Este trabalho apresenta um estudo da literatura pertinente sobre qualidade da energia elétrica. O estudo apresentado está baseado na evolução do tema em nível nacional e internacional, buscando explicar o conceito dos principais fenômenos e selecionar as recentes resoluções e normas que regem os princípios de medição e os limites dos distúrbios eletromagnéticos que os caracterizam. As normas da IEC foram selecionadas para a aplicação na construção de um protótipo de um medidor de qualidade da energia elétrica, onde o princípio construtivo é o de instrumento virtual por sua flexibilidade de arquitetura. A implementação do protótipo dá-se em um microcomputador padrão de mercado pelo software LabVIEW, através de vários módulos independentes para cada distúrbio a ser medido. Os resultados numéricos das simulações executadas frente a cada distúrbio, gerando comparações entre valores aplicados e valores medidos são apresentados em forma de tabelas com seus respectivos erros percentuais para cada grandeza de cada módulo. / This dissertation presents a study of existing literature about power quality. The study presented is based on a theme evolution in national and international environment, trying to explain the main phenomenon conceptions and select the most recent standards that rule the measurement conceptions and the electromagnetic disturbances limits that characterize it. The IEC standard were selected to build a prototype of a power quality measure device where the construction conception is a virtual instrument because it has a flexible architecture. The prototype implementation was made from a common computer by the LabVIEW software through some independent modules for each disturbance to be measured. The numerical results of executed simulations of each disturbance generating comparisons between applied values and measured values are presented as tables within their percentage error for each phenomenon of each module.

Este trabalho apresenta uma metodologia de tratamento e análise baseada em medições de tensões e correntes com conteúdo harmônico para avaliar a contribuição de harmônicos dos elementos da rede elétrica baseando-se somente nas medições sincronizadas de alguns pontos da rede. Os métodos de análise propostos neste trabalho consistem em análises por correlação entre as correntes harmônicas de dois locais diferentes, utilizando os registros semanais de valores eficazes das correntes harmônicas medidas, buscando identificar as linhas de transmissão que possuem o mesmo comportamento de correntes harmônicas quanto a sua variação semanal em amplitude e em análises de fasores medidos nestes locais para determinar os fluxos de correntes sobre as barras do sistema. Para demonstrar o método, é apresentado um estudo de caso de uma campanha de medição feita pelo Operador Nacional do Sistema e pela Universidade de São Paulo, nos anos de 2007 e 2008, sobre as correntes de 5ª harmônica que sobrecarregavam os filtros na Subestação de Ibiúna. O método foi utilizado para investigar as origens dessas correntes no sistema de alta tensão. Os resultados da análise por correlação indicaram as linhas de transmissão com maior contribuição para as correntes absorvidas pelos filtros. Essas correntes são originárias de duas subestações e foi possível detectar a influência dos cabos subterrâneos ligados a estas subestações na amplificação destas correntes. Análises fasoriais nas subestações ao longo dos corredores estudados serviram para validar os resultados obtidos da análise por correlação e uma simulação do fenômeno de ressonância harmônica foi realizada, confirmando a suspeita de amplificação das correntes de 5ª harmônica nos cabos subterrâneos. / This MSc thesis presents a methodology of treatment and analysis based on measurements of harmonic voltage and current to evaluate the harmonic contribution of the network elements in power systems based only on synchronized measurements of few points in the network. The method consists in a correlation analysis of weekly recordings of RMS values of harmonic currents measurements, to identify power lines that present the same behavior in harmonic currents regarding their weekly variation in amplitude. Another approach performs a phasor analysis of currents measured to determine current flows incoming some specific network buses. In order to demonstrate the method, a case study is considered, which consists in a measurement campaign carried out by the ISO and the University of São Paulo, in the years of 2007 and 2008, on the pattern of 5th harmonic currents that overload the filters installed at the Ibiúna Substation. The method was used to investigate the origins of these currents at the high voltage system. The outcome of the correlation analysis indicated the transmission lines with greater contribution to the currents absorbed by the filters. These currents originate from two substations and it was also detected the influence of underground cables connected to these substations in the amplification of these currents. Phasor analysis in substations applied to the studied power lines validated the results obtained from correlation analysis and a simulation of the phenomenon of harmonic resonance was performed, bringing confirmation of the amplification of the 5th harmonic current on the underground cables.

A crescente utilização de cargas sensíveis em aplicações industriais, atualmente tem levado a uma preocupação real devido aos custos provocados por interrupções e danos causados a linhas de produção automatizadas. Este trabalho apresenta uma solução baseada em sistemas de eletrônica de potência capaz de compensar Voltage Sags, Voltage Swells e distorções harmônicas de tensão, restaurando a tensão da carga a valores aceitáveis através de um transformador de injeção conectado em série entre a rede e a carga. As características de projeto para um protótipo de Restaurador Dinâmico de Tensão (DVR) são detalhadas, estratégias de controle são comparadas e uma das alternativas é implementada em um DSP (Digital Signal Processor). Finalmente, resultados experimentais de um protótipo de 5kVA são apresentados. / The increasing use of voltage sensitive loads on industrial applications has led to a real concern about interruption costs and damages on automatic production lines. This work presents a power-electronic-based device which compensates Voltage Sags, Voltage Swells and Voltage Harmonic Distortion, restoring the load voltage to acceptable values through a series connected injection transformer. The ratings and power requirements of a Dynamic Voltage Restorer (DVR) are derived, as well as its control algorithm implemented in a Digital Signal Processor (DSP). Finally, simulation and experimental results of a 5kVA prototype are presented.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:36:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2561_1.pdf: 2780969 bytes, checksum: 6db63775fe8c3a06f9aa836ed7dc2d8c (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho são abordadas as topologias básicas do Restaurador Dinâmico de Tensão (DVR), um compensador série empregado para a mitigação de afundamentos momentâneos de tensão equilibrados ou desequilibrados, podendo também compensar harmônicos de tensão da rede. É descrito cada um de seus componentes e seu funcionamento, assim como as características deste compensador série. Também é desenvolvida a modelagem e estudos de sua topologia utilizando um inversor de quatro braços, com o intuito de possibilitar a compensação de componentes de sequência zero. Propõe-se um algoritmo simplificado de modulação por largura de pulso (PWM), que apresentou excelentes resultados. Um algoritmo de simulação digital detalhado, representando todos os principais componentes DVR, é desenvolvido em MATLAB/Simulink. Dessa forma, avalia-se o desempenho das topologias estudadas, assim como algumas vantagens e desvantagens das mesmas

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:37:42Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5333_1.pdf: 5975151 bytes, checksum: a0dfbf361d19c89d9fdc6a78bddeeaec (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Controle orientado pela tensão é uma das técnicas mais usadas para operação e controle de qualquer equipamento conectado à rede elétrica através de um conversor eletrônico CC-CA, tais como, sistemas de geração de energia distribuída, sistemas de energia ininterrupta e filtros ativos. Por isso, a estimação rápida e precisa do ângulo de fase e por vezes da magnitude instantânea do vetor tensão de seqüência positiva na freqüência fundamental de uma rede elétrica é essencial para atingir bons desempenhos no controle daqueles sistemas. Então, o presente trabalho apresenta uma abordagem dos principais métodos de detecção existentes mostrando as virtudes e deficiências dos mesmos. Outrossim, um novo método é concebido nesta dissertação e comparado com os demais. A sua funcionalidade é corroborada por meio de simulações e experimentos. Salienta-se que o enfoque é dado às técnicas empregadas em sistemas elétricos trifásicos

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:38:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6377_1.pdf: 2107854 bytes, checksum: 8bd2c5984bbc4c3898686257c332c3c8 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Este trabalho apresenta uma topologia alternativa para a implementação de um restaurador dinâmico de tensão (DVR) de baixo custo. A topologia proposta possui várias características interessantes, tais como a ausência de harmônicos durante a operação em regime permanente, redução das perdas por chaveamento, dispensa o uso de grandes capacitores, não utiliza etapa CC e não exige um controle sofisticado. Adicionalmente, a topologia proposta pode ser dimensionada de acordo com as exigências do projeto onde o DVR será utilizado, proporcionando acoplamento entre os recursos utilizados e os requisitos de custo e desempenho exigidos pela aplicação. Durante o desenvolvimento deste trabalho, a topologia proposta foi modelada digitalmente utilizando-se o software MATLAB, para avaliação de seu desempenho em relação às topologias tradicionais. Foi realizado um estudo comparativo de custos do DVR tradicional, em relação ao proposto, o que evidenciou uma vantagem expressiva a favor da topologia proposta. A construção do protótipo permitiu a obtenção de dados que corroboram os resultados obtidos nas simulações, evidenciando a aplicabilidade da proposta, o que a torna interessante para utilização em sistemas de distribuição onde o fator custo é quase sempre imperativo

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:40:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7052_1.pdf: 2169364 bytes, checksum: 2ff79103d25271d515abf33578970c81 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / O presente trabalho apresenta estudos sobre o processo de conversão e conexão de turbinas eólicas a velocidade variável, empregando gerador assíncrono conectado à rede elétrica através de um conversor de freqüência totalmente controlável. Todo o trabalho é desenvolvido em uma plataforma computacional de grande uso no setor elétrico, o ATPDraw, sendo de fácil entendimento e de utilização no meio profissional. É realizada a modelagem dos principais elementos da turbina eólica. O detalhamento matemático é apresentado de forma sucinta e contribui para um melhor entendimento da metodologia utilizada. Além do mais, é realizada a explanação das estratégias de controle utilizadas no processo de geração de energia elétrica. Também é realizado o estudo de conexão das unidades eólicas ao sistema elétrico. São avaliados os efeitos de diversos distúrbios no sistema elétrico e na turbina eólica sobre a estabilidade do sistema e a qualidade da energia. São apresentadas técnicas para controlar a energia reativa injetada no sistema com o objetivo de melhorar o perfil de tensão quando de distúrbios transitórios no sistema elétrico e/ou variações rápidas de velocidade de vento. Desta forma, o trabalho tem como principais contribuições o desenvolvimento de algoritmos de simulação de turbinas eólicas em ATPDraw e o estudo de diversos aspectos relacionados com a conexão de unidades de geração eólica ao sistema de potência

A crescente utilização de cargas sensíveis em aplicações industriais, atualmente tem levado a uma preocupação real devido aos custos provocados por interrupções e danos causados a linhas de produção automatizadas. Este trabalho apresenta uma solução baseada em sistemas de eletrônica de potência capaz de compensar Voltage Sags, Voltage Swells e distorções harmônicas de tensão, restaurando a tensão da carga a valores aceitáveis através de um transformador de injeção conectado em série entre a rede e a carga. As características de projeto para um protótipo de Restaurador Dinâmico de Tensão (DVR) são detalhadas, estratégias de controle são comparadas e uma das alternativas é implementada em um DSP (Digital Signal Processor). Finalmente, resultados experimentais de um protótipo de 5kVA são apresentados. / The increasing use of voltage sensitive loads on industrial applications has led to a real concern about interruption costs and damages on automatic production lines. This work presents a power-electronic-based device which compensates Voltage Sags, Voltage Swells and Voltage Harmonic Distortion, restoring the load voltage to acceptable values through a series connected injection transformer. The ratings and power requirements of a Dynamic Voltage Restorer (DVR) are derived, as well as its control algorithm implemented in a Digital Signal Processor (DSP). Finally, simulation and experimental results of a 5kVA prototype are presented.

Este trabalho apresenta uma metodologia de tratamento e análise baseada em medições de tensões e correntes com conteúdo harmônico para avaliar a contribuição de harmônicos dos elementos da rede elétrica baseando-se somente nas medições sincronizadas de alguns pontos da rede. Os métodos de análise propostos neste trabalho consistem em análises por correlação entre as correntes harmônicas de dois locais diferentes, utilizando os registros semanais de valores eficazes das correntes harmônicas medidas, buscando identificar as linhas de transmissão que possuem o mesmo comportamento de correntes harmônicas quanto a sua variação semanal em amplitude e em análises de fasores medidos nestes locais para determinar os fluxos de correntes sobre as barras do sistema. Para demonstrar o método, é apresentado um estudo de caso de uma campanha de medição feita pelo Operador Nacional do Sistema e pela Universidade de São Paulo, nos anos de 2007 e 2008, sobre as correntes de 5ª harmônica que sobrecarregavam os filtros na Subestação de Ibiúna. O método foi utilizado para investigar as origens dessas correntes no sistema de alta tensão. Os resultados da análise por correlação indicaram as linhas de transmissão com maior contribuição para as correntes absorvidas pelos filtros. Essas correntes são originárias de duas subestações e foi possível detectar a influência dos cabos subterrâneos ligados a estas subestações na amplificação destas correntes. Análises fasoriais nas subestações ao longo dos corredores estudados serviram para validar os resultados obtidos da análise por correlação e uma simulação do fenômeno de ressonância harmônica foi realizada, confirmando a suspeita de amplificação das correntes de 5ª harmônica nos cabos subterrâneos. / This MSc thesis presents a methodology of treatment and analysis based on measurements of harmonic voltage and current to evaluate the harmonic contribution of the network elements in power systems based only on synchronized measurements of few points in the network. The method consists in a correlation analysis of weekly recordings of RMS values of harmonic currents measurements, to identify power lines that present the same behavior in harmonic currents regarding their weekly variation in amplitude. Another approach performs a phasor analysis of currents measured to determine current flows incoming some specific network buses. In order to demonstrate the method, a case study is considered, which consists in a measurement campaign carried out by the ISO and the University of São Paulo, in the years of 2007 and 2008, on the pattern of 5th harmonic currents that overload the filters installed at the Ibiúna Substation. The method was used to investigate the origins of these currents at the high voltage system. The outcome of the correlation analysis indicated the transmission lines with greater contribution to the currents absorbed by the filters. These currents originate from two substations and it was also detected the influence of underground cables connected to these substations in the amplification of these currents. Phasor analysis in substations applied to the studied power lines validated the results obtained from correlation analysis and a simulation of the phenomenon of harmonic resonance was performed, bringing confirmation of the amplification of the 5th harmonic current on the underground cables.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores - Major Energia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008