M. Tech. Electrical Engineering. / In this work, the Current Limiter Technologies lifetime of a power transformer is developed and analysed. The general overview of the different techniques of limiting fault currents in an electric power system have been analysed, with an emphasis being placed on the research regarding two types of current limiters: one based on passive magnetic, and the other on high temperature, superconducting materials.

ADLash® is the trade name for an optical fibre cable attached to a transmission line shield wire using aramid-reinforced bands. The installation of this type of optic fibre cable has been considered for the HVDC line from the Songo hydroelectric scheme at Cahora Bassa in Mozambique, to Apollo substation in South Africa. The impact that installation of this cable will have on the onset of corona is examined. The shield wire with and without ADLash attached is modelled for both the actual line configuration and for corona cage studies. The electric field is calculated using the Method of Images and the Boundary Element Method to predict the electric field enhancements and to estimate the corona onset gradient. Corona onset gradients and phenomena for smooth and stranded conductors are researched to aid the prediction of voltage onset magnitudes for the corona cage. Estimated values are compared with observed values for both AC and DC applied voltages. Different patterns of corona and different corona onset voltages are observed for AC and negative DC applied voltages. The relative permittivity of the ADLash is higher than the surrounding air and this is shown to lead to greatly enhanced electric fields at the air/ dielectric/ shield wire interfaces that are significant enough to cause corona at the rated operating voltage. The corona will bombard the ADLash and probably damage it. Some alternative methods of installing fibre optic cables are reviewed for further research because the use of ADLash cannot be recommended. / Thesis (M.Sc.)-University of KwaZulu-Natal, Durban, 2005.

Thesis (M. S.)--Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology, 2009. / Committee Chair: Meliopoulos, A. P. Sakis; Committee Member: Divan, Deepakraj M.; Committee Member: Harley, Ronald G.; Committee Member: Johnson, Ellis L.; Committee Member: Taylor, David G.

Metal encapsulation with compressed sulphur hexafluoride gas insulation has reduced the size of power substations and improved their reliability. Due to the superior insulating properties of this gas, its application in Gas Insulated Transmission lines (GITL) and Gas Insulated Substations (GIS) is increasing. Such systems invariably require solid support spacers for supporting high voltage conductors and for compartmentalizing sections of the systems. It has been found that, although the dielectric strength of sulphur hexafluoride is high compared to other gases, in the presence of a solid spacer, the dielectric integrity of the system is impaired. For DC GIS and GITL, free of any particulate contamination, anomalous flashover during a polarity reversal of the applied voltage has been attributed to charge accumulation on the spacer surface. The present work examines the effect of switching impulse voltages on the charge accumulation on support spacers in sulphur hexafluoride gas and the effect of AC precharging on impulse flashover. The charge accumulation on the spacer has been measured using a capacitive probe. A three-dimensional surface charge simulation technique has been developed to convert the probe potential measurements to an equivalent charge distribution. Electric field variation on the spacer surface due to this computed charge can be then obtained with this program. The results indicate that spacers acquire charges even under impulse voltage application in non-uniform field gaps. These charges affect the prebreakdown phenomenon and the breakdown behavior of spacer gaps. Under AC voltages, spacers in uniform fields do not acquire charges as has been reported by previous investigators. Under non-uniform field conditions however, AC precharging of spacers does affect the impulse flashover. The variation however, seems to fall within the statistical scatter of pure impulse flashover. / Applied Science, Faculty of / Electrical and Computer Engineering, Department of / Graduate

Nos Sistemas de Automação de Subestação atuais são utilizados equipamentos digitais chamados IED (Dispositivos Eletrônicos Inteligentes), incorporando as funções de proteção, automação e medição. Estes, para trocarem informações entre si, utilizam um canal de comunicação serial, sendo os dados transmitidos de forma digital por meio de vários protocolos, muitos deles proprietários, o que dificulta a integração entre eles. Neste cenário entra a norma IEC 61850 oferecendo um padrão a ser seguido entre os fabricantes de IED. Este trabalho tem por objetivo apresentar um estudo da norma e a análise de sua aplicação no Sistema de Automação de Subestação. O estudo proposto da norma a analisará utilizando os principais conceitos estabelecidos por ela para atingir os objetivos propostos: interoperabilidade, liberdade de configuração e estabilidade a longo prazo. Como ensaio de aplicação da norma será apresentado um comparativo com um protocolo utilizado atualmente e a implementação de funções de proteção. No comparativo entre protocolos foi escolhido o DNP3, um dos mais utilizados atualmente no setor elétrico, com o objetivo de verificar as principais diferenças entre eles e vantagens de cada um. Para a implementação de funções de proteção foram escolhidos dois exemplos: a falha de disjuntor e o bloqueio reverso, implementadas da forma tradicional, por meio de sinais elétricos de comando transmitidos por cabos, e por meio dos serviços de mensagens prioritárias da IEC 61850, com o objetivo de analisar suas dinâmicas, seus tempos de atuação e o comportamento frente a eventuais defeitos. / In current Substation Automation System, digital equipaments called IED (Intelligent Electronic Devices) are used with protection, automation and measurement functions incorporated. These devices, to exchange information among them, use serial communication buses with information transmitted in digital form through many procotols, many of them proprietary, making their integration very hard. In this scene, IEC61850 standard appears offering a standard to be followed by IED manufacturers. This research presents a IEC 61850 standard study and an analysis of its application in Substation Automation System. The proposed study will analise the standard through the most important topics used by the standard to reach its main goals: interoperability, free configuration and long-term stability. In the application analysis, a comparative with a protocol used nowadays and a implementation of protection functions will be presented. In the comparative between protocols the chosen was DNP3, one of most used protocols in electric plants, with the purpose of verifying the main diferences and advantages of each one. Two examples of protection functions implementation were chosen: breaker failure and reverse blocking, implemented through traditional techniques, using wires and electrical signals, and through high performance IEC 61850 services, with the purpose of analising their dynamics, their actuation times and their behavior in eventual failures.

Nos países em desenvolvimento, como o Brasil, novos requerimentos de conexão às redes elétricas são solicitados constantemente como conseqüência do crescimento econômico e da conseqüente expansão da rede elétrica. Uma empresa distribuidora que atenda a uma cidade de grande porte recebe a cada mês um elevado número de solicitações de conexão de novas cargas. Assim, um dos principais desafios das áreas de projeto das empresas distribuidoras é encontrar a melhor forma, tanto técnica como economicamente, de atender a estas solicitações. Devido ao volume do trabalho envolvido, bem como à escassez de dados detalhados da rede elétrica, a prática convencional estabelece filtros para reduzir o número de estudos associados às novas cargas. Normalmente, estes filtros são baseados em um valor limite de demanda máxima. Se a nova carga possui uma demanda máxima inferior ao limite, a nova carga é ligada diretamente, sem a execução de estudos elétricos. Se, por outro lado, a demanda máxima da nova carga excede o limite, então um estudo detalhado é iniciado. Esta prática pode levar a duas decisões equivocadas por parte da empresa: (i) não-execução de um estudo quando ele era necessário, e (ii) execução de um estudo desnecessariamente. A situação de escassez de dados detalhados está mudando rapidamente nos últimos anos no mundo da distribuição de energia elétrica. Há atualmente poderosos sistemas geo-referenciados que permitem associar cada elemento da rede elétrica a uma posição geográfica bem definida. Além disso, estes sistemas contam com o apoio de bases de dados que possuem recursos para cadastrar e administrar o enorme volume de dados associados às redes de distribuição de energia elétrica. Esta nova realidade conduz naturalmente ao desenvolvimento de modelos mais sofisticados que permitem aprimorar muito a qualidade dos serviços prestados pelas empresas distribuidoras. Este trabalho propõe, desenvolve e implementa uma nova metodologia de apoio à decisão no que se refere à ligação de novas cargas em redes de distribuição de energia elétrica. A metodologia está baseada no conceito inovador de folga de potência, estabelecido no âmbito deste trabalho, pelo qual calcula-se a priori e em cada ponto da rede a máxima carga que pode ser conectada sem que os critérios técnicos, de tensão mínima e máximo carregamento, sejam transgredidos. A natureza da metodologia proposta elimina automaticamente a possibilidade de ocorrência das duas decisões equivocadas comentadas anteriormente. A utilização da metodologia desenvolvida é ilustrada através de diversos exemplos de aplicação que utilizam redes reais de distribuição, em baixa e média tensão. / Economic growth and the associated expansion of the electrical power system naturally lead to a large number of new loads being connected to the existing network. As a consequence, one of the main challenges faced by the design areas in electrical utilities refers to the problem of finding the best solution among various alternatives for connecting a new load, from both technical and economic viewpoints. Owing to the large size of the problem, and also to the lack of detailed data associated with distribution systems, electrical utilities adopted in the past a few filtering techniques so as to reduce the amount of work to reasonable levels. These filters usually define a limit for the maximum demand declared by a new customer. If the required maximum demand does not exceed the limit, the new load is connected straight away without carrying out any electrical study. On the other hand, when the maximum demand does exceed this limit, a detailed analysis is executed. Despite the savings brought about by this technique, it may lead to two potentially wrong decisions: (i) overseeing a detailed analysis when it is needed, and (ii) carrying out a study when it is not necessary. Concerning the lack of detailed data, fortunately this situation has been improving rapidly in the last few years. Currently, there exist powerful georreferenced systems capable of associating every component of the electrical system with a well-defined geographical location. These systems usually rely on supporting databases which allow efficient management of the huge amount of data normally associated with distribution networks. This new standpoint naturally leads to the development of more sophisticated models which allow considerable improvements on the quality of services offered by the utilities. This work presents a new methodology aimed at supporting the decision-making process regarding the connection of new loads in electrical distribution networks. The methodology is based upon the innovative concept of capacity margin, established within this work, by which the maximum load that can be connected to any given point is computed in advance in offline mode. The criteria for finding the maximum load are based on the common requirements of minimum voltage and maximum loading. The proposed methodology automatically eliminates the two wrong decisions mentioned above. The application of the proposed methodology is illustrated through various examples which use real distribution networks, at both low and medium voltage levels.

Nos países em desenvolvimento, como o Brasil, novos requerimentos de conexão às redes elétricas são solicitados constantemente como conseqüência do crescimento econômico e da conseqüente expansão da rede elétrica. Uma empresa distribuidora que atenda a uma cidade de grande porte recebe a cada mês um elevado número de solicitações de conexão de novas cargas. Assim, um dos principais desafios das áreas de projeto das empresas distribuidoras é encontrar a melhor forma, tanto técnica como economicamente, de atender a estas solicitações. Devido ao volume do trabalho envolvido, bem como à escassez de dados detalhados da rede elétrica, a prática convencional estabelece filtros para reduzir o número de estudos associados às novas cargas. Normalmente, estes filtros são baseados em um valor limite de demanda máxima. Se a nova carga possui uma demanda máxima inferior ao limite, a nova carga é ligada diretamente, sem a execução de estudos elétricos. Se, por outro lado, a demanda máxima da nova carga excede o limite, então um estudo detalhado é iniciado. Esta prática pode levar a duas decisões equivocadas por parte da empresa: (i) não-execução de um estudo quando ele era necessário, e (ii) execução de um estudo desnecessariamente. A situação de escassez de dados detalhados está mudando rapidamente nos últimos anos no mundo da distribuição de energia elétrica. Há atualmente poderosos sistemas geo-referenciados que permitem associar cada elemento da rede elétrica a uma posição geográfica bem definida. Além disso, estes sistemas contam com o apoio de bases de dados que possuem recursos para cadastrar e administrar o enorme volume de dados associados às redes de distribuição de energia elétrica. Esta nova realidade conduz naturalmente ao desenvolvimento de modelos mais sofisticados que permitem aprimorar muito a qualidade dos serviços prestados pelas empresas distribuidoras. Este trabalho propõe, desenvolve e implementa uma nova metodologia de apoio à decisão no que se refere à ligação de novas cargas em redes de distribuição de energia elétrica. A metodologia está baseada no conceito inovador de folga de potência, estabelecido no âmbito deste trabalho, pelo qual calcula-se a priori e em cada ponto da rede a máxima carga que pode ser conectada sem que os critérios técnicos, de tensão mínima e máximo carregamento, sejam transgredidos. A natureza da metodologia proposta elimina automaticamente a possibilidade de ocorrência das duas decisões equivocadas comentadas anteriormente. A utilização da metodologia desenvolvida é ilustrada através de diversos exemplos de aplicação que utilizam redes reais de distribuição, em baixa e média tensão. / Economic growth and the associated expansion of the electrical power system naturally lead to a large number of new loads being connected to the existing network. As a consequence, one of the main challenges faced by the design areas in electrical utilities refers to the problem of finding the best solution among various alternatives for connecting a new load, from both technical and economic viewpoints. Owing to the large size of the problem, and also to the lack of detailed data associated with distribution systems, electrical utilities adopted in the past a few filtering techniques so as to reduce the amount of work to reasonable levels. These filters usually define a limit for the maximum demand declared by a new customer. If the required maximum demand does not exceed the limit, the new load is connected straight away without carrying out any electrical study. On the other hand, when the maximum demand does exceed this limit, a detailed analysis is executed. Despite the savings brought about by this technique, it may lead to two potentially wrong decisions: (i) overseeing a detailed analysis when it is needed, and (ii) carrying out a study when it is not necessary. Concerning the lack of detailed data, fortunately this situation has been improving rapidly in the last few years. Currently, there exist powerful georreferenced systems capable of associating every component of the electrical system with a well-defined geographical location. These systems usually rely on supporting databases which allow efficient management of the huge amount of data normally associated with distribution networks. This new standpoint naturally leads to the development of more sophisticated models which allow considerable improvements on the quality of services offered by the utilities. This work presents a new methodology aimed at supporting the decision-making process regarding the connection of new loads in electrical distribution networks. The methodology is based upon the innovative concept of capacity margin, established within this work, by which the maximum load that can be connected to any given point is computed in advance in offline mode. The criteria for finding the maximum load are based on the common requirements of minimum voltage and maximum loading. The proposed methodology automatically eliminates the two wrong decisions mentioned above. The application of the proposed methodology is illustrated through various examples which use real distribution networks, at both low and medium voltage levels.

Electrical substations perform a key role in electrical transmission and distribution; the ability for a substation to remain functional during and after a seismic event contributes significantly to the resilience of the clients supplied. Many legacy components currently installed in the main grid substations were designed with minimal consideration of lateral loads and are not qualified per IEEE693. One of the more critical high-voltage substation components that are vulnerable to earthquake damage is the 500kV freestanding current transformer (CT). The CT is particularly vulnerable due to the slenderness and mass distribution of the component. Current transformers are typically constructed from a combination of aluminum and brittle porcelain. Two novel retrofit measures were investigated utilizing base rocking and supplemental damping to reduce the seismic amplification in the CT while also potentially providing post-earthquake self-centering capability. The retrofit measures utilize both shift in system frequency and energy dissipation through supplemental damping to reduce seismic demands on the CT. The purpose of the research was to conceptually develop, detail design, analyze and experimentally validate the retrofit measures. A desired feature of the retrofit measures was for minimal or no residual displacement following the seismic event, which was implemented in the retrofit through a preloaded centering mechanism. Based on the analyses and experiments, the proposed retrofit measures exhibited significantly decreased demands on the CT and true self-centering.

Thesis (M.E.F.E.)--University of Canterbury, 2007. / Typescript (photocopy). Includes bibliographical references (p. 136-143). Also available via the World Wide Web.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-12-13Bitstream added on 2014-06-13T19:00:49Z : No. of bitstreams: 1 000750517.pdf: 1666924 bytes, checksum: e84c134f0f27a5f5a9524b7d37f45079 (MD5) / Apresenta-se, nesta pesquisa, uma metodologia para realizar a detecção e classificação de distúrbios de tensão em sistemas de distribuição de energia elétrica, usando como ferramenta, as análises estatística e direta multinível dos sinais de tensão no domínio wavelet para o processo de detecção e uma rede neural ARTMAP Euclidiana Modificada com Treinamento Continuado (ARTMAP-EMTC) para o processo de classificação. Com o auxílio destas duas ferramentas obtém-se maior precisão, segurança e confiabilidade na tomada de decisão para o restabelecimento das operações normais do sistema. A rede neural ARTMAP-EMTC é capaz de se adaptar às constantes mudanças que sofre o setor elétrico, e.g., fornece o diagnóstico de um distúrbio desconhecido pela rede neural que possa surgir com o passar do tempo. Além disso, permite a inclusão de novos padrões na memória da rede neural sem a necessidade de reiniciar o treinamento, o que não ocorre com outros tipos de redes neurais. Trata-se, por conseguinte, de uma nova abordagem da aplicação de redes neurais onde é realizada, permanentemente, a extração do conhecimento do sistema sob análise, a partir de informações disponibilizadas na operação do sistema (resultado das análises, simulação, etc.). Os sinais de tensão, necessários para realizar os diagnósticos de distúrbios de tensão, foram obtidos por meio de simulações de um modelo de alimentador radial no software ATP (Alternative Transients Program) e Matlab, empregando-se a transformada wavelet discreta, análise multirresolução e o conceito de energia. Os resultados obtidos mostram a eficiência da metodologia proposta, o que possibilita sua aplicação, com sucesso, na proteção dos sistemas de distribuição, auxiliando os operadores no processo de decisão visando restabelecer o sistema e contribuindo, desta forma, para a melhoria da qualidade da energia elétrica fornecida aos consumidores. / This research presents a methodology to detect and classify voltage disturbances in electrical distribution systems using as tool, statistical and multilevel direct analysis of voltage signals in wavelet domain for the detection process and modified Euclidean ARTMAP neural network with continuous training for the classification (ARTMAP- MECT). These two tools provide velocity, security and reliability for decision making when it is necessary to restore the normal operations. The ARTMAP-MECT is able to adapt to continuous changes at the electrical system, e.g. to provide a diagnosis of unknown disturbances by the neural network Furthermore, it allows the inclusion of new patterns in the memory of the neural network without reinitializing the training, which is not possible in other neural networks. It is a new approach of neural network application where the knowledge is permanently extracted from the system under analysis from information available in the system operation (results from analysis, simulation, etc.). The voltage signals that are necessary to execute the voltage disturbance diagnosis are obtained from simulations of a radial feeder using the ATP (Alternative Transients Program) and MATLAB using the discrete wavelet transform, multi-resolution analysis and energy concept. The obtained results show the efficiency of the proposed methodology allowing the application in distribution protection, aiding the operators in decision procedures to restore the system and contributing to improve the power quality provided to the users.