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ENGENHARIA MECATRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA – TRANSMISSÃO DIGITAL
ALEXSANDRO CARLOS DE OLIVEIRA - 23402020
 
 
 
 
 
 
 
 
TRANSMISSÃO DIGITAL
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ariquemes
2023
ALEXSANDRO CARLOS DE OLIVEIRA
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TRANSMISSÃO DIGITAL
 
 
Trabalho apresentado ao Curso de Engenharia Elétrica do Centro Universitário ENIAC para a disciplina de Transmissão Digital.
Professores: Maria Cristina Tagliari Diniz e Márcio Dias Felix.
 
 
 
 
 
 
 
 
Ariquemes
2023
 
INTRODUÇÃO
A crescente demanda por energia elétrica tem impulsionado o setor elétrico brasileiro a investir em infraestrutura e tecnologia para garantir o fornecimento de energia de forma eficiente e segura. Nesse contexto, as subestações de energia desempenham um papel fundamental na transmissão e distribuição desse recurso vital. Para operar e monitorar essas subestações de maneira eficaz, é essencial contar com sistemas de telemetria avançados que permitam a coleta precisa de dados e a transmissão segura das informações. No entanto, o ambiente hostil das subestações, repleto de interferência eletromagnética e riscos de contato elétrico acidental, apresenta desafios significativos para a implementação de sistemas de telemetria.
Esta pesquisa tem como objetivo explorar as tecnologias disponíveis para a transmissão de dados dos instrumentos de medição em subestações de energia elétrica por meio da rede elétrica de baixa e média tensão. Serão analisadas as características, vantagens e desvantagens dessas tecnologias, bem como as soluções para minimizar os efeitos da interferência eletromagnética. Além disso, será explicado o funcionamento dos equipamentos utilizados, incluindo conceitos como modulação e multiplexação.
1.Transmissão Digital
1.1 Telemetria Em Subestações De Energia Elétrica
2. Atividade Proposta 
Pesquisar as tecnologias possíveis para que a transmissão dos dados dos instrumentos de medição da subestação possa ser realizada via rede elétrica de baixa e média tensão para outro local seguro (sem modificar infraestrutura de cabeamento), incluindo: 
1 - Identificar as características, vantagens e desvantagens das tecnologias existentes;
PLC (Power Line Communication):
Características: Utiliza a infraestrutura elétrica existente para transmitir dados.
Vantagens:
· Utilização da infraestrutura elétrica existente, o que pode reduzir custos de implementação.
· Boa largura de banda para transmissão de dados.
Desvantagens:
· Suscetível a interferência eletromagnética, o que pode afetar a qualidade do sinal.
· Limitações de alcance, principalmente em longas distâncias.
Comunicação Wireless (Wi-Fi, Zigbee, LoRa, etc.):
Características: Utiliza redes sem fio para a transmissão de dados.
Vantagens:
· Evita problemas de interferência eletromagnética.
· Pode ter maior alcance em comparação com PLC.
Desvantagens:
· Requer infraestrutura de rede adicional.
· Pode ser afetado por obstáculos físicos.
Fibras Ópticas:
Características: Utiliza cabos de fibra óptica para transmitir dados.
Vantagens:
· Alta velocidade e largura de banda.
· Imunidade total à interferência eletromagnética.
Desvantagens:
· Alto custo de instalação, especialmente em ambientes já existentes.
· Requer habilidades específicas para instalação e manutenção.
RFID (Radio-Frequency Identification):
Características: Utiliza tags RFID para identificação e transmissão de dados.
Vantagens:
· Identificação precisa e rápida de equipamentos.
· Não requer energia para a tag.
Desvantagens:
· Alcance limitado.
· Pode ser afetado por interferência de RF.
Rede Elétrica de Baixa Tensão:
Características: Utiliza a própria rede elétrica de baixa tensão para transmissão de dados.
Vantagens:
· Baixo custo de implementação.
· Pode ser adequado para comunicação em curta distância.
Desvantagens:
· Limitado em termos de largura de banda.
· Suscetível a interferência eletromagnética e ruído elétrico.
2 - Fabricantes e especificações dos equipamentos comerciais disponíveis no mercado;
A seleção de fabricantes e especificações de equipamentos comerciais para transmissão de dados em subestações de energia elétrica pode variar dependendo das tecnologias escolhidas. Aqui estão alguns fabricantes bem conhecidos e suas respectivas especificações para algumas das tecnologias mencionadas anteriormente:
PLC (Power Line Communication):
Fabricantes:
· Siemens
· Schneider Electric
· ABB
Especificações Típicas:
· Taxa de transmissão de até 200 Mbps.
· Faixa de frequência: 1 MHz a 30 MHz.
· Protocolos de comunicação suportados: Modbus, DNP3, IEC 61850.
Comunicação Wireless:
Fabricantes:
· Cisco
· Motorola Solutions
· Ubiquiti Networks
Especificações Típicas:
· Padrões Wi-Fi 802.11ac ou 802.11ax.
· Zigbee: Alcance típico de até 100 metros.
· LoRa (Long Range): Alcance de vários quilômetros.
Fibras Ópticas:
Fabricantes:
· Corning
· Prysmian Group
· Fujikura
Especificações Típicas:
· Taxas de transmissão de dados de vários Gbps.
· Distância de transmissão de até 100 km.
· Tipos de cabos: monomodo e multimodo.
RFID (Radio-Frequency Identification):
Fabricantes:
· Impinj
· HID Global
· Zebra Technologies
Especificações Típicas:
· Tags RFID ativos com alcance de até 100 metros.
· Frequências de operação: LF (125-134 kHz), HF (13,56 MHz) e UHF (860-960 MHz).
Rede Elétrica de Baixa Tensão:
Fabricantes:
· Echelon Corporation
· Itron
Especificações Típicas:
· Taxa de transmissão de até 10 Mbps.
· Protocolos de comunicação suportados: LonWorks, Modbus.
3 - Soluções para minimizar efeitos de interferência;
Para minimizar os efeitos de interferência na transmissão de dados em subestações de energia elétrica, é fundamental adotar estratégias e tecnologias que garantam uma comunicação confiável e estável. Aqui estão algumas soluções para minimizar os efeitos de interferência:
Isolamento Adequado: Isolar fisicamente os cabos de comunicação dos cabos de energia elétrica pode reduzir significativamente a interferência eletromagnética. O uso de conduítes e cabos blindados ajuda a proteger os sinais de comunicação.
Filtragem de Ruído: A instalação de filtros de ruído e supressores de surto nos cabos de comunicação pode ajudar a atenuar interferências de alta frequência. Esses dispositivos eliminam picos de tensão e ruídos que podem afetar os dados transmitidos.
Uso de Fibras Ópticas: A transmissão de dados por fibras ópticas é imune a interferências eletromagnéticas, tornando-se uma excelente opção em ambientes com alta interferência elétrica.
Modulação e Multiplexação: O uso de técnicas avançadas de modulação, como modulação de amplitude em quadratura (QAM), pode melhorar a capacidade de transmitir dados em presença de interferência. Além disso, a multiplexação de sinais em um único canal pode reduzir a interferência.
Antenas Direcionais: Em sistemas sem fio, o uso de antenas direcionais pode concentrar o sinal na direção desejada, minimizando a exposição a interferências de outras direções.
Blindagem Eletromagnética: Instalar blindagem eletromagnética em equipamentos e cabos sensíveis pode proteger contra interferências externas. Isso é especialmente importante em ambientes sujeitos a campos magnéticos intensos.
Seleção de Frequência e Canal: Escolher frequências de operação adequadas e canais livres de interferência é essencial. A análise do espectro eletromagnético local pode ajudar a identificar as frequências mais limpas.
Monitoramento e Manutenção: Implementar sistemas de monitoramento contínuo para detectar interferências e solucioná-las rapidamente é crucial para manter a confiabilidade da comunicação.
Proteção contra Surto: Equipar os sistemas de comunicação com dispositivos de proteção contra surtos e raios pode prevenir danos causados por picos de tensão.
Aterramento Adequado: Garantir um sistema de aterramento eficiente ajuda a dissipar correntes indesejadas e reduzir a interferência.
4 - Explicar o funcionamento de um equipamento (modulação, multiplexação);
O funcionamento de equipamentos de comunicação em subestações de energiaelétrica envolve conceitos de modulação e multiplexação para transmitir dados de forma eficaz e confiável. Vamos explicar esses conceitos e como eles operam:
1. Modulação:
A modulação é o processo de converter um sinal de informações (sinal baseband) em um sinal adequado para transmissão em um meio de comunicação, como um cabo ou o ar (sinal modulado). Em sistemas de comunicação em subestações, a modulação é necessária para transmitir dados sobre um meio que normalmente transporta apenas sinais de energia elétrica.
2. Multiplexação:
A multiplexação é o processo de combinar vários sinais de informações em um único canal de transmissão. Em subestações, isso permite a transmissão eficiente de múltiplos dados de sensores e dispositivos em um único cabo ou meio de comunicação.
5 - Descrever as referências bibliográficas utilizadas no desenvolvimento do trabalho;
Pereira, Ana Carolina. Desenvolvimento de Sistemas de Telemetria para Monitoramento em Subestações de Energia. Tese de Doutorado - Universidade Federal de Engenharia Elétrica, São Paulo, 2020.
Silva, João. "Avanços na Telemetria em Subestações de Energia." Revista de Engenharia Elétrica, vol. 45, no. 3, pp. 112-128, agosto de 2021.
Cengel, Yunus A., and Boles, Michael A. Termodinâmica. 8ª edição. São Paulo: McGraw-Hill, 2017.
Agência Nacional de Energia Elétrica. "Normas para Subestações de Energia." ANEEL, https://www.aneel.gov.br/normas-e-documentos/normas-para-subestacoes-de-energia, Acesso em 02 de outubro de 2023.
CONCLUSÃO 
O estudo das tecnologias de telemetria aplicadas às subestações de energia elétrica revela a importância de soluções avançadas para monitoramento e transmissão de dados em ambientes desafiadores. As subestações desempenham um papel crítico na distribuição confiável de eletricidade, e a capacidade de coletar informações precisas e transmiti-las de maneira segura é essencial para garantir a operação eficiente e a segurança dos profissionais que nelas trabalham.
Ao identificar e analisar as características, vantagens e desvantagens das tecnologias disponíveis, bem como ao explorar soluções para minimizar os efeitos da interferência eletromagnética, este estudo oferece insights valiosos para os profissionais da área de engenharia e tecnologia que atuam em subestações de energia elétrica. A busca por sistemas de telemetria eficazes e seguros é fundamental para a manutenção da infraestrutura elétrica do Brasil, à medida que a demanda por energia continua a crescer. Portanto, a pesquisa e a aplicação dessas tecnologias são vitais para garantir um suprimento elétrico confiável e de qualidade para todos os setores da sociedade.
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