Viability of PRIME Hybrid (PLC+RF) technology in low-voltage Smart Grid networks across different topologies

Abstract

El documento presentado amplía un simulador de tecnología PRIME PLC previamente existente mediante la incorporación de nuevas funcionalidades inalámbricas e híbridas (PRIME Híbrido). Para ello, se ha tomado como punto de partida la herramienta SimPRIME y se han hecho cambios en la capa MAC exitente, se ha desarrollado una nueva capa PHY, y el medio de comunicación. El resultado permite comparar despliegues PLC, RF e híbridos entre sí y sirve como punto de partida para comparaciones con otras tecnologías.

El trabajo primero explica la necesidad de estas comunicaciones y dónde se dan dentro de la red eléctrica. Después, se comentan trabajos anteriores, otros simuladores y tecnologías de comunicación alternativas. El tercer capítulo describe el desarrollo de la herramienta de simulación, cuyos resultados se muestran en el cuarto capítulo. Finalmente, se hace una breve comparación con tecnologías alternativas.

Se han obtenido tres conclusiones principales sobre la viabilidad de las comunicaciones inalámbricas para comunicaciones en redes de bajo voltaje. En primer lugar que los problemas de conexion iniciales pueden causar un mayor tiempo de convergencia de red. Además, la implementación escogida de la capa MAC, que no se detalla en las especificaciones, no es la adecuada porque presenta ciertos posibles problemas. Finalmente, se ha determinado que la capa MAC es el módulo que más afecta al rendimiento de las comunicaciones entre aplicaciones.

The study extends a previously-existent PRIME PLC simulator that incorporates wireless and hybrid functionalities (PRIME Hybrid). The scope of the SimPRIME simulator has been widened by altering the existing MAC layer, developing a new PHY layer, and integrating the necessary modules for the wireless communication medium. The resulting tool allows the user to compare PLC, RF and Hybrid rollouts and can be used as a stepping stone for more in-depth comparisons with other communication technologies.

The current paper first explains the need for this type of communication which takes place in the distribution part of the electrical network. Then, previous works and the state of the art are covered, including other comparable simulators and alternative communication technologies such as WiSUN and LTE. The third chapter details the development of the simulation tool and its results are shown in chapter four. Finally, a brief comparison with other technologies is provided.

Three main conclusions have been obtained from this work. First, initial network connection problems in wireless networks may cause convergence times to rise. Secondly, the MAC implementation chosen for this development is not the most efficient as it may present some problems for certain node distributions. Finally, it has been determined that the MAC module has the highest impact on communication between application layers.