Este trabalho apresenta o desenvolvimento de algoritmos para determinação da estimativa da distância de ocorrência de falta em uma linha de transmissão de alta tensão, em relação a um terminal local, e também a classificação do tipo de falta, utilizando técnicas baseadas em redes neurais artificiais. Os testes e a validação dos algoritmos propostos são feitos a partir de dados simulados para os fasores de tensão e corrente, em regime permanente, com uso da linguagem MATLAB. Os fasores são obtidos com uso de cálculo tradicional de curto e parâmetros reais de uma linha de transmissão conhecida. Em casos reais os fasores seriam obtidos de amostras de tensões e correntes detectadas por dispositivos de proteção localizados nos terminais local e remoto da linha de transmissão em análise. As simulações das redes neurais para a classificação do tipo de falta e para a obtenção da estimativa da distância de falta foram feitas com duas rotinas escritas em MATLAB levando em consideração erros de medição dos fasores. Os resultados obtidos permitem avaliar a eficiência e a precisão dos algoritmos propostos em relação aos já existentes e conhecidos na literatura, e que usam somente equacionamento elétrico. / This work presents the development of algorithms for determination of the estimate of the distance of occurrence of fault in a high voltage transmission line, in relation to a local terminal, and also the classification of the fault type, using techniques based on artificial neural networks. The tests and the validation of the proposed algorithms are made using simulated data for the voltage and current phasors, in steady state, with use of the MATLAB language. The phasors are obtained with use of traditional calculation of short-circuit and real parameters of a known transmission line. In real cases the phasors would be obtained with samples of voltages and currents detected by protection devices located in the local and remote terminals of the transmission line in analysis. The simulations of the neural networks for the classification of the fault type and for the obtaining the estimate of the fault distance were done with two routines written in MATLAB taking into account measurement errors of the phasors. The obtained results allow to evaluate the efficiency and the accuracy of the proposed algorithms in relation to the already existent and known in the literature, and that use only electric equations.

Apesar do grande interesse no comportamento dinâmico das cargas, existe uma lacuna em investigações considerando o seu desempenho transitório, quando alimentadas por linhas de transmissão e a rejeição de carga ocorre com a abertura dos disjuntores do lado fonte, causando sobretensões temporárias. Este trabalho analisa as sobretensões temporárias causadas por este evento em uma carga de grande porte, constituída por motores síncronos e assíncronos, que pode operar parte do tempo somente com motores assíncronos. Para tanto, foi desenvolvido um modelo de motor de indução, segundo uma trnsformaçãoos eixos direto e de quadratura, com a finalidade de validar e efetuar comparações com o modelo existente no programa ATP. Dos vários testes de validação realizados e de posse de modelos confiáveis de máquinas, principalmente para os motores de indução, foram examinadas diversas situações operativas, com o programa ATP, procurando investigar as solicitações dielétricas em equipamentos e sobre-excitação de transformadores, quando a linha de transmissão opera com e sem compensação reativa. Dessa análise pode-se obter um panorama do risco operativo em diferentes cenários, verificando-se a necessidade de compensação reativa da linha. / In spite of the great interest in the dynamic behavior of loads, there is a gap in investigations considering their transient performance, when they are fed by transmission lines and a load rejection occurs with the tripping of the breakers of the source side, causing temporary overvoltages. This paper analyzes the temporary overvoltages caused by this event in a large load, constituted by synchronous and asynchronous motors, that can operate part of the time only with asynchronous motors. Therefore, a model of induction motor was developed, according to the direct and quadrature axes transformation, with the purpose to validate and make comparisons with the existent model in the ATP program. From several validation tests and using reliable machine models, mainly for the induction motors, some operative conditions were examined with the ATP program, trying to investigate equipment dielectric stresses and over-excitation of transformers, when the transmission line operates with and without reactive compensation. From this analysis it can be obtained an overview of the operative risk in different sceneries, being verified the need of reactivate compensation of the line.

As linhas de transmissão no Brasil formam uma imensa rede de transporte de energia elétrica denominada SIN (Sistema Interligado Nacional). Ao longo das áreas próximas às linhas existem corredores denominados faixa de passagem. Devido à alta tensão dos cabos energizados e aos riscos para a população e para o sistema, essas áreas têm restrições de uso. Contudo, sabe-se que, frequentemente, são registradas ocorrências de ocupações ilegais. O presente trabalho discute a questão das ocupações irregulares nas faixas de passagens das linhas de transmissão de energia elétrica em áreas urbanas no Brasil. Isto porque as variáveis que influenciam para ocorrência da infração estão localizadas preferencialmente nas cidades. A análise está focada nos fatores presentes nas adjacências das faixas de passagens. Foram identificadas três características propulsoras do descumprimento da regra: a tipologia do uso do solo, a associação das condições socioeconômicas e a densidade demográfica nas imediações dessas faixas. O estudo baseia-se nessas variáveis e faz uso das técnicas do geoprocessamento para a realização de uma série de tarefas necessárias para a execução do trabalho, como mapeamento do uso do solo, geração de buffer análise e produção de overlays. Os recursos das análises de agrupamento foram o meio usado para sintetizar os dados referentes à população, à renda e à escolaridade. O modelo desenvolvido foi aplicado e testado nos arredores da Linha de Transmissão 345 kV - Anhanguera-Guarulhos, situada na zona norte da cidade de São Paulo e que perpassa por áreas com diversos tipos de urbanização, diferentes níveis de renda, variadas classes sociais e muitos tipos de uso e ocupação do solo. / The Electric Power Transmission Lines in Brazil form an immense network of electricity transportation named the National Interconnected System (SIN). Along the nearby areas of the lines transmissions, there is a zone called line transmissions corridor. Due to the high-voltage of the power cables and the risks to the population and to the system, these areas have restrictions of use. However, it is known that illegal occurrences are frequently registered. The present work discusses the matter of irregular occupations in the line transmission corridors of the electric power transmission lines in urban areas in Brazil. It is because of the fact that the variables that influence this type of infringement are exceedingly present in cities. The focus of the analysis is on factors found in the vicinities of the lines transmission corridors. Three propelling characteristics of the rules non-compliance were identified: the soil use type, the association of socioeconomic conditions and the demographic density of the surrounding area. The study is based on these factors and uses geoprocessing techniques to perform a series of tasks required for the execution of this work, such as mapping the land use, generating the buffer analysis and producing the overlay analysis. The resources of the cluster analysis were used to synthesize data referring to the population, income and education. The developed model was applied and tested in the surroundings of the 345kV electric line transmission Anhanguera-Guarulhos, located in the northern part of the city of São Paulo, passing through areas with different types of urbanization, different income levels, various social classes and many types of land use.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2018. / Uma das fontes mais comuns de vibração em cabos condutores de transmissão de energia elétrica é a excitação eólica. Como o vento é constante, ele pode levar à fadiga do cabo, diminuindo assim o seu tempo de vida. Geralmente, linhas de transmissões aéreas são projetadas com grande rigor quanto às cargas estáticas. No entanto, para cargas dinâmicas - como incidências de vento - o mesmo rigor não é aplicado. Isso pode levar à falha dos condutores, causando enormes prejuízos econômicos e sociais. Uma das formas de aumentar o tempo de vida é diminuir as vibrações do cabo através de dispositivos chamados de Absorvedores Dinâmicos de Vibração - ADV. O objetivo desse trabalho é investigar o posicionamento de um ADV sob um critério baseado na energia total de vibração do cabo, dando suporte para a redução de amplitudes de vibração em linhas de transmissão existentes, evitando a paralização do fornecimento de energia elétrica para determinadas regiões. Primeiramente, apresenta-se um modelo que descreve o comportamento dinâmico do cabo e, realiza-se uma avaliação de suas frequências e modos naturais de vibração. Os resultados numéricos obtidos nessas etapas foram compatíveis com aqueles analíticos. Em seguida, utilizando elementos finitos, o comportamento do cabo é simulado sem forçamento externo, com forçamento e sem ADV e com forçamento e ADV acoplado. O desempenho do ADV é avaliado através da energia total do sistema e os melhores posicionamentos para o ADV são estabelecidos e comparados com o posicionamento sugerido pela CIGRÉ. Os resultados das simulações mostraram que o posicionamento do ADV de acordo com o método proposto ficaram próximos dos valores calculados pela norma para todas as frequências avaliadas. / One of the most usual types of vibration in overhead lines of electrical energy transmission is the aeolian excitations. As the wind is constant, it can lead to cable fatigue, and so decreasing its lifetime. Generally, overhead lines are designed with great accuracy regarding static loads. However, for dynamic loads - as wind incidences - the same accuracy is not applied. This can lead to conductors fail, causing huge economic and social damages. One way to increase the lifetime is decreasing the cable vibrations through mechanisms called Dynamic Vibration Absorbers - DVA. The aim of this work is investigating the performance of a DVA under a criterion based in the total energy of vibration on the cable, to serve as support for the reduction of the vibration amplitudes in the existing overhead lines, avoiding the blackout in some regions. Firstly, it is presented a model which describes the dynamic behavior of the cable and, it is evaluated the natural frequencies and modes. The numerical results obtained was consistent with the analytical ones. Then, using finite element methods - FEM - the cable is simulated without loading, with loading and without DVA and with loading and DVA coupled. The DVA performance is evaluated through the total energy of the system and the better positioning for the DVA are established and compared with the positioning suggested by CIGRÉ. The results of simulations showed the DVA positioning according to the proposed method was close to the CIGRE curves for all the evaluated frequencies.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:38:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6847_1.pdf: 7683147 bytes, checksum: 3107765a8c93d85d4953a52691f81e8d (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Estudos recentes têm trazido evidências e preocupações sobre os impactos dos campos elétricos e magnéticos nos seres humanos e nos equipamentos (Compatibilidade eletromagnética). Torna-se importante conhecer o ambiente eletromagnético de forma a assegurar a operação adequada e segura dos sistemas elétricos, respeitando os níveis máximos aceitáveis para o ser humano. A principal contribuição deste trabalho reside no desenvolvimento de uma nova metodologia para estimar a distribuição de campos elétricos e magnéticos provenientes de condutores curvos em áreas próximas de linhas de transmissão incluindo pátios de subestações. Nesta nova formulação, as curvaturas reais dos condutores são aproximadas por pequenos trechos de linhas retas, normalmente desprezadas em subestações e no caso de linhas de transmissão consideram-se linhas infinitas. Como contribuição adicional, os resultados das simulações são representados graficamente onde é possível visualizar a distribuição dos campos e dos acoplamentos eletromagnéticos da instalação facilitando o diagnóstico do perfil eletromagnético do ambiente. Este método resulta em uma maior precisão na estimativa dos campos eletromagnéticos no solo a partir dos condutores reais permitindo assim que um projeto mais eficiente com maior proximidade do solo seja avaliado. Este projeto mais eficiente por sua vez pode acarretar em redução de custos em projetos de linhas e subestações respeitando os limites das normas para equipamentos e exposição humana

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:40:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7614_1.pdf: 2492587 bytes, checksum: 9fdb3dceda854ab374cc2e324e109e2a (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / As cadeias de isoladores de vidro são largamente utilizadas tanto para isolar os condutores de eletricidade da terra como suportá-los mecanicamente nas torres das linhas de transmissão. A quebra parcial ou total das partes vítreas dos isoladores de vidro, por exemplo, por vandalismo, reduz drasticamente a suportabilidade à tensão elétrica devido à diferença de potencial e é um problema mundial porque é responsável por um número significativo de desligamentos não programados pelas empresas do setor elétrico. Na presente dissertação, visou-se estudar a tensão de disrupção numa cadeia de isoladores de vidro com diferentes unidades com a parte vítrea quebrada simulando uma linha de transmissão de 230 kV. Visou-se também desenvolver técnicas para aumentar a suportabilidade à tensão de disrupção aumentando a rigidez dielétrica da atmosfera em torno da cadeia de isoladores, assim como dos isoladores com aplicação de materiais dielétricos. Os seguintes experimentos foram realizados visando atingir os objetivos: (i) caracterizar os isoladores por radiografia digital para conhecer detalhes de sua estrutura interna; (ii) estudar a influência da distribuição dos isoladores de vidro com as saias vítrea quebradas ao longo da cadeia com dezesseis unidades, (iii) estudar a influência de atmosferas de ar e de gás SF6 sob pressões de até 1,3 atm numa câmara de acrílico utilizando até três isoladores e à freqüência industrial (60 Hz), (iv) estudar a utilização da jaqueta polimérica para aumentar a tensão disruptiva de isoladores. Estudos das tensões disruptivas foram realizadas em cadeias com 12, 10 e 9 isoladores de vidro com parte vítrea quebrada e distribuídos ao longo da cadeia em cinco diferentes configurações. Para efeito de comparação, a temperatura, pressão e umidade relativa foram corrigidas de acordo com a norma NBR 6936. As medidas de tensão disruptiva foram realizadas à freqüência industrial e sob impulso de manobra nas polaridades positiva e negativa. Como resultado, nas cadeias de isoladores de vidro com 6 unidades inteiras e 10 quebradas, observou-se uma diferença significante nos valores das tensões disruptivas em função da mudança na distribuição dos isoladores inteiros e quebrados ao longo da cadeia. Um resultado interessante ocorreu quando utilizamos 6 isoladores inteiros uniformemente distribuídos ao longo da cadeia e intercalados com 10 isoladores quebrados, onde obteve-se a tensão disruptiva de 459 kV, maior que quando utilizamos 7 isoladores inteiros intercalados com 9 quebrados, onde obteve-se o valor de tensão disruptiva de 448 kV. Este resultado pode ser atribuído à distribuição não uniforme de campo elétrico ao longo da cadeia e aumento do caminho. Nos ensaios com a câmara de atmosfera controlada, não se observou influência significativa da atmosfera de ar e SF6 e da pressão no valor da tensão disruptiva nos isoladores de vidro com as saias quebradas, que foi em torno de 15 kV. Por outro lado, o valor da tensão disruptiva para isoladores inteiros sob atmosfera de SF6 e sob a pressão de 1.3 atm alcançou um valor de 120 kV, enquanto que o valor da tensão disruptiva na atmosfera de ar e pressão local foi de 80 kV. Estudo comparativo sobre a tensão disruptiva da cadeia de 16 isoladores de vidro com as partes de vidro totalmente quebradas mas com pinos revestidos com jaqueta de nylon mostrou que a tensão disruptiva foi de 375 kV, que é cerca de 3,5 vezes superior do que uma cadeia com 16 isoladores quebrados convencionais. Consequentemente, os resultados positivos obtidos no presente trabalho poderão, com estudos mais detalhados, assegurar no futuro: um maior segurança na atuação das equipes que trabalham na manutenção de linhas energizadas e minimizar a quantidade de desligamentos das linhas de transmissão

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de algoritmos para determinação da estimativa da distância de ocorrência de falta em uma linha de transmissão de alta tensão, em relação a um terminal local, e também a classificação do tipo de falta, utilizando técnicas baseadas em redes neurais artificiais. Os testes e a validação dos algoritmos propostos são feitos a partir de dados simulados para os fasores de tensão e corrente, em regime permanente, com uso da linguagem MATLAB. Os fasores são obtidos com uso de cálculo tradicional de curto e parâmetros reais de uma linha de transmissão conhecida. Em casos reais os fasores seriam obtidos de amostras de tensões e correntes detectadas por dispositivos de proteção localizados nos terminais local e remoto da linha de transmissão em análise. As simulações das redes neurais para a classificação do tipo de falta e para a obtenção da estimativa da distância de falta foram feitas com duas rotinas escritas em MATLAB levando em consideração erros de medição dos fasores. Os resultados obtidos permitem avaliar a eficiência e a precisão dos algoritmos propostos em relação aos já existentes e conhecidos na literatura, e que usam somente equacionamento elétrico. / This work presents the development of algorithms for determination of the estimate of the distance of occurrence of fault in a high voltage transmission line, in relation to a local terminal, and also the classification of the fault type, using techniques based on artificial neural networks. The tests and the validation of the proposed algorithms are made using simulated data for the voltage and current phasors, in steady state, with use of the MATLAB language. The phasors are obtained with use of traditional calculation of short-circuit and real parameters of a known transmission line. In real cases the phasors would be obtained with samples of voltages and currents detected by protection devices located in the local and remote terminals of the transmission line in analysis. The simulations of the neural networks for the classification of the fault type and for the obtaining the estimate of the fault distance were done with two routines written in MATLAB taking into account measurement errors of the phasors. The obtained results allow to evaluate the efficiency and the accuracy of the proposed algorithms in relation to the already existent and known in the literature, and that use only electric equations.

Este trabalho tem por objetivo apresentar o desenvolvimento e a implementacao em uma rotina computacional, de algoritmos para a localizacao de faltas em linhas de transmissao com subestacoes conectadas em derivacao. Os algoritmos propostos neste trabalho integram uma metodologia para localizacao de faltas, que e capaz de identificar corretamente o ponto de ocorrencia do defeito utilizando as componentes de fase dos fasores de tensoes e correntes, calculadas atraves dos registros desses sinais, efetuados por oscilografos digitais e/ou reles de protecao instalados nos terminais da linha de transmissao. Alem disso, a metodologia para localizacao de faltas tem acesso aos parametros eletricos da linha e informacoes sobre o tipo de ligacao e o carregamento dos transformadores conectados aos terminais das derivacoes. Este trabalho apresenta tambem o desenvolvimento dos modelos para os elementos do sistema de transmissao, em componentes de fase. Estes modelos sao utilizados pelos algoritmos que integram a metodologia para localizacao de faltas. / This research presents the development and implementation in a computational routine, of algorithms for fault location in multi-terminal transmission lines. The algorithms proposed in this work are part of a fault location methodology, which is capable of correctly identifying the fault point based on voltage and current phase components. The voltage and current phasors are calculated using measurements of voltage and current signals from intelligent electronic devices, located on the transmission line terminals. The algorithms have access to the electrical parameters of the transmission lines and to information about the transformers loading and their connection type. This work also presents the development of phase component models for the transmission system elements used by the fault location algorithms, that are part of the fault location methodology.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a implementação computacional de um algoritmo para a localização de faltas em linhas de transmissão. O algoritmo proposto é baseado em métodos heurísticos, isto é, Algoritmos Genéticos (AG) e Pattern Search (PS), sendo capaz de identificar o ponto de ocorrência da falta utilizando fasores de tensão e corrente de pré e pós-falta, estimados a partir de medições disponíveis apenas no terminal local da linha de tranmsissão. Nesta abordagem, ambas as ferramentas de otimização possuem natureza heurísticas sendo menos propensas a cair em valores mínimos locais, o que implica uma maior eficiência e precisão na determinação da localização da falta. Além disso, o método utiliza potências de curto-circuito monofásicas e trifásicas de ambos os terminais da linha (local e remoto), a fim de obter seus equivalentes de Thévenin, e os parâmetros elétricos da linha de transmissão. Com o objetivo de avaliar o desempenho do algoritmo proposto, consideram-se nas simulações quatro sistemas de transmissão diferentes, que representam sistemas reais de transmissão brasileiros. O primeiro está constituído por uma típica linha de transmissão de 138 [kV] com circuito duplo, e os outros três sistemas são constituídos por linhas de transmissão típicas de 230, 500 e 765 [kV] com circuito simples. A partir dos quatro sistemas de transmissão simulados no software Alterative Transients Program (ATP/EMTP), foram gerados um total de 928 situações de falta. A versão do algoritmo desenvolvido para localização de faltas foram descritas e implementadas, através do software científico MATrix LABoratory (MATLAB), apresentando resultados com altos níveis de precisão. / This paper presents the development and implementation of a computational algorithm for location faults in transmission line. The proposed algorithm is based on heuristic methods, namely AG and PS, being able to identify the occurrence of the fault point using phasor voltage and current pre and post-fault, estimated from measurements available only on the local terminal of the transmission line. In this approach, both optimization tools have heuristic nature being less prone to falling into local minimum values, which implies grater efficiency and accuracy in the determination of fault location. Moreover, the method use singles-phase and three-phase short-circuit powers of both the line terminals (Local and remote), to obtain the Thévenin equivalent and the electrical parameters of the transmission line. In order to evaluate the performance of the proposed algorithm were considered four different transmission systems; these systems represent real systems of Brazilian transmission. The first this made up of a transmission line typical of 138 [kV] with double circuit, the other three systems are made up of transmission line typical of 230, 500 and 765 [kV] of single circuit. Whereas the four simulated transmission systems in the softwareATP/ EMTP, generated a total of 928 situations fault. The version of the algorithm designed to locate faults, have been described and implemented through scientific software MATLAB, presenting results high levels of accuracy.

O desempenho de uma linha de transmissão de energia está diretamente ligado ao número médio anual de descargas que nela incidem, o qual depende da densidade média de descargas ao solo na região e também do grau de exposição da linha. Modelos com diferentes graus de complexidade são encontrados na literatura para a estimativa da área de atração de estruturas a descargas atmosféricas. Entretanto, além das grandes simplificações sobre a física das descargas nas quais a maioria desses modelos se baseia, até recentemente não era possível considerar a configuração tridimensional das estruturas. Essa é uma limitação importante, pois detalhes do objeto afetam o campo elétrico e, consequentemente, o processo de formação do líder ascendente. Nesse contexto, o modelo desenvolvido em 2006 por Becerra e Cooray - SLIM (\"self-consistently interception model\") utiliza os conceitos mais recentes da física das descargas para a análise dos processos de formação e propagação do líder. Ao contrário dos demais modelos, o SLIM possibilita que se leve em conta a geometria tridimensional da estrutura. O modelo foi validado com base em comparações entre valores de campo elétrico para estabilização do líder em função da altura calculados e medidos em experimentos utilizando a técnica de descargas provocadas por foguetes, tendo-se obtido excelente concordância entre os resultados. Este trabalho destaca os aspectos mais importantes do SLIM e apresenta uma análise comparativa do mesmo com outros modelos bastante conhecidos, como o Modelo Eletrogeométrico, o Modelo de Eriksson e o Modelo de Rizk, além do procedimento simplificado recomendado pelo Guia IEEE Std. 1243. A análise é feita em termos da distância e do raio de atração, do número de descargas incidentes em uma linha de transmissão e do desempenho da mesma frente a descargas atmosféricas, discriminando as taxas de falhas causadas por falha de blindagem e por \"backflashover\". / In general, about 20 % to 60 % of the electric power service interruptions of distribution lines are attributed to lightning. For transmission lines, a typical figure is 70 %. The appraisal of the lightning performance of a power line is related to its mean flash collection rate, which depends on the mean ground flash density of the region and on the line exposure to direct lightning strokes. Models of different degrees of complexity are found in the literature for the estimation of lightning striking distances of objects and structures. However, besides the oversimplifications of the physical nature of the lightning discharge on which most of the models are based, till recently the tridimensional structure configuration could not be considered. This is an important limitation, as edges and other details of the object affect the electric field and, consequently, the upward leader initiation. Within this context, the self-consistently interception model (SLIM) proposed in 2006 by Becerra and Cooray is state-of-the-art leader inception and propagation leader model based on the physics of leader discharges which, unlike the other existing models, enables the tridimensional geometry of the structure to be taken into account. For the validation of the model, data obtained in rocket-triggered lightning experiments were used and an excellent agreement was found between measured and calculated leader stabilization electric fields as a function of the height of the rocket. This work describes the most important aspects of the new model and presents a comparative analysis of SLIM and other well-known model such as the Electrogeometric Model (EGM), Erikssons Model, and Rizks Model, as well as the simplified procedure recommended by IEEE Std. 1243. The analysis is done in terms of the striking distance, attractive radius, and the flash collection rate of a transmission line, as well as on its lightning performance, discriminating between the failure rates caused by shielding failure and backflashover.