Orientador: Katia Lucchesi Cavalca Dedini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-25T11:01:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Machado_TiagoHenrique_D.pdf: 3995652 bytes, checksum: f00b87b92c83f91394b947dc2de4ccee (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo identificar os parâmetros de um modelo de desgaste em mancais hidrodinâmicos, um dos problemas típicos e inerentes ao funcionamento repetido de máquinas rotativas, o qual pode ser acentuado em partidas e paradas ou durante a passagem pela velocidade crítica do rotor. Desta forma, é proposto um modelo matemático capaz de representar este desgaste em termos de alguns de seus principais parâmetros, que para este trabalho são: profundidade máxima e posição angular. O cálculo da distribuição de pressão e, consequentemente, das forças hidrodinâmicas geradas pelo filme de óleo, é feito através do método dos volumes finitos, adaptado para situações onde o filme de óleo é descontínuo. Na modelagem do sistema rotor-mancais, o modelo do rotor é representado pelo método clássico dos elementos finitos e os mancais são aproximados por coeficientes dinâmicos de rigidez e amortecimento, a fim de representar tais efeitos inerentes ao filme de óleo. A identificação dos parâmetros característicos escolhidos para representar o desgaste é feita a partir da resposta dinâmica, em coordenadas direcionais, do sistema rotor-mancais no domínio da frequência. Esta identificação é realizada através de um método de busca que visa minimizar uma função objetivo, a qual, por sua vez, compara a resposta obtida numericamente com a resposta experimental proveniente de uma bancada de testes instrumentada. Através da comparação com os dados experimentais provenientes desta bancada, os resultados apresentados mostram que o modelo de desgaste desenvolvido neste trabalho é capaz de representar, de forma satisfatória, o comportamento de um mancal desgastado, assim como a resposta do sistema rotativo na presença desse tipo de falha. Com relação ao processo de identificação, o método de busca empregado mostra-se suficientemente robusto para identificar os parâmetros do desgaste real nas diferentes configurações empregadas nos mancais montados na bancada de testes / Abstract: The present work aims to identify the wear parameters of hydrodynamic bearings, one of the typical and inherent problems due to repeated use of rotating machineries, which can be accentuated in starts and stops or during the passage through the critical speed of the rotor. Thereby, a mathematical model capable of representing the wear in terms of its main parameters is proposed, which in the present work are the maximum depth and the angular position. The pressure distribution calculation and, consequently, the hydrodynamic forces generated by the oil film are numerically obtained by the finite volume method, adapted for situations where the oil film is discontinuous. In the rotor-bearing system modeling, the rotor model is represented by classic finite element method and the bearings are approximated by dynamic coefficients of stiffness and damping, in order to represent such inherent oil film effects. The identification of the parameters chosen to represent the wear is taken from the dynamic response, in directional coordinates, of the rotor-bearing system in the frequency domain. This identification is accomplished through a search method that aims to minimize an objective function which, in turn, compares the numerical response with the experimental response taken from an instrumented test rig. The results show that the wear model developed in this work is able to satisfactorily represent the behavior of a worn bearing, as well as the response of the rotating system in the presence of this type of failure. With respect to the identification process, the search method proves to be robust enough to identify the real wear parameters into the different configurations employed in the bearings mounted on the test rig / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Walmir de Freitas Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T18:19:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Trindade_FernandaCasenoLima_D.pdf: 1722766 bytes, checksum: dec87e1e3e98a246135a42def8eef876 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Atualmente, cargas de diversos tipos de consumidores têm se tornado cada vez mais sensíveis a variações e interrupções de energia. Na maioria das vezes, falhas no fornecimento de energia são resultados da ocorrência de defeitos (faltas) em sistemas de distribuição de energia elétrica. Estes defeitos prejudicam a confiabilidade do fornecimento de energia e podem resultar em afundamento de tensão, interrupções momentâneas ou sustentadas e em elevados custos operacionais. Em vista disto, cada vez mais, os consumidores estão conscientes sobre o assunto e observa-se a necessidade da elaboração de soluções eficientes para melhorar os índices de confiabilidade e de qualidade do fornecimento de energia elétrica. Um dos métodos mais eficazes para melhorar os índices de confiabilidade e qualidade de energia elétrica em sistemas de distribuição consiste no desenvolvimento de técnicas rápidas e precisas de localização de defeitos na rede. Embora os métodos de localização de defeito empregados em alimentadores de distribuição ainda sejam rudimentares, a integração de técnicas de medição, comunicação, do conhecimento da configuração da rede e atuação de religadores em tempo real, além de dados provenientes dos Sistemas de Informações Geográficas em sistemas de distribuição permite o desenvolvimento de métodos mais eficientes, que exploram informações provenientes de diferentes locais da rede (informações distribuídas) e não apenas da subestação. Neste contexto, este trabalho explora métodos de localização de defeitos baseados em medidas de tensão provenientes de diferentes locais de modernos sistemas de distribuição. Três métodos foram investigados: (1) o primeiro, baseado na correspondência de valores de tensão, utiliza os parâmetros elétricos da rede e duas ou mais medidas de tensão ao longo do alimentador; (2) o segundo método, baseado na correspondência da corrente de falta, utiliza os parâmetros elétricos da rede e uma quantidade maior de medidas de tensão que o primeiro método; (3) finalmente, o terceiro método, baseado no mapeamento das zonas de tensão reduzida, não necessita do conhecimento completo dos parâmetros da rede, no entanto, é necessário utilizar uma maior quantidade de medidores que nos outros dois métodos. Os resultados dos testes realizados mostram que de acordo com a disponibilidade de medição de tensão ao longo do alimentador, um destes métodos pode ser escolhido para localizar o defeito de maneira eficaz / Abstract: Nowadays, loads from different classes of customers have become more sensitive to variations and interruptions from power supply. Frequently, failures in electrical energy delivery are caused by occurrences of faults in distribution systems. Such faults decrease the reliability of power delivery, increase operational costs and may result in power quality problems, such as voltage sag, short or long term outages. Since the customers consciousness is increasing, the need of efficient solutions to improve reliability and power quality indices is also increasing. One of the most efficient approaches to improve such indices in distribution systems is to develop fast and accurate fault location techniques for aerial feeders. Even though fault location methods dedicated to distribution feeders are still rudimentary, the recent integration of measurement, communication, real time knowledge of feeder configuration and reclosers trip and Geographic System Information allows the development of more efficient solutions, which explores information from different places from the grid (distributed information) and not only from the substation. In this context, this work explores fault location methods based on voltage measurements applied to modern distribution systems. Three methods were investigated: (1) the first one is based on matching voltage values, this method requires the network electrical parameters and two or more voltage meters installed along the feeder; (2) the second method is based on the correspondence of fault current, this method uses the network electrical parameters and a higher quantity of meters than the first method; (3) finally, the third method is based on the identification of low voltage zones, this method does not require network electrical parameters, however it needs a higher quantity of voltage meters than the other two methods. The test results show that according to the voltage measurement availability along the feeder, one of these methods can be chosen to efficiently locate the fault / Doutorado / Energia Eletrica / Doutora em Engenharia Elétrica

Orientador: Paulo Sollero / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T04:28:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fanton_Fabricio_M.pdf: 34307939 bytes, checksum: 90121f68d41d617f120ccb7aab340d41 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Na indústria aeronáutica o uso de juntas coladas, rebitadas, parafusadas e soldadas na união de partes estruturais é de extrema importância no projeto das aeronaves. No entanto, devido as suas vantagens, as juntas coladas representam uma das principais tecnologias disponíveis para a exploração de novos materiais e para o desenvolvimento de projetos inovadores de configurações estruturais. Atualmente muitas aplicações aeronáuticas de colagem estão em estruturas e peças secundárias, contudo esta tecnologia apresenta grandes potenciais que dependem de um processo robusto e do domínio do dimensionamento e certificação. A colagem de chapas adicionais, chamadas de doublers, em áreas mais críticas de fuselagem e asa conduz à redução de usinagem química e mecânica, provendo um melhor aproveitamento dos materiais. Portanto, o doubler colado é uma alternativa de junta bastante eficaz em substituição às outras alternativas presentes hoje na indústria aeronáutica, promovendo uma maior eficiência na transferência de carga, potencial de redução de custo, alta resistência à corrosão e à fadiga, característica de retardar a propagação de trincas e maior integração das peças. Desta maneira, este trabalho tem como objetivo estudar estruturas aeronáuticas metálicas reforçadas por doublers colados, usando modelos analíticos, numéricos e experimentais, com ênfase na análise de tensões do adesivo. Além disso, criou-se um software com interface amigável reunindo os modelos analíticos mais importantes na análise de doublers colados e o modelo analítico criado pelo autor deste trabalho, permitindo a comparação das tensões no adesivo com os modelos numéricos. Na parte experimental, por tratar-se de um estudo relativamente novo e sem normalização específica de ensaios disponíveis, foram desenvolvidas técnicas de análise com o uso do processamento digital de imagens e da extensometria, além do projeto dos corpos de prova. Foram também projetados e ensaiados subcomponentes utilizados para simular as aplicações reais de doublers colados, através do desenvolvimento de uma ferramenta de otimização paramétrica visando à redução do peso nas aeronaves / Abstract: In the aircraft industry the use of bonded, riveted, bolted and welded joints at the junction of structural parts are extremely important in aircraft design. However, due their advantages, bonded joints, represent one of the main technologies available for the exploration of new materials and to the development of innovative structural configurations. Nowadays several aircraft bonded applications are applied in structures and secondary parts, however, this kind of technology presents a huge potential that depends on a robust model, in an effective sizing process and in an accurate certification. The bonding process of additional plates, best-known as doublers, in critical fuselage areas and in wings lead to a reduction in chemical and mechanical machining, providing a better material use. Thus, to avoid chemical milling, in some critical areas of the fuselage, are installed additional plates. These plates are called doublers, and are bonded in the base plate as a reinforcement located to reduce the stress level. Therefore, the use of bonded doublers is a very effective alternative to replace other alternatives present today in the aviation industry, promoting greater efficiency in load transfer, lower cost, high corrosion resistance, lower crack propagation and greater integration of parts. Thus, this work aims to study aeronautical metal structural joints reinforced by bonded doublers, through the analysis by analytical, numerical and experimental models, with emphasis on stress analysis of adhesive. In addition, software was created with a friendly interface gathering the most important analytical models in the analysis of bonded doublers, and allowing within this software to make the comparison with numerical models. Due the lack of standard tests and its relatively new study, new proceedings were created. These techniques were developed by the use of digital image processing and strain gage. Several subcomponents were designed and tested to simulate the actual application of bonded doublers, through the development of an optimization process in order to reduce weight of the aircraft / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

This work takes place in the context of distribution grids with high level of distributed generation, for example in microgrids. With high level of distributed generation, it has been shown that selective, fast and sensitive network protection is expected to be more difficult. Furthermore, during system restoration, the accurate fault location could be more challenging to assess, thereby increasing the average outage duration.<p>Thanks to cost reductions and improvement of information and communication technologies, future distribution networks will probably have advanced communication infrastructures and more measurement devices installed in order to manage the increasing complexity of those networks, which is primarily caused by the introduction of distributed generation at the distribution level.<p>Therefore this thesis investigates how the monitoring, protection and fault location functions can be improved by using system-wide measurements, i.e. real-time measurements such as synchronized voltage and current measurements recorded at different network locations. Distributed synchronized measurements bring new perspectives for these three functions: protection and fault location are usually performed with local measurements only and synchronized measurements are not common in monitoring applications. For instance, by measuring distributed generators infeed together with some feeder measurements, the protection is expected to be more sensitive and selective and the fault location to be more accurate.<p>The main contribution of this work is the use of state estimation, which is normally only used for network monitoring, for the protection and the fault location. <p>The distribution system state estimation is first developed using the classical transmission system approach. The impact of the placement of the measurement devices and of a relatively low measurement redundancy on the accuracy, on the bad data detection and on the topology error identification capabilities of the estimator are discussed and illustrated. This results in recommendations on the placement of the meters.<p>Then, a backup protection algorithm using system-wide measurements is presented. The coherence of the measurements and the healthy network model are checked thanks to a linear three-phase state estimation. If the model does not fit to the measurements and if the estimated load is too high or unbalanced, a fault is detected. The advantages of the method are that the voltage measurement redundancy is considered, improving the detection sensitivity, and that load models may be considered in the algorithm, avoiding the need to install measurement devices on every line of the network.<p>Finally, two new impedance-based fault location algorithms using distributed voltage and current recordings are proposed. By defining statistical errors on the measurements and the network parameters, a method to compute a confidence interval of the fault distance estimate is proposed. The fault location accuracy and its sensitivity to the fault conditions (e.g. fault resistance or fault type) and to the different sources of error are assessed on a simulated distribution system. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Orientador: Eurípedes Guilherme de Oliveira Nóbrega / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T19:29:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Manzano_RonaldoSergioNovaes_M.pdf: 3919621 bytes, checksum: 3ecae7cafc0760b1cbe75718579f45ef (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O objetivo deste trabalho é criar uma metodologia que monitore e detecte em tempo real as falhas, seja de processo seja de instrumentos, em uma coluna de destilação. Para tanto, foi utilizado um sistema de inferência nebulosa com um sistema de análise de confiabilidade de instrumentos a partir dos diagnósticos disponibilizados na rede industrial Fieldbus Foundation®. O resultado é uma simples, prática e ao mesmo tempo poderosa ferramenta que permite aos operadores analisarem e identificarem falhas e todas as suas causas prováveis, permitindo-lhes assim tomar ações preventivas e/ou corretivas mais rapidamente e com maior assertividade. Essa metodologia foi desenvolvida em VBA Excel® com interface amigável e gráfica. Para cada falha detectada é detalhada sua causa raiz (pode ser mais de uma), ação a ser tomada e é dada uma indicação percentual de intensidade de falha, facilitando a priorização das ações de manutenção / Abstract: The objective is to create a methodology for to monitor and to detect faults in real time, as for process as for instruments in a distillation column. For this, we used a fuzzy inference system with another instruments reliability analysis system from the diagnostics available in the Fieldbus Foundation® industrial network. The result is a simple, practical and yet powerful tool that allows the operators to analyze and to identify faults and their possible causes, thus allowing them to take preventive and / or corrective actions more quickly and with greater assertiveness. This methodology was developed in Excel® VBA with friendly interface and graphics. For each fault detected is detailed their root-cause (may be more than one is possible), the actions to take and so, it's given a percentage indication of failure intensity, facilitating the prioritization for maintenance's actions / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Carlos Alberto Cimini Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-28T23:32:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_RobertoSilvade_M.pdf: 4039070 bytes, checksum: 5f3fa81abaa6c19d365c550dd4b59dbd (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O principal objetivo deste trabalho, foi desenvolver uma metodologia para identificar impacto em placas laminadas de materiais compósitos, a fim de reduzir o tempo de inspeção e assim otimizar o intervalo de inspeção para uma determinada estrutura, já que muitas vezes é necessário interromper a sua operação. Uma compreensão abrangente dos efeitos de interação estrutura, sensores piezelétricos e objetos utilizados para aplicar cargas de impacto foi essencial. Este trabalho efetua uma análise numérica a partir dos tempos que conduziram ondas de deformação para alcançar os sensores e os seus efeitos sobre a exatidão dos resultados, obtidos pelo algoritmo desenvolvido, bem como a exatidão da metodologia aplicada. Sensores piezelétricos fabricados pela International APC e um sistema de aquisição de dados da National Instruments foram utilizados para obter respostas de ondas de tensão geradas por cargas de impacto. Uma identificação simples e robusta do impacto em tempo real com base na triangulação foi implementada. O uso de recursos computacionais através da plataforma Labview, juntamente com um algoritmo implementado no código computacional, forneceu resultados promissores, após testes realizados em configurações de placas experimentais monitoradas com redes de sensores piezelétricos. A metodologia proposta foi validada para placas de material isotrópico (aço) e anisotrópico (carbono/epóxi) apresentando bons resultados. A interface foi desenvolvida para ser aplicada a materiais com diferentes índices de anisotropia, onde se pode ajustar os valores de velocidade das ondas em diferentes direções. Observou-se que o erro máximo medido foi de 0,028 m. O código computacional apresentou-se robusto para identificar o local do impacto em qualquer ponto da placa em tempo real. Foi possível também comprovar para as diferentes massas de impacto que um procedimento simples de triangulação combinado com as características de velocidade de propagação das ondas proporciona um meio de localizar impactos / Abstract: The main objective of this work was to develop a methodology for identifying impact in laminated plates of composite materials in order to reduce inspection time and thus reduce the inspection interval for a given structure, since it is often necessary to stop its operation. A comprehensive understanding of the interaction effects of structure, piezoelectric sensors and objects used to apply impact loads was essential. This work demonstrates the numerical analysis of time leading waves of deformation to reach the sensors and their effect on not only the accuracy of the results obtained by the algorithm but also the accuracy of the methodology applied. In this work, piezoelectric sensors manufactured by International APC and data acquisition system of National Instruments were used. A simple and robust real-time impact identification based on triangulation was implemented. The use of computational resources within Labview platform along with a computer code implemented algorithm provided promising results after testing experimental settings for plates monitored with of piezoelectric sensors. The proposed methodology was validated for isotropic (steel) and anisotropic (carbon/epoxy) plate materials with fairly good results. The interface was designed to be applied to materials with different degrees of anisotropy, adjusting the values of wave velocity in different directions for composite materials. It was observed that the maximum error was 0.028 m. The computer code was robust enough to identify the impact location at any point of the plate in real time. It was also possible to demonstrate for different impact masses that a simple triangulation procedure combined with the characteristics of wave propagation provides a methodology for locating impacts / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Thesis (MScEng (Process Engineering))--University of Stellenbosch, 2006. / The natural immune system is an exceptional pattern recognition system based on memory and learning that is capable of detecting both known and unknown pathogens. Artificial immune systems (AIS) employ some of the functionalities of the natural immune system in detecting change in dynamic process systems. The emerging field of artificial immune systems has enormous potential in the application of fault detection systems in process engineering. This thesis aims to firstly familiarise the reader with the various current methods in the field of fault detection and identification. Secondly, the notion of artificial immune systems is to be introduced and explained. Finally, this thesis aims to investigate the performance of AIS on data gathered from simulated case studies both with and without noise. Three different methods of generating detectors are used to monitor various different processes for anomalous events. These are: (1) Random Generation of detectors, (2) Convex Hulls, (3) The Hypercube Vertex Approach. It is found that random generation provides a reasonable rate of detection, while convex hulls fail to achieve the required objectives. The hypercube vertex method achieved the highest detection rate and lowest false alarm rate in all case studies. The hypercube vertex method originates from this project and is the recommended method for use with all real valued systems, with a small number of variables at least. It is found that, in some cases AIS are capable of perfect classification, where 100% of anomalous events are identified and no false alarms are generated. Noise has, expectedly so, some effect on the detection capability on all case studies. The computational cost of the various methods is compared, which concluded that the hypercube vertex method had a higher cost than other methods researched. This increased computational cost is however not exceeding reasonable confines therefore the hypercube vertex method nonetheless remains the chosen method. The thesis concludes with considering AIS’s performance in the comparative criteria for diagnostic methods. It is found that AIS compare well to current methods and that some of their limitations are indeed solved and their abilities surpassed in certain cases. Recommendations are made to future study in the field of AIS. Further the use of the Hypercube Vertex method is highly recommended in real valued scenarios such as Process Engineering.

Nos sistemas de distribuição, a grande ramificação, radialidade, heterogeneidade, dinâmica das cargas e demais particularidades, impõem dificuldades à localização de faltas, representando um desafio permanente na busca por melhores indicadores de continuidade e confiabilidade no fornecimento de energia elétrica. A regulação incisiva dos órgãos do setor, a penetração de geração distribuída e a tendência de modernização trazida pelas redes inteligentes, demandam detalhados estudos para readequação dos sistemas elétricos a conjuntura atual. Neste contexto, esta tese propõe o desenvolvimento de uma metodologia para localização de faltas em sistemas de distribuição empregando a capacidade dos medidores inteligentes de monitoramento e de aquisição de tensão em diferentes pontos da rede elétrica. A abordagem proposta baseia-se na estimação, por ferramentas de aprendizado de máquina, das impedâncias de sequência zero e positiva entre os pontos de alocação dos medidores inteligentes e de ocorrência de falta, e do estado de sensibilização destes medidores frente a correntes de falta. Assim, calculando-se as respectivas distâncias elétricas em função das impedâncias estimadas e definidas as direções das mesmas em relação a topologia da rede, busca-se identificar o ponto ou área com maior sobreposição de distâncias elétricas como o local ou a região de maior probabilidade da falta em relação aos medidores inteligentes. Para tanto, faz-se uso combinado de ferramentas convencionais e inteligentes pela aplicação dos conceitos de análise de sistemas elétricos, diagnóstico dos desvios de tensão, e classificação de padrões por meio da técnica de aprendizado de máquina denominada Árvore de Decisão. Os resultados obtidos pela aplicação desta metodologia demonstram que o uso de informações redundantes fornecidas pelos medidores inteligentes minimiza os erros de estimação. Além disso, para a maior parte dos casos testados o erro absoluto máximo de localização da falta se concentra entre 200 m e 1000 m, o que reduz a busca pelo local de ocorrência da falta pelas equipes de manutenção da rede elétrica. / In distribution systems, the dense branching, radial pattern, heterogeneity, dynamic of the loads, and other characteristics create several difficulties in defining the fault location, representing a great challenge in the search for better continuity and reliability indicators of the electrical energy supply. The intense government regulations, the increasing use of distributed generation, and the trend towards modernization via smart grids require a detailed study in order to upgrade the current systems. In this context, this thesis proposes a methodology development for fault location in distribution systems with the use of smart meters monitors and the acquisition of voltage at different points in the electrical network. The proposed method is based on the estimation, using machine learning, of the state of awareness of smart meters across the fault currents and of the zero and positive sequence impedance between the location of these meters and of the fault occurrence. Therefore, by calculating the electrical distances as a function of the estimated impedances and defining its the direction in relation to the network topology, the point/region with the biggest superposition of the electrical distances can be assigned as the point/region with the highest probability of fault occurrence in relation to the smart probes. For this purpose, a machine learning technique named decision tree is used to apply concept analyses to the electrical systems, diagnosis of voltage deviations, and pattern recognition of the electrical systems. The results obtained by the application of this methodology demonstrate that the use of redundant information provided by the smart meters minimizes estimation errors. In addition, for most of the cases tested, the maximum absolute error of the fault location is concentrated between 200 m and 1000 m, which reduces the search for the fault location by the maintenance teams of the electrical network.

This research presents the development and implementation of fault location algorithms in power distribution networks with distributed generation units installed along their feeders. The proposed algorithms are capable of locating the fault based on voltage and current signals recorded by intelligent electronic devices installed at the end of the feeder sections, information to compute the loads connected to these feeders and their electric characteristics, and the operating status of the network. In addition, this work presents the study of analytical models of distributed generation and load technologies that could contribute to the performance of the proposed fault location algorithms. The validation of the algorithms was based on computer simulations using network models implemented in ATP, whereas the algorithms were implemented in MATLAB. / Esta pesquisa apresenta o desenvolvimento e a implementação de algoritmos para localização de faltas em redes primárias de distribuição de energia elétrica que possuem unidades de geração distribuída conectadas ao longo dos seus alimentadores. Esses algoritmos são capazes de efetuar a localização de faltas utilizando registros dos sinais de tensões e correntes realizados por dispositivos eletrônicos inteligentes, instalados nas saídas dos alimentadores de distribuição, além de informações que permitam determinar os valores das cargas conectadas nesses alimentadores, características elétricas, e o estado operativo da rede de distribuição. Ademais, este trabalho apresenta o estudo de modelos analíticos de unidades de geração distribuída e de cargas que poderiam contribuir positivamente com o desempenho dos algoritmos propostos. A validação dos algoritmos foi realizada através de simulações computacionais, utilizando modelos de rede implementados em ATP e os algoritmos foram implementados em MATLAB.

This thesis is a combination of the development of numerical models regarding transient simulation of transmission lines and their advantages associated with fault location methods. The transmission line models presented in this work are in time-domain, which is a new approach considering traditional methods as being the phasor and traveling wave techniques. The use of phasors for this purpose has some technical difficulties: the presence of a damped DC component, greater influence of the fault impedance and metrological equipment layout. This work deals with single-phase AC and mono polar DC transmission lines. The proposed transmission line model has three main differentials compared to the traditional Bergeron model: full distribution of linear resistance; full distribution of leakage conductance; and just one recurrence of historical values. The first point is critical for evaluation of the exponential component of transient short circuit currents. The second point refers to the inclusion of the corona effect in the transmission line modeling. The single recurrence indicated in the third topic is given by the complete resolution of the telegrapher\'s equations, so there is no need of serial composition to improve waveform accuracy. The principle of fault location method is calculating the absolute difference between fault voltages seen by the transmission line ends. This technique guarantees a lower influence of the fault impedance and its electrical parameters. / Esta dissertação é uma combinação do desenvolvimento de modelos numéricos para simulação de transitórios eletromagnéticos em linhas de transmissão e suas benesses associadas à localização de faltas. Os modelos de linha de transmissão aqui apresentados estão no domínio do tempo, o que descaracteriza a abordagem tradicional de localização de faltas como técnicas fasoriais e ondas viajantes. A utilização de fasores para esse propósito admite algumas dificuldades técnicas: presença da componente DC amortecida, maior influência da impedância de falta e disposição dos equipamentos metrológicos. Abordam-se linhas de transmissão de sistemas alternado monofásico e contínuo monopolar. A modelagem proposta possui três principais diferenciais frente ao modelo de Bergeron: plena distribuição da resistência linear; plena distribuição da condutância transversal; e apenas uma recorrência a valores históricos. O primeiro ponto é fundamental para avaliação da componente exponencialmente amortecida das correntes transitórias de curto circuito. O segundo ponto se refere à inclusão do efeito corona no modelamento. A recorrência unitária apontada no terceiro tópico apresenta a vantagem de não ser necessária a composição em série do modelo para aprimorar a qualidade das formas de onda. O princípio de localização de faltas se dá pelo cálculo da diferença absoluta entre as tensões instantâneas de falta vistas pelos terminais da linha. Essa técnica garante uma menor influência de impedância de falta e dos parâmetros elétricos.