Estágio realizado na Cabelte, S.A. e orientado pelo Eng.º Álvaro Quintela / Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores - Major Energia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Estágio realizado na EDP Distribuição-Energia, S.A. e orientado pelo Eng.º Rui Manuel Gonçalves de Azevedo Palhares / Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Orientador: André Nunes de Souza / Banca: Helio Eiji Sueta / Banca: Pedro da Costa Junior / Resumo: Com a modernização da sociedade e o grande crescimento tecnológico visto nos últimos anos, é difícil de imaginar a ausência da energia elétrica nos dias atuais, pois tudo depende da energia para funcionar. A energia elétrica é fundamental para todos os setores da sociedade: residencial, comercial e industrial. A qualidade de seu fornecimento também é muito importante, pois é a qualidade que garante o correto funcionamento de todos os processos realizados no dia-a-dia. No entanto, nenhum sistema, por melhor que seja, é imune à ocorrências de falhas. Assim sendo, uma boa monitoração destas falhas é necessária para realização de manobras de correção mais eficientes. Além disso, a crescente preocupação ambiental faz com que as concessionárias busquem melhores formas de levar a energia à energia à população, com redes mais seguras, mais confiáveis e também mais baratas. Os sistemas subterrâneos têm demonstrado ser uma boa solução no que diz respeito à segurança, confiabilidade e preocupação ambiental, porém a sua instalação ainda é muito cara em comparação com as redes aéreas convencionais. Como todos os sistemas, as redes subterrâneas também estão sujeitas a defeitos. A correta localização a falta (defeito) em cabos subterrâneos de distribuição de energia elétrica não é uma tarefa trivial. Além da dificuldade de acesso ao sistema, existe o alto custo das medições dos parâmetros e a necessidade de uma análise de um especialista dos sinais medidos, ocasionando erros que têm se mostrado custosos. A proposta desta dissertação consiste em estudar os sistemas subterrâneos através de ferramentas computacionais e desenvolver um sistema inteligente que auxilie com a precisão de localização de faltas subterrâneos de distribuição de energia elétrica / Abstract: With the modernization of society and the great technological growth in the last years, it is hard to imagine the absence of electric power nowadays, because everything depends on energy to work. Electricity is fundamental to all sectors of society: residential, commercial and industrial. The quality supply is also very important, since quality guarantees the correct functioning of all processes performed in a daily basis. However, no system is immune to the occurrence of faults. Therefore, a good monitoring of these faults is necessary for more efficient correction adjustments. In addition, the growing environmental concerns make the power utilities to find better ways to take energy to the population, through safer more reliable and also cheaper networks. The underground system has be found to be a good approach to improve safety, reliability and environmental features, but its installation is still very expensive when compared to conventional overhead systems. Like any system, the underground networks are subjects to defects. The correct fault localization (defect) in eletricity distribution underground networks is not a trivial task, it is not just due to a difficult system acess, the high cost of measurements of the parameters and the required expert analysis of the measured signals. These factors are source of errors that have proven costly. The purpose of this dissertation is to study underground system using computational tools and develop an intelligent system to accurately assist to locating of faults in underground cables of power distribution networks / Mestre

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-01-26T12:54:55Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoExperimentalTransitorios.pdf: 13678161 bytes, checksum: 780cae26691a9124afb06d9d60cf88e2 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-01-26T13:16:25Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoExperimentalTransitorios.pdf: 13678161 bytes, checksum: 780cae26691a9124afb06d9d60cf88e2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-26T13:16:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoExperimentalTransitorios.pdf: 13678161 bytes, checksum: 780cae26691a9124afb06d9d60cf88e2 (MD5) Previous issue date: 2015-05-29 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, é apresentado um estudo sobre o comportamento transitório e de regime estacionário de sistemas de aterramento quando submetidos a surtos com forma de onda de uma descarga atmosférica. As análises dos sistemas de aterramento foram feitas por meio de dados obtidos através de experimentos realizados em campo e de simulações numéricas baseadas no método das diferenças finitas aplicado para solucionar as equações de Maxwell no domínio do tempo. Nas simulações numéricas, o setup experimental (hastes, cabos, resistor e sinal injetado) e os parâmetros eletromagnéticos do solo e Vácuo (condutividade, permissividade elétrica e permeabilidade magnética) foram modelados numericamente. Observou-se boa concordância entre os sinais medidos durante os testes experimentais e os seus respectivos sinais obtidos numericamente. Esta concordância entre os sinais transitórios medidos e simulados foi obtida tomando-se determinados cuidados técnicos ao se conceber o setup experimental. Tais cuidados técnicos, que normalmente não são postos de forma explícita na literatura, são devidamente abordados e discutidos nesta dissertação. / In this dissertation, we present a study on the transient and steady-state behaviors of grounding systems when subjected to surges with the waveform of a lightning discharge. The analyses of grounding systems were made using data obtained through experiments conducted in the field and numerical simulations based on the finite-difference method applied to solve Maxwell’s equations in the time domain. In numerical simulations, the experimental setup (rods, cables, resistor and injected signal) and the electromagnetic parameters (conductivity, permittivity and magnetic permeability) of soil and vacuum were modeled numerically. There was good agreement between the measured signals during the experimental tests and their respective signals obtained numerically. This agreement between measured and simulated transient signals was obtained by taking certain technical precautions when designing the experimental setup. Such technical precautions, which are usually not explicitly mentioned in technical literature, are properly addressed and discussed in this dissertation.

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-02-10T18:57:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoImplementacaoGerador.pdf: 7993868 bytes, checksum: 33fa33f123f54fd3e73540b41d5b35e3 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-14T15:02:21Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoImplementacaoGerador.pdf: 7993868 bytes, checksum: 33fa33f123f54fd3e73540b41d5b35e3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-14T15:02:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoImplementacaoGerador.pdf: 7993868 bytes, checksum: 33fa33f123f54fd3e73540b41d5b35e3 (MD5) Previous issue date: 2015-09-21 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, são apresentadas em detalhes, as etapas do projeto e construção de um gerador de surto de tensão com base em normas internacionalmente estabelecidas (IEC 61000-4-5). Os dois sinais de saída implementados possuem formas de onda características de surtos devidos às descargas atmosféricas primeira e subsequente, respectivamente. Ainda, seus parâmetros obedecem aos valores padronizados pelas normas IEC 60060-1 e IEEE Std-4. A fim de validar o gerador de surto construído, foram analisados os comportamentos transitório e estacionário de diversos sistemas de aterramento quando submetidos a descargas atmosféricas, utilizando o referido gerador como fonte do sinal de injeção. Os sistemas de aterramento foram analisados mediante experimentos em campo, sendo que cada experimento foi reproduzido numericamente através do método FDTD. Baixos erros percentuais foram obtidos entre os sinais medidos durante os experimentos e os sinais numéricos correspondentes. Isso, aliado ao fato de que os aterramentos analisados se comportaram conforme o esperado na literatura, valida o gerador de surto construído neste trabalho. / In this work, the design and construction steps of a voltage surge generator are detailed based on established international standards (IEC 61000-4-5). The waveforms of the two output signals implemented are representative of surges due to the first and subsequent lightning strokes, respectively. Also, their parameters meet the requirements imposed by the standards IEC 60060-1 and IEEE Std-4. In order to validate the surge generator, it was analyzed the transient and steady-state behaviors of several grounding systems when subjected to lightning strokes, using the developed generator as the source of the injection signal. The grounding systems were analyzed by field experiments, and each experiment was reproduced numerically using the FDTD method. Low percentage errors were obtained between the signals measured during the field experiments and the corresponding numerical signals. Moreover, the analyzed grounding systems behaved as expected in literature. Those two facts validade the surge generator built in this work.

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-03-28T11:55:28Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_MetodoModelagemNumerica.pdf: 7926563 bytes, checksum: c9cc3b2a11cac810ac516048be14a69c (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-03-28T13:19:26Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_MetodoModelagemNumerica.pdf: 7926563 bytes, checksum: c9cc3b2a11cac810ac516048be14a69c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-28T13:19:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_MetodoModelagemNumerica.pdf: 7926563 bytes, checksum: c9cc3b2a11cac810ac516048be14a69c (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Nesta Dissertação, é desenvolvido e implementado em software um método para modelagem da dispersão elétrica do solo através do método das diferenças nitas no domínio do tempo (FDTD). A metodologia é baseada na aplicação de aproximadores de Padé no domínio da frequência, de forma a representar a dependência espectral tanto da condutividade quanto da permissividade elétrica. As equações no domínio do tempo são obtidas através de simples manipulações algébricas e transformadas inversas de Fourier. Resultados obtidos experimentalmente em sistemas de aterramento solicitados por descargas atmosféricas articialmente produzidas são comparados aos resultados numéricos obtidos através do método proposto. Excelente concordância entre os sinais transitórios é observada. / In this dissertation, it is developed and implemented a numerical method for modeling the soil electrical dispersion using the Finite-Dierence Time-Domain method (FDTD). The methodology is based on the application of Padé approximants in frequency domain, in such a way to represent the spectral dependency of soil's conductivity and electrical permittivity. The time domain equations are obtained using simple algebraic operations and inverse Fourier transforms. Experimental results for grounding systems subjected to articial lightning pulses are compared with numerical results obtained using the proposed method. It was observed an excellent agreement between the corresponding transient signals.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-08-03Bitstream added on 2014-06-13T19:08:09Z : No. of bitstreams: 1 gastaldello_ds_me_bauru.pdf: 1214010 bytes, checksum: 29dee0e501a74b98535a82f676d332d4 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Com a modernização da sociedade e o grande crescimento tecnológico visto nos últimos anos, é difícil de imaginar a ausência da energia elétrica nos dias atuais, pois tudo depende da energia para funcionar. A energia elétrica é fundamental para todos os setores da sociedade: residencial, comercial e industrial. A qualidade de seu fornecimento também é muito importante, pois é a qualidade que garante o correto funcionamento de todos os processos realizados no dia-a-dia. No entanto, nenhum sistema, por melhor que seja, é imune à ocorrências de falhas. Assim sendo, uma boa monitoração destas falhas é necessária para realização de manobras de correção mais eficientes. Além disso, a crescente preocupação ambiental faz com que as concessionárias busquem melhores formas de levar a energia à energia à população, com redes mais seguras, mais confiáveis e também mais baratas. Os sistemas subterrâneos têm demonstrado ser uma boa solução no que diz respeito à segurança, confiabilidade e preocupação ambiental, porém a sua instalação ainda é muito cara em comparação com as redes aéreas convencionais. Como todos os sistemas, as redes subterrâneas também estão sujeitas a defeitos. A correta localização a falta (defeito) em cabos subterrâneos de distribuição de energia elétrica não é uma tarefa trivial. Além da dificuldade de acesso ao sistema, existe o alto custo das medições dos parâmetros e a necessidade de uma análise de um especialista dos sinais medidos, ocasionando erros que têm se mostrado custosos. A proposta desta dissertação consiste em estudar os sistemas subterrâneos através de ferramentas computacionais e desenvolver um sistema inteligente que auxilie com a precisão de localização de faltas subterrâneos de distribuição de energia elétrica / With the modernization of society and the great technological growth in the last years, it is hard to imagine the absence of electric power nowadays, because everything depends on energy to work. Electricity is fundamental to all sectors of society: residential, commercial and industrial. The quality supply is also very important, since quality guarantees the correct functioning of all processes performed in a daily basis. However, no system is immune to the occurrence of faults. Therefore, a good monitoring of these faults is necessary for more efficient correction adjustments. In addition, the growing environmental concerns make the power utilities to find better ways to take energy to the population, through safer more reliable and also cheaper networks. The underground system has be found to be a good approach to improve safety, reliability and environmental features, but its installation is still very expensive when compared to conventional overhead systems. Like any system, the underground networks are subjects to defects. The correct fault localization (defect) in eletricity distribution underground networks is not a trivial task, it is not just due to a difficult system acess, the high cost of measurements of the parameters and the required expert analysis of the measured signals. These factors are source of errors that have proven costly. The purpose of this dissertation is to study underground system using computational tools and develop an intelligent system to accurately assist to locating of faults in underground cables of power distribution networks

Made available in DSpace on 2011-03-23T21:19:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Item created via OAI harvest from source: http://www.bdtd.ufpa.br/tde_oai/oai2.php on 2011-03-23T21:19:49Z (GMT). Item's OAI Record identifier: oai:bdtd.ufpa.br:312 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The FDTD method in General Coordinates (LN-FDTD) was implemented for analyzing structures not coincident to the Cartesian coordinate system. The method solves the Maxwells equations in time domain, allowing the calculation of data concerning the transitory and steady-state responses of such structures. The method is applied to analyze of special grounding electrodes. A new formulation for the truncating technique UPML, for conductive media, referred here as LN-UPML, was developed and implemented in order to make the simulations viable. A new methodology for locating grounding grid faults using two Artificial Neural Networks is presented. The LN-FDTD software was tested and validated though simulations of various grounding systems. A graphical user interface, named LANE SAGS, was implemented to simplify the use and to automate the data processing. / Neste trabalho, o método FDTD em coordenadas gerais (LN-FDTD) foi implementado para a análise de estruturas de aterramento com geometrias coincidentes ou não com o sistema de coordenadas cartesiano. O método soluciona as equações de Maxwell no domínio do tempo, permitindo a obtenção de dados a respeito da resposta transitória e de regime estacionário de estruturas diversas de aterramento. Uma nova formulação para a técnica de truncagem UPML em coordenadas gerais, para meios condutivos, foi desenvolvida e implementada para viabilizar a análise dos problemas (LN-UPML). Uma nova metodologia baseada em duas redes neurais artificiais é apresentada para a deteccão de defeitos em malhas de terra. O software FDTD em coordenadas gerais foi testado e validado para vários casos. Uma interface gráfica para usuários, chamada LANE SAGS, foi desenvolvida para simplificar o uso e automatizar o processamento dos dados.

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-02-10T17:21:33Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ModelagemAtravesMetodo.pdf: 7457965 bytes, checksum: fbaa083e9a9d17f829e6a8c47780f985 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-14T14:30:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ModelagemAtravesMetodo.pdf: 7457965 bytes, checksum: fbaa083e9a9d17f829e6a8c47780f985 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-14T14:30:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ModelagemAtravesMetodo.pdf: 7457965 bytes, checksum: fbaa083e9a9d17f829e6a8c47780f985 (MD5) Previous issue date: 2015-08-31 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / Neste trabalho, o solo amazônico da região de Belém é modelado como um material dispersivo, no qual a condutividade elétrica varia com a frequência. Para isto, utiliza-se um aproximador de Padé no domínio da frequência, o qual é aplicado à equação de Ampére. Equações especiais para utilizar o campo elétrico no domínio do tempo são obtidas através médias temporais e da transformada inversa de Fourier. Os resultados obtidos através das simulações numéricas realizadas com o método FDTD são comparados com transitórios obtidos experimentalmente. Pulsos padronizados por normas para descargas atmosféricas são injetados em sistemas de aterramento clássicos. Excelente concordância foi observada, validando o método numérico desenvolvido. / The Amazonian soil of Belém is modeled as a dispersive material, of which the electrical conductivity is dependent on the frequency. For this aim, we use the Padé's approxima-tion in frequency domain, which is applied to Ampère's law. Special update equations for electric field in time domain are obtained by applying time averaging and the in-verse Fourier transform. The results obtained by numerical simulations performed with the FDTD method are compared to transient responses measured in field. Lightning-patterned pulses are injected in classical grounding systems. Excellent agreement is ob-served, which validates the developed numerical method.

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-03-27T12:29:00Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_SimulacaoAmbienteComputacional.pdf: 2208271 bytes, checksum: 587823a8c5179d1f47a482ca42f9fc3c (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-03-27T15:57:27Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_SimulacaoAmbienteComputacional.pdf: 2208271 bytes, checksum: 587823a8c5179d1f47a482ca42f9fc3c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-27T15:57:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_SimulacaoAmbienteComputacional.pdf: 2208271 bytes, checksum: 587823a8c5179d1f47a482ca42f9fc3c (MD5) Previous issue date: 2007-09-21 / Este trabalho apresenta uma nova metodologia computacional, para a comprovação das práticas de estratificação do solo, pelo método de Wenner e o cálculo da resistência de terra pelo método Volt-Amperímetro. Esta metodologia permite ao projetista de sistema de aterramento avaliar com precisão o seu desempenho e propor soluções que melhor atendam aos requisitos de economia e segurança. A base de cálculo que relacionam os campos elétricos e magnéticos são as equações diferenciais de Maxwell, que embora concisas e muito elegantes, são de difícil resolução em problemas reais de engenharia. Isso se deve ao fato de, nos casos reais, a resolução ser num domínio contínuo e de geometria complexa. O método FDTD transforma essas equações diferenciais, no domínio contínuo, em equações algébricas através da discretização do domínio em estudo, essa transformação em equações algébricas em todo domínio discretizado leva a um sistema matricial de grandes dimensões (dezenas a centenas de milhares de linhas e colunas), o qual, uma vez resolvido, conduz aos resultados pretendidos as quais são escritas em um sistema de coordenadas gerais e resolvidas numericamente. No método FDTD emprega-se técnicas numéricas de mapeamento de campo para a determinação dos campos elétrico e magnético, o que permite o conhecimento da difusão de corrente ao longo do volume estudado. A região de influência do aterramento (domínio de análise) é dividida em pequenos elementos de volume na forma de hexaedros, possibilitando o cálculo dos campos em suas faces. Um trabalho de pósprocessamento permite mapear os campos e a distribuição de correntes por todo o domínio. Como resultado são obtidos os valores de tensão, corrente e da resistência de terra em todo o volume. O código computacional utilizado para modelar o problema da resistência de um sistema de aterramento e simulação do método de Wenner , foi desenvolvido em FORTRAN e implementado para ser executado utilizando-se computação paralela em cluster tipo Beowulf de 10 nós onde os resultados foram comparados com os métodos analíticos que já existe na literatura e são apresentados no capítulo VI. / This work presents a new computational methodology, for the attesting practices of soil bedding by the method of Wenner and the calculation of earth resistance by method Volt-ammeter. This methodology allows the grounding planner system evaluate his acting accurately and propose solutions that assist the requirements of economy and safety. The calculation base that relates the electric and magnetic fields is the differential equations of Maxwell, which, although concise and very elegant, are from difficult resolution in real problems of engineering. That is due to the fact that, in the real cases, the resolution is in a continuous domain and of complex geometry. The method FDTD transforms these differential equations, at continuous domain, in algebraic equations through the domain division in study. This transformation in algebraic equations in the whole divided domain takes to a principal system of great dimensions (dozens to hundreds of thousands of lines and columns), which, once resolved, it leads to the intended results that are written in a system of general coordinates and resolved numerically. In the method FDTD are used numeric field map techniques for determination of electric and magnetic fields, which allows the knowledge of current diffusion along the studied region. The region of grounding influence (analysis domain) is divided in small cells in the form of hexahedrons, making possible the calculation of the fields in their faces. A powder-processing work allows mapping the fields and currents distribution for the whole domain. As result, are obtained tension, current and grounding resistance values in the whole analysis domain. The code computacional used to model the resistance problem of a grounding and simulation of the method of Wenner, was developed in FORTRAN and implemented to be executed using parallel computation in cluster type Beowulf 10 knots, where the results were compared with analytical methods that already exist in the literature and are presented in the chapter VI.