Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T15:40:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 228501.pdf: 10061820 bytes, checksum: 84942b4ab5dcdfcb567c27ff9d1d6463 (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo na área de eletrônica de potência aplicada à tecnologia de células a combustível tipo PEM. Mostra-se em detalhe as características elétricas das CaCs, incluindo-se o estudo da modelização, apresentando-se um modelo para simulação numérica, estática e dinâmica, com foco nas grandezas elétricas das CaCs. Apresenta-se uma revisão das arquiteturas utilizadas até o momento para realizar a conversão de energia de CaCs, e identifica-se as características que as arquiteturas de eletrônica de potência devem possuir. Como principais contribuições do trabalho, mostra-se um estudo da propagação de energia reativa por um determinado sistema de processamento de energia baseado em CaCs, provendo o leitor de ferramentas analíticas que permitem dimensionar os filtros dos conversores, bem como auxiliam na escolha da estratégia de controle com vistas ao bloqueio ou filtragem desta energia reativa, a qual é proveniente da pulsação de potencia gerada por inversores monofásicos. Contribui-se também com a análise e implementação de um filtro ativo para sistemas de tensão contínua, mostrando-se sua viabilidade para aplicações em CaCs. Um sistema ininterrupto de energia baseado em múltiplas fontes de energia, neste caso CaCs, é utilizado como exemplo de aplicação e projetado considerando-se as características inatas das CaCs. Destaca-se também as dificuldades encontradas na escolha da arquitetura e das topologias, incluindo estratégias de controle. No último capítulo apresenta-se um novo conversor elevador, quadrático e de três níveis, o qual é interessante para utilização na área de CaCs pois possui ganho elevado e entrada em corrente.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T18:17:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 231354.pdf: 2100774 bytes, checksum: dd0e4036814f16c90d7a42ec7ec10f00 (MD5) / Este trabalho de dissertação apresenta a aplicação da metodologia da Manutenção Centrada em Confiabilidade (MCC) em pára-raios de alta tensão, como forma de apoio à tomada de decisão em um sistema de Análise e Diagnóstico de Equipamentos de Subestações de Transmissão de Energia (DianE). Este trabalho aborda o equipamento pára-raios descrevendo suas características construtivas e funcionais e expondo os fatores que contribuem para o surgimento de falhas, assim como a descrição de suas causas e conseqüências. Apresenta também a MCC, sua origem, definições e objetivos, além da sua aplicação em pára-raios de alta tensão. O conhecimento necessário para a implementação desta ferramenta foi obtido a partir de pesquisas realizadas em um banco de dados históricos de equipamentos de uma empresa de transmissão de energia elétrica e de entrevistas com especialistas da manutenção neste tipo de equipamento. Como objetivo principal, busca-se o diagnóstico mais rápido e eficiente de falhas potenciais antes que elas aconteçam, propiciando aumento da qualidade, disponibilidade, confiabilidade e segurança do sistema, além da diminuição dos custos de manutenção. This dissertation describes de application of the Reliability Centered Maintenance (RCM) technique to high voltage surge arresters, aiming to support the decision making task within a system for Analysis and Diagnosis of Substations of Energy Transmission (DianE). This document firstly describes some constructive and functional aspects of surge arresters and highlights factors that contribute to their failures, as well as the description of its causes and consequences. The origin, main definitions and objectives of the Reliability Centered Maintenance are also presented, besides its application to high voltage surge arresters. The knowledge necessary to implement this tool was obtained from studies of a historical database of the equipment belonging to a transmission company and from interviews with maintenance personnel specialized in surge arresters. The main objective of the support tool implemented is to provide a faster and more efficient detection of potential failures before they occur, allowing for an increase in power system quality, reliability and security, besides a reduction in maintenance costs.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T21:13:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232413.pdf: 1398027 bytes, checksum: f7a1d4cc5f0d9ff727a8c81e2ad2dd1e (MD5) / O problema da programação diária da operação de sistemas hidrotérmicos tem como objetivo definir quais unidades devem estar operando, os respectivos níveis de gera-ção, com o propósito de atender à demanda ao menor custo operativo. Uma caracte-rística desafiante do problema da programação consiste em obter uma solução de boa qualidade com um custo computacional moderado. A obtenção de uma solução de boa qualidade requer uma modelagem detalhada da função de produção das unida-des hidrelétricas e termelétricas, bem como das respectivas restrições de operação dessas unidades. Particularmente, neste trabalho tem-se como foco a modelagem das usinas hidrelétricas, dada a importância dessas instalações para o Sistema Elétrico Brasileiro. Assim, para essas unidades, as não-linearidades associadas à cota de jusan-te, as perdas hidráulicas, o rendimentos da unidade e as zonas proibidas de geração são modeladas detalhadamente. Em conseqüência, o problema de otimização resul-tante pode ser caracterizado como não-linear e de grande porte o qual pode ser trata-do satisfatoriamente por meio da aplicação da técnica de Relaxação Lagrangena. De forma geral, essa técnica decompõe o problema em subproblemas menores, com ca-racterísticas distintas e mais fáceis de serem solucionados. Para obter um tempo com-putacional compatível com o horizonte de estudo, especial atenção deve ser dada ao subproblema de alocação das unidades hidrelétricas, o qual é natureza combinatória. Nesse sentido, este trabalho propõe duas formas distintas de decomposição do pro-blema, baseadas na Relaxação Lagrangeana, possibilitando o estabelecimento de uma análise comparativa das soluções apresentadas e dos tempos computacionais, que por sua vez possibilita definir, para problemas reais, a estratégia de decomposição mais apropriada. Os estudos foram realizados utilizando-se uma configuração reduzida extraída do Sistema Elétrico Brasileiro, constituída de cinco reservatórios, 22 unidades hidrelétricas e duas unidades termelétricas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T21:22:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232414.pdf: 1590275 bytes, checksum: ec9aaa4e8c1d9196517ab787338a0ab1 (MD5) / O novo arranjo regulatório imposto ao modelo do setor elétrico brasileiro, com o intuito de adaptar o ambiente de mercado às características sócio-econômicas e à característica hidrelétrica da matriz energética do país, impôs mudanças substanciais à atividade de comercialização, principalmente no que tange às regras de negociação e ao alcance dessa atividade entre os agentes do setor. Portanto, para maximizar o lucro entre as possíveis transações comerciais, a atividade de comercialização necessita de dados mercadológicos consistentes e de amplas análises de risco, de forma a balizar adequadamente o decisor considerando o seu perfil em relação ao risco. Esse trabalho propõe a ação integrada de diferentes ferramentas de análise e gerenciamento de risco, atuando de forma complementar em relação às diferentes características do risco de mercado. E devido ao comportamento atípico e exclusivo do preço de energia no mercado brasileiro, um modelo adaptado para precificação de opções foi desenvolvido, adequando a utilização de derivativos às técnicas de gerenciamento de risco. The Brazilian electric sector model is facing a new regulatory framework, in order to fit the market environment with the socioeconomic characteristics, as well with the hydro energetic matrix characteristic of the country. This modern market structure has created innovative trading rules, in addition to limit the trading agent working field. By this way, with the purpose to maximize profits between trading transactions, the trader requests consistent market data and wide risk analyses, considering the decisor profile perception to the risk value. The present work proposes integration between different management risk techniques, because they are complementary at a risk point of view, taking into account several market risk characteristics. An innovative option valuation model is presented, with the intention to adapt derivative contracts to the probability distribution function of the Brazilian electricity spot price. This valuation model is applied at each management risk technique, ensuring a real and fair option price definition.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T03:24:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 245560.pdf: 3213602 bytes, checksum: 05c8ac78230b65235f83d9b40f272973 (MD5) / O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia para determinação do corte de carga em sistemas de distribuição, atentando para a melhoria na qualidade do fornecimento aos consumidores e para os ganhos da concessionária de distribuição. Essa metodologia é constituída por dois módulos distintos, sendo o primeiro deles responsável por determinar as tensões ótimas de despacho nas subestações com o objetivo de reduzir a demanda de energia sem infringir o limite mínimo de tensão nos pontos de carga. Já o Módulo 2 tem a finalidade de completar a solicitação de corte de carga, através do desligamento de alimentadores. Nesse segundo módulo são utilizadas ferramentas de inteligência artificial aplicadas para otimização de problemas com múltiplos critérios. Os algoritmos desenvolvidos para cada um dos módulos foram integrados em um sistema computacional, em ambiente gráfico com facilidades para execução de estudos de caso e armazenamento de informações em banco de dados. Por meio desse sistema, foram executados alguns testes com dados de sistemas reais de distribuição, que demonstraram a eficácia da metodologia desenvolvida e os ganhos conseguidos com a sua aplicação.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T04:50:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 246098.pdf: 2141833 bytes, checksum: 85560bdbeb720e72c904cb62c7af9a17 (MD5) / O objetivo desta dissertação é estudar os efeitos econômicos e operativos das estratégias de oferta no mercado de energia elétrica de curto prazo. A determinação da estratégia de oferta por um participante do mercado pode ser modelada como um problema de otimização em dois níveis. O participante do mercado deseja maximizar seu benefício individual, sujeito ao fato de que o operador do sistema determina o despacho dos participantes de forma imparcial, maximizando o benefício social. O programa computacional implementado para resolver o problema de otimização em dois níveis se baseia nos Métodos de Descida. O problema de otimização do operador é solucionado através do Método Primal-Dual de Pontos Interiores. Através de informações dessa solução, o participante do mercado pode encontrar a oferta mais adequada no sentido de maximizar seu benefício individual. Em termos de modelagem analítica, a rede elétrica é representada por equações não lineares e a carga de determinados consumidores pode ser usada como variável de otimização. Desde que os outros participantes do mercado podem utilizar estratégias de oferta, isto resulta num jogo de ofertas não cooperativo. Por esta razão, o algoritmo de Equilíbrio de Nash é utilizado para determinar um ponto de equilíbrio entre os participantes. Os resultados numéricos obtidos mostram que é possível maximizar o benefício individual através de uma oferta estratégica e também trazer benefícios para os outros participantes do mercado. Também é observado que esta oferta tem um impacto significante no ponto de operação do sistema, podendo ser não favorável a consumidores que possuem uma demanda inelástica. Para os casos estudados, foram encontrados pontos de equilíbrio para os jogos de oferta.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T10:42:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 245432.pdf: 983358 bytes, checksum: 9266ddedca79e66f76b77f42d2994a15 (MD5) / O presente trabalho apresenta um estudo sobre Métodos Não Lineares de Pontos Interiores aplicados à problemas de Fluxo de Potência Ótimo (FPO). O Método de Múltiplas Correções Centrais (MCC) e o Método do Máximo Passo no Caminho Central (MPCC) constituem o foco principal desta dissertação, sendo ambos baseados no Método Primal-Dual de Pontos Interiores. Os dois métodos em questão, primeiramente desenvolvidos para a programação linear, são aplicados à problemas não lineares de FPO na intenção de reduzir as inviabilidades dos produtos de complementariedade, acelerando o processo de convergência, em função do aumento do valor do passo na direção de otimização. Os resultados obtidos para estes dois algoritmos são comparados aos resultados gerados pelo Método Preditor-Corretor, para cinco sistemas-teste do IEEE. Os problemas de otimização estudados são: Minimização das Perdas de Potência Ativa nas Linhas de Transmissão, Minimização do Desvio Quadrático de um Nível de Tensão Pré-Estabelecido e Maximização do Carregamento do Sistema de Potência. Os resultados apresentados apontam as melhores estratégias para a estimativa do ponto inicial, bem como a faixa de valores iniciais para o parâmetro de barreira, que proporciona o melhor desempenho dos métodos. É sugerida uma forma alternativa para o cálculo da distância ao caminho central, que melhora o desempenho do método MPCC. Para o método MCC são apresentados os valores mais adequados ao número máximo de correções centralizadoras. Finalmente são apresentados os tempos computacionais dos diferentes métodos utilizados, visando fornecer uma idéia do desempenho desses métodos em termos de velocidade de processamento.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T10:58:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247994.pdf: 3914431 bytes, checksum: 66be6ee851677ff199edf1aca36f3dfe (MD5) / Este trabalho apresenta uma abordagem na preparação dos operadores do sistema elétrico, fazendo uso de novos softwares e introduzindo modernos procedimentos para a realização de treinamento. Inicialmente é passada uma visão geral de treinamento para adultos, diferente da educação elementar. Em seguida, apresenta-se o sistema elétrico brasileiro, a concepção do sistema de supervisão e controle utilizado pelo ONS e como é integrado o simulador de sistemas elétricos neste contexto. Uma nova estrutura no modo de treinar, adicionando a oportunidade de utilização de um simulador de treinamento de tempo real, se faz necessária para que o novo operador, ao adentrar na sala de controle, possa ter a segurança necessária para operar o sistema elétrico sem apresentar lacunas de conhecimento que a possível falta de experiência geraria. Este processo trata de montar uma nova visão em treinamento de profissionais de sala de controle dentro do Operador Nacional do Sistema Elétrico.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T10:12:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 267102.pdf: 2004349 bytes, checksum: 36afe7af8d8630a348e073181be7203f (MD5) / Este trabalho propõe uma metodologia e um modelo computacional aplicado ao problema de planejamento de sistemas de distribuição de energia elétrica, envolvendo a priorização de obras para a determinação de um plano indicativo otimizado de investimentos em redes de Média Tensão (MT). Este plano é gerado a partir de uma relação geral de obras, que leva em conta algumas características de cada um dos alimentadores em estudo. Para a modelagem deste problema, foi utilizado um método heurístico para otimização multiobjetivo (MO), envolvendo a técnica de algoritmos genéticos e a teoria da fronteira ótima de Pareto. A metodologia para priorização de obras é composta, basicamente, de três estágios: o primeiro realiza a verificação de dominância da população corrente; o segundo cria um nicho para indivíduos não-dominados; e o terceiro realiza a manutenção deste nicho para indivíduos não-dominados. Por meio de uma implementação computacional, foram executados testes de validação com informações de uma concessionária real, demonstrando a eficácia da metodologia desenvolvida. This work proposes a methodology and computational model applied to the problem of planning of electrical energy distribution networks, involving the works prioritization for the determination of an optimized indicative plan of investment in medium voltage networks . This plan is generated from a general list of work, which takes into account some characteristics of each feeder under study. For the modeling of this problem, a heuristic method was used for multiobjective optimization, involving the technique of genetic algorithms and the theory of the Pareto optimal frontier. The methodology for works priorization consists basically of three stages: the first checks the dominance of the current population, the second creates a niche for non-dominated individuals, and the third performs the maintenance of this niche for non-dominated individuals. With this computational implementation, validation tests were performed with information from a real distribution utility, demonstrating the effectiveness of the developed methodology.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T02:03:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 223187.pdf: 5796600 bytes, checksum: 75336d107674b1130344fd2db6ee3bb5 (MD5) / O Estado de Santa Catarina, com seu clima subtropical, é atingido anualmente por um elevado número de descargas atmosféricas provenientes das inúmeras trovoadas que se formam em seu território. Isto resulta em grandes prejuízos tanto para a CELESC, principal concessionária de energia do Estado como para a sociedade em geral. Este trabalho contempla a fase inicial de um projeto de pesquisa implantado com o objetivo de propor soluções técnicas e econômicas para a redução das interrupções de energia elétrica devido às descargas atmosféricas. Objetivando obter o maior número de informações possíveis para a tomada de decisões de forma regionalizada, optou-se por realizar os seguintes trabalhos: Amplo diagnóstico levantando características tanto do sistema como do ambiente onde o mesmo está inserido; Ensaios de laboratório com o objetivo de avaliar os reais níveis de isolamento das estruturas; Medições em campo que permitiram a confecção de um mapa de resistividades; Levantamento dos principais custos das interrupções que poderão subsidiar decisões técnicas e econômicas; Desenvolvimento de uma planilha de cálculo, a partir de pesquisa bibliográfica, para análise e interpretação de resultados e proposta de soluções. Os resultados mostram que o sistema CELESC de distribuição pode ser dividido em 5 regiões com diferentes tipos de redes e características geográficas. Os índices de interrupção observados mostraram-se muito diferentes dos calculados pelos métodos matemáticos existentes, e fatores tais como religamentos, desligamentos com causa ignorada, fator de blindagem e extinção espontânea de arco, devem ser estudados. Comparando-se dados, com observações em campo e cálculos teóricos conclui-se que grande parte das interrupções do sistema está ocorrendo por ação de descargas diretas na rede sugerindo que a solução do problema vai além do simples aumento do nível de isolamento das Estruturas.