Original title: Detekcia prechodu nulou pre účely synchronizácie hodín v prostredí PLC komunikácie
Translated title: Zero-Cross Detection for Time Synchronization in the Environment of PLC Communication
Authors: Šťastný, Ladislav ; Steinbauer, Miloslav (referee) ; Vozňák, Miroslav (referee) ; Fiedler, Petr (advisor)
Document type: Doctoral theses
Year: 2018
Language: slo
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract: [slo] [eng]
Dizertačná práca je zameraná na návrh metódy pre detekciu synchronizačnej udalosti vhodnej k ustanoveniu spoločnej časovej základne naprieč zariadeniami komunikujúcimi po silovom vedení (PLC). V práci navrhnutá detekčná metóda umožňuje vytvorenie synchronizačnej metódy pre koncové zariadenia inteligentných sietí a tým priniesť na nízkonapäťový segment nové funkcionality známe z vyšších napäťových hladín distribučnej siete. Ako synchronizačná udalosť bola použitá vysoko presná detekcia prechodu sieťového napätia nulou. Bola preskúmaná možnosť využitia fázového závesu, avšak táto metóda sa ukázala ako nedostatočne robustná voči rušeniu. Ďalej bola navrhnutá a preskúmaná metóda na báze FFT. Tá realizuje detekciu prechodu siete nulou, ale len pre základnú harmonickú zložku, ktorá je rovnaká naprieč celou sieťou. Pri vývoji metódy bol preverený aj vplyv nekoherentného vzorkovania na FFT. Bolo zistené, že koherentné vzorkovanie je nevyhnutnou podmienkou pre presnú detekciu, nakoľko umožňuje eliminovať chybu spôsobenú spektrálnymi únikmi. V práci je taktiež hodnotený vplyv AD prevodníku na dosiahnutú presnosť detekcie. Navrhnutá metóda umožňuje dosiahnutie presnosti potrebnej pre realizáciu všetkých bežných meraní a úkonov, ktoré by pomohli k skvalitneniu výroby, distribúcie a spotreby elektrickej energie prostredníctvom inteligentných sietí. The doctoral thesis proposes a synchronization event detection method suitable for establishing a common time base across devices using power-line communication. The technique facilitates the creation of a synchronization procedure for smart grid terminal devices, thus bringing to the low-voltage segment new functionalities already known from the higher voltage levels of the distribution network. High-precision, zero-cross line voltage detection was employed as the synchronization event. The use of the PLL (phase-locked loop) was considered and analyzed as a potentially applicable option; however, such a solution proved to be insufficiently robust against interference. Further, an FFT-based approach was designed and reviewed. The technique performs zero-cross detection, but only for the fundamental harmonic component that remains the same across the entire network. The influence of incoherent sampling on the FFT, too, was tested during the development of the method; in this context, coherent sampling was found to constitute an essential prerequisite for accurate detection as it allows us to eliminate the spectral leakage error. The impact of an AD converter on the detection accuracy was also evaluated. The proposed approach ensures the accuracy required for all common measurements and operations to improve the production, distribution, and consumption of electricity through smart grids.
Keywords: FFT; PLL; power-line communication (PLC); smart grids; time synchronization; zero-cross detection

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/70332

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-371798


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Doctoral theses