Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Made available in DSpace on 2018-08-01T22:57:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11003_Dissertação Rhynara Carvalho versão FINAL PDF.pdf: 1570803 bytes, checksum: f9ec81cadfa8ec20f78c725553857667 (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / Relevância do tema No processo de adsorção em colunas de leito fixo, muito empregado no tratamento de efluentes, as medidas obtidas ao final da coluna permitem identificar a eficiência do processo, porém são acompanhadas de ruídos provenientes de equipamentos de medição. Uma vez que esses sistemas são considerados dinâmicos, o monitoramento em tempo real deste processo se torna um grande desafio para a indústria, a fim de fornecer uma análise mais precisa do processo. Assim, o presente trabalho demonstra a eficiência do filtro de partículas conhecido como Amostragem e Reamostragem por Importância (SIR) como uma ferramenta rápida e robusta para estimar e monitorar a remoção de íons sulfato (SO4-2) em uma coluna de adsorção de leito fixo. O modelo de leito fixo e o modelo de taxa de transferência de massa foram utilizados para representar todo o processo e as medidas experimentais foram utilizadas para validar a metodologia utilizada. O desempenho do filtro de partículas foi avaliado por meio da análise do erro quadrático médio (RMS) e do desvio absoluto médio (MAD), bem como da verificação do tempo computacional. Foi observado que as partículas geradas não sofreram degeneração por meio da verificação do tamanho efetivo da amostra (Neff) e o filtro SIR apresentou melhor desempenho na estimação quando foi utilizado um maior valor para o número de partículas (Np) e para o desvio do modelo de evolução (σm). Além disso, a estimação da vazão foi de grande importância para que o filtro conseguisse realizar estimativas confiáveis. Na análise das isotermas, a escolha não influenciou na estimação dos estados. Observaram-se resultados satisfatórios e com aplicabilidade notável, uma vez que o filtro ainda não foi utilizado para esse tipo de processo na literatura.

Neste trabalho propõe-se um método de análise de observabilidade para estimação de estados e parâmetros em sistemas elétricos de potência, baseado nas equações normais. O método fundamenta-se na fatoração triangular da matriz ganho aumentada e nos conceitos de caminhos de fatoração. O mesmo utiliza rotinas já existentes no processo de estimação, sendo simples, de fácil implementação, rápida execução e não exige a solução de equações algébricas. Para comprovar a sua eficiência vários testes foram realizados, utilizando os sistemas de 6, 14 e 30 barras do IEEE, tendo sido satisfatórios os resultados obtidos. / In this work we propose a method of observability analysis for states and parameters estimation in electric power systems, based on the Normal Equations. The method is based on triangular factoration of the augmented gain matrix and on the concepts of factoration paths. It uses routines that there exist in the estimation process. These routines are simple, of easy implementation, fast execution and it doesn\'t demand the solution of algebraic equations. To prove your efficiency several tests were accomplished, using the 6, 14 and 30-bus IEEE test systems. The obtained results were satisfactory.

O presente trabalho tem por objetivo propor uma metodologia de estimação de estado (EE) para sistemas de distribuição de energia que auxilie na identificação das regiões de fornecimento das concessionárias de distribuição que possam conter perdas não técnicas, de modo a orientar as ações para sua redução. As perdas não técnicas de energia elétrica são um grande desafio não só no Brasil como também em outros países em desenvolvimento. Face à dificuldade e ao custo para fiscalizar anualmente toda a área de concessão, faz-se necessário um diagnóstico para avaliar em quais grupos de clientes e regiões encontram-se este tipo de perda. Destarte, fica evidenciada a necessidade do desenvolvimento de uma ferramenta que, além de tratar de uma modelagem completa do sistema, utilize informações provenientes de medições diversas. Para isso, a estimação de estado se torna a metodologia ideal. A metodologia utilizada na estimação de estados foi a dos Mínimos Quadrados Ponderados (do inglês, Weighted Least Squares - WLS) (Schweppe & Wildes, 1970) e algumas técnicas foram aplicadas para permitir a EE em sistemas de distribuição, tais como a utilização da corrente complexa dos trechos como variáveis de estado, que decompõe a estimação de estados em três subproblemas, um para cada fase, permitindo a utilização de uma modelagem trifásica da rede e a introdução de pseudomedidas obtidas dos dados de faturamento dos clientes através de um processo estatístico. O trabalho apresenta exemplos de aplicação, sendo estes em sistemas de distribuição reais, mostrando os resultados obtidos e termina destacando as principais vantagens da metodologia. / This work focuses on the development of a distribution system state estimation (SE) algorithm for application to radial distribution networks which assists the identification of regions of the distribution network containing non-technical energy losses, helping the electric utilities to evaluate and reduce it. Non-technical energy losses represent an important challenge for distribution companies in developing countries, such as Brazil. However, economical limitations and measurement problems make impossible to have a perfect picture of the complete system, then a diagnoses method is required to evaluate which group of consumers and the regions have that type of loss. Therefore, is evidenced the necessity of a tool development which, farther on using the complete system modeling, works with information from various measurement instruments. Consequently, the SE becomes the ideal method. The SE applied is the Weighted Least Square approach (WLS) (Schweppe & Wildes, 1970) and some techniques where applied to allow the SE for distribution systems, such as, using the branch currents as the system state, which decouples the state estimation problem into three sub problems, one for each phase, allowing the three phase system modelling and the introduction of pseudo measurements from historical load data produced based on customer billing data through statistical processes. This work shows the results obtained by applying the computational tool to a real distribution system. Such results are compared with the ones obtained by using other methodologies, and the main advantages of this new methodology are outlined.

O presente trabalho tem por objetivo propor uma metodologia de estimação de estado (EE) para sistemas de distribuição de energia que auxilie na identificação das regiões de fornecimento das concessionárias de distribuição que possam conter perdas não técnicas, de modo a orientar as ações para sua redução. As perdas não técnicas de energia elétrica são um grande desafio não só no Brasil como também em outros países em desenvolvimento. Face à dificuldade e ao custo para fiscalizar anualmente toda a área de concessão, faz-se necessário um diagnóstico para avaliar em quais grupos de clientes e regiões encontram-se este tipo de perda. Destarte, fica evidenciada a necessidade do desenvolvimento de uma ferramenta que, além de tratar de uma modelagem completa do sistema, utilize informações provenientes de medições diversas. Para isso, a estimação de estado se torna a metodologia ideal. A metodologia utilizada na estimação de estados foi a dos Mínimos Quadrados Ponderados (do inglês, Weighted Least Squares - WLS) (Schweppe & Wildes, 1970) e algumas técnicas foram aplicadas para permitir a EE em sistemas de distribuição, tais como a utilização da corrente complexa dos trechos como variáveis de estado, que decompõe a estimação de estados em três subproblemas, um para cada fase, permitindo a utilização de uma modelagem trifásica da rede e a introdução de pseudomedidas obtidas dos dados de faturamento dos clientes através de um processo estatístico. O trabalho apresenta exemplos de aplicação, sendo estes em sistemas de distribuição reais, mostrando os resultados obtidos e termina destacando as principais vantagens da metodologia. / This work focuses on the development of a distribution system state estimation (SE) algorithm for application to radial distribution networks which assists the identification of regions of the distribution network containing non-technical energy losses, helping the electric utilities to evaluate and reduce it. Non-technical energy losses represent an important challenge for distribution companies in developing countries, such as Brazil. However, economical limitations and measurement problems make impossible to have a perfect picture of the complete system, then a diagnoses method is required to evaluate which group of consumers and the regions have that type of loss. Therefore, is evidenced the necessity of a tool development which, farther on using the complete system modeling, works with information from various measurement instruments. Consequently, the SE becomes the ideal method. The SE applied is the Weighted Least Square approach (WLS) (Schweppe & Wildes, 1970) and some techniques where applied to allow the SE for distribution systems, such as, using the branch currents as the system state, which decouples the state estimation problem into three sub problems, one for each phase, allowing the three phase system modelling and the introduction of pseudo measurements from historical load data produced based on customer billing data through statistical processes. This work shows the results obtained by applying the computational tool to a real distribution system. Such results are compared with the ones obtained by using other methodologies, and the main advantages of this new methodology are outlined.

Desenvolveu-se neste trabalho um método para projeto e fortalecimento de planos de medição, para efeito de estimação de estados. O método proposto permite a obtenção de planos de medição que além de isentos de medidas críticas e de conjuntos críticos de medidas, garantem a observabilidade do sistema, mesmo com a perda simultânea de 1 ou 2 medidas quaisquer, ou, até mesmo, com a perda de 1 UTR. É um método numérico simples, de fácil implantação, que se baseia na análise da estrutura da matriz resultante da decomposição LDU, que é obtida através da fatoração triangular da matriz Jacobiana. Para comprovar a sua eficiência, vários testes foram realizados, utilizando os sistemas de 14 e 30 barras do IEEE, o sistema de 121 barras da ELETROSUL e o sistema de 383 barras da CHESF. / In this work a method to design and to upgrade Measurements Placement Plan for state estimation is proposed. The proposed method allows the obtention of measurements placement plans that, besides free of both critical measurements and critical sets, maintain the system observability when 1 or 2 measurements are lost, at same time, or even when a Remote Terminal Unit (RTU) is lost. It is a simple numerical method, easy to implement and based on the analysis of the structure of the resultant matrix of the decomposition LDU, that it is obtained through a triangular factorization of the Jacobian matrix. To prove the efficiency of the proposed method, several tests were made using the IEEE 14 and 30-bus systems, a 121-bus system from ELETROSUL and a 383-bus system from CHESF.

Neste trabalho propõe-se um método de análise de observabilidade para estimação de estados e parâmetros em sistemas elétricos de potência, baseado nas equações normais. O método fundamenta-se na fatoração triangular da matriz ganho aumentada e nos conceitos de caminhos de fatoração. O mesmo utiliza rotinas já existentes no processo de estimação, sendo simples, de fácil implementação, rápida execução e não exige a solução de equações algébricas. Para comprovar a sua eficiência vários testes foram realizados, utilizando os sistemas de 6, 14 e 30 barras do IEEE, tendo sido satisfatórios os resultados obtidos. / In this work we propose a method of observability analysis for states and parameters estimation in electric power systems, based on the Normal Equations. The method is based on triangular factoration of the augmented gain matrix and on the concepts of factoration paths. It uses routines that there exist in the estimation process. These routines are simple, of easy implementation, fast execution and it doesn\'t demand the solution of algebraic equations. To prove your efficiency several tests were accomplished, using the 6, 14 and 30-bus IEEE test systems. The obtained results were satisfactory.

Desenvolveu-se neste trabalho um método para projeto e fortalecimento de planos de medição, para efeito de estimação de estados. O método proposto permite a obtenção de planos de medição que além de isentos de medidas críticas e de conjuntos críticos de medidas, garantem a observabilidade do sistema, mesmo com a perda simultânea de 1 ou 2 medidas quaisquer, ou, até mesmo, com a perda de 1 UTR. É um método numérico simples, de fácil implantação, que se baseia na análise da estrutura da matriz resultante da decomposição LDU, que é obtida através da fatoração triangular da matriz Jacobiana. Para comprovar a sua eficiência, vários testes foram realizados, utilizando os sistemas de 14 e 30 barras do IEEE, o sistema de 121 barras da ELETROSUL e o sistema de 383 barras da CHESF. / In this work a method to design and to upgrade Measurements Placement Plan for state estimation is proposed. The proposed method allows the obtention of measurements placement plans that, besides free of both critical measurements and critical sets, maintain the system observability when 1 or 2 measurements are lost, at same time, or even when a Remote Terminal Unit (RTU) is lost. It is a simple numerical method, easy to implement and based on the analysis of the structure of the resultant matrix of the decomposition LDU, that it is obtained through a triangular factorization of the Jacobian matrix. To prove the efficiency of the proposed method, several tests were made using the IEEE 14 and 30-bus systems, a 121-bus system from ELETROSUL and a 383-bus system from CHESF.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-20T14:19:59Z No. of bitstreams: 1 marcelosilvaneves.pdf: 962677 bytes, checksum: 134310c582f4e3179b04920d81ae9630 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-20T15:04:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marcelosilvaneves.pdf: 962677 bytes, checksum: 134310c582f4e3179b04920d81ae9630 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-20T15:04:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcelosilvaneves.pdf: 962677 bytes, checksum: 134310c582f4e3179b04920d81ae9630 (MD5) Previous issue date: 2008-08-22 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho é proposta uma nova metodologia para a modelagem estática de carga em Sistemas Elétricos de Potência. A ferramenta proposta visa à estimação dos parâmetros dos modelos exponencial e polinomial (ZIP) relativos às potências ativa e reativa da carga com as variações estáticas de tensão. Estes parâmetros são determinados a partir da análise de um conjunto de medições de potências realizadas sob variações forçadas e sustentadas de tensão, em um determinado ponto de interesse do sistema. A estimação dos parâmetros que compõem a carga é realizada utilizando-se o método dos mínimos quadrados ponderados de estimação estática de estados onde os pesos das medidas são considerados unitários. Adicionalmente a metodologia primal-dual de pontos interiores é utilizada para a inclusão das restrições de canalização impostas pelos modelos da carga. Para verificar a eficácia da metodologia, são realizados estudos a partir de dados de medição obtidos de uma subestação de propriedade da CEMIG, obtendo-se os parâmetros dos modelos polinomial e exponencial. / In this work a new methodology for static load modeling in electric power systems is proposed. The proposed tool aims to make the estimation of the exponential and polynomial (ZIP) load parameters related to active and reactive power as a function of static voltage variations. Those parameters are determined from the analysis of a set of active and reactive power measurements under forced variations of voltages at a given interest point of the electric power system. The load composition parameters are determined using the minimum weighted least square static state estimation technique having unit values for the measurement weights. Additionally, the primal-dual interior point technique was used to solve the problem in order to consider the inclusion of equality and inequality constraints imposed by the load model parameters. In order to very the effectiveness of the proposed methodology, various sets of data measurements were obtained from a substation of the property of CEMIG and the load composition parameters were estimated for both the polynomial and exponential models.

O problema do desenvolvimento do \"Software\" para a pilotagem automática de embarcações é tratado através da aplicação de conceitos de controle estocástico. O movimento da embarcação é descrito de forma aproximada através do modelo clássico das derivadas hidrodinâmicas. A partir do Princípio da Separação desenvolve-se um procedimento sequencial em que os problemas de estimação do estado e de controle são tratados concomitantemente com as identificação de efeitos não modelados da dinâmica adotada para o piloto automático. A estimação de estados realiza-se através do filtro estendido de Kalman, que opera sobre informações de posição e velocidade da embarcação. O controlador, de natureza sequencial, atua sobre a embarcação em tempo discreto, sendo o leme o único elemento de controle. O piloto automático proposto foi testado através de simulação digital e alguns resultados obtidos são apresentados e discutidos. / The software development problem for the ship automatic steering is considered through the application of stochastic control concepts. Ship motion is described in an approximate way by the classical hydrodynamic derivatives model. A sequential procedure based on the Separation Principle is developed, being state estimation and control problems handled simultaneously with the identification of unmodeled effects of automatic pilot ship dynamics. State estimates are provided by the extended Kalman filter by using ship position and velocity measurements. The rudder is the only control element for the sequential, discrete-time controller. Digital simulation is employed for testing of the proposed automatic pilot, and some results are presented and discussed.