Les phénomènes de couplage électromagnétique entre les lignes aériennes de transmission d'énergie et des structures voisines sont inévitables, surtout dans les zones densément peuplées. Les effets indésirables découlants de cette proximité sont variés, allant de l'établissement des tensions dangereuses à l'apparition de phénomènes de corrosion dus au courant alternatif. L'étude de cette classe de problèmes est nécessaire pour assurer la sécurité dans les alentours de la zone d'interaction et aussi pour préserver l'intégrité des équipements et des dispositifs présents. Cependant, la modélisation complète de ce type d'application implique la représentation tridimensionnelle de la région d'intérêt et nécessite des méthodes numériques de calcul de champs spécifiques. Dans ces travaux, des problèmes liés à la circulation de courants électriques dans le sol (ou de couplage dit conductif) seront abordés avec la méthode des éléments finis. D'autres problèmes résultants de la variation temporelle des champs électromagnétiques (ou de couplage dit inductif) seront aussi considérés et traités avec la méthode PEEC (Partial Element Equivalent Circuit) généralisée. Plus précisément, une condition limite particulière sur le potentiel électrique est proposée pour tronquer le domaine de calcul dans l'analyse par éléments finis des problèmes de couplage conductif et une formulation PEEC complète pour la modélisation de problèmes de couplage inductif est présentée. Des configurations tests de complexités croissantes sont considérées pour valider les approches précédentes. Ces travaux visent ainsi à apporter une contribution à la modélisation de cette classe de problèmes, qui tendent à devenir communs avec l'expansion des réseaux électriques. / Electromagnetic coupling phenomena between overhead power transmission lines and other nearby structures are inevitable, especially in densely populated areas. The undesired effects resulting from this proximity are manifold and range from the establishment of hazardous potentials to the outbreak of alternate current corrosion phenomena. The study of this class of problems is necessary for ensuring security in the vicinities of the interaction zone and also to preserve the integrity of equipment and devices there present. However, the complete modeling of this type of application requires the three-dimensional representation of the region of interest and needs specific numerical methods for field computation. In this work, the modeling of problems arising from the flow of electrical currents in the ground (the so-called conductive coupling) will be addressed with the finite element method. Those resulting from the time variation of the electromagnetic fields (the so-called inductive coupling) will be considered as well, and they will be treated with the generalized PEEC (Partial Element Equivalent Circuit) method. More specifically, a special boundary condition on the electric potential is proposed for truncating the computational domain in the finite element analysis of conductive coupling problems, and a complete PEEC formulation for modeling inductive coupling problems is presented. Test configurations of increasing complexities are considered for validating the foregoing approaches. These works aim to provide a contribution to the modeling of this class of problems, which tend to become common with the expansion of power grids. / Fenômenos de acoplamento eletromagnético entre linhas aéreas de transmissão de energia e outras estruturas vizinhas são inevitáveis, sobretudo emáreas densamente povoadas. Os efeitos indesejados decorrentes desta proximidadesão variados, indo desde o estabelecimento de potenciais perigosos até o surgimento de processos de corrosão por corrente alternada. O estudo desta classe de problemas é necessária para a garantia da segurança nas imediações da zona de interação e também para se preservar a integridade de equipamentos e dispositivos ali presentes. Entretanto, a modelagem completa deste tipo de aplicação requer a representação tridimensional da região de interesse e necessita de métodos numéricos de cálculo de campos específicos. Neste trabalho, serão abordadas as modelagens de problemas decorrentes da circulação de correntes elétricas no solo (ditos de acoplamentocondutivo) com o método dos elementos finitos. Também serão considerados problemas produzidos pela variação temporal dos campos eletromagnéticos (ditos de acoplamento indutivo), que serão tratados com o método PEEC(Partial Element Equivalent Circuit) generalizado. Mais especificamente, uma condição de contorno particular sobre o potencial elétrico é proposta para o truncamento do domínio de cálculo na análise de problemas de acoplamento condutivo com o método dos elementos finitos, e uma formulação completa tipo PEEC para a modelagem de problemas de acoplamento indutivo é apresentada. Problemas teste de complexidades crescentes são considerados para a validação das abordagens precedentes. Estes trabalhos visam fornecer desta forma uma contribuição à modelagem desta classe de problemas, que tendem a se tornar comuns com a expansão das redes elétricas.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-11-16T09:48:38Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Arthur Melo Pereira - 2017.pdf: 8324435 bytes, checksum: a36f9e13810ace212ce9d44a66fc2fb4 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-11-16T09:49:04Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Arthur Melo Pereira - 2017.pdf: 8324435 bytes, checksum: a36f9e13810ace212ce9d44a66fc2fb4 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-16T09:49:04Z (GMT). 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However, the lines constitute one of the great emitting sources of electric and magnetic fields of low frequency, which has caused concern and has been motivating fact of several studies, like the realized in this work. Therefore, in view of the scenario presented in the previous paragraph, it is necessary to establish ways of calculating the fields more and more precisely. For the calculation of the electric field is used the Image Method, the Maxwell Potential Coefficients Method and the Coulomb Law, and for the magnetic field the Biot-Savart's Law is used. The results obtained for the electric and magnetic fields were for infinite rectilinear geometries, finite rectilinear and for the conductors taking the form of a catenary, the latter geometry being the most real model for the arrangement of the conductors in a line. In all cases treated, an analytical and numerical approach was performed, in order to allow the calculation of the three geometries with accuracy. Taking advantage of the methodology of calculation of the fields, in addition this work proposes a method of support to the monitoring of transmission lines. The method consists of using the Genetic Algorithm associated to the values of the electric and magnetic fields measured to determine the parameters of the line, such as: phase spacing, cable-soil height, equivalent conductor diameter, current and operating voltage. Given the simplicity of implementation when compared to other methods, the achievement of satisfactory results and the need for a single measuring device to monitor the transmission line, the proposed method proves to be viable and promising to carry out the line monitoring process. / Em uma sociedade dependente da energia elétrica para a execução de diversas atividades do cotidiano, é normal que a sua utilização seja cada vez mais crescente no decorrer do tempo. Para realizar o transporte de toda energia elétrica é imprescindível o uso de linhas de transmissão, que com o aumento da demanda de energia inevitavelmente tenderam a se multiplicar pelo mundo e em especial pelo território brasileiro, dadas as suas dimensões continentais. Tendo em vista a função das linhas de transmissão para o sistema elétrico, é notável a sua importância no contexto do fornecimento de energia elétrica. No entanto, as linhas constituem uma das grandes fontes emissoras de campos elétricos e magnéticos de baixa frequência, o que tem causado preocupação e tem sido fato motivador de diversos estudos, como o realizado neste trabalho. Portanto, diante do cenário apresentado no parágrafo anterior, se faz necessário estabelecer formas de calcular os campos de maneira cada vez mais precisa. Para o cálculo do campo elétrico utiliza-se o Método das Imagens, o Método dos Coeficientes de Potencial de Maxwell e a Lei de Coulomb, já para o campo magnético a Lei de Biot-Savart é empregada. Os resultados obtidos para os campos elétricos e magnéticos foram para as geometrias retilíneas infinitas, retilíneas finitas e para os condutores assumindo a forma de uma catenária, sendo que essa última geometria constitui o modelo mais real quanto à disposição dos condutores em uma linha. Em todos os casos tratados foram realizadas uma abordagem analítica e numérica, de maneira a possibilitar o cálculo das três geometrias com exatidão. Aproveitando-se da metodologia de cálculo dos campos, adicionalmente este trabalho propõe um método de apoio ao monitoramento de linhas de transmissão. O método consiste em utilizar o Algoritmo Genético associado aos valores dos campos elétrico e magnético medidos para determinar os parâmetros da linha, como: espaçamento entre fases, altura cabo-solo, diâmetro equivalente dos condutores, corrente e tensão de operação. Dada a simplicidade de implementação quando comparado a outros métodos, a obtenção de resultados satisfatórios e a necessidade de um único aparelho de medição para monitorar a linha de transmissão, o método proposto mostra-se viável e promissor para realizar o processo de monitoramento de linhas.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-01-08T10:36:58Z No. of bitstreams: 1 wanderantunesgasparvalente.pdf: 4197156 bytes, checksum: 5b667869c3bb237e570559ddf4cbb30d (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-01-25T16:56:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 wanderantunesgasparvalente.pdf: 4197156 bytes, checksum: 5b667869c3bb237e570559ddf4cbb30d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-25T16:56:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 wanderantunesgasparvalente.pdf: 4197156 bytes, checksum: 5b667869c3bb237e570559ddf4cbb30d (MD5) Previous issue date: 2015-02-09 / O presente trabalho fundamenta-se no método das segmentações geométricas sucessivas (MSGS) para a construção de uma rede neural artificial capaz de gerar tanto a topologia da rede quanto o peso dos neurônios sem a especificação de parâmetros iniciais. O MSGS permite identificar um conjunto de hiperplanos no espaço Rn que, quando combinados adequadamente, podem separar duas ou mais classes de dados. Especificamente neste trabalho é empregado um aprimoramento ao MSGS com base em estimativas de densidade por kernel. Utilizando-se KDE, é possível encontrar novos hiperplanos de separação de forma mais consistente e, a partir daí, conduzir à classificação de dados com taxas de acerto superiores à técnica originalmente empregada. Neste trabalho, o MSGS aprimorado é empregado satisfatoriamente pela primeira vez para a identificação de padrões em sistemas de energia elétrica. O método foi ajustado para a classificação de faltas incipientes em transformadores de potência e os resultados apresentam índices de acerto superiores a trabalhos correlatos. O MSGS aprimorado também foi adaptado para classificar e localizar faltas inter-circuitos em linhas áreas de transmissão em circuito duplo, obtendo resultados positivos em comparação com a literatura científica. / This work is based on the method of successive geometric segmentations (SGSM) for the construction of an artificial neural network capable of generating both the network topology as the weight of neurons without specifying initial parameters. The MSGS allows to identify a set of hyperplanes in the Rn space that when properly combined, can separate two or more data classes. Specifically in this work is used an improvement to SGSM based on kernel density estimates (KDE). Using KDE, it is possible to find new hyperplanes of separation more consistently and, from there, lead to data classification with accuracy rates higher than originally technique. In this paper, the improved SGSM is first used satisfactorily to identify patterns in electrical power systems. The method has been adjusted to the classification of incipient faults in power transformers and the results have achieved rates above related work. The improved SGSM has also been adapted to classify and locate inter-circuit faults on double circuit overhead transmission lines with positive results compared with the scientific literature.