Abstract: This report covers primarily the work of documenting electromagnetic fields generated by one of the later parts in the electrical power distribution chain: The electrical substation, wherein 10 kV is transformed to 400 V for use by private consumers. Thus it is one of the most widespread and frequently occurring parts in the Swedish power grid and of particular interest, as electrical substations are found everywhere in populated areas, often in close vicinity to people and animals. The report deals with a number of formulated questions and/or hypothesis’ stated at the onset of the work undertaken, theory that is relevant for the topics the report covers, the details of the field work undertaken and the following analysis of the readings, which in term provide answers for the questions stated in the beginning. It also covers what is the currently known short term and long term risks associated with electromagnetic fields in the power frequent spectrum and of varying intensity in the vicinity of humans. The analysis also provides recommendations and identifies several points to carefully consider when planning for new installations or replacements of some parts of existing installations. For enhanced reading comprehension there is, aside from sections with pictures and attached explanatory texts and templates, several graphs, one-line diagram and maps of the power grid among the appendixes to the rapport.

O objetivo deste trabalho foi desenvolver um sistema para atender as necessidades de controle e automação de um sistema de climatização para abrigos de equipamentos eletrônico, contemplando o controle dos níveis de umidade, de temperatura e a eliminação de partículas de poeira suspensa no ar. Existe uma ampla gama de tipos de abrigos, como subestações pré-fabricadas, data-centers, shelters de telecomunicação, salas elétricas, dentre outros. Ao abrigar equipamentos elétricos em funcionamento, a quantidade e acumulo de energia térmica no interior do ambiente onde se localizam ocasiona a elevação da temperatura a níveis inaceitáveis ao bom funcionamento dos equipamentos abrigados. Além disso, a umidade e a existência de particulados no ambiente podem causar a deterioração dos componentes eletrônicos. Por esse motivo é inevitável a utilização de um sistema de climatização para proteção desses equipamentos. O ato de refrigerar, desumidificar, purificar e renovar o ar permite o aumento da vida útil dos equipamentos instalados no interior desses abrigos. O projeto desenvolvido neste trabalho para automatização de um sistema de climatização foi aplicado a uma subestação elétrica pré-fabricada para uma indústria do ramo de mineração.Inicialmente realizou-se um estudo das exigências que o sistema de climatização teria que atender. Realizou-se uma modelagem do sistema levando-se em conta os requisitos do projeto e, para que o sistema fosse aplicado em campo, a lógica de programação foi testada em fábrica por meio do software de programação do CLP e posteriormente comissionado antes da entrega final em campo. O teste de campo consistiu em ligar o sistema automatizado de climatização e simular todo o funcionamento e condições de falhas possíveis, certificando que as respostas do sistema estivessem dentro das especificações definidas durante o projeto. O sistema desenvolvido encontra-se em funcionamento e serve de modelo para o desenvolvimento de novos projetos de climatização. / The aim of this study was to develop a system to attend the needs of automation and control of a cooling system for electronic equipment shelters, including the control of humidity, temperature and elimination of dust particles suspended in air. There is a wide range of types of shelters, such as prefabricated substations, data centers, telecom shelters, electrical rooms, among others. In house electrical equipment in operation, the amount and accumulation of heat inside this type o shelters where they are located causes the temperature rise to unacceptable levels for the proper functioning of equipment housed. Moreover, the presence of moisture and particulates in the environment may cause deterioration of electronic components and so it is inevitable to use a cooling system for protection of such equipment. The act of cooling, dehumidify, purify and renew the air permit to increase the lifetime of the equipment installed inside these shelters. The project developed in this work for automation of a cooling system was applied to an electrical substation for a prefab industry mining sector. Initially we carried out a study of the requirements that the HVAC system and would have to attend before the system was applied in the field, the programming logic was tested at the factory through the PLC programming software and subsequently commissioned before final delivery in field. The field test was to connect the automated climate control and simulate the entire operation and fault conditions possible, ensuring that the system responses were within the specifications established during the project. The system is designed for operation and serves as a model for the development of new draft cooling.

Currently, the nodal areas of Neznášov substation and Krasíkov substation, which belong to ČEZd distribution network 110 kV – East, are operand as separate units. In the defined setting, each nodal area comprises of two 400/110 kV transformers. In the case of failure of the transformer T401 or T402, the criterion N-1 for twenty percent of the rated output is not met. Such problem can be solved by parallel operation of nodal areas of Neznášov substation and Krasíkov substation. The principal as well as practical aim of this thesis is to interconnect the bridge operated connection in separated areas into parallel/loop operation of nodal areas (supplied by 400/110 kV transformers). Computing software is used to calculate the steady state and short-circuit conditions in the distribution network 110 kV for separate and parallel operation of mentioned nodal areas. Power flow analysis is aimed at assessment and evaluation of voltage conditions, transformers loading (400/110 kV and 110/vn) as well as 110 kV lines loading. Obtained short-circuit indices is used to examine short-circuit, withstand capability of the 110 kV substation. Finally, benefits as well as drawbacks of the separate and parallel operation are compared and evaluated. If necessary, the technical arrangements are proposed/designed in order to allow parallel operation of nodal areas Neznášov substation and Krasíkov substation.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2017-09-13T17:03:25Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Geração de manobras finais.pdf: 4641365 bytes, checksum: 7510c97c05590ec2f85789b4b018a86a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-13T17:03:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Geração de manobras finais.pdf: 4641365 bytes, checksum: 7510c97c05590ec2f85789b4b018a86a (MD5) Previous issue date: 2015-02-25 / No contexto da Companhia Hidro-Elétrica do São Francisco (CHESF), a recomposição do sistema elétrico está sujeita a falhas causadas por erros na interpretação, durante a execução em tempo real, das IOs (Instruções de Operação). Uma IO é um documento normativo que descreve o plano de recomposição de uma subestação; IOs são documentos complexos, caracterizados pelo uso de linguagem natural e estrutura limitada, o que possibilita a presença de ambiguidades no texto e favorece a ocorrência de erros de interpretação durante a execução. Qualquer instrução executada erradamente pode causar graves danos à rede elétrica, o que tende a atrasar ainda mais o processo de recomposição. A demora na restauração do sistema, porsuavez, causa enorme prejuízoà sociedade e perda de receita à companhia, em virtude da interrupção no fornecimento de energia elétrica. Este trabalho tem como objetivo propor uma solução inovadora para diminuir a quantidade de erros operacionais durante a execução de uma IO. A solução desenvolvida é composta por três passos fundamentais: (i) estruturação dos planos de recomposição da companhia utilizando uma linguagem de alto nível criada para este propósito; (ii) tradução dos planos estruturados em manobras de recomposição,compostas apenas por comando satômicos e (iii) exportação das manobras para uma ferramenta capaz de controlar a execução destas e auditá-as através do sistema SCADA da companhia. A validação da pesquisa foi conduzida em parceria com especialistas na recomposição do sistema elétrico da CHESF. Ao todo, seis IOs da CHESF foram convertidas para o modelo proposto, com o intuito de verificar a corretude da nova abordagem. Além disso,dois engenheiros da companhia analisaram e aprovaram o modelo de solução apresentado. Entre os principais benefícios da solução apontados pelos especialistas, destacam-se: (i) diminuição do esforço de manutenção dos planos de recomposição, (ii) diminuição dos erros de caráter técnico e de digitação na elaboração dos planos de recomposição e na interpretação das manobras e (iii) introdução de auditoria no fluxo de execução da manobra, o que automatiza parcialmente a tarefa e elimina a necessidade de análises em tempo real pelo operador. / In the context of the Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (CHESF), power system restoration is subject to failures by virtue of mis interpretation,during real-time execution,of the OIs (Operation Instructions). An OI is a normative document that describes the power restoration plan of a electrical substation; OIs are complex documents, characterized by the use of natural language and poor structure, thus the text may contain ambiguities and the probability of misinterpretation is higher. Misinterpreting OI instructions during execution can severely harm the electrical grid, which tends to slow down the restorationprocess. The delay in this activity may cause enormous damage to the society and financial losses to the company, due to power supply interruption. Concerning this problem, this work presents an innovative approach to reduce operational errors when restoring the system. Our solution consists of three fundamental steps: (i) power restoration plans are structured through a high-level language created to serve this purpose; (ii) we translate these structured plans into switching sequences, composed of atomic commands and (iii) we export these final switching sequences to another existing tool, responsible for managing the execution of OIs in real time and auditing them by accessing the company’s SCADA system. The research was validated in partner ship with CHESF’s power system restoration specialists. Altogether, six CHESF’s operating OIs were converted to this approach, aiming to verify its correctness. Besides that, we presented the solution model to two engineers of the company, which analyzed and approved the proposed solution. As main advantages of the technique pointed out bythe specialists,standout: (i) itlowers themaintenance effortofthe power restoration plans; (ii) it decreases the number of technical errors and typographical errors on the power restoration plan generation and interpretation; (iii) it introduces auditing in the execution flow of the power restoration switching sequences, which partially automates the task and eliminates the need of real-time analysis by the operators.

[pt] Esta dissertação de mestrado tem por objetivo investigar os níveis de pressão sonora resultantes do funcionamento de subestações de energia, instaladas em áreas de considerável densidade urbana. A metodologia de desenvolvimento do trabalho fundamenta-se em dois preceitos: (i) em um programa estruturado de medições da pressão sonora e (ii) na conformidade dos valores medidos com os limites impostos pela rígida legislação ambiental aplicável. A motivação pelo tema da pesquisa resultou de uma demanda de uma concessionária de energia da cidade do Rio de Janeiro que, para se defender de uma ação civil pública impetrada pelos moradores da vizinhança de uma subestação, contratou o PósMQI para desenvolver um projeto de P&D capaz de avaliar alternativas de mitigação do ruído acústico na vizinhança de subestações de energia em funcionamento em zonas urbanas de alta densidade populacional. No que concerne aos resultados da pesquisa, a dissertação descreve e analisa os resultados de um programa estruturado de medições da pressão sonora na vizinhança de dez subestações inseridas em zonas urbanas. Como conclusão, foi possível mostrar que, de uma maneira geral, todas as subestações estudadas geram um nível de ruído muito próximo aos limites máximos impostos pela legislação ambiental aplicável. Desenvolvida em sintonia com um projeto de P&D (Light/Aneel Ref. 0128/2019), que propõe alternativas tecnológicas para mitigar o nível da pressão sonora em subestações de energia, a pesquisa de mestrado desenvolveu extensa revisão da literatura especializada sobre o tema e uma análise crítica do acervo normativo, diretivas e leis aplicáveis ao controle de ruído acústico em zonas urbanas. / [en] This master s research aims to investigate the sound pressure levels resulting from the operation of power substations, installed in areas of considerable urban density. The methodology for developing the work is based on two precepts: (i) a structured program of sound pressure measurements and (ii) the compliance of the measured values with the limits imposed by the strict applicable environmental legislation. The motivation for the research theme resulted from a demand from an electricity utility in the city of Rio de Janeiro that, to defend itself from a public civil action filed by residents of a nearby substation, hired PósMQI to develop a capable R&D project to evaluate alternatives for mitigating acoustic noise in the vicinity of power substations operating in urban areas with high population density. Regarding the research results, the dissertation describes and analyzes the outcomes of a structured program of sound pressure measurements in the vicinity of ten substations located in urban areas. In conclusion, it was possible to show that, in general, all studied substations generate a noise level very close to the maximum limits imposed by the applicable environmental legislation. Developed in line with an R&D project (Light/Aneel Ref. 0128/2019), which proposes technological alternatives to mitigate the level of sound pressure in power substations, the master s research developed an extensive review of the specialized literature on the subject and a critical analysis of the normative asset of, directives and laws applicable to the control of acoustic noise in urban areas.