Este trabalho tem como foco de estudo a análise automática de registros de perturbações em unidades geradoras do sistema elétrico. Propõe-se um método, baseado na transformada wavelet, para aplicar aos registros de perturbações de curta duração (forma de onda) e detectar instantes de faltas em geradores, realizar a segmentação dos registros e extrair informações que caracterizem a falta. Como saída deste método, se obtém um conjunto de informações representativas dos sinais monitorados em unidades geradoras. Essas informações podem ser aplicadas a um sistema especialista voltado para a classificação de faltas e demais condições anormais de operação. O grande volume de dados, produzidos pelos registradores digitais de perturbações do sistema elétrico, justifica a pesquisa e a busca por métodos de análise automática que auxiliem o trabalho dos analistas em busca das causas das perturbações. A revisão bibliográfica apontou as possíveis aplicações para as oscilografias e o estado da arte dessas. A revisão conceitual do padrão COMTRADE e da transformada wavelet embasa a escolha do método adequado à solução do problema. Testes foram realizados para determinar a melhor wavelet mãe no processo de segmentação. O método proposto foi aplicado a cinco estudos de casos com registros de oscilografias reais e o resultado obtido confirmou a eficiência deste. Espera-se, com esta pesquisa, aperfeiçoar o processo de análise pós-operação de ocorrências no Sistema Interligado Nacional, tendo como resultado direto a redução no tempo de indisponibilidade de equipamentos, como geradores. / The focus of this work is the automatic analysis of disturbance records for electrical power generating units. The main proposition is a method based on wavelet transform applied to short-term disturbance records (waveform records). The goal of the method is to detect the time instants of recorded disturbances and extract meaningful information that characterize the faults. The result is a set of representative information of the monitored signals in power generators. This information can be further classified by an expert system (or other classification method) in order to classify the faults and other abnormal operating conditions. The large amount of data produced by digital fault recorders during faults justify the research of methods to assist the analysts in their task of analysing the disturbances. The literature review pointed out the state of the art and possible applications for oscillography records. The review of the COMTRADE standard and wavelet transform underlines the choice of the method for solving the problem. The conducted tests lead to the determination of the best mother wavelet for the segmentation process. The application of the proposed method to five case studies with real oscillographic records confirmed the accuracy and efficiency of the proposed scheme. With this research, the post-operation analysis of occurrences is improved and as a direct result is the reduction of the time that generators are offline.

This work demonstrates the theoretical and experimental feasibility of a induction generator to work as an attenuator of the harmonics in main generators of on the electric power system, i.e., the synchronous generators. The induction and synchronous machines were analyzed in physical terms and established mathematical modeling in the frequency domain in order to prove the purpose of the thesis. Computer simulations were also carried out in the time domain and laboratory tests were made to check levels of attenuation of current harmonics (THDi) in accordance with the maximum standardized voltage harmonic distortion (THDv). Furthermore, this work presents a study of technical and economical feasibility of a typical application. / Este trabalho demonstra a viabilidade teórica e experimental de um gerador de indução funcionar como um atenuador dos harmônicos nos geradores principais do sistema elétrico de potência, ou seja, os geradores síncronos. Foram analisadas as máquinas de indução e síncronas do ponto de vista físico e estabelecidas modelagens matemáticas no domínio da frequência, a fim de comprovar o objetivo da tese. Foram realizadas também´em, simulações computacionais no domínio do tempo e ensaios em laboratório para verificar os n´níveis de atenuação de harmônicos de corrente (THDi) em conformidade com os limites máximos de distorções harmônicas de tensão (THDv) normalizados. Apresenta-se também neste trabalho um estudo de viabilidade técnica e econômica de uma aplicação típica. / Doutor em Ciências

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work presents a contribution to the study of PWM sinusoidal inverters. It is presented some voltage output control techniques highlighting the advantages and disadvantages. One technique using two feedback loops and compensation by proportional integral compensators, besides showing a natural short circuit protection, is implemented and evaluated by studies, simulations and also experimentally. The design of constituent elements, the signal conditioning and the control firmware are shown, besides the mathematical modeling of the transfer functions for the controller. A prototype of a monophasic voltage inverter is assembled and its controller is implemented in a digital signal processor of 16 bits, fixed point, 40 MIPS, a DSPIC33FJ128MC706. The performance of the respective controller is analyzed with experimental results for the inverter supplying a linear and non linear load. / Este trabalho apresenta uma contribuição ao estudo de inversores de tensão PWM senoidais. São apresentadas algumas técnicas de controle da tensão de saída destacando vantagens e desvantagens. Uma técnica baseada em duas malhas de realimentação e compensação por meio de compensadores proporcional integral, além de possuir uma proteção natural contra curto circuito, é implementada e avaliada através de estudos, de simulação e também experimentalmente. O projeto dos elementos constituintes, o condicionamento de sinais e o firmware de controle são mostrados, além da modelagem matemática das funções que regem o controle. É construído um protótipo de um inversor monofásico de tensão cujo controlador digital é implementado em um processador de sinais de 16 bits, ponto fixo, 40 MIPS DSPIC33FJ128MC706. O desempenho do respectivo controlador é analisado através dos resultados experimentais para o inversor com carga linear e não linear. / Mestre em Ciências

FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Diante do reconhecido aumento dos níveis de distorções harmônicas presentes nas redes de distribuição e transmissão e o estabelecimento de limites para esses fenômenos pelas agências regulatórias, a busca por meios otimizados destinados à determinação dos níveis de distorções presentes nas redes elétricas têm motivado várias pesquisas voltadas para a questão dos estimadores de estado harmônico aplicados a esse fim. Tais desafios se fazem prementes visto o grande número de pontos físicos presentes nas redes elétricas e que requerem monitorações diversas, fato este determinante para a busca de meios que venham, a partir de um número mínimo de medidores, determinar o estado operacional com que se encontra um determinado complexo elétrico quanto aos indicadores ora contemplados. Para o cumprimento das metas ora postas, reconhece-se, na atualidade, a existência de métodos diversos visando a alocação dos medidores e a estimação de estado, cujo último se apresenta como ferramenta de elevada aplicabilidade para os denominados sistemas determinados como também para os subdeterminados. Focando, pois, esta área de concentração, esse trabalho está direcionado ao processo avaliativo do desempenho de cinco algoritmos evolutivos e, através de simulações conduzidas por um programa desenvolvido para os fins desta pesquisa, tais procedimentos são testados e avaliados quanto a sua eficácia para o atendimento aos requisitos da correlação entre os níveis das distorções harmônicas existentes e aqueles prescritos pela legislação. / In view of the recognized increase in the levels of harmonic distortions present in the distribution and transmission networks and the establishment of limits for this phenomenon by regulatory agencies, the search for optimized means to determine the levels of distortions present in the electric networks has motivated several researches aimed at the question of the harmonic state estimators applied for this purpose. Such challenges become urgent considering the large number of physical points present in the electrical networks and that require monitoring, a fact that is determinant for the search of means that come, from a minimum number of meters, to determine the operational state in which it is an electrical complex regarding the indicators considered herein. In this context, it is recognized that there are several methods for the meters’ allocation and state estimation procedures, whose the last is a highly applicable tool for the so-called determined systems, as well, as non-determined ones. Focusing on this area of concentration, this work is directed to the evaluation process of the performance of five evolutionary algorithms and, through simulations conducted through a program developed for the purposes of this research, such procedures are tested and evaluated as to their effectiveness for the requirements of the correlation between the levels of existing harmonic distortions and those required by the required standards. / Dissertação (Mestrado)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This thesis aims to present a methodology for comparing the performance electrical, mechanical and hydraulic under the focus of the energy efficiency of pumping systems controlled by valves of strangulation or by the frequency converters. The trigger is held by engines of the line standard or high efficiency. Therefore, this paper presents the simulation in domain of time from a computer platform called ATP (Alternative Transient Program). Complementing the aspects earlier, the validation of proposal modeling, is performed by comparing the simulated values and those from the tests. Finally, it should be emphasized that the laboratory experiments were performed in the laboratory for energy efficiency of the Faculty of Electrical Engineering of the Federal University of Uberlândia. / Esta dissertação tem por objetivo apresentar uma metodologia de comparação do desempenho elétrico, mecânico e hidráulico, sob o enfoque da eficiência energética, de sistemas de bombeamento controlados por válvulas de estrangulamento ou por inversores de freqüência. O acionamento é realizado pelos motores da linha padrão ou de alto rendimento. Neste sentido, este trabalho apresenta a simulação no domínio do tempo a partir de uma plataforma computacional denominada ATP (Alternative Transient Program). Complementando os aspectos anteriores, a validação da modelagem proposta, é realizada através da comparação entre os valores simulados e aqueles oriundos dos ensaios experimentais. Finalmente, deve-se destacar que os experimentos laboratoriais foram executados no laboratório de eficiência energética da Faculdade de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Uberlândia. / Mestre em Ciências

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In recent years, the growth of the electrical system associated with non ideal conditions can compromise the normal operation devices. This fact is becoming extremely important, as much the consumers as for the electric utilities. In this way, the electrical agencies are more concerned about, for example, the distribution voltage levels. With this in mind, the voltage regulation device has been one of the more used equipment with the purpose of voltage levels correction or adequacy, either agricultural or urban site. This equipment, in its usual structure, is composed by an autotransformer with a tap automatic mechanism that presents a high time delay and does not apply to the shortduration voltage variations requirements, imposed by electrical standards. Aiming at adjusting the voltage regulator to the distribution requirements, that is, to minimize its time delay to any voltage variation, transitory studies of tap commutation must be elaborated. This work aims at modelling a single-phase 32 step voltage regulator in a computational simulator called ATP (EMTP). This modelling is based on the core magnetic characteristics and it is constituted of linear and non linear inductances representing the flux through the air and through the steel core. By considering the laboratory difficulties to make measurements in a voltage medium equipment (13.8 kV), a typical voltage regulator prototype was constructed (220 V) and a laboratory arrangement was used to validate the corresponding modelling. / O grande crescimento do setor elétrico associado ao fato de a qualidade da energia elétrica fornecida estar se tornando um fator de extrema importância, tanto para os consumidores como para as empresas concessionárias de energia, fez com que os órgãos regulamentadores do setor passassem a se preocupar mais com, por exemplo, os níveis de tensão de uma rede de distribuição. Sob esse ponto de vista, o regulador de tensão tem sido um dos equipamentos mais utilizados no sentido de correção, ou adequação dos níveis de tensão de uma rede de distribuição, seja ela rural ou urbana. Esse equipamento, na sua forma mais usual, é constituído de um autotransformador com um mecanismo automático comutador de tap´s que, por ser mecânico, é lento e não atende às exigências das variações de tensão de curta duração (VTCD) impostas pelas normas vigentes. Visando adequar o regulador de tensão às exigências do mercado, ou seja, minimizar o seu tempo de resposta a qualquer variação de tensão, estudos sobre situações transitórias de comutação de tap´s devem ser elaboradas. Neste sentido, surge esta dissertação, com o objetivo de desenvolver uma modelagem para representar um regulador de tensão monofásico com 32 degraus no programa ATP (EMTP). A modelagem é baseada nas características do circuito magnético do núcleo e é constituída de indutores lineares representando o fluxo através do ar e indutores não lineares representando o fluxo através do núcleo de ferro. Tendo-se em vista as dificuldades laboratoriais para fazer medições em um equipamento de média tensão (13,8 kV), foi construído um modelo reduzido do regulador de tensão, semelhante ao regulador comercial típico, em baixa tensão (220 V). Ensaios laboratoriais foram realizados com o intuito de validar o modelo computacional em baixa tensão. / Mestre em Ciências

Neste trabalho realizamos um estudo do Despacho de Potência Ativa AC, o qual é uma estratégia de alocação da geração de potência entre as usinas de um sistema. Para isto, obtivemos dados teóricos, a partir de levantamento bibliográfico, que explicitaram os conceitos de Despacho Ativo. Fundamentamos, metodologicamente, nossa pesquisa no Método da Função Lagrangeana Aumentada. O sistema de equações resultantes das condições de otimalidade foram resolvidos pelo Método de Newton Modificado. Apresentamos os resultados de estudos de casos acadêmicos para a validação e verificação da eficiência da abordagem proposta. Os resultados indicaram uma coerência com as perspectivas reais de contribuição na resolução do Despacho Ótimo de Potência Ativa AC. / In this work we accomplished a study of the AC Active Power Dispatch, which is a strategy of distribution of the power generation among the plants of a system. For this, we obtained theoretical data, starting from bibliographical investigation, that elucidated the concepts of Active Dispatch. We based our research in the Method of the Augmented Lagrangian Function. The equation system originated of the optimal conditions was solved for Modified Newton\'s Method. We presented the results of studies of academic cases for the validation and verification of the efficiency of the proposal approach. The results indicated a coherence with the real perspectives of contribution in the resolution of the AC Active Optimal Power Dispatch.

Orientador: Jose Carlos de Souza Braga / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Economia / Made available in DSpace on 2018-08-09T20:22:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AmaralFilho_JoseBonifaciodeSouza_D.pdf: 2626394 bytes, checksum: c6e3bbfd2e9421ef9fc7a39011ad2072 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho apresenta uma visão geral da reforma e evolução recente do setor elétrico brasileiro e mostra que, não obstante as mudanças já promovidas, alguns problemas não resolvidos e limitações estruturais apontam para dificuldades de suprimento e custos crescentes da energia elétrica. O trabalho mostra que o setor elétrico brasileiro passou por importantes transformações, após a crise financeira vivida pelas concessionárias estatais nos anos 80 e 90: a regulação setorial foi profundamente alterada desde 1993, uma grande parte das empresas estatais foi transferida para controle privado desde 1995, e uma consultoria internacional iniciou em 1996 um trabalho de apoio à re-estruturação setorial e desenho de um novo modelo a ser implementado, o que foi concluído em 1998. Em 2001 a reforma setorial ainda não havia sido completada quando a crise de oferta de eletricidade levou ao racionamento do consumo e à necessidade de revisão do modelo proposto. Em 2003, a nova administração federal reabriu as discussões sobre o modelo e novas mudanças foram implantadas em 2004, visando a segurança do abastecimento e a modicidade tarifária. Entretanto, a nova sistemática de expansão da geração ainda não está satisfatoriamente equacionada, especialmente no segmento livre do mercado, e o segmento regulado poderá ser afetado pela disputa pela energia existente, a par de uma tendência de elevação de preços do novo suprimento de energia / Abstract: This work presents an overview of reform and recent evolution of the Brazilian electric sector and shows that, in spite of the changes that have been already carried out, some problems still remain and structural limitations point to difficulties in supply and growing costs of electricity. The work shows that Brazilian electric sector experienced important changes, after the financial crisis that involved state owned utilities in the 80¿s and beginning of the 90¿s: regulation was deeply modified since 1993, a great number of state owned utilities was privatized since 1995, and international consultants initiated in 1996 a work to support the electric sector restructuring and the design of a new model to be implemented, which was concluded in 1998. In 2001, the reform had not yet been completed when electricity supply crisis irrupted and provoked rationing of consumption and the need to review the proposed model. A new federal administration reopened discussions in 2003 regarding the model and new changes were implemented in 2004, aiming at to secure the expansion of supply combined with tariff moderateness. The new systematic of expansion of electricity supply is not satisfactorily established yet, in special in the ¿free market¿ segment, and the ¿regulated market¿ segment can be affected by the dispute for existing energy, along with a tendency of prices of new supply to increase / Doutorado / Teoria Economica / Doutor em Ciências Econômicas

Made available in DSpace on 2018-03-22T15:51:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11684_Tese MB.pdf: 975008 bytes, checksum: 39bf558df9b9f3e0443846b4fd1d3c16 (MD5) Previous issue date: 2018-01-09 / Modelos do sistema elétrico são importantes para permitir a realização de diversos estudos, visando a redução de perdas, melhoria da qualidade da energia, entre outros. No cenário atual a realização de análises harmônicas torna-se necessária devido à crescente inserção de cargas não lineares no sistema. Uma vez que os perfis de tensão e corrente das redes são fortemente afetados pelo comportamento da carga, sua modelagem é essencial para realizar tais análises. Diferente dos outros modelos harmônicos encontrados a literatura, esta tese apresenta duas novas propostas de modelagem de carga. A primeira proposta combina o modelo ZIP e uma matriz de admitância cruzada. Esta combinação reúne os benefícios da caracterização de cargas pelo tradicional modelo ZIP, que provê algum conhecimento físico sobre a carga, bem como o cruzamento de frequências dado por uma matriz de admitância. Neste caso, procura-se limitar os coeficientes ZIP, visando identificar a proporção da potência em termos de impedância constante, corrente constante e potência constante. Além disso, é discutido o método para a determinação dos parâmetros do modelo, usando busca exaustiva e regressão linear múltipla. Na segunda proposta, o novo modelo é baseado em um circuito que agrega componentes de impedância, corrente e potência, em uma configuração diferente daquelas encontradas na literatura. O acoplamento entre várias ordens harmônicas é proporcionado por uma matriz de correntes constantes. O método de regressão linear múltipla é utilizado para determinar os parâmetros do modelo. Aspectos relacionados à seleção de dados e à determinação da quantidade de amostras são abordados nas duas propostas. Em ambos os casos foi possível determinar de forma acurada a injeção harmônica no barramento da carga, mediante o conhecimento de sua tensão alimentação. Estudos de caso com uma carga real, usando dados obtidos com um medidor de qualidade de energia, exemplificam a aplicação dos modelos em uma carga eletrônica. Vários outros estudos de caso foram implementados, utilizando um software simulador de transitórios eletromagnéticos, para evidenciar a eficácia dos modelos proposto em diferentes cargas. Em um destes estudos, foi aplicada a metodologia proposta para a modelagem harmônica de um conjunto de cargas conectadas a uma rede radial. Os resultados obtidos no estudo da carga experimental, bem como nos demais estudos de caso, mostraram que os modelos propostos foram capazes de representar o comportamento harmônico das cargas avaliadas com elevada exatidão.

Orientador: Paulo de Barros Correia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T16:25:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_AlaiseGarcia_M.pdf: 1965182 bytes, checksum: a4a57857200e8e18940e105f851d2024 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A repotenciação de usinas hidrelétricas visa aumentar a sua capacidade de geração, realizando melhorias na estrutura das usinas ou troca de equipamentos. É uma alternativa de custos baixos para aumentar a capacidade de geração quando comparada à construção de novos empreendimentos. A repotenciação, foco deste trabalho consiste em substituir as turbinas da usina. Com isto, aumenta-se o rendimento na geração de energia elétrica. No entanto, este rendimento não é constante ao longo da faixa de operação da máquina, podendo ser descrito por curvas, sendo que o formato delas dependente das características da turbina. Nesta dissertação, o objetivo é, dados vários perfis de possíveis curvas de eficiência de novas turbinas, determinar quais as melhores combinações de curvas que otimizariam a geração da usina de acordo com as características operativas da mesma. Para isto, um problema de otimização não linear inteiro misto foi formulado, e um modelo computacional utilizando um método de execução paralelo ao da Decomposição de Benders foi desenvolvido para a resolução do problema de otimização matemática. As simulações foram realizadas com dados fornecidos pela Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (CHESF). Concluiu-se que o ideal para os patamares praticados seria uma repotenciação utilizando turbinas com perfis de curvas diferentes e não somente com um perfil / Abstract: The repowering of hydro power plants increases their generating capacity by improving the structure or changing equipment. It is a low cost alternative to improve the generation capacity comparing with the building of new plants. Repowering by changing the hydro-turbines is the focus of this work. By doing that, the efficiency of the energy generation process is improved but, the efficiency is not constant. It can be described by a curve. The curve shape depends on the turbine's characteristics. The aim of this work is, given some possible turbines curve shapes, determine the combination of curves that optimizes the power plant generation according to the plant operational characteristics. A mixed integer nonlinear programming was formulated and a parallel implementation of Bender's decomposition method was developed to solve the problem of mathematical optimization. Simulations were done with data given by the São Francisco's Hydroelectric Company (CHESF). It was concluded that the ideal would be charged to the levels using a repowering turbines with profiles of different curves and not only one profile / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos