O regulador de velocidade tem a função principal de atuar no sentido de aumentar ou diminuir a potência gerada pela turbina quando a velocidade ou freqüência se afasta do valor de referência. Em função da demanda do sistema, o sistema regulador da turbina atua sobre a posição das pás do distribuidor controlando a abertura e conseqüentemente a vazão que chega ao rotor, gerando apenas a energia elétrica necessária para o consumo. O presente trabalho tem como objetivo desenvolver um método para diagnosticar falhas em reguladores de velocidade de turbinas hidráulicas. Baseando-se nas ferramentas de confiabilidade selecionou-se os componentes críticos do sistema para elaborar políticas de manutenção que visam obter maior disponibilidade do sistema. Este trabalho apresenta uma metodologia com as seqüências das atividades que permitem fazer uma análise detalhada e confiável, pois são utilizadas numa ordem lógica e organizada, de forma que o método seja desenvolvido corretamente. A metodologia proposta utiliza as ferramentas de análise de confiabilidade como: Análise de Modos e Efeitos de Falha (FMEA) e Análise de Árvore de Falhas (FTA). O FMEA parte da definição das funções dos sistemas e subsistemas analisados, verificando em seguida as falhas que afetam cada função e todos os modos de falha que levam a cada falha. O FTA é basicamente um método dedutivo que visa identificar as causas ou combinações de causas que possam levar ao evento topo definido. / The speed governing system has the primary function of acting to increase or decrease the power generated by the turbine when the speed or frequency deviation from reference value. According to the system demand, the speed governing system turbine operates on the position of the blades of the distributor controlling the opening and therefore the flow that reaches the rotor, generating only the power required for consumption. This work aims at to develop a method to diagnose faults in speed governing system of hydraulic turbines. The tools of reliability selected critical components of the system to develop policies aimed at keeping achieve greater system availability. This work presents a methodology with a sequence of activities allowing one to make a detailed and reliable analysis, because they are used in a logical order and organized so that the model is developed properly. The proposed methodology uses tools such as reliability analysis: Analysis of Failure Modes and Effects (FMEA) and Fault Tree Analysis (FTA). The FMEA part of the definition of the functions of systems and subsystems analyzed, then verifying that the flaws affect every function and all modes of failure that led to each failure. The FTA is basically a deductive method that aims at identifying the causes of combinations of causes that could lead to top event defined.

O regulador de velocidade tem a função principal de atuar no sentido de aumentar ou diminuir a potência gerada pela turbina quando a velocidade ou freqüência se afasta do valor de referência. Em função da demanda do sistema, o sistema regulador da turbina atua sobre a posição das pás do distribuidor controlando a abertura e conseqüentemente a vazão que chega ao rotor, gerando apenas a energia elétrica necessária para o consumo. O presente trabalho tem como objetivo desenvolver um método para diagnosticar falhas em reguladores de velocidade de turbinas hidráulicas. Baseando-se nas ferramentas de confiabilidade selecionou-se os componentes críticos do sistema para elaborar políticas de manutenção que visam obter maior disponibilidade do sistema. Este trabalho apresenta uma metodologia com as seqüências das atividades que permitem fazer uma análise detalhada e confiável, pois são utilizadas numa ordem lógica e organizada, de forma que o método seja desenvolvido corretamente. A metodologia proposta utiliza as ferramentas de análise de confiabilidade como: Análise de Modos e Efeitos de Falha (FMEA) e Análise de Árvore de Falhas (FTA). O FMEA parte da definição das funções dos sistemas e subsistemas analisados, verificando em seguida as falhas que afetam cada função e todos os modos de falha que levam a cada falha. O FTA é basicamente um método dedutivo que visa identificar as causas ou combinações de causas que possam levar ao evento topo definido. / The speed governing system has the primary function of acting to increase or decrease the power generated by the turbine when the speed or frequency deviation from reference value. According to the system demand, the speed governing system turbine operates on the position of the blades of the distributor controlling the opening and therefore the flow that reaches the rotor, generating only the power required for consumption. This work aims at to develop a method to diagnose faults in speed governing system of hydraulic turbines. The tools of reliability selected critical components of the system to develop policies aimed at keeping achieve greater system availability. This work presents a methodology with a sequence of activities allowing one to make a detailed and reliable analysis, because they are used in a logical order and organized so that the model is developed properly. The proposed methodology uses tools such as reliability analysis: Analysis of Failure Modes and Effects (FMEA) and Fault Tree Analysis (FTA). The FMEA part of the definition of the functions of systems and subsystems analyzed, then verifying that the flaws affect every function and all modes of failure that led to each failure. The FTA is basically a deductive method that aims at identifying the causes of combinations of causes that could lead to top event defined.

[pt] Esta dissertação trata do problema de agregação dinâmica de modelos de turbinas e reguladores de velocidade de unidades geradoras coerentes, visando o cálculo de equivalentes dinâmicos precisos para estudos de estabilidade transitória de sistemas de energia elétrica. Os modelos de turbina e regulador de velocidade considerados neste trabalho são do banco de dados de estabilidade do sistema elétrico brasileiro (modelos do Anatem). A metodologia empregada para o cálculo de equivalentes dinâmicos apresenta três etapas básicas: a identificação de geradores coerentes, a redução estática da rede e a agregação dinâmica dos modelos das unidades geradoras coerentes. A agregação dinâmica de um grupo de unidades geradoras coerentes consiste em representar esse grupo através de uma ou mais unidades geradoras equivalentes. As unidades geradoras coerentes podem ser representadas por diferentes modelos de máquina síncrona, sistema de excitação, estabilizador, turbina e regulador de velocidade. Os parâmetros lineares dos modelos equivalentes são ajustados numericamente através do método de Levenberg-Marquardt para resolver o problema de otimização multivariável. As respostas em freqüência são apresentadas em diagramas de Bode (módulo e fase). O bem conhecido sistema New England é considerado para a avaliação do desempenho dinâmico dos equivalentes. As curvas de oscilação angular e de potência elétrica dos geradores do sistema interno, assim como curvas de tensão em barras, obtidas com o sistema equivalente são comparadas com aquelas obtidas com a simulação do sistema completo. / [en] This dissertation deals with the problem of dynamic aggregation of turbine and speed governor models of coherent generating units to calculate dynamic equivalents for power system transient stability studies. The turbine and speed governor models considered in this work are in the Brazilian electrical system stability database (Anatem models). The methodology used for the calculation of coherency-based dynamic equivalents has three basic steps: the identification of the coherent groups of generating units, the static reduction of the external network and the dynamic aggregation of coherent generating unit models. The dynamic aggregation of a group of coherent generating units consists of the representation of this group by one or more equivalent generating units. The coherent generating units can be represented by different models of synchronous machine, excitation system, stabilizer, turbine and speed governor. The linear parameters of the equivalent models are numerically adjusted using the Levenberg-Marquardt method in order to solve the multivariable optimization problem. The frequency responses are presented in Bode diagrams (magnitude and phase). The well known New England system is considered for the evaluation of the dynamic performance of the equivalents. The angular swing curves and electric power curves of the internal system generators as well as bus voltage curves obtained with the equivalent system are compared with those obtained with the simulation of the complete system.