Este trabalho apresenta uma metodologia para classificação de eventos de curto-circuito e mano-bras em redes de distribuição de energia elétrica, com base nos registros oscilográficos de tensão na barra da subestação de distribuição. São apresentados os resultados obtidos para duas formas distintas de pré-processamento dos sinais de tensão, sendo a primeira baseada em Transformada de Fourier e a segunda em Transformada Wavelet para diferentes famílias de funções wavelet. Foram comparados três modelos neurais para o processo de classificação: Multi-Layer Perceptron, Radial Basis Function e Support Vector Machine. Os modelos foram treinados levando em conta uma característica autônoma de operação das redes, ou seja, a seleção automática do modelo e o controle de complexidade. Os resultados foram validados para um conjunto de simulações realizadas no programa Alternative Transient Program, visando a aplicação prática do método proposto em um equipamento registrador de oscilografias, desenvolvido pelo Lactec em conjunto com a Copel - Curitiba, PR, denominado Power Quality Monitor. Foram obtidos resultados com desempenho na ordem de 90% de acerto médio para as diferentes formas de pré-processamento e diferente modelos neurais. / This work presents a method for automatic classification of faults and events related to quality of service in power distribution networks, based on oscillographies of the bar feeder voltages of the distribution substation. We present the results for two distinct pre-processing forms of the voltage signals. The first is based on the Fourier Transform and the second on the Wavelet Transform for different families of wavelet functions. We compared three neural models for the process of classification: Multi-Layer Perceptron, Radial Basis Function and Support Vector Machine. The models were trained taking into account the autonomous operation of networks, i.e. automatic model selection and control complexity. The results were validated for a set of simulations performed using the Alternative Transient Program, aimed at practical implementation of the proposed method in an oscillograph logger, developed by Lactec together with Copel, called the Power Quality Monitor. The results were obtained with performance on the order of 90% of average accuracy for the various pre-processing forms and neural models.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:54:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CrisluciKSS.pdf: 1753956 bytes, checksum: 06fc893387f3832c2cc344c281169f6d (MD5) Previous issue date: 2008-10-13 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Post dispatch analysis of signals obtained from digital disturbances registers provide important information to identify and classify disturbances in systems, looking for a more efficient management of the supply. In order to enhance the task of identifying and classifying the disturbances - providing an automatic assessment - techniques of digital signal processing can be helpful. The Wavelet Transform has become a very efficient tool for the analysis of voltage or current signals, obtained immediately after disturbance s occurrences in the network. This work presents a methodology based on the Discrete Wavelet Transform to implement this process. It uses a comparison between distribution curves of signals energy, with and without disturbance. This is done for different resolution levels of its decomposition in order to obtain descriptors that permit its classification, using artificial neural networks / An?lises p?s-despacho de sinais oriundos de registradores de perturba??es fornecem muitas vezes informa??es importantes para identifica??o e classifica??o de dist?rbios nos sistemas, visando a uma gest?o mais eficiente do fornecimento de energia el?trica. Para auxiliar nessa tarefa, faz-se necess?rio recorrer a t?cnicas de processamento de sinais, a fim de automatizar o diagn?stico sobre os tipos de dist?rbio presentes nos sinais registrados. A transformada wavelet constitui-se em uma ferramenta matem?tica bastante eficaz na an?lise de sinais de tens?o ou corrente, obtidos imediatamente ap?s a ocorr?ncia de dist?rbios na rede. Este trabalho apresenta uma metodologia baseada na transformada wavelet discreta e na compara??o de curvas de distribui??o da energia de sinais, com e sem dist?rbio, para diferentes n?veis de resolu??o de sua decomposi??o, com o objetivo de obter descritores que permitam a sua classifica??o atrav?s do uso de redes neurais artificiais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The quality of the electric energy emerges as an area of great interest to both consumers and supply authorities. Searching half the subject prescribed, it is recognized, in the present time, the national and international existence of recommendations, norms and criteria directed toward the orientation of the boundary-values or reference for the diverse pointers that characterize the desired standard of quality. Inside of this context, if a measured harmonic voltage distortion exceeds that which is permitted, mitigation procedures must be promptly considered. These procedures can cause great conflict between the supplier and the consumer due to a lack of consensus on who is the mainly responsible for the harmonic distortions. The objective of this study is to establish a just procedure for sharing the responsibility for actual harmonic voltage distortion at a given point of common coupling between the supplier and the consumer. The methodology is based on the analysis of measured voltage and current signals at the PCC and on information related to the harmonic impedances involved in the process. Both the supply and the load impedances are considered and an approach for coupling with consumer representation is presented. The method is applied to a laboratory arrangement which uses a programmable voltage source in combination with a load comprising linear and nonlinear components. The results highlight the consistence of the proposal when identifying the individual contribution of the supplier and the consumer. By finding the supply and load harmonic contributions it is possible to achieve fairer cost sharing when mitigation procedures are needed to reduce voltage distortion to admissible legislation limits. / A qualidade da energia elétrica se apresenta como uma área de grande interesse para os consumidores e concessionárias de energia. Buscando meios para regulamentar o assunto, reconhece-se, na atualidade, a existência de recomendações, normas e critérios nacionais e internacionais voltados para a orientação dos valores limites ou de referência para os diversos indicadores que caracterizam o padrão de qualidade desejado. Dentro deste contexto, as distorções harmônicas nos sinais de tensão e corrente surgem como uma das questões mais preocupantes. Almejando, pois a preservação da qualidade do suprimento no que tange às distorções harmônicas, assim como para os demais itens de definição da qualidade, faz-se, muitas vezes necessário, a utilização de técnicas para a identificação da responsabilidade entre supridores e consumidores quanto à presença de distorções harmônicas de tensão junto aos pontos de acoplamento comum das redes de suprimento. Focando este tema, esta tese encontra-se direcionada ao estabelecimento e avaliação de desempenho de um procedimento sistematizado para o compartilhamento das responsabilidades entre supridores e consumidores, quanto à presença de distorções harmônicas de tensão junto aos pontos de acoplamento comum entre as partes. A metodologia é fundamentada na análise de sinais de tensão e corrente, obtidos dos sistemas, e em informações associadas com as impedâncias harmônicas próprias aos sistemas elétricos envolvidos no processo. A questão da modelagem da carga é ressaltada de modo especial. O método almeja contribuir na direção do estabelecimento de medidas de compensação quando os valores limites das distorções são superiores àqueles previstos pela legislação. Finalmente, objetivando ilustrar a aplicabilidade da proposta, ensaios laboratoriais são realizados a fim de evidenciar sua potencialidade. / Doutor em Ciências

A very controversial issue that assumes increasing importance in the national scenario is related to the well area known as Refunding Request for Damages. This subject, amongst other aspects, aims at providing means to support the necessary answer to the consumers when a equipment damage is claimed due to a occurrence in the electrical network. With this in mind, the main idea consists in establishing a correct relationship between power system distribution or transmission phenomena with a given required demand for refunding. In this way, the conventional procedures actually in practice are quite empirical and the search for computational means to provide the required answer appears as an attractive scientific and technique base approach. Using this approach it is believed that a more consistent and impartial method would be of great help to accomplish the focused matter. Within this context, this dissertation aims to contribute in two specific topics: the first is associated to a methodology to cope with the equipment time of use and its insertion in the so called APR software. The second target goes towards the investigation of 25 cases of real refunding requests occurred at the Centrais Eletricas Matogrossenses CEMAT so as to provide a first step towards the validation procedure of the overall procedures. / Uma questão bastante controversa e que assume crescente importância no cenário nacional corresponde aos assuntos contemplados dentro da sigla PID (Pedidos de Indenização por Danos). Esta área, dentre outros aspectos, tem por objetivo oferecer respostas para as mais distintas solicitações de indenização por danos ocorridos em equipamentos instalados junto aos consumidores residenciais, comerciais e industriais. Com este foco, o tema em pauta tem por função primordial correlacionar eventuais danos em equipamentos com ocorrências manifestadas nas redes elétricas, emitindo, assim, um parecer final sobre o nexo causal entre os fenômenos e seus efeitos. Neste contexto, os procedimentos atuais seguem uma linha bastante empírica e, a busca por meios computacionais, fundamentados nos princípios da ciência e tecnologia, surge como uma alternativa importante, consistente e imparcial para a busca das almejadas respostas. É pois dentro deste cenário que encontra-se inserida a presente dissertação, a qual, somado a outras questões, contribui em duas direções: a primeira voltada para a proposição e incorporação, num programa já desenvolvido (APR), dos efeitos associados com o tempo de uso dos equipamentos, e a segunda encontra-se direcionada para a realização de estudos investigativos visando a validação do software. Esta última contribuição encontra-se alicerçada em 25 (vinte e cinco) casos reais de pedidos de ressarcimento ocorridos no âmbito do sistema de distribuição da concessionária Centrais Elétricas Matogrossenses S.A CEMAT e na correlação entre os indicativos do programa e as ações tomadas pela empresa. / Mestre em Ciências

O trabalho ressalta a importância do tema Qualidade da Energia (QE) e apresenta alguns dos diversos distúrbios responsáveis pelo seu comprometimento. Tais distúrbios, quando presentes em um dado sistema elétrico, podem causar sérios danos tanto aos equipamentos de medição e controle pertencentes ao fornecedor de energia, como também aos equipamentos mais sensíveis pertencentes aos usuários deste sistema. Os fenômenos mais freqüentes no estudo da QE foram destacados, bem como suas definições. Conhecidos estes fenômenos, implementou-se um algoritmo computacional, utilizando como ferramenta a transformada rápida de Fourier janelada (Windowed Fast Fourier Transform - WFFT) - TRFJ, para identificar e classificar estas perturbações em um dado sistema elétrico de distribuição. Para que o resultado fosse o mais próximo possível de uma situação real, utilizou-se para análise, um sistema elétrico real de distribuição da CPFL (Companhia Paulista de Força e Luz). Sobre o referido sistema elétrico foram simulados casos de afundamentos, elevações e oscilações de tensão, criando assim, um banco de dados para, posteriormente, podermos testar e validar o algoritmo computacional implementado, na identificação destes fenômenos. Este algoritmo permite variarmos tanto o tamanho da janela, quanto a freqüência amostral do sinal. Neste estudo em particular, utilizamos tamanhos de janelas de 1 ciclo e 1/2 ciclo, e freqüência amostral do sinal, de 7,68 kHz (inicialmente utilizada para obtenção do banco de dados), e 0,769 kHz, aproximadamente. Como resultados, obtivemos que o tamanho da janela de dados para esta implementação, não apresentou diferenças significativas na análise, quando comparados com os dados iniciais. Entretanto, observa-se um comportamento contrário com a variação da taxa amostral, ou seja, quanto menor a freqüência amostral empregada, maior a perda de informações importantes em relação ao sinal inicial. / The present work at lines the importance of Power Quality (PQ) and it presents some of the many disturbances related to it and its implications. Such disturbances, as presented in an electrical system, can cause serious damages in the measurements, in the control of power utility equipments, as well as in sensitive equipments. The most frequent phenomena in the study of PQ had been emphasized, as well as its definitions. Once these phenomena are known, a computational algorithm was implemented, using the Windowed Fast Fourier Transform - WFFT as a tool to identify and classify these disturbances, considering electrical distribution system. In order to have the best situation for the test, a real electrical distribution system from CPFL (Companhia Paulista de Força e Luz) utility was simulated. Some cases of voltage sag, voltage swell and oscillatory transient were simulated, creating a data base to test and validate the computational algorithm implemented. This algorithm allows changing the window length as the sample rate. For the proposed study, 1 cycle and 1/2 cycle as window length was analyzed with sample rate of 7,68 kHz (initially used for obtaining the data base), and 0,769 kHz. It was observed that the window length studied did not influence significantly the proposed analysis concerning PQ. However, concerning the sample rate, it was observed a deterioration of the analysis with the 0,769 kHz rate.

Este trabalho apresenta um método utilizando redes neurais artificiais para a determinação das amplitudes e fases dos componentes harmônicos presentes na corrente de carga monofásica. O número de harmônicos identificados é previamente selecionado. Os hamônicos identificados estão presentes na corrente de cargas não-lineares de um sistema de iluminação onde é considerada a variação no tempo das características da forma de onda desta corrente. Os harmônicos presentes no sistema degradam a qualidade de energia, sendo assim é apresentado um breve estudo sobre este tema e métodos para atenuar a distorção harmônica no sistema. Dentre estes métodos é dado ênfase na aplicação de filtros ativos de potência em paralelo com carga não-linear. O trabalho também apresenta um estudo sobre os mais comumente métodos utilizados na identificação harmônica. Dentre eles está o método baseado em redes neurais artificiais. Este método é validado com base nos dados levantados por meio de simulação e de forma experimental. / In this thesis artificial neural networks are employed in a novel approach to identifying harmonic components of the single-phase nonlinear load current, whose amplitudes and phase angles are subject to unpredictable changes in steady-state. An identified harmonics number is previously selected. These harmonics are present in the non-linear loads current of electrical illumination system. The harmonics in the power system degrade the power quality, then is exhibited a concise study dealing with power quality problems and methods to mitigate the harmonic distortion in the power system. Among these methods emphasis is given in the application of pure active power filters in parallel with the non-linear load. The thesis also shows a study about the more commonly methods used in the harmonic detection. Among them is the method based on artificial neural networks. Simulation and experimental results are presented to validate the proposed approach.

Este trabalho apresenta um estudo sobre transformada Wavelet aplicada à qualidade da energia elétrica com o intuito de detectar, localizar e classificar eventuais distúrbios que ocorrem no sistema elétrico. Inicialmente é apresentada uma introdução sobre qualidade da energia, mostrando fatos, evoluções e explicando o conceito dos principais fenômenos que interferem na qualidade da energia do sistema elétrico brasileiro, devido, principalmente, à grande demanda de aparelhos eletrônicos produzidos atualmente. Em seguida é mostrada uma revisão dos principais métodos e modelos aplicados atualmente no mundo a respeito do assunto. A transformada Wavelet vem como uma grande ajuda nesta área de análise de sinais, já que é capaz de extrair simultaneamente informações de tempo e freqüência, diferentemente da transformada de Fourier. A simulação dos diversos distúrbios ocorridos no sistema foi realizada através do software ATP (Alternative Transients Program), cujas características seguem corretamente um sistema de distribuição real da concessionária CPFL. Os distúrbios de tensão gerados e analisados foram detectados e localizados através da técnica de Análise Multiresolução e, posteriormente, classificados, utilizando para isto o método da Curva de Desvio Padrão / This dissertation presents a study of Wavelet transform applied to power quality in order to detect, locate and classify disturbances that may occur in the power system. Initially an introduction of power quality is presented, showing facts, evolutions and explaining the concept of the main phenomena that interfere the on power quality of the brazilian power system, due to, mainly, a great demand for electronic devices produced nowadays. A revision of the main methods and models currently applied in the world regarding this subject is also show. The Wavelet transform comes as a great support in the area of signal assessment, as it can extract information about time and frequency simultaneously, differently from the Fourier transform. The simulation of the diverse disturbances occurred in the system was accomplished through ATP software (Alternative Transients Program), whose characteristics correctly follow a system of real distribution of CPFL eletric utility. The generated and analyzed voltage disturbances were detected and located by Multiresolution Analysis technique and later classified by the method of the Standard Deviation

O presente trabalho apresenta estudos teóricos e uma revisão bibliográfica sobre diversos aspectos relevantes à qualidade da energia elétrica, principalmente os afundamentos de tensão em sistemas de energia elétrica. A avaliação da eficiência de um sistema elétrico de potência é quantificada por diversos fatores de qualidade, destacando-se a continuidade do fornecimento de energia elétrica aos consumidores. Nesse contexto, a análise de faltas é muito importante e demanda especial atenção quando do projeto do esquema de proteção e dos índices de qualidade do sistema elétrico de distribuição. Assim sendo, o presente trabalho apresenta uma comparação entre os métodos de cálculo de curtos circuitos convencionais: Método das Componentes Simétricas e o Método das Componentes de Fases. Também é apresentada uma nova aproximação da obtenção da matriz de impedância de cada elemento do sistema elétrico de potência, para a resolução pelo Método das Componentes Simétricas em sistemas desequilibrados. Usando um modelo particular de um sistema elétrico de distribuição são efetuadas simulações computacionais para avaliar o desempenho do algoritmo proposto. As simulações de curtos circuitos são realizadas com rotinas no ambiente MatLab e logo comparadas com os resultados do programa ATP/EMTP. Os cálculos de afundamentos de tensão são realizados para diferentes tipos de faltas: trifásica-terra (FFFT), fase-terra (FT), fase-fase (FF) e fase-fase-terra (FFT). Apesar de o trabalho estar centrado em sistemas de distribuição, as conclusões podem ser referidas a qualquer tipo de sistema de energia elétrica. Os resultados obtidos nessas simulações mostram que a aproximação proposta que consiste da obtenção da impedância de componentes simétricas de cada elemento, apresenta um ótimo desempenho. O objetivo desta comparação é identificar o método de cálculo de curto-circuito que ofereça a viabilidade de simplificação nos procedimentos de cálculo, como também na modelagem dos componentes do sistema elétrico de energia, mantendo continuamente uma boa precisão dos resultados dentro dos limites de tolerância. Com esta simplificação se pode reduzir significativamente o tempo das simulações, o processo de análise e tomada de decisão mais ágil e eficiente. / This work presents theoretical studies and a literature review on various aspects relevant to the quality of electric power, especially voltage sags in electric power systems. Assessing the efficiency of a power system is quantified by several quality factors, highlighting the continued supply of electricity to consumers. In this context, the analysis of faults is very important and demand special attention when designing the protection scheme and the quality indexes of the electrical system of distribution. Therefore, this work presents a comparison between the calculation methods of conventional short circuit: Method of Symmetrical Component and Method of Phases Components. It also presents a new approach to obtaining the impedance matrix of each element of the electric power system for the resolution by the Method of Symmetrical Components in unbalanced systems. Using a particular model of an electric distribution system computer simulations are carried out to evaluate the performance of the algorithm. Simulations of short circuits are performed with routines in MatLab environment and then compared with the results of the software ATP/EMTP. The calculations of voltage sags are performed for different types of faults: three-phase- ground (FFFT), phase-ground (FT), phase-phase (FF) and phase-phase- ground (FFT). Although the work is centered on distribution systems, the findings can be referred to any type of power system. The results obtained in these simulations show that the proposed approach consists of obtaining the impedance of symmetrical components of each element, presents a great performance. The purpose of this comparison is to identify the method of calculating short-circuit that provides the feasibility of simplifying the calculation procedures, but also in the modeling of system components, electric power, continuously keeping a good accuracy of results within the tolerance limits. With this simplification can significantly reduce the time of simulations, the process of analysis and decision making more agile and efficient.

Orientador: Jose Antenor Pomilio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e Computação / Made available in DSpace on 2018-08-07T03:19:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pimentel_SergioPires_M.pdf: 2753814 bytes, checksum: 4e94e3c8b75144bb509d505233b11dcb (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho aborda a implementação de um filtro ativo de potência utilizando um inversor mul­tinível com topologia em cascata assimétrica. Justificativas para utilização de estruturas multiníveis são discutidas. O sistema de controle utilizado garante um fornecimento nulo de potência ativa pelo filtro ativo e que a corrente fornecida pela fonte de alimentação tenha a mesma forma de onda da tensão de alimentação. Com isso, o fator de potência visto pela fonte é próximo de seu valor unitário e a fonte fornece apenas potência ativa à carga. Resultados de simulações e experimentais validam o esquema adotado. Também é descreva uma proposta para se realizar o controle das tensões CC da topologia em cascata assimétrica. Palavras-chave: Eletrônica de Potência, Inversor Multinível, Qualidade da Energia Elétrica, Fil­tro Ativo de Potência, Controle Digital / Abstract: This work regards a shunt active power filter implementation using an asymmetrical cascaded multilevel convel1er. Reasons for using multilevel structures are discussed. The system control gua­rantees that the active power filter does not supply active power and the source current has the same waveform of the source voltage. Consequently, the power factor from the source side is almost one and the source only supplies active power to the load. Simulation and experimental results validate the applied scheme. A proposal for controlling the DC voltages from the asymmetrical cascaded topology is also described. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Harnoldo Castro.pdf: 2052364 bytes, checksum: 3ff44ce616ef2f1e748c29067008a2d1 (MD5) Previous issue date: 2012-12-14 / This work investigates electromagnetic disturbances that affect the power quality of the Alcântara Launch Center (CLA), supplied by the local power distribution utility company and the self-generation of the Center, emphasizing disturbances for sensitivity of electrical ground support equipment, variations in voltage and short-term transients. From a bibliographical study, the main electromagnetic phenomen apresented are related to the power quality, showing the causes, consequences and suggestions for mitigation of these events, including the reduction of inrush current, based on standard norms related to the subject. The monitoring was performed using an accurate monitoring equipment during a two-rocket launch campaign, for a better contextualization ofvoltage variations associated to short-term transients. From the records and gathered data, critical events and power quality indices associated to the distribution utility and to the generation set were analyzed, as well as the severe disturbances characterized by CBEMA curve. The results provided subsidies to improve and reduce the effects of voltage short-term and transient events. Thus an operating procedure for special processes is proposed, which can be used both in the aerospace sector as in organizations that have their processes associated to power quality. / O presente trabalho investiga distúrbios eletromagnéticos que afetam a qualidade da energia elétrica do Centro de Lançamento de Alcântara, suprido pela companhia elétrica local e pela autogeração do próprio Centro, enfatizando os distúrbios críticos para a sensibilidade elétrica dos equipamentos de apoio em solo, as variações de tensão de curta duração e os transitórios. A partir de um estudo bibliográfico, são apresentados os principais fenômenos eletromagnéticos relacionados à qualidade da energia elétrica, mostrando as causas, consequências e sugestões para mitigar tais eventos, com destaque para a redução da corrente de energização, com base nas normas internacionais relacionadas ao tema. O monitoramento foi realizado utilizando-se um equipamento de precisão durante a campanha de lançamento de dois foguetes, para melhor contextualizar as variações de tensão de curta duração e os transitórios. A partir dos registros e dados coletados foram analisados os eventos críticos e os indicadores de tensão da distribuidora local de energia elétrica, e da autogeração de energia do Centro, bem como as graves perturbações caracterizadas com a curva CBEMA. Os resultados obtidos forneceram subsídios para reduzir os efeitos dos eventos da variação de tensão de curta duração e transitórios. Assim propõe-se um procedimento operacional para processos especiais, que poderá ser usado tanto no setor aeroespacial quanto nas organizações que tenham seus processos atrelados à qualidade da energia elétrica.