Orientadores: Fujio Sato, Ernesto Ruppert Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T19:28:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_CaioGomesde_M.pdf: 16585052 bytes, checksum: 61d70f191de8c032a8ab39cdcf8c652c (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho trata de dois temas de grande relevância, principalmente nos últimos anos, na área de energia elétrica: a conservação e a qualidade da energia elétrica. Os estudos são baseados em dados de grandezas elétricas coletados por equipamentos de monitoração e gerenciamento de energia instalados em pontos distintos do Campus da Universidade Estadual de Campinas. A conservação de energia elétrica relaciona-se ao seu uso mais eficiente e sem desperdícios, importante por proporcionar um aumento da energia disponível, sem que sejam necessários grandes investimentos em geração, transmissão e distribuição, reduzindo, assim, impactos ambientais. A avaliação deste quesito surge de um projeto piloto, o Projeto Ecogera, cuja finalidade é avaliar a eficiência energética, por meio de um programa de uso racional e da exploração de fontes alternativas de energia elétrica. Aqui é discutido, então, o módulo de conservação de energia, desenvolvido em unidades de consumo com características típicas em relação ao tipo de atividade exercida na universidade, focando na redução de consumo em iluminação. Uma boa qualidade de energia elétrica remete à ausência de variações anormais na tensão, relacionada à continuidade do fornecimento e à forma de onda senoidal da alimentação. Os problemas na qualidade de energia têm se agravado ao longo dos anos, principalmente devido ao aumento das cargas não lineares, à maior sensibilidade dos equipamentos e à grande interconexão da rede elétrica, e podem resultar em má operação ou prejuízo a dispositivos. É dado um maior enfoque nas perturbações na amplitude da tensão e nas distorções na forma de onda, mostrando suas principais causas e meios de contorná-las. No primeiro caso, são registrados transitórios, interrupções, afundamentos e elevações de tensão, feitas as devidas análises, e avaliadas suas influências em equipamentos por meio da Curva ITI (CBEMA), a qual possibilita a determinação de possíveis danos ou falhas nos mesmos. No segundo caso, nos diversos pontos de medição é avaliada a presença de harmônicas, tanto pela análise das formas de onda e de seus conteúdos espectrais como pela taxa de distorção harmônica num período de uma semana. Por fim, são estudadas teorias de potências elétricas trifásicas, em especial a Teoria pq de Potências Instantâneas, importante na aplicação de filtros ativos, cuja função é atenuar as correntes harmônicas geradas por cargas não lineares. Os dados reais medidos das tensões e correntes instantâneas foram submetidos a um programa computacional desenvolvido a partir do modelo matemático de um filtro ativo com compensação paralela e método de compensação baseado na Teoria pq Modificada de Potências Instantâneas, obtendo-se como resposta o desempenho do filtro na eliminação das harmônicas nas correntes vistas pela fonte de alimentação. / Abstract: This work deals with two issues of large relevance, especially in recent years about electric power: energy economy and power quality. The studies are based on data collected by various measurement and energy management instruments at different points in the Campinas State University Campus (Unicamp), in São Paulo State, Brazil. The performance of energy relates to its more efficiently use and without wasting, which is important to increase the amount of available energy, without large investments in generation, transmission and distribution, thereby reducing environmental impacts. A Project has been developed, named Ecogera, whose purpose is to evaluate the energy efficiency, through a program of rational use and development of alternative sources of energy. The module of energy economy is discussed here, developed in units of consumption with typical characteristics for the type of work performed at the university, focusing on the reduction of lighting consumption. A good power quality refers to the absence of abnormal variations in voltage, related to continuity of supply and the sinusoidal waveform of the power supply. The power quality problems have been increased over the years, mainly due to the increase of nonlinear loads, the increased sensitivity of the equipment and the large interconnection of the power networks, and can result in misoperation or damage of the devices. A greater focus is given on the voltage amplitude disturbances and the distortion in the waveform, showing its main causes and means of overcoming them. In the first case transients, interruptions, sags and swells are recorded, adequate analysis are done, and their influence on the equipment are evaluated by the ITI Curve (CBEMA), which enables the determination of possible damage or failures in them. In the second case, the presence of harmonics is evaluated in the various points of measurement, either by the analysis of waveforms and its spectral content or by the total harmonic distortion over a one-week period. Finally, tree-phase electrical power theories are studied, especially the Instantaneous pq Power Theory, which is important in the application of active filters, whose function is to reduce the harmonic currents generated by nonlinear loads. The real measured data of the instantaneous voltages and currents was put in a computacional program developed from the mathematical model of an active filter with parallel compensation and using a compensation method based on the Power Instantaneous Modified pq Theory and its influence seem by the current supply is obtained by the harmonic eliminations. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Sandro Rigo, Reinaldo Alvarenga Bergamaschi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T00:17:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Piga_LeonardodePaulaRosa_D.pdf: 5566406 bytes, checksum: 5fcce79bb9fc83646106c7580e0d77fc (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Para acompanhar uma demanda crescente pelos recursos computacionais, empresas de TI precisaram construir instalações que comportam centenas de milhares de computadores chamadas centro de dados. Este ambiente é altamente dependente de energia elétrica, um recurso que é cada vez mais caro e escasso. Neste contexto, esta tese apresenta uma abordagem para otimizar potência e desempenho em centro de dados Web. Para isto, apresentamos uma infraestrutura para medir a potência dissipada por computadores de prateleiras, desenvolvemos modelos empíricos que estimam a potência de servidores Web e, por fim, implementamos uma de nossas heurísticas de otimização de potência global em um aglomerado de nós de processamento chamado AMD SeaMicro SM15k. A infraestrutura de medição de potência é composta por: uma placa personalizada, que é capaz de medir potência e é instalada em computadores de prateleira; um conversor de dados analógico/digital que amostra os valores de potência; e um software controlador. Mostramos uma nova metodologia para o desenvolvimento de modelos de potência para servidores Web que diminuem a quantidade de parâmetros dos modelos e reduzem as relações não lineares entre medidas de desempenho e potência do sistema. Avaliamos a nossa metodologia em dois servidores Web, um constituído por um processador AMD Opteron e outro por processador Intel i7. Nossos melhores modelos tem erro médio absoluto de 1,92% e noventa percentil para o erro absoluto de 2,66% para o sistema com processador Intel i7. O erro médio para o sistema composto pelo processador AMD Opteron é de 1,46% e o noventa percentil para o erro absoluto é igual a 2,08%. A implantação do sistema de otimização de potência global foi feita em um aglomerado de nós de processamento SeaMicro SM15k. A implementação se baseia no conceito de Virtual Power States, uma combinação de taxa de utilização de CPU com os estados de potência P e C disponíveis em processadores modernos, e no nosso algoritmo de otimização chamado Slack Recovery. Propomos e implementamos também um novo mecanismo capaz de controlar a utilização da CPU. Nossos resultados experimentais mostram que o nosso sistema de otimização pode reduzir o consumo de potência em até 16% quando comparado com o governador de potência do Linux chamado performance e em até 6,7% quando comparado com outro governador de potência do Linux chamado ondemand / Abstract: To keep up with an increasing demand for computational resources, IT companies need to build facilities that host hundreds of thousands of computers, the data centers. This environment is highly dependent on electrical energy, a resource that is becoming expensive and limited. In this context, this thesis develops a global data center-level power and performance optimization approach for Web Server data centers. It presents a power measurement framework for commodity servers, develops empirical models for estimating the power consumed by Web servers, and implements one of the global power optimization heuristics on a state-of-the-art, high-density SeaMicro SM15k cluster by AMD. The power measuring framework is composed of a custom made board, which is able to capture the power consumption; a data acquisition device that samples the measured values; and a piece of software that manages the framework. We show a novel method for developing full system Web server power models that prunes model parameters and reduces non-linear relationships among performance measurements and system power. The Web server power models use as parameters performance indicators read from the machine internal performance counters. We evaluate our approach on an AMD Opteron-based Web server and on an Intel i7-based Web server. Our best model displays an average absolute error of 1.92% for the Intel i7 server and 1.46% for AMD Opteron as compared to actual measurements, and 90th percentile for the absolute percent error equals to 2.66% for Intel i7 and 2.08% for AMD Opteron. We deploy the global power management system in a state-of-the-art SeaMicro SM15k cluster. The implementation relies on the concept of Virtual Power States, a combination of CPU utilization rate to the P/C power states available in modern processors, and on our global optimization algorithm called Slack Recovery. We also propose and implement a novel mechanism to control utilization rates in each server, a key aspect of our power/performance optimization system. Experimental results show that our Slack Recovery-based system can reduce up to 16% of the power consumption when compared to the Linux performance governor and 6.7% when compared to the Linux ondemand governor / Doutorado / Ciência da Computação / Doutor em Ciência da Computação