O avanço crescente da tecnologia nos processos industriais atuais, bem como o elevado grau de interação de equipamentos e processos, provocou o aumento da sua sensibilidade a variações de energia, ou o aumento do grau de sensibilidade de algumas cargas industriais, o que gera interrupções de produção industrial. Essas, ocasionadas por problemas de qualidade de energia, levam a diversos fatores indesejáveis às indústrias, tais como: perdas de produção, perdas de faturamento, perda de matéria-prima, uso irracional de energia, dentre outros. Um processo têxtil apresenta grandes perdas de produção quando ocorrem esses eventos. Esta dissertação apresenta uma série seqüencial de procedimentos técnicos adotados experimentalmente em duas plantas de fiação sintética, para mitigar o impacto da qualidade de energia numa indústria química-têxtil. O problema de qualidade de energia estudado foi a variação de tensão de curta duração (VTCD), especificamente os afundamentos de tensão, sobre uma carga crítica. Quando esses eventos ocorriam, havia um grande volume de perdas no processo, em função da descontinuidade operacional provocada por esses afundamentos de tensão. Por meio de procedimentos foi possível identificar a carga crítica, no caso, os conversores estáticos de freqüência utilizados amplamente nesse processo. Uma vez identificada essa carga, foi possível a realização de intervenções objetivando reduzir a sua sensibilidade. Dois experimentos realizados através de um painel que simulou a situação do processo, com testes de afundamentos de tensão em conversores estáticos de freqüência, além de outros trabalhos experimentais utilizados como referências nessa dissertação, serviram como complemento para a conclusão. As intervenções realizadas tiveram como conseqüência a melhoria de qualidade do produto, aumento da produtividade, além de grande retorno financeiro. / The increasing evolution of technology in the current industrial processes, as well as the high interaction degree of equipment items and processes, have caused the increase in their sensitivity to voltage variations. The increase of sensitivity in some industrial loads generates interruptions in the industrial production. That happens due to power quality problems, which causes many undesired effects to the industries, such as losses in production, invoicing and raw material, unreasonable use of energy, among others. A textile process presents large production losses whenever these events in the process occur. This dissertation presents a sequence of technical procedures adopted experimentally in two yarn plants, to mitigate and reduce the impact of power quality problems in the chemical textile plant. The problem of power quality studied was short duration voltage variations, specifically the voltage sags. These events lead to a big volume of loss in the process, by operational disruption of sensitivity loads provoked by the voltage sags. By means of the proposed procedures it was possible to identify the critical load, in this case the ASD (Adjustable Speed Drive), a kind of load used extensively in the textile process; once identified this load, it was possible to carry out interventions aiming at the reduction of loads sensitivities. Two experiences were realized through a panel that simulated the process, by applying voltage sags to the drivers - ASD (Adjustable Speed Drive). Besides that other research works surveyed to complement and conclude this dissertation. The interventions realized have had as consequence the improvement in the product quality, increasing productivity, as well as an excellent payback.

O avanço crescente da tecnologia nos processos industriais atuais, bem como o elevado grau de interação de equipamentos e processos, provocou o aumento da sua sensibilidade a variações de energia, ou o aumento do grau de sensibilidade de algumas cargas industriais, o que gera interrupções de produção industrial. Essas, ocasionadas por problemas de qualidade de energia, levam a diversos fatores indesejáveis às indústrias, tais como: perdas de produção, perdas de faturamento, perda de matéria-prima, uso irracional de energia, dentre outros. Um processo têxtil apresenta grandes perdas de produção quando ocorrem esses eventos. Esta dissertação apresenta uma série seqüencial de procedimentos técnicos adotados experimentalmente em duas plantas de fiação sintética, para mitigar o impacto da qualidade de energia numa indústria química-têxtil. O problema de qualidade de energia estudado foi a variação de tensão de curta duração (VTCD), especificamente os afundamentos de tensão, sobre uma carga crítica. Quando esses eventos ocorriam, havia um grande volume de perdas no processo, em função da descontinuidade operacional provocada por esses afundamentos de tensão. Por meio de procedimentos foi possível identificar a carga crítica, no caso, os conversores estáticos de freqüência utilizados amplamente nesse processo. Uma vez identificada essa carga, foi possível a realização de intervenções objetivando reduzir a sua sensibilidade. Dois experimentos realizados através de um painel que simulou a situação do processo, com testes de afundamentos de tensão em conversores estáticos de freqüência, além de outros trabalhos experimentais utilizados como referências nessa dissertação, serviram como complemento para a conclusão. As intervenções realizadas tiveram como conseqüência a melhoria de qualidade do produto, aumento da produtividade, além de grande retorno financeiro. / The increasing evolution of technology in the current industrial processes, as well as the high interaction degree of equipment items and processes, have caused the increase in their sensitivity to voltage variations. The increase of sensitivity in some industrial loads generates interruptions in the industrial production. That happens due to power quality problems, which causes many undesired effects to the industries, such as losses in production, invoicing and raw material, unreasonable use of energy, among others. A textile process presents large production losses whenever these events in the process occur. This dissertation presents a sequence of technical procedures adopted experimentally in two yarn plants, to mitigate and reduce the impact of power quality problems in the chemical textile plant. The problem of power quality studied was short duration voltage variations, specifically the voltage sags. These events lead to a big volume of loss in the process, by operational disruption of sensitivity loads provoked by the voltage sags. By means of the proposed procedures it was possible to identify the critical load, in this case the ASD (Adjustable Speed Drive), a kind of load used extensively in the textile process; once identified this load, it was possible to carry out interventions aiming at the reduction of loads sensitivities. Two experiences were realized through a panel that simulated the process, by applying voltage sags to the drivers - ASD (Adjustable Speed Drive). Besides that other research works surveyed to complement and conclude this dissertation. The interventions realized have had as consequence the improvement in the product quality, increasing productivity, as well as an excellent payback.

A presente pesquisa tem como tema principal a alocação otimizada de Monitores de Qualidade da Energia Elétrica (MQEEs) em sistemas de distribuição para a observação das Variações de Tensão de Curta Duração (VTCDs). Busca-se pela pesquisa apresentar adequações que podem ser facilmente incorporadas aos métodos de alocação que se baseiam no uso de algoritmos inteligentes, neste caso em específico, em Algoritmos Genéticos (AGs), para resolver o problema da alocação de MQEEs. Também como contribuição, a pesquisa apresenta uma técnica para a diminuição do espaço de busca das soluções, imprimindo assim, uma melhoria da observação das VTCDs em Sistemas de Distribuição (SDs), e caracterizando um método simplificado para a alocação desejada. A metodologia como formulada (via AG e método simplificado) foi testada através da sua aplicação nos sistemas de distribuição de 13, 34 e 123 nós, simulados via o ATP (Alternative Transients Program), e provindos da base de dados do IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers). A pesquisa também foi testada considerando um alimentador real de uma concessionária regional, e validada através de simulações estatísticas pelo Método de Monte Carlo. / The present research has the optimized allocation of Power Quality Monitors in distribution systems as its main subject aimed at voltage sags and swells observation. The work intention is to propose adjustments that can be easily incorporated into the allocation methods based on the use of intelligent algorithms, in this case specifically, the Genetic Algorithms addressing the problem of monitor allocation. Also, as contribution, the research presents a technique to reduce the search space of solutions, thus printing an improvement on the observation of voltage variations in distribution systems and characterizing a simplified method for the desired allocation. The methodology, as formulated (by the genetic algorithm application and the simplified method), was tested through its application in distribution systems of 13, 34 and 123 nodes, simulated on ATP (Alternative Transients Program), and stemmed by the IEEE database (Institute of Electrical and Electronic Engineers). The research was also tested considering a real feeder of a regional utility, and validated through statistical simulations by the Monte Carlo method.

Orientador: Prof. Dr. Claudionor Francisco do Nascimento / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2014. / Os sistemas de distribuição de energia elétrica, de um modo geral, são radiais. Estes sistemas podem possuir problemas de qualidade da energia elétrica em suas barras, tais como os desequilíbrios de tensão e de corrente. Ademais, as redes de distribuição podem conter uma grande quantidade de cargas monofásicas e trifásicas desequilibradas, indutivas e não lineares, o que pode resultar nos seguintes problemas: baixo fator de potência, desequilíbrio de tensão e distorção harmônica. Nesse sentido, devido à dinâmica destas cargas e a ocorrência de fenômenos, como afundamento de tensão por partidas de grandes motores e curtos-circuitos, há a necessidade de solução destas anormalidades, com respostas rápidas de estabilização. De maneira a atender a esta necessidade, os resultados das recentes pesquisas baseadas na eletrônica de potência têm proporcionado a utilização de equipamentos capazes de trabalhar em sistemas de potência de alta tensão. Esse avanço permite aplicações de dispositivos FACTS (Flexible Alternating Current Transmission Systems) nas operações de flexibilidade e mitigação de problemas comuns às redes de energia elétrica de transmissão e de distribuição, melhorando, assim, a qualidade da energia elétrica, o que aumenta a confiabilidade destes sistemas. Com este propósito, o presente trabalho tem como objetivo principal o estudo e a modelagem de um DSTATCOM (Distribution Static Compensator) em um sistema de distribuição de energia elétrica com variações de tensão, avaliando os possíveis benefícios proporcionados a este sistema. Os resultados de simulação foram obtidos com o auxílio do software MatLab/Simuling. / Distribution systems of electric power, in general, are radial. These systems have power quality problems in their power bars, such as the voltage variations. Moreover, the distribution networks contain a large amount of single-phase and three-phase unbalanced loads, inductive and non-linear, which may result in the following problems: low power factor, voltage unbalance, and harmonic distortion. Accordingly, due to the dynamic loads and the occurrence of these phenomena, such as voltage sag matches by large motors and short circuits, there is a need for solution of these abnormalities, with responsive stabilization. In order to meet this need, the results of recent research based on power electronics have provided the use of equipment to work on systems of high voltage power. This advancement allows applications FACTS devices (Flexible Alternating Current Transmission Systems) flexibility in operations and mitigation of problems common to the networks of electricity transmission and distribution, thus improving the quality of electric power, which increases the reliability of these systems. For this purpose, the present work has as main objective the study and modeling of a DSTATCOM (Distribution Static Compensator) in a system of electricity distribution, evaluating the possible benefits provided to the electric power system. The simulation results were obtained with the aid of software Matlab/Simuling. The effectiveness of the work has been proven since the DSTATCOM installed, the distribution network operated within established standards.

A presente pesquisa tem como tema principal a alocação otimizada de Monitores de Qualidade da Energia Elétrica (MQEEs) em sistemas de distribuição para a observação das Variações de Tensão de Curta Duração (VTCDs). Busca-se pela pesquisa apresentar adequações que podem ser facilmente incorporadas aos métodos de alocação que se baseiam no uso de algoritmos inteligentes, neste caso em específico, em Algoritmos Genéticos (AGs), para resolver o problema da alocação de MQEEs. Também como contribuição, a pesquisa apresenta uma técnica para a diminuição do espaço de busca das soluções, imprimindo assim, uma melhoria da observação das VTCDs em Sistemas de Distribuição (SDs), e caracterizando um método simplificado para a alocação desejada. A metodologia como formulada (via AG e método simplificado) foi testada através da sua aplicação nos sistemas de distribuição de 13, 34 e 123 nós, simulados via o ATP (Alternative Transients Program), e provindos da base de dados do IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers). A pesquisa também foi testada considerando um alimentador real de uma concessionária regional, e validada através de simulações estatísticas pelo Método de Monte Carlo. / The present research has the optimized allocation of Power Quality Monitors in distribution systems as its main subject aimed at voltage sags and swells observation. The work intention is to propose adjustments that can be easily incorporated into the allocation methods based on the use of intelligent algorithms, in this case specifically, the Genetic Algorithms addressing the problem of monitor allocation. Also, as contribution, the research presents a technique to reduce the search space of solutions, thus printing an improvement on the observation of voltage variations in distribution systems and characterizing a simplified method for the desired allocation. The methodology, as formulated (by the genetic algorithm application and the simplified method), was tested through its application in distribution systems of 13, 34 and 123 nodes, simulated on ATP (Alternative Transients Program), and stemmed by the IEEE database (Institute of Electrical and Electronic Engineers). The research was also tested considering a real feeder of a regional utility, and validated through statistical simulations by the Monte Carlo method.

A conexão de geradores distribuídos em sistemas de distribuição deve ser cuidadosamente avaliada para que os mesmos auxiliem efetivamente na melhoria do desempenho das redes elétricas, buscando reduzir ou eliminar eventuais situações que causem a degradação da qualidade da energia elétrica fornecida aos consumidores, entre outros aspectos. Neste contexto, existem vários trabalhos que analisam a influência da conexão de geradores distribuídos no perfil de tensão da rede elétrica, frequência, desequilíbrio de fases e distorção harmônica. No entanto, há poucos trabalhos analisando os efeitos da desconexão de geradores distribuídos na qualidade da energia fornecida aos consumidores. Uma vez operando em paralelo com a rede de distribuição, esses geradores influenciam o perfil de tensão e o comportamento dos dispositivos reguladores de tensão. Como consequência, sua desconexão pode provocar variações de tensão intensas causando danos ou mau funcionamento às cargas. A desconexão pode ser repentina ou devido à atuação da proteção anti-ilhamento, seguida dos procedimentos de religamento automático do alimentador, se houver. Visando estudar este problema, o qual tende a se tornar uma nova preocupação das concessionárias de energia elétrica, e no intuito de minimizar e/ou eliminar os possíveis efeitos negativos dessas variações de tensão, esta pesquisa propõe o desenvolvimento de um método de controle dos taps dos reguladores de tensão. Neste método, o controle dos taps foi modelado como um problema de otimização, minimizando as violações de tensão mencionadas anteriormente e também a quantidade de operações dos reguladores de tensão ao longo de um dia típico. A otimização foi solucionada com um Algoritmo Genético e os resultados obtidos indicaram que é possível minimizar as variações de tensão usando a curva de carga do sistema para planejar a operação dos reguladores de tensão. / The connection of distributed generators in an electric power system should be evaluated carefully to ensure that they effectively assist in improving the performance of electrical networks, reducing or eliminating any situations that cause degradation of the power quality of the consumers, and other issues. In this context, there are several studies that analyze the influence of generators connected to distribution systems and how they affect the frequency, cause variations in voltage magnitude, voltage unbalance and harmonic distortion. However, there are a few studies analyzing the effects that the disconnection of distributed generators induces to the power quality of consumers. Once operating in parallel with the distribution network, these generators have an effect on voltage variations and voltage regulator devices. As a result, disconnection can cause severe voltage variations causing damage or malfunction to the loads. The disconnection may be sudden or due to the action of anti-islanding protection, followed by the procedure to reconnect the substation, if it is possible. In order to study this problem, which tends to become a new power quality concern for electric utilities, and in order to minimize and / or eliminate the possible side effects of the voltage variations, this research proposes the development of a control method of voltage regulators\' taps. In this method, the control of taps was modeled as an optimization problem which aimed to minimize these voltage variations aforementioned and also the amount of voltage regulator operations over a typical day. The optimization was solved by a Genetic Algorithm and the results obtained demonstrate that it is possible to minimize the voltage variation by using the system load curve to plan the operation of voltage regulators.

Esta pesquisa apresenta um estudo da resposta dinâmica dos motores de indução trifásicos submetidos a afundamentos de tensão. As simulações computacionais sobre um sistema de distribuição, assim como a modelagem dos motores de indução trifásicos baseada em dados reais, foram realizadas utilizando-se do software ATP (Alternative Transients Program). Estas tiveram por objetivo gerar situações representativas da operação do sistema elétrico de potência (SEP), caracterizando afundamentos de tensão, fenômenos estes pertencentes à classe de variações de tensão de curta duração (VTCD), no contexto da qualidade da energia elétrica (QEE). Da observação destes afundamentos, verificaram-se as situações que vieram ou não, a comprometer a alimentação do equipamento analisado e, conseqüentemente, seu desempenho. Pelos resultados observados, evidencia-se que a metodologia de análise aplicada é satisfatória e condizente com o encontrado em situações reais de operação dos motores de indução trifásicos, denotando certas características intrínsecas no contexto das VTCDs. / This research shows a study on the dynamic response of three-phase induction motors submitted to voltage sags. Computer simulations about a distribution system, as well as the modeling of three-phase induction motors based on actual data, were made using ATP (Alternative Transients Program) software. These simulations intended to generate representative situations of the electrical power system (EPS) operation, characterizing voltage sags, which is a phenomenon belonging to the class of short duration voltage variations (SDVV), in the electrical power quality context (EPQ). From the observation of these sags, we verified the situations that jeopardized or not the supply of the analyzed equipment and, consequently, its performance. From the observed results, it becomes evident that the methodology of the applied analysis is satisfactory and in agreement with the one found in actual situations of three-phase induction motors operations, indicating certain characteristics intrinsic to the SDVV context.

Esta pesquisa apresenta um estudo da resposta dinâmica dos motores de indução trifásicos submetidos a afundamentos de tensão. As simulações computacionais sobre um sistema de distribuição, assim como a modelagem dos motores de indução trifásicos baseada em dados reais, foram realizadas utilizando-se do software ATP (Alternative Transients Program). Estas tiveram por objetivo gerar situações representativas da operação do sistema elétrico de potência (SEP), caracterizando afundamentos de tensão, fenômenos estes pertencentes à classe de variações de tensão de curta duração (VTCD), no contexto da qualidade da energia elétrica (QEE). Da observação destes afundamentos, verificaram-se as situações que vieram ou não, a comprometer a alimentação do equipamento analisado e, conseqüentemente, seu desempenho. Pelos resultados observados, evidencia-se que a metodologia de análise aplicada é satisfatória e condizente com o encontrado em situações reais de operação dos motores de indução trifásicos, denotando certas características intrínsecas no contexto das VTCDs. / This research shows a study on the dynamic response of three-phase induction motors submitted to voltage sags. Computer simulations about a distribution system, as well as the modeling of three-phase induction motors based on actual data, were made using ATP (Alternative Transients Program) software. These simulations intended to generate representative situations of the electrical power system (EPS) operation, characterizing voltage sags, which is a phenomenon belonging to the class of short duration voltage variations (SDVV), in the electrical power quality context (EPQ). From the observation of these sags, we verified the situations that jeopardized or not the supply of the analyzed equipment and, consequently, its performance. From the observed results, it becomes evident that the methodology of the applied analysis is satisfactory and in agreement with the one found in actual situations of three-phase induction motors operations, indicating certain characteristics intrinsic to the SDVV context.

A conexão de geradores distribuídos em sistemas de distribuição deve ser cuidadosamente avaliada para que os mesmos auxiliem efetivamente na melhoria do desempenho das redes elétricas, buscando reduzir ou eliminar eventuais situações que causem a degradação da qualidade da energia elétrica fornecida aos consumidores, entre outros aspectos. Neste contexto, existem vários trabalhos que analisam a influência da conexão de geradores distribuídos no perfil de tensão da rede elétrica, frequência, desequilíbrio de fases e distorção harmônica. No entanto, há poucos trabalhos analisando os efeitos da desconexão de geradores distribuídos na qualidade da energia fornecida aos consumidores. Uma vez operando em paralelo com a rede de distribuição, esses geradores influenciam o perfil de tensão e o comportamento dos dispositivos reguladores de tensão. Como consequência, sua desconexão pode provocar variações de tensão intensas causando danos ou mau funcionamento às cargas. A desconexão pode ser repentina ou devido à atuação da proteção anti-ilhamento, seguida dos procedimentos de religamento automático do alimentador, se houver. Visando estudar este problema, o qual tende a se tornar uma nova preocupação das concessionárias de energia elétrica, e no intuito de minimizar e/ou eliminar os possíveis efeitos negativos dessas variações de tensão, esta pesquisa propõe o desenvolvimento de um método de controle dos taps dos reguladores de tensão. Neste método, o controle dos taps foi modelado como um problema de otimização, minimizando as violações de tensão mencionadas anteriormente e também a quantidade de operações dos reguladores de tensão ao longo de um dia típico. A otimização foi solucionada com um Algoritmo Genético e os resultados obtidos indicaram que é possível minimizar as variações de tensão usando a curva de carga do sistema para planejar a operação dos reguladores de tensão. / The connection of distributed generators in an electric power system should be evaluated carefully to ensure that they effectively assist in improving the performance of electrical networks, reducing or eliminating any situations that cause degradation of the power quality of the consumers, and other issues. In this context, there are several studies that analyze the influence of generators connected to distribution systems and how they affect the frequency, cause variations in voltage magnitude, voltage unbalance and harmonic distortion. However, there are a few studies analyzing the effects that the disconnection of distributed generators induces to the power quality of consumers. Once operating in parallel with the distribution network, these generators have an effect on voltage variations and voltage regulator devices. As a result, disconnection can cause severe voltage variations causing damage or malfunction to the loads. The disconnection may be sudden or due to the action of anti-islanding protection, followed by the procedure to reconnect the substation, if it is possible. In order to study this problem, which tends to become a new power quality concern for electric utilities, and in order to minimize and / or eliminate the possible side effects of the voltage variations, this research proposes the development of a control method of voltage regulators\' taps. In this method, the control of taps was modeled as an optimization problem which aimed to minimize these voltage variations aforementioned and also the amount of voltage regulator operations over a typical day. The optimization was solved by a Genetic Algorithm and the results obtained demonstrate that it is possible to minimize the voltage variation by using the system load curve to plan the operation of voltage regulators.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / O objetivo deste trabalho é conhecer e compreender melhor os imprevistos no fornecimento de energia elétrica, quando ocorrem as variações de tensão de curta duração (VTCD). O banco de dados necessário para os diagnósticos das faltas foi obtido através de simulações de um modelo de alimentador radial através do software PSCAD/EMTDC. Este trabalho utiliza um Phase-Locked Loop (PLL) com o intuito de detectar VTCDs e realizar a estimativa automática da frequência, do ângulo de fase e da amplitude das tensões e correntes da rede elétrica. Nesta pesquisa, desenvolveram-se duas redes neurais artificiais: uma para identificar e outra para localizar as VTCDs ocorridas no sistema de distribuição de energia elétrica. A técnica aqui proposta aplica-se a alimentadores trifásicos com cargas desequilibradas, que podem possuir ramais laterais trifásicos, bifásicos e monofásicos. No desenvolvimento da mesma, considera-se que há disponibilidade de medições de tensões e correntes no nó inicial do alimentador e também em alguns pontos esparsos ao longo do alimentador de distribuição. Os desempenhos das arquiteturas das redes neurais foram satisfatórios e demonstram a viabilidade das RNAs na obtenção das generalizações que habilitam o sistema para realizar a classificação de curtos-circuitos. / The objective of this work is to know and understand the unforeseen in the supply of electricity, when there are short duration voltage variations (SDVV). The required databases for the diagnosis of faults were obtained through simulations of a model of radial feeder through software PSCAD/EMTDC. This work uses a Phase-Locked Loop (PLL) in order to detect and perform the estimation SDVV automatic frequency, phase angle and amplitude of the voltage and current from the power grid. This research is developing two artificial neural networks: one to identify and another to locate the SDVV occurred in the distribution system of electricity. The technique proposed here applies to three-phase feeders with unbalanced loads, which can have side extensions triphasic, biphasic and monophasic. In developing the same, it is considered that there is availability of measurements of voltages and currents at the node of the initial feeder and also in some points scattered along the distribution feeder. The performances of the architectures of neural networks were satisfactory and demonstrate the feasibility of ANNs in obtaining the generalizations that enables the system for the classification of short circuits.