A busca de uma melhor qualidade da energia passa necessariamente por um melhor entendimento dos fenômenos relacionados às descargas atmosféricas. No caso de redes de distribuição com tensões nominais inferiores a 69 kV, uma parcela significativa das interrupções se deve às sobretensões induzidas por descargas próximas às linhas. Este trabalho teve por objetivo desenvolver e implantar um sistema para estudo de tensões induzidas em linhas de distribuição devido a descargas atmosféricas indiretas através da obtenção simultânea das formas de onda de tensões induzidas em duas linhas com diferentes configurações. Além das linhas, equipadas com divisores de tensão especialmente projetados para medições de tensões impulsivas, também fazem parte do sistema uma torre metálica para captação de descargas, construída nas proximidades das linhas, o sistema de medição instalado em sua base para registro de correntes de descargas que eventualmente incidam em sua estrutura e o programa computacional que gerencia os processos de aquisição e armazenamento de dados. A metodologia adotada no estudo é pioneira no que se refere a descargas naturais, pois somente em pesquisa desenvolvida pelo Grupo de Alta Tensão e Descargas Atmosféricas (GATDA/USP) através de modelo em escala reduzida foram obtidos registros simultâneos de tensões induzidas pelas mesmas descargas em linhas de distribuição com e sem proteção. O presente estudo representa uma extensão da pesquisa realizada com modelo reduzido, sendo a metodologia anteriormente desenvolvida transportada para um sistema em escala real. O sistema entrou em operação no final de fevereiro de 2002, tendo sido registradas várias formas de onda de tensões induzidas, comprovando o seu desempenho satisfatório. Este trabalho descreve os principais componentes do sistema e apresenta alguns dos resultados preliminares obtidos. / For improving the energy quality it is essential to understand the phenomena related to the lightning discharges. In the case of distribution networks with rated voltages lesser than 69 kV, there is a significant number of interruptions caused by overvoltages induced by lightning discharges near to the lines. The aim of this work was to develop and to implement a system to study lightning induced voltages on distribution lines through simultaneous acquisition of induced voltages waveforms on two lines with different configurations. Besides the lines, equipped with voltage dividers specially designed to measure impulsive voltages, also belong to the system a metallic tower built in the vicinity of the lines, the measuring system installed at its base to register lightning currents that eventually hit it and the computer programme that manages the acquisition and data storage process. The methodology adopted in the study is pioneer concerning natural lightning, since records of voltages induced simultaneously on unprotected and protected distribution lines by the same lightning event were obtained only in a previous research developed by the High Voltage / Lightning Research Group (GATDA/USP), by means of a scale model. The present study represents an extension of that research, so that the same methodology previously developed has been transferred to a real scale system. The system started to operate in the end of February 2002 and several induced voltages waveforms have been registered, confirming its satisfactory performance. This Dissertation describes the system and its main components and shows some of the preliminary results obtained so far.

A busca de uma melhor qualidade da energia passa necessariamente por um melhor entendimento dos fenômenos relacionados às descargas atmosféricas. No caso de redes de distribuição com tensões nominais inferiores a 69 kV, uma parcela significativa das interrupções se deve às sobretensões induzidas por descargas próximas às linhas. Este trabalho teve por objetivo desenvolver e implantar um sistema para estudo de tensões induzidas em linhas de distribuição devido a descargas atmosféricas indiretas através da obtenção simultânea das formas de onda de tensões induzidas em duas linhas com diferentes configurações. Além das linhas, equipadas com divisores de tensão especialmente projetados para medições de tensões impulsivas, também fazem parte do sistema uma torre metálica para captação de descargas, construída nas proximidades das linhas, o sistema de medição instalado em sua base para registro de correntes de descargas que eventualmente incidam em sua estrutura e o programa computacional que gerencia os processos de aquisição e armazenamento de dados. A metodologia adotada no estudo é pioneira no que se refere a descargas naturais, pois somente em pesquisa desenvolvida pelo Grupo de Alta Tensão e Descargas Atmosféricas (GATDA/USP) através de modelo em escala reduzida foram obtidos registros simultâneos de tensões induzidas pelas mesmas descargas em linhas de distribuição com e sem proteção. O presente estudo representa uma extensão da pesquisa realizada com modelo reduzido, sendo a metodologia anteriormente desenvolvida transportada para um sistema em escala real. O sistema entrou em operação no final de fevereiro de 2002, tendo sido registradas várias formas de onda de tensões induzidas, comprovando o seu desempenho satisfatório. Este trabalho descreve os principais componentes do sistema e apresenta alguns dos resultados preliminares obtidos. / For improving the energy quality it is essential to understand the phenomena related to the lightning discharges. In the case of distribution networks with rated voltages lesser than 69 kV, there is a significant number of interruptions caused by overvoltages induced by lightning discharges near to the lines. The aim of this work was to develop and to implement a system to study lightning induced voltages on distribution lines through simultaneous acquisition of induced voltages waveforms on two lines with different configurations. Besides the lines, equipped with voltage dividers specially designed to measure impulsive voltages, also belong to the system a metallic tower built in the vicinity of the lines, the measuring system installed at its base to register lightning currents that eventually hit it and the computer programme that manages the acquisition and data storage process. The methodology adopted in the study is pioneer concerning natural lightning, since records of voltages induced simultaneously on unprotected and protected distribution lines by the same lightning event were obtained only in a previous research developed by the High Voltage / Lightning Research Group (GATDA/USP), by means of a scale model. The present study represents an extension of that research, so that the same methodology previously developed has been transferred to a real scale system. The system started to operate in the end of February 2002 and several induced voltages waveforms have been registered, confirming its satisfactory performance. This Dissertation describes the system and its main components and shows some of the preliminary results obtained so far.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This dissertation proposes a methodology for alarm processing aiming to solve the fault section estimation in electrical power system. The main motivation for this study is the fact that operators of control centers being subject to information overload during great contingencies. Accordingly, this work aims to support the operator decisions in order to enhance the service reliability and reduce the power restoration time. The approach integrates a legacy SCADA interpretation system working together with a new network topology processor to determine the protection alarms (circuit breakers, switches, protective relays and protection logical schemes), and the set of disconnected equipment after occurrence of fault. The fault diagnosis has been treated as an optimization problem, solved through two stages: event classification at equipment level, based on Bayes s Theorem; and the fault section estimation, which is formulated as a mixed integer programming problem, using the commercial software CPLEX to solve instances. The developed approach also identifies the malfunctioned protective devices as well the missing and false alarms. Possible fault scenarios were considered in part of a real Brazilian power system to validate the methodology. The results show that the proposed approach can find the optimal solution even in case of multiple faults or in case of failure of protection devices. / Esta dissertação propõe uma metodologia para o processamento de alarmes visando à estimação de secção em falta em sistemas elétricos de potência. A principal motivação para este estudo reside no fato de os operadores dos centros de controle estarem sujeitos a sobrecarga de informação durante grandes contingências. Deste modo, o trabalho pretende auxiliar o operador na tomada de decisão, favorecendo a confiabilidade do serviço e a redução do tempo de reestabelecimento. A abordagem integra a interpretação de dados históricos do SCADA em conjunto com um novo configurador de redes para determinar os alarmes de proteção (disjuntores, chaves seccionadoras, relés de proteção e esquemas lógicos de proteção), e o conjunto de equipamentos desligados após a falta. O diagnóstico sobre a falta é tratado como um problema de otimização, resolvido por meio de duas etapas: classificação de eventos em nível de equipamento, fundamentado no Teorema de Bayes; e a estimação da secção em falta, formulada como um problema de programação inteira mista, empregando o otimizador comercial CPLEX para resolver as instâncias. A abordagem proposta também identifica o mau funcionamento de dispositivos de proteção, bem como os alarmes falsos e falhos. Possíveis cenários de falta foram considerados em parte de um sistema de potência real brasileiro a fim de validar a metodologia. Os resultados mostram que a abordagem pode encontrar a solução ótima, mesmo em casos de múltiplas faltas ou em casos de falha em dispositivos de proteção.

This work proposes a dynamic tool for solving the problem of fault section estimation in power systems. A Binary Integer Problem (BIP) is used to identify the faulty section trough analyses of circuit breakers states and power system protection devices signalizations. For the knowledge base construction it is proposed an innovative tool able to automatically generate the pattern of events and alarms for each topology configuration change. The outputs obtained from the pattern generator are used as base of cause end effect by the BIP model. Received alarms on SCADA are used as parameters in model the restrictions. The BIP model, based on the parsimonious set covering problem, is solved by CPLEX commercial software and it is able to deal with protection devices failure, data acquisition problems and occurrence of multiple events. To validate the approach it was used part of a brazilian power system, through the proposed technique the patterns were automatically generated and several faults situations were simulated. The proposed methodology achieved optimum results to all tests applied, being capable to deal with topology changes on power systems and with the problems inherent to the fault section estimation. / Este trabalho propõe uma ferramenta dinâmica para solução do problema de estimação da seção em falta em sistemas elétricos de potência. Um modelo de programação inteira binária (PIB) é usado para identificar a seção em falta através da análise do estado dos disjuntores e sinalizações de disparo das proteções de cada equipamento do sistema elétrico. Para a montagem da base de conhecimento é proposta uma ferramenta inovadora, capaz de gerar padrões de eventos e alarmes automaticamente, cada vez que a configuração da rede é alterada. O algoritmo usa como entrada o cadastro de conexões do sistema (secções e disjuntores) e a leitura do estado dos disjuntores. A saída obtida pelo gerador de padrões é usada como base de conhecimento pelo modelo de programação inteira binária. Os alarmes recebidos no SCADA são usados como parâmetros nas restrições do modelo. O modelo de PIB, fundamentado nos princípios de recobrimento parcimonioso de conjuntos, é resolvido através do otimizador comercial CPLEX, e é capaz de lidar com falhas nos dispositivos de proteção, problemas na aquisição de dados e múltiplas ocorrências. A metodologia foi validada tendo como base parte de um sistema elétrico de potência brasileiro, para o qual, por meio da técnica proposta, os padrões foram gerados automaticamente e simuladas diversas situações de faltas. A metodologia proposta apresentou ótimos resultados para todos os testes aplicados, sendo a ferramenta capaz de lidar com as alterações topológicas dos sistemas elétricos de potência e com os problemas inerentes à estimação da seção em falta.