Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T11:43:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O presente trabalho aborda aspectos relativos à estimação da seção em falta em sistemas elétricos de potência (230 kV e 500 kV), realizada em nível de centro de controle, utilizando informações sobre a operação de dispositivos de proteção (relés e disjuntores). Tal metodologia deve ser empregada após a ocorrência de contingências com desligamentos definitivos, antes do processo de recomposição da rede. A ausência de uma formulação analítica para o problema propicia a utilização dos conceitos de técnicas não convencionais que incorporam o vasto campo da inteligência artificial. Dentre tais técnicas destacam-se as redes neurais artificiais e os sistemas especialistas. Neste trabalho as redes neurais foram utilizadas no tratamento das incertezas envolvidas em mensagens sobre atuação de relés e disjuntores, enquanto um sistema especialista é utilizado para complementar os resultados obtidos pelas redes neurais. De modo geral, o processo de diagnóstico segue três etapas principais: inicialmente são executadas as redes neurais a partir dos alarmes observados, sendo que um modelo de rede é empregado para cada componente elétrico; em seguida é identificada a área desligada, com base na operação de disjuntores de modo a determinar a topologia da rede desligada; por fim, é realizado o tratamento das informações de falta externa fornecidas pelos modelos neurais. Os resultados mostram que a metodologia proposta é aplicável em sistemas reais de grande porte, apresenta capacidade de generalização com relação a mensagens de operação de relés e disjuntores, as faltas múltiplas não necessitam de tratamento adicional, tal como os casos oriundos da atuação de proteções de retaguarda remota.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T15:01:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 194633.pdf: 5738069 bytes, checksum: 0fff607d18fc05ceac44e6b8af6b130c (MD5) / O objetivo desta tese é apresentar o desenvolvimento de um sistema especialista para sistematização do conhecimento relativo ao projeto de sistemas hidráulicos que facilite o processo de projeto para a confiabilidade e mantenabilidade destes sistemas. O conhecimento sistematizado para confiabilidade e mantenabilidade envolve modelagem confiabilística, análise dos modos de falha e seus efeitos que irão auxiliar no estabelecimento de tarefas de manutenção eficientes e baixo custo para cada componente, conforme a estratégia Manutenção Centrada na Confiabilidade. A sistematização desse conhecimento é baseada no processo de desenvolvimento de um sistema especialista, focando as quatro primeiras etapas: estudo de viabilidade, aquisição do conhecimento, representação do conhecimento e projeto. Este trabalho de tese apresenta, entre outras contribuições, uma ferramenta computacional desenvolvida para inferir manutenções controladas (preditivas), preventivas e corretivas para cada componente nas fases iniciais de projeto de sistemas hidráulicos (mais precisamente para reguladores de velocidade de turbinas hidrelétricas), no processo de aquisição do conhecimento para modelagem confiabilística visando indicação dos principais componentes para execução da função principal do sistema hidráulico e no uso da análise de modos de falha e seus efeitos para indicação de manutenções em componentes com modos de falha críticos que comprometem a função principal, segurança pessoal e ambiental. A tese também apresenta algumas observações referentes a avaliação dos especialistas durante processo de validação do sistema especialista protótipo. Além de avaliar a aplicação do protótipo, estas opiniões contribuem também para sugerir novas perspectivas de estudos na área de mantenabilidade e confiabilidade.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T10:46:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T21:51:43Z : No. of bitstreams: 1 178025.pdf: 15415548 bytes, checksum: 0a8d943c2e3642d7ad725ae526c57349 (MD5)

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T15:04:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T02:45:14Z : No. of bitstreams: 1 139271.pdf: 28916725 bytes, checksum: a69eed2fb83e34a5b2743bc35f7af5a5 (MD5)

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T15:43:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T01:53:28Z : No. of bitstreams: 1 151062.pdf: 136390283 bytes, checksum: d075f8ff56d28ccbf8a1da93765a533f (MD5)

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T00:58:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Esta dissertação apresenta a irnplementação de um Método de ConfIabilidade para Elementos Finitos. O objetivo principal do trabalho é criar uma ferramenta prática para o cálculo de probabilidade de falha em problemas reais de engenharia. Os modelos e métodos de confiabilidade estrutural são apresentados. Os modelos para Interferência entre Populações e para Falha a Primeira Sobrecarga são discutidos em detalhe. No Método de Aproximação de Primeira Ordem, a transformação para o espaço normal padrão e um algoritmo de otimização para procura do ponto de projeto são estudados em detalhe. No Método de Segunda Ordem, a representação de uma equação de estado limite genérica por uma superfície de segunda ordem é analisada. O método de simulação de Monte Carlo é apresentado, com ênfase para os métodos de amostragem por importância. O método da superficie de resposta, que permite a aplicação de simulação em problemas de solução muito demorada, também é apresentado. Os métodos de elementos finitos estocásticos são apresentados. Uma comparação entre o Método de Conflabilidade para Elementos Flnitos e os tradicionais Elementos Finitos Estocásticos de Segundo Momento é feita. O trabalho é implementado na forma de um conjunto de subrotinas para o programa de análise ANSYS. Uma série de exemplos são analisados para verificar a precisao e eficiência do método desenvolvido. Os resultados obtidos são muito satisfatórios para problemas lineares ou levemente não lineares. Sugestões são feitas para melhorar a performance do método em problemas altamente não lineares, bem como para aproveitar as rotinas programadas em programas de confiabilidade mais abrangentes.

Made available in DSpace on 2014-11-10T11:09:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-25Bitstream added on 2014-11-10T11:58:00Z : No. of bitstreams: 1 000794391.pdf: 7637737 bytes, checksum: 4f54338db74e09199571ffee2a2bbee7 (MD5) / Neste trabalho, a programação de tarefas de manutenções preventivas para componentes e equipamentos de sistemas de distribuição de energia elétrica, com foco na confiabilidade dos sistemas, é tratada como um problema de otimização multiobjetivo não linear, restrito, fuzzy,binário e dinâmico. No modelo proposto, busca-se minimizar os custos com a realização de manutenções em equipamentos e componentes dos sistemas de distribuição e maximizar a confiabilidade dos mesmos, sob as restrições de índices de continuidade e frequência do fornecimento de energia elétrica, o DIC e o FIC, da disponibilidade das equipes de manutenção, entre outras. A modelagem é totalmente centrada sobre os índices de confiabilidade dos equipamentos e componentes, os quais são avaliados por uma abordagem envolvendo modelos probabilísticos de falhas e sistemas de inferência fuzzy. Para a solução do modelo utiliza-se um algoritmo evolutivo NSGA-II. A metodologia proposta foi testada em três alimentadores, individualmente, e com um sistema maior composto por esses três alimentadores, todos pertencentes a uma empresa de distribuição de energia elétrica do estado de São Paulo. Os resultados obtidos mostram a capacidade da metodologia de alocar manutenções em seções consideradas prioritárias e de convergir para uma fronteira de Pareto de soluções de qualidade. Também mostram a grande influência da probabilidade de falhas das linhas elétricas, mais especificamente, do conjunto de componentes que suportam os cabos de rede, como cruzetas, isoladores, entre outros; sobre a confiabilidade dos sistemas e, consequentemente, sobre a alocação de manutenções / In this work, the scheduling of preventive maintenance tasks in components and equipment of electric power distribution systems, centered on system reliability is treated as a multiobjective nonlinear optimization, binary, dynamic and restricted problem. A pseudo-index of system unreliability and the costs of preventive maintenance programs are the conflicting objectives of the model proposed. The constraints considered in this modeling are the limits of the service continuity indicators (DIC - Individual Interruption Duration per Consumer unit and FIC - Interruption Frequency individual per Consumer unit) for each set of customers, the availability of maintenance crews and the limits for equipment maintenance. The modeling is focused on the equipment and components reliability indices. These indices are evaluated by an approach involving probabilistic fault models and inference fuzzy system. To solve the model is proposed an evolutionary algorithm NSGA-II. The proposed methodology was tested in three feeders, individually, and on a larger system composed of these three feeders, all belonging to an electricity distribution company in the state of São Paulo. The obtained results show the capacity of the methodology to allocate maintenance in sections considered priority and to converge for a frontier of Pareto with quality solutions. The results also show the great influence of the failure probability of power lines, more specifically, the set of components that support network cables such as crossarms, insulators, among others; about the reliability of the systems and, consequently, on the allocation of maintenance

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-07-06Bitstream added on 2014-06-13T19:48:57Z : No. of bitstreams: 1 campitelli_em_me_ilha.pdf: 1263646 bytes, checksum: 8c37b7f4ddd0230d76c35d0ab31e2adf (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Devido a alta competitividade do mercado de energia junto com a redução dos custos de novas tecnologias que disponibilizam no mercado geradores de energia elétrica de diferentes modelos de variadas capacidades, a custos competitivos, atualmente há uma tendência de utilização de novas fontes para geração de energia elétrica. Neste sentido, de acordo com análises técnicas e econômicas, a inserção de tais geradores pode ser adequada não somente ao longo de redes de transmissão, mas também nas redes de média e baixa tensão. No entanto, estes geradores distribuídos (GDs) podem fazer com que partes do alimentador percam radialidade. Isto possui influência direta na coordenação e ajustes dos dispositivos de proteção instalados ao longo do alimentador, já que a alocação de GD na rede de distribuição acarreta em alterações no perfil de tensão, nos níveis de curto-circuito, estabilidade do sistema, e pode resultar em ilhamento de algumas áreas da rede na ocorrência de falta. Neste trabalho é proposto e implementado um algoritmo computacional que permite a realização de projetos para alocar de forma integrada e otimizada geradores distribuídos e dispositivos de proteção em alimentadores aéreos de distribuição. No desenvolvimento do algoritmo considera-se de forma totalmente integrada os aspectos técnicos e econômicos da alocação, realocação, especificação e coordenação dos dispositivos de proteção em redes aéreas de distribuição com GDs. Para avaliação da eficiência do sistema computacional desenvolvido, são apresentados resultados de testes efetuados em dois alimentadores reais de distribuição, sendo um de 134 e outro de 660 barras. / Currently, there is a tendency for using new generation sources of electric power due to the high competitiveness of the electric power market along with costs reduction of new technologies that make available electric power generators of different types and capabilities. Thus, according to technical and economical analyses, the insertion of such generators can be suitable on not only transmission networks, but also on medium- and low-voltage networks. Nevertheless, these distributed generators (DGs) can make sections of an originally radial feeder turn into loops. It directly affects the coordination and adjustments of protective devices placed on the feeder, because the DG placement changes the voltage profile, the short-circuit currents, the system stability, and can result on islanding of some areas of the faulted network. A computational algorithm that allows the design of projects for placement, in an integrated and optimized way, of distributed generators and protective devices on overhead distribution feeders is presented and implemented in this research project. Technical and economical aspects of placement, replacement, specification and coordination of protective devices on distribution feeders presenting DGs are simultaneously considered for developing the algorithm. In order to analyze the efficiency of the developed computational system, the results for performed tests for two real-life distribution feeders, one 134-node and another 660-node, are presented.

Orientador: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Antonio Padilha Feltrin / Banca: José Carlos de Melo Vieira Júnior / Resumo: Devido a alta competitividade do mercado de energia junto com a redução dos custos de novas tecnologias que disponibilizam no mercado geradores de energia elétrica de diferentes modelos de variadas capacidades, a custos competitivos, atualmente há uma tendência de utilização de novas fontes para geração de energia elétrica. Neste sentido, de acordo com análises técnicas e econômicas, a inserção de tais geradores pode ser adequada não somente ao longo de redes de transmissão, mas também nas redes de média e baixa tensão. No entanto, estes geradores distribuídos (GDs) podem fazer com que partes do alimentador percam radialidade. Isto possui influência direta na coordenação e ajustes dos dispositivos de proteção instalados ao longo do alimentador, já que a alocação de GD na rede de distribuição acarreta em alterações no perfil de tensão, nos níveis de curto-circuito, estabilidade do sistema, e pode resultar em ilhamento de algumas áreas da rede na ocorrência de falta. Neste trabalho é proposto e implementado um algoritmo computacional que permite a realização de projetos para alocar de forma integrada e otimizada geradores distribuídos e dispositivos de proteção em alimentadores aéreos de distribuição. No desenvolvimento do algoritmo considera-se de forma totalmente integrada os aspectos técnicos e econômicos da alocação, realocação, especificação e coordenação dos dispositivos de proteção em redes aéreas de distribuição com GDs. Para avaliação da eficiência do sistema computacional desenvolvido, são apresentados resultados de testes efetuados em dois alimentadores reais de distribuição, sendo um de 134 e outro de 660 barras. / Abstract: Currently, there is a tendency for using new generation sources of electric power due to the high competitiveness of the electric power market along with costs reduction of new technologies that make available electric power generators of different types and capabilities. Thus, according to technical and economical analyses, the insertion of such generators can be suitable on not only transmission networks, but also on medium- and low-voltage networks. Nevertheless, these distributed generators (DGs) can make sections of an originally radial feeder turn into loops. It directly affects the coordination and adjustments of protective devices placed on the feeder, because the DG placement changes the voltage profile, the short-circuit currents, the system stability, and can result on islanding of some areas of the faulted network. A computational algorithm that allows the design of projects for placement, in an integrated and optimized way, of distributed generators and protective devices on overhead distribution feeders is presented and implemented in this research project. Technical and economical aspects of placement, replacement, specification and coordination of protective devices on distribution feeders presenting DGs are simultaneously considered for developing the algorithm. In order to analyze the efficiency of the developed computational system, the results for performed tests for two real-life distribution feeders, one 134-node and another 660-node, are presented. / Mestre

Orientador: Jose Roberto Sanches Mantovani / Banca: Antonio Padilha Feltrin / Banca: Antonio Marcos Cossi / Banca: Benemar Alencar de Souza / Banca: Walmir de Freitas Filho / Resumo: Neste trabalho é proposto um modelo matemático para determinar o impacto da penetração de fontes de geração distribuída nos estudos de planejamento da expansão e de operação de sistemas elétricos de distribuição. A geração distribuída é usada para expandir a capacidade de fornecimento de energia da rede, melhorar a sua eficiência e ainda melhorar os índices de continuidade no fornecimento de energia elétrica aos usuários. O modelo proposto busca minimizar os custos na operação da rede, mantendo a regulação da tensão e obedecendo as restrições de capacidade de fluxo de corrente nos alimentadores e transformadores das subestações, e, por outro lado, maximizar os índices de confiabilidade do sistema. Os índices de confiabilidade da rede estão relacionados com o cálculo do custo da energia não fornecida devido à resposta do sistema de proteção na eliminação de faltas temporárias, assim como do isolamento de faltas permanentes. Neste cálculo é levado em consideração o tipo de cliente que é afetado pela operação normal do sistema de proteção, assim como o funcionamento próprio de cada dispositivo de proteção, sendo, no caso, considerada a instalação de elos-fusíveis, religadores e relés de sobrecorrente. Adicionalmente, considera-se a possibilidade da operação ilhada das fontes de geração distribuída a partir da instalação adequada de relés de sobrecorrente com característica direcional e capacidade de religamento sincronizado. Isto, com vistas à criação de um sistema restaurativo que minimize o custo da energia não fornecida aos usuários conectados à zona ilhada. Para mostrar as vantagens do modelo matemático e da técnica de solução propostos são apresentados e discutidos os resultados obtidos de simulações em um alimentador real de 135 barras / Abstract: This work proposes a mathematical model to analyze the impact of installing distributed generation sources in expansion planning studies and electrical operation of distribution systems. The main focus is to determine the trade-off between the reliability and operational costs of distribution networks when the operation of isolated areas is allowed. The model searches to minimize the network costs by mean of optimal settings of the active power delivered from the power sources connected to the grid. Meanwhile the voltage regulation and the overload condition at the substation transformer and the grid lines are guaranteed. Simultaneously, the type and location of the protective devices initially installed on the protection system are reconfigured in order to minimize the interruption cost, as well as the expenditure for adjusting the protection system to the conditions imposed by the operation of dispersed units. In addition, in order to increase the system reliability, the model attempts to minimize the cost of the energy not supplied to customers due to normal tripping of the protection system in the elimination of temporary faults, as well as the isolation of permanent faults. This calculation takes into account the type of customer being affected by such normal tripping. The isolated operation of dispersed generation is allowed by installing directional overcurrent relays with synchronized reclose capability. The results for a 135-bus real-life power system are presented in order to evidence the advantage of the proposed model / Doutor