Modelo de simulação NS-2 para o protocolo DNP3 sobre o protocolo de rede sem fio IEEE 802.15.4 para simulação de baixo custo de aplicação smart grid

Abstract

Over the last decades, the challenges in the electricity sector have significantly increased, either by the issues regarding the way energy is generated and distributed by the consumer's attitude towards the electrical grid. In order to restructure the business model in the electricity sector, countries around the world have decided to invest in a concept known as Smart Grid. This system includes technologies such as digital, information and communication Technology (ICT). This concept aims to optimize and automate the electricity sector. The major changes proposed by the implementation of the Smart Grid are: higher network reliability, less failures in the power supply, lower time and costs of maintenance in the network, more accurate records of energy use by the consumer; and insertion of new energy sources in the network, contributing to reducing carbon dioxide emissions. Thus, investments in communication technologies is considered a key component for the performance of Smart Grids, as this technology demands diversified communication protocols that have to be fast and might involve a complex communication network. Among the existing communication protocols, the Distributed Network Protocol 3.0 (DNP3) is a protocol based on the specifications of the IEC (International Electrotechnical Commission) and adapted for use on highly secure applications with moderate data transmission rates. Several studies have pointed to possible use of the DNP3 protocol in conjunction with other communication standards such as IEEE 802.3, IEEE 802.11 and IEEE 802.15.4. The IEEE 802.15.4 is a standard for low power consumption and it has been disseminated as an appropriate solution for wireless sensor networks in several areas, such as industrial, commercial, residential and academic. The implementation of a heterogeneous communication network - to study and evaluate the behavior of a particular technology - is a highly costly process. However, computer ...

Nas últimas décadas, os desafios no setor de energia elétrica têm aumentado significativamente, quer seja por questões referentes à forma como a energia é gerada e distribuída, ou pela postura do consumidor perante a rede elétrica. Diante da necessidade de uma reestruturação no negócio de energia elétrica, países investem em um conceito conhecido como Smart Grid, que tem como alvo a otimização e automação da rede de energia elétrica, utilizando tecnologias de informação e comunicação avançadas. Entre os principais objetivos propostos pela implementação das Smart Grids estão: aumento na confiabilidade da rede; redução de falhas no fornecimento de energia; redução de tempo e custo com manutenção na rede; registros mais precisos do consumo de energia; inserção de fontes renováveis de energia na rede, a fim de proporcionar um ambiente mais limpo. Investimentos em tecnologias de comunicação, componente fundamental para o bom desempenho das Smart Grids, merecem atenção especial. Diminuir o tempo de recuperação a falhas, inserir fontes de energias alternativas, entre outras funcionalidades, requerem uma rede eficiente e rápida. Os domínios de uma Smart Grid, possuem demandas de comunicação diversificadas, o que exige o emprego de diferentes tecnologias de comunicação, tornando sua implementação complexa. Dentre os protocolos de comunicação existentes, o Distributed Network Protocol 3.0 (DNP3) é um protocolo de comunicação baseado nas especificações do IEC (International Eletrotechnical Commission) e adaptado para ser utilizado em aplicações altamente seguras com taxa de transmissão de dados moderada. Vários trabalhos apontam para possíveis utilizações do protocolo DNP3 em conjunto com outros padrões de comunicação (IEEE 802.3, IEEE 802.11, IEEE 802.15.4). O IEEE 802.15.4 é um padrão de baixo consumo e seu uso tem sido difundido como solução adequada para redes de sensores sem fio em...