Este documento apresenta o desenvolvimento de um modelo computacional para prover informações aos tomadores de decisão frente as alternativas de investimentos na expansão das redes de distribuição. Estas redes, por estarem localizadas em áreas urbanas e rurais, apresentam variadas topologias e número elevado de equipamentos na sua composição, dificultando a análise técnica e econômica diante do número elevado de variáveis envolvidas. O método proposto inclui a avaliação dos principais fatores que tem influência na qualidade da energia, incluindo os índices de confiabilidade. Adicionalmente, aspectos relacionados com os custos financeiros e eficiência são considerados para diferentes condições de operação. As decisões são feitas considerando o desempenho dos transformadores e requisitos exigidos em normas de confiabilidade da agência reguladora do sistema elétrico. Perda de vida em transformadores, perdas técnicas, níveis de tensão e fator de utilização são avaliados em conjunto com a confiabilidade no fornecimento de energia, a fim de combinar os resultados destes critérios com indicadores financeiros. O resultado é a obtenção de indicadores individuais e coletivos que facilitam a tomada de decisão no direcionamento de investimentos a curto e médio prazo, proporcionando de maneira prática e fácil a comparação entre alimentadores, subestações ou mesmo regiões que compõem um sistema de distribuição. Por fim, para verificação do método, realiza-se um estudo de caso num sistema de distribuição real onde são analisados e discutidos os resultados. / This document aims to present the development of a computational model to provide information for decision-making toward the alternatives of investments in distribution system planning. These networks, as they are located in urban and rural areas, can present varied topologies and large numbers of equipment in its arrangement, making it difficult in performing technical and economic analysis due to the large number of variables involved. The proposed method includes the evaluation of main factors that have influence on power quality, including the reliability indexes. Additionally, aspects related to economic costs and energy efficiency are considered for different operating conditions. The decision is made taking into account the performance of medium voltage transformers and distribution system reliability standards of Regulatory Agency requirements. Loss of life in transformers, technical losses, voltage levels, and utilization factor are assessment together with continuity and availability of power supply in order to combine the results of these criteria with financial indicators. The result is the achievement of individual and collective indicators that facilitate decision making in directing investments in the short and medium term, providing a practical and easy way to compare feeders, substations or even regions that comprise a distribution system. The methodology is applied in a real distribution system, and the result are analyzed and discussed.

Ces dernières années, les coûts et la demande en énergie n’ont cessé d’augmenter. Par conséquent, l’humanité fait face à de graves menaces environnementales telles que l'augmentation des rejets de CO2. À cet égard, la communauté internationale doit parvenir à réduire de son empreinte carbone et à veiller à ce que les besoins en énergie thermique soient couverts de manière durable. D’importantes quantités de chaleur résiduaire à basse température (60 - 100°C) sont libérées quotidiennement dans l'atmosphère par de nombreuses installations industrielles. Les thermo-transformateurs de chaleur à absorption constituent un outil intéressant car ils peuvent revaloriser des chaleurs résiduaires pour produire de la chaleur utile pour le chauffage et la production d’eau chaude. Actuellement, les mélanges de travail utilisés dans les pompes à absorption sont les systèmes {ammoniac + eau} et {eau + bromure de lithium}. Cependant, ces deux fluides de travail présentent certains inconvénients tels que la toxicité, la cristallisation et la corrosivité. Par conséquent, il est important de rechercher de nouveaux mélanges de travail. Cette étude a pour objectif d’évaluer l’intérêt d’utiliser des mélanges constitués de liquides ioniques et d'eau au sein de thermo-transformateurs à absorption. Tout d'abord, les propriétés thermodynamiques de ces systèmes binaires (pression de vapeur, densité, capacité thermique et enthalpie d’excès) ont été mesurées dans un large domaine de température et de composition. Ces données expérimentales ont été corrélées à l’aide de modèles thermodynamiques adéquats. Ensuite, les performances de ces fluides de travail ont été évaluées. Les résultats montrent que les systèmes binaires {H2O + Ils} sont une alternative prometteuse aux fluides de travail traditionnels tels que {H2O + LiBr} / Recently, the cost and use of energy continually rise. Hence, humans are close to face serious environmental problems such as increasing CO2 discharges. In this regard, global community is to achieve the ambitious objective of reducing carbon footprint and to ensure that the heating demand is covered in a sustainable manner. Since, enormous amounts of low-temperature waste heat are released on daily bases from many industrial plants to the atmosphere at temperatures between 60 - 100°C. Absorption heat transformers (AHT) are interesting because they can recover low temperature waste heat from different industrial activities and renewable energy sources such as solar and geothermal. AHT can be used to upgrade waste heat to produce useful heat for heating and hot water supplies. Nowadays, the standard working pairs used for AHTs are {ammonia + water} and {water + lithium bromide}. However, both of the working pairs show questionable behavior such as toxicity, crystallization and corrosiveness. Therefore, exploring new working pairs which do not exhibit limitations become of great importance. This work includes an investigation to analyze the AHT systems using {water + ionic liquids} binary systems as working fluids. First, basic thermodynamic properties including vapor pressure, density, heat capacity as well as excess enthalpy of these binary systems were measured at various temperatures with different ionic liquid concentrations. The thermodynamic properties data were correlated by different equations, respectively. The correlated values were significantly consistent with the experimental data. Next, simulation of the AHT performance based on the thermodynamic properties of the new working pairs and on the mass and energy balance for each component of the system were performed. Results show that the {H2O + ILs} binary systems are promising alternatives to replace the already used {H2O + LiBr} working pairs

Submitted by Franciele Moreira (francielemoreyra@gmail.com) on 2018-11-07T12:39:53Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Nicolas Kemerich de Moura - 2018.pdf: 6431239 bytes, checksum: d07613ddd5a20d424fc3e761ae809118 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-11-08T10:12:28Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Nicolas Kemerich de Moura - 2018.pdf: 6431239 bytes, checksum: d07613ddd5a20d424fc3e761ae809118 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-08T10:12:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Nicolas Kemerich de Moura - 2018.pdf: 6431239 bytes, checksum: d07613ddd5a20d424fc3e761ae809118 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-08-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This dissertation aimed to apply several computational methods of optimization and compare their performance in the evaluation of results of physicochemical tests in power transformers. The systematic generalization of the general method of evaluation and classification – normalized doubly weighted sum –, was presented, it was improved by reducing parameters and it was applied to the physicochemical tests, which allowed the evaluation of the insulating oil of power transformers through a Global Note. The results highlighted the high adaptability of the evolutionary algorithm to this specific problem. Furthermore, the high accuracy rates obtained through optimizations explained the potential of applying the weighted sum method as a tool to aid the diagnosis of power transformers, contributing to more efficient maintenance in those devices and better monitoring of the evaluation of their operating conditions, improving the reliability of the electrical system. / Esta dissertação teve por objetivo aplicar diferentes métodos computacionais de otimização e comparar seus desempenhos na avaliação dos resultados de ensaios físico-químicos em transformadores de potência. Apresentou-se a sistematização generalizada do método geral de avaliação e classificação denominado soma duplamente ponderada normalizada, que foi aprimorado por meio da redução de parâmetros, aplicado aos ensaios físico-químicos, e posteriormente otimizado, propiciando a avaliação do óleo isolante de transformadores de potência por meio de uma Nota Global. Os resultados demonstraram a capacidade do algoritmo evolutivo se adaptar muito bem ao problema específico. Ainda, as elevadas taxas de acertos obtidas por meio de otimizações explicitaram o potencial de aplicação do método da soma ponderada como ferramenta para auxílio ao diagnóstico de transformadores de potência, contribuindo para manutenções mais eficientes nesses equipamentos e um melhor acompanhamento na avaliação das suas condições operativas, impactando no aumento da confiabilidade do sistema elétrico.

Este trabalho apresenta a proposta de um sistema completo de proteção diferencial de transformadores de potência, aplicando-se as técnicas de Redes Neurais Artificiais (RNAs). O esquema proposto busca a classificação do sistema de proteção como um problema de reconhecimento e reconstrução de padrões, representando um método alternativo aos algoritmos convencionais. Vários fatores como, por exemplo, as situações de energização do transformador e a saturação dos transformadores de corrente, podem causar uma má operação do dispositivo de proteção. Com o objetivo de melhoramento na proteção digital de transformadores de potência, desenvolveu-se um sistema de proteção diferencial, incluindo dispositivos com base em RNAs, em substituição à filtragem harmônica de sinais existente no algoritmo convencional. Em complementação, esquemas de reconstrução das ondas distorcidas provenientes da saturação dos TCs são também propostos e adicionados ao algoritmo final de proteção, sendo esses comparados ao algoritmo convencional de proteção diferencial de transformadores. Com a referida adição de ferramentas de inteligência artificial a um algoritmo completo de proteção diferencial de transformadores, obteve-se uma solução bastante precisa e eficiente, capaz de responder em um tempo reduzido, se comparada aos métodos convencionais. / This work proposes a complete differential protection system for power transformers, applying the Artificial Neural Network (ANN) theory. The proposed approach treat the classification of the protection system as a problem of pattern recognition and as an alternative method to the conventional algorithms. Several factors such as, for example, transformer energization and CT saturation can cause an inadequate operation of the protection relay. With the objective of improving the power transformer digital protection, a complete protection system was developed, including an ANN-based device in substitution to harmonic filters, in use in the conventional algorithm. Some approaches concerning the reconstruction of the distorted signals caused by the CTs saturation are also proposed. These routines are added to the final protection algorithm and they are compared to the conventional algorithm for power transformer protection. With the use of artificial intelligence tools in a complete power transformer protection algorithm, one intends to obtain a very precise, fast and efficient solution, if compared to the conventional methods.

Este documento apresenta o desenvolvimento de um modelo computacional para prover informações aos tomadores de decisão frente as alternativas de investimentos na expansão das redes de distribuição. Estas redes, por estarem localizadas em áreas urbanas e rurais, apresentam variadas topologias e número elevado de equipamentos na sua composição, dificultando a análise técnica e econômica diante do número elevado de variáveis envolvidas. O método proposto inclui a avaliação dos principais fatores que tem influência na qualidade da energia, incluindo os índices de confiabilidade. Adicionalmente, aspectos relacionados com os custos financeiros e eficiência são considerados para diferentes condições de operação. As decisões são feitas considerando o desempenho dos transformadores e requisitos exigidos em normas de confiabilidade da agência reguladora do sistema elétrico. Perda de vida em transformadores, perdas técnicas, níveis de tensão e fator de utilização são avaliados em conjunto com a confiabilidade no fornecimento de energia, a fim de combinar os resultados destes critérios com indicadores financeiros. O resultado é a obtenção de indicadores individuais e coletivos que facilitam a tomada de decisão no direcionamento de investimentos a curto e médio prazo, proporcionando de maneira prática e fácil a comparação entre alimentadores, subestações ou mesmo regiões que compõem um sistema de distribuição. Por fim, para verificação do método, realiza-se um estudo de caso num sistema de distribuição real onde são analisados e discutidos os resultados. / This document aims to present the development of a computational model to provide information for decision-making toward the alternatives of investments in distribution system planning. These networks, as they are located in urban and rural areas, can present varied topologies and large numbers of equipment in its arrangement, making it difficult in performing technical and economic analysis due to the large number of variables involved. The proposed method includes the evaluation of main factors that have influence on power quality, including the reliability indexes. Additionally, aspects related to economic costs and energy efficiency are considered for different operating conditions. The decision is made taking into account the performance of medium voltage transformers and distribution system reliability standards of Regulatory Agency requirements. Loss of life in transformers, technical losses, voltage levels, and utilization factor are assessment together with continuity and availability of power supply in order to combine the results of these criteria with financial indicators. The result is the achievement of individual and collective indicators that facilitate decision making in directing investments in the short and medium term, providing a practical and easy way to compare feeders, substations or even regions that comprise a distribution system. The methodology is applied in a real distribution system, and the result are analyzed and discussed.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-10-30T13:22:27Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcelo Luiz Lourenço - 2014.pdf: 4735002 bytes, checksum: ca14f9b6bc39374e1b2f5e5d67f58695 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-10-30T14:30:51Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcelo Luiz Lourenço - 2014.pdf: 4735002 bytes, checksum: ca14f9b6bc39374e1b2f5e5d67f58695 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-30T14:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marcelo Luiz Lourenço - 2014.pdf: 4735002 bytes, checksum: ca14f9b6bc39374e1b2f5e5d67f58695 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-09-01 / This work present a computer program for estimating measurement uncertainties of losses in power transformers, obtained through their tests of no load loss and of load loss, based on the models for these losses used in LabMETRO/EMC, which are non-linear, and on the Supplement 1 of the guide to the expression of uncertainty in measurement. This supplement was created in order to present a solution for situa-tions in which the evaluation of measurement uncertainty through this guide is not appropriate, being applicable to both linear and nonlinear models. The approaches to the evaluation of measurement uncertainties described in this supplement guide con-sist mainly in the numerical simulation of the Monte Carlo method. This technique allows to obtain, numerically, the probability density functions (PDF) of the output quantities through the propagation of the PDF of the inputs quantities using the measurement function. The developed program, named SIMETRANS-S1, should be integrated in the software used in test transformers of LabMETRO/EMC, called SIMETRANS. The results obtained through the SIMETRANS-S1 indicate that those results given by SIMETRANS, which are based on the guide to the expression of un-certainty in measurement, cannot be validated for the test of losses in transformers in LabMETRO / EMC, and must be use those results based on the Supplement 1 of this guide. This improvement of SIMETRANS program ensures credibility and quality to the measurement results from the metrological point of view. This work is an im-portant step to the process of accreditation of LabMETRO/EMC by the National Insti-tute of Metrology, Quality and Technology (INMETRO). / Este trabalho apresenta um programa computacional para estimar as incertezas de medição das perdas em transformadores de potência, obtidas através de seus en-saios em vazio e em carga, com base nos modelos destas perdas utilizados no La-bMETRO/EMC, os quais são não lineares, e no Suplemento 1 do guia para a ex-pressão da incerteza de medição. Este suplemento foi criado com a finalidade de apresentar uma solução para as situações em que a avaliação da incerteza de me-dição através deste guia não seja adequada, sendo aplicável a modelos lineares ou não lineares. A abordagem para a avaliação das incertezas de medição descritas neste suplemento consiste essencialmente na simulação numérica do método de Monte Carlo. Esta técnica permite obter numericamente função densidade de proba-bilidade (FDP) das grandezas de saída através da propagação das FDP das gran-dezas de entrada usando a função de medição. O programa desenvolvido, SIMETRANS-S1, deve ser integrado ao programa para ensaio de transformadores utilizado no LabMETRO/EMC, denominado SIMETRANS. Os resultados obtidos através do SIMETRANS-S1 indicam que aqueles resultados obtidos através do SIMETRANS, os quais são baseados no Guia para a Expressão da Incerteza de Medição, não podem ser validados para o ensaio de perdas em transformadores no LabMETRO/EMC, devendo-se optar pelos resultados baseado no Suplemento 1 deste guia. Este aperfeiçoamento do programa SIMETRANS garante maior credibili-dade e qualidade aos resultados de medição do ponto de vista metrológico. Este trabalho constitui um passo fundamental para o processo de acreditação do LabME-TRO/EMC pelo Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (INMETRO).

Submitted by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2015-11-18T18:03:32Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Adriano Machado dos Santos - 2014.pdf: 9004500 bytes, checksum: 8843f32793f823e988a7913fedb9b4ca (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-11-19T14:25:06Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Adriano Machado dos Santos - 2014.pdf: 9004500 bytes, checksum: 8843f32793f823e988a7913fedb9b4ca (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-19T14:25:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Adriano Machado dos Santos - 2014.pdf: 9004500 bytes, checksum: 8843f32793f823e988a7913fedb9b4ca (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-07-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Electricity customers’ devices, connected to the secondary distribution network linked to distribution transformers belonging to the electrical energy distributor, modernize every year. These devices usually consist of components capable of processing energy and produce distortion at the load current. Thus these devices are typified as non-linear load and its effects influence the operation of the distribution transformers with implications for its lifetime. Therefore, this work presents the study of the influence of non-sinusoidal signals (distorted signals) in the lifetime of distribution transformers. In this sense equations are presented that allows to calculate transformers losses, their operating temperatures and estimate the percentage loss of life. To obtain results a computer program was developed in the numerical programming platform MATLAB based on the presented mathematical model. The developed program is supplied by data obtained from field as well as laboratory measurements. Results are also obtained by simulations. The focus of this study is the distribution system of the urban perimeter of the city Goiânia-GO. / Os aparelhos pertencentes aos consumidores de energia elétrica, ligados à rede de distribuição secundária conectados em transformadores de distribuição da distribuidora de energia elétrica, se modernizam a cada ano. Os referidos aparelhos normalmente são constituídos por componentes capazes de processar a energia e produzir distorção na corrente de alimentação. Deste modo estes aparelhos são tipificados como carga não linear e seus efeitos influenciam o funcionamento dos transformadores de distribuição com implicações no seu tempo de vida. Assim sendo, este trabalho apresenta estudo da influência de sinais não senoidais (sinais distorcidos) no tempo de vida destes transformadores. Neste sentido é apresentado equacionamento que permite calcular as perdas do transformador, suas temperaturas de operação e estimar a perda de vida percentual. Para a obtenção de resultados foi desenvolvido um programa computacional na plataforma de programação numérica MATLAB com base no modelo matemático apresentado. O programa desenvolvido é suprido por dados obtidos através de medições em campo e também de laboratório. Resultados são obtidos também por realização de simulações. O foco deste estudo é o sistema de distribuição do perímetro urbano da cidade de Goiânia-GO.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Shigeaki_Leite_de_Lima.pdf: 998716 bytes, checksum: aa9cf7f7aaa0920ff57f5d185ef67b46 (MD5) Previous issue date: 2008-08-01 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Power transformers play an important role in the power energy supply, demanding the continuous monitoring of process that could lead to operation faults, specifically in the equipment electric insulation. Methods considered in the standards IEC, IEEE and NBR7274 for dissolved gas analysis (DGA) do not provide good levels of accuracy, because there are scenarios with oil samples that lead to contradictory evaluations. The extension theory is a method based on the idea that contradiction can be transformed into compatible problems. In this work, this theory is applied for solving incompatibilities found in the application of the standard NBR7274 for incipient detection faults (the modified Roger s Method). In order to validate the approach, several test cases from recent literature have been implemented and included. The approach has shown good comparative performance in the fault identification process. / Os transformadores de potência cumprem um papel decisivo na continuidade do fornecimento de energia elétrica, obrigando um monitoramento contínuo dos processos que possam provocar falhas de operação, que particularmente ocorrem no isolamento do equipamento. Os métodos previstos na IEC, IEEE e NBR7274 para análise do gás dissolvido (AGD), não alcançam nível pleno de acerto, pois existem situações nas amostras de óleo que geram resultados contraditórios e incompatíveis. A Teoria da Extensão é um método baseado na idéia de que contradições podem ser transformadas em problemas compatíveis. Neste trabalho tal metodologia é aplicada para resolver incompatibilidades encontradas no diagnóstico feito com a NBR7274 (método de Rogers modificado) para detecção de falhas incipientes. O método consiste em modelar a NBR e analisar os resultados quanto ao grau de acerto obtido. Foram feitos testes com vários estudos de caso disponíveis na literatura técnica, mostrando-se bem promissor na identificação das falhas.

Submitted in fulfillment of the requirements for the degree of Master of Engineering, Durban University of Technology, Durban, South Africa, 2017. / Much equipment in the eThekwini Electricity network has been in use for several decades. Failure of this equipment could critically impact electricity supply to customers, and result in high costs associated with loss of load and/or component replacement. The fundamental motive for any power utility is to plan, operate, and maintain power infrastructure such that customers receive reliable electric services at the minimum expense possible. For this dissertation, the Reliability Centered Maintenance (RCM) model was implemented in the eThekwini Electricity network. This model emphasises the importance of long-term planning and allocation of resources over the life time of a transformer, or any other component. RCM is an ongoing process that entails gathering data from operating systems performance, and using this data to improve design, operation, and maintenance of the system. The eThekwini Power network failure statistics for the previous five years were collected and thoroughly analysed to identify critical components associated with higher failure rates, and associated consequences. Upon examination, it was determined that the power transformer is a critical component of the system. The transformer plays a significant role in the power system due to its remarkable effect on overall reliability, in addition to the fact that it is a major cost factor in the power grid. Transformer management comprises of identifying the appropriate type and frequency of maintenance, and the appropriate time to replace the transformer in a cost-effective manner. The Markov model for ascertaining the transformer’s remaining service life was applied on the identified critical transformer. The transformer deterioration process is modelled by representing the oil insulation by discrete stages. Using the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) standard for interpreting the transformer insulation, the transformer under review was found to be at stage two. Further analysis was performed on system unavailability rates versus mean time to first failure (MTTFF). The analyses indicated that the higher the MTTFF, the longer the system availability whereas the lower the MTTFF, the more reduced the system availability. Improving the MTTFF rates of a system will enhance reliability. The effective application of RCM will optimise the maintenance processes with reasonable expenditures. / M

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