Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-10-17T17:02:25Z No. of bitstreams: 1 janisonrodriguesdecarvalho.pdf: 972575 bytes, checksum: 5fe994a5a38fc60a5d01453d58003d1c (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-10-25T12:02:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 janisonrodriguesdecarvalho.pdf: 972575 bytes, checksum: 5fe994a5a38fc60a5d01453d58003d1c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-25T12:02:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 janisonrodriguesdecarvalho.pdf: 972575 bytes, checksum: 5fe994a5a38fc60a5d01453d58003d1c (MD5) Previous issue date: 2008-02-15 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta dissertação apresenta uma abordagem sobre a estimação de parâmetros de harmônicos/inter-harmônicos de sinais elétricos no cenário de freqüência variante. Como resultados, são obtidas duas novas metodologias, adequadas para o processamento de tais sinais. A primeira estrutura é baseada no erro de fase da Transformada Discreta de Fourier (DFT – Discrete Fourier Transform) para sinais com desvio de freqüência. Ela faz uso de filtros digitais para eliminação das oscilações dos resultados da DFT e estimação do desvio da freqüência do sinal. Com as equações de resposta em freqüência do filtro DFT são então realizadas as correções de amplitude e fase. A segunda estrutura, principal foco desta dissertação, é obtida com a associação de bancos de filtros e processamento multitaxa com ferramentas de estimação de parâmetros, neste caso os Phase-Locked Loop (PLL). Nesta estrutura, o banco de filtros é responsável pela decomposição do sinal analisado separando as componentes harmônicas. A utilização de dispositivos de diminuição de taxa, os downsamplers, possibilita que os PLLs possam realizar as estimações trabalhando com freqüência inferior à freqüência do estágio de filtragem. Para os harmônicos de alta ordem os parâmetros reais são obtidos, inclusive, a partir de sinais sub-amostrados, resultantes do processo de redução de taxa. A análise dos resultados obtidos com estas estruturas é realizada, sendo realizadas comparações com o desempenho do algoritmo tradicional STFT (Short-Time Fourier Transform), da DFT recursiva e de uma estrutura baseada em PLL encontrada na literatura. Com o intuito de implementação em tempo real em plataformas DSP (Digital Signal Processors) é realizado também o levantamento do esforço computacional aproximado, com comparações com os métodos já citados. / This dissertation discusses parameter estimation of harmonics/inter-harmonics of electrical signals under time-varying conditions. Two new suitable approaches for processing this kind of signals are proposed. The first one is based on phase error of DFT (Discrete Fourier Transform) result, occurring due to the frequency deviation of input signal. This method makes use of digital filters to prevent oscillations of DFT results, estimating the frequency with a simple linear equation. Magnitude and phase response of DFT filter are then used to provide correct estimations of amplitude and phase. The second one, the central focus of this work, is obtained from the association of a digital analysis filter bank and multirate processing with an estimation tool: the Phase-Locked Loop (PLL). The filter bank is responsible for decomposition of the analyzed signal, separating it in its harmonic components. Down-sampler devices follow the filter stage, resulting in an estimation stage working with reduced sampling rate. For high-order harmonics, parameters are estimated from signals obtained by undersampling operation. Simulations results are presented, comparing performance of proposed methods with performances of traditional STFT (ShortTime Fourier Transform) algorithm, DFT Recursive algorithm and PLL-based single rate structure found in literature. With the aim in a DSP-based platform implementation, approximated counts show the number of arithmetic operations of each method, pointing out the methods more suitable for this purpose.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2015-12-16T11:40:36Z No. of bitstreams: 1 thiagoribeirofurtadodemendonca.pdf: 2671419 bytes, checksum: 9751de9437139252fdb339ca32b4f21d (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2015-12-16T11:57:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 thiagoribeirofurtadodemendonca.pdf: 2671419 bytes, checksum: 9751de9437139252fdb339ca32b4f21d (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-16T11:57:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thiagoribeirofurtadodemendonca.pdf: 2671419 bytes, checksum: 9751de9437139252fdb339ca32b4f21d (MD5) Previous issue date: 2015-07-13 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Em face ao aumento da demanda por energia elétrica e maior confiabilidade em seu fornecimento, diversas metodologias de controle e proteção da rede elétrica estão sendo desenvolvidas. Para isso é de fundamental importância a utilização de técnicas de processamento de sinais que permitam a extração de forma precisa e rápida dos parâmetros da rede elétrica. O advento de novas tecnologias permitiu a modernização dos sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica, melhorando a eficiência energética e confiabilidade. Por outro lado, observou-se a proliferação na indústria de novas cargas, em sua maioria de natureza não linear, responsáveis pela geração de componentes harmônicos e inter-harmônicos que distorcem o sinal do sistema elétrico (tensão e corrente), dificultando a estimação de parâmetros importantes. Com o intuito de continuar provendo energia de forma segura e confiável, alguns pré-requisitos devem ser atendidos, tais como a baixa distorção harmônica, amplitude estável, baixa oscilação da frequência fundamental, entre outros. Hoje em dia, devido ao maior nível de cargas e equipamentos não lineares conectados a rede, rastrear estes parâmetros de qualidade de energia não é uma tarefa fácil. Para isso, novas técnicas de processamento de sinais devem ser combinadas às teorias de sistemas de potência como forma de estimar e acompanhar as mudanças destes parâmetros. Nesse contexto, diversos algoritmos vêm sendo implementados, cada um com suas especificidades e desempenho. O presente trabalho propõe o desenvolvimento de um novo filtro baseado no filtro Hanning, que é capaz de eliminar harmônicos e atenuar inter-harmônicos com maior eficiência além de ser mais estável quando se considera a implementação em ponto fixo. Este filtro foi combinado com um algoritmo capaz de ajustar seus coeficientes de acordo com a estimação da frequência fundamental de forma a garantir amostragem síncrona, ou seja, a frequência de amostragem será sempre múltipla inteira da frequência atual. Dessa forma, a estimação de amplitude e reconstrução de componentes são feitas com maior precisão mesmo quando se considera a natureza variante da frequência fundamental do sinal bem como a maior quantidade de harmônicos e inter-harmônicos presentes, retratando com maior fidelidade o sinal real do sistema de potência. Os resultados mostram-se superiores às técnicas já existentes, considerando sinais com frequências fora da nominal bem como com grande quantidade de componentes harmônicos e inter-harmônicos, atingindo uma melhoria de 74% em relação ao MAF e de quase 90% em relação ao Hanning convencional. / Due to the growing demand for energy provided in a more reliable way, several control, protection and monitoring methodologies are been developed. For this reason it is of great importance the utilization of appropriate signal processing techniques that allow a precise and fast extraction of parameters from the electrical grid. The advent of new technologies has enabled the modernization of the electric energy generation, transmission and distribution systems, improving its efficiency and service reliability. On the other hand, it was noted a widespread in the application of non-linear loads, responsible for generating harmonics and inter-harmonics components that distorts the electrical signal (voltage and current), hindering the estimation process of useful parameters. With the aim to keep providing energy in a safe and reliable way, some prerequisites must be taken into account, such as the low harmonic distortion, stable amplitude, low oscillation of the fundamental frequency among others. Nowadays, due to the widespread use of nonlinear loads and equipment coupled to the grid, tracking these power quality parameters is not an easy task. That is why novel approaches and techniques of signal processing must be combined with knowledge of power systems theory as a form to estimate and keep track of these measurements. Within this context several algorithms are been developed, each one with its specificity and performance. The present work proposes the development of a new filter, based on the Hanning filter, capable of eliminating harmonics and attenuate with more efficiency the inter-harmonic components besides being more stable for fixed point implementation. This filter is combined with an algorithm that enable the adjustment of its coefficients according to the frequency estimation, assuring a synchronous sampling process, that is, the sampling rate will always be an integer multiple of the actual system frequency. In this way, the amplitude estimation and component reconstruction are performed with better accuracy even when considering the time-varying nature of the fundamental frequency of the signal and the high amount of distortion due to harmonics and inter-harmonics, depicting with greater fidelity the true signal of power system. Results have shown better performance than the already known techniques, considering signal with off-nominal frequency as well as high level of harmonic and inter-harmonic distortion, reaching 74% of improvement in relation with MAF and almost 90% in relation of conventional Hanning.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2015-12-16T12:34:13Z No. of bitstreams: 1 andredinizdeoliveira.pdf: 3666386 bytes, checksum: 0179545867fe6173fdae7f0b67dff2d3 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2015-12-16T15:15:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 andredinizdeoliveira.pdf: 3666386 bytes, checksum: 0179545867fe6173fdae7f0b67dff2d3 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-16T15:15:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 andredinizdeoliveira.pdf: 3666386 bytes, checksum: 0179545867fe6173fdae7f0b67dff2d3 (MD5) Previous issue date: 2015-05-27 / Esta tese propõe dois métodos de estimação fasorial do componente fundamental. O pri-meiro estima o fasor na presença de componentes harmônicos, decaimento CC exponen-cial e ruído. O segundo estima o fasor na presença de componentes harmônicos, inter-harmônicos, inter-harmônicos variantes no tempo, decaimento CC exponencial e ruído. Todos os componentes de sinais utilizados são modelados e, para facilitar o entendimento dos métodos que serão propostos, os componentes são divididos em dois grupos: compo-nentes gerais e componentes extras. Alguns algoritmos de estimação existentes na litera-tura são estudados e dois são escolhidos para compor as proposições: DFT com suas va-riações e métodos de subespaços. O primeiro método sintetiza e implementa uma janela seguida da aplicação de uma DTFT para eliminar os componentes fundamental e harmô-nicos do sinal. O resultado é utilizado para estimar a influência do decaimento CC expo-nencial no componente fundamental. Esta influência é subtraída de uma estimação faso-rial via DFT para obter o componente fundamental correto. O segundo método utiliza esta mesma estrutura, entretanto insere um método de subespaço para calcular a frequência e constante de tempo dos componentes extras. Essa união cria um algoritmo distinto dos encontrados na literatura e nomeado de DTFT ESPRIT. A partir da possibilidade dos novos cálculos, o método consegue estimar o componente fundamental na presença de inter-harmônicos e inter-harmônicos variantes no tempo, além de harmônicos, decai-mento CC exponencial e ruído. / This thesis proposes two methods to estimate the phasor of the fundamental frequency component. The first one estimates the phasor in the presence of harmonic, decaying DC, and noise. The second one estimates the phasor in the presence of harmonics, inter-har-monics, time-varying inter-harmonics, decaying DC, and noise. All the signal compo-nents to be used are modeled and divided in two groups (general components and extra componentes) to better understand the proposed methods. The existing estimation algo-rithms in the literature are studied and described. Two algorithms are chosen as part of the new propositions: DFT and its variations and subspaces methods. The first method synthesizes and implements a DTFT window to eliminate the fundamental frequency and harmonic components of the signal. The result is used to estimate the influence of the decaying DC in the fundamental frequency component. This influence is subtracted from a phasor estimation via DFT in order to get the correct fundamental component. The second method has the same structure, however uses a subspace method for computing the frequency and time constant of the extra components. This combination creates a new algorithm named DTFT ESPRIT. From the new variable computing, the method is able to estimate the fundamental frequency component in the presence of different types of components as well as harmonics, decaying DC, and noise: inter-harmonics and time-varying inter-harmonics.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-02-11T12:44:23Z No. of bitstreams: 1 henriqueluismoreiramonteiro.pdf: 1229121 bytes, checksum: 42eac85a6ba4045f928f5e191a450601 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-02-26T11:59:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 henriqueluismoreiramonteiro.pdf: 1229121 bytes, checksum: 42eac85a6ba4045f928f5e191a450601 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-26T11:59:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 henriqueluismoreiramonteiro.pdf: 1229121 bytes, checksum: 42eac85a6ba4045f928f5e191a450601 (MD5) Previous issue date: 2014-02-17 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O cálculo de componentes harmônicos e inter-harmônicos é efetuado geralmente através do cálculo da FFT (Fast Fourier Transform). Porém, com a utilização desta ferramenta, alguns problemas podem ser ocasionados de modo que a energia do sinal original se espalhe ao longo do espectro de frequência. Isto proporciona o surgimento de componentes que na realidade não existem. Este fenômeno é definido como espalhamento espectral e acontece pelo fato de haver algum componente interharmônico fora da resolução da frequência da FFT ou pelo fato do sinal ser amostrado de forma assíncrona. Para o primeiro caso, utiliza-se a norma IEC 61000-4-7 que apresenta uma abordagem de grupos e subgrupos a fim de englobar a energia dos interharmônicos espalhada ao longo do espectro de frequência. Quanto ao sinal amostrado de forma assíncrona, são apresentados métodos de interpolação no domínio da frequência e no domínio do tempo para corrigir o resultado obtido através da FFT. Dessa forma, este trabalho faz uma abordagem da norma IEC e de cada método de interpolação, comparando-os com intuito de se conhecer o melhor método a ser aplicado para o cálculo dos componentes contidos no sinal, de acordo com a norma IEC 61000-4-7. / The harmonic and interharmonic components calculation is usually performance by using the FFT ( Fast Fourier Transform). However, through the use of this tool, some problems may arise due the fact that the original signal energy can spread over the frequency spectrum, promoting the appearance of not actually existing components. This phenomenon is defined as spectral leakage and happens because either there is some interharmonic component whose frequency does not match the frequency resolution of the FFT, or because the signal is sampled asynchronously. In the first case, IEC 61000-4-7 provides the groups and subgroups approaches to include the interharmonic energy spreads over the frequency spectrum. In the case of asynchronous sampled rate, interpolation methods are presented both in the frequency domain and in time domain for correcting the result obtained through the FFT. Thus, this work addresses IEC approach and presents how the time and frequency interpolation can be used to improve the IEC criteria. The interpolation methods are compared in order to find the best method to be applied for the calculation of the components contained in the signal, in accordance with IEC 61000-4-7.