O objetivo deste trabalho de pesquisa foi de fazer a modelagem por meio de sistemas de inferência Fuzzy da análise da concentração dos gases dissolvidos no óleo mineral isolante e desta forma diagnosticar defeitos elétricos internos em transformadores de Potência. Assim sendo o sistema proposto deve fornecer respostas que auxiliem no diagnóstico de falhas e avarias nos interiores dos transformadores e no processo de tomada de decisões no acompanhamento da evolução destas falhas de forma a aumentar a confiabilidade em relação à utilização dos métodos individualmente. O sistema desenvolvido baseou-se na pesquisa acadêmica de normas e técnicas mais utilizadas na literatura que relacionam o gás dissolvido no óleo mineral isolante com a falha. O sistema proposto foi validado por meio de dados reais de dois transformadores pilotos e vários sistemas Fuzzy foram construídos, cada um especialista em um determinado método. Os resultados encontrados mostraram-se compatíveis com aqueles obtidos pelos métodos convencionais comprovando que a ferramenta pode ser utilizada como suporte para uma análise rápida e confiável do estado do óleo isolante dos transformadores. / The objective of this research was to model by analyzing the fuzzy inference systems the concentration of gases dissolved in the insulating oil and diagnosing thereby internal defects in electrical power transformers. Therefore the proposed system should provide answers that help in the diagnosis of faults and malfunctions in the interiors of the transformers and in the decision-making process in monitoring the evolution of these failures in order to increase the reliability regarding the use of the methods individually. The system developed was based on academic research standards and techniques commonly used in the literature relating the gas dissolved in the insulating oil with failure. The proposed system was validated by real data of two pilots transformers and various Fuzzy systems were built, each an expert in a particular method. The results were compatible with those obtained by conventional methods proving that the tool can be used as support for quick and reliable analysis of the insulating oil condition of transformers.

O objetivo deste trabalho de pesquisa foi de fazer a modelagem por meio de sistemas de inferência Fuzzy da análise da concentração dos gases dissolvidos no óleo mineral isolante e desta forma diagnosticar defeitos elétricos internos em transformadores de Potência. Assim sendo o sistema proposto deve fornecer respostas que auxiliem no diagnóstico de falhas e avarias nos interiores dos transformadores e no processo de tomada de decisões no acompanhamento da evolução destas falhas de forma a aumentar a confiabilidade em relação à utilização dos métodos individualmente. O sistema desenvolvido baseou-se na pesquisa acadêmica de normas e técnicas mais utilizadas na literatura que relacionam o gás dissolvido no óleo mineral isolante com a falha. O sistema proposto foi validado por meio de dados reais de dois transformadores pilotos e vários sistemas Fuzzy foram construídos, cada um especialista em um determinado método. Os resultados encontrados mostraram-se compatíveis com aqueles obtidos pelos métodos convencionais comprovando que a ferramenta pode ser utilizada como suporte para uma análise rápida e confiável do estado do óleo isolante dos transformadores. / The objective of this research was to model by analyzing the fuzzy inference systems the concentration of gases dissolved in the insulating oil and diagnosing thereby internal defects in electrical power transformers. Therefore the proposed system should provide answers that help in the diagnosis of faults and malfunctions in the interiors of the transformers and in the decision-making process in monitoring the evolution of these failures in order to increase the reliability regarding the use of the methods individually. The system developed was based on academic research standards and techniques commonly used in the literature relating the gas dissolved in the insulating oil with failure. The proposed system was validated by real data of two pilots transformers and various Fuzzy systems were built, each an expert in a particular method. The results were compatible with those obtained by conventional methods proving that the tool can be used as support for quick and reliable analysis of the insulating oil condition of transformers.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-02-01T07:36:16Z No. of bitstreams: 2 Tese - Mariana da Silva Godinho - 2014.pdf: 11659350 bytes, checksum: 36a0ea84b6d0c992d5629322e89390a3 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-02-01T07:42:02Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Mariana da Silva Godinho - 2014.pdf: 11659350 bytes, checksum: 36a0ea84b6d0c992d5629322e89390a3 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-01T07:42:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Mariana da Silva Godinho - 2014.pdf: 11659350 bytes, checksum: 36a0ea84b6d0c992d5629322e89390a3 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-06-27 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The lifetime of a power transformer is determined by the state of degradation of its insulation system. This system consists of Kraft paper immersed in insulating oil (IMO). In order to prevent an abrupt crash transformer its oxidation state should be monitored. This monitoring is performed using physico-chemical and chromatographic assays. The physico-chemical parameter of greatest importance is the interfacial tension (IT), which is a measure for assessing indirectly the oxidation state of the Kraft paper. The objective of this thesis to propose analytical methodologies to evaluate the oxidation process of the insulation system, both in naturally and accelerated degraded oil samples, using Image Analysis and spectroscopic techniques combined with methods of Multivariate Calibration (Partial Least Squares - PLS), Resolution Multivariate Curve and Data Fusion. Spectra of Moleculular Fluorescence (MF), Nuclear Magnetic Resonance of 1H (1H NMR), Fourier Transform Near Infrared (FT-NIR) and RGB images were obtained for a set of 268 oil samples provided by CELG Distribuição S.A. (CELG D). Subsequently, spectra in the Ultraviolet-Visible (UV-Vis) region, FM and RGB images were obtained for a set of 24 oil samples subjected to an accelerated degradation. PLS models were obtained in order to predict the IT and color parameters for the set of samples provided by CELG D. For the set of degraded samples PLS models were obtained for prediction of degradation time. PARAFAC and MCR-ALS models were obtained to evaluate the oxidation process of the insulating system and too identify the pure spectra of possible compounds formed during this process. Furthermore, low level data fusion combined with variable selection using the Variables Importance in the Projection (VIPs) was used in this study to obtain PLS models. The best PLS model for the set of samples provided by CELG D was obtained for the fused spectroscopic data using variable selection by VIPS. This model provided a mean square error of prediction (RMSEP) of 2.9 mN/m for IT and 0.3 for the color parameter (dimensionless units). PARAFAC and MCR-ALS models allowed to assess the process of system degradation. The proposed methodologies are fast and non-destructive, showing great advantages over traditional methods, which take a long time, and generate a lot of waste. This work opens perspectives for an online monitoring to assess the degradation of the insulating system besides having permitted a more detailed study on the compounds formed during the degradation process. / A vida útil de um transformador de potência é determinada pelo estado de degradação de seu sistema isolante. Esse sistema é constituído pelo papel tipo Kraft imerso em óleo mineral isolante (OMI). Para evitar que um transformador chegue ao seu fim de vida de forma abrupta é necessário que seja realizado o monitoramento do seu estado de oxidação. Esse monitoramento é feito através de ensaios físico-químicos e cromatográficos. O parâmetro físico-químico de maior importância é a tensão interfacial (TI), pois é uma medida que avalia indiretamente o estado de oxidação do papel. O objetivo deste trabalho foi propor metodologias analíticas para avaliar o processo de degradação do sistema isolante tanto em amostras degradadas naturalmente quanto em amostras degradadas aceleradamente, usando Análise de Imagens e técnicas espectroscópicas aliadas a métodos de Calibração Multivariada (Mínimos Quadrados Parciais - PLS), Resolução de Curva Multivariada e Fusão de Dados. Foram obtidos espectros de Fluorescência Molecular (FM), Ressonância Magnética Nuclear de 1H (RMN de 1H), Infravermelho na região do próximo (FT-NIR) e imagens RGB de um conjunto de 268 amostras de OMI fornecidas pela CELG Distribuição S.A. (CELG D). Posteriormente, foram obtidos espectros de UV-Vis, FM e imagens RGB de um conjunto de 24 amostras degradadas aceleradamente. Modelos PLS foram construídos para prever os parâmetros TI e cor para o conjunto de amostras fornecidas pela CELG D. Para as amostras degradadas aceleradamente modelos PLS foram obtidos para previsão do tempo de degradação. Modelos PARAFAC e MCR-ALS foram construídos com objetivo de avaliar o processo de oxidação do sistema isolante e identificar os espectros puros de possíveis compostos formados durante esse processo. Além disso, Fusão de Dados de baixo nível aliada à seleção de variáveis usando as Variáveis de Importância na Projeção (VIPs) foram utilizadas neste trabalho para a obtenção de modelos PLS. O melhor modelo PLS para o conjunto de amostras fornecidas pela CELG D foi obtido para os dados espectroscópicos fundidos usando seleção de variáveis por VIPS. Esse modelo forneceu um erro médio quadrático de previsão (RMSEP) de 2,9 mN/m para previsão da TI e 0,3 para o parâmetro cor (unidade adimensional). Os modelos PARAFAC e MCR-ALS permitiram avaliar o processo de degradação do sistema isolante. As metodologias propostas são rápidas e não destrutivas, mostrando grandes vantagens sobre os métodos tradicionais, os quais demandam muito tempo, além de gerar uma grande quantidade de resíduos. Este trabalho abre perspectivas para um monitoramento direto (on-line) para avaliar a degradação do sistema isolante, além de ter permitido um estudo mais aprofundado a respeito dos compostos formados durante o processo de degradação.

Os transformadores de potência são alguns dos elementos mais importantes dos sistemas elétricos. A confiabilidade e o bom funcionamento destes equipamentos são vitais para que as companhias de energia forneçam eletricidade com qualidade e segurança. Um dos principais parâmetros que envolvem a normalidade da operação dos transformadores é o estado da isolação interna formada pelo óleo mineral e o papel que cobre as bobinas. Danos nessa isolação resultam na degradação destes dielétricos e, por conseqüência, na diminuição da vida útil dos transformadores. Essa degradação, que advém de processos elétricos, térmicos, ou mesmo mecânicos, geram gases combustíveis cujas quantidades individuais podem indicar o tipo de falha e a gravidade do problema. Desta forma, é importante detectar os principais gases envolvidos. O objetivo deste trabalho é realizar análises e estudos quantitativos da presença de gases inflamáveis dissolvidos no óleo, surgidos através da degradação deste líquido isolante. O cerne deste trabalho está em elaborar ensaios de formação de arco no óleo e, posteriormente, aquecer o fluido para medir a quantidade dos gases combustíveis antes dissolvidos nele. Este estudo visa à melhoria na confiabilidade dos equipamentos projetados para detectar e monitorar o surgimento de gases inflamáveis no interior de transformadores de potência existentes em subestações de companhias de eletricidade. / Power transformers are some of the most important elements of electrical systems. The trustworthiness and the good functioning of this equipment permit power utilities to supply electricity with quality and security. One of the main parameters for transformer\'s operation normality is the state of the internal insulation formed by the mineral oil and the paper that covers the bobbins. Damages in this insulation cause its dielectric degradation and, consequently, the reduction of the equipment useful life. This degradation which originates from electrical, thermal, or even mechanical processes generates chemical products such as gases whose individual amounts may indicate the type of imperfection and gravity of the problem. That\'s why the detection of the main involved gases is important. This work intends to elaborate analyses and studies of the presence of inflammable gases dissolved in oil through the degradation of the insulating liquid. The principal topic of this work is the arc formation elaboration in the oil and later the heating of the oil to measure the amount of gases previously dissolved in it. This study also aims to improve the trustworthiness of the projected equipments in order to detect and monitor the sprouting of existing inflammable gases in the interior of power transformers in substations of power utilities.

Os transformadores de potência são alguns dos elementos mais importantes dos sistemas elétricos. A confiabilidade e o bom funcionamento destes equipamentos são vitais para que as companhias de energia forneçam eletricidade com qualidade e segurança. Um dos principais parâmetros que envolvem a normalidade da operação dos transformadores é o estado da isolação interna formada pelo óleo mineral e o papel que cobre as bobinas. Danos nessa isolação resultam na degradação destes dielétricos e, por conseqüência, na diminuição da vida útil dos transformadores. Essa degradação, que advém de processos elétricos, térmicos, ou mesmo mecânicos, geram gases combustíveis cujas quantidades individuais podem indicar o tipo de falha e a gravidade do problema. Desta forma, é importante detectar os principais gases envolvidos. O objetivo deste trabalho é realizar análises e estudos quantitativos da presença de gases inflamáveis dissolvidos no óleo, surgidos através da degradação deste líquido isolante. O cerne deste trabalho está em elaborar ensaios de formação de arco no óleo e, posteriormente, aquecer o fluido para medir a quantidade dos gases combustíveis antes dissolvidos nele. Este estudo visa à melhoria na confiabilidade dos equipamentos projetados para detectar e monitorar o surgimento de gases inflamáveis no interior de transformadores de potência existentes em subestações de companhias de eletricidade. / Power transformers are some of the most important elements of electrical systems. The trustworthiness and the good functioning of this equipment permit power utilities to supply electricity with quality and security. One of the main parameters for transformer\'s operation normality is the state of the internal insulation formed by the mineral oil and the paper that covers the bobbins. Damages in this insulation cause its dielectric degradation and, consequently, the reduction of the equipment useful life. This degradation which originates from electrical, thermal, or even mechanical processes generates chemical products such as gases whose individual amounts may indicate the type of imperfection and gravity of the problem. That\'s why the detection of the main involved gases is important. This work intends to elaborate analyses and studies of the presence of inflammable gases dissolved in oil through the degradation of the insulating liquid. The principal topic of this work is the arc formation elaboration in the oil and later the heating of the oil to measure the amount of gases previously dissolved in it. This study also aims to improve the trustworthiness of the projected equipments in order to detect and monitor the sprouting of existing inflammable gases in the interior of power transformers in substations of power utilities.

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-08-01T18:27:35Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_MetodoFuzzyProgramacao.pdf: 1961477 bytes, checksum: 0e45134ec2cdbd20250082208e7a2705 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-08-21T16:44:05Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_MetodoFuzzyProgramacao.pdf: 1961477 bytes, checksum: 0e45134ec2cdbd20250082208e7a2705 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-21T16:44:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_MetodoFuzzyProgramacao.pdf: 1961477 bytes, checksum: 0e45134ec2cdbd20250082208e7a2705 (MD5) Previous issue date: 2014-10-24 / Eletronorte - Centrais Elétricas do Norte do Brasil S/A / Transformadores de potência que utilizam óleo para a isolação de suas partes internas necessitam de um programa de manutenção periódico que vise detectar possíveis falhas, tais como: deterioração da celulose do isolamento dos enrolamentos, curto circuito entre espiras, gases dissolvidos no óleo devido a sua degeneração, etc. Normalmente, programas de manutenção preventiva têm sido utilizados por empresas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica buscando evitar que estas falhas venham a provocar a retirada do equipamento do sistema elétrico, situação que implica em grandes perdas financeiras, seja pela diminuição do faturamento, pelo pagamento de multas à agência reguladora, além da diminuição da confiabilidade do sistema. Para evitar estes tipos de perdas, este trabalho apresenta uma proposta de solução, usando abordagem Fuzzy, para auxiliar o processo de programação de inspeções em transformadores de alta potência (500kv), por meio da análise dos gases dissolvidos no óleo isolante, obtidos pela técnica da cromatografia gasosa e da análise físico-química do óleo. Buscou-se produzir uma solução que combine os resultados dos métodos tradicionais já consolidados na literatura, com situações adicionais oriundas da análise físico-química do óleo e do conhecimento dos especialistas, de forma a aumentar a eficácia do procedimento de inspeção desses equipamentos. Com isso, qualquer Sistema Elétrico de Potência – SEP – que realiza diagnósticos em transformadores por meio da Norma NBR 7274, tende a obter um diagnóstico mais preciso, em decorrência da associação da análise físico-química do óleo isolante com a cromatografia gasosa e o conhecimento tácito de especialistas da área, possibilitando a expansão da base de regras original da referida norma técnica. Todos os testes e a base de dados utilizada são oriundos de um laboratório de Química de várias subestações elétricas de uma concessionária de energia elétrica localizada em Barcarena – Pará – Brasil. / Power transformers using oil for insulation internal parts need periodic maintenance of a program aimed at detecting possible failures, such as deterioration of the winding insulation cellulose, short circuit between turns, gases dissolved in the oil due to its degeneration etc. Typically, preventive maintenance programs are used by companies for generation, transmission and distribution of electricity for avoiding these failures may result in removal of equipment from the electrical system, a situation that involves large financial losses, either by decreased billing at payment of penalties to the regulatory agency, as well as reduced system reliability. To avoid these types of losses, this paper presents a proposed solution using fuzzy approach, to assist the process of inspections programming in high power transformers (500kv), through the analysis of gases dissolved in insulating oil, obtained by the technique gas chromatography and physico-chemical analysis of the oil. We attempted to produce a solution that combines the results of traditional methods already established in the literature, with additional situations originating from the physico-chemical analysis of the oil and knowledge of experts in order to increase the effectiveness of such equipment inspection procedure. With this, any Electric Power System - SEP - that performs diagnostics on transformers by NBR 7274, tends to get a more accurate diagnosis, due to the association of physical-chemical analysis of the insulating oil with gas chromatography and knowledge tacit from specialists, enabling us to expand the base of original rules of that technical standard. All tests and the database used were from a laboratory of Chemistry of various electrical substations of an power company located in Barcarena - Pará - Brazil.

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.