Este trabalho apresenta um estudo da literatura pertinente sobre qualidade da energia elétrica. O estudo apresentado está baseado na evolução do tema em nível nacional e internacional, buscando explicar o conceito dos principais fenômenos e selecionar as recentes resoluções e normas que regem os princípios de medição e os limites dos distúrbios eletromagnéticos que os caracterizam. As normas da IEC foram selecionadas para a aplicação na construção de um protótipo de um medidor de qualidade da energia elétrica, onde o princípio construtivo é o de instrumento virtual por sua flexibilidade de arquitetura. A implementação do protótipo dá-se em um microcomputador padrão de mercado pelo software LabVIEW, através de vários módulos independentes para cada distúrbio a ser medido. Os resultados numéricos das simulações executadas frente a cada distúrbio, gerando comparações entre valores aplicados e valores medidos são apresentados em forma de tabelas com seus respectivos erros percentuais para cada grandeza de cada módulo. / This dissertation presents a study of existing literature about power quality. The study presented is based on a theme evolution in national and international environment, trying to explain the main phenomenon conceptions and select the most recent standards that rule the measurement conceptions and the electromagnetic disturbances limits that characterize it. The IEC standard were selected to build a prototype of a power quality measure device where the construction conception is a virtual instrument because it has a flexible architecture. The prototype implementation was made from a common computer by the LabVIEW software through some independent modules for each disturbance to be measured. The numerical results of executed simulations of each disturbance generating comparisons between applied values and measured values are presented as tables within their percentage error for each phenomenon of each module.

Este trabalho apresenta um estudo da literatura pertinente sobre qualidade da energia elétrica. O estudo apresentado está baseado na evolução do tema em nível nacional e internacional, buscando explicar o conceito dos principais fenômenos e selecionar as recentes resoluções e normas que regem os princípios de medição e os limites dos distúrbios eletromagnéticos que os caracterizam. As normas da IEC foram selecionadas para a aplicação na construção de um protótipo de um medidor de qualidade da energia elétrica, onde o princípio construtivo é o de instrumento virtual por sua flexibilidade de arquitetura. A implementação do protótipo dá-se em um microcomputador padrão de mercado pelo software LabVIEW, através de vários módulos independentes para cada distúrbio a ser medido. Os resultados numéricos das simulações executadas frente a cada distúrbio, gerando comparações entre valores aplicados e valores medidos são apresentados em forma de tabelas com seus respectivos erros percentuais para cada grandeza de cada módulo. / This dissertation presents a study of existing literature about power quality. The study presented is based on a theme evolution in national and international environment, trying to explain the main phenomenon conceptions and select the most recent standards that rule the measurement conceptions and the electromagnetic disturbances limits that characterize it. The IEC standard were selected to build a prototype of a power quality measure device where the construction conception is a virtual instrument because it has a flexible architecture. The prototype implementation was made from a common computer by the LabVIEW software through some independent modules for each disturbance to be measured. The numerical results of executed simulations of each disturbance generating comparisons between applied values and measured values are presented as tables within their percentage error for each phenomenon of each module.

As faltas de alta impedância (FAI) ocorrem quando um condutor entra em contato com objetos com uma alta resistência, o que não resulta em incrementos significativos de corrente. Este tipo de falta não pode ser detectada por dispositivos de proteção tradicionais que atuam por sobrecorrente. Neste trabalho uma pesquisa do estado da arte das FAI é apresentada e são implementados alguns algoritmos de detecção presentes na literatura. Nesta pesquisa também são propostas duas metodologias de identificação de FAI as quais são baseadas na identificação de buildup e incrementos de energias na faixa de frequências 1920Hz a 3840Hz. Os algoritmos implementados e as metodologias propostas foram testados com simulações de eventos de FAI e de eventos comuns numa rede simulada de uma concessionária do Estado de São Paulo utilizando o software ATP. Estudos do funcionamento de um medidor de qualidade de energia foram feitos com o propósito de determinar as limitações de uma eventual implementação real das metodologias de identificação propostas neste trabalho. Resultados do desempenho das metodologias propostas utilizando os sinais simulados em ATP apresentaram percentagens de identificação superiores aos 80%. Análise das ocorrências de cabo rompido do circuito em estudo foram feitas com o propósito de identificar possíveis eventos de FAI. O desempenho apresentado pelas metodologias propostas na identificação de FAI em sinais reais pode ser melhorado com a disponibilidade de uma maior quantidade de eventos reais de FAI. / High impedance faults (HIF) occur when a conductor makes contact with high resistance objects, generally not resulting in significant current increases. This type of fault cannot be detected by traditional overcurrent protection devices. In this work, a research of the HIF state-of-art is presented and some detection algorithms in the literature are implemented. This research also proposes two HIF identification methods based on respectively the identification of buildup current and energy increments in the frequency range from 1920Hz to 3840Hz. The implemented algorithms and the proposed methodology have been tested with ATP simulations of FAI events and other common events in a simulated network from an electric utility in the State of Sao Paulo. Studies are carried out in order to assess the operation of a power quality meter to determine the limitations of real implementations of the proposed methodologies. Performance results of the proposed methodologies using simulated ATP signals show identifications rates greater than 80%. Broken conductor occurrences in the studied feeder are analyzed to identify possible HIF events. The performance shown by the proposed methodologies in identifying HIF in real situations can be improved with the availability of a larger number of HIF events.

As faltas de alta impedância (FAI) ocorrem quando um condutor entra em contato com objetos com uma alta resistência, o que não resulta em incrementos significativos de corrente. Este tipo de falta não pode ser detectada por dispositivos de proteção tradicionais que atuam por sobrecorrente. Neste trabalho uma pesquisa do estado da arte das FAI é apresentada e são implementados alguns algoritmos de detecção presentes na literatura. Nesta pesquisa também são propostas duas metodologias de identificação de FAI as quais são baseadas na identificação de buildup e incrementos de energias na faixa de frequências 1920Hz a 3840Hz. Os algoritmos implementados e as metodologias propostas foram testados com simulações de eventos de FAI e de eventos comuns numa rede simulada de uma concessionária do Estado de São Paulo utilizando o software ATP. Estudos do funcionamento de um medidor de qualidade de energia foram feitos com o propósito de determinar as limitações de uma eventual implementação real das metodologias de identificação propostas neste trabalho. Resultados do desempenho das metodologias propostas utilizando os sinais simulados em ATP apresentaram percentagens de identificação superiores aos 80%. Análise das ocorrências de cabo rompido do circuito em estudo foram feitas com o propósito de identificar possíveis eventos de FAI. O desempenho apresentado pelas metodologias propostas na identificação de FAI em sinais reais pode ser melhorado com a disponibilidade de uma maior quantidade de eventos reais de FAI. / High impedance faults (HIF) occur when a conductor makes contact with high resistance objects, generally not resulting in significant current increases. This type of fault cannot be detected by traditional overcurrent protection devices. In this work, a research of the HIF state-of-art is presented and some detection algorithms in the literature are implemented. This research also proposes two HIF identification methods based on respectively the identification of buildup current and energy increments in the frequency range from 1920Hz to 3840Hz. The implemented algorithms and the proposed methodology have been tested with ATP simulations of FAI events and other common events in a simulated network from an electric utility in the State of Sao Paulo. Studies are carried out in order to assess the operation of a power quality meter to determine the limitations of real implementations of the proposed methodologies. Performance results of the proposed methodologies using simulated ATP signals show identifications rates greater than 80%. Broken conductor occurrences in the studied feeder are analyzed to identify possible HIF events. The performance shown by the proposed methodologies in identifying HIF in real situations can be improved with the availability of a larger number of HIF events.