Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Communication technology selection method for smart energy metering based on analytic hierarchy process
Autor(es): LANGA, Julião Alberto
Primeiro Orientador: BORTONI, Edson da Costa
Resumo: À medida que novas tecnologias de comunicação continuam a surgir e a integração destas tecnologias na modernização da rede elétrica se torna cada vez mais necessária, uma variedade de protocolos e combinações de tecnologias de comunicação vem sendo explorados para a sua potencial utilização no domínio da rede inteligente. No entanto, dada a multiplicidade de possibilidades tecnológicas disponíveis, a escolha da melhor tecnologia capaz de responder, adequadamente, aos requisitos de comunicação da rede elétrica inteligente continua sendo um desafio para diferentes atores interessados. Isto se deve, por um lado, ao fato de diferentes aplicações de rede inteligente terem diferentes requisitos de comunicação, quer sejam quantitativos ou qualitativos. Além disso, por outro lado, cada tecnologia tem vantagens e desvantagens relacionadas com as suas características de desempenho em tais requisitos. Este trabalho, portanto, utiliza a metodologia AHP (Analytic Hierarchy Process) para selecionar a tecnologia sem fios que apresenta as melhores características de desempenho relativamente a determinados requisitos. Para tal, foi desenvolvido um algoritmo computacional no ambiente de programação Matlab, através do qual critérios tais como taxa de dados, latência, alcance, segurança, confiabilidade e interoperabilidade foram comparados para selecionar a melhor alternativa tecnológica entre Wi-Fi, ZigBee, Z-Wave e Bluetooth. Os dados coletados na revisão de literatura, com as características de desempenho destas tecnologias, foram aplicados num único estudo de caso simulando a implementação prática deste método em ambiente residencial. Dentre os critérios analisados, as simulações demonstraram que o Wi-Fi foi a alternativa tecnológica vencedora com 32,353%, seguido pelo Z-Wave com 29,865% em segundo lugar, e ZigBee e Bluetooth ficaram em terceiro e quarto lugar com 25,255% e 12,527%, respectivamente. Além disso, a análise de sensibilidade, dos resultados, mostra como a metodologia AHP pode ser uma alternativa viável para auxiliar na tomada de decisões no domínio da rede inteligente.
Abstract: As new communication technologies continue to emerge and the integration of these technologies into the modernization of the electricity grid becomes increasingly necessary, a variety of communication protocols and combinations are being explored for their potential use in the smart grid domain. However, given the multitude of technological possibilities available, choosing the optimal technology capable of adequately addressing the communication requirements of the intelligent grid remains a challenge for utilities. This is due, on the one hand, to the fact that different intelligent grid applications have different qualitative and quantitative communication requirements. Moreover, on the other hand, each technology has advantages and disadvantages concerning its performance characteristics in such requirements. This work uses the AHP (Analytic Hierarchy Process) methodology to select the wireless technology that presents the best performance characteristics concerning determined requirements. For this, a computational algorithm was developed in the Matlab programming environment, through which criteria such as data rate, latency, range, security, reliability, and interoperability were compared to select the best technological alternative among Wi-Fi, ZigBee, Z-Wave, and Bluetooth. Data collected from the literature review, with the performance characteristics of these technologies, were applied in a single case study simulating the practical implementation of this work. Among the analyzed criteria, simulations demonstrated that Wi-Fi was the winning technology alternative with 32.353%, followed by Z-Wave with 29.865% in second place, and ZigBee and Bluetooth were ranked third and fourth with 25.255% and 12.527%, respectively. In addition, sensitivity analysis shows how the AHP methodology can be a feasible alternative to assist decision-making in the smart grid domain.
Palavras-chave: Redes elétricas inteligentes
Tecnologias comunicação
Requisitos de comunicação
Métodos de apoio à tomada de decisão
Metodologia AHP
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA::ENGENHARIA DE ENERGIA
Idioma: eng
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia de Energia
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3653
Data do documento: 27-Fev-2023
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