Orientador: Ernesto Ruppert Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-22T21:13:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MorenoMartinez_RodolfoManuel_M.pdf: 9266365 bytes, checksum: 28a887f54983817261be9938956bbcd1 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: : O objetivo deste trabalho é o de estudar, através de simulações, o comportamento em regime permanente de um sistema constituído por um motor de indução trifásico acionando uma carga mecânica, alimentado por um inversor trifásico de tensão a três níveis. Estabeleceu-se modelos matemáticos dinâmicos para o motor e para o inversor e utilizou-se para as simulações os ambientes computacionais Matlab e Pspice de acordo com o tipo de estudo realizado. Para a operação do inversor a três níveis considerou-se as técnicas de modulação em largura de pulso por eliminação seletiva de harmônios e por modulação vetorial que são as técnicas que estão, hoje, em maior evidência na literatura. Mostra-se no trabalho comparações do desempenho do inversor a três níveis com o desempenho do inversor a dois níveis chateados por modulação em largura de pulso senoidal, eliminação seletiva de harmônicos e modulação vetorial. Os inversores a três níveis apresentam baixo conteúdo harmônico em tensão e corrente de saída com baixa freqüência de chaveamento enquanto os de 2 níveis exigem freqüências maiores de chaveamento para a obtenção do mesmo conteúdo do harmônicos resultando em diminuição da vida das chaves e em redução da eficiência. Os inversores a três níveis, pelo fato de terem suas chaves, quando desligadas, submetidas a tensões menores são sujeitos a menos ?stress? de tensão ou passíveis de operar em potências maiores. Neste trabalho também apresenta-se uma técnica de projeto baseada em resultados de simulação / Abstract: The main goal of this thesis is to simulate the steady-state performance of a three-level, three-phase, voltage-controlled inverter driving a three-phase induction motor. Dynamic mathematical models for the motor and the inverter were done and the Matlab and Pspice computational ambients were used according to the type of the study to be performed. To study the operation of the three-level inverter it was considered the following PWM techniques: a) Selective harmonic elimination (SHE), b) Vector modulation. Both techniques are today in great evidence in the concemed literature. It is shown performance comparisons with the two-level inverter switched by sinusoidal PWM, selective harmonic elimination and vector modulation. The three-level inverter presents a small output voltage and current harmonics contents even with small switching frequency while the two-level inverter needs higher swiching frequencies to get the same harmonic contents. This results in the switch life and efficiency deceasing. If the three-level inverter switch is off it is submitted to half voltage, when compared with the two-level inverters, so they are less stressed than the two-level ones and they are able also to operate in higher rates. It is also presented a tree-level inverter design technique based on simulation results / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador : Carlos Alberto F. Murari / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-28T02:49:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Penha_FernandoDiniz_D.pdf: 5199839 bytes, checksum: 8f72e811cae27b11515175227f6ef6cc (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Este trabalho propõe um modelo de decisão baseado em conjuntos nebulosos para a alocação e dimensionamento de bancos de capacitores-shunt em redes de distribuição de energia elétrica na presença de fontes geradoras de harmônicos (cargas especiais). A característica principal desta metodologia é a incorporação de uma estrutura de preferências do planejador em um adequado processo de decisão no âmbito do planejamento da compensação reativa em redes elétricas que contenham cargas especiais, o que se dá através de uma modelagem baseada em conjuntos nebulosos, permitindo um tratamento matemático das incertezas e/ou imprecisões inerentes ao raciocínio humano. Uma rotina de cálculo de fluxo de carga harmônico, baseada em uma modelagem trifásica da rede elétrica é utilizada como ferramenta computacional para a solução do estado da rede em cada etapa do planejamento e para a definição do universo de discurso do problema de tomada de decisão. Testes foram realizados em algumas redes de distribuição típicas que contêm uma ou mais fontes harmônicas, sob diferentes condições de operação e diferentes níveis de preferência do planejador com o intuito de avaliar as potencialidades e a coerência da aplicação da metodologia proposta / Abstract: This work proposes a decision model which is based on fuzzy sets for location and sizing of shunt capacitors on Distribution Systems Networks in presence of sources harmonics (loads specials). The main characteristic of this methodology is to incorporate a planner preferences structure into an appropriate decision process on scope of reactive compensation planning in power systems which contain specials loads by a model based in fuzzy sets allowing an mathematic treatment of fuzziness and/or imprecision's inherent on human judgment. A routine of harmonic load flow calculus which is based on three-phase model of network is used for to frnd their state solution in each stage of planning and to determine the universal set of decision making problem. Simulations were performed in some typical distribution power systems which contains one or varlous harmonics sources under distinct conditions of operation and levels preferences of the planner with objectives of to evaluate the potentialities and the coherence of the proposed methodology / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Walmir de Freitas Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T14:56:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SallesCorrea_Diogo_D.pdf: 3415156 bytes, checksum: 7835be5cca9af3b1ec11e37200c2f1d3 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A penetração em massa de equipamentos eletrônicos de maior eficiência energética em residências está resultando em distorções significativas das formas de onda de tensão e corrente dos modernos sistemas de distribuição. Há uma necessidade crescente de técnicas que permitam determinar o impacto coletivo destas cargas residenciais nos níveis de distorção harmônica. Tais técnicas podem ser usadas, por exemplo, para prever os impactos da adoção em massa de lâmpadas fluorescentes compactas. Nesse contexto, esta tese de doutorado propõe uma técnica probabilística para avaliação do impacto dessas cargas residenciais na qualidade de energia tanto no primário como no secundário dos sistemas de distribuição de energia elétrica. O método modela individualmente e de forma estocástica as injeções harmônicas dos típicos eletrodomésticos a partir da distribuição da probabilidade de que cada aparelho seja ligado, a qual foi obtida a partir da pesquisa de dados de comportamento de carga. O resultado é um circuito elétrico equivalente harmônico variável no tempo representando uma casa residencial. Além disso, um modelo probabilístico para transformadores de distribuição foi desenvolvido através da combinação do transformador e das casas conectadas. Resultados de medições de campo confirmaram a validade da modelagem proposta. Em seguida, a metodologia proposta foi aplicada para investigar o impacto de tais cargas residenciais sobre a qualidade de energia dos sistemas de distribuição, tanto no primário como no secundário. Impactos como distorção harmônica na tensão e corrente; carregamento do transformador; elevação da tensão e corrente do neutro; interferência telefônica foram avaliados. A evolução dos impactos ao longo dos próximos anos, a partir de dados de tendências de mercado, também foi determinada. Adicionalmente, realizaram-se estudos para verificar a eficácia de duas soluções possíveis para mitigar distorção harmônica, sendo que a primeira consistiu em adotar os limites de emissão harmônica definidos pelo guia técnico IEC; e a segunda consistiu na instalação de filtros harmônicos no primário do sistema de distribuição / Abstract: The proliferation of electronic-based residential loads has resulted in significant harmonic distortion in the voltages and currents of distribution power systems. There is an urgent need for techniques that can determine the collective harmonic impact of these modern residential loads. Such techniques can be used, for example, to predict the harmonic effects of widespread adoption of compact fluorescent lights (CFLs). In response to this need, this PhD thesis proposes a versatile Monte Carlo simulation method for evaluating the potential impact of such residential loads on the harmonic levels of power distribution systems. The method models the random harmonic current injections of residential loads by simulating their operating states. This is done by determining the switch-on probability of a residential load based on load research results. The result is a time-varying harmonic equivalent circuit representing a residential house. By combining multiple residential houses supplied from a service transformer, a probabilistic model for service transformers is also derived. Field measurement results confirmed the validity of the proposed technique. The proposed methodology is applied to a typical distribution system for evaluating the impact of residential loads on several power quality aspects. The results of different case studies proved to be valuable in answering the following questions: (1) What are the potential power quality impacts of distributed nonlinear residential loads on primary and secondary power distribution systems? The example impacts include voltage distortion, zero sequence harmonics, neutral voltage/current rise, telephone interference, metering error, increased losses, overloading of distribution transformers. (2) How serious the impacts will become when more and more energy efficient appliances and consumer electronics penetrates into the residential loads? (3) If the consequence is of concern, what are the strategies and options available for utilities to manage the problem? / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Sigmar Maurer Deckmann / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-26T00:15:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marafao_FernandoPinhabel_M.pdf: 4879723 bytes, checksum: d5a15dcd058b323693761e41d6bb0191 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Os recentes trabalhos envolvendo Teorias de Potências Instantâneas têm sido amplamente utilizados na elaboração de técnicas de análise de distúrbios elétricos e controle de dispositivos de condicionamento de energia. Tais teorias têm se mostrado bastante eficazes, particularmente no caso trifásico, no entanto restam algumas dúvidas ou discussões que ainda necessitam de estudos para que soluções definitivas sejam encontradas para casos gerais.O principal objetivo deste trabalho é apresentar duas decomposições de sinais temporais, as quais levam a uma alternativa interessante para o estudo das grandezas elétricas, de forma que permitem a identificação de várias parcelas distintas de tensão, corrente e potência, associando cada uma ao fenômeno físico responsável por sua origem. Espera-se portanto, que as decomposições e a metodologia de cálculo das componentes de potência instantânea apresentadas neste trabalho contribuam para que se encontre uma Teoria de Potências o mais geral e didática possível. Sobre as decomposições, uma permite encontrar a mínima corrente necessária para suprir a potência útil requerida pelas cargas do sistema elétrico, e pode ser aplicada a qualquer tipo de sinal temporal, independentemente de periodicidade, forma de onda, simetria ou número de variáveis. A outra por sua vez, permite separar as parcelas de tensão, corrente e potência de freqüências fundamentais, dos sinais responsáveis por distorção na forma de onda destas grandezas, o qual denominou-se resíduo dos sinais.N o âmbito de qualidade de energia, assunto de extrema importância na recente reformulação do setor elétrico mundial, acredita-se que as definições e discussões tratadas ao longo deste trabalho, possam auxiliar em diversas aplicações para manutenção e monitoração da qualidade da energia elétrica / Abstract: Instantaneous Power Theories have been widely exploited for electrical disturbance analysis and control applied to power conditioning equipment. These theories have shown to be very promising, particularly in the three-phase case, however several questions still require more researches to find definitive solutions in general cases.The main objective of this work is to present two time signal decomposition techniques, which consti-tute an interesting alternative to study electrical signals, allowing to identify voltage, current, and power components, associating each one with the corresponding physical phenomenon responsible for it. The signal decompositions and calculation methodologies presented in this work are intended to contribute for a more comprehensive Power Theory.About the two decompositions, the first one allows to find the minimum current needed to supply the active power required from electrical system loads, and it can be applied to any time function, independently of period, waveform, symmetry, or variables number. The second one allows splitting voltages, currents and power signals into fundamental waves and signals with harmonic and inter-harmonic frequencies. This last part is responsible for waveform distortions of the signals and it was named residual signal.Concerning power quality, a subject of extreme interest in the recent reformulation of worldwide electrical utilities, the definitions and discussion presented in this work are expected to be useful for several applications in order to maintain and monitor the electric power quality / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Submitted by Nathalya Silva (nathyjf033@gmail.com) on 2017-06-28T18:53:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_SistemaInteligenteSuporte.pdf: 7220905 bytes, checksum: f37e7c8fa38831e5d1198ddba5ee15f3 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-08-10T14:48:48Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_SistemaInteligenteSuporte.pdf: 7220905 bytes, checksum: f37e7c8fa38831e5d1198ddba5ee15f3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-10T14:48:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_SistemaInteligenteSuporte.pdf: 7220905 bytes, checksum: f37e7c8fa38831e5d1198ddba5ee15f3 (MD5) Previous issue date: 2017-02-21 / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um software que fornece um ambiente computacional para que o usuário possa realizar análises de Qualidade de Energia Elétrica (QEE) seguindo as normas estipuladas pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) através dos Procedimentos de Distribuição (PRODIST). Também é possível realizar análises de contribuição de impactos causados pela injeção de harmônicos na rede elétrica, apontando as possíveis parcelas percentuais de contribuição de cada Unidade Consumidora (UC), através de módulos que realizam um estudo de sensibilidade por meio de técnicas de Inteligência Computacional (IC) como Redes Neurais Artificiais (RNA), Árvores de Regressão (AR) e Regressão Linear Simples (RL). Para construção dos modelos são utilizados dados de séries temporais de harmônicos de corrente e de tensão que foram obtidos através de campanhas de medição. / This work presents the development of software that provides a computational environment so that the user can carry out analyzes of Quality of Eletrical Energy (QEE) following the rules stipulated by the National Eletrical Power Agency (ANEEL) through the Distribution Procedures (PRODIST). Also it is possible to do analysis of contribution of impacts caused by the injection of harmonics in the electric network, pointing out the possible percentage shares of contribution of each Consumer Unit (UC), through modules that perform a sensitivity study through Computational Intelligence (CI) techniques as Artificial Neural Network (ANN) Regression Trees (RT) and Simple Linear Regression (LR). For the construction of the models are used time series data of current and voltage harmonics that were obtained through measurement campaigns.

Orientador: Oscar Armando Maldonado Astorga / Banca: Durval Luiz Silva Ricciulli / Banca: Pedro da Costa Junior / Resumo: O uso de novas tecnologias em equipamentos e dispositivos de consumo de energia elétrica, vem sendo uma ferramenta cada vez mais utilizada para aumentar a eficiência energética na geração, transporte e distribuição de energia. Mesmo com a crise econômica dos últimos anos, a demanda de energia elétrica tem apresentado um crescimento constante em alguns setores da distribuição, principalmente no consumo de instalações residenciais. Neste tipo de instalação, a introdução de tecnologia LED no sistema de iluminação vem crescendo de forma sistêmica resultando em economia para o consumidor que paga a energia consumida em kWh, sem preocupação com aspectos importantes que o consumidor industrial enfrenta como o baixo fator de potência e a distorção harmônica presente na instalação. Este quadro tende rapidamente a mudar com a instalação, nas residências, dos novos medidores digitais pelas distribuidoras, capazes de medir estes tipos de parâmetros. Atualmente, quando vista do lado do sistema de geração, a economia do consumidor em kWh pode não representar uma economia na geração de energia pois, por tratar-se de cargas não lineares, a relação entre o consumo na instalação e a energia necessária que precisa ser gerada nas Usinas para o seu atendimento, medido em kVA, pode não apresentar a mesma vantagem ou mesmo ser uma desvantagem para o sistema elétrico. Este trabalho tem por objetivo apresentar uma análise da utilização de tecnologia LED na iluminação em instalações residenciais, lev... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The use of new technologies in equipments and power consumption devices, it has been a tool to increase energy efficiency in the generation, transmission, and distribution of energy. Even with the economic crisis of recent years, electricity demand has shown a steady growth in some distribution sectors, especially in the consumer residential. In this type of plant facilities, the use of LED technology in lighting grows systemically resulting in the economy for the residential consumer who pays per kWh, without regard to important aspects that industrial consumers face as a low power factor and harmonic distortion present in the installation. This frame quickly tends to change with home electrical circuits, new digital meters by distributors, capable of measuring such parameters. Currently, from the viewpoint of the power generation system, the consumer economy in kWh may not represent savings in energy production. This assumption is valid because, as it is in non-linear loads the ratio between consumption in the installation and the required power must be provided in plants for your service, measured in kVA, can not present the same advantage or even be a disadvantage to the electrical system. This study aims to present an analysis of the use of LED technology in lighting in residential systems, considering the non-linearity of this new technology and the subsequent introduction in the installation, the increase in electrical losses this may entail. For this purpose, an experimental setup was performed using some of the most common appliances in residential appliances. These devices operate in conjunction with the lighting system. Thus, the outcomes of the different analyses led to considerations for the consumer and the certification agency. The Brazilian utilities are deploying a new digital measurement scenario, and the service clients must observe ... (Complete abstract click electroni access below) / Mestre

Orientador: Elnatan Chagas Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T07:37:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bacurau_RodrigoMoreira_M.pdf: 7520389 bytes, checksum: 2e88cad485dbbbdbd306a531c0ed2298 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um módulo medidor de energia residencial capaz de medir, além do consumo de energia total, os parâmetros elétricos necessários para a discriminação de consumo de energia por aparelho. Também é apresentado um levantamento de quais parâmetros elétricos derivados das curvas de tensão e corrente são úteis para a definição de assinatura de cargas residenciais. Os resultados dos experimentos realizados indicaram a potência ativa, a potência reativa, o fator de potência, a tensão e corrente eficazes e as cinco primeiras harmônicas ímpares do sinal de corrente como os parâmetros mais adequados para uso em sistemas não intrusivos para identificação de consumo por aparelho. Graças a técnicas de programação e decisões de projeto acertadas, foi possível desenvolver um módulo medidor de alta precisão e baixo custo, usando um microcontrolador simples e de baixo consumo. Este módulo é capaz de calcular todas as grandezas elétricas supramencionadas a frequência de 46 Hz. Os valores de tensão, corrente, fator de potência, potência ativa e potência aparente apresentaram erros inferiores a 0,3% (para cargas resistivas). O erro nas componentes harmônicas do sinal de corrente foi de 0,03% para a componente fundamental, 0,58% para a 3ª harmônica, 3,69% para a 5ª harmônica, 6,63% para a 7ª harmônica e 11,81% para a 9ª harmônica. O medidor desenvolvido será usado no projeto "Sistema Inteligente de Gestão Energética para Unidades Consumidoras de Baixa Tensão" o qual consistirá em um sistema completo de gestão de consumo de energia residencial / Abstract: We present in this project the development of a residential power meter module capable of measuring besides the total energy consumption, the electrical parameters needed for power consumption breakdown. We also present a study of which electrical features derived from current and voltage waveforms are more adequate to define signatures of residential loads. The experimental results indicated that the active power, reactive power, power factor, voltage, current and the first five odd harmonics of the current signal are good parameters to use in Non-Intrusive Load Monitoring Systems - NILM. Thanks to the use of advanced programming techniques and right design decisions, we developed, using a simple microcontroller, a high-precision, low-power and low cost smart meter. This module is capable to calculate all electrical parameters above mentioned at 46 Hz frequency. The voltage, current, power factor active and apparent power presented errors lower than 0.3% for resistive loads. The error in the harmonics of the current signal was 0.03% for the fundamental harmonic, 0.58% for the 3rd harmonic, 3.69% for the 5th harmonic, 6.63% for the 7th harmonic and 11.81% for the 9th harmonic. The smart meter presented here will be used in a larger project entitled "Intelligent Energy Management System for Consumer Units Low Voltage" which consists of a complete management system of residential energy consumption / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Submitted by Carmen Torres (carmensct@globo.com) on 2018-02-05T18:07:49Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AvaliacaoAlgoritmosEvolucionarios.pdf: 15152588 bytes, checksum: 17f1be44824b1303f352e08ae2bc2063 (MD5) / Rejected by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br), reason: on 2018-02-07T16:17:24Z (GMT) / Submitted by Carmen Torres (carmensct@globo.com) on 2018-02-09T18:32:35Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AvaliacaoAlgoritmosMultiobjetivo.pdf: 7336466 bytes, checksum: 844408a690f2522ac2b67b232626c56f (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-02-21T17:14:20Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AvaliacaoAlgoritmosMultiobjetivo.pdf: 7336466 bytes, checksum: 844408a690f2522ac2b67b232626c56f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-21T17:14:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AvaliacaoAlgoritmosMultiobjetivo.pdf: 7336466 bytes, checksum: 844408a690f2522ac2b67b232626c56f (MD5) Previous issue date: 2017-08-10 / O crescimento dos grandes centros urbanos traz como consequência imediata o aumento das cargas nos sistemas de distribuição. Além disso, a crescente demanda implica em igual crescimento no consumo de reativos, que, como já se sabe, são sinônimos de perdas nos sistemas de potência, bem como de comprometimento de alguns de seus componentes. Dessa forma, é grande o desafio das concessionárias de distribuição de energia elétrica, uma vez que a dinâmica da carga imprime um maior esforço no que diz respeito ao planejamento da expansão e de melhorias no sistema. Como forma de mitigar os problemas gerados, a instalação de bancos de capacitores surge como solução prática, econômica e consolidada tecnicamente. Entretanto, há de se pensar no dimensionamento e posição de instalação dos bancos, de modo que alcancem o melhor desempenho possível. Paralelamente, o crescimento de cargas nos sistemas de distribuição introduz um novo paradigma, a presença de harmônicos provenientes de cargas não lineares. Uma das peculiaridades da presença simultânea de harmônicos e capacitores dentro de uma mesma rede elétrica é a possibilidade de ocorrência do fenômeno da ressonância, em que o valor das amplitudes de alguns componentes harmônicos ultrapassam os limites aceitáveis, produzindo diversos efeitos indesejados. Nesse contexto, este trabalho propõe a comparação entre duas técnicas evolucionárias de otimização multiobjetivo, o NSGA-II e o SPEA2, para a solução do Problema de Alocação e Dimensionamento de Bancos de Capacitores (PADBC) em redes de distribuição radiais, considerando os efeitos dos harmônicos na presença de cargas não lineares. / The rapid growth of urban areas bring, as a consequence, an increase in the amount of loads connected to the distribution grids. Furthermore, the increase in the demand implies in equal raise in reactive loads, which are known to cause losses in the network. Thus, the utilities have a great challenge ahead, as the dynamics of the load require a greater effort in terms of expansion and improvements of the grid. In an attempt to mitigate the problems caused, the allocation of capacitor banks can become a practical, economical and technically robust solution. Nevertheless, it is extremely important to analyze the sizing and positioning of the banks, in order to achieve the best possible outcome. In parallel, the increasing use of nonlinear loads cause harmonics to appear in the system. When in conjunction with capacitor banks, it is possible to develop the far more dangerous phenomenon of resonance, where the amplitude of some of the harmonics goes beyond acceptable limits, resulting in undesirable effects. In this context, this work proposes a comparison between two multiobjective optimization tehcniques, NSGA-II and SPEA2, to solve the problem of sizing and placement of capacitor banks in electric energy distribution grids, considering the effects of harmonics produced by nonlinear loads.

Submitted by Rosana Moreira (rosanapsm@outlook.com) on 2018-07-18T18:04:30Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_FerramentasApoioTomada.pdf: 6868217 bytes, checksum: e0d7650db6e4b0ab9e91fe2ec5acbee4 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-07-19T12:17:58Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_FerramentasApoioTomada.pdf: 6868217 bytes, checksum: e0d7650db6e4b0ab9e91fe2ec5acbee4 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-19T12:17:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_FerramentasApoioTomada.pdf: 6868217 bytes, checksum: e0d7650db6e4b0ab9e91fe2ec5acbee4 (MD5) Previous issue date: 2017-12-14 / O uso de Bancos de Capacitores (BCs) devidamente alocados vem constituindo, por muito tempo, uma das principais estratégias utilizadas para manter variáveis elétricas tais como módulo da tensão, fator de potência e carregamento de alimentadores dentro de um nível aceitável. A constante presença de harmônicos na rede acrescenta limitações no uso dessa estratégia, no entanto. Nesse contexto, este trabalho propõe a avaliação a posteriori do Índice de Ressonância (RI) no apoio à tomada de decisão juntamente com o emprego do algoritmo evolutivo multiobjetivo, SPEA2, na solução do Problema de Alocação Ótima de Bancos de Capacitores (PAOBC) em redes de distribuição radiais trifásicas considerando os fenômenos da ressonância e amplificação harmônicas devido a presença de cargas não-lineares. O PAOBC é abordado neste estudo considerando as mudanças da impedância equivalente da rede (driving point impedance) vista a partir do ponto de alocação do respectivo banco de capacitores, seja pela variação de carga durante o dia seja pelas inúmeras manobras a que o sistema é submetido. Os resultados aqui apresentados foram obtidos a partir da rede de distribuição radial trifásica IEEE 34 barras e a rede IEEE 123 barras, nas quais foram inseridos os modelos de três fontes harmônicas comumente encontradas em casos reais. Por fim, destaca-se a praticidade do uso de rotinas multiobjetivo na resolução do PAOBC e importância da avaliação de cenários de ressonância a fim de garantir o funcionamento adequado e seguro do sistema. / The use of properly allocated capacitor banks has long been one of the main strategies used to maintain electrical variables such as voltage, power factor and feeder loading within acceptable levels. However, the constant presence of harmonics in the grid limits the applicability of this strategy. In this context, this work proposes an a posteriori evaluation of the Resonance Index to support the decision making process, in conjunction with the multiobjective evolutionary algorithm, SPEA2, to solve the Optimal Capacitor Allocation Problem (OCAP) in three-phase radial distribution networks considering the harmonic resonance and amplification phenomena due to the presence of non-linear loads. A study of the variation of the equivalent impedance of the network (driving point impedance) seen from the allocation point of the respective capacitor bank, either by the variation of load during the day or by the numerous maneuvers to which the system is subjected. The results presented here were obtained from the IEEE 34-bus three-phase radial distribution network and the IEEE 123- bus network, in which the models from three different harmonic sources commonly found in real case scenarios were inserted. Finally, the convenience of the use of multiobjective routines in solving the OCAP and the importance of the evaluation of resonance scenarios in order to guarantee an adequate and safe operation of the system are highlighted.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2014-01-13T19:12:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_ProjetoMulticriterioFiltros.pdf: 1414471 bytes, checksum: 7d388f992f1bc71d8192a0db3f3a5064 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2014-01-15T12:17:58Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_ProjetoMulticriterioFiltros.pdf: 1414471 bytes, checksum: 7d388f992f1bc71d8192a0db3f3a5064 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-01-15T12:17:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_ProjetoMulticriterioFiltros.pdf: 1414471 bytes, checksum: 7d388f992f1bc71d8192a0db3f3a5064 (MD5) Previous issue date: 2013 / Devido ao auge do crescimento industrial na Região Norte e, em especial, o Pólo Industrial de Manaus (PIM), são necessários obter ferramentas matemáticas que facilitem ao especialista tomar decisões sobre a seleção e dimensionamento dos filtros harmônicos que proporcionam neutralizar os efeitos prejudiciais dos harmônicos gerados pelas cargas não lineares da indústria e alcançar conformidade com os padrões das normas de qualidade de energia correspondentes. Além disso, como os filtros harmônicos passivos têm a capacidade de gerar potência reativa à rede, estes meios são eficazes compensadores de potência reativa e, portanto, podem conseguir uma economia significativa no faturamento de energia elétrica consumida por essas instalações industriais. Esta tese tem como objetivo geral desenvolver um método matemático e uma ferramenta computacional para a seleção da configuração e parâmetros do projeto de um conjunto de filtros harmônicos passivos para sistemas elétricos industriais. Nesta ótica, o problema de otimização da compensação de harmônicos por meio de filtros passivos foi formulado como um problema multiobjetivo que considera tanto os objetivos da redução da distorção harmônica como da efetividade econômica do projeto considerando as características das tarifas brasileiras. Todavia, a formulação apresentada considera as restrições relevantes impostas pelas normas brasileiras e estrangeiras. A solução computacional para este problema foi conseguida, usando o algoritmo genético NSGA-II que determina um conjunto de soluções ótimas de Pareto (Fronteira) que permitem ao projetista escolher as soluções mais adequadas para o problema. Por conseguinte, a ferramenta computacional desenvolvida tem várias novidades como: não só calcula os parâmetros que caracterizam os filtros, como também seleciona o tipo de configuração e o número de ramos do filtro em cada barra candidata de acordo com um conjunto de configurações pré-estabelecidas; têm implementada duas normas para a avaliação das restrições de qualidade de energia (Prodist-Módulo 8 e IEEE 519-92) que podem ser selecionadas pelo usuário; determina soluções com bons indicadores de desempenho para vários cenários característicos e não característicos do sistema que permitem a representação das as variações diárias da carga; das variações dos parâmetros do sistema e dos filtros; avalia o custo das contas de energia numa rede elétrica industrial que tem diferentes condições de operação (cenários característicos); e avalia o efeito econômico de filtros de harmônicos como compensadores de potência reativa. Para desenvolver a ferramenta computacional adequada desta tese, foi empregado um modelo trifásico em coordenadas de fase para redes de energia elétrica industriais e de serviços onde foram feitos vários programas utilizando várias ferramentas computacionais adicionais. Estas ferramentas compreendem um programa de varredura de freqüência, um programa do fluxo de harmônicos por injeção de correntes e um programa de fluxo de potência à freqüência fundamental. Os resultados positivos desta tese, a partir da análise de vários exemplos práticos, mostram as vantagens do método desenvolvido. / Due to the importance of the industrial growth in the North and in particular the Industrial Pole of Manaus (PIM), it is important to have mathematical tools that facilitate the expert decisions on the selection and sizing of harmonic filters needed to neutralize the harmful effects of harmonics generated by nonlinear loads of industry and achieve compliance with the power quality standards. Moreover, as the passive harmonic filters have the capacity to generate reactive power to the network, they are effective compensating reactive power means and therefore can achieve significant savings in sales of electric energy consumed by these industrial facilities. This thesis aims to develop a mathematical method and a computational tool for the selection of the configuration and the design parameters of a set of passive harmonic filters for industrial electrical systems. In this direction, the optimization problem of compensation of harmonics through passive filters is formulated as a multi-objective problem that considers both the goals of reducing harmonic distortion as the economic effectiveness of the project considering the characteristics of the Brazilian system of tariffs. Moreover, the presented formulation considers relevant restrictions imposed by the national and foreign standards. A computational solution to this problem was achieved using the NSGA-II genetic algorithm which determines a set of Pareto optimal solutions (Frontier) that enable the designer to choose the most appropriate solutions to the problem. Furthermore, the computational tool developed has several new features as: not only calculates the parameters that characterize the filters, but also selects the type of configuration and the number of branches of the filter in each candidate bus according to a set of predetermined settings; has implemented two standards for assessing the constraints of power quality (Prodist Modulo-8 and IEEE 519-92) that can be selected by the user; determines solutions with good performance indicators for various characteristic and non-characteristic scenarios of the system that allow to represent: the daily variations of the load as well as the variations of system parameters and filters; evaluates the cost of energy bills in a grid that has different industrial operating conditions (characteristic scenarios) and assesses the economic effect of harmonic filters as reactive power compensators. To develop the computational tool of this thesis, it was used a phase-coordinates model for the electric power grids of industrial and services installations to program additional computational tools. These tools comprise a frequency scan program, a harmonic power flow program for the harmonic current injection method and a fundamental frequency power flow program. The positive results of this thesis, from the analysis of several practical examples show the advantages of the developed method.