Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Resumo: Neste projeto de pesquisa, é abordado o problema de desligamento ótimo de linhas de transmissão, chamado de Problema OTS, para otimizar os custos de operação de um sistema de energia elétrica, isto é, para minimizar os custos de operação da geração para atender um perfil de demanda especificado. Foram priorizados tópicos de pesquisas considerados problemáticos na otimização do problema OTS, tópicos identificados através de uma revisão bibliográfica das publicações mais relevantes relacionadas com o problema OTS. Assim, um tópico abordado na pesquisa é o desenvolvimento de estratégias para reduzir o número relativamente elevado de linhas de transmissão que são desligadas, já que o desligamento de muitas linhas de transmissão produzem uma redução de custo insignificante. Outro tópico abordado é o problema de geração de soluções ótimas que produzem ilhamento do sistema elétrico ou até a formação de vários setores do sistema de energia elétrica operando de forma independente. O terceiro tópico é o desenvolvimento de um modelo matemático que representa as linhas iguais conectadas em paralelo entre duas barras por uma linha simples equivalente. Finalmente, é iniciada a análise teórica para encontrar os argumentos consistentes que permitam explicar os motivos pelos quais o desligamento de uma linha de transmissão melhora a operação de um sistema de energia elétrica contradizendo a lógica fundamental existente entre os engenheiros de operação. Esse tópico, chamado de paradoxo de Brae... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this research project, the optimal transmission switching (OTS) problem is addressed to optimize the operating costs of an electric power system, i.e., to minimize the generation costs to meet a specified demand profile. Priority was given to topics of research considered problematic in the optimization of the OTS problem, that were identified through a review of the most relevant publications related to the OTS problem. Thus, a topic addressed in the work is the development of strategies to reduce the relatively high number of disconnected transmission lines, since disconnecting many transmission lines produces insignificant cost reduction. Another topic addressed is the problem of generating optimal solutions that produce islanding of the electrical system or even the formation of several sectors of the electric power system operating independently. The third topic is the development of a mathematical model that represents the equal lines connected in parallel between two buses by an equivalent simple line. Finally, the theoretical analysis to find consistent arguments that allow explaining the reasons why the disconnection of a transmission line may improve the operation of an electric power system contradicting the fundamental logic existing among the operation engineers, is introduced. This topic, called the Braess paradox, is not addressed in any of the references reviewed during the development of this research project. In all of these proposals, the fundamental ide... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The need for transmission lines expansion (TL) is evident in the face of growing electrical energy demand in Brazil as well as the great distances between generation and consumption centers. It is known that numerous failures can interrupt the energy transmission and the towers collapse is among the main reasons, causing huge losses to both electrical energy companies and final users. Thus, it is crucial to understand the mechanical behavior of these structures, considering the different actions that they can act so that the energy transmission can take place in a safe, efficient and economical way. In this context, this paper deals with the static and dynamic response evaluation of guyed lattice metallic towers of TLs submitted to broken conductor and broken lightning-rod cable. For this purpose, numerical models of isolated tower and completed stretch of TL were developed, including all components, towers, insulator chains, lightning-rod cables, conductor cables and prestressed stay cables. The models are subjected to static analysis through "equivalent static loads" application coming from the broken cable and dynamic analysis, in the time domain, using the method of direct integration of equations of motion explicitly, with central finite differences. The static and dynamic responses are given in terms of nodal displacements at the top and normal stresses in the tower bars. Finally, the results of the dynamic analysis in the time domain are compared with those determined by static analysis, employed in the usual design practice, that is, the peak and final values (after the structure stops vibrating) are compared with the static response values in order to verify the validity of the model used in the design practice. / A necessidade da expansão de linhas de transmissão (LTs) fica evidente diante da crescente demanda por energia elétrica no Brasil, além das grandes distâncias entre a geração e os centros consumidores. Sabe-se que inúmeras falhas podem interromper a transmissão da energia, e o colapso de torres está entre as principais, causando enormes prejuízos, tanto as companhias de energia elétrica quanto aos consumidores finais. Dessa forma, torna-se fundamental o conhecimento do comportamento mecânico destas estruturas, frente às diferentes ações que podem atuar, para que o transporte de energia ocorra de maneira segura, eficiente e econômica. Neste contexto, o presente trabalho trata da avaliação da resposta estática e dinâmica de torres metálicas treliçadas estaiadas de LTs submetidas à ruptura de cabo condutor e de cabo para-raios. Para isso, foram desenvolvidos modelos numéricos de torre isolada e de um trecho completo de LT, incluindo todos componentes, torres, cadeias de isoladores, cabos para-raios, cabos condutores e cabos de estais pré-tensionados. Os modelos são submetidos a análises estáticas, através da aplicação de cargas estáticas equivalentes oriundas da ruptura de cabo, e análises dinâmicas, no domínio do tempo, empregando o método de integração direta das equações do movimento, de forma explícita, com diferenças finitas centrais. As respostas estática e dinâmica são dadas em termos de deslocamentos nodais no topo e esforços normais nas barras da torre. Por fim, os resultados da análise dinâmica no domínio do tempo são comparados com os determinados por meio da análise estática, empregada na prática usual de projeto, ou seja, são comparados os valores de pico e os valores finais (após a estrutura parar de vibrar) com os valores da resposta estática, a fim de verificar a validade do modelo empregado na prática de projeto.

Esse trabalho de pesquisa apresenta um estudo detalhado sobre guias de ondas integrados ao substrato (SIW) operando em frequências de micro-ondas com base na teoria de guias de ondas retangulares (RWG). O estudo sobre guias SIW associa equações apresentadas na literatura e utiliza simulações eletromagnéticas para desenvolver um procedimento de projeto bem definido. É considerada a integração entre guias SIW e linhas de transmissão de microfita, projetando-se transições entre essas duas estruturas com o propósito de prover casamento de impedância e de viabilizar a caracterização em frequências de micro-ondas. São apresentadas considerações sobre processos de fabricação de circuitos SIW em substratos constituídos por laminados de alta frequência. Uma vez estabelecidos os procedimentos de fabricação e os critérios de projeto, a tecnologia SIW é aplicada ao projeto de três guias de ondas SIW nas bandas S e X, que foram fabricados empregando laminados de alta-frequência. Foram projetados dois filtros SIW passa-faixa empregando cavidades ressonantes e postes metálicos indutivos. Os dois filtros operam na frequência central de 10,61 GHz, sendo que um deles tem banda de passagem de 7,5%e é de 3ª ordem e o outro filtro tem banda de passagem de 15%, sendo de 5ª ordem. Foram realizadas comparações entre o desempenho simulado e experimental das estruturas SIW projetadas. Os resultados de simulações eletromagnéticas e experimentais demonstraram boa concordância. Os projetos em tecnologia SIW apresentados neste trabalho de pesquisa possuem perdas de retorno melhores que 10 dB na banda de operação e perdas por inserção de 1,0 dB a 1,5 dB. É apresentada a análise da sensibilidade do desempenho dos guias de ondas e filtros SIW projetados a desvios dimensionais típicos do processo de fabricação por microfresagem mecânica. Com os resultados experimentais e de simulação foi possível validar os procedimentos de projeto e de fabricação de circuitos SIW operando em frequências de micro-ondas. / This research work presents a detailed study about substrate integrated waveguide (SIW) operating in microwave frequencies based on rectangular waveguides (RWG) theory. The study about SIW associates equations presented at the literature and uses electromagnetic simulations to develop a well-defined design procedure. Is considered the integration between substrate integrated waveguides and microstrip line, designing transitions between these two structures with the aim to provide impedance matching and make possible the characterization in microwave frequencies. Considerations are made about the manufacturing process of the SIW circuits on planar dielectric substrate. Once established a manufacturing process and a design procedure, the SIW technology is applied in three waveguides to operate in S and X bands. Was designed two band-pass filters with central frequency of 10,61 GHz, where one of them has band-pass of 7,5% and it is third order filter and the another one has band-pass of 15,0% and it is five order filter. Was made comparison between simulated results and experimental results for the all designed structures. The simulated results and the experimental results shown good agreement. The projects in SIW technology shown in this research work has return loss better than 10dB in the operation band and insertion loss between 1,0 dB and 1,5dB. Is shown a sensibility analysis of the waveguides and filters performance in SIW technology to evaluate the layout differences caused by manufacturing process. With the experimental results and simulation results was possible validate the design procedures and the manufacturing process of the SIW circuits operating in microwave frequencies.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A busca por soluções mitigatórias, no que tange aos efeitos das sobretensões transitórias atreladas às manobras de energizações e religamentos das linhas de transmissão, contemplam um tema desafiador e com fortes impactos sobre a coordenação de isolamento dos sistemas elétricos. Muito embora o reconhecimento de propostas clássicas e comerciais para a atenuação destes fenômenos, outras possibilidades, certamente, ainda são meritórias de destaque e investigações. Neste contexto, a presente dissertação encontra-se alicerçada na exposição dos fundamentos físicos e matemáticos de uma estratégia baseada em chaveamentos controlados, cujos instantes para o religamento da linha são pré-programados. A avaliação computacional da eficácia da metodologia é realizada utilizando o simulador ATP, no qual são efetuados estudos em um sistema elétrico típico submetido à curtos-circuitos sucedidos por desligamentos e subsequentes religamentos, sob a ação da tecnologia aqui focada e na ausência da mesma. / The search for mitigation solutions, with respect to the effects of overvoltages linked to the energization and reclosing maneuvers of transmission lines include a challenging subject with strong impact on the insulation coordination of electrical systems. Although the recognition of classical and commercial proposals to mitigate these phenomena, other possibilities are certainly still worthwhile highlighting and investigations. In this context, the present work is grounded in the exposure of the physical and mathematical foundations of a strategy based on controlled switchings, whose moments to the line reclosing are pre-programmed. The computational evaluation of the effectiveness of the methodology is made using the ATP simulator, which are studies in a typical electrical system subjected to the action of short-circuits fallowed by shutdowns and subsequent reclosing, under the action of technology here focused and lack thereof. / Dissertação (Mestrado)

Introdução- As Leucemias Linfocíticas Agudas (LLA) constituem-se na mais comum das neoplasias em crianças. Alguns estudos epidemiológicos identificaram riscos aumentados de LLA em crianças expostas a campos magnéticos gerados por linhas de força de alta tensão, porém, essa associação não foi confirmada por outros estudos. Objetivo- Verificar a associação entre exposição a campos magnéticos e a incidência da LLA em crianças residentes na Região Metropolitana de São Paulo, considerando-se a distância das residências das crianças de linhas de transmissão de energia (88, 138, 230, 345 e 440 kV). Métodos- Estudo casocontrole de base populacional. Os casos foram selecionados em cinco hospitais na capital do município de São Paulo, que concentram o atendimento a crianças com LLA. Quatro controles populacionais foram selecionados para cada caso, emparelhados por sexo, idade e cidade de nascimento. Casos e controles foram entrevistados utilizando-se questionário similar para obtenção de informações sobre as variáveis de interesse e potenciais variáveis de confusão. Os domicílios foram avaliados em relação às distâncias de linhas de transmissão de energia mais próxima utilizando-se o Global Positioning System (GPS). Na análise da associação entre campos magnéticos e LLA foi utilizada regressão logística condicional, incluindo o controle de potenciais variáveis de confusão. Foram calculados os odds ratios (OR) e os respectivos intervalos com 95 por cento de confiança (IC95 por cento). Resultados- A associação entre a distância de linhas de transmissão e LLA foi ajustada pela variável escolaridade da pessoa entrevistada, resultando em OR de 2,91 (IC95 por cento 0,92-9,22). Conclusão- Concluiu-se que, crianças residentes a menos de 160 metros de linhas de transmissão de energia na RMSP apresentam risco maior, porém não estatisticamente significativo de desenvolver LLA quando comparadas com as que residem a mais que 160 metros. / Introduction-The Acute Lymphocytic Leukemia (ALL) is the most common cancers in children. Some epidemiological studies have identified increased risk of ALL in children exposed to magnetic fields generated by high voltage power lines, however, this association was not confirmed by other studies. Purpose- Check the association between exposure to magnetic fields and the incidence of ALL in children residing in the Metropolitan Region of São Paulo, considering the distance from childrens home and transmission lines (88, 138, 230, 345 and 440 kV). Methods- A population-based case-control study. The cases were selected in five hospitals in the city of Sao Paulo, which account for the care of children with ALL. Four population controls were selected for each case, matched by sex, age and city of birth. Cases and controls were interviewed using a similar questionnaire to obtain information on the interest variables and potential confounding variables. The homes were evaluated by distances of the nearest transmission lines using the Global Positioning System (GPS). To examine the association between magnetic fields and ALL was used conditional logistic regression, including the control of potential confounding variables. We calculated the odds ratios (OR) and their 95per cent confidence interval (95 per cent CI). Results-The association between the distance of transmission lines and ALL was adjusted by education of the person interviewed, and the OR was 2.91 (95 per cent CI 0.92-9.22). Conclusion- Children living at less than 160 m of power transmission lines in RMSP have higher risk, though not statistically significant, when compared with those living in more than 160 m.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-12-22T11:06:45Z No. of bitstreams: 1 rodrigovianello.pdf: 847018 bytes, checksum: 7ad17011832e8156b0fa361091a1375a (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-12-22T12:53:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rodrigovianello.pdf: 847018 bytes, checksum: 7ad17011832e8156b0fa361091a1375a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-22T12:53:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rodrigovianello.pdf: 847018 bytes, checksum: 7ad17011832e8156b0fa361091a1375a (MD5) Previous issue date: 2010-02-24 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho apresenta a proposição de duas metodologias inovadoras no campo da estimação fasorial. A primeira delas propõe a estimação do fasor da componente fundamental na presença de harmônicos e decaimento CC exponencial e é baseada na aplicação de filtros DFT (Discrete Fourier Transform) e de alguns métodos de processamento de sinais, tais como janelamento, modulação e DTFT (Discrete Time Fourier Transform). A segunda metodologia também propõe a estimação do fasor da componente fundamental, mas em um cenário mais complexo onde estão presentes no sinal, além dos harmônicos e decaimento CC exponencial, as oscilações subsíncronas. Esta metodologia é baseada na aplicação de redes neurais artificiais e de alguns métodos de processamento de sinais. Ambas as metodologias foram avaliadas frente a métodos tradicionais de estimação fasorial e apresentaram desempenhos superiores na presença de ruídos. / Thisthesispresents thepropositionoftwonovelmethodsin thefieldofphasor estimation. The first proposes to estimate the phasor of the fundamental component in the presence of harmonicsandexponentialdecayingDC.ThismethodologyisbasedontheapplicationoffiltersDFT (Discrete Fourier Transform) and some methods of signal processing such as windowing, modulation and DTFT (Discrete Time Fourier Transform). The second approach also proposes to estimate the phasor of the fundamental component, but in a more complex scenario formed for harmonics, exponential decaying DC and the sub-synchronous oscillations . This methodology isbasedontheapplicationofartificialneuralnetworksandsomemethodsofsignalprocessing. Both methods were evaluated against traditional methods of phasor estimation and the simulations showed that the two proposed methods were more accurate then others in presence of noise.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-01-29T07:12:20Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Sérgio Alexandre Martins Arruda - 2015.pdf: 11515850 bytes, checksum: 6831ad6e25385ed4aa78a841d7afba67 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-01-29T07:13:48Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Sérgio Alexandre Martins Arruda - 2015.pdf: 11515850 bytes, checksum: 6831ad6e25385ed4aa78a841d7afba67 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-29T07:13:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Sérgio Alexandre Martins Arruda - 2015.pdf: 11515850 bytes, checksum: 6831ad6e25385ed4aa78a841d7afba67 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-11-03 / Present world demands high availability of electricity for various equipment, in a context in which dominates the intensive use of technology. The electricity is transported from generation centers to consumers through Transmission Lines (TLs), which in Brazil have significant dimensions, given the continental size of the country, his predominantly hydro power plant generation, located long distances from major centers consumption. To ensure compliance of this high demand, often the electric power companies overload these TLs, generating undesirable effects, such as the formation of arrow in the conductors, for example. Monitoring of TL operating conditions is key part, therefore, to ensure system availability and security. This work aims in this context to present a method to assist in the monitoring of three-phase TLs of simple circuit based on measurement of electric and magnetic fields of the line and in application of an optimization procedure based on Particle Swarm Optimization metaheuristic, with a topology denominated Multi-Ring, to estimate simultaneously the values of current, voltage, cable-ground clearance of conductors and distance between phases, in a cross section of the line, assisting electric power companies and the National Electric System Operator (ONS) in the monitoring task. The good results achieved, combined with its simplicity of implementation compared to other methods and its robustness, indicate their suitability for estimating these parameters. Associated with this, the reasonably low times obtained in the execution make it promising for use by the electric power company and by the system operator as an auxiliary tool in monitoring TLs. / O mundo atual demanda alta disponibilidade de energia elétrica para equipamentos diversos, em um contexto em que predomina o uso intensivo de tecnologia. A energia elétrica é transportada dos centros de geração até os consumidores por meio de Linhas de Transmissão (LTs), que no Brasil possuem significativas dimensões, dados o tamanho continental do país e a matriz de geração predominantemente hídrica e localizada a longas distâncias dos grandes centros de consumo. Para assegurar o atendimento dessa alta demanda, muitas vezes as concessionárias do sistema elétrico sobrecarregam essas LTs, gerando efeitos indesejáveis como a formação de flecha nos condutores, por exemplo. O monitoramento das condições de operação da LT é peça chave, portanto, para garantir a disponibilidade e segurança do sistema. Este trabalho visa, nesse contexto, apresentar um método que auxilie no monitoramento de LTs trifásicas de circuito simples, com base na medição dos campos elétrico e magnético gerados pela linha e na aplicação de um procedimento de otimização baseado na metaheurística de Otimização por Enxame de Partículas (do inglês, Particle Swarm Optimization), com uma topologia denominada Multi-Ring, para estimar simultaneamente os valores da corrente, tensão, altura cabo-solo dos condutores e distância entre fases, em uma seção transversal da linha, podendo auxiliar as concessionárias e o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) na tarefa de monitoramento. Os bons resultados alcançados, aliados à maior simplicidade de implementação em relação a outros métodos e à sua robustez, indicam sua adequação para a estimação desses parâmetros. Associado a isso, os tempos razoavelmente baixos obtidos na execução o tornam promissor para aplicação por concessionárias e pelo operador do sistema como ferramenta auxiliar no monitoramento de LTs.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-05-31T15:07:36Z No. of bitstreams: 1 lucasvitorfonsecadeoliveira.pdf: 1420167 bytes, checksum: b5075b7ccc33c587012a46901a9b21af (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-07-02T12:44:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lucasvitorfonsecadeoliveira.pdf: 1420167 bytes, checksum: b5075b7ccc33c587012a46901a9b21af (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-02T12:44:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lucasvitorfonsecadeoliveira.pdf: 1420167 bytes, checksum: b5075b7ccc33c587012a46901a9b21af (MD5) Previous issue date: 2012-03-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Com a abertura legal do setor elétrico brasileiro na década de 90 para investimentos privados, em especial com a implantação sistemática de leilões para definição dos concessionários de transmissão, diversos estudos foram efetuados com o objetivo de viabilizar projetos de linha de transmissão de modo a concorrem nesses leilões. Grandes transmissoras, como Furnas, Chesf e Eletronorte promoveram pesquisas em consórcio com empresas construtoras de linhas e fabricante de ferragens e isoladores, com o objetivo de desenvolverem projetos com baixa relação Reais/MW transmitido. Neste cenário, muitos projetos de linhas de potência natural elevada foram idealizados e implantados, e como fruto desses projetos, publicações foram realizadas descrevendo os resultados obtidos. Todavia, apesar da quantidade, qualidade e riqueza das informações publicadas, a descrição do processo de otimização dos parâmetros elétricos da linha, em especial da impedância característica, não receberam destaque, sendo muita das vezes suprimida nos artigos. Neste sentido, este trabalho propõe a investigação de um método inovador de otimização da capacidade de transmissão de linhas de potência natural elevada, através da análise indireta dos efeitos da variação do posicionamento dos cabos condutores no feixe sobre a impedância característica da linha, por meio de uma abordagem original que utiliza basicamente o vetor de Poynting como função objetivo do Método de Otimização por Enxame de Partículas, sendo os campos elétricos e magnéticos necessários para definição do vetor de Poynting calculados por meio do Método dos Elementos de Contorno. O método foi validado utilizando como exemplos a otimização das configurações de feixes da linha de 500 kV Interligação Norte/SUL III – Trecho 2 e Linha de 500 kV Presidente Dutra / Teresina / Sobral / Fortaleza. Foram encontrados ganhos na capacidade de transmissão de 7% e 22% respectivamente devido à redução da impedância característica calculada após a otimização através da rotina Line Constants do programa ATP/EMTP, e comparando-a com os valores originais. / With the legal opening for private investments in the Brazilian energy sector in the 90's, in particular the systematic implementation of auctions for defining power transmission concessions, several studies were made with the aim of developing transmission line projects in order to compete in these auctions. Major transmission companies such as Furnas, Eletronorte and CHESF promoted consortium research with line builders and hardware and insulators manufacturers, in order to develop projects with low cost/MW transmitted. In this scenario, many projects of high surge-impedance loading lines were developed and implemented, and as a result of these projects, publications were made describing the results. However, despite the quantity, quality and resourcefulness of published information, the descriptions of the optimization process of electrical line parameters, especially regarding characteristic impedance, were not given prominence, being often suppressed from the articles. Thus, this study proposes the investigation of a method for optimizing the transmission capacity of high surge-impedance loading lines, varying the power cables in the bundle, indirectly reducing its characteristic impedance through an original approach that uses basically the Poynting's vector as objective function of the Particle Swarm Optimization method.The electric and magnetic fields needed for defining the Poynting vector were calculated using the Boundary Element Method. The method was validated through the optimization of bundle configuration, using as a model the characteristics of the 500 kV line North / South Interconnection III - Segment 2 and the 500 kV line Presidente Dutra / Teresina / Sobral / Fortaleza. It was found transmission capacity gains of 7% and 22% respectively, by reducing the characteristic impedance, which was calculated after the optimization using the EMTP/ATP Line Constants Program, comparing it with the original values.

Submitted by Patrícia Cerveira (pcerveira1@gmail.com) on 2017-05-29T17:39:15Z No. of bitstreams: 1 Daniel Souto Dissertação.pdf: 2907570 bytes, checksum: 0379fd854c367debb9d8b6237a881084 (MD5) / Rejected by Biblioteca da Escola de Engenharia (bee@ndc.uff.br), reason: Bom dia, Patrícia! Rejeitei este item, pois fiquei com dúvida se é realmente acesso restrito. Conforme orientações da Jane, o acesso é aberto. Você está colocando acesso restrito. O acesso somente é restrito quando a tese ou dissertação serão publicadas e se exige ineditismo, ou quando o produto do trabalho tem segredo empresarial ou virará patente. Nos demais casos, é aberto. Aguardo retorno. Atenciosamente, Catarina Ribeiro Bibliotecária BEE - Ramal 5992 on 2017-06-29T13:54:55Z (GMT) / Submitted by Patrícia Cerveira (pcerveira1@gmail.com) on 2017-06-29T18:56:23Z No. of bitstreams: 1 Daniel Souto Dissertação.pdf: 2907570 bytes, checksum: 0379fd854c367debb9d8b6237a881084 (MD5) / Approved for entry into archive by Biblioteca da Escola de Engenharia (bee@ndc.uff.br) on 2017-07-03T12:39:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Daniel Souto Dissertação.pdf: 2907570 bytes, checksum: 0379fd854c367debb9d8b6237a881084 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-03T12:39:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daniel Souto Dissertação.pdf: 2907570 bytes, checksum: 0379fd854c367debb9d8b6237a881084 (MD5) / O problema de diagnóstico de faltas em linhas de transmissão constitui um dos principais desafios para gestão técnica de instalações de transmissão. A assertividade nesta atividade é fundamental para suporte à tomada de decisão, reduzindo as taxas de indisponibilidade e promovendo o restabelecimento célere da função transmissão, contribuindo para melhoria da qualidade do serviço e reduzindo os impactos financeiros advindos de reduções na parcela variável. Este documento apresenta uma proposta de sistema inteligente para classificação e localização de faltas em linhas de transmissão. Os algoritmos utilizados são baseados nos chamados modelos neurais autônomos, que incluem técnicas analíticas para seleção de entradas e especificação automática da estrutura sem a necessidade do uso de um conjunto independente de dados para validação. Ao utilizar a inferência bayesiana para especificação e treinamento de perceptrons de múltiplas camadas (MLPs), o sistema inteligente fornece respostas probabilísticas para classificação do tipo de defeito e também para a distância da falta em relação à subestação monitorada. Para desenvolvimento dos modelos são utilizados dados técnicos de uma linha de transmissão integrante do Sistema Interligado Nacional (SIN), a qual é modelada em um “software” de simulação de transitórios eletromagnéticos, ATP, visando estabelecer os diversos cenários de falta. Foram analisados dois tipos de rede equivalente, uma detalhada e outra simples, de forma a precisar qual o melhor modelo e se há diferenças significativas nos resultados em termos de representação das faltas. As bases de dados com as oscilografias de tensão e corrente obtidas para cada tipo de defeito são utilizadas para treinamento e teste do sistema inteligente, sendo demonstrando o potencial dos algoritmos utilizados. / The problem of fault diagnosis in transmission lines is one of the main challenges for the technical management of transmission facilities. The assertiveness on this activity is crucial to support decision making, reducing unavailability rates and promoting rapid reinstatement of the transmission function, contributing to the improvement of service quality and reducing the financial impacts arising from reductions in the variable portion. This document presents a proposal of intelligent system for classification and location of faults in transmission lines. The algorithms used are based on the so-called autonomous neural models which include analytical techniques for input selection and automatic structure specification without the need for an independent set of data for validation. Using Bayesian inference for specification and training of multilayer perceptrons (MLPs), the intelligent system provides probabilistic responses for classification of the type of fault and also for the distance of the fault from the monitored substation. Thus for the development of the models, technical data are used of a transmission line that is part of the National Interconnected System (SIN) which is modeled in an electromagnetic transient simulation software, ATP, aiming to establish the various fault scenarios. Furthermore, two types of equivalent network were analyzed, one detailed and one simple, in order to specify the best model and if there were significant differences in results in terms of fault representation. The databases with voltage and current oscillographs obtained for each type of fault are used for training and testing of the intelligent system, demonstrating the potential of the algorithms used.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This Doctoral Thesis proposes a new methodology for transmission line protection tolerant to power swings. The algorithm developed has the ability to detect, classify and locate all fault types with and without power swings, including those that produce high values of fault resistance. In a first step, it is proposed a fault distance estimator based on the leastsquare curve fitting. The fault locator, for protection proposes, was modeled by a series R-L circuit and differential equations. In a second step, the main causes and consequences of power swings in transmission lines distance relays are introduced. Also in this context, techniques to minimize these effects are presented. Besides, computer simulations of power swings, with different fault scenarios, were carried out to realize comparative analyses between the methods. The results show that none of the methods is efficient in all scenarios. Hence, there is still some concern about the performance of the protection methods against power swings. In a third step, it was developed an algorithm for numerical protection in transmission lines immune to power swings. The detection and classification steps are based on Mathematical Morphology. In order to obtain a safer operation of the relay, especially in the boundaries of threshold set, a counting strategy was developed. The main innovation of the work is based on difference of behavior of the exponentially decaying component (dc component) during a fault and during a power swing. The dc component, obtained by means of morphological filter, is used as a tripping criterion. Finally, in order to evaluate the algorithm performance, tests with different fault and power swings scenarios were performed. The results show that the technique has the speed and safety required even during power swings due to the simplicity of the algorithm used in mathematical operations. / Neste trabalho propõe-se uma nova metodologia de proteção de linhas de transmissão, tolerante as oscilações de potência. O algoritmo desenvolvido tem a capacidade de detectar, classificar e localizar todos os tipos de faltas, com e sem a presença de oscilações de potência, inclusive aquelas que produzem altos valores de resistência de falta. Em uma primeira etapa com o emprego do método de ajuste de curvas por mínimos quadrados desenvolve-se um estimador para localizar a posição das faltas. Para fins de proteção, este é modelado por meio de um circuito R-L série representado por suas equações diferenciais. Em uma segunda etapa são apresentadas as principais causas das oscilações de potência, bem como suas consequências para os relés de distância de linhas de transmissão. Ainda neste contexto, são apresentadas, analisadas e comparadas algumas técnicas destinadas a minimizar estes efeitos. Essas técnicas foram testadas por meio de simulações computacionais, sob condições de oscilação de potência com e sem a presença de curtos-circuitos, considerando-se diversos valores de carregamento e frequências de oscilação. Os resultados mostraram que nenhum método é totalmente eficiente para todos os cenários. Desse modo, ainda há algumas incertezas sobre o desempenho das técnicas de proteção contra as oscilações de potência existentes. Em uma terceira etapa, foi desenvolvido um algoritmo para proteção numérica de linhas de transmissão imune as oscilações de potência. A metodologia faz uso da Morfologia Matemática nas etapas de detecção e classificação das faltas. De modo a se obter uma maior segurança na operação do relé, especialmente na região próxima ao limiar de operação, incorporou-se uma estratégia de contagem diferente das tradicionais. A principal contribuição do trabalho relaciona-se com a análise da diferença comportamental da componente exponencial decrescente (componente dc) para uma situação de falta e de oscilação de potência. Ou seja, a componente dc, obtida por meio de um filtro morfológico, é utilizada como critério de disparo do relé de distância. Para avaliar o desempenho do algoritmo desenvolvido, uma série de testes com diferentes cenários de faltas com e sem a presença de oscilações de potência foram realizadas. Devido à simplicidade das operações matemáticas utilizadas no algoritmo, a técnica apresenta segurança e velocidade na sua operação, mesmo durante oscilações de potência.