Orientador: Thair Ibrahim Abdel Hamid Mustafa. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Orientador: Thair Ibrahim Abdel Hamid Mustafa. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional de Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.

Orientador : Fujio Sato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T22:11:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mamede_JuracyPereira_M.pdf: 875289 bytes, checksum: 56b8672cc598f340b2cf3b5140e18e84 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: As empresas de distribuição de energia elétrica adotam como critério para determinação do intervalo de manutenção dos disjuntores que toda falta ocorreu com o máximo valor da corrente de curto-circuito do alimentador, que é calculada por método determinístico, devido à dificuldade de se considerar as variáveis aleatórias que influenciam o valor desta corrente. Este critério reduz o intervalo de manutenção e gera manutenções, muitas vezes, desnecessárias. Este trabalho apresenta uma nova metodologia da previsão de manutenção de disjuntores, através do cálculo de curto-circuito probabilístico para alimentadores radiais de distribuição de energia elétrica. São consideradas as características físicas dos padrões de estruturas das redes para a polarização de variáveis aleatórias que geram um perfil das correntes de curto-circuito da rede. São efetuados milhares de curto-circuito por quilômetro de rede, gerando-se a função densidade de probabilidade da corrente numa determinada área de interesse do alimentador, através do método de simulação de Monte Carlo. A avaliação da densidade acumulada de probabilidade da corrente de curto-circuito permite a otimização das manutenções dos disjuntores, mediante a utilização do valor da corrente mais provável na determinação do intervalo de manutenção, resultando na redução de custos com mão de obra e materiais, além de diminuir o tempo de indisponibilidade do equipamento. No primeiro capítulo são apresentados os problemas da manutenção das redes de distribuição relacionadas às ocorrências das faltas, bem como a inexistência de uma metodologia apropriada para o cálculo do valor da corrente utilizado na determinação do intervalo da manutenção do disjuntor do alimentador por operações em curto-circuito. No segundo capítulo são descritos os principais tipos de padrões das redes de distribuição utilizados na construção de alimentadores, enfocado neste estudo, seu comportamento em relação às faltas, característica de disjuntores pelo tipo do meio de extinção do arco elétrico e os critérios de manutenção dos mesmos. No terceiro capítulo são tratados as definições e conceitos das expressões de cálculos, às variáveis aleatórias, bem como o algoritmo necessário para conformação da metodologia desenvolvida para o cálculo de curto-circuito probabilístico e sua utilização na determinação do intervalo da manutenção de disjuntores. No quarto capítulo é apresentada a aplicação da metodologia desenvolvida, onde se nota a redução de custo proporcionada pelo novo intervalo de programação da manutenção de disjuntores. As conclusões são apresentadas no quinto capítulo / Abstract: The electric power utilities adopt a circuit breaker maintenance schedule based on maximum short-circuit current magnitude, which is calculated using a deterministic method due to difficulties of considering random variables that influence the currents in the model. This criterion reduces the maintenance interval and generates a high number of maintenance actions, which are, in most of times, unnecessary. This work presents a new circuit breaker maintenance planning based on probabilistic short-circuit calculations of electric power distribution system radial feeders. The physical characteristics of network structure patterns are considered for polarization of random variables that generates short-circuits current profile. Thousands of short-circuits simulations per kilometer are performed by the application of Monte Carlo simulation to generate current's probability density function in a certain area of interest of the feeder. The evaluation of short-circuit cumulative density function allows the optimization of the circuit breaker maintenance by using the most probable current values in the determination of maintenance interval, thus resulting in reduction of costs with operation, materials and equipment's unavailability time. In the first Chapter the maintenance problems due to faults in distribution network are presented, as well as the problem of the inexistence of an appropriate methodology for the calculation of breaker's maintenance interval due to short-circuit operations. In the second Chapter the main types of distribution networks standards used in the construction of feeders, its behavior under fault condition; the circuit breakers, which operates with electric arch extinction and its behavior under fault condition, are described. In the third Chapter are treated the definitions and interpretations of random variables, mathematical expressions, as well as, the algorithm developed for the proposed methodology for short-circuit ca1culation and determination of maintenance interval. In the fourth Chapter an application of the developed methodology is presented, where is noticed the influence over circuit breaker maintenance schedule, mainly the cost reduction is noticed. We present the conc1usions in fifth Chapter considering the methodology of probabilistic short-circuit ca1culation to the distribution system, and its application for the determination of circuit breakers maintenance interval is described. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Luiz Carlos Pereira da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T06:55:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_FrednerLeandro_M.pdf: 3528656 bytes, checksum: b6121b44e4520a59d20be1f12ed3f377 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Esta dissertação apresenta um estudo referente à instalação de reatores limitadores das correntes de curto circuito em redes de subtransmissão. O objetivo é adiar ou evitar a substituição de grandes quantidades de disjuntores e demais equipamentos por motivo de superação de capacidade interruptiva. O sistema em análise consiste da rede da CPFL de 138 kV, responsável pelo suprimento de energia elétrica à região metropolitana de Campinas, no interior do estado de São Paulo. Esta região é uma das mais dinâmicas no cenário econômico brasileiro e representa 1,8% do PIB (Produto Interno Bruto) nacional e 11,45% do PIB paulista, ou seja, cerca de 91,8 bilhões de reais. Além de possuir uma forte economia, a região também apresenta uma infraestrutura que proporciona o desenvolvimento de toda a área metropolitana. O cenário acima resulta em uma rede elétrica em expansão contínua, levando à elevação gradativa dos níveis de curto circuito. Com a previsão de superação da capacidade interruptiva em diversos módulos de manobra, as empresas concessionárias que atuam nessa região precisaram elaborar esquemas provisórios de operação de suas instalações de forma radializada, através da abertura de linhas e barramentos. Este trabalho analisa a viabilidade da solução deste problema através da instalação de dispositivos limitadores de curto circuito em determinados locais do sistema, especificamente reatores com núcleo de ar. Os resultados apresentados servirão como referência para tomada de decisão quanto a proceder ou não com as substituições originalmente planejadas. Um estudo sobre os efeitos colaterais resultados da instalação dos reatores também é apresentado, de forma a garantir que a solução sugerida não resulte em transgressão de outros critérios técnicos, tais como violação do perfil de tensão e carregamento em regime permanente e dos limites de tensão de restabelecimento transitória / Abstract: This master thesis presents a study on the application of limiting reactors for reducing the short circuit level of sub-transmission networks. The objective is to postpone or avoid the replacement of large amount of circuit breakers and other equipment due to the overcoming of their interruptive capacity. The system under consideration consists of the 138 kV CPFL network, responsible for supplying electricity to the metropolitan region of Campinas, in the state of São Paulo. This region presents a very dynamic economic scenario in Brazil, and represents 1,8% of national GDP about 91,8 billion Reais (Gross Domestic Product) and 11,45% of GDP of the São Paulo State. Besides having a strong economy, the region also maintains an infrastructure that provides the development of the entire metropolitan area. The above scenario results in an electric grid on continuous expansion, leading to progressive increase of the short circuit level on several buses of the network. Following the projection of interruptive capacity overcoming of several maneuver elements, the distribution utilities in this region were requested to elaborate operation schemes for their sub-transmission networks in order to accommodate the new situation. Such schemes leaded to temporary radial operation by opening sub-transmission lines and bus bars. This research work evaluate the viability of solving this problem by installing limiting devices for the short circuit levels, specifically air core reactors, in pre-determined sites of the system. The obtained results are useful as a reference for the decision making as to proceed or not with the originally planned replacements. A study on the side effects resulting from the installation of the reactors is also presented, in such a way to guarantee that the suggested solution does not result in violations of other technical criteria, such as steady state voltage end load violations or transient voltage recovery violations / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Os inversores multiníveis podem se beneficiar de filtros de saída reduzidos devido ao menor conteúdo harmônico do sinal sintetizado, dado que suas saídas possuem menores diferenças de tensão durante seu chaveamento. Sua desvantagem é causada pelo elevado número de chaves controladas normalmente necessário para seu funcionamento, e seus circuitos auxiliares. No objetivo de reduzir o número de chaves utilizadas em um inversor de sete níveis, uma nova topologia para um inversor de sete níveis de tensão é apresentada, construída a partir de duas fontes de tensão assimétricas conectadas em série e seis chaves semicondutoras. Este trabalho analisa os princípios de operação desta topologia e a lógica de chaveamento necessária para seu funcionamento. O arranjo proposto não oferece a possibilidade de redução de tensão sobre as chaves, conforme apresentado nas topologias clássicas de inversores com ponto neutro grampeado a diodo ou capacitor e de células em série, mas reduz a quantidade dos componentes necessários para a composição dos sete níveis, sendo possível utilizá-lo em inversores de baixa tensão, devido à seu menor tamanho e complexidade. O estudo apresenta a estrutura resultante em forma de um inversor monofásico por modulação de largura de pulso com disposição das portadoras em oposição de fase, com sete níveis igualmente espaçados, utilizando apenas seis chaves e duas fontes de tensão com alimentação assimétrica, em que a principal fonte tem o dobro da tensão da outra fonte. O funcionamento da topologia é verificado em simulação e implementação de protótipo de 860W. Uma outra versão também é apresentada analiticamente, com melhor grampeamento da tensão, utilizando oito chaves comandadas com uma lógica mais simplificada. Por fim, algumas propostas são sugeridas para a geração dos dois barramentos de tensão necessários. / Multilevel inverters can benefit from reduced output filters due to the lower harmonic content of the synthesized signal, since their outputs have lower voltage differences during their switching. Its disadvantage is caused by the high number of controlled switches and its auxiliary circuits normally required for its operation. In order to reduce the number of switches used in a seven-level inverter, a new topology for a seven level and its auxiliary circuits inverter is presented, constructed from two asymmetrical voltage sources connected in series and six semiconductor switches. This work analyzes the principles of operation of this topology and the switching logic required for its operation. The proposed arrangement does not offer the possibility of voltage reduction on the switches, as presented in the classical inverters topologies with diode or capacitor clamping or the series connected cells, but it reduces the amount of components necessary for the composition of the seven levels, being possible to use it in low voltages inverters, due to its smaller size and complexity. The study presents the resulting structure in the form of a single-phase inverter, using the pulse-width modulation with phase-contrast carriers technique, with seven equally spaced levels, using only six switches and two voltage sources with asymmetrical voltages, in which the main source has double the voltage of the other. The operation of the topology is checked with simulation and an implementation of a 860W prototype. Another version is also presented analytically, with better voltage clamping, using eight keys controlled with a more simplified logic. Finally, some proposals are suggested for the generation of the two necessary voltage rails.

The working condition of the electrical transmission systems is a factor that takes a lot of concern among energy suppliers and users. To maintain appropriate conditions for operation of the system is important in all aspects. For this purpose, several devices are used, monitoring and protection electrical devices, for example. These include the fault current limiter, with this device you can limit the fault current in the bus or lines of the electrical system. In this work, it is proposed to accomplish the selection and allocation of fault current limiters devices in electrical systems to minimize the short-circuit current, considering the device cost and the cost due to technical losses. For this, it has been used the multi-objective genetic algorithm NSGA-II for his known efficiency in optimization problems in electrical systems. The proposed algorithm was applied in benchmark systems, a 30-bus and a 57-bus, and the systems were simulated with and without the presence of the devices for comparison and validation of results. / A condição de funcionamento dos sistemas elétricos de transmissão é um fator que demanda muita preocupação por parte dos fornecedores e usuários de energia. Manter condições adequadas para a operação do sistema é importante em todos os aspectos. Para este fim, vários equipamentos são utilizados, dispositivos elétricos de monitoramento e proteção, por exemplo. Entre eles, estão os dispositivos limitadores de corrente de curto-circuito. Com este dispositivo é possível limitar a corrente de falta nas barras ou linhas do sistema elétrico. Neste trabalho, propõe-se realizar a seleção e alocação de dispositivos limitadores de corrente de curto-circuito em sistemas elétricos de modo a minimizar a corrente de curto-circuito, considerando o custo do dispositivo e o custo devido à perdas técnicas. Para isso, foi utilizado o algoritmo genético multiobjetivo NSGA-II por sua já conhecida eficiência em problemas de otimização em sistemas elétricos. O algoritmo proposto foi aplicado em sistemas teste de 30 e 57 barras e os sistemas foram simulados com e sem a presença dos dispositivos para efeito de comparação e validação dos resultados.