Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T15:56:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 199767.pdf: 1451145 bytes, checksum: 0588af59e6871cad26e76c3680fe396b (MD5) / Neste trabalho foi desenvolvido o protótipo de um Sistema Especialista (SE) que tem como objetivo principal auxiliar os especialistas em transformadores de potência, de uma forma ágil e confiável, na emissão de diagnósticos de falhas incipientes (defeitos) nos transformadores principais dos geradores da Usina Hidrelétrica da Itaipu Binacional. Este protótipo foi desenvolvido utilizando o arcabouço Jess, e a base de conhecimento sobre transformadores de potência foi classificada e modelada na forma de ontologia utilizando o Protégé-2000. Nesta proposta, a integração do Jess e o Protégé possibilitou a transferência dos dados obtidos nos ensaios de cromatografía de gases dissolvidos no óleo mineral isolante e outras informações armazenadas na base de conhecimento, utilizadas pelo SE para a geração dos diagnósticos correspondentes. Os testes realizados com os protótipos demonstraram a eficiência da metodologia, validando a proposta.

Made available in DSpace on 2015-04-09T12:28:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-12-10Bitstream added on 2015-04-09T12:48:14Z : No. of bitstreams: 1 000813490.pdf: 3098312 bytes, checksum: 7f9ccfa01e39d9c67b0dc1100fbd7e54 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os transformadores de potência são equipamentos de alto custo e suma importância no sistema elétrico, em virtude de que o seu mau funcionamento impacta diretamente a qualidade da energia elétrica fornecida aos consumidores. Portanto, sistemas de diagnósticos de falhas ocorridas nesses equipamentos podem auxiliar, tanto em manutenções corretivas, quanto preventivas. Este trabalho oferece um método eficiente para localização de descargas parciais em transformadores de potência que utilizam óleo mineral no seu interior, sem a necessidade de métodos intrusivos de diagnóstico. A localização da descarga parcial gerada no interior do transformador é feita por meio de cápsulas piezelétricas de baixo custo, fixadas externamente na caixa do transformador de potência, bem como, através do uso de sistemas inteligentes como redes neurais artificiais sem a utilização do TOA (time of arrival) exigindo triangulação do sinal, que demanda alta complexidade computacional, assim fornecendo as coordenadas de onde se originou a descarga parcial. Neste contexto, a redução do tempo de manutenção ou possível predição da interrupção do serviço desse equipamento faz com que o fornecimento de energia seja feito com melhor qualidade, minimizando os impactos sofridos pelos consumidores pela descontinuidade do serviço prestado pelas concessionárias de energia elétrica / The power transformer are equipments with high cost but paramount importance in the electric system as your bad operation can directly impact on the quality of the electric energy provided to the consumers. Therefore, diagnostic systems of occurred failures on this equipment can assist even on corrective maintenance or preventive. This work offers an efficient method to locate partial discharges on the power transformers which use mineral oil inside with no need to use intrusive methods of diagnoses. The location of the partial discharge generated inside of the transformer is made via piezoeletric capsules with low cost. It is fixed externally in the box of the power transformer, as well through the use of intelligent systems as neurotic artificial networks without the use of the TOA (time of arrival) requiring the triangulation signal which demands high computational complexity, thus providing the coordinates where the partial discharge was originated. On this context, the reduction of the time of maintenance or possible prediction of interruption of the service in this equipment results that the energy supply can be made with better quality, minimizing the impacts suffered by the consumers due the discontinuity of the service made by the concessionaires of electric energy

Made available in DSpace on 2015-08-20T17:09:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-01-30. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-20T17:26:44Z : No. of bitstreams: 1 000844126.pdf: 3245964 bytes, checksum: af911205911cdc2da38012871b62cdbc (MD5) / Nesta pesquisa apresenta-se o desenvolvimento de um sistema inteligente que realize, de maneira integrada, o diagnóstico e o prognóstico de falhas nos sistemas de distribuição de energia elétrica de maneira proativa. Trata-se de um procedimento para identificar, classificar e localizar situações críticas de defeitos que potencialmente podem provocar danos em componentes do sistema em um estágio incipiente àquele que venha causar a interrupção do fornecimento de energia aos consumidores. Este sistema inteligente baseia-se no uso combinado da transformada wavelet, teoria da evidência de Dempster-Shafer e redes neurais artificiais, em especial uma arquitetura da família ART (Adaptive Resonance Theory), a rede neural ARTMAP-Fuzzy. Por ser uma arquitetura estável e plástica, esta rede neural permite a inclusão do módulo do treinamento continuado, o qual possibilita a extração do conhecimento sem a necessidade de reiniciar o processo de treinamento com a inclusão de novos padrões, diferentemente do que ocorre com a maioria das redes neurais. O sistema contempla as principais falhas caracterizadas por distúrbios de tensão e faltas de alta impedância. Resultados obtidos mostram a eficiência, confiabilidade e robustez da metodologia desenvolvida, o que permite sua aplicação em sistemas de tempo real / This project presents the development of an intelligent system that performs, on an integrated way, the failure diagnosis and prognosis in electric power distribution systems. It is a procedure to identify, classify and localize critical situations of failures that can potentially cause damage to system's components in an incipient stage of that which will cause the interruption of electric power supply to consumers. This intelligent system is based on the combined use of wavelet transform, Dempster-Shafer theory of evidence and artificial neural networks, in special the ART (Adaptive Resonance Theory) family architecture, i.e., the ARTMAP-Fuzzy. Due to the stability and plasticity characteristics, this architecture enables the introduction of the continuous training module, which allows the knowledge extraction without the need to restart the training process when a new training pattern is included, unlike what happens in most neural networks. The system contemplates the main failures characterized by voltage disturbances and high impedance faults. Results show the efficiency, speed, reliability and robustness of the developed methodology, which allows its application in real-time systems

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-09-01Bitstream added on 2014-12-02T11:20:54Z : No. of bitstreams: 1 000799068.pdf: 3768476 bytes, checksum: 1308aec4b04ff8dc2b7a52a958654f9b (MD5) / Este trabalho trata de sistemas incertos com controle com modos deslizantes. O foco principal das contribuições é dado na investigação deste método de controle realizado através de rede de comunicação sujeitas a atrasos. Para minimizar os efeitos degenerativos dos atrasos, preditores de estado no seu formato mais simples são utilizados na lei de controle. São feitas análises da robustez da estabilidade e também da influência que as incertezas e atrasos exercem sobre o comportamento destes sistemas em malha fechada. Para corroborar os resultados apresentados nas análises, são realizadas simulações em um modelo matemático de um sistema de ordem dois, em um modelo linear do sistema de suspensão ativa e em um modelo não linear do sistema pêndulo invertido. Neste último, o atraso é tratado como uma falha e apresenta-se uma estratégia para detectar e adaptar os controladores a este tipo de falha. Também são investigados, através de simulações, aplicações do controle com modos deslizantes em dois processos integrantes do tratamento primário de petróleo / This work deals with control of uncertain systems with sliding modes. The main focus of the contributions is given in the investigation of this method of control accomplished via communication network subject to time delay. To minimize the degenerative effects of delay, state predictors in its simpler format is used in the control law. Analyses of the stability robustness are made and also analyses about the influence that the uncertainties and delay exert on the behavior of closed-loop systems. To corroborate the results presented in the analyses, simulations are performed on a mathematical model of a system of order two, in a linear model of the active suspension system and a nonlinear model of the inverted pendulum system. In this last, the delay is treated as a failure and a strategy to detect and adapt the controllers to this type of failure is presented. Through simulations, sliding mode control in two processes of the primary oil treatment is also investigated

Orientador: Carlos Roberto Minussi / Banca: Dilson Amancio Alves / Banca: Fábio Roberto Chavarette / Banca: Fernanda Caseño Lima Trindade / Banca: Luciana Cambraia Leite / Resumo: Nesta pesquisa apresenta-se o desenvolvimento de um sistema inteligente que realize, de maneira integrada, o diagnóstico e o prognóstico de falhas nos sistemas de distribuição de energia elétrica de maneira proativa. Trata-se de um procedimento para identificar, classificar e localizar situações críticas de defeitos que potencialmente podem provocar danos em componentes do sistema em um estágio incipiente àquele que venha causar a interrupção do fornecimento de energia aos consumidores. Este sistema inteligente baseia-se no uso combinado da transformada wavelet, teoria da evidência de Dempster-Shafer e redes neurais artificiais, em especial uma arquitetura da família ART (Adaptive Resonance Theory), a rede neural ARTMAP-Fuzzy. Por ser uma arquitetura estável e plástica, esta rede neural permite a inclusão do módulo do treinamento continuado, o qual possibilita a extração do conhecimento sem a necessidade de reiniciar o processo de treinamento com a inclusão de novos padrões, diferentemente do que ocorre com a maioria das redes neurais. O sistema contempla as principais falhas caracterizadas por distúrbios de tensão e faltas de alta impedância. Resultados obtidos mostram a eficiência, confiabilidade e robustez da metodologia desenvolvida, o que permite sua aplicação em sistemas de tempo real / Abstract: This project presents the development of an intelligent system that performs, on an integrated way, the failure diagnosis and prognosis in electric power distribution systems. It is a procedure to identify, classify and localize critical situations of failures that can potentially cause damage to system's components in an incipient stage of that which will cause the interruption of electric power supply to consumers. This intelligent system is based on the combined use of wavelet transform, Dempster-Shafer theory of evidence and artificial neural networks, in special the ART (Adaptive Resonance Theory) family architecture, i.e., the ARTMAP-Fuzzy. Due to the stability and plasticity characteristics, this architecture enables the introduction of the continuous training module, which allows the knowledge extraction without the need to restart the training process when a new training pattern is included, unlike what happens in most neural networks. The system contemplates the main failures characterized by voltage disturbances and high impedance faults. Results show the efficiency, speed, reliability and robustness of the developed methodology, which allows its application in real-time systems / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-12-21Bitstream added on 2014-06-13T20:35:24Z : No. of bitstreams: 1 fernandesjunior_ja_me_ilha.pdf: 4603291 bytes, checksum: 36699db66d480afb9c0cd31e5f7b4427 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os métodos de diagnose de falhas buscam evitar que estas ocorram sem predição, de modo que medidas preventivas possam ser tomadas para garantir a integridade física dos equipamentos e pessoas envolvidas no processo em que o sistema monitorado está inserido. Os eixos rotativos são elementos passíveis de fenômenos prejudiciais causados pela própria condição de movimento, que são refletidas na ciclagem das tensões atuantes em seu material. Este trabalho propõe a detecção em tempo real de trincas em eixos rotativos, pelo monitoramento do sistema em operação, usando a metodologia dos observadores de estados. Inicialmente, o projeto de observadores de estado via Regulador Linear Quadrático e Filtro de Kalman é introduzido. Em seguida, os observadores de estados com entradas desconhecidas são apresentados. Os modelos numéricos são obtidos por discretização através do Método dos Elementos Finitos e pelo ajuste da resposta em freqüência. A validação numérica do método proposto é feita pela identificação de alterações de parâmetros de rigidez de um sistema massa-mola-amortecedor e de trincas simuladas em um eixo rotativo numérico através de um modelo de falha empírico. A validação experimental da técnica proposta é obtida pela identificação de um entalhe transversal causado no eixo de um sistema rotativo experimental / The faults diagnosis methods seeks to avoid them not to occur without prediction, so that preventive tasks can be taken to ensure the physical integrity of equipments and people involved in the process where the monitored system is inserted. The rotating shafts are elements capable of harmful phenomena caused by its own movement condition, which are reflected on the cycling of the acting stresses on its material. This work proposes the real-time structural crack detection in rotating shafts, by the monitoring of the system in operation, using the methodology of the state observers. Initially, the project of state observers via Linear Quadratic Regulator and Kalman Filter are introduced. Then, the unknown input state observers are presented. The numerical models are obtained by discretization through the Finite Elements Method and the frequency response fitting. The numerical validation of the proposed method if verified by the identification of stiffness parameters change of a mass-spring-damper system and flaws simulated in a numerical rotating shaft using an empirical model of failure. The experimental validation is obtained by the identification of a transversal dent caused in the shaft of an experimental rotating system

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-02-27Bitstream added on 2014-06-13T18:55:44Z : No. of bitstreams: 1 lemos_gf_me_ilha.pdf: 1687304 bytes, checksum: 2d87e2769a3988a6f39dcbadb002a25b (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / As máquinas rotativas têm grande aplicação na grande maioria dos complexos industriais, sendo que uma quebra nestes tipos de equipamentos pode provocar perdas econômicas, inconveniências em serviços, ou até mesmo pode levar a situações perigosas dependendo da gravidade da avaria sofrida pelo equipamento. Desta forma, para se evitar tais problemas, é muito importante que se possua ferramentas que possa informar sobre a existência destas falhas, bem como, sobre sua evolução ao longo do tempo. Neste contexto, tem-se observado nos últimos anos um aumento no desenvolvimento de técnicas de detecção e localização de falhas. Neste trabalho, é apresentada a metodologia dos observadores de estado para a detecção e localização de falhas em sistemas de rotativos considerando-se as fundações dos mesmos. A metodologia dos observadores de estado pode reconstruir os estados não medidos ou estimar valores provenientes de pontos de difícil acesso no sistema. Desta forma, falhas nestes pontos podem ser detectadas sem que haja a necessidade da realização de medidas diretas. A metodologia de identificação dos parâmetros utilizando funções ortogonais também foi utilizada, permitindo a verificação de possíveis variações de parâmetros em sistemas discretos, através de suas respostas. A metodologia desenvolvida foi validade através de simulações computacionais e análise experimental, com medidas provenientes de um sistema rotor-suporte-estrutura. / The rotating machines have a lot of application in the great majority of the industrial plants and a break-down in these types of equipments can provoke economic losses, inconvenience in service, or even they can induce to dangerous situations, depending on the gravity of the fault suffered by the equipment. This way, to avoid such problems it is very important to use tools that can inform about the existence of faults, as well as, about their evolution along the time. In this context, in the last years, it has been observed an increase in the development of techniques for detection and location of faults. In this work, it is presented the state observers methodology for detection and location of faults in rotating systems considering their foundations. The state observers' technique can reconstruct the non-measured states or can estimate the values of points of difficult access in the rotor. Thus, the faults at these points can be detected without the knowledge of measured data, monitoring them through the reconstructions of their states. The methodology of identification of the parameters using orthogonal functions was also used, allowing the verification of possible variations of parameters in the discrete system, through its responses. The developed methodology was validity through computational simulations and experimental analysis, with measures made in a system rotor-support-structure.

Orientador: Gilberto Pechoto de Melo / Banca: Aureliano Antunes dos Santos Júnior / Banca: Luiz de Paula do Nascimento / Resumo: As máquinas rotativas têm grande aplicação na grande maioria dos complexos industriais, sendo que uma quebra nestes tipos de equipamentos pode provocar perdas econômicas, inconveniências em serviços, ou até mesmo pode levar a situações perigosas dependendo da gravidade da avaria sofrida pelo equipamento. Desta forma, para se evitar tais problemas, é muito importante que se possua ferramentas que possa informar sobre a existência destas falhas, bem como, sobre sua evolução ao longo do tempo. Neste contexto, tem-se observado nos últimos anos um aumento no desenvolvimento de técnicas de detecção e localização de falhas. Neste trabalho, é apresentada a metodologia dos observadores de estado para a detecção e localização de falhas em sistemas de rotativos considerando-se as fundações dos mesmos. A metodologia dos observadores de estado pode reconstruir os estados não medidos ou estimar valores provenientes de pontos de difícil acesso no sistema. Desta forma, falhas nestes pontos podem ser detectadas sem que haja a necessidade da realização de medidas diretas. A metodologia de identificação dos parâmetros utilizando funções ortogonais também foi utilizada, permitindo a verificação de possíveis variações de parâmetros em sistemas discretos, através de suas respostas. A metodologia desenvolvida foi validade através de simulações computacionais e análise experimental, com medidas provenientes de um sistema rotor-suporte-estrutura. / Abstract: The rotating machines have a lot of application in the great majority of the industrial plants and a break-down in these types of equipments can provoke economic losses, inconvenience in service, or even they can induce to dangerous situations, depending on the gravity of the fault suffered by the equipment. This way, to avoid such problems it is very important to use tools that can inform about the existence of faults, as well as, about their evolution along the time. In this context, in the last years, it has been observed an increase in the development of techniques for detection and location of faults. In this work, it is presented the state observers methodology for detection and location of faults in rotating systems considering their foundations. The state observers' technique can reconstruct the non-measured states or can estimate the values of points of difficult access in the rotor. Thus, the faults at these points can be detected without the knowledge of measured data, monitoring them through the reconstructions of their states. The methodology of identification of the parameters using orthogonal functions was also used, allowing the verification of possible variations of parameters in the discrete system, through its responses. The developed methodology was validity through computational simulations and experimental analysis, with measures made in a system rotor-support-structure. / Mestre

Orientador: Gilberto Pechoto de Melo / Coorientador: Gustavo Luiz Chagas Manhães de Abreu / Banca: Luiz de Paula do Nascimento / Banca: Kátia Luchese Cavalca Dedini / Resumo: Os métodos de diagnose de falhas buscam evitar que estas ocorram sem predição, de modo que medidas preventivas possam ser tomadas para garantir a integridade física dos equipamentos e pessoas envolvidas no processo em que o sistema monitorado está inserido. Os eixos rotativos são elementos passíveis de fenômenos prejudiciais causados pela própria condição de movimento, que são refletidas na ciclagem das tensões atuantes em seu material. Este trabalho propõe a detecção em tempo real de trincas em eixos rotativos, pelo monitoramento do sistema em operação, usando a metodologia dos observadores de estados. Inicialmente, o projeto de observadores de estado via Regulador Linear Quadrático e Filtro de Kalman é introduzido. Em seguida, os observadores de estados com entradas desconhecidas são apresentados. Os modelos numéricos são obtidos por discretização através do Método dos Elementos Finitos e pelo ajuste da resposta em freqüência. A validação numérica do método proposto é feita pela identificação de alterações de parâmetros de rigidez de um sistema massa-mola-amortecedor e de trincas simuladas em um eixo rotativo numérico através de um modelo de falha empírico. A validação experimental da técnica proposta é obtida pela identificação de um entalhe transversal causado no eixo de um sistema rotativo experimental / Abstract: The faults diagnosis methods seeks to avoid them not to occur without prediction, so that preventive tasks can be taken to ensure the physical integrity of equipments and people involved in the process where the monitored system is inserted. The rotating shafts are elements capable of harmful phenomena caused by its own movement condition, which are reflected on the cycling of the acting stresses on its material. This work proposes the real-time structural crack detection in rotating shafts, by the monitoring of the system in operation, using the methodology of the state observers. Initially, the project of state observers via Linear Quadratic Regulator and Kalman Filter are introduced. Then, the unknown input state observers are presented. The numerical models are obtained by discretization through the Finite Elements Method and the frequency response fitting. The numerical validation of the proposed method if verified by the identification of stiffness parameters change of a mass-spring-damper system and flaws simulated in a numerical rotating shaft using an empirical model of failure. The experimental validation is obtained by the identification of a transversal dent caused in the shaft of an experimental rotating system / Mestre

Made available in DSpace on 2014-01-28T01:01:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000453332-Texto+Completo-0.pdf: 3256943 bytes, checksum: 802e693c7d7f8218ab7cad817e183d79 (MD5) Previous issue date: 2013 / With the evolution of CMOS technology, density and proximity between routing lines of integrated circuits (ICs) have increased substantially in the recent years. Slight variations in the manufacturing process, as the undesired connection between adjacent tracks and variations in threshold voltage due to changes in the lithographic process can cause the IC to behave anomalously. In this context, the development of new test methodologies, which are capable of providing high capacity fault detection in order to identify defects, becomes essential. Specifically when manufacturing ICs using technologies below 65nm, the use of test methodologies that aim at detecting delay faults is crucial, thus the production process does not cause a change in the resulting logic circuit's behaviour, but only a change in the circuit's timing. Thereby, this master thesis proposes the development of a methodology for the injection of delay faults in order to extract the delay fault coverage and to analyse the efficiency of existing methodologies for complex ICs. The proposed approach aims at guiding the insertion of delay faults into specific points of the IC. Such insertion points are results of the probabilistic variation in the manufacturing process of large-scale integrated circuits and can be used in modelling delay faults arising from such variations. Through the specification, implementation, validation and assessment of an emulation tool in the Field-Programmable Gate Array (FPGA) it will be possible to understand the degree of robustness of complex integrated systems against delay faults, extract the fault coverage and evaluate the efficiency of both test methodologies and techniques for fault tolerance. / Com a evolução da tecnologia CMOS, a densidade e a proximidade entre as linhas de roteamento dos Circuitos Integrados (CIs) foram incrementadas substancialmente nos últimos anos. Pequenas variações no processo de fabricação, como ligações indesejadas entre trilhas adjacentes e variações no limiar de tensão dos transistores devido a alterações no processo de litografia podem causar um comportamento anômalo no CI. Assim, o desenvolvimento de novas metodologias de teste capazes de proverem uma elevada capacidade de detecção de falhas, oriundas a partir dos mais variados tipos de defeitos de manufatura tornaram-se essenciais nos dias de hoje. Especificamente diante de CIs fabricados a partir de tecnologias abaixo de 65nm, torna-se fundamental o uso de metodologias de teste que visam a detecção de falhas de atraso, pois as variações no processo de produção não manifestam uma alteração lógica no comportamento do circuito resultante, e sim uma alteração na temporização do circuito. Neste contexto, esta dissertação de mestrado propõe o desenvolvimento de uma metodologia de injeção de falhas de atraso com a finalidade de extrair a cobertura de falhas e analisar a eficiência de metodologias de teste desenvolvidas para CIs complexos. A metodologia proposta visa nortear a inserção de falhas de atraso em pontos específicos do CI. Esses pontos de inserção são resultados do estudo de variações probabilística do processo de fabricação de CIs em larga escala e podem ser utilizados na modelagem de falhas de atraso decorrentes dessas variações. Através da especificação, implementação, validação e avaliação de uma ferramenta de emulação em Field Programmable Gate Array (FPGA), será possível avaliar a robustez de sistemas integrados complexos frente a falhas de atraso, extrair a cobertura de falhas e avaliar a eficiência tanto de metodologias de teste quanto de técnicas de tolerância a falhas.