Estudos de transitórios eletromagnéticos são importantes fontes de informação para que os transformadores sejam dimensionados de maneira correta. No entanto, para que tais estudos sejam bem sucedidos, os modelos utilizados devem refletir com fidelidade o comportamento do equipamento. Este trabalho mostra como os elementos do modelo de um transformador são influenciados pelas dimensões geométricas de sua parte ativa. Também introduz uma formulação alternativa, para o transformador saturável (STC) do ATP, desenvolvida dentro do programa MATLAB. Os ramos RL foram representados usando o Método de Integração Trapezoidal e a magnetização foi equacionada pelo Método da Compensação. Uma das contribuições que esta dissertação oferece é a possibilidade de identificar erros numéricos que ocorrem em simulações do ATP, bem como permitir a interpretação de resultados que apresentem oscilações numéricas. / Electromagnetic transient studies are an important source of information to develop transformer dimensioning. But, for the success of that purpose, it is important the models which are being used reflect with fidelity the behavior of the machine. This lecture presents how the transformer model elements are influenced by the active part geometrical dimensions. It also introduces an alternative formulation for the ATP saturable transformer (STC), written inside the MATLAB program. The RL branches are represented using the Trapezoidal Rule and the magnetization by the Compensation Method. One of the contributions of this dissertation is the possibility to identify numerical errors that occur in ATP simulations, and also permit numerical oscillatory results interpretation.

Estudos de transitórios eletromagnéticos são importantes fontes de informação para que os transformadores sejam dimensionados de maneira correta. No entanto, para que tais estudos sejam bem sucedidos, os modelos utilizados devem refletir com fidelidade o comportamento do equipamento. Este trabalho mostra como os elementos do modelo de um transformador são influenciados pelas dimensões geométricas de sua parte ativa. Também introduz uma formulação alternativa, para o transformador saturável (STC) do ATP, desenvolvida dentro do programa MATLAB. Os ramos RL foram representados usando o Método de Integração Trapezoidal e a magnetização foi equacionada pelo Método da Compensação. Uma das contribuições que esta dissertação oferece é a possibilidade de identificar erros numéricos que ocorrem em simulações do ATP, bem como permitir a interpretação de resultados que apresentem oscilações numéricas. / Electromagnetic transient studies are an important source of information to develop transformer dimensioning. But, for the success of that purpose, it is important the models which are being used reflect with fidelity the behavior of the machine. This lecture presents how the transformer model elements are influenced by the active part geometrical dimensions. It also introduces an alternative formulation for the ATP saturable transformer (STC), written inside the MATLAB program. The RL branches are represented using the Trapezoidal Rule and the magnetization by the Compensation Method. One of the contributions of this dissertation is the possibility to identify numerical errors that occur in ATP simulations, and also permit numerical oscillatory results interpretation.

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Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-03-02Bitstream added on 2014-06-13T18:07:16Z : No. of bitstreams: 1 silva_rc_me_ilha.pdf: 1094479 bytes, checksum: 97b67533f29314983c7862339e30e9e6 (MD5) / PROPG - Programa de Pós-Graduação / Neste trabalho será mostrado o desenvolvimento de dois modelos de linhas de transmissão, baseados em elementos discretos de circuitos, que fornecem respostas diretamente no domínio do tempo e nas fases. Os dois modelos propostos partem da hipótese de que um pequeno segmento de linha de transmissão pode ser representado por um circuito . Hipótese esta já validada para linhas monofásicas por diversos autores, e que neste trabalho será utilizada para representar pequenos segmentos de linhas bifásicas e trifásicas. Deste modo, tais linhas serão representadas por uma grande quantidade de blocos (constituídos de elementos discretos de circuitos que representam um pequeno segmento de linha) conectados em cascata. No primeiro modelo proposto, válido para representar linhas idealmente transpostas, as fases de cada um dos pequenos segmentos de linha são separados em seus modos de propagação, e as correntes e tensões são calculadas no domínio modal. No entanto a conversão fase-modo-fase está inserida nas equações de estado que descrevem as correntes e tensões ao longo da linha, sendo que não há a necessidade do usuário do modelo conhecer a teoria de representação de linhas no domínio modal. Uma vez que o modelo não usa explicitamente o processo de decomposição modal, neste trabalho o mesmo será considerado como sendo um modelo desenvolvido no domínio das fases sem o uso explícito da teoria de decomposição modal. Este modelo pode ser utilizado para representar linhas que podem ter suas fases desacopladas por matrizes reais e invariáveis em relação à frequência. A representação de pequenos segmentos de linhas por elementos discretos de circuitos também foi aplicada em linhas bifásicas e trifásicas sem plano de simetria vertical. Neste caso, devido ao fato de que as matrizes... / This paper will show the development of two models of transmission lines, based on discrete circuit elements, which provide answers directly in the time domain and phase. The two proposed models start from the assumption that a small segment of transmission line can be represented by a -circuit, this hypothesis has already been validated for single-phase by several authors and this work will be used to represent small segments of lines biphasic and triphasic. Thus, these lines will be represented by a large number of blocks (consisting of discrete circuit elements that represent a small segment of the line) in cascade. In the first model, valid for ideally transposed lines represent the phases of each small line segments are separated into their modes of propagation and the currents and voltages are calculated in the modal domain. However the conversion phase-mode-phase is inserted into the state equations describing the currents and voltages along the line being that there is no need for the user the model to know representation theory of modal lines. Since the model does not explicitly use modal decomposition process, this paper it will be considered to be a model developed in the field of the phases without the explicit use of modal decomposition theory. This model can be used to represent lines that may have decoupled phases for real matrices and invariant with respect to frequency. The representation of small line segments by discrete circuit elements has also been applied in biphasic and triphasic lines without vertical symmetry plane. In this case, due to the fact that the matrices that separate line in their modes of propagation are not real and invariant with respect to frequency, the model was developed directly in the field of the phases without the use of modal decomposition matrices

This thesis presents the real-time simulation of a realistic-size Modular Multilevel Converter (MMC) based High-Voltage Direct Current (HVDC) transmission system. Based on the concept of time-varying Thevenin equivalent, a computationally efficient model of the MMC is developed and deployed on an FPGA platform. The salient features of the developed MMC model are: (i) The decoupling of the solutions of the MMC model and the of the rest of the system, (ii) it provides an equivalent representation of the full MMC, (iii) it is suitable for parallel implementation. The model is used as part of the simulation of the 401-level France/Spain MMC-HVDC link between, in which 2 separate MMCs are included, showing the expandability of the designed system to larger DC grid scenarios. Hardware in the loop (HIL) testing capabilities of the system are also demonstrated with the addition of an external controller to the simulation system.

This thesis presents the real-time simulation of a realistic-size Modular Multilevel Converter (MMC) based High-Voltage Direct Current (HVDC) transmission system. Based on the concept of time-varying Thevenin equivalent, a computationally efficient model of the MMC is developed and deployed on an FPGA platform. The salient features of the developed MMC model are: (i) The decoupling of the solutions of the MMC model and the of the rest of the system, (ii) it provides an equivalent representation of the full MMC, (iii) it is suitable for parallel implementation. The model is used as part of the simulation of the 401-level France/Spain MMC-HVDC link between, in which 2 separate MMCs are included, showing the expandability of the designed system to larger DC grid scenarios. Hardware in the loop (HIL) testing capabilities of the system are also demonstrated with the addition of an external controller to the simulation system.

Orientador: Sérgio Kurokawa / Banca: Luiz Fernando Bovolato / Banca: Marcos de Araujo Paz / Resumo: Neste trabalho será mostrado o desenvolvimento de dois modelos de linhas de transmissão, baseados em elementos discretos de circuitos, que fornecem respostas diretamente no domínio do tempo e nas fases. Os dois modelos propostos partem da hipótese de que um pequeno segmento de linha de transmissão pode ser representado por um circuito . Hipótese esta já validada para linhas monofásicas por diversos autores, e que neste trabalho será utilizada para representar pequenos segmentos de linhas bifásicas e trifásicas. Deste modo, tais linhas serão representadas por uma grande quantidade de blocos (constituídos de elementos discretos de circuitos que representam um pequeno segmento de linha) conectados em cascata. No primeiro modelo proposto, válido para representar linhas idealmente transpostas, as fases de cada um dos pequenos segmentos de linha são separados em seus modos de propagação, e as correntes e tensões são calculadas no domínio modal. No entanto a conversão fase-modo-fase está inserida nas equações de estado que descrevem as correntes e tensões ao longo da linha, sendo que não há a necessidade do usuário do modelo conhecer a teoria de representação de linhas no domínio modal. Uma vez que o modelo não usa explicitamente o processo de decomposição modal, neste trabalho o mesmo será considerado como sendo um modelo desenvolvido no domínio das fases sem o uso explícito da teoria de decomposição modal. Este modelo pode ser utilizado para representar linhas que podem ter suas fases desacopladas por matrizes reais e invariáveis em relação à frequência. A representação de pequenos segmentos de linhas por elementos discretos de circuitos também foi aplicada em linhas bifásicas e trifásicas sem plano de simetria vertical. Neste caso, devido ao fato de que as matrizes... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This paper will show the development of two models of transmission lines, based on discrete circuit elements, which provide answers directly in the time domain and phase. The two proposed models start from the assumption that a small segment of transmission line can be represented by a -circuit, this hypothesis has already been validated for single-phase by several authors and this work will be used to represent small segments of lines biphasic and triphasic. Thus, these lines will be represented by a large number of blocks (consisting of discrete circuit elements that represent a small segment of the line) in cascade. In the first model, valid for ideally transposed lines represent the phases of each small line segments are separated into their modes of propagation and the currents and voltages are calculated in the modal domain. However the conversion phase-mode-phase is inserted into the state equations describing the currents and voltages along the line being that there is no need for the user the model to know representation theory of modal lines. Since the model does not explicitly use modal decomposition process, this paper it will be considered to be a model developed in the field of the phases without the explicit use of modal decomposition theory. This model can be used to represent lines that may have decoupled phases for real matrices and invariant with respect to frequency. The representation of small line segments by discrete circuit elements has also been applied in biphasic and triphasic lines without vertical symmetry plane. In this case, due to the fact that the matrices that separate line in their modes of propagation are not real and invariant with respect to frequency, the model was developed directly in the field of the phases without the use of modal decomposition matrices / Mestre

Orientador: Sérgio Kurokawa / Resumo: Esta dissertação apresenta um estudo realizado sobre o método de recapacitação de linhas de transmissão por injeção de tensão de terceira harmônica (TTH). O método foi publicado em 2017 por Alaei e Khajehoddin como uma proposta mais economicamente viável de elevar a tensão de transmissão sem a necessidade de alterações nas estruturas das linhas de transmissão. A injeção de TTH em linhas convencionais tem como objetivo provocar um achatamento na forma de onda das tensões de fase, causando uma redução em seu valor de pico. O método se mostra vantajoso pelo fato de que a largura das faixas de servidão e as distâncias entre cabos condutores e solo são especificadas com base no valor de pico das tensões de fase. Logo, a redução da tensão de pico não somente permitiria às estruturas existentes transmitirem maior potência como também possibilitaria a construção de novas torres de transmissão com tamanho reduzido e faixas de servidão mais estreitas, tornando uma proposta economicamente atrativa para as companhias de transmissão de energia elétrica. No artigo em que o método de recapacitação em questão foi proposto, os autores realizam análises de tensões e correntes apenas nos terminais das LTs. A contribuição deste trabalho para os estudos do método de recapacitação por injeção de TTH, consiste nas análises feitas através de um modelo de linha de transmissão a parâmetros distribuídos, que permitiu o monitoramento das tensões de fase ao longo da extensão de linhas com diferentes comp... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents a study concerning the transmission line uprating method by injection of third harmonic voltage (THV). The method was published in 2017 by Alaei and Khajehoddin as a more economically feasible proposal to raise the transmission voltage level without the requirement for changes in the structural elements of overhead lines. The THV injection in conventional overhead lines aims to flatten the waveform of the phase voltages, resulting in a reduction in its peak values. This represents a significant advantage, since the specification of right-of-way (ROW) width and ground clearance bases on the peak value of the phase voltages. Therefore, a reduction in the peak voltage would not only allow the existing structures to transmit electricity at higher voltages but also the construction of new transmission towers with reduced size and narrower ROW, making it an economically attractive proposal for electric power transmission companies. In the article in which the referred uprating method was proposed, the authors perform voltage and current analyzes only at the TL ends. The contribution of this work to the studies of the uprating method by THV injection consists in the analyzes made through a distributed parameter transmission line model, which allowed the monitoring of the phase voltages along the extension of lines with different lengths, both at steady-state and during the system switching. The results showed that THV injection causes overvoltage along the extent ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Thesis (Ph. D.)--Virginia Polytechnic Institute and State University, 1991. / Vita. Abstract. Includes bibliographical references (leaves 187-192). Also available via the Internet.

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