Os afundamentos de tensão são distúrbios que afetam grandemente a qualidade da energia fornecida aos consumidores, se mostrando especialmente danosos para os consumidores industriais que dependem de tensões em níveis adequados para a continuidade de seus processos de fabricação. O desempenho das redes elétricas frente aos afundamentos de tensão é usualmente mensurado através de indicadores, que dentre outros propósitos, fornecem as informações necessárias ao planejamento de ações voltadas à mitigação dos efeitos dos afundamentos de tensão causados por faltas. Em geral, as regiões da rede vulneráveis a este tipo de distúrbio são identificadas através de medições em pontos de interesse ao longo da rede. No entanto, esta abordagem se mostra restritiva, pois abrange áreas pontuais e intervalos de tempo pouco representativos. Neste contexto, o presente trabalho propõe uma metodologia para estimar os indicadores de afundamentos de tensão, utilizando medições em um único terminal da rede. A técnica é baseada na determinação da localização das faltas para estimar as magnitudes dos afundamentos em todos os nós da rede. Estas informações são utilizadas para caracterizar o desempenho dos sistemas de distribuição em relação aos afundamentos de tensão que ocorrem em um dado período de estudo. A validação da metodologia foi efetuada a partir de simulações de faltas nos sistemas testes IEEE 13 nós e 34 nós. Os testes incluem a análise da sensibilidade da técnica frente a variações no carregamento da rede, considerando diversos cenários de faltas. / Voltage sags are disturbances that greatly affect the power quality supplied to customers and are especially damaging to industrial customers which rely on adequate voltage levels for the continuity of manufacturing processes. Electrical networks’ performance against voltage sags is usually measured by indices that among other purposes, provide the necessary information for planning actions aiming to mitigate the effects of voltage sags caused by faults. In general, areas vulnerable to this type of disturbance are identified by measurements at points of interest along the network. However, this approach is restrictive, since it covers punctual areas and reduced time intervals. In this context, this work proposes a methodology for estimating voltage sags indices using measurements at a single terminal. The technique is based on the fault location to estimate the magnitudes of voltage sags in all network nodes. This information is used to evaluate the performance of distribution systems in relation to the occurrence of voltage sags in a given period of study. The method’s validation was performed by fault simulations in the IEEE 13 node and 34 node test systems. The tests include a sensitivity analysis considering load variation and several fault scenarios.

Este trabalho tem como objetivo estudar e propor métodos de teste funcional visando a detecção e localização de falhas na infra-estrutura das redes-em-chip. Para isso, o trabalho apresenta, inicialmente, uma descrição das principais características das redes-em-chip, explicando o que elas são e para que elas servem. Em seguida são apresentados conceitos de teste de circuitos integrados, bem como trabalhos relacionados ao teste das redes-em-chip. Um método de teste visando a detecção de falhas nas interconexões de dados de uma NoC é apresentado no trabalho, sendo este método posteriormente estendido para incluir as interconexões de controle. Os circuitos de teste necessários para implementar a estratégia de teste proposta também são descritos. A partir do método de teste apresentado, é feito um estudo sobre sua capacidade de localização de falhas, onde alterações visando o aumento dessa capacidade de localização de falhas são propostas. Por fim o método de teste é estendido para detecção de falhas nos roteadores da rede. / The purpose of this work is to study and propose functional test methods that aim the detection and location of faults in the NoC’s infrastructure. In order to do so, this work presents, initially, a description of the main characteristics of networks-on-chip, explaining what are NoCs and what is their purpose. Fallowing this description, some concepts related to the test of integrated circuits are presented as well as related works on NoC testing. A method aiming the detection of data interconnect faults in a NoC is presented in this work. This method is later extended to include faults in the control interconnections as well. The circuits used to implement the proposed strategy are also described here. Based on the proposed test strategy, the method’s capability to locate faults is studied. Changes are proposed to the test method in order to increase this fault location capability. Finally, the test method is extended to include faults inside the router’s logic.

Apesar do crescente desenvolvimento das metodologias de localização de faltas fundamentadas na impedância para sistemas de distribuição de energia elétrica nas últimas décadas, alguns aspectos ainda carecem de progressos, especialmente frente à crescente necessidade de aumento da qualidade da energia elétrica entregue aos consumidores. Um destes aspectos diz respeito à consideração da capacitância das linhas de distribuição, efeito nunca dantes considerado para este fim pelas metodologias baseadas em impedância aparente. Assim sendo, o presente trabalho apresenta novos desenvolvimentos relativos à consideração do efeito capacitivo para as metodologias de localização de faltas fundamentadas na impedância para sistemas de distribuição de energia elétrica. O principal desenvolvimento apresentado é um novo equacionamento para fins de localização de faltas, que torna necessária a apresentação de outro desenvolvimento, o de um algoritmo de localização de faltas que considere a capacitância da linha. As novas equações são apresentadas para todos os tipos de faltas e constituem-se de equações polinomiais de segunda ordem em relação ao local da falta. De forma a entender a resposta destas equações frente a diferentes casos de faltas e determinar qual a solução fisicamente correta destas equações, as mesmas são analisadas sob três pontos de vista, a saber, matemático, físico, e numérico. Inicialmente estas equações são analisadas de forma analítica considerandose faltas em um mesmo local, mas com resistências diferentes. Posteriormente a mesma análise é realizada numericamente através de simulações computacionais. Os desenvolvimentos propostos são também submetidos a testes de faltas, simuladas computacionalmente em um sistema sem laterais ou cargas intermediárias. Os resultados obtidos são comparados frente a resultados obtidos também para outras metodologias que constituem atualmente o estado da arte em localização de faltas fundamentada na impedância para sistemas de distribuição de energia elétrica. Através destes resultados é possível mostrar a grande influência que o efeito capacitivo possui nestas metodologias, mesmo em sistemas aéreos de distribuição, e elucidar as grandes melhorias obtidas através dos desenvolvimentos propostos. / Despite the increasing development of impedance-based fault location techniques for electric power distribution systems in the last decades, some aspects still require to progress, especially with the increasing necessity of power quality enhancement. One of these aspects regards to the distribution line shunt admittance consideration, effect that has never been considered before by the impedance-based fault location methods for power distribution systems. In this way, this work presents further improvements regarding the capacitive effect consideration for impedance-based fault location methods for power distribution systems. The main improvement presented is the development of new fault location equations, which yield the necessity of another improvement, a modified fault location algorithm that also considers the line shunt admittance. The new equations are presented for all fault types and are constituted by second-order polynomials in relation to the fault location. In order to understand the response from these equations regarding different fault situations and determine which solution is the physically feasible one, these equations are analyzed from three different points of view, i.e., mathematical, physical, and numerical. First, the developed equations are analytically analyzed considering faults in one location with different fault resistances. After, the same analysis is numerically carried out through computational simulations. The performance of the proposed improvements are also evaluated through computational simulations of faults in a power distribution system without laterals or intermediate loads. The obtained results are compared with results from the current state-of-the-art impedance-based fault location methodologies for power distribution systems. Through these results it is possible to show the great effect that the line shunt admittance, even in aerial distribution systems, has on the existing fault location methodologies and also the great improvements brought by the proposed developments.

Este trabalho tem como objetivo estudar e propor métodos de teste funcional visando a detecção e localização de falhas na infra-estrutura das redes-em-chip. Para isso, o trabalho apresenta, inicialmente, uma descrição das principais características das redes-em-chip, explicando o que elas são e para que elas servem. Em seguida são apresentados conceitos de teste de circuitos integrados, bem como trabalhos relacionados ao teste das redes-em-chip. Um método de teste visando a detecção de falhas nas interconexões de dados de uma NoC é apresentado no trabalho, sendo este método posteriormente estendido para incluir as interconexões de controle. Os circuitos de teste necessários para implementar a estratégia de teste proposta também são descritos. A partir do método de teste apresentado, é feito um estudo sobre sua capacidade de localização de falhas, onde alterações visando o aumento dessa capacidade de localização de falhas são propostas. Por fim o método de teste é estendido para detecção de falhas nos roteadores da rede. / The purpose of this work is to study and propose functional test methods that aim the detection and location of faults in the NoC’s infrastructure. In order to do so, this work presents, initially, a description of the main characteristics of networks-on-chip, explaining what are NoCs and what is their purpose. Fallowing this description, some concepts related to the test of integrated circuits are presented as well as related works on NoC testing. A method aiming the detection of data interconnect faults in a NoC is presented in this work. This method is later extended to include faults in the control interconnections as well. The circuits used to implement the proposed strategy are also described here. Based on the proposed test strategy, the method’s capability to locate faults is studied. Changes are proposed to the test method in order to increase this fault location capability. Finally, the test method is extended to include faults inside the router’s logic.

Neste trabalho apresentar-se-à um novo método para a localização de faltas em Sistemas de Distribuição de Energia Elétrica. Este combina duas técnicas, uma baseada na Impedância Aparente e outra nas Ondas Viajantes. A técnica de localização por impedância aparente utiliza o sinal armazenado pelo relé, analisando-o na sua frequência fundamental. O resultado desta análise é a estimativa da distância da falta. Esta representa a distância elétrica desde o rele até a falta, o que em sistemas de distribuição radiais, com laterais, pode gerar mais de uma resposta como certa. A técnica das ondas viajantes é utilizada para a localização da seção faltosa utiliza os sinais de alta frequência presentes no sinal. O resultado desta análise é a estimativa da seção onde ocorreu a falta. Assim, estas duas técnicas complementam-se para fornecer a posição da falta. / This work presents a new hybrid method to Fault Location in Power Distribution Systems. This work combines two techniques, one based on Apparent Impedance and the other based on Traveling Waves. Apparent Impedance based methods use the signals stored in the relay. That signals are analyzed in their fundamental frequency. It is obtained as result the distance from sub-station to the fault. This distance represents the electrical distance from the sending end to the fault, but in Power Distribution Systems with several laterals these fault location could be more than one. The Traveling waves method use the high frequencies presents in faulted signals. Obtain with this the faulted section. Thus both techniques are complements, resulting in only one distance to the fault point.

abstract: The utilization of power cables is increasing with the development of renewable energy and the maintenance replacement of old overhead power lines. Therefore, effective monitoring and accurate fault location for power cables are very important for the sake of a stable power supply. The recent technologies for power cable diagnosis and temperature monitoring system are described including their intrinsic limitations for cable health assessment. Power cable fault location methods are reviewed with two main categories: off-line and on-line data based methods. As a diagnostic and fault location approach, a new passive methodology is introduced. This methodology is based on analyzing the resonant frequencies of the transfer function between the input and output of the power cable system. The equivalent pi model is applied to the resonant frequency calculation for the selected underground power cable transmission system. The characteristics of the resonant frequencies are studied by analytical derivations and PSCAD simulations. It is found that the variation of load magnitudes and change of positive power factors (i.e., inductive loads) do not affect resonant frequencies significantly, but there is considerable movement of resonant frequencies under change of negative power factors (i.e., capacitive loads). Power cable fault conditions introduce new resonant frequencies in accordance with fault positions. Similar behaviors of the resonant frequencies are shown in a transformer (TR) connected power cable system with frequency shifts caused by the TR impedance. The resonant frequencies can be extracted by frequency analysis of power signals and the inherent noise in these signals plays a key role to measure the resonant frequencies. Window functions provide an effective tool for improving resonant frequency discernment. The frequency analysis is implemented on noise laden PSCAD simulation signals and it reveals identical resonant frequency characteristics with theoretical studies. Finally, the noise levels of real voltage and current signals, which are acquired from an operating power plant, are estimated and the resonant frequencies are extracted by applying window functions, and these results prove that the resonant frequency can be used as an assessment for the internal changes in power cable parameters such as defects and faults. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Electrical Engineering 2015

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-01-24Bitstream added on 2014-06-13T20:48:01Z : No. of bitstreams: 1 pinheiro_jrg_me_bauru.pdf: 4191682 bytes, checksum: d4e7ba9da361bba449aa5305e441f61c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O sistema de distribuiçã de energia elétrica no Brasil é constituído, na grande maioria, de alimentadores aéreos na classe 15 kV sujeitos a muitos tipos de defeitos. Embora existam muitos trabalhos propondo técnicas para a identificação e a localização das faltas, a maioria deles foi desenvolvida objetivando as redes de transmissão pouco ramificadas. Em se tratando de redes muito ramificadas e extensas, características princiapais de redes de distribuição elétrica, esses métodos não apresentam alta confiabilidade e segurança em termos de detecção, dificultando a localização das faltas. Este trabalho tem como objetivo descrever o desenvolvimento de um sistema de medição de baixo custo voltado para a monitoração de alimentadores aéreosm de distribuição de energia elétrica, que possibilite a identificação e a localização de faltas bem como a avaliação da qualidade da energia elétrica fornecida. Para tal, uma rede de sensores sem fio no padrão IEEE 802.15.4 é utilizada para adquirir os dados de tensão e corrente de cada frase e, a partir do processamento dessas informações, possibilitar a identificação de um ramal sob falta e a determinação do seu tipo. Com a instação de mediadores em pontos onde a rede de distribuição se ramifica, o ramal sob falta pode ser localizado, reduzindo assim o tempo de desligamento e os custos de manutenção / The system of eletrecity distribution in Brazil is made mostly of air handlers in the class 15 kV, subject to many kinds of defects. Although there are many papers proposing techniques for the identification and location of faults, most of them were developed aiming at the broadcast networks little branched. In terms of networks very extensive and branched, like in distribution networks, these methods have low reliability and safety in terms of detection, makind the location of faults difficult. This paper aims to describe the development of a measurment system focused on low-cost monitoring of overhead distribution feeders of electricity, allowing for the identification and location of faults and the quality of power supplied. For this purpose, a network of wireless sensors on the IEEE 208.15.4 is used for data acquisition of each phase voltage and current and from the processing of such information is possible to determine a faulted extension and identification of its type. With the installation of meters at points where the distribution networks branches, the faulted extension can be located, thereby reducing the shutdown time and maintenance costs

Submitted by RAUL ALEJANDRO LEVANO VERGARA null (alejandro_rlv15@hotmail.com) on 2017-06-27T00:38:37Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Raul_Levano_Vergara.pdf: 3282011 bytes, checksum: 7a0737fef022d97d82bf385e0edae6b7 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-06-28T19:23:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 levanovergara_ra_me_ilha.pdf: 3282011 bytes, checksum: 7a0737fef022d97d82bf385e0edae6b7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-28T19:23:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 levanovergara_ra_me_ilha.pdf: 3282011 bytes, checksum: 7a0737fef022d97d82bf385e0edae6b7 (MD5) Previous issue date: 2017-01-16 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Neste trabalho apresenta-se uma metodologia para a localização de faltas em alimentadores de distribuição de energia elétrica através do uso de técnicas de análise de redes baseadas na matriz de impedância e circuitos elétricos. A partir de medidas de tensão e corrente na saída do alimentador e medidas de tensão esparsas no alimentador o algoritmo é capaz de identificar e localizar faltas em alimentadores trifásicos radiais ou fracamente malhados, com cargas desequilibradas, ramais laterais trifásicos, bifásicos ou monofásicos e que tenham geração distribuída representada como uma barra de tensão controlada e que possua medidores de tensão. O sistema de diagnóstico e localização de faltas proposto é capaz de auxiliar as concessionárias de energia em sua rotina de trabalho, fornecendo informações importantes para a operação e manutenção dos sistemas elétricos de distribuição de energia, minimizando os tempos de reparos e, consequentemente, obtendo-se menos perdas financeiras devido ao rápido diagnóstico de faltas e restabelecimento das condições normais de operação. Um sistema de distribuição trifásico real de 135 barras, tensão nominal de 13,8 kV e potência nominal de 7,065 MVA foi utilizado para testar o algoritmo proposto, que apresenta resultados satisfatórios, mostrando-se ser um algoritmo eficiente e rápido. / In this work, a methodology for fault localization in electric power distribution feeders using network analysis techniques based on the impedance matrix and electric circuits is presented. From the voltage and current measurements at the feeder's output and sparse voltage measurements at the feeder, the algorithm is able to identify and locate faults in three-phase radial or weakly meshed feeders with unbalanced loads, three-phase, biphasic or single-phase lateral branches and that have distributed generation represented as a voltage controlled bar and that have voltage meters. The proposed fault diagnosis and fault localization system is capable of assisting electric power concessionaires in their work routine, providing important information for the operation and maintenance of electrical distribution systems, minimizing repair times and, consequently, with less financial losses due to the rapid diagnosis of failures and the restoration of normal operating conditions. A real three-phase 135-bar distribution system, nominal voltage of 13.8 kV and nominal power of 7,065 MVA was used to test the proposed algorithm, which presents satisfactory results, proving to be an efficient and fast algorithm.

Os Sistemas de Distribuição de Energia Elétrica (SDEE) estão constantemente expostos à ocorrência de faltas, o que torna de primordial importância para as concessionárias que estas sejam localizadas com rapidez e precisão. Com isso, a degradação da confiabilidade do sistema e as perdas econômicas são minimizadas. Com este intuito, diversas pesquisas vêm sendo conduzidas nas últimas décadas tendo em vista o desenvolvimento de métodos computacionais para Localização de Faltas (LF) em SDEE. Embora as técnicas disponíveis atualmente sejam capazes de estimar a distância das faltas com relativa exatidão, algumas características intrínsecas aos SDEE ainda impõem limitações à LF em alimentadores radiais. Em geral, o aspecto econômico requer o uso de dados provenientes de um único terminal de medição. Ainda, a quantidade significativa de ramais laterais tipicamente presentes nos SDEE faz com que o problema das múltiplas estimativas da LF seja considerado como a principal limitação à efetividade das técnicas existentes na atualidade. Neste contexto, este trabalho apresenta uma metodologia baseada na análise dos transitórios de alta frequência gerados pelas faltas, a qual é capaz de fornecer uma estimativa única para a LF em SDEE ramificados a partir de medições somente no terminal local. O ramal em falta e a distância da falta em relação ao terminal de medição são determinados através da comparação entre as frequências características identificadas no espectro do transitório, e as frequências teóricas calculadas para os possíveis caminhos de propagação. Uma das principais contribuições deste trabalho consiste na formulação de um modelo detalhado das linhas de distribuição desequilibradas. A formulação proposta é baseada na modificação nas equações de Carson, considerando a dependência da frequência e a inclusão dos efeitos pelicular e da corrente de retorno pela terra para altas frequências. Como resultado, esta abordagem permite uma maior exatidão na determinação dos parâmetros modais que descrevem a propagação de transitórios em SDEE desequilibrados, eliminando as aproximações adotadas pela maioria das técnicas propostas na literatura atual. A técnica proposta foi avaliada considerando simulações de faltas nos alimentadores IEEE 13 e 34 barras através do ATP/EMTP. Os resultados apresentados incluem diversos cenários de faltas, bem como a comparação com um método de LF para SDEE considerado estado da arte atualmente. / Electric power distribution systems (EPDS) are continuously exposed to faults, therefore fast and accurate fault location is of paramount importance for utilities. Thus, degradation of system reliability and economic losses are minimized. In this sense, several studies have been conducted in the last decades aiming to the development of computational methods for Fault Localization (FL) in EPDS. Although the currently available techniques are able to estimate fault distance with relative accuracy, some intrinsic characteristics of EPDS still impose limitations to FL in radial feeders. In general, the economic aspect requires use of data from one-terminal measurements. Also, typical EPDS have a large number of branches, which makes the problem of multiple FL estimates the main limitation to the effectiveness of the existing techniques. In this context, this work presents a methodology based on the analysis of the high frequency transient generated by faults, which is able to provide a unique FL estimate in branched EPDS by using only one-terminal measurements. The faulted branch and the fault distance from the measurement terminal are determined by correlating the characteristic frequencies identified in the transient spectrum and theoretical frequencies calculated for the possible propagation paths. One of the main contributions of this work is the formulation of a detailed model of unbalanced distribution lines. The proposed formulation is based on the modification of Carson’s equations, considering frequency dependence and inclusion of skin effects and the ground current return at high frequencies. As a result, this approach allows a greater accuracy in determining the modal parameters that describe the transients’ propagation in unbalanced EPDS, thus eliminating the approximations adopted by most of the techniques proposed in the current literature. The proposed technique was evaluated considering fault simulations in the IEEE 13 and 34 nodes feeders through the ATP/EMTP. Results presented include several fault scenarios as well as the comparison with a FL method for SDEE currently considered as the state of the art.

Os afundamentos de tensão são distúrbios que afetam grandemente a qualidade da energia fornecida aos consumidores, se mostrando especialmente danosos para os consumidores industriais que dependem de tensões em níveis adequados para a continuidade de seus processos de fabricação. O desempenho das redes elétricas frente aos afundamentos de tensão é usualmente mensurado através de indicadores, que dentre outros propósitos, fornecem as informações necessárias ao planejamento de ações voltadas à mitigação dos efeitos dos afundamentos de tensão causados por faltas. Em geral, as regiões da rede vulneráveis a este tipo de distúrbio são identificadas através de medições em pontos de interesse ao longo da rede. No entanto, esta abordagem se mostra restritiva, pois abrange áreas pontuais e intervalos de tempo pouco representativos. Neste contexto, o presente trabalho propõe uma metodologia para estimar os indicadores de afundamentos de tensão, utilizando medições em um único terminal da rede. A técnica é baseada na determinação da localização das faltas para estimar as magnitudes dos afundamentos em todos os nós da rede. Estas informações são utilizadas para caracterizar o desempenho dos sistemas de distribuição em relação aos afundamentos de tensão que ocorrem em um dado período de estudo. A validação da metodologia foi efetuada a partir de simulações de faltas nos sistemas testes IEEE 13 nós e 34 nós. Os testes incluem a análise da sensibilidade da técnica frente a variações no carregamento da rede, considerando diversos cenários de faltas. / Voltage sags are disturbances that greatly affect the power quality supplied to customers and are especially damaging to industrial customers which rely on adequate voltage levels for the continuity of manufacturing processes. Electrical networks’ performance against voltage sags is usually measured by indices that among other purposes, provide the necessary information for planning actions aiming to mitigate the effects of voltage sags caused by faults. In general, areas vulnerable to this type of disturbance are identified by measurements at points of interest along the network. However, this approach is restrictive, since it covers punctual areas and reduced time intervals. In this context, this work proposes a methodology for estimating voltage sags indices using measurements at a single terminal. The technique is based on the fault location to estimate the magnitudes of voltage sags in all network nodes. This information is used to evaluate the performance of distribution systems in relation to the occurrence of voltage sags in a given period of study. The method’s validation was performed by fault simulations in the IEEE 13 node and 34 node test systems. The tests include a sensitivity analysis considering load variation and several fault scenarios.