Este trabalho apresenta um estudo de viabilidade de um Sistema de Monitoramento de Baixo Custo (SMBC), por meio da observação de ganhos operacionais no caso de serem agregadas funções de monitoramento e controle aos relés eletrônicos dos protetores (equipamentos religadores do sistema de distribuição reticulado), visando a melhoria da qualidade no fornecimento de energia elétrica através da redução dos tempos de reação das concessionárias às falhas, do aumento da vida útil dos equipamentos e redução dos custos operacionais. Um relé para protetores de rede com características apropriadas foi desenvolvido pela empresa Futura, testado nos laboratórios do IEE/USP e instalado em campo, dentro do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento da ANEEL com a concessionária Companhia Energética de Brasília. A operação foi acompanhada por 13 meses avaliando as novas possibilidades de operação remota, os benefícios para a concessionária e os ganhos sociais. Os benefícios do uso do sistema, os ganhos operacionais, gerenciais e sociais, são relatados constatando a viabilidade técnica e econômica da adoção do sistema. Ao final, recomendações para a continuidade da pesquisa são feitas / This work presents a viability study for a Low-cost Monitoring System (SMBC), through the examination of the operational improvements on electrical network distribution systems when new functions are added to network protectors relays allowing remote monitoring and control using typical automation protocols. The improvements on energy supply quality by reducing response times to failures, extension of equipment life and pro-active actions are also evaluated. A network protector relay with the new features have been developed by Futura Automação and tested in the IEE/USP laboratories, within a Research & Development program promoted by the national electrical energy regulator, ANEEL, and the utility Companhia Energética de Brasília (CEB). The 7 new relays have been installed for field operation and for evaluation of the new possibilities of operation and possible gains for the utility took place in 13 months of continuous operation. The benefits, operational improvements, management and social gains are described assuring the technical and economical viability of the system. Recommendations for future research are made

Orientadora: Ahda Piorkoski Grilo Pavani / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-graduação em Energia.

Orientador: Ricardo Caneloi dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2013.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2018. / Este estudo objetiva avaliar as concessionárias de distribuição de energia elétrica do ponto de vista da qualidade do fornecimento, por meio de um único índice global baseado em um método de Apoio à Decisão Multicritério – ADM ou Multi-Criteria Decision Aid – MCDA. A abordagem proposta permite a classificação da qualidade do serviço de acordo com três dimensões: continuidade de fornecimento, conformidade de tensão e satisfação do cliente. O desafio de agregar vários indicadores em um único índice global foi alcançado por meio dos métodos Processo de Hierarquia Analítico (AHP) e Método de Organização de Classificação de Preferência para Avaliações de Enriquecimento (PROMETHEE). Com esse método é possível elaborar um ranking das distribuidoras, de forma a facilitar a avaliação regulatória do desempenho das empresas e, assim, melhora a qualidade dos serviços oferecidos pelas concessionárias. O método foi aplicado com sucesso a um conjunto de 4 e 25 distribuidoras, cada uma servindo a mais de 1 milhão de unidades consumidoras. Os resultados são relevantes para os reguladores e para a sociedade, pois proporcionarão a eles visão muito mais ampla da qualidade do serviço do que seria possível considerando os indicadores separadamente. Os benefícios potenciais do método para a avaliação do desempenho dos distribuidores, assim como para políticas regulatórias e prioridades de supervisão, são bastante evidentes. Além disso, a robustez do método foi comprovada por análise de sensibilidade. Portanto, o método deve ser adaptável aos setores de eletricidade de outros países. / This study aimed to evaluate the performance of electricity distribution utilities with the use of a single global index based on a Multi-Criteria Decision Aid (MCDA) method. The proposed approach ranked service quality according to three dimensions: supply continuity, voltage conformity, and commercial quality. The challenge of aggregating the various indicators into a single global index was overcome with Analytic Hierarchy Process (AHP) and Preference Ranking Organization Method for Enrichment Evaluations (PROMETHEE) methods. The method was successfully applied to two sets of 4 and 25 distributors, each serving more than 1 million consumer units. By providing a much broader view of service quality than would be possible by considering the indicators separately, the proposed ranking method may facilitate better regulatory assessment of distributor performance, thus improving the quality of services offered by utilities. Given its characteristics, the method may be applicable to the electric power sectors of other countries.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-25Bitstream added on 2014-06-13T18:49:36Z : No. of bitstreams: 1 torrezan_r_me_bauru.pdf: 1668461 bytes, checksum: ae59290a98e522168089dfc069101ce7 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este projeto de pesquisa tem por objetivo apresentar propostas para aprimoramento das principais normas e resoluções envolvidas, dentre as quais o PRODIST, quanto à metodologia para apuração do indicador de distorçõ de tensão harmôica total, bem como trazer contribuições para o processo de análise de compatibilidade de cargas potencialmente perturbadoras na qualidade da energia elétrica em sistemas de distribuição, através de uma visão proativa, ou seja, atuando principalmente no momento que antecede a instalação destas cargas. Estas propostas foram elaboradas a partir da análise e discussão dos resultados obtidos através dos ensaios realizados em um estudo de caso compreendendo a análise de ligação de um novo forno de indução em uma Fundição atendida por uma concessionárias de distribuição do Estado de São Paulo. Um histórico geral situando a qualidade da energia elétrica no setor elétrico é apresentado, as principais normas, resoluções e estudos técnicos são discutidos, e as diretrizes metodológicas e procedimentos utilizados nos ensaios experimentais são detalhados. A análise e discussão dos resultados é elaborada procurando responder às principais perguntas surgidas durante a investigação técnico-científica e a realização dos procedimentos, bem como indicando outros questionamentos a serem estudados, através da apresentação das propostas e indicações para trabalhos futuros / This research project aims to present proposals for improvement of key standards and resolutions involved, among which the PRODIST, on the methodology for calculating the indicator of voltage total harmonic distortion, and should contribute to the analysis process of the potentially disturbance impacts of loads on power quality in distribution system, through a proactive vision, ie, working mainly in the moment before the installation of these loads. Those proposals were developed from the analysis and discussion of results obtained through tests on a case study including analysis of the connection of a new induction furnace in a froundry fed by a distribution utility in the State of São Paulo. A general historical situating the quality of electric energy in the sector is presented, the main standards, technical studies and resolutions are discussed, and methodological guidelines and procedures used in experimental trials are detailed. The analysis and discussion of results is prepared to answer the main questions that arise during the technical-scientific research and implementation of procedures as well as indicating other questions to be studied through the submition of proposals and directions for future work

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-08-19Bitstream added on 2014-06-13T20:49:15Z : No. of bitstreams: 1 souza_wa_me_bauru.pdf: 3309362 bytes, checksum: a37e3a04f60e9ebbd2f490264d198dbf (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Este trabalho teve como o desenvolvimento de um sistema de aquisição e processamento de dados para aplicações em Qualidade de Energia Elétrica (QEE). Do ponto de vista dos circuitos de hardware desenvolvidos, buscou-se utilizar componentes de precisão elevada para o sensoriamento e condicionamento dos sinais de tensão e corrente. Além disso, foi implementado um algoritmo de auto calibração das medidas, em função da temperatura no medidor implementado. O processamento dos dados foi realizado através de um processador digital de sinais (DSP, Digital Sinal Processor) de 32 bits, com aritmética de ponto flutuante. Também foi agregado ao sistema um módulo de comunicação sem fio, de forma que os dados medidos pudessem ser enviados a outros dispositivos para armazenamento ou análise remota. Do ponto de vista da aplicação em Qualidade de Energia, foram implementados diversos algoritmos de indicadores de QEE, tais como o de Distorção Harmônica Total (DHT), para a validação preliminar do sistema desenvolvido. Entretanto, do ponto de vista dos estudos e pesquisas realizadas pelo Grupo de Automação e Sistemas Integráveis (GAS/UNESP), no que diz respeito à análise de circuitos elétricos sob condições de formas de onda não sensoriais e/ou desequilibradas, o sistema desenvolvido foi também utilizado para avaliar o comportamento e desempenho da Teoria de Potência Conservativa, proposta recentemente por Tenti et al. e de novos fatores de conformidade (ou desempenho) para a avaliação da QEE em sistemas polifásicos com cargas não lineares. Diversos resultados de simulação e experimentais foram apresentados e constrastados a fim de validar os algoritmos utilizados no DSP utilizado, bem como para permitir a avaliação da Teoria de Potência Conservativa para interpretação de diferentes circuitos e condições de operações / This study aimed to develop a data acquisition and processing system for Power Quality applications. From the hardware point of view, high precision components have been used for the vallage and current sensing and signal conditioning. In addition, a self-calivration algorithm has been implemented in order to adjust the measured values in terms of the estimated temperature. The data processing was performed by means of 32-bit floating point digital signal processor (DSP). A wirelless communication module has also been added, so that the measured data could be sent to other storage devices or remote analyzers. From the perspective of power quality applications, several algorithms have implemented, such as the Total Harmonic Distortion (THD) for the preliminary validation of the developed system. However, considering the studies and surveys carried out by the studies and survey carried out by the Group of Automation and Integrated Systems (GASI/UNESP), especially those related to the analysis of electrical circuits under non-sinusoidal and/or unbalanced waveform conditions, the implemented system has been applied to the evaluation of the Conservative Power Theory (CPT), recently proposed by Tenti et al. Several simulation and experimental results have been depicted and compared in order to validate the practical DSP implementation of the required algorithms, as well as, for the purpose of analyzing different circuit's interpretation by means of the CPT

Resumo: Este trabalho teve como o desenvolvimento de um sistema de aquisição e processamento de dados para aplicações em Qualidade de Energia Elétrica (QEE). Do ponto de vista dos circuitos de hardware desenvolvidos, buscou-se utilizar componentes de precisão elevada para o sensoriamento e condicionamento dos sinais de tensão e corrente. Além disso, foi implementado um algoritmo de auto calibração das medidas, em função da temperatura no medidor implementado. O processamento dos dados foi realizado através de um processador digital de sinais (DSP, Digital Sinal Processor) de 32 bits, com aritmética de ponto flutuante. Também foi agregado ao sistema um módulo de comunicação sem fio, de forma que os dados medidos pudessem ser enviados a outros dispositivos para armazenamento ou análise remota. Do ponto de vista da aplicação em Qualidade de Energia, foram implementados diversos algoritmos de indicadores de QEE, tais como o de Distorção Harmônica Total (DHT), para a validação preliminar do sistema desenvolvido. Entretanto, do ponto de vista dos estudos e pesquisas realizadas pelo Grupo de Automação e Sistemas Integráveis (GAS/UNESP), no que diz respeito à análise de circuitos elétricos sob condições de formas de onda não sensoriais e/ou desequilibradas, o sistema desenvolvido foi também utilizado para avaliar o comportamento e desempenho da Teoria de Potência Conservativa, proposta recentemente por Tenti et al. e de novos fatores de conformidade (ou desempenho) para a avaliação da QEE em sistemas polifásicos com cargas não lineares. Diversos resultados de simulação e experimentais foram apresentados e constrastados a fim de validar os algoritmos utilizados no DSP utilizado, bem como para permitir a avaliação da Teoria de Potência Conservativa para interpretação de diferentes circuitos e condições de operações / Abstract: This study aimed to develop a data acquisition and processing system for Power Quality applications. From the hardware point of view, high precision components have been used for the vallage and current sensing and signal conditioning. In addition, a self-calivration algorithm has been implemented in order to adjust the measured values in terms of the estimated temperature. The data processing was performed by means of 32-bit floating point digital signal processor (DSP). A wirelless communication module has also been added, so that the measured data could be sent to other storage devices or remote analyzers. From the perspective of power quality applications, several algorithms have implemented, such as the Total Harmonic Distortion (THD) for the preliminary validation of the developed system. However, considering the studies and surveys carried out by the studies and survey carried out by the Group of Automation and Integrated Systems (GASI/UNESP), especially those related to the analysis of electrical circuits under non-sinusoidal and/or unbalanced waveform conditions, the implemented system has been applied to the evaluation of the Conservative Power Theory (CPT), recently proposed by Tenti et al. Several simulation and experimental results have been depicted and compared in order to validate the practical DSP implementation of the required algorithms, as well as, for the purpose of analyzing different circuit's interpretation by means of the CPT / Orientador: Fernando Pinhabel Marafão / Coorientador: Ivando Severino Diniz / Banca: Lourenço Matakas Junior / Banca: Marcelo Nicoletti Franchin / Mestre

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2014. / Submitted by Larissa Stefane Vieira Rodrigues (larissarodrigues@bce.unb.br) on 2014-10-31T15:22:44Z No. of bitstreams: 1 2014_LuísFernandoLacerdaArão.pdf: 1734258 bytes, checksum: 0fbd18d34d70c35807c58e5e4c7a0497 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-11-04T16:34:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_LuísFernandoLacerdaArão.pdf: 1734258 bytes, checksum: 0fbd18d34d70c35807c58e5e4c7a0497 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-04T16:34:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_LuísFernandoLacerdaArão.pdf: 1734258 bytes, checksum: 0fbd18d34d70c35807c58e5e4c7a0497 (MD5) / No que diz respeito ao desequilíbrio de tensão, nota-se na literatura atinente, uma concentração de estudos, por parte dos pesquisadores, voltados à identificação de seus efeitos e no desenvolvimento de novas metodologias de quantificação. Já por parte das agências reguladoras e grupos de trabalho, há um interesse na elaboração de normas regulamentadoras e recomendações nacionais e internacionais, que estabelecem limites aceitáveis de desequilíbrio visando proteger os consumidores do caráter nocivo desse distúrbio. Entretanto, nenhum desses documentos entra no mérito da origem do desequilíbrio, que é assunto de interesse de agências reguladoras, concessionárias de energia e consumidores. Assim, uma vez identificada uma infração dos limites firmados e estabelecida a necessidade da implantação de uma sistemática de atenuação dos efeitos, emerge a questão da responsabilidade financeira vinculada ao processo a ser implementado, além da questão da aplicação de penalizações proporcionais aos limites transgredidos. Neste ínterim está situado o tema atribuição/compartilhamento de responsabilidades devido à presença de desequilíbrio de tensão, que é o foco desta dissertação. Considerando-se os aspectos ora mencionados, surgiu a ideia de desenvolvimento deste trabalho que objetiva apresentar os resultados de uma análise comparativa entre três métodos voltados à atribuição de responsabilidades do desequilíbrio de tensão na rede elétrica, a saber, os métodos da IEC, do fluxo de potência trifásico e da corrente conforme e não conforme. Para isso, foram efetuadas simulações computacionais e ensaios laboratoriais com base no emprego de um sistema composto por uma linha de transmissão nem sempre transposta e duas cargas nem sempre equilibradas conectadas a um barramento comum. Os casos selecionados para este estudo permitem a identificação das principais vantagens e limitações de cada método em avaliação. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Regarding voltage unbalance, it can be noticed at the related bibliography, a study convergence, by part of researchers, which aims the identification of its effects and the development of new quantification methodologies. On the side of regulatory agencies and working groups, there is an interest to work out regulations and national and international recommendations, which establish acceptable unbalance limits aiming at the protection of customers that are threatened by this harmful disturb. However, none of these documents discusses about the unbalance origin, which is a stake of regulatory agencies, utilities and customers. Therefore, once identified a set limit transgression and established the systematics that allows the effects mitigation, raises the financial responsibility question linked to the processes to be implemented, and yet the proportional penalties imposition question. In the meantime lies the topic: responsibilities attribution/sharing due to voltage unbalance presence, which is the focus of this dissertation. Taking into account the mentioned aspects, arises the development idea of this work, which aims to present the results of a comparative analysis among three methods that are able to attribute responsibilities due to voltage unbalance on network. The three methods are: IEC, three-phase power flow, and conforming and non-conforming current. To accomplish that, computational simulations and laboratorial experiments were performed based on the use of a system composed by a not always transposed transmission line and two not always balanced loads connected to a common bus bar. The selected cases for this study allow the identification of the main advantages and limitations of each method in evaluation.

Este trabalho apresenta um estudo de viabilidade de um Sistema de Monitoramento de Baixo Custo (SMBC), por meio da observação de ganhos operacionais no caso de serem agregadas funções de monitoramento e controle aos relés eletrônicos dos protetores (equipamentos religadores do sistema de distribuição reticulado), visando a melhoria da qualidade no fornecimento de energia elétrica através da redução dos tempos de reação das concessionárias às falhas, do aumento da vida útil dos equipamentos e redução dos custos operacionais. Um relé para protetores de rede com características apropriadas foi desenvolvido pela empresa Futura, testado nos laboratórios do IEE/USP e instalado em campo, dentro do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento da ANEEL com a concessionária Companhia Energética de Brasília. A operação foi acompanhada por 13 meses avaliando as novas possibilidades de operação remota, os benefícios para a concessionária e os ganhos sociais. Os benefícios do uso do sistema, os ganhos operacionais, gerenciais e sociais, são relatados constatando a viabilidade técnica e econômica da adoção do sistema. Ao final, recomendações para a continuidade da pesquisa são feitas / This work presents a viability study for a Low-cost Monitoring System (SMBC), through the examination of the operational improvements on electrical network distribution systems when new functions are added to network protectors relays allowing remote monitoring and control using typical automation protocols. The improvements on energy supply quality by reducing response times to failures, extension of equipment life and pro-active actions are also evaluated. A network protector relay with the new features have been developed by Futura Automação and tested in the IEE/USP laboratories, within a Research & Development program promoted by the national electrical energy regulator, ANEEL, and the utility Companhia Energética de Brasília (CEB). The 7 new relays have been installed for field operation and for evaluation of the new possibilities of operation and possible gains for the utility took place in 13 months of continuous operation. The benefits, operational improvements, management and social gains are described assuring the technical and economical viability of the system. Recommendations for future research are made

Esta tese apresenta um algoritmo capaz de detectar eventos que afetam a qualidade de energia e quantificar níveis de distorção harmônica utilizando poucos recursos de processamento. A carga de processamento reduzida é compatível com os processadores utilizados em medidores de faturamento monofásicos de baixo custo. Outros métodos de detecção, que exigem maior capacidade de processamento, podem comprometer o funcionamento destes medidores. O algoritmo proposto utiliza o sinal monofásico amostrado e gera sinais equivalentes a um sistema polifásico virtual capaz de detectar variações de tensão de curta duração e transitórios oscilatórios de baixa frequência. Distorções harmônicas presentes no sinal amostrado podem ser quantificadas em grupos, como múltiplos do número de fases virtuais criadas. São apresentados os algoritmos utilizados e os resultados obtidos com simulações para conversões A/D de 10 e 12 bits. O algoritmo foi testado com um processador de baixo custo com conversor A/D de 10 bits e seus resultados são comparados com as simulações. / This thesis presents an algorithm able to detect events that affect power quality and quantify levels of harmonic distortion using few memory and low processing resources. The reduced processing load is compatible with processors used in low-cost single-phase billing meters. Other detection methods, which require greater processing power, may compromise those meters operations. The proposed algorithm uses the phase sampled signal and generates a virtual equivalent polyphase system, capable of detecting voltage sags, swell and low frequency oscillatory transient signals. The harmonic distortion present in the sampled signal can be quantified in groups, related with the number of virtual phases created. The algorithms were simulated with 10 and 12 bits A/D and the results obtained are shown. A test meter, based on a low-cost processor with a 10 bits A/D converter, was programmed with this algorithm and its results are compared with simulations.