interoperabilidade entre os sistemas e os dispositivos eletrônicos inteligentes (IEDs) legados, utilizados pela Smart Grid, tornou-se uma questão importante, visto que cada fabricante pode adotar um padrão diferente, as distribuidoras de energia já possuem seus sistemas consolidados e qualquer mudança neste equilíbrio afeta diretamente a infraestrutura do sistema. Assim, a integração de IEDs legados em um ambiente Smart Grid baseados na IoT, foi realizada pelo uso dos componentes da arquitetura SG2IoT, apresentada neste trabalho, que permitiu a inclusão de múltiplos IEDs a um ambiente escalável e flexível possibilitado pelo ecossistema SG-Cloud-IoT. Uma aplicação de monitoramento de IEDs utilizando a plataforma FIWARE foi utilizada com objetivo de validar a solução proposta no referente a exibição de informações críticas e de estado dos IEDs entre outras informações em tempo real. Por último, experimentos foram realizados com intuito de avaliar a performance da solução quando submetida a vários níveis de estresse causado pelo aumento da inclusão do número de dispositivos que utilizam protocolos Smart Grid legados, tais como o IEC 61850 e o DNP3.Universidade Federal do Rio Grande do NorteBrasilUFRNPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SISTEMAS E COMPUTAÇÃOVenâncio Neto, Augusto Joséhttp://lattes.cnpq.br/9404734339878713http://lattes.cnpq.br/1467664612924239Bedregal, Benjamin Rene Callejashttp://lattes.cnpq.br/4601263005352005Cerqueira, Eduardo Coelhohttp://lattes.cnpq.br/1028151705135221Silva, Wanderson Modesto da2021-04-06T19:10:54Z2021-04-06T19:10:54Z2021-01-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSILVA, Wanderson Modesto da. Integração de dispositivos elétricos inteligentes de abordagem legada em sistemas Smart Grid baseados na IoT. 2021. 103f. Dissertação (Mestrado em Sistemas e Computação) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/32053info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2021-04-11T09:05:11Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/32053Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2021-04-11T09:05:11Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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