Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores - Energia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:01:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_8799_Felipe Demuner Magalhães.pdf: 8875518 bytes, checksum: 4a797a1e780285037f246b5bb50c8f53 (MD5) Previous issue date: 2017-03-07 / A crescente demanda por energia elétrica faz com que seja necessário, cada vez mais, buscar uma energia elétrica de alta qualidade. Surge, assim, uma nova área da Engenharia Elétrica, denominada Qualidade da Energia Elétrica, que analisa, tanto em regime permanente quanto em regime transitório, distúrbios e distorções nas ondas de corrente e tensão. Com o crescimento da população universitária, além da utilização de equipamentos didáticos e de pesquisa, ocorre a redução da qualidade da energia elétrica nos campi das Universidades. Tomando por base estas premissas, este estudo objetivou realizar um diagnóstico inicial da qualidade da energia elétrica do Centro Tecnológico do campus de Goiabeiras da Universidade Federal do Espírito Santo. Inicialmente foram levantadas, junto à Prefeitura Universitária, informações relativas ao estado atual da rede de distribuição da Universidade. Por meio de um analisador de energia elétrica, foram realizadas medições em todos os transformadores do Centro, buscando verificar se os critérios e limites estabelecidos pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), por meio do Módulo 8 dos Procedimentos de Distribuição da Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional (PRODIST), foram atendidos. Verificaram-se, então, os níveis de tensão em regime permanente, desequilíbrio de tensão, distorção harmônica total de tensão, frequência, fator de potência, carregamento e balanceamento das cargas dos transformadores. Foram analisados os principais desvios encontrados, propondo-se algumas medidas que poderiam auxiliar a elevar o nível da qualidade da energia elétrica da Universidade, em especial do Centro Tecnológico. Palavras-Chave: Qualidade da Energia Elétrica. Rede de Distribuição de Média Tensão. Medição de Parâmetros Elétricos. Diagnóstico da Qualidade da Energia Elétrica. Universidade Federal do Espírito Santo.

Orientador: Luis Carlos Origa de Oliveira / Banca: Júlio Borges de Souza / Banca: Olívio Carlos Nascimento Souto / Resumo: Com a crescente importância do estudo da Qualidade da Energia Elétrica, o objetivo deste trabalho é disponibilizar um Laboratório Remoto de Qualidade da Energia para acionamento via Internet - LRQEE. Na sua concepção, o LRQEE destaca-se pelos vários recursos técnicos disponibilizados e pela agilidade na integração entre instituições de ensino, contribuindo em muito para a evolução do aprendizado e racionalização no uso dos recursos financeiros. Permite o acesso e controle a diversos equipamentos e cargas que possibilitam o apoio ao ensino prático à distância e um melhor entendimento do assunto em pauta. No texto enfoca-se a utilização do ambiente laboratorial para o ensino da qualidade da energia, utilizando conhecimentos teóricos e implementações práticas. Propõe-se a montagem de simulações de diversos experimentos, cuja realização é conseguida utilizando-se como ferramenta principal o software LabVIEW da National Instruments para controle dos dispositivos e equipamentos e também programação PHP para controle do acesso via internet pelos usuários. Com as diversas experiências de laboratório possíveis, e o controle dos equipamentos via internet, é fornecida, ao aluno ou pesquisador, a possibilidade de ampliar seus conhecimentos, proporcionada pelo fato de que eles têm a oportunidade de realizar experiências relevantes para o estudo da qualidade da energia elétrica, e colocar em prática os conhecimentos adquiridos nas disciplinas relacionadas ao tema. / Abstract: With the increasing importance of the study of the Electric Power Quality, the objective of this work is to make available a Remote Laboratory of Electric Power Quality via Internet for electric drive - LRQEE. In its basic conception, the LRQEE stands out for the several made available technical resources and for the agility in the integration among teaching institutions, contributing a lot to the evolution of the learning as well to the rationalization in the use of the financial resources. It allows the access and control to several pieces of equipment and loads that make it possible the support to a long distance practical teaching and a better understanding of this subject. In the text it is focused use of the laboratorial environment for the education of the quality of the power, using theoretical knowledge and practical implementations. It is considered assembly of simulation of diverse experiments, whose accomplishment is obtained using itself as main tool LabVIEW software of the National Instruments for control of the devices and equipment and also programming PHP for control of the access saw Internet for the users. With the diverse experiences of laboratory proposals, and the control of the equipments way Internet, is supplied, to the pupil or researcher, the possibility to extend ours knowledge, proportionate for the fact of that they have the chance to make excellent experiences for the study of the quality of the electric power, and to place in practical the knowledge acquired in disciplines them related to the subject. / Mestre

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.

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 2014-06-12T17:40:53Z (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

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.

Os equipamentos de análise de qualidade da energia elétrica, em sua grande parte, salvam a forma de onda amostrada somente no entorno do instante onde é detectado algum distúrbio, tipicamente um transiente. Essa limitação se deve em grande parte aos limites de armazenamento das memórias retentivas e ao alto custo que estas representam para um equipamento. No entanto uma nova geração de analisadores está se tornando cada vez mais comum, os analisadores de registro contínuo. Essa família de analisadores, além de salvar relatórios baseados no cálculo de parâmetros pré-estabelecidos também realiza o armazenamento contínuo da forma de onda amostrada. Essa abordagem permite que, conforme evoluam as ferramentas matemáticas para análise da qualidade da energia elétrica, novas análises sejam feitas sobre os dados coletados, tirando assim novas conclusões sobre um sistema elétrico. No entanto, para poder aplicar esta abordagem é necessário que o armazenamento dessas informações seja feito da forma mais eficiente possível, dado o grande volume de dados amostrados ao longo de todo um período de análise. Este trabalho visa o desenvolvimento de um algoritmo de compressão de registros de qualidade da energia elétrica, bem como sua implementação em hardware reconfigurável. Os algoritmos de compressão desenvolvidos estão baseados em um sistema de compressão composto por diferentes técnicas de compressão utilizadas em conjunto. Os métodos propostos fazem uso do algoritmo Deflate como algoritmo de compressão sem perdas. Para melhorar a capacidade de compressão do algoritmo Deflate, técnicas de transformação, aproximação polinomial e codificação de dados são aplicadas como meio para diminuir a entropia dos dados e assim aumentar a eficiência de compressão. Por fim, é apresentada a implementação dos algoritmos de compressão polinomial e Deflate, os quais foram implementados em linguagem VHDL e sintetizados para uso em FPGA. / Most of the power quality analyzers, just records the waveform of the sampled signals around the moment where a transient disturbance is detected. This limitation is due to the storage limits of the retentive memories and the high cost that it represents in a equipment. However a new generation of analyzers is becoming very common, the continuous logging power quality analyzers. This family of analyzers, as well as records reports based on the calculation of pre-defined parameters also performs the continuous storage of the sampled waveform. This approach allows new analysis on the collected data, thus allowing new conclusions about an electrical system. However, in order to apply this approach is required that the storage of such information is done as efficiently as possible, given the large amount of sampled data recorded in the entire period of analysis. This work aims to develop a compression algorithm to records of power quality as well as its implementation on reconfigurable hardware. The compression algorithms were developed based on a compression system composed of different compression techniques used together. The proposed algorithms make use of the Deflate algorithm as a lossless compression algorithm. The compression rate of the Deflate algorithm it is improved through the preprocessing of the data using techniques like polynomial transformation and data encode, as a way to reduce the date entropy. It is also presented in the work the implementation of the algorithms in VHDL language for use in FPGA devices.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-11-17Bitstream added on 2014-06-13T19:48:54Z : No. of bitstreams: 1 rapanello_rm_me_ilha.pdf: 1922181 bytes, checksum: f51fd8af3ee67a87d783c8707f8a7040 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Com a crescente importância do estudo da Qualidade da Energia Elétrica, o objetivo deste trabalho é disponibilizar um Laboratório Remoto de Qualidade da Energia para acionamento via Internet - LRQEE. Na sua concepção, o LRQEE destaca-se pelos vários recursos técnicos disponibilizados e pela agilidade na integração entre instituições de ensino, contribuindo em muito para a evolução do aprendizado e racionalização no uso dos recursos financeiros. Permite o acesso e controle a diversos equipamentos e cargas que possibilitam o apoio ao ensino prático à distância e um melhor entendimento do assunto em pauta. No texto enfoca-se a utilização do ambiente laboratorial para o ensino da qualidade da energia, utilizando conhecimentos teóricos e implementações práticas. Propõe-se a montagem de simulações de diversos experimentos, cuja realização é conseguida utilizando-se como ferramenta principal o software LabVIEW da National Instruments para controle dos dispositivos e equipamentos e também programação PHP para controle do acesso via internet pelos usuários. Com as diversas experiências de laboratório possíveis, e o controle dos equipamentos via internet, é fornecida, ao aluno ou pesquisador, a possibilidade de ampliar seus conhecimentos, proporcionada pelo fato de que eles têm a oportunidade de realizar experiências relevantes para o estudo da qualidade da energia elétrica, e colocar em prática os conhecimentos adquiridos nas disciplinas relacionadas ao tema. / With the increasing importance of the study of the Electric Power Quality, the objective of this work is to make available a Remote Laboratory of Electric Power Quality via Internet for electric drive - LRQEE. In its basic conception, the LRQEE stands out for the several made available technical resources and for the agility in the integration among teaching institutions, contributing a lot to the evolution of the learning as well to the rationalization in the use of the financial resources. It allows the access and control to several pieces of equipment and loads that make it possible the support to a long distance practical teaching and a better understanding of this subject. In the text it is focused use of the laboratorial environment for the education of the quality of the power, using theoretical knowledge and practical implementations. It is considered assembly of simulation of diverse experiments, whose accomplishment is obtained using itself as main tool LabVIEW software of the National Instruments for control of the devices and equipment and also programming PHP for control of the access saw Internet for the users. With the diverse experiences of laboratory proposals, and the control of the equipments way Internet, is supplied, to the pupil or researcher, the possibility to extend ours knowledge, proportionate for the fact of that they have the chance to make excellent experiences for the study of the quality of the electric power, and to place in practical the knowledge acquired in disciplines them related to the subject.

Os equipamentos de análise de qualidade da energia elétrica, em sua grande parte, salvam a forma de onda amostrada somente no entorno do instante onde é detectado algum distúrbio, tipicamente um transiente. Essa limitação se deve em grande parte aos limites de armazenamento das memórias retentivas e ao alto custo que estas representam para um equipamento. No entanto uma nova geração de analisadores está se tornando cada vez mais comum, os analisadores de registro contínuo. Essa família de analisadores, além de salvar relatórios baseados no cálculo de parâmetros pré-estabelecidos também realiza o armazenamento contínuo da forma de onda amostrada. Essa abordagem permite que, conforme evoluam as ferramentas matemáticas para análise da qualidade da energia elétrica, novas análises sejam feitas sobre os dados coletados, tirando assim novas conclusões sobre um sistema elétrico. No entanto, para poder aplicar esta abordagem é necessário que o armazenamento dessas informações seja feito da forma mais eficiente possível, dado o grande volume de dados amostrados ao longo de todo um período de análise. Este trabalho visa o desenvolvimento de um algoritmo de compressão de registros de qualidade da energia elétrica, bem como sua implementação em hardware reconfigurável. Os algoritmos de compressão desenvolvidos estão baseados em um sistema de compressão composto por diferentes técnicas de compressão utilizadas em conjunto. Os métodos propostos fazem uso do algoritmo Deflate como algoritmo de compressão sem perdas. Para melhorar a capacidade de compressão do algoritmo Deflate, técnicas de transformação, aproximação polinomial e codificação de dados são aplicadas como meio para diminuir a entropia dos dados e assim aumentar a eficiência de compressão. Por fim, é apresentada a implementação dos algoritmos de compressão polinomial e Deflate, os quais foram implementados em linguagem VHDL e sintetizados para uso em FPGA. / Most of the power quality analyzers, just records the waveform of the sampled signals around the moment where a transient disturbance is detected. This limitation is due to the storage limits of the retentive memories and the high cost that it represents in a equipment. However a new generation of analyzers is becoming very common, the continuous logging power quality analyzers. This family of analyzers, as well as records reports based on the calculation of pre-defined parameters also performs the continuous storage of the sampled waveform. This approach allows new analysis on the collected data, thus allowing new conclusions about an electrical system. However, in order to apply this approach is required that the storage of such information is done as efficiently as possible, given the large amount of sampled data recorded in the entire period of analysis. This work aims to develop a compression algorithm to records of power quality as well as its implementation on reconfigurable hardware. The compression algorithms were developed based on a compression system composed of different compression techniques used together. The proposed algorithms make use of the Deflate algorithm as a lossless compression algorithm. The compression rate of the Deflate algorithm it is improved through the preprocessing of the data using techniques like polynomial transformation and data encode, as a way to reduce the date entropy. It is also presented in the work the implementation of the algorithms in VHDL language for use in FPGA devices.