Ingeniero Civil Eléctrico / Los equipos FACTS cada día son más comunes en el mundo gracias al avance de la tecnología en electrónica y semiconductores, permitiendo así operar de manera más holgada los crecientes sistemas eléctricos. En especial, el Compensador Estático de Reactivos (CER), ha tenido gran utilidad en Chile debido a su eficaz control de voltaje en sistemas radiales. Ya se han instalado 5 de estos equipos, los 3 más recietes a partir del año 2000 cuyos nombres son SVC Puerto Montt , SVC Polpaico y SVC Cerro Navia , propiedades de Transelec. Bajo este contexto, el objetivo de este trabajo de título es instruir al lector sobre esta tecnología de compensación que se usa en el país explicando su funcionamiento teórico y práctico. Para eso se diseña y construye un CER a escala para laboratorio basándose en prototipos existentes en la literatura y utilizando un microprocesador vigente. Además el modelo a escala es capaz de operar en una red de comunicaciones bajo el protocolo Modbus. Previo al diseño se revisa el estado de arte de los compensadores estáticos de reactivos tanto a escala como para aplicaciones de potencia, estudiando también su funcionamiento y principales componentes. Se revisa específicamente el modelo del microprocesador a utilizar en el modelo a escala junto con su programación y manejo. El diseño empleado consiste en un banco trifásico de inductancias junto a dos bancos de condensadores, operados por tiristores y relés respectivamente, conectados a la red de baja tensión mediante un transformador trifásico y coordinados por un sistema de control electrónico. Se realiza un algoritmo de adquisición de variables para la medición de la tensión en las líneas mediante conversión análoga digital, además de implementar un algoritmo de disparo en las inductancias para control de potencia. De la construcción final se obtiene un banco de inductancias junto a las placas electrónicas de disparo, adquisición y alimentación que componen el CER a escala. Como desarrollo futuro se propone programar un control PI en el microprocesador y mejorar la interfaz de adquisición de datos realizada en Matlab-Simulink.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:37:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5337_1.pdf: 2712381 bytes, checksum: ef54386909f89cae6f4af5d76ab17550 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Companhia Hidro Elétrica do São Francisco / Nos Sistemas Elétricos de Potência, os Compensadores Estáticos CE são equipamentos de elevada importância na regulação de tensão, tanto em regime permanente como em transitório, principalmente em sistemas onde os centros de carga estão localizados a grandes distâncias da geração. Esta dissertação, apresenta uma análise das causas de falha do Compensador Estático instalado na Subestação - SE de Fortaleza da Companhia Hidro Elétrica do São Francisco - CHESF, estado do Ceará, Brasil, com ênfase nas origens das falhas e em suas soluções, utilizando como ferramenta de análise a Árvore de Falhas deste Equipamento. Neste trabalho, encontramos a Árvore de Falhas do CE, composta por 62 eventos básicos, dos quais 20 apresentaram histórico suficiente para a análise paramétrica em um banco de dados de 22 anos. A partir das curvas de probabilidade de falha dos eventos básicos, elaborou-se um plano de ação com melhorias nos processos de manutenção, para viabilizar a elevação da disponibilidade do CE, com o objetivo de maximizar a remuneração da empresa Transmissora, no caso, a CHESF, e a confiabilidade do sistema de transmissão

El concepto de calidad de servicio en redes eléctricas ha tenido un fuerte impulso desde la década de los 80, abarcando un amplio rango de fenómenos individuales, muchos de los cuales son conocidos por la ingeniería con anterioridad a este concepto. Es decir, lo que se ha incorporado es una visión de cómo se debe tratar un problema específico, observando el sistema como un todo y no centrándose en el problema individual. El micro corte es un fenómeno electromagnético, considerado dentro de servicio como una variación de suministro de corta duración. Los micro cortes son reducciones de corta duración de voltaje RMS. Las principales causas de este fenómenos son los cortocircuito y partidas de grandes motores industriales. Se vuelve de importancia el estudio del micro corte debido a los problemas que éste produce en otros dispositivos como: reguladores de velocidad, computadores, equipos de los procesos de control, generadores y motores industriales. Algunos de ellos, muy sensibles a este tipo de anomalía, se desconectan en presencia de disminuciones del valor RMS de la tensión. Los micro cortes de suministro no generan daños significativos para la industria como las interrupciones de corta o de larga duración, las que son menos comunes. Por otro lado, el micro corte se da más veces al año, produciendo un daño total mayor por micro corte que por interrupciones de suministro. Si este fenómeno se repite durante los meses, en un punto particular de una red eléctrica, dentro de un año las desconexiones por causa de micro cortes se vuelven considerables, produciendo pérdidas y deteriorando los equipos.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The growing global demand for electricity, increasing scarcity of the conventional energy sources and the need to reduce environmental impacts contributed to the pronounced development of new technologies based on clean and renewable energy sources. In this context, the wind power is the technology that has had a greater development in recent decades. This source has played an important role in the advancement of alternative sources in the world energy matrix, because the technology is already consolidated and is economically viable. Accompanying the technological development of the alternative sources, the induction generator has stood out among the generators with the technology best suited to generating electricity for isolated energy systems. With this motivation, this thesis proposes a new configuration for an isolated wind energy conversion system using variable speed turbines, in which the induction generator is electronically excited by means of a static compensator. Also, the generator is associated to a shunt active filter for compensation of non-linear and unbalanced loads, and with a battery bank for energy storage and DC bus stabilization. It is also discussed the main problems with the induction generator related to the magnetization characteristic and its dynamic model, and the proposed solutions to mitigate these problems. The results confirm the effectiveness of the proposed wind energy conversion system, showing its operational capability with variable load and variable turbine speed. Finally it is presented the main conclusions of this work and suggestions for future works in the same line of research. / O crescente aumento da demanda mundial de energia elétrica, a escassez cada vez maior das fontes convencionais de energia e a necessidade de redução dos impactos ambientais contribuíram para o acentuado desenvolvimento de novas tecnologias baseadas em fontes limpas e renováveis. Neste contexto, a energia eólica foi uma das tecnologias que mais se desenvolveu nas últimas décadas. Esta fonte tem desempenhado importante papel no avanço das fontes alternativas na matriz energética mundial, pois é uma tecnologia já consolidada e viável economicamente. Acompanhando o desenvolvimento tecnológico das fontes alternativas, o gerador de indução tem se destacado dentre as tecnologias de geradores mais adequadas para sistemas isolados de geração de energia elétrica. Com esta motivação, esta tese propõe uma nova configuração de conversão de energia eólica isolada, utilizando turbinas de velocidade variável, na qual o gerador de indução é excitado eletronicamente por meio de um compensador estático. Ainda mais, o gerador é associado a um filtro ativo shunt para a compensação de cargas não-lineares e desbalanceadas e a um banco de baterias para armazenamento de energia e estabilização do barramento cc, comum aos conversores. São discutidos os principais problemas relacionados ao gerador de indução para esta aplicação através da característica de magnetização e do seu modelo dinâmico, com as soluções propostas para mitigar estes problemas. Os resultados práticos e de simulação obtidos comprovam a efetividade da configuração de conversão de energia eólica proposta, mostrando a capacidade de operação do gerador com carga variável e velocidade variável da turbina. Por fim são apresentadas as principais conclusões e sugestões para trabalhos futuros na mesma linha de pesquisa.

Submitted by Felipe Augusto Ferreira de Almeida null (felipeafalmeida@gmail.com) on 2016-12-20T16:56:04Z No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO_FELIPE_FINAL.pdf: 3666708 bytes, checksum: 18899b06cbe9a7091fd3f037b0656174 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-12-22T10:53:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 almeira_faf_me_bauru.pdf: 3666708 bytes, checksum: 18899b06cbe9a7091fd3f037b0656174 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-22T10:53:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 almeira_faf_me_bauru.pdf: 3666708 bytes, checksum: 18899b06cbe9a7091fd3f037b0656174 (MD5) Previous issue date: 2016-11-03 / Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) / Este trabalho aborda o emprego do Compensador Estático de Reativos (SVC) em redes de baixa tensão com geração distribuída de energia, tendo como objetivo a compensação de tensão e de fator de potência. Os principais distúrbios de qualidade de energia elétrica em baixa tensão, bem como as normas e os limites operacionais para os principais indicadores foram revisados, visando confrontação com as situações resultantes da integração do SVC no sistema elétrico. O SVC possui operação estabelecida como carga reativa controlável em sistemas de transmissão de energia, fazendo parte dos condicionadores da tecnologia FACTS (Flexible AC Transmission Systems). A exploração desta tecnologia em outro nível de tensão é o objetivo deste trabalho. As análises foram realizadas através de simulações computacionais, desenvolvidas no ambiente MATLAB, contemplando o desenvolvimento de modelos relacionados com aplicações de RCT (Reator Controlado a Tiristor), FC (Capacitor Fixo), do CCT (Capacitor Chaveado a Tiristor) e de um sistema de geração distribuída de energia elétrica trifásico em uma rede de baixa tensão a quatro fios. A metodologia para o dimensionamento dos elementos passivos dos condicionadores é apresentada, bem como a análise dos valores de potência reativa, fator de potência, distorções harmônicas e a avaliação da necessidade de utilização ou não de filtros passivos. A teoria da potência conservativa (TPC) é a metodologia utilizada para definição das grandezas elétricas e fatores de conformidade. Por fim, as características operacionais de um SVC aplicado a uma rede de baixa tensão a quatro fios são exploradas através dos resultados de simulação, com o objetivo de demonstrar a manutenção de suas características operacionais estabelecidas, no nível de baixa tensão, e apontar aspectos diferenciados quanto à regulação de fator de potência e da forma de tensão providos pelo SVC, para servir como informação de confronto frente a outras tecnologias comumente utilizadas neste nível de tensão. / This paper discusses the use of Static Var Compensator (SVC) on low voltage grids with distributed generation with the aim of voltage and power factor compensation. The main electrical power quality disturbances at low voltage as well as the rules and operational limits for the main indicators were reviewed aiming to confront the situations resulting from SVC integration in the electrical system. SVC has established operation as controllable reactive load in power transmission systems, being part of FACTS (Flexible AC Transmission Systems) technology conditioners. The application of this technology in another level of tension is the objective of this work. The analyzes were carried out through computer simulations developed in the MATLAB environment, including the development of models related to RCT (Thyristor Controlled Reactor), FC (Fixed Capacitor), CCT (Thyristor Switching Capacitor) and a threephase electric power distributed generation system in a four-wire low voltage grid. The methodology for the dimensioning of the passive elements of the conditioners is presented, as well as the analysis of the values of reactive power, power factor, harmonic distortions and the evaluation of the need to use passive filters. The conservative power theory (CPT) is the methodology used to define the electrical magnitudes and compliance factors. Finally, the operational characteristics of a SVC applied to a low-voltage four-wire network are exploited through the simulation results, in order to demonstrate the maintenance of its established operational characteristics at the low voltage level and to point out different aspects as well as the power factor regulation and voltage form provided by the SVC, to serve as confronting information.

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:27:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rubens Hock.pdf: 9150198 bytes, checksum: dc75d13b884c75e842633257c0db27e6 (MD5) Previous issue date: 2015-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This paper presents a mobile voltage regulator based in a Distribution Static Synchronous Compensator (DSTATCOM) applied to low voltage distribution grids. The DSTATCOM consists in a three-phase four-wire inverter connected to the grid through a second order low pass filter. The control structure is composed of three output voltage loops with active damping and the two dc bus loops. In addition, a new concept of Minimum Power Point Tracking (mPPT) is introduced, forcing the DSTATCOM to operate with the minimum power. In certain conditions, this means no compensation. The dynamic models of the converter are presented, as well as the control design. Simulation results show the capacity of voltage regulation and the features of the mPPT, even under grid and load unbalances and nonlinear loads. This work is concluded with the construction of a 30 kVA prototype and validation through experimental results proves the proper functioning of the voltage regulator. / Esse trabalho apresenta um regulador de tensão móvel baseado em um compensador estático de reativos (DSTATCOM) aplicado a redes de distribuição de baixa tensão. O DSTATCOM consiste em um inversor trifásico a quatro fios conectado à rede através de um filtro de segunda ordem. A estrutura de controle é composta por três malhas de tensão de saída com amortecimento ativo e duas malhas de tensão do barramento cc. Em adição, um novo conceito de rastreamento da mínima potência (mPPT) é introduzido, forçando o DSTATCOM a operar com a mínima potência. Em certas ocasiões, isso significa nenhuma compensação. Os modelos dinâmicos do conversor são apresentados, assim como o projeto de controle. Resultados de simulação mostram a capacidade de regulação da tensão e as características do mPPT, mesmo com desequilíbrios na rede e/ou na carga e com cargas não lineares. O trabalho é concluído com a construção de um protótipo de 30 kVA e validação dos estudos através de resultados experimentais obtidos comprovam o bom funcionamento do regulador de tensão.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-04-11T14:02:57Z No. of bitstreams: 1 joseantoniochiabaibento.pdf: 931983 bytes, checksum: e18793314d0e558922ed90cb19474dbb (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-04-24T03:37:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 joseantoniochiabaibento.pdf: 931983 bytes, checksum: e18793314d0e558922ed90cb19474dbb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-24T03:37:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 joseantoniochiabaibento.pdf: 931983 bytes, checksum: e18793314d0e558922ed90cb19474dbb (MD5) Previous issue date: 2013-02-27 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A penetração de parques eólicos nos sistemas elétricos de potência tem apresentado um grande crescimento no Brasil e no mundo devido à disponibilidade da matéria prima, os ventos, e à necessidade de reformulação das matrizes energéticas a fim de reduzir os impactos ambientais decorrentes da geração de energia elétrica. Porém, as usinas eólicas apresentam variações nos despachos de potência devido à variabilidade de velocidade dos ventos. Estas variações causam impactos no sistema, podendo afetar a confiabilidade e a estabilidade de tensão. Além disto, a operação de determinados tipos de aerogeradores requer suporte adicional de potência reativa. Uma opção para aumentar as margens operativas e acomodar as intermitências de regime dos ventos em sistemas elétricos de potência consiste na utilização de compensadores estáticos de reativos (CER) junto às usinas eólicas. Estes equipamentos FACTS (Flexible AC Transmission Systems) provêm suporte de potência reativa variável e de rápido controle, de acordo com os requisitos operacionais dos aerogeradores. Neste sentido, o presente trabalho apresenta uma metodologia para ajuste ótimo dos parâmetros do CER visando dar suporte de potência reativa para a operação de usinas eólicas em sistemas elétricos de potência. Para representar as intermitências no despacho de potência dos aerogeradores, a metodologia proposta considera diferentes cenários de vento. O problema é modelado através de fluxo de potência ótimo (FPO), associado à técnica de decomposição matemática de Benders. Os parâmetros de ajuste do CER são a tensão de referência e o coeficiente de inclinação da curva característica deste equipamento em regime permanente. Destaca-se que o ajuste ótimo deste coeficiente é inédito na literatura especializada. Testes com sistemas do IEEE são realizados para validar a metodologia proposta. / The penetration of wind farms in power systems has shown tremendous growth in Brazil and in the world due to the availability of the raw material, the wind, and the need to redefine the energy mix to reduce the environmental impacts from the electrical energy generation. However, the wind farms have variable outputs due to the variation of wind speeds. These outputs impact the power system and can affect the reliability and the voltage stability. Besides, the operation of some aerogenerators requires additional support of reactive power. An option for handling this feature and increasing the operative margins of power systems is the use of static VAr compensators (SVC) together with the wind farms. These FACTS devices (Flexible AC Transmission Systems) provide a variable reactive power support, with a fast control according to the operational requirements of the aerogenerators. In this sense, this work presents a methodology for the optimal adjustment of the SVC parameters to give reactive power support for wind farms operating in power systems. The proposed methodology considers different wind scenarios to represent the variations of the wind farms outputs. The problem is modeled through an optimal power flow (OPF) and the Benders decomposition technique. The SVC parameters for adjustment are its reference voltage and the coefficient of its characteristic curve in stable state. It can be highlighted that the adjustment of this coefficient is innovative for the literature. Tests with systems of the IEEE are performed to validate the proposed methodology.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The growing demand for energy in electric systems has resulted in major operational difficulties related to voltage level control. This has led specialists to deal more strictly with the control of reactive power and voltage, mainly in the case of radial electric systems supplying seasonal loads. Amongst a variety of commercial solutions to provide voltage regulation arise the static compensators. These represent an alternative of great potential to control the power flow and improve the voltage profile of electric systems. In this context, the SCRSC or Saturated Core Reactor Static Compensator - made up of a magnetic core with special characteristics and capacitors in series and in parallel - becomes an interesting alternative, when compared to other types of equipment. The main advantages related to this product are: robustness, low cost, lower maintenance requirements and good performance. Within this scenario, the purpose of the present dissertation is to carry on further investigation related to a more comprehensive model and computational studies of transient, dynamic and steady state performance of an overall electrical system. Using a given system several studies are performed so as to highlight the equipment energization phenomena as well as the device effectiveness at compensating for system operational condition changes that require the use of voltage regulators to accomplish the power utility standards. / A crescente demanda de energia nos sistemas elétricos tem resultado em dificuldades crescentes na sua operação. Isso tem levado os especialistas a tratar o controle da potência reativa e da tensão com mais rigor, principalmente em sistemas elétricos com características radiais conciliados com cargas sazonais. Para isso, dentre as várias possibilidades encontradas no mercado, os compensadores estáticos destacam-se como uma alternativa de grande potencial para a melhoria do perfil de tensão dos sistemas elétricos. Neste cenário aparece um equipamento denominado por Compensador Estático à base de Reator a Núcleo Saturado, constituído por uma unidade magnética especial e bancos de capacitores em paralelo e em série. As propriedades construtivas e operativas deste dispositivo oferecem uma possibilidade técnica robusta, de baixo custo, com menores requisitos de manutenção e ainda, com adequado desempenho operacional no que tange ao processo da regulação dinâmica da tensão. Dentro desta linha de trabalhos, esta dissertação, complementando pesquisas anteriores, avança no sentido de oferecer uma modelagem mais completa do dispositivo e sua respectiva implementação computacional. Utilizando tais recursos, são realizados estudos investigativos sobre o desempenho do compensador em pauta diante dos processos de energização e também quando da ocorrência de súbitas variações operativas do complexo elétrico que determinam a necessidade de dispositivos para a estabilização da tensão dentro dos patamares requeridos. / Mestre em Ciências

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gilson Soares da Silva Junior.pdf: 3373997 bytes, checksum: f03b490d45ba68e7ae2eacd3f33b718a (MD5) Previous issue date: 2008-02-15 / In this work is analyzed the influence of a static var compensator (SVC) on the electromechanical stability of the electrical energy system of the industrial consumer ALUMAR that has a cogeneration. The main considerations on cogeneration systems, the FACTS Controllers and the systems involved in the analysis are described. Moreover, it is discussed the modeling of electrical system of ALUMAR highlighting the modeling updated and validated by the National Electric System Operator (ONS) and the modeling of cogenerators. / Análise da influência de um compensador estático de reativos (SVC) na estabilidade eletromecânica do sistema de energia elétrica do consumidor industrial ALUMAR o qual possui cogeração. Descrevem-se as principais particularidades sobre os sistemas de cogeração, os controladores FACTS e sobre os sistemas envolvidos na análise. Discute-se, ainda, a modelagem do sistema elétrico da ALUMAR, destacandose a modelagem atualizada e validada pelo Operador Nacional do Sistema (ONS) e a modelagem dos cogeradores.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-06-09T12:11:11Z No. of bitstreams: 1 pedrodacruzloureiro.pdf: 1767688 bytes, checksum: 1fa1e4fbfaa6feaf5a5c88ea70df09d6 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-07-13T13:31:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pedrodacruzloureiro.pdf: 1767688 bytes, checksum: 1fa1e4fbfaa6feaf5a5c88ea70df09d6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-13T13:31:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pedrodacruzloureiro.pdf: 1767688 bytes, checksum: 1fa1e4fbfaa6feaf5a5c88ea70df09d6 (MD5) Previous issue date: 2012-04-16 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho é proposta a aplicação de redes neurais artificiais para ajuste de parâmetros de um compensador estático de reativos, para controle de tensão e harmônicos. Devido à intensa produção de correntes harmônicas e possíveis afundamentos de tensão em instalações industriais como o forno a arco, é necessário um sistema de controle eficiente e robusto. Além disso, os sistemas elétricos de potência se encontram em um cenário com a presença cada vez maior de geração distribuída, cargas não-lineares e forte tendência à operação no contexto das smartgrids e microgrids. Sendo assim, o suporte de reativos deve ser adequado a esses sistemas, podendo atuar de forma rápida, precisa e confiável. Uma possível solução é a utilização de um compensador estático de reativos (CER) com função adicional de filtragem no ponto onde se deseja controlar a tensão e a distorção harmônica. Entretanto, para o correto funcionamento, é necessário um sistema preciso para o ajuste dos parâmetros do CER, ou seja, determinar os ângulos de disparo dos tiristores e o número de bancos de capacitores a serem ligados. Neste trabalho é proposta uma estratégia de controle via redes neurais artificiais, treinadas para o reconhecimento de padrões de operação em regime permanente e definição da configuração do CER, conferindo inteligência ao equipamento. Os desenvolvimentos propostos foram implementados no ambiente MatLab®. A validação do método é feita através de simulações em sistemas-teste, presentes na literatura técnica, utilizando o fluxo de potência pelo método de injeção de correntes trifásico harmônico. Os resultados obtidos mostram as vantagens da utilização da estratégia proposta. / In this work, an artificial neural network-based static var compensator tuning is proposed for voltage and harmonic distortion control. Due to intense harmonic current injection and possible voltage sags produced by industrial facilities such as arc furnaces, an efficient robust control system is needed. Besides, electrical power systems face a new scenario with high penetration of distributed generation and non-linear loads and increased smart grid and microgrid trends. Therefore, the available reactive power sources must be able to provide system control in order to operate the system in a fast, accurate and reliable way. The application of a static var compensator (SVC) with additional filtering function at the controlled node is a possible solution. However, a precise SVC parameters tuning is needed, in order to make the system to work properly. In this work, a control strategy based on artificial neural networks is proposed. The neural networks are trained to recognize steadystate operating patterns and give the SVC adjustment. The proposed technique was implemented in the MatLab® environment. The methodology is validated by simulations in test-systems available in technical literature, using the three-phase harmonic current injection method power flow. Results show the advantages of the proposed methodology.