Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Resumo e Abstract - Marcelo Zanelato.pdf: 40596 bytes, checksum: dde8f1ed9fc529913a1ef11f5663efd9 (MD5) Previous issue date: 2015-07-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho é realiza do um estudo da aplicação do circuito gradador de tensão em compressores herméticos para refrigeração doméstica. Os motores de indução operam com fluxo de entreferro quase constante, o que significa perdas magnéticas também quase constantes. A variação da tensão aplicada ao motor com consequente redução do fluxo no entre ferro representa um ganho de eficiência em relação à alimentação com tensão nominal fixa, quando a carga não requer fluxo total. Através da simulação dinâmica ado motor de indução monofásico operando com tensão senoidal e com gradador de tensão um estudo de caso é apresentado, sendo quantificados os ganhos de eficiência em aplicações reais de refrigeradores. Um circuito e método de controle do gradador de tensão com foco na melhor relação custo/eficiência é sugerido. Um novo projeto do motor estuda do é realizado para avaliar a aplicação do grada dor de tensão como dispositivo capaz de ampliar a faixa de tensão de operação de compressor sem regiões com baixa qualidade de energia, mantendo características de eficiência próxima são projeto original.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rogerio Martins Pereira.pdf: 8981376 bytes, checksum: 99bc38e35b4ba47ede892b1ed9f09d6b (MD5) Previous issue date: 2009-07-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Over 40 years the Electrical Impedance Spectroscopy (EIS) has been used to investigate pathologies in biological tissues by analyzing its electrical properties and associate them to a tissue equivalent circuit model. The EIS technique consists of applying a multifrequency current of constant amplitude by two electrodes, measuring the resulting potential by other two electrodes and then extract the electrical parameters from a tissue model by calculating the transfer impedance (ZT). The main objective of this work is to develop an EIS multichannel system for impedance probes within the frequency range of 500 Hz to 1 MHz. A voltage controlled current source (VCCS) circuit and a fully controlled multiplexing system were developed. The potentials were measured by a Data Acquisition (DAQ) board. A software developed in LabVIEW was implemented in order to control and calibrate the hardware, and also to process the data in the calculation of the complex impedance and its electric tissue parameters. In order to present the data and to get an easy-to-use front panel, a graphical interface was developed. This allows one to select both injecting and measuring channels, to present the measured signal in real time and in the frequency domain, which can be chosen between the modulus and phase of the transfer impedance ZT. Preliminary tests were made in the hardware by using resistive loads. The results showed that the frequency response of the developed EIS multichannel system is band limited. Therefore, a compensation process technique was implemented and then fully tested. The results showed that the compensation technique increases the accuracy of the system to approximately 95% in the range of 500 Hz to 1 MHz, with resistive loads. Measurements in tissue equivalent circuits (phantoms) were made and its electrical tissue parameters were calculated. The results showed that the measured data can be easily fitted to the phantoms with a maximum error of 5%. Tissue impedances were measured by an electrode impedance probe. Firstly, the probe was calibrated by using saline solutions with conductivities from 1,0 to 10,0 mS/cm. The objective was to reconstruct the conductivities from measured data. The results showed na accuracy of 98% in the reconstruction within the frequency range of 500 Hz to 200 kHz. Second, measurements in five different samples of bovine tissue were made and their respective electrical parameters were calculated. In order to characterize the bovine tissue, the reactive part of the transfer impedance was plotted against the resistive part and their respective electric parameters were calculated. It can be concluded that the performance of the developed EIS multichannel system was achieved in the frequency range of 500 Hz to 200 kHz. Stray capacitances from the multiplexing system, cable capacitances and the input capacitance of the DAQ board reduced the system frequency range. However, feasible tissue data can be obtained by this system and so tissue characterization may be performed for pathologies identification. / O processo em Espectroscopia de Impedância Elétrica (EIE) para levantamento da impedância elétrica consiste na injeção de uma corrente CA de amplitude constante, ao longo de uma faixa de freqüência, através de dois eletrodos, na medição do potencial resultante e, então, no cálculo da impedância de transferência ZT. EIE é uma técnica usada na determinação de patologias em tecidos biológicos através da análise dos parâmetros elétricos equivalentes do tecido. Estes parâmetros são obtidos através da medição da impedância de transferência do material analisado. O objetivo deste trabalho é desenvolver um sistema EIE multicanal, utilizado em sondas com até oito eletrodos, operando na faixa de freqüência de 500 Hz a 1 MHz. No circuito eletrônico do sistema foi desenvolvida uma fonte de corrente controlada por tensão e um sistema de multiplexação e demultiplexação. Através de uma placa de aquisição de dados, uma plataforma de controle foi desenvolvida em LabVIEW, dispondo de funções especiais para o cálculo da impedância complexa e dos parâmetros elétricos dos tecidos, para a calibração e o armazenamento dos dados. Também foi desenvolvida uma interface gráfica amigável para a manipulação dos dados e seleção dos canais de medição e apresentação dos sinais medidos em tempo real e no domínio da freqüência através do espectro da impedância ZT e das suas componentes: módulo e fase. Testes foram realizados no sistema utilizando cargas puramente resistivas. Os resultados mostraram que o sistema EIE responde de maneira não linear com a freqüência. Após o processo de compensação, obteve-se uma exatidão de 95% na faixa de 500 Hz a 1 MHz. Medições em phantoms (circuitos equivalentes elétricos de tecidos) foram feitas, mostrando que seus respectivos parâmetros podem ser calculados com uma exatidão média de 95%. Utilizando uma sonda de eletrodos, o sistema EIE+sonda foi calibrado através de soluções salinas com condutividades na faixa de 1,0 a 10,0 mS/cm. Os resultados mostraram uma exatidão de 98% no cálculo das condutividades até 200 kHz. Medições feitas em leite de vaca mostraram que é possível identificar o seu teor de gordura. Medições em cinco amostras diferentes de tecido bovino foram feitas e seus respectivos parâmetros elétricos foram calculados. De maneira geral, o sistema EIE multicanal desenvolvido apresentou desempenho satisfatório, embora capacitâncias parasitas nos circuitos, no cabo da sonda e na placa de aquisição prejudicaram sua exatidão nas altas freqüências. Pode-se concluir que é de fundamental importância o uso de técnicas de compensação e calibração para que medições em tecidos biológicos sejam possíveis com este equipamento.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:57:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2214960 bytes, checksum: 19c32eb87f26c7216c71bf67ed3cfb98 (MD5) Previous issue date: 2013-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work it is presented an energy harvesting system based on disperse magnetic energy produced by electric current across power line of a power distribution network in order to supply energy for devices in a wireless sensor network. The system is based on toroidal cores tested and validated with different materials and dimensions (five based on ferrite, seven based on nanocrystalline, three based on iron powder) aiming harvesting optimal power device. From principles of magnetic ferromagnetic materials, it is discussed the magnetic field theory to obtain energy for supplying power to devices. It was implemented a prototype consisting of a test bench capable of emulating power-line high currents and of a power conditioning circuit. Test procedures were executed in three parts. The first was to determine the magnetic parameters (e.g. relative permeability and magnetic curve) of each harvester using a circuit able to measure core permeability in order to obtain B x H cycle. The second was to test a proposed power conditioning circuit composed of an AC/DC rectifier and a voltage regulator. The third, the experimental results were compared with theoretical ones. The obtained experimental results have been in agreement with theory, showing that the energy harvesting system is capable of supplying up to 315.6 mW from ferrite based core, 54mW from nanocrystalline based cores and 0.77mW from iron powder based ones, by capturing magnetic dispersion produced by a 15A current in the power line, which can be applied to various low power devices, mainly in wireless sensor network for data acquisition and control parameters of the power line itself / Neste trabalho é apresentado um sistema de captação de energia por dispersão magnética produzida pela corrente elétrica em uma linha de potência de uma rede de distribuição de energia, para alimentação de dispositivos de uma rede de sensores sem fio. Esse sistema é baseado em núcleos toroidais testados e validados com diferentes materiais e dimensões (cinco de ferrite, sete nanocristalino e três de pó de ferro) objetivando a obtenção do captador com maior de potência. Partindo do princípio magnético dos materiais ferromagnéticos, é analisada a teoria do campo magnético dos dispositivos de captação de energia do sistema. Foi desenvolvido um protótipo do sistema que consiste de uma planta piloto capaz de emular as altas correntes da linha de potência e de um circuito condicionador de potência para o tratamento da energia captada. Os testes foram divididos em três etapas. O primeiro restringe-se a determinação dos parâmetros magnéticos (como permeabilidade relativa e curva de magnetização) de cada captador através do uso de um circuito de medição de permeabilidade para a determinação do laço B x H. O segundo, ao circuito de condicionamento de potência, composto de um retificador AC/DC e de um regulador de tensão para a obtenção do maior valor de potência no ensaio dos captadores. O terceiro, a comparação dos resultados experimentais com os resultados teóricos. Os resultados experimentais obtidos, que foram condizentes com os teóricos, comprovam que o sistema captador de energia é capaz de fornecer níveis de potência na escala de até a 315,6 mW para captadores de ferrite, 54mW para captadores nanocristalinos e 0,77mW para captadores de pó de ferro, através da captação por dispersão magnética produzida por uma corrente de 15A na linha de potência, a qual pode ser aplicado para dispositivos diversos de baixo consumo, principalmente, em rede de sensores sem fio para a aquisição de dados e os parâmetros de controle da própria linha de potência

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:57:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3541450 bytes, checksum: 30c9c0221d9245f540ca0645363552fc (MD5) Previous issue date: 2014-04-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The present work deals with the analysis and development of a closed-loop system for the effective control of water temperature on the output of an electric shower, independently of both the water flow or water temperature at its entrance. The system targets low cost, small physical dimensions and high efficiency. The goal is a system with physical dimensions small enough to be directly incorporated into existing electric showers, without the need for the manufacturer to reformulate their product. The high efficiency ends up being of paramount importance because it contributes effectively in both the size and cost of the solution: the lower the losses (greater efficiency) the smaller the heatsink needed, reducing the size and cost of the solution. Based on these criteria, we decided to use a TRIAC as a power switch and turning it on only at the zero crossings of the mains. For the design and development of the system, we adopted as tools Scilab and the Arduino platform. Prior to the assembly of the prototype, several simulations of circuits and programming codes were performed using the Proteus and Scilab together. For the experimental tests, a prototype with a nominal power of 3.2 kW was built employing a commercial electric shower. Experimentally, we obtained an efficiency greater than 99 %, which in turn required a heatsink with a volume of 63 cm³, and effective control of water temperature on the output device. Moreover, no noticeable flicker was observed when considering an electrical installation in accordance with Brazilian standards. / O presente trabalho trata da análise e desenvolvimento de um sistema de controle em malha fechada para o controle efetivo de temperatura da água na saída de um chuveiro elétrico, independentemente do fluxo de água ou temperatura da água em sua entrada. O sistema vislumbrado tem como premissa ser de baixo custo e alta eficiência, além de apresentar dimensões físicas reduzidas o suficiente para que possa ser incorporado diretamente nos chuveiros elétricos existentes, evitando que o fabricante precise reformular seu produto. A alta eficiência acaba sendo de suma importância, pois contribui efetivamente tanto no custo quanto no tamanho da solução, uma vez que quanto menor a eficiência, maiores as perdas, e consequentemente, maior será o dissipador de calor agregado ao sistema, elevando-se o custo e tamanho da solução vislumbrada. Baseado nestes critérios, optou-se por utilizar o TRIAC como chave de potência, e acioná-la sempre nos cruzamentos por zero da rede elétrica. Para a concepção e desenvolvimento do sistema, adotou-se como ferramentas o Scilab e a plataforma Arduíno. Antes da construção do protótipo, várias simulações dos circuitos e códigos de programação foram realizadas, utilizando-se o Proteus e o Scilab em conjunto. Para os testes experimentais, um protótipo com potência nominal de 3,2 kW foi construído, empregando-se um chuveiro elétrico comercial. Experimentalmente, verificou-se uma eficiência maior que 99 %, o que exigiu um dissipador com volume de 63 cm³, e controle efetivo da temperatura da água na saída do equipamento. Além disso, não se observou cintilação quando considerada uma instalação elétrica de acordo com as normas brasileiras.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:57:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1298323 bytes, checksum: 6a19c3b38cf846b711c2c52ac67ab30a (MD5) Previous issue date: 2014-11-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A thermoelectric generator is a solid-state temperature dependent device that provide power generation on thermoelectric conversion. For that, the thermoelectric modules needs a temperature difference to ensure the thermoelectric conversion process. However, being subject to temperature variations may compromise the thermoelectric generator lifetime. Thus, in order to evaluate the temperature variation (thermal cycling) that the thermoelectric generators are exposed, this work has proposed an experimental platform that submits the thermoelectric generators modules to thermal cycling. With the experimental platform proposed the parameters of the thermoelectric generators may be to investigate properly. To evaluate the degradation effects on TEG the parameters were evaluated before the thermal cycling and then the parameters were evaluated after the thermal cycling process. At the research end, the parameters are presented by a comparative table with parameters evaluation before the thermal cycling and parameters evaluation after thermal cycling which brings to the experimental platform reliability. / Objetivo: Os geradores termoelétricos são dispositivos de estado sólido que utilizam a diferença de temperatura para a conversão em energia elétrica. No entanto, submeter os geradores termoelétricos a variações de temperatura pode comprometer o tempo de vida desses dispositivos. Assim, com o objetivo de investigar a possível influência das variações de temperatura ciclos térmicos a que os módulos geradores termoelétricos (TEGs) estão expostos, este trabalho desenvolveu uma plataforma experimental capaz de submeter TEGs à influência de ciclos térmicos, permitindo assim que os TEGs possam ser avaliados. Para constatar os efeitos na degradação do TEG, alguns parâmetros foram avaliados antes da aplicação dos ciclos térmicos e após uma sequência de ciclos térmicos. Ao fim da pesquisa, as avaliações feitas nos parâmetros são apresentadas em uma tabela comparativa, em que são apresentados os valores obtidos antes da aplicação dos ciclos térmicos e os valores dos parâmetros após a aplicação dos ciclos térmicos.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The search for a more diverse energy matrix, to decrease the fossil fuel consumption com-bined with the enhance concern of environmental impacts results in an increasing interest on the installation of distributed generators. Nevertheless, its technical impacts must be studied carefully to benefit electric energy distribution systems. Considering photovoltaic generators, the presence of clouds influences directly in the solar irradiance on Earth’s surface, what var-ies, in a significant way, the generation of energy throughout time. The continuous clouds movement above electrical grids that contain this kind of generation produces difficulty in the forecast variations of the generated power flow and voltage fluctuations on electrical grid im-pacting the consumer’s energy quality. Thus, this master dissertation proposes to rank real solar irradiance data according to satellite image processing, which counts on information referring to the different sort of clouds. The purpose is to investigate how the dynamic of clouds affects the energy production from photovoltaic generator and, consequently, the im-pact on the electrical grids that counts with it. At first, different types of clouds are ranked through image processing techniques, so that images were obtained in CPTEC. Weather Fore-casting and Climate Studies Center website using satellite GOES-13 data with 30 minutes periods. In comparison to image processing results, it is used measured data from a photovol-taic system installed on the roof of Block E from Santa Maria’s Polytechnic School to rate the shading influence, thus, the classification of measured data on: sunny, partially clouded and fully clouded days. Therefore, for the evaluation of impact of a photovoltaic systems on dif-ferent generation situations over an electric distribution grid, it was used the IEEE 34-bus feeder, through known analysis such as QuasiStatic Time-Series Analysis performed by the software Open Distribution System Simulator (OpenDSS). Different load profiles are also considered, such as constant and variating loads on weekdays and weekends. The results in each tested case are presented and is performed an analysis of information from the energetic point of view, observing the real and local generation capacity, and the quality of the energy provided by the system, in which is referred the voltage levels and operation of voltage regu-lators equipment. / A busca pela diversificação da matriz energética, diminuição na utilização de combustíveis fósseis para geração de energia elétrica, além da maior preocupação com os impactos ambientais, fazem com que se aposte cada vez mais na instalação de geradores distribuídos. Contudo, para que estes possam vir a beneficiar sistemas de distribuição de energia elétrica, seus impactos técnicos devem ser cuidadosamente estudados. Considerando geradores fotovoltaicos, a presença de nuvens influ-encia diretamente a irradiância solar que chega à superfície terrestre, variando de uma forma sig-nificativa ao longo do tempo a energia gerada. O movimento contínuo das nuvens sobre redes elétricas que contam com esse tipo de geração produz variações de difícil previsibilidade sobre o fluxo de potência gerado e flutuações de tensão na rede elétrica, acarretando em possíveis impac-tos na qualidade de energia fornecida aos consumidores. Assim, esta dissertação de mestrado pro-põe classificar dados reais de irradiância solar conforme o processamento de imagens de satélite que contam com informações referente a classificação de diferentes tipos de nuvens, com objetivo de investigar como a dinâmica de nuvens afeta a produção de energia através de geradores fo-tovoltaicos, e consequentemente redes de distribuição de energia elétrica que contam com a parti-cipação dos mesmos. Em um primeiro instante, através de técnicas de processamento de ima-gem dá-se a classificação dos diferentes tipos de nuvens, de modo que as imagens são obtidas através do site do CPTEC (Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos) com dados do satélite GOES-13 em períodos de 30 minutos. Em comparação aos resultados de processamento de imagem são utilizados dados medidos de um sistema fotovoltaico, instalado no telhado do Blo-co E do Colégio Politécnico de Santa Maria, para avaliar a influência do sombreamento, e assim classificação dos dados medidos em: dia ensolarado, parcialmente encoberto e encoberto. Logo, para a avaliação do impacto em uma rede de distribuição elétrica que conta com sistemas fotovol-taicos em diferentes situações de geração, considera-se o sistema IEEE 34 barras, a partir de aná-lises conhecidas como Quasi-Static Time-Series Analysis, realizadas pelo software Open Distri-bution System Simulator (OpenDSS). Também, são considerados diferentes perfis de carga, como por exemplo, cargas que não variam no tempo, e cargas que variam com características de dia de semana e fim de semana. Os resultados de cada caso testado são apresentados e é realizado uma análise de informações tanto do ponto de vista energético, observando-se a capacidade real e local de geração, além da qualidade de energia fornecida pelo sistema, no que se refere aos níveis de tensão e operação de equipamentos reguladores de tensão.

Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-04-11T20:06:39Z No. of bitstreams: 1 JoseLucasDaSilva_TESE.pdf: 3479810 bytes, checksum: 104984cc1ac3030914010d411403b0b2 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-04-16T21:57:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JoseLucasDaSilva_TESE.pdf: 3479810 bytes, checksum: 104984cc1ac3030914010d411403b0b2 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-16T21:57:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoseLucasDaSilva_TESE.pdf: 3479810 bytes, checksum: 104984cc1ac3030914010d411403b0b2 (MD5) Previous issue date: 2018-01-30 / O Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Com a ampla utilização de sistemas de comunicação sem fio e sua aplicação em banda de frequência WLAN (Wireless Local Area Network), o presente trabalho visa analisar o comportamento de antenas de microfita, projetadas em configurações de estruturas com anéis ressoadores (SRR), ressoadores complementares (CSRR) e bandas eletromagnéticas proibidas (EBG) com largura de banda acima de 400 MHz. Esses elementos são inseridos periodicamente sob o patch no substrato das antenas e aplicadas para faixas de frequência ISM - bandas reservadas no desenvolvimento industrial, científico e médico (2,45 GHz e 5,85 GHz). Dessa forma, objetiva-se melhorar o desempenho dos parâmetros eletromagnéticos das antenas de microfita. Em seguida, aplicou-se à antena de microfita padrão uma estrutura metasuperfície com células simplificadas, de forma a proporcionar capacidade de converter os sinais linearmente polarizados, gerados por uma antena de microfita, em sinais circularmente polarizados, obedecendo a faixa de operação projetada. Para obter a otimização das estruturas modeladas na polarização, de acordo com a resposta em banda de frequência, razão axial e perda de retorno desejada, a ferramenta optimetric foi utilizada, permitindo explorar resultados para perda de retorno menor que -10 dB e razão axial abaixo de 3 dB. A análise numérica das estruturas se deu por meio do ANSYS HFSS e, para a validar esses resultados, as estruturas foram experimentalmente caracterizadas. / With the wide use of wireless communication systems and its application in Wireless Local Area Network (WLAN) frequency band, the present work aims to analyze the behavior of microstrip antennas, designed in configurations of structures with resonator rings (SRR), resonators (CSRRs) and banned electromagnetic bands (EBG) with bandwidth above 400 MHz. These elements are periodically inserted under the patch on the antennas substrate and developed for ISM frequency bands - bands reserved for industrial, scientific and medical development (2.45 GHz and 5.85 GHz). Hence, the objective is to improve the performance of the electromagnetic parameters of these modern microstrip antennas. Then, the proposed antennas are applied to the simplified cell metasurface model, in order to provide the ability to convert the linearly polarized signals generated by a microstrip antenna into circularly polarized signals, obeying their projected operating range. To obtain optimization of the structures modeled in the polarization according to the response of frequency band, axial ratio and desired return loss, the optimetric tool was used, allowing to exploit results for return loss of less than -10 dB and axial ratio below 3 dB. The numerical analysis of the structures takes place through ANSYS HFSS and, to validate these results, the structures will be experimentally characterized.

Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-04-11T20:06:39Z No. of bitstreams: 1 RodrigoPradoDeMedeiros_TESE.pdf: 23526132 bytes, checksum: 52eacda3bf132cc7b21e6f712b970cc0 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-04-16T22:03:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RodrigoPradoDeMedeiros_TESE.pdf: 23526132 bytes, checksum: 52eacda3bf132cc7b21e6f712b970cc0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-16T22:03:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RodrigoPradoDeMedeiros_TESE.pdf: 23526132 bytes, checksum: 52eacda3bf132cc7b21e6f712b970cc0 (MD5) Previous issue date: 2017-12-21 / O Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A função diferencial é largamente utilizada na proteção de transformadores de potência, levando a uma discriminação confiável entre faltas internas e outros eventos associados à operação do transformador. No entanto, a função de proteção diferencial convencional baseada na estimação de fasores de corrente apresenta dificuldades na detecção de algumas faltas internas, tais como faltas espira-espira e espira-terra próximos ao neutro do transformador, e dependência das funções de bloqueio e de restrição por harmônicos na manutenção da segurança do esquema de proteção durante condições de inrush, sobreexcitação do transformador e faltas externas com saturação do transformador de corrente. Para melhorar o desempenho e a confiabilidade dos métodos tradicionais, um elemento de sequência negativa de alta sensibilidade tem sido utilizado em conjunto com as funções de bloqueio e restrição por harmônicos. Por outro lado, faltas internas e demais distúrbios associados à proteção de transformadores apresentam transitórios, os quais podem ser detectados de forma adequada pela transformada wavelet. Propõe-se neste trabalho recriar os tradicionais elementos diferenciais de corrente de fase e de sequência negativa por meio da utilização da transformada wavelet discreta redundante com efeitos de bordas das correntes que fluem nos enrolamentos secundários dos TCs ligados em conexão diferencial. O método proposto foi avaliado, quanto aos índices de desempenho de taxa de sucesso e tempo de operação, para simulações extensivas de faltas internas, faltas externas, saturações do TC, faltas simultâneas e energizações do transformador na ausência e na presença de falta, e o seu desempenho foi comparado com o de um esquema de proteção diferencial clássico. O método proposto foi bastante rápido, reduzindo o tempo de operação da proteção de alguns milissegundos para alguns microsegundos, confiável, seguro, simples (apenas duas funções diferenciais), imune ao ruído e apresentou um pequeno esforço computacional quando da sua implementação em um processador para aplicações em tempo real. Os resultados obtidos revelaram as vantagens da utilização da transformada wavelet na proteção diferencial em relação à proteção convencional, e critérios exigidos em sistemas de proteção, tais como confiabilidade, segurança e velocidade foram devidamente atendidos. / The differential function is widely used in power transformer protection, leading to a reliable discrimination between internal faults and other events associated with power transformer operation. However, the conventional differential protection function based on the estimation of current phasors presents difficulties in the detection of some internal faults, such as turn-to-turn faults and turn-to-earth faults close to the transformer neutral, and dependence on the harmonic restraint and harmonic blocking functions in maintaining protection scheme security during inrush conditions, overeexcitation, and external faults with current transformer saturation. In order to improve the performance of the traditional methods, a negative sequence differential element with high sensitivity has been used in association with the commom harmonic blocking and harmonic restraint functions. However, internal faults and other disturbances associated to the power transformer protection present transients, which can be properly detected by using the wavelet transform. This paper proposes recreate the traditional phase and negative sequence current differential elements by using the boundary discrete wavelet transform of the currents flowing through the secondary winding of the CTs connected in differential connection. The proposed method was evaluated for the success rate and operating time performance indices for extensive simulations of internal faults, external faults, CT saturations, crosscountry faults and transformer energizations in the absence and presence of fault, and its performance was compared to that of a classical differential protection scheme. The proposed method was very fast, reducing the protection operation time from a few milliseconds to some microseconds, reliable, safe, simple (only two differential functions), immune to noise and presented a low computational burden when implemented in a digital signal processor for real-time application purposes. The results obtained revealed the advantages of use of the wavelet transform in the differential protection in relation to conventional protection, and criteria required in protection systems, such as reliability, safety and speed, have been adequately met.

Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-05-02T22:45:42Z No. of bitstreams: 1 JessikaFonsecaFernandes_DISSERT.pdf: 1169604 bytes, checksum: 88c31a572a86241efaffed09af838ffb (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-05-07T21:22:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JessikaFonsecaFernandes_DISSERT.pdf: 1169604 bytes, checksum: 88c31a572a86241efaffed09af838ffb (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-07T21:22:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JessikaFonsecaFernandes_DISSERT.pdf: 1169604 bytes, checksum: 88c31a572a86241efaffed09af838ffb (MD5) Previous issue date: 2017-12-19 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Transformador de potência é um dos principais ativos do sistema elétrico, o qual é responsável pela interligação de redes elétricas em diferentes níveis de tensão. A proteção desse ativo deve atuar de forma rápida e eficiente para casos de falta interna ao transformador, pois dependendo da severidade da falta pode levar à perda do ativo. A principal função de proteção utilizada em transformadores de potência é a proteção diferencial, por ser uma função rápida e seletiva. Entretanto, essa função de proteção pode atuar indevidamente em casos de energização de transformadores, assim como diante de faltas externas na presença de distorções na forma de onda da corrente devido à saturação dos transformadores de corrente. Outro problema, é a não atuação da proteção diferencial para casos de falta interna nos enrolamentos do transformador envolvendo poucas espiras. Portanto, neste trabalho propõe-se uma alternativa para melhorar a proteção diferencial de transformadores usando a combinação de algoritmos de aprendizado de máquina e a transformada wavelet. O método proposto recria a função diferencial usando um detector de distúrbios, por meio das energias dos coeficientes wavelet, o qual habilita as funções diferenciais neuro-wavelet de fase e sequência negativa, que são baseadas em máquinas de vetor de suporte. O método proposto conta ainda com um classificador de falta interna, também baseado em máquinas de vetor de suporte, para realizar a classificação do tipo de falta e auxiliar na lógica de trip do relé. O método proposto atuou em 100% dos casos de falta interna, não atuou para energização de transformadores e faltas externas nos casos avaliados. Quando comparado com o método convencional, obteve um tempo médio de operação superior. Além disso, o esquema de proteção diferencial proposto pode funcionar em conjunto com as demais proteções do sistema enviando sinais de alerta, como por exemplo, para condições de falta externa ao transformador, tornando, assim a proteção mais confiável e inteligente. / Power transformer is one of the main equipment of the electrical system which is responsible for the interconnection of electrical networks at different voltage levels. The protection of this equipment must work quickly and efficiently in cases of internal fault in the transformer, because depending on the severity of the fault can lead to the loss of the transformer. The differential function has been widely used in protection for power transformer, because it is a quick and selective function. However, this protection functionmay work unduly in cases of transformers energizing, as well as external faults with distortions in the current waveform due the saturation of the current transformers. Another problem it is no sensitivity for cases of internal fault in the transformer windings involving few turns. Therefore, this work proposes an alternative to improve the differential protection of transformers using the combination of Machine Learning Algorithms and the wavelet transform. The proposed method recreates the differential function using a disturbance detector, by means of the energies of the wavelet coefficients, which enables the phase and negative sequence neuro-wavelet differential functions, which are based on support vector machines. The proposed method also has an internal fault classifier, also based on support vector machines, to perform fault type classification and assist in the relay trip logic. The proposed method send trip signal in 100% of the evaluated internal fault cases, providing no trip to energization of transformers and external faults. The proposed differential protection scheme can work in conjunction with other system protections by sending warning signals, for example in external fault conditions of the transformer, so it is doing the protection more reliable and intelligent.

Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-05-02T22:45:42Z No. of bitstreams: 1 WinnieDeLimaTorres_DISSERT.pdf: 1538022 bytes, checksum: ad6fc16589291a27b8b718b755afdf44 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-05-07T21:40:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 WinnieDeLimaTorres_DISSERT.pdf: 1538022 bytes, checksum: ad6fc16589291a27b8b718b755afdf44 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-07T21:40:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WinnieDeLimaTorres_DISSERT.pdf: 1538022 bytes, checksum: ad6fc16589291a27b8b718b755afdf44 (MD5) Previous issue date: 2018-01-30 / Alguns campos da ciência propõem-se a estudar distúrbios no trato vocal a partir de análises sobre padrões de vibração da voz. Em geral, a importância dessas pesquisas está na identificação, em uma fase mais específica, de doenças de maior ou menor gravidade, a serem sanadas com terapia vocal ou que requerem maior atenção, gerando inclusive a necessidade de procedimentos cirúrgicos para o seu controle. Embora, já exista na literatura indicações de que o processamento digital de sinais permite diagnosticar, de um modo não invasivo, patologias laríngeas, como doenças vocais que ocasionem edema, nódulo e paralisia, não existe definição do método mais indicado e das características, ou parâmetros, mais adequados para detectar a presença de desvios vocais. Sendo assim, neste trabalho é proposto um algoritmo para detecção de desvios vocais por meio da análise de sinais de voz. Para a realização deste trabalho, utilizou-se dados constantes no banco de dados Disordered Voice Database, desenvolvido pelo Massachusetts Eye and Ear Infirmary (MEEI), devido sua utilização em pesquisas na área acústica de voz. Foram utilizados 166 sinais contidos nessa base de dados, com sinais de vozes saudáveis e de vozes patológicas afetadas por edema, por nódulo e por paralisia nas pregas vocais. A partir dos sinais de voz, foram gerados modelos Auto Regressivos (AR e ARMA) para representação desses sinais e, utilizando os parâmetros dos modelos obtidos, foi utilizado o algoritmo K-Nearest Neighbors (KNN) para a classificação dos sinais analisados. Com o intuito de analisar a eficiência do algoritmo proposto neste estudo, os resultados obtidos desse algoritmo foram comparados com um método de detecção considerando apenas distância euclidiana entre os sinais. Os resultados encontrados apontam que o método proposto neste trabalho apresenta um bom resultado, gerando uma taxa de acerto na classificação acima de 71% (maior que os 31% a partir do uso da distância euclidiana). Além disso, o método utilizado é de fácil implementação, podendo ser utilizado em hardwares mais simples. Logo, essa pesquisa tem potencial para gerar um classificador barato e acessível para a utilização em larga escala por profissionais de saúde, como uma alternativa de pré análise não invasiva para detecção de patologias otorrinolaringológicas que afetem a voz. / Some fields in Science propose to study vocal tract disorders from an analysis about voice vibration patterns. Generally, the weight of those researches is given by the identification – in a more specific level – of diseases in different stages of severity, which would be redressed through voice therapy or means that require more attention, hence generating the need of surgical procedures for its control. Although there are evidences in literature that the Digital Signal Processing allows a non-invasive diagnosis of laryngeal pathologies, such as vocal cord disorders, which provoke swelling, nodules, and paralyses, there is no definition of any most indicated method, and characteristics or appropriated parameters to detect voice deviations. Thus, the present paper proposes an algorithm to detect vocal deviances through the Voice Signal Analysis. In order to complete this study, it had been used data from the Disordered Voice Database, developed by the Massachusetts Eye and Ear Infirmary (MEEI) due to their wide use in researches regarding the voice and speech. A total of 166 signals from this database were used, including healthy voices and pathologic voices affected by swelling, nodule, and vocal fold paralysis. From the voice signals, autoregressive processes of order (AR and ARMA) were generated for a representation of those signals, and – by using the models’ parameters obtained – it had been used the KNN algorithm for a classification of the signals analyzed. Seeking an analysis of the efficiency of the algorithm proposed in this study, the results obtained from this algorithm were compared to a detection method, which only considers the Euclidian distance between the signals. The results found point that the propositioned method in this work presents a satisfactory result, generating a hit rate on the classification above 71% (more than the 31% from the use of the Euclidian distance). Moreover, the method used is easy to implement, so that it can be used along with simpler hardware. Consequently, this research has the potential to generate a cheap and accessible sorter for wide-scale use by health care professionals as a non-invasive pre-analysis to detect otorhinolaryngological pathologies that affect the voice.