Orientador : Prof. Dr. Luiz Carlos Matioli / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 10/12/2015 / Inclui referências : f. 103-107 / Área de concentração : Programação matemática / Resumo: Este trabalho tem por objetivo propor um sistema de identificação, monitoramento e previsão de tempestades elétricas em uma região de linha de transmissão de energia do Brasil utilizando apenas informações de descargas atmosféricas. Na etapa de identificação das tempestades é utilizada clusterização espacial/temporal das descargas, para o monitoramento são realizadas conexões entre clusters de acordo com a velocidade de deslocamento dos núcleos das tempestades e finalmente a previsão uma hora à frente é obtida por meio de extrapolação de dados. As variáveis das tempestades elétricas acompanhadas e previstas são: posição central (latitude e longitude), número médio de descargas por hora, distribuição espacial das descargas dentro das tempestades e média do valor absoluto do pico de corrente de descargas que compõem as tempestades. O sistema é calibrado por meio da otimização de um problema irrestrito baseado em índices de monitoramento e previsão. Exemplos práticos são apresentados para a região piloto, onde diversos gráficos ilustram o produto do sistema proposto. Palavras-chave: Análise de Agrupamento. Convergent Data Sharpening. Descargas Atmosféricas. Tempestades Elétricas. Previsão à Curto Prazo. / Abstract: This work aims to propose a system of identification, monitoring and forecasting of electrical storms on a region of Brazilian power transmission line using lightning information only. In the step of storms identification is used spatial/temporal lightning clustering, to monitoring are performed connections between clusters according to the displacement speed of the storms cores and finally the forecast one hour ahead is obtained by data extrapolation. The monitored and forecasted variables of the electrical storms are: center position (latitude and longitude), average number of lightning per hour, spatial distribution of lightning into the storms and average of the absolute value of the peak current of lightning that comprise the storms. The system is calibrated by optimizing an unrestricted problem based on monitoring and forecasting indexes. Practical examples are presented to the pilot region and several graphs illustrate the proposed system product. Key-words: Cluster Analysis. Convergent Data Sharpening. Lightning Strokes. Electrical Storms. Forecast Short Term.

Resumo: O trabalho apresenta uma metodologia inovadora baseada em Lógica Nebulosa para a geração de alertas de descargas elétricas atmosféricas. Essa metodologia utiliza informações sobre o campo elétrico atmosférico, a dinâmica dos eventos de descargas elétricas ao redor do local de interesse e informações sobre a distância de incidência dos relâmpagos. Essas informações foram combinadas através da Lógica Nebulosa a qual teve suas funções de pertinência otimizadas através de Algoritmos Genéticos e Algoritmos de Evolução Diferencial. A metodologia proposta foi testada em um estudo de caso para a geração de alertas de raios em uma refinaria de petróleo. Os resultados foram comparados entre si e com outros sistemas através dos indicadores de desempenho criados para esse fim. A partir desses indicadores e da função objetivo com múltiplos parâmetros pode-se concluir que esta nova metodologia possui maiores vantagens na geração de alertas de incidências de descargas elétricas atmosféricas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T02:03:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 223187.pdf: 5796600 bytes, checksum: 75336d107674b1130344fd2db6ee3bb5 (MD5) / O Estado de Santa Catarina, com seu clima subtropical, é atingido anualmente por um elevado número de descargas atmosféricas provenientes das inúmeras trovoadas que se formam em seu território. Isto resulta em grandes prejuízos tanto para a CELESC, principal concessionária de energia do Estado como para a sociedade em geral. Este trabalho contempla a fase inicial de um projeto de pesquisa implantado com o objetivo de propor soluções técnicas e econômicas para a redução das interrupções de energia elétrica devido às descargas atmosféricas. Objetivando obter o maior número de informações possíveis para a tomada de decisões de forma regionalizada, optou-se por realizar os seguintes trabalhos: Amplo diagnóstico levantando características tanto do sistema como do ambiente onde o mesmo está inserido; Ensaios de laboratório com o objetivo de avaliar os reais níveis de isolamento das estruturas; Medições em campo que permitiram a confecção de um mapa de resistividades; Levantamento dos principais custos das interrupções que poderão subsidiar decisões técnicas e econômicas; Desenvolvimento de uma planilha de cálculo, a partir de pesquisa bibliográfica, para análise e interpretação de resultados e proposta de soluções. Os resultados mostram que o sistema CELESC de distribuição pode ser dividido em 5 regiões com diferentes tipos de redes e características geográficas. Os índices de interrupção observados mostraram-se muito diferentes dos calculados pelos métodos matemáticos existentes, e fatores tais como religamentos, desligamentos com causa ignorada, fator de blindagem e extinção espontânea de arco, devem ser estudados. Comparando-se dados, com observações em campo e cálculos teóricos conclui-se que grande parte das interrupções do sistema está ocorrendo por ação de descargas diretas na rede sugerindo que a solução do problema vai além do simples aumento do nível de isolamento das Estruturas.