Orientador: Jose Pissolato Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T18:17:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_ValeriaCristiane_M.pdf: 9885573 bytes, checksum: eee5ffee7c0a540498ec7bb5a8436b15 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho apresenta a elaboração e a construção de um sensor utilizado na detecçãode intensidade de campo elétrico e consequentemente de descargas atmosféricas. O sensor de diâmetro igual a 10 cm é constituído por uma placa girante composta por quatro aletas, que tem seu movimento de rotação controlado por um mini motor de 12000 rpm, e uma placa fixa, denominada placa de medição, composta por oito aletas que são responsáveis por produzir uma tensão alternada referente ao campo elétrico ao qual o sensor está submetido. Quando o rotor (placa girante) gira sobre o estator (placa de medição), ele expõe a placa de medição ao campo elétrico e isola-o deste campo quando está sobre ele. Dessa forma corta-se o campo elétrico normal estático ou que varia muito lentamente. O medidor de campo elétrico (EFM - do inglês Eletric Field Mill ) cria um campo "variável" que irá induzir uma carga elétrica no estator. A magnitude e polaridade da carga são dependentes da magnitude e polaridade do campo elétrico. A placa de medição gera um sinal da ordem de milivolts, sendo necessário a utilização de amplificadores para torná-lo significante para análise. O sinal amplificado será então digitalizado e enviado à um software para visualização dos dados gerados pelo sensor. Neste trabalho apresenta-se também um estudo sobre origem de cargas nas nuvens, formação de tempestade, assim como formação e classificação dos raios. / Abstract: This paper presents the development and construction of a sensor used to detect intensity of electric field and consequently of lightning. The sensor diameter of 10 cm consists of a plate consisting of four revolving vanes that has its rotation controlled by a small motor to 12000 rpm and a fixed plate, called a measuring board, composed of eight vanes that are responsible for produce a alternating voltage electric field concerning which the sensor is subjected. When the rotor (revolving vanes) turns on the stator (plate measurement), it exposes the plate for measuring the electric field alone, and the field when this is over it. Thus is cut to the normal static electric field or which varies very slowly. The electric field meter (EFM - the English Electric Field Mill) creates a field "variable" that will induce an electric charge in the stator. The magnitude and polarity of the load are dependent on the magnitude and polarity of the electric field. The measurement plate generates a measurement signal of the order of millivolts, requiring the use of amplifiers to make it significant for analysis. The amplified signal is then digitized and sent to a software for visualization of data generated by the sensor. In this work it is also a study of origin of cargoes in the clouds, formation of storm as well as training and classification of rays. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2017-01-30T10:00:16Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Victor Scartezini Terra - 2016.pdf: 3940729 bytes, checksum: 27241c105d696ce18e125b5eb6c44691 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-01-30T10:04:56Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Victor Scartezini Terra - 2016.pdf: 3940729 bytes, checksum: 27241c105d696ce18e125b5eb6c44691 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-30T10:04:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Victor Scartezini Terra - 2016.pdf: 3940729 bytes, checksum: 27241c105d696ce18e125b5eb6c44691 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-08-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Natural disasters related to landslides have caused thousands of deaths and left tens of thousands homeless people around the world. Landslides can occur in most cases due to factors related to water infiltration on soil, causing a raise in the positive pore-water pressure. But what is often observed is that both water infiltration and the reduction of negative pore-water pressure due to water infiltration are not, in practice, enough to justify some of the observed landslides. Some less conventionals mechanisms, such as lightning, are not, usually, taken in consideration in a failure analysis, but can contribute to the factor of safety reduction. This paper aims to study the effects of atmospheric discharges in the stability of natural slopes of residual soils. Partial differential equations governing the coupled flow of pore-water and pore-air are developped. The numerical modeling is made with the FlexPDE software, version 6. The results show that there is a raise on pore-air pressure inside the soil due to atmospheric discharge. However, the raise of pore-air pressure works both in the raise of the apparent cohesion and the reduction on net pressure. It is concluded that any failure due to atmospheric discharge will present a shallow slip surface. / Desastres naturais relacionados a deslizamentos de massas de terra já causaram milhares de mortes e dezenas de milhares de desabrigados no mundo inteiro. Os deslizamentos podem ocorrer em sua maioria devido aos fatores provenientes da infiltração de água no solo, gerando aumento das poropressões positivas de água. Mas o que se observa frequentemente, é que a infiltração e a redução das poropressões negativas muitas vezes não são, na prática, o suficiente para justificar todos os escorregamentos observados. Mecanismos menos convencionais como descargas atmosféricas e o aumento das poropressões de ar consequentes do efeito Lisse normalmente não são levados em consideração em análises de ruptura, mas podem contribuir para a diminuição do fator de segurança de taludes. Esta pesquisa tem como objetivos, portanto, estudar como os efeitos do avanço da frente de infiltração e das descargas atmosféricas irão afetar a estabilidade de taludes em encostas naturais de solos residuais. Além disso, cita-se como objetivos secundários o desenvolvimento de modelos numéricos para análises acopladas de fluxo de água e ar, e a verificação desses modelos por meio de análises de validação. Um estudo detalhado de como a onda de choque e os gradientes de temperatura de descargas atmosféricas se comportam ao atingir a superfície terrestre é desenvolvido para que se possam definir as condições de fronteira do problema. Equações diferenciais parciais acopladas para fluxo de água e ar são desenvolvidas. As análises são feitas com o auxílio do programa FlexPDE, versão 6. Os resultados mostraram que há um aumento das poropressões de ar na massa de solo provenientes de descargas atmosféricas ou do efeito Lisse. No entanto, tais acréscimos de poropressão de ar trabalham tanto a favor do ganho de coesão aparente como como na diminuição das tensões líquidas. No estudo da influência do aumento das poropressões de ar como consequência de descargas atmosféricas conclui-se que eventuais rupturas de taludes causadas por isso serão rasas. Com relação ao estudo do aumento de poropressão de ar em taludes como consequência do efeito Lisse, conclui-se que os acréscimos de poropressão de ar serão maiores na massa de solo quando mais próximo da saturação estiver o solo.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-12-03Bitstream added on 2014-06-13T18:52:41Z : No. of bitstreams: 1 thomazella_r_me_bauru_prot.pdf: 788309 bytes, checksum: a630d7e9326542247d07d560a3da2dd5 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho visa o desenvolvimento de uma ferramenta computacional confiável na análise e estimação dos níveis de tensões induzidas em linhas de distribuição. Neste contexto, utilizam-se ferramentas computacionais consolidadas, como o ATP (Alternative Transients Program), que combinado a um software desenvolvido em Visual Basic, permitem quantificar e avaliar o nível de sobretensões nas linhas de distribuição. Por meio de modificações nas técnicas clássicas de modelagem das descargas atmosféricas, foi possível a construção de um software em Visual Basic capaz de quantificar os valores das tensões induzidas em linhas de distribuição finitas. A avaliação dos níveis de sobretensões induzidas nas mesmas foi implementada pela associação deste software a um programa de simulação (ATP), a fim de se obter resultados fidedignos deste transitório. Tais resultados foram utilizados para se avaliar o desempenho das... / The present work aims at the development of a trustworthy computacional tool in the analysis and estimate of the levels of induced overvoltage in distribution network. In this context, consolidated computacional tools are used, as ATP (Alternative Transients Program), that combined with a software developed in Visual Basic (beginner's all-purpose symbolic instruction code), they allow to quantify and to evaluate the level of overvoltage in the distribution network. By the means of modifications in the classic techniques of modeling of the atmospheric discharges, the construction of a software in Visual Basic was possible to quantify the values of the induced overvoltage in a finite... (Complete abstract click electronic access below)

Descargas atmosféricas representam uma das principais causas de interrupção no fornecimento de energia para os consumidores, e embora tenham efeitos mais intensos quando incidem diretamente nas redes elétricas, é o caso das descargas indiretas que chama mais atenção, já que elas ocorrem com maior frequência. Tanto as primeiras descargas que geralmente ocorrem com maior intensidade de corrente, quanto as descargas subsequentes que têm menor tempo de frente associado, irradiam campos eletromagnéticos que ao se acoplarem com as redes elétricas geram surtos que podem causar tanto a interrupção do fornecimento de energia quanto danos a equipamentos. A presença de edifícios na região de incidência da descarga atmosférica afeta a propagação das ondas irradiadas, criando diferentes padrões de campos resultantes, os quais são responsáveis por sobretensões induzidas. Embora tanto a descarga atmosférica em si quanto a caracterização do ambiente ao seu redor sejam de natureza complexa para sua representação, ferramentas computacionais bem estruturadas podem representar o fenômeno de forma satisfatória, como é o caso da ferramenta computacional desenvolvida neste trabalho utilizando o método das diferenças finitas no domínio do tempo. O presente trabalho apresenta dois estudos para verificação da influência de edificações na propagação de campo irradiado por descargas atmosféricas. O primeiro estudo avaliou o comportamento das componentes do campo elétrico e do campo magnético irradiados, comparando resultados obtidos com e sem a presença de edificações numa pequena região. Tanto os parâmetros geométricos dos três edifícios considerados neste estudo, como a permissividade e a condutividade elétrica do solo e dos edifícios, foram variados para identificar a sua influência nos campos irradiados. Os resultados mostraram diferentes comportamentos das componentes dos campos resultantes em função da variação desses parâmetros, observando-se inversão de polaridade, oscilações na forma de onda e tanto redução quanto aumento do valor de campo. O segundo estudo avaliou um caso mais geral em que a componente vertical de campo elétrico foi tomada em nove pontos diferentes de uma região tipicamente urbana, com a presença de 102 edifícios. Os valores de campo avaliados em cada ponto, dez metros acima do solo, consideraram a incidência aleatória de 28 descargas atmosféricas distintas, cada uma atingindo o topo de um dado edifício. Os resultados desse segundo estudo mostraram que exceto nos casos em que a descarga atmosférica ocorre próximo do ponto analisado, há reduções significativas do campo elétrico vertical. Desta forma é possível perceber que não apenas a existência de edifícios, mas a sua concentração com diferentes características elétricas e geométricas, podem influenciar significativamente a propagação de campo irradiado. Os valores calculados a partir da ferramenta desenvolvida podem ser usados em conjunto com modelos de acoplamento, para o cálculo de sobretensões induzidas em redes elétricas, em situações realistas com configurações mais complexas. / Atmospheric discharges represent one of the main causes of interruption in power supply to consumers, and although they have more intense effects when direct impact on energy lines, are the case of indirect discharges that draws more attention, since they occur more frequently. Both the first discharges, occurring generally with greater intensity of current, as subsequent discharges that have shorter front time associated, radiate electromagnetic fields which engage with the electrical networks generating surges that can cause so much disruption of power supply as damage to the equipment. The presence of buildings in the lightning incident area affects the propagation of the radiated waves, creating different patterns of resultant fields, which are responsible for induced overvoltages. Although both the lightning itself and characterization of the surrounding environment are of a complex nature for its representation, structured computational tools can represent satisfactorily the phenomenon, such as the software tool developed here using the finite difference time domain method. This work presents two studies to verify the influence of buildings in the propagation of lightning irradiated field. The first study assessed the behavior of the components of the electric field and magnetic field irradiated, by comparing results obtained with and without the presence of buildings in a small region. Both the geometric parameters of the three buildings considered in this study, as the permittivity and electrical conductivity of the soil and buildings, were changed to identify their influence on radiated fields. The results showed different behaviors of the components of the resulting field due to the variation of these parameters, observing polarity inversion, oscillations in the waveform and either a reduction or increase of the field value. The second study evaluated a more general case where the vertical component of the electric field was taken at nine different points of a typical urban area, in the presence of 102 buildings. The field values evaluated at each point, ten meters above the ground, considered the effect of 28 different random lightning, which hit the top of a given building. The results of this second study showed that except in cases where atmospheric discharge occurs near the analyzed point, there are significant reductions of the vertical electric field. Thus it can be seen that not only the existence of buildings, but its concentration with different electrical and geometrical characteristics, can significantly influence the propagation of irradiated field. The values calculated from the developed tool can be used in conjunction with coupling models for calculating induced overvoltages on power lines, in realistic situations with complex configurations.

Descargas atmosféricas representam uma das principais causas de interrupção no fornecimento de energia para os consumidores, e embora tenham efeitos mais intensos quando incidem diretamente nas redes elétricas, é o caso das descargas indiretas que chama mais atenção, já que elas ocorrem com maior frequência. Tanto as primeiras descargas que geralmente ocorrem com maior intensidade de corrente, quanto as descargas subsequentes que têm menor tempo de frente associado, irradiam campos eletromagnéticos que ao se acoplarem com as redes elétricas geram surtos que podem causar tanto a interrupção do fornecimento de energia quanto danos a equipamentos. A presença de edifícios na região de incidência da descarga atmosférica afeta a propagação das ondas irradiadas, criando diferentes padrões de campos resultantes, os quais são responsáveis por sobretensões induzidas. Embora tanto a descarga atmosférica em si quanto a caracterização do ambiente ao seu redor sejam de natureza complexa para sua representação, ferramentas computacionais bem estruturadas podem representar o fenômeno de forma satisfatória, como é o caso da ferramenta computacional desenvolvida neste trabalho utilizando o método das diferenças finitas no domínio do tempo. O presente trabalho apresenta dois estudos para verificação da influência de edificações na propagação de campo irradiado por descargas atmosféricas. O primeiro estudo avaliou o comportamento das componentes do campo elétrico e do campo magnético irradiados, comparando resultados obtidos com e sem a presença de edificações numa pequena região. Tanto os parâmetros geométricos dos três edifícios considerados neste estudo, como a permissividade e a condutividade elétrica do solo e dos edifícios, foram variados para identificar a sua influência nos campos irradiados. Os resultados mostraram diferentes comportamentos das componentes dos campos resultantes em função da variação desses parâmetros, observando-se inversão de polaridade, oscilações na forma de onda e tanto redução quanto aumento do valor de campo. O segundo estudo avaliou um caso mais geral em que a componente vertical de campo elétrico foi tomada em nove pontos diferentes de uma região tipicamente urbana, com a presença de 102 edifícios. Os valores de campo avaliados em cada ponto, dez metros acima do solo, consideraram a incidência aleatória de 28 descargas atmosféricas distintas, cada uma atingindo o topo de um dado edifício. Os resultados desse segundo estudo mostraram que exceto nos casos em que a descarga atmosférica ocorre próximo do ponto analisado, há reduções significativas do campo elétrico vertical. Desta forma é possível perceber que não apenas a existência de edifícios, mas a sua concentração com diferentes características elétricas e geométricas, podem influenciar significativamente a propagação de campo irradiado. Os valores calculados a partir da ferramenta desenvolvida podem ser usados em conjunto com modelos de acoplamento, para o cálculo de sobretensões induzidas em redes elétricas, em situações realistas com configurações mais complexas. / Atmospheric discharges represent one of the main causes of interruption in power supply to consumers, and although they have more intense effects when direct impact on energy lines, are the case of indirect discharges that draws more attention, since they occur more frequently. Both the first discharges, occurring generally with greater intensity of current, as subsequent discharges that have shorter front time associated, radiate electromagnetic fields which engage with the electrical networks generating surges that can cause so much disruption of power supply as damage to the equipment. The presence of buildings in the lightning incident area affects the propagation of the radiated waves, creating different patterns of resultant fields, which are responsible for induced overvoltages. Although both the lightning itself and characterization of the surrounding environment are of a complex nature for its representation, structured computational tools can represent satisfactorily the phenomenon, such as the software tool developed here using the finite difference time domain method. This work presents two studies to verify the influence of buildings in the propagation of lightning irradiated field. The first study assessed the behavior of the components of the electric field and magnetic field irradiated, by comparing results obtained with and without the presence of buildings in a small region. Both the geometric parameters of the three buildings considered in this study, as the permittivity and electrical conductivity of the soil and buildings, were changed to identify their influence on radiated fields. The results showed different behaviors of the components of the resulting field due to the variation of these parameters, observing polarity inversion, oscillations in the waveform and either a reduction or increase of the field value. The second study evaluated a more general case where the vertical component of the electric field was taken at nine different points of a typical urban area, in the presence of 102 buildings. The field values evaluated at each point, ten meters above the ground, considered the effect of 28 different random lightning, which hit the top of a given building. The results of this second study showed that except in cases where atmospheric discharge occurs near the analyzed point, there are significant reductions of the vertical electric field. Thus it can be seen that not only the existence of buildings, but its concentration with different electrical and geometrical characteristics, can significantly influence the propagation of irradiated field. The values calculated from the developed tool can be used in conjunction with coupling models for calculating induced overvoltages on power lines, in realistic situations with complex configurations.

Orientador: André Nunes de Souza / Banca: Ivan Nunes da Silva / Banca: Luiz Gonzaga Campos Porto / Resumo: O presente trabalho visa o desenvolvimento de uma ferramenta computacional confiável na análise e estimação dos níveis de tensões induzidas em linhas de distribuição. Neste contexto, utilizam-se ferramentas computacionais consolidadas, como o ATP (Alternative Transients Program), que combinado a um software desenvolvido em Visual Basic, permitem quantificar e avaliar o nível de sobretensões nas linhas de distribuição. Por meio de modificações nas técnicas clássicas de modelagem das descargas atmosféricas, foi possível a construção de um software em Visual Basic capaz de quantificar os valores das tensões induzidas em linhas de distribuição finitas. A avaliação dos níveis de sobretensões induzidas nas mesmas foi implementada pela associação deste software a um programa de simulação (ATP), a fim de se obter resultados fidedignos deste transitório. Tais resultados foram utilizados para se avaliar o desempenho das... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The present work aims at the development of a trustworthy computacional tool in the analysis and estimate of the levels of induced overvoltage in distribution network. In this context, consolidated computacional tools are used, as ATP (Alternative Transients Program), that combined with a software developed in Visual Basic (beginner's all-purpose symbolic instruction code), they allow to quantify and to evaluate the level of overvoltage in the distribution network. By the means of modifications in the classic techniques of modeling of the atmospheric discharges, the construction of a software in Visual Basic was possible to quantify the values of the induced overvoltage in a finite... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

[pt] As descargas atmosféricas são de grande importância para o setor elétrico, sendo frequentemente responsáveis por desligamentos de linhas de transmissão, que podem desencadear uma sequência de eventos que levem o sistema elétrico interligado ao colapso. As longas extensões de linhas de transmissão, expostas a intemperes climáticas, determinam uma probabilidade significativa de incidência direta de descargas atmosféricas nestes equipamentos. Devido ao caráter estratégico das linhas para o fornecimento de energia e a constatação de que descargas atmosféricas estão entre as principais causas de desligamentos, torna-se importante o estudo do comportamento das descargas atmosféricas, antes do instante da ocorrência do desligamento das linhas de transmissão, para compreender os padrões característicos potenciais causadores destes desligamentos. Os estudos encontrados atualmente estão orientados na eficiência das redes de detecção de descargas atmosféricas e na identificação de condições climáticas que indiquem a ocorrência de raios de forma preditiva, sem correlação a ocorrências em linhas de transmissão. Assim, essa dissertação consiste na determinação do risco de desligamentos de linhas de transmissão por descargas atmosféricas, visando fornecer informações antecipadas e possibilitar ações operativas para manter a segurança do sistema elétrico. O modelo desenvolvido nesse estudo, denominado Risco de Desligamentos de Linhas de Transmissão por Raios (RDLR), é composto de dois módulos principais, sendo o primeiro o agrupamento do conjunto amostral de descargas atmosféricas, realizado através de um método baseado em densidade. Nesse módulo, os ruídos são eliminados de forma eficiente e são formados grupos representativos de descargas atmosféricas. O segundo módulo consiste em uma etapa classificatória, baseado em redes neurais artificiais para identificar padrões de grupos de descargas que representem riscos de desligamentos de linhas de transmissão. Visando a otimização do modelo, foi aplicado um método de seleção das variáveis, através de componentes principais, para determinar aquelas que mais contribuem na caracterização desses eventos. O modelo RDLR foi testado com dados reais dos registros de desligamentos de linhas de transmissão, associado a outro banco com dados reais contendo milhões de registros de descargas atmosféricas oriundos das redes de detecção de raios, sendo obtidos excelentes resultados na determinação dos riscos de desligamentos de linhas de transmissão por descargas atmosféricas. / [en] Atmospheric discharges are of great importance to power systems, and are often responsible for outages of transmission lines, which can trigger a sequence of events that leads to a system collapse. The long extensions of transmission lines, exposed to climatic conditions, create significant probability of direct incidence of atmospheric discharges in these equipments. Due to the strategic nature of power supply lines and the fact that atmospheric discharges are among the main causes of outages, it is important to study atmospheric discharges characteristics before failure of transmission lines and understand patterns that are responsible for interruptions. Current studies focus on efficiency of lightning detection networks and on identification of climatic conditions that indicate lightning occurrence in a predictive approach, without any correlation with transmission lines outages. Therefore, this thesis consists on real-time risk determination of transmission lines outage by lightning, providing early information to enabling operational procedures for power system safety. The proposed model, named Transmission Lines Outage Risk by Lightning (TLORL) is composed of two main modules: Atmospheric Discharge Data Clustering and Classification. In the atmospheric discharges data-clustering module, performed by a density-based method, the outages are efficiently eliminated and representative groups of atmospheric discharges are formed. The second module consists of a classification step, based on artificial neural networks, to identify patterns of discharges groups that represent risks to cause transmission lines outages. Aiming at improving the proposed model, principal components analysis (PCA) was applied to determine the input variables that most contribute to the events characterization. The TLORL model was tested with real data transmission line outages, associated to another database with millions lightning records from the detection networks, producing excellent results of transmission lines outages caused by atmospheric discharges.