Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T03:11:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232187.pdf: 3430336 bytes, checksum: 63ba30cc83187b6e9204631a13b78011 (MD5) / O trabalho proposto nesta dissertação tem como finalidade estudar e implementar um carregador diferenciado para baterias de chumbo-ácido e um sistema de avaliação on-line do estado da vida útil das baterias. A estrutura de controle do carregador é projetada para realizar uma curva de carga que garanta a equalização das cargas de todas as baterias. Também é analisada a compensação nas referências de tensão devido a variações na temperatura. O objetivo da proposta de controle é otimizar a vida útil, evitar problemas de carga insuficiente, de sobrecarga e de sulfatação nas baterias. O trabalho também estuda o aumento da corrente de carga com a ligação de carregadores em paralelo. O sistema proposto para a avaliação da vida útil das baterias utiliza o método de medição da impedância alternada, no qual relaciona o aumento da impedância com o fim da vida útil da bateria. A implementação do sistema inclui uma fonte de corrente, uma placa de aquisição e uma interface com o usuário. A avaliação das condições do banco de baterias tem o objetivo de aumentar a confiabilidade dos sistemas de UPS (Uninterrupted Power Supply). The present work aims at studying and implementing a differentiated lead-acid battery charger and an online evaluation system for the state (conditions) of useful life of batteries. The charger control structure is designed to produce a charge curve that guarantees the charge equalization of all batteries. An analysis of the compensation in the voltage references due to temperature variations is also carried out. The goal of the control proposal is to optimize the useful life of batteries and avoid problems derived from insufficient charge, overcharge and sulfation. This work also investigates the increase in load current with the coupling of chargers in parallel. The proposed battery evaluation system uses the alternate impedance measurement method, which associates the increase in impedance to the useful life of the battery. The system implementation includes a current source, a data acquisition card, and a user interface. The evaluation of the battery bank conditions aims at increasing the UPS (Uninterrupted Power Supply) system reliability.

Orientador: Fernando Pinhabel Marafão / Coorientador: Wesley Angelino de Souza / Banca: Renato Moraes Silva / Banca: Eduardo Paciência Godoy / Resumo: As redes inteligentes de energia indicam para uma nova arquitetura dos sistemas de distribuição de energia elétrica, a qual deve se consolidar nas próximas décadas, em um cenário repleto de dispositivos e sistemas dotados de "inteligência". Atualmente, os medidores inteligentes de energia possibilitam a integração e comunicação dos dispositivos em uma rede de dados, propiciando a concepção de uma rede inteligente de energia. Neste contexto, o medidor cognitivo de energia vem sendo apresentado como a evolução do medidor inteligente de energia e tem como diferencial a capacidade de desagregação de cargas, que do ponto de vista de redes inteligentes de energia pode fornecer informações importantes para sua operação. Assim, esse trabalho propõe uma metodologia de desagregação de cargas para o medidor cognitivo de energia em um cenário com cargas monofásicas, bifásicas e trifásicas. O estudo inclui a criação de uma base de dados para cargas bifásicas, implementação de um sistema de monitoramento / detecção de eventos com identificação das fases ligadas ao evento e o processo de classificação do KNN, que a partir da base de dados consegue desagregar as cargas nesse novo cenário / Abstract: The smart grids point us a new architecture of electrical power distribution systems, which must be consolidated in the next decades, in a scenario full of devices and systems that bring us a new level of intelligence. Currently Smart meters enable the integration and communication of devices in a data network, enabling the design of a smart grid. In this context, the cognitive energy meter has been presented as the evolution of the smart power meter, and it has as differential the capacity of load disaggregation, which for smart grids can provide relevant information for its operation. Thus, this work presents a study on the application of load disaggregation techniques using a non-intrusive monitoring system for the two-phase and three-phase residential installations. The study includes the creation of a database for two-phase loads, implementation of an event monitoring / detection system with identification of phases related to the event and the classification process of KNN, which from the database can disaggregate loads in this new scenario / Mestre

Orientador: Fernando Pinhabel Marafão / Coorientador: Wesley Angelino de Souza / Banca: Andre Augusto Ferreira / Banca: Eduardo Paciência Godoy / Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um medidor cognitivo de energia elétrica, enfatizando sua aplicação para avaliação da eficiência energética e consumo padrão de eletrodomésticos classificados pelo PROCEL e de acordo com a Etiqueta Nacional de Conservação de Energia. Para tal, é proposta uma metodologia de desagregação do consumo de energia que possibilita estimar o consumo individual de cada eletrodoméstico em uma residência. Os eletrodomésticos são classificados e identificados a partir de indicadores que caracterizam a operação de um equipamento, sendo calculados através das formas de onda de tensão e corrente e da Teoria de Potência Conservativa (CPT). Com isso, foi criada uma base de dados composta por indicadores de diversos eletrodomésticos para que se pudesse identificá-los a partir do algoritmo K-enésimo vizinho mais próximo (KNN). Tendo em vista o engajamento do consumidor residencial em relação aos seus hábitos de consumo, o trabalho proposto faz uso do medidor cognitivo de energia elétrica para fornecer recomendações e diagnósticos sobre os eletrodomésticos utilizados na residência. Por fim, o teste do protótipo possibilitou validar a metodologia proposta, estabelecendo um novo conceito e aplicação de medidores inteligentes de energia. / Abstract: This work presents the development of a cognitive energy meter, emphasizing its application to evaluate the energy efficiency and standard appliances consumption classified by PROCEL and according to the National Energy Efficiency Labeling. For this purpose, an energy consumption disaggregation methodology is proposed, which makes possible to estimate the individual consumption of each appliance in a house. Appliances are classified and identified by indicators that characterize the operation of an equipment, being calculated through voltage and current waveforms and by the Conservative Power Theory (CPT). Thus, a database composed of indicators of several household appliances was created so that they could be identified using the K-nth nearest neighbor (KNN) algorithm. Considering the engagement of the residential consumer in relation to their consumption habits, the proposed work makes the use of the cognitive energy meter to provide recommendations and diagnoses about the appliances used in the residence. Finally, the prototype validated the proposed methodology, establishing a new concept and application of smart energy meters. / Mestre

Orientador: José Alfredo Covolan Ulson / Banca: Rogério Andrade Faluzino / Banca: André Luiz Andreoli / Resumo: Os sistemas de proteção, medição e controle das concessionárias de energia elétrica utilizam transdutores eletromagnéticos de tensão e corrente para adequar as grandezas elétrica de interesse em níveis aceitáveis e necessários para relés de proteção e medidores de energia em geral. A não linearidade da corrente e a presença de frequências da fundamental provenientes de transitórios motivaram esse estudo, o qual buscou o entendimento e modelagem da função de transferência entre as correntes secundárias e primárias. Partindo do levantamento de dados em ensaios de laboratório de um transformador de corrente determinou-se a matriz admitância proposta, como modelo, em função da frequência e em seguida a função de transferência também como função da frequência utilizando o Algoritmo "Vector Fitting". Como resultado obteve-se uma função analítica que foi utilizada na estimação de correntes secundárias quando da aplicação de correntes primárias com frequências fundamental e múltiplas. O trablaho teve um resultado positivo em relação ao seu objetivo promovendo o levantamento do comportamento da relação entre as correntes primária e secundária e mostrando um método factível para a modelagem da resposta dos transformadores de corrente como função de frequência / Abstract: Protection systems, measurements and control of electric utilitiesuse electromagnetic transducers for voltage and current to match the electrical quantities at acceptable levels of interest and necessary for protection relays and power meters in general. The nonlinearity of the current and the presence of frequencies different from fundamental one arising from electrical transients motivated this study which sought the understanding and modeling of the transfer function between the primary and secondary currents. Based on the survey data in laboratory testing for a current transformer, admittance matrix model proposed as a function of frequency was determined, and then the transfer function also a function of frequency using Algorithm "Vector Fitting". As a result there was obtained and analytic function that was used in the estimation of secondary currents when applying primary currents at fundamental and multiple frequencies. The work had had a positive result in relation to its objective by promoting the survey of the behavior of the relationship between the primary and secondary currents and showing a feasible approach for modeling the response of Current Transformers as a function of frequency / Mestre

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-12-22T03:06:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336604.pdf: 3331717 bytes, checksum: 5a850acace1eac574f2afc84f657333a (MD5) Previous issue date: 2015 / A crescente integração de microgeração próxima às cargas, aliada à utilização de sistemas de armazenamento, à evolução tecnológica e ao aumento da demanda contribuem para a transformação das redes elétricas atuais em sistemas mais inteligentes e eficientes. O conceito de microrrede surge como um elemento facilitador para comportar essas mudanças previstas nos sistemas elétricos. Com o surgimento das redes inteligentes (smart grids) novas funcionalidades serão alcançadas trazendo benefícios para os consumidores e fornecedores de energia elétrica. Neste contexto, a estimação de estados tem papel fundamental para o controle e operação seguros e flexíveis destes sistemas. Esta dissertação apresenta uma proposta para integrar as diferentes classes de medida encontradas nas microrredes com o intuito de viabilizar a estimação de estados nestes sistemas. A estratégia proposta adota para cada classe de medida um estimador individual e, com base nas técnicas de fusão de dados, fornece uma estimativa ótima para as variáveis de estado da rede. As classes de medida tratadas nesta dissertação compreendem: pseudomedidas, medidas oriundas do sistema SCADA, medidas fasoriais sincronizadas e dados de medidores inteligentes. Um estimador híbrido idealizado, que processa simultaneamente medidas das diversas classes consideradas é implementado com o intuito de avaliar os resultados obtidos via estimação de estados através da fusão de dados. Outro problema abordado na dissertação está relacionado à capacidade das microrredes operarem em modo isolado, situação em que podem se verificar desvios significativos de frequência na transição desde o modo interligado. Sistemas de armazenamento de energia apresentam potencial para promover o balanceamento da geração e da carga e assim evitar tais excursões de frequência, além de funcionar como geração adicional às fontes de geração distribuída. Esta dissertação considera a inserção de bancos de bateria para avaliar sua contribuição para o controle de frequência em um sistema-teste correspondente a uma microrrede realística.<br> / Abstract : Factors such as the increasing integration of microgeneration at nodes close to the load, aggregation of energy storage devices, new technology developments, and growing demand have contributed to turn conventional electric grids into smarter and more efficient systems. The microgrid concept arises as a means to materialize those changes at the power distribution level. With the advent of the smart grids, new functionalities will be achieved, bringing benefits to consumers and electric energy providers alike. In this context, Power System State Estimation has a fundamental role as an instrument to ensure operation security as well as flexible control and operation for such systems. This thesis proposes a methodology to integrate distinct measurement classes available at the microgrids level in order to take the best possible advantage of them in the process of building a reliable real-time model for the underlying network. The proposed strategy processes the measurements pertaining to each class through an individual estimator. In a subsequent stage, data fusion techniques are employed to combine individual estimation results so as to ultimately provide optimal state estimatives. The latter step relies on established principles of Estimation Fusion Theory. The measurement classes considered in this work are: load forecast-based pseudomeasurements, SCADA measurements, synchronized phasor measurements and data gathered from smart meters. Results of an idealized hybrid estimator capable of simultaneously processing different measurement classes are used as a reference to evaluate results provided by the data fusion state estimator. Another problem addressed in the dissertation is related to the microgrid capability for operating in islanded mode. In the transition from interconnected to islanded mode, significant frequency deviations may arise, which should be promptly mitigated through the microgrid own resources. Energy storage devices are potentially able to promote generation-load balance and avoid large frequency deviations, in addition to providing spared generation to the microgrid. Specifically, the purpose of the related investigation carried out in this thesis is the contribution of energy storage equipment to frequency control. For that purpose, a charging/discharging model for such devices is developed, and a number of case studies are simulated on a test system based on a realistic microgrid equipped with battery banks.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-01-27Bitstream added on 2014-06-13T20:29:08Z : No. of bitstreams: 1 000741718.pdf: 1195293 bytes, checksum: 25768d5d0666ab49aa2c8ffee3482075 (MD5) / Os sistemas de proteção, medição e controle das concessionárias de energia elétrica utilizam transdutores eletromagnéticos de tensão e corrente para adequar as grandezas elétrica de interesse em níveis aceitáveis e necessários para relés de proteção e medidores de energia em geral. A não linearidade da corrente e a presença de frequências da fundamental provenientes de transitórios motivaram esse estudo, o qual buscou o entendimento e modelagem da função de transferência entre as correntes secundárias e primárias. Partindo do levantamento de dados em ensaios de laboratório de um transformador de corrente determinou-se a matriz admitância proposta, como modelo, em função da frequência e em seguida a função de transferência também como função da frequência utilizando o Algoritmo Vector Fitting. Como resultado obteve-se uma função analítica que foi utilizada na estimação de correntes secundárias quando da aplicação de correntes primárias com frequências fundamental e múltiplas. O trablaho teve um resultado positivo em relação ao seu objetivo promovendo o levantamento do comportamento da relação entre as correntes primária e secundária e mostrando um método factível para a modelagem da resposta dos transformadores de corrente como função de frequência / Protection systems, measurements and control of electric utilitiesuse electromagnetic transducers for voltage and current to match the electrical quantities at acceptable levels of interest and necessary for protection relays and power meters in general. The nonlinearity of the current and the presence of frequencies different from fundamental one arising from electrical transients motivated this study which sought the understanding and modeling of the transfer function between the primary and secondary currents. Based on the survey data in laboratory testing for a current transformer, admittance matrix model proposed as a function of frequency was determined, and then the transfer function also a function of frequency using Algorithm Vector Fitting. As a result there was obtained and analytic function that was used in the estimation of secondary currents when applying primary currents at fundamental and multiple frequencies. The work had had a positive result in relation to its objective by promoting the survey of the behavior of the relationship between the primary and secondary currents and showing a feasible approach for modeling the response of Current Transformers as a function of frequency

Orientador: Rubens Alves Dias / Coorientador: José Antonio Perrella Balestieri / Banca: Marco Aurélio Alvarenga Monteiro / Banca: Carlos Alberto Moreira dos Santos / Resumo:Os processos crescentes de industrialização e urbanização das cidades levaram a inúmeros problemas ambientais. As preocupações com as mudanças climáticas são crescentes, a segurança do fornecimento de energia é imprescindível, a competitividade deste mercado, além da necessidade de integrar ações crescentes de energia renovável ao sistema, como também recursos energéticos dispersos. A rede inteligente ou smart grid representa uma das maiores revoluções em infraestrutura no setor de energia elétrica, surgindo como resposta a todos estes anseios. São tecnologias de informação, telecomunicações e técnicas em eletrônica aplicadas na automação e melhoria do setor, modificando a maneira que a eletricidade é gerada, entregue e utilizada. Muitos países estão nesta corrida para a implantação das redes inteligentes, no Brasil, projetos pilotos de redes inteligentes estão sendo implementados por todo o país. São características de um sistema de rede inteligente: condições de auto recuperação, alta qualidade de energia, operação mais eficiente, acomodação de todo tipo de geração e armazenamento de energia e motivar os consumidores a serem ativos. O sistema de eletricidade, dentro do conceito de redes inteligentes, permite o fluxo bidirecional de comunicação e de energia elétrica entre fornecedores e consumidores, transforma o usuário final em consumidor ativo, em outras palavras o papel do consumidor é o motor fundamental, portanto, entender o seu comportamento e reações, assim como motivá-lo e capacitá-lo para este papel é uma preocupação de governos e fornecedores de energia à procura de métodos inovadores para mudar a forma que a eletricidade é percebida. Neste trabalho é apresentada uma visão geral de redes inteligentes e a educação necessária ao consumidor de energia ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The increasing industrialization and urbanization process of cities led to numerous environmental problems. The concerns over climate change are growing, the security of energy supply is crucial, the competitiveness of this market, besides the need to integrate increasing shares of renewable energy to the system, as well as dispersed energy resources. The smart grid is one of the biggest revolutions in the electricity infrastructure sector, emerging as answer to all these anxieties. They are information technology, telecommunication and electronic techniques applied in the automation and improvement of the sector by modifying the way electricity is generated, delivered and used. There are many countries in this race for the implementation of smart grids, in Brazil there are smart grid pilot projects being implemented across the country. As characteristics of a smart grid system we have: conditions of auto recovery, high quality energy, more efficient operation, accommodation of all types of generation and storage energy and motivate consumers to be active. The electricity system, considering the smart grid concepts, permits two-way flow of communication and energy between suppliers and consumers, it transforms the final user in an active consumer, in other words, the consumer's role is the key driver, therefore understanding their behavior and reactions, as well as motivate them and enable then for this role is a governmental and energy suppliers concern looking for innovative methods to change the way electricity is perceived. This work presents an overview of smart grids and the necessary education to electrical energy consumers to assume their role within this new reality. The education learning theory that was based this work is the Vygotsky social interactionism which is based on cognitive development construction, from ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre