A Qualidade da energia elétrica é caracterizada pela disponibilidade da energia através de uma forma de onda senoidal pura, sem alterações na amplitude e freqüência. No entanto situações transitórias em sistemas de potência são comuns e estas podem provocar inúmeras interferências indesejáveis. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo desenvolver um algoritmo para detectar, localizar no tempo e classificar diversos distúrbios que ocorrem no sistema elétrico através da aplicação da transformada wavelet (TW). Foi realizado um estudo teórico desde a origem até os recentes avanços sobre a TW. Para a detecção e localização no tempo foi utilizada apenas a TW. Com relação à classificação foram comparadas três ferramentas matemáticas: TW, TRF (Transformada Rápida de Fourier) e RNA (Redes Neurais Artificiais). Através do software ATP (Alternative Transients Program) foi modelado um sistema de distribuição, cujas características seguem um sistema real. Todos os distúrbios de tensão gerados e analisados puderam ser detectados e localizados no tempo através da técnica de análise multiresolução. Em relação à classificação, foi realizada uma comparação entre a TW, a TRF e RNA com resultados satisfatórios, destacando dentre elas a TRF e a RNA. Pode-se concluir que os resultados obtidos através do algoritmo mostraram-se eficientes tanto no aspecto da detecção, localização e classificação, assim como na estimação da amplitude do distúrbio e da duração do distúrbio. / A perfect power supply would be one that is always available, maintaining the supply voltage and frequency within certain limits, and supplying pure noise free sinusoidal waveform. Nevertheless, transient events are usual in power systems, resulting in several interferences. The purpose of this study is for detecting, locating in time and to classifying with wavelet transform (WT) several disturbances that occur on power systems. A WT theoretical revision, referring to the first mention in wavelet up to the recent research advances is presented. Only WT was used in order to detect and locate in time the power system disturbances. For classification, three mathematical tools were compared: WT, FFT (Fast Fourier Transform) and ANN (Artificial Neural Networks). A distribution System, with identical characteristics as the real distribution system, was performed with ATP software (Alternative Transients Program). The results showed that multiresolution analysis technique is able to detect and locate all the generated and analyzed voltage disturbances. For classification the results were similar for the WT, FFT and ANN, however FFT and ANN results presented a better performance. The results conclude that the WT algorithm is efficient at detecting, localizing and classifying power system disturbances, as well as, at estimating the amplitude and duration of the voltage disturbance.

Com o surgimento das novas tecnologias aplicadas aos equipamentos e arranjos geométricos das fontes renováveis de energia, o sistema de aterramento passou a operar com correntes de várias frequências, diferentes da componente fundamental. Estas correntes são provenientes das novas cargas não lineares conectadas e das condições de falta, tornando mais difícil a equipotencialização do sistema de aterramento, devido, principalmente, ao seu tamanho e sua geometria. Neste cenário, esta pesquisa tem como objetivo o estudo do comportamento de um sistema de aterramento operando na presença de correntes com distorção harmônica. Para a modelagem do sistema de aterramento teste, foi utilizada a teoria de linhas de transmissão, considerando parâmetros distribuídos, pela qual o condutor foi modelado em porções ao longo de seu comprimento. Para a modelagem e análise do sistema de aterramento foram utilizados o programa ATP (Alternative Transients Program) e uma ferramenta computacional comercial, com o intuito de validar os valores da resistência da malha de aterramento observados. Pelos resultados encontrados, têm-se argumentos para alertar os projetos futuros de sistemas de aterramento para a necessidade e uma melhor análise das situações operacionais passíveis de ocorrência no sistema elétrico que venham a apresentar uma composição harmônica diferente e não desprezível em relação ao componente fundamental. / With the rise of new technology applied to devices and geometric arrangements related to renewable energy sources, grounding systems have started to operate with currents of multiple frequencies, deviating from its fundamental component. These currents come from the connection of new nonlinear loads and fault conditions, which makes the equipotential bonding harder for the grounding system, mainly due to its size and geometry. In this scenario, this research aims to study the behavior of a grounding system operating in the presence of harmonically distorted currents. The transmission line theory was used to model the testing grounding system, based on distributed parameters, through which the conductor was modeled in increments along its length. For modeling and studying the grounding system, the ATP (Alternative Transients Program) and a commercial software tool were used in order to validate the resistance values observed in the grounding grid. Based on the results found, there are arguments to alert future grounding system projects about the need for a better assessment of operational scenarios likely to occur in the electrical system, which may display a different harmonic composition that is not negligible in relation to the fundamental component.

Esta pesquisa teve como objetivo o desenvolvimento de um algoritmo computacional capaz de diagnosticar as condições operativas de transformadores de potência. As variáveis tomadas como base para classificar as condições apresentadas se referem às usualmente empregadas pela lógica de proteção diferencial, ou seja, a corrente diferencial e o conteúdo harmônico presente nos sinais em análise. Além disto, foi também verificada a relação entre alguns dos fenômenos associados à falta de qualidade da energia elétrica originados pelos consumidores conectados no secundário e refletidos ao primário do transformador. O algoritmo desenvolvido utilizou-se da Transformada Wavelet e de técnicas de inteligência artificial (Lógica Fuzzy e Redes Neurais Artificiais), com o objetivo de inferir sobre os relacionamentos supracitados. Todos os testes para validação da metodologia proposta foram realizados dispondo de um sistema elétrico simulado no software ATP (Alternative Transients Program). Os resultados encontrados denotam que, frente às condições analisadas, correntes diferenciais e conteúdo harmônico indesejado podem vir a surgir, fazendo com que a lógica implementada venha a diagnosticar erroneamente a condição de operação enfrentada. Os resultados avaliam ainda a propagação destas condições do secundário para o primário do transformador em análise. / This research aimed to develop an algorithm able to diagnose the operating conditions of power transformers. The variables considered to classify the presented conditions were the normally used by differential protection logic, i.e., the differential current and the harmonic content in the signals in analysis. Moreover, the relationship between some phenomena associated to a poor power quality originated from consumers connected to the secondary and reflect to the primary side of the transformer was also verified. In order to infer the relationships above mentioned, the developed algorithm used the Wavelet Transform and artificial intelligence techniques (Fuzzy Logic and Artificial Neural Networks). All the tests applied to validate the proposed methodology were performed making use of the ATP (Alternative Transients Program). In face of the analyzed conditions, the results show that differential currents and undesired harmonic content can arise and the implemented logic will erroneously diagnose the operation condition addressed. The results also illustrate the propagation of these conditions from secondary to primary side of the analyzed transformer.

O emprego de geradores fotovoltaicos (FV) conectados ao sistema de distribuição de energia elétrica tem apresentado um crescimento significativo na última década. No Brasil, sua existência ainda é reduzida, entretanto a previsão é que esta aumente nos próximos anos em função das novas regulamentações estabelecidas pelas concessionárias de energia, com apoio da Agência Nacional de Energia Elétrica. O estudo das consequências trazidas pela conexão massiva de geradores FV possibilita o planejamento correto de operação do sistema de distribuição, evitando assim, a degradação da qualidade da energia elétrica fornecida aos consumidores. Dentro desse contexto, este trabalho possui como objetivo a análise da influência que um elevado nível de penetração de sistemas FV possui em um sistema de distribuição de energia elétrica. Durante as análises, foram considerados diversos geradores FV distribuídos aleatoriamente em dois sistemas de distribuição teste bastante distintos. O programa de simulação computacional empregado foi o OpenDSS. Os estudos consideraram situações de regime permanente e foram feitas abordagens empregando variações temporais, com o propósito de avaliar o comportamento e a interação entre os perfis de carga e geração FV. Os resultados mostraram a importância de considerar as variações temporais de demanda e de geração, e apontaram que o perfil de tensão em regime permanente, nível de desbalanço de tensão, perdas técnicas, regulação da tensão e desconexão dos geradores são fatores importantes que devem ser avaliados em estudos deste tipo. Além disso, mostrou-se que possíveis impactos negativos decorrentes da introdução massiva de geradores fotovoltaicos podem ser mitigados utilizando as soluções propostas ao final deste trabalho. / The employment of photovoltaic (PV) generators connected to the grid has increased significantly in the past decade. In Brazil, there are a few PV systems nowadays, but this scenario tends to change since new regulations have been established by the utilities with support of the Brazilian Electrical Energy Agency. The study of the effects caused by high penetration levels of PV generators enables the correct operation of the distribution networks and prevents the degradation of power quality provided to the consumers. In this context, the purpose of this research is to analyze the consequences caused by high-penetration levels of PV systems in distribution networks. Several distributed PV generators are considered and located randomly in two distinct distribution test feeders. The studies were carried out by using the software OpenDSS. The analysis focused on steady state studies and typical daily load and PV generation curves have been considered to evaluate the behavior and the interaction between loads and PV generation. The results have shown the importance of considering such load and power variation, and pointed out that voltage profile, voltage unbalance level, technical losses, voltage regulation and generators disconnection are important issues to be studied in situations like the ones analyzed in this work. Furthermore, possible negative impacts caused by high PV penetration levels can be mitigated by employing the potential solutions proposed in this dissertation.

Esta pesquisa apresenta um estudo investigativo da análise modal aplicada a Sistemas de Distribuição (SDs) frente às distorções harmônicas, no contexto da Qualidade da Energia Elétrica (QEE). A partir do método de análise da ressonância modal, foi conduzido um estudo investigativo para apontar quais barramentos são mais sensíveis e permitem uma melhor observação frente às distorções harmônicas. Vale adiantar que o método de análise de ressonância modal, o qual é fundamentado na decomposição espectral da matriz de admitância do sistema elétrico, já apresenta interessantes trabalhos voltados para sistemas de transmissão. O desafio desta pesquisa foi então investigar a sua aplicação para SDs com um direcionamento às distorções harmônicas, bem como ao seu monitoramento. Dentre os resultados encontrados no desenvolvimento da pesquisa, destaca-se um melhor entendimento do problema das distorções harmônicas, o qual permitiu evidenciar a sensibilidade e a observabilidade dos SDs testes frente ao problema definido no contexto da QEE. / This research presents an investigative study of the modal analysis applied to Distribution Systems (DSs) in the context of Power Quality (PQ) considering the harmonic distortions. From the modal resonance analysis, an investigative study was conducted to indicate which bus bars are more sensitive and allow better observation in face of harmonic distortions. It is worth mentioning that the method of modal resonance analysis, which is based on the spectral decomposition of the admittance matrix of the electric system, already presents interesting applications focused on transmission systems. The challenge of this research was to investigate its application to DSs focusing on harmonic distortions, as well as their monitoring. Among the observed results of the research development, a better understanding of the harmonic distortions problem was achieved, which made it possible to highlight the sensitivity and observability of the DSs tests against the problem defined in the context of the PQ.

A presente pesquisa tem como tema principal a alocação otimizada de Monitores de Qualidade da Energia Elétrica (MQEEs) em sistemas de distribuição para a observação das Variações de Tensão de Curta Duração (VTCDs). Busca-se pela pesquisa apresentar adequações que podem ser facilmente incorporadas aos métodos de alocação que se baseiam no uso de algoritmos inteligentes, neste caso em específico, em Algoritmos Genéticos (AGs), para resolver o problema da alocação de MQEEs. Também como contribuição, a pesquisa apresenta uma técnica para a diminuição do espaço de busca das soluções, imprimindo assim, uma melhoria da observação das VTCDs em Sistemas de Distribuição (SDs), e caracterizando um método simplificado para a alocação desejada. A metodologia como formulada (via AG e método simplificado) foi testada através da sua aplicação nos sistemas de distribuição de 13, 34 e 123 nós, simulados via o ATP (Alternative Transients Program), e provindos da base de dados do IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers). A pesquisa também foi testada considerando um alimentador real de uma concessionária regional, e validada através de simulações estatísticas pelo Método de Monte Carlo. / The present research has the optimized allocation of Power Quality Monitors in distribution systems as its main subject aimed at voltage sags and swells observation. The work intention is to propose adjustments that can be easily incorporated into the allocation methods based on the use of intelligent algorithms, in this case specifically, the Genetic Algorithms addressing the problem of monitor allocation. Also, as contribution, the research presents a technique to reduce the search space of solutions, thus printing an improvement on the observation of voltage variations in distribution systems and characterizing a simplified method for the desired allocation. The methodology, as formulated (by the genetic algorithm application and the simplified method), was tested through its application in distribution systems of 13, 34 and 123 nodes, simulated on ATP (Alternative Transients Program), and stemmed by the IEEE database (Institute of Electrical and Electronic Engineers). The research was also tested considering a real feeder of a regional utility, and validated through statistical simulations by the Monte Carlo method.

O aumento do consumo no Brasil aparte com problemas de abastecimento de energia elétrica na década de 90, durante um período de más condições hidrológicas causou uma preocupação e instou uma pesquisa sobre as formas de redução do consumo. A qualidade de energia não era uma prioridade, cargas não eram tão sensíveis, nem os processos existentes exigiam tanto na qualidade do fornecimento de energia elétrica. A preocupação sobre a qualidade do abastecimento de energia aumentou, principalmente no setor industrial, com o aumento da concorrência nos mercados nacionais e no exterior. A qualidade e a quantidade da produção tornaram-se um item para distinguir o lucro. Desta forma, a qualidade do fornecimento de energia e a continuidade das linhas de produção tornaram-se mais importante. Este trabalho pretende mostrar resultados de um estudo experimental sobre lâmpadas fluorescentes compactas com reator integrado, e algumas conseqüências da sua utilização generalizada. / The increase of the consumption in Brazil aside with problems of supply of electrical energy in the decade of 90, during a period of bad hydrological conditions caused a concern and urged a search for ways of reduction of the consumption. The quality of power was not a priority, loads were not so sensitive nor the existing processes demanded as much as quality of the supply of electric energy. The concern on quality of energy supply increased, mainly in the industrial sector, with the increase of the competition in the domestic markets and overseas. The quality and the amount of production became a distinguished item for the profit. In this way, the quality of energy supply and the continuity of the production lines became more important. This work aims to show results of an experimental survey about compact fluorescent light bulbs with integrated reactor, and some consequences of its generalized use.

Submitted by Fernanda Ciolfi (fernanda.ciolfi@puc-campinas.edu.br) on 2016-08-11T18:46:02Z No. of bitstreams: 1 Alan Henrique Ribeiro dos Santos.pdf: 3411627 bytes, checksum: 9502463608d158f97139964de31fc083 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-11T18:46:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alan Henrique Ribeiro dos Santos.pdf: 3411627 bytes, checksum: 9502463608d158f97139964de31fc083 (MD5) Previous issue date: 2016-06-24 / The increasing technological advances will allow a transformation in the electricity sector, until then, little changed since its implementation, however, this scenario has changed mainly by power generation growth through renewable matrices. The concept Smart Grid has provided significant changes mainly in the basic distribution networks with the inclusion of Information and Communication Technology (ICT), enabling monitoring and control of the grid, but effective and even allowing for the integration of Generation, Transmission and Distribution Power. The utilization of intelligent sensors and automation and control devices will also enable reduction of errors in decision making caused by human error, yet very common in the industry. The quality of electricity supply is currently topic extensively explored and of great importance to the utilities that are concerned with improving the quality of the product delivered to their consumers. This work aims to develop a sensor of long and short duration voltage variation, these are phenomena that are present in the electricity networks and affect the power supply to both industrial customers and to residential consumers, yet it is of great importance that devices intelligent be developed to integrate the distribution network for the generation of data, the main objective is to develop a low-cost sensor for identification and records of these phenomena. To communicate with the supervisory system, the sensors use a wireless telecommunications infrastructure, IEEE 802.11, based on urban Wi-Fi technology, this way the data is sent to a monitoring station reporting any faults captured by the sensors. / O crescente avan?o tecnol?gico permitir? uma transforma??o no setor el?trico, at? ent?o pouco modificado desde a sua implanta??o, no entanto, este cen?rio tem se modificado principalmente pelo crescimento da gera??o de energia atrav?s de matrizes renov?veis. O conceito Smart Grid tem propiciado grandes modifica??es principalmente nas redes de distribui??o b?sica com a inser??o de Tecnologia da Informa??o e Comunica??o (TIC), possibilitando monitoramento e controle mais efetivos da rede el?trica, e at? mesmo possibilitando a integra??o entre a Gera??o, Transmiss?o e Distribui??o de energia. A utiliza??o de sensores inteligentes e dispositivos de automa??o e controle ainda permitir? a redu??o de erros em tomadas de decis?o causadas por falhas humanas, ainda muito comuns no setor. A qualidade do fornecimento de energia el?trica ? t?pico atualmente bastante explorado e de grande import?ncia para as concession?rias que est?o preocupadas em melhorar a qualidade do produto entregue a seus consumidores. Este trabalho tem como objetivo desenvolver um sensor de varia??o de tens?o para redes de baixa tens?o utilizando redes sem fio WI-FI 802.11, estes, s?o fen?menos que est?o presentes nas redes el?tricas e afetam o fornecimento de energia tanto a consumidores industriais como a consumidores residenciais, contudo ? de grande import?ncia que dispositivos inteligentes sejam desenvolvidos de forma a integrar-se ? rede de distribui??o para a coleta de dados. O principal objetivo ? desenvolver um sensor de baixo custo para identifica??o e registros destes fen?menos. Para comunicar-se com o sistema supervis?rio, os sensores utilizar?o uma estrutura de telecomunica??es sem fio, IEEE 802.11, baseado em tecnologia Wi-Fi urbana, desta forma os dados ser?o enviados a uma Central de Monitoramento informando eventuais falhas captadas pelos sensores.

A inclusão de fontes alternativas no sistema de energia elétrica possibilita a otimização dos recursos naturais disponíveis para geração. A conexão dessas fontes deve ser efetuada de forma a evitar índices de qualidade de energia incondizentes aos limites estabelecidos por normas nacionais e internacionais. Nesse contexto, sistemas de Geração Distribuída (GD) conectados à rede de distribuição via controle tensão/potência utilizam controladores Proporcional+Ressonantes (P+R) para produzir tensões com mínimas distorções na presença de cargas não lineares. Além disso, esse tipo de solução apresenta resultados satisfatórios na presença de outros tipos de carga (linear, não linear e conexão de máquina de indução), entretanto, para uma carga RLC com frequência de ressonância igual à frequência fundamental, o sistema de GD torna-se instável e as distorções harmônicas ultrapassam os limites mínimos estabelecidos para assegurar a qualidade de energia. Dessa forma, essa dissertação de mestrado propõe a substituição do controlador P+R da frequência fundamental por um controlador de ordem fracionária PIλ, projetado através de um algoritmo de otimização heurística. Os resultados obtidos através de simulação demonstram que o controlador proposto apresenta resultados satisfatórios para todas as cargas testadas: Não Linear; Motor de Indução Trifásico e RLC com frequência de ressonância igual à fundamental da rede. Entretanto, os resultados experimentais mostraram uma sensibilidade quanto à mudança de carga e quanto aos parâmetros de discretização do controlador, sugerindo a necessidade de uma análise mais rigorosa na etapa de projeto de modo a se ter robustez quanto à variação de carga. / The insertion of alternative sources in the power system enables the optimization of natural resources available for electrical generation. The connection of these sources to the grid has to be made in order to avoid indices of power quality greater than the limits established by national and international standards. In this context, a Distributed Generation (DG) systems connected to the grid via voltage/power control use a proportional+resonant (P+R) controller to produce not only the fundamental frequency but also to reduce the voltage distortion when nonlinear loads are connected to the DG terminals. Additionally, this type of solution shows satisfactory results for linear, balanced, unbalanced and direct connection of induction machine as well. However, for parallel RLC load with frequency of resonance equals to the fundamental frequency of the grid, the DG system operation becomes unstable with high levels of harmonic distortions and an oscillatory behavior. In this context, we propose the replacement of the PR controller for the fundamental frequency by a fractional order controller PIλ designed via a heuristic optimization algorithm. To prove the feasibility of the proposed approach a set of simulations are presented, however, the experimental prototype shown the sensitivity of the controller for different loads and for the controller discretization parameters suggesting the need for more analysis during the design procedures of the PIλ controller to achieve the expected robustness.

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-02-01T18:34:26Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseImpactosHarmonicos.pdf: 2483778 bytes, checksum: c5e0e109c5f916f6d322fe03bdbba91d (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-14T14:02:44Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseImpactosHarmonicos.pdf: 2483778 bytes, checksum: c5e0e109c5f916f6d322fe03bdbba91d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-14T14:02:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseImpactosHarmonicos.pdf: 2483778 bytes, checksum: c5e0e109c5f916f6d322fe03bdbba91d (MD5) Previous issue date: 2015-03-27 / A Qualidade da Energia Elétrica (QEE) é constantemente alvo de vários estudos, principalmente os que estão relacionados com o setor de produção industrial, onde estão concentradas grandes cargas dos sistemas elétricos. Com a evolução dos processos de produção industrial e a inserção de novas tecnologias no setor industrial, foram adicionadas grandes quantidades de equipamentos eletrônicos que são fontes geradoras de perturbações nos sistemas, e que alteram a qualidade do produto “energia elétrica”. Com o intuito de minimizar os transtornos decorrentes da baixa qualidade da energia e os prejuízos causados para as concessionárias e consumidores (industriais, residenciais e comerciais), foi desenvolvido no Brasil, os procedimentos de distribuição no sistema elétrico nacional (PRODIST), criado e desenvolvido pela Agencia Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). O PRODIST tem o objetivo de normatizar e padronizar as atividades relacionadas à distribuição de energia, incluindo os padrões de qualidade do produto. O presente trabalho foi concentrado e realizado em uma empresa do polo industrial de Manaus (PIM), que possui um sistema elétrico trifásico de baixa tensão, com objetivo de monitorar a qualidade do produto “energia elétrica” através do conteúdo harmônico gerado pela rede elétrica envolvida na manufatura. Os dados gerados foram submetidos a uma técnica de inteligência computacional (IC), com uso do processo de descoberta de extração de conhecimento em bases de dados ou KDD. O objetivo do trabalho é analisar, identificar e diagnosticar os pontos de acoplamento e processos que apresentam conteúdos harmônicos representativos para o sistema, podendo-se assim verificar o quanto cada processo analisado pode estar afetando a qualidade da energia dentro da própria indústria e no ponto de acoplamento com a concessionária, através das gerações de distorções harmônicas, evitando assim, penalizações e outras sanções regulamentadas. / The Power Quality (PQ) is constantly the subject of many studies, mainly those that are related to the industrial production sector, where are concentrated large loads of the electrical systems. With the evolution of industrial production processes and the introduction of new technologies in the industrial sector, quantities of electronic equipment bars were added that are sources of disturbances in the systems, and affecting the quality of the product "electricity". In order to minimize the inconvenience resulting from low quality of energy and damage to utilities and consumers (industrial, commercial and residential), it was developed in Brazil, distribution procedures in the national grid (PRODIST), created and developed the National Electric Energy Agency (ANEEL). The PRODIST aims to regulate and standardize activities related to energy distribution, including product quality standards. This work was concentrated and held in a company of the industrial pole of Manaus (PIM), which has a three-phase electrical system low voltage, in order to monitor the quality of the product "electricity" through the harmonic content generated by the electrical network involved in manufacturing. The data generated were subjected to computational intelligence technique (HF), using the process of knowledge extraction discovery in databases or KDD. The objective is to analyze, identify and diagnose the coupling points and processes that have representative harmonic content for the system, so being able to check how much each analyzed process may be affecting the power quality within the industry itself and the point of coupling with the concessionaire, through the generations of harmonic distortion, thus avoiding penalties and other sanctions regulated.