Esta dissertação aborda o cálculo da taxa de crescimento da tensão de restabelecimento transitória (TCTRT), considerando o caso de falha na barra, durante a abertura do primeiro polo e o cálculo da tensão de restabelecimento transitória (TRT) nos primeiros instantes de tempo, incluindo o efeito da capacitância. Os principais casos possíveis de falha na barra foram analisados e os resultados demonstraram a precisão das expressões obtidas. Normalmente, o cálculo da TCTRT e da TRT é feito por meio de simulações em programas de transitórios eletromagnéticos em que há rotinas específicas para a extração dos valores destas, porém, em determinadas condições, podem ocorrer oscilações ou imprecisões numéricas. Por ser um assunto de grande interesse convém desenvolver expressões que possam esclarecer resultados duvidosos sem a necessidade de artifícios de redução do passo de integração a valores muitas vezes não factíveis. As expressões obtidas neste trabalho podem ser utilizadas não só para se obter de forma precisa e simplificada os valores da taxa de crescimento da tensão de restabelecimento transitória de um circuito real, assim como os valores da TRT nos primeiros instantes de tempo. / This study is focused on the rate of rise of transient recovery voltage (RRTRV) calculation considering the case of bus fault, during the first pole to open, and also includes the transient recovery voltage (TRV) calculation, in the first instants of time, including the capacitance effect. The main cases of bus fault have been evaluated and demonstrate that the expressions developed in this study are relevant and with good precision. Usually, the RRTRV and the TRV are calculated with the use of simulation programs, using specific routines, nevertheless, in certain conditions, there might be oscillations and numeric imprecisions which requires a mathematic expression. This topic is of great interest and it is important to have mathematical expressions that could clarify doubtful results. The expressions obtained in this study can be use in a very simples and effective mode to calculate RRTRV and the TRV in the first instants of time, considering a real life circuit.

Esta dissertação aborda o cálculo da taxa de crescimento da tensão de restabelecimento transitória (TCTRT), considerando o caso de falha na barra, durante a abertura do primeiro polo e o cálculo da tensão de restabelecimento transitória (TRT) nos primeiros instantes de tempo, incluindo o efeito da capacitância. Os principais casos possíveis de falha na barra foram analisados e os resultados demonstraram a precisão das expressões obtidas. Normalmente, o cálculo da TCTRT e da TRT é feito por meio de simulações em programas de transitórios eletromagnéticos em que há rotinas específicas para a extração dos valores destas, porém, em determinadas condições, podem ocorrer oscilações ou imprecisões numéricas. Por ser um assunto de grande interesse convém desenvolver expressões que possam esclarecer resultados duvidosos sem a necessidade de artifícios de redução do passo de integração a valores muitas vezes não factíveis. As expressões obtidas neste trabalho podem ser utilizadas não só para se obter de forma precisa e simplificada os valores da taxa de crescimento da tensão de restabelecimento transitória de um circuito real, assim como os valores da TRT nos primeiros instantes de tempo. / This study is focused on the rate of rise of transient recovery voltage (RRTRV) calculation considering the case of bus fault, during the first pole to open, and also includes the transient recovery voltage (TRV) calculation, in the first instants of time, including the capacitance effect. The main cases of bus fault have been evaluated and demonstrate that the expressions developed in this study are relevant and with good precision. Usually, the RRTRV and the TRV are calculated with the use of simulation programs, using specific routines, nevertheless, in certain conditions, there might be oscillations and numeric imprecisions which requires a mathematic expression. This topic is of great interest and it is important to have mathematical expressions that could clarify doubtful results. The expressions obtained in this study can be use in a very simples and effective mode to calculate RRTRV and the TRV in the first instants of time, considering a real life circuit.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-04-17T13:51:49Z No. of bitstreams: 1 HENRIQUE NUNES DE SANTANA – DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2017.pdf: 2930914 bytes, checksum: a4c0e297d62f2854c085762512fb6f16 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-17T13:51:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HENRIQUE NUNES DE SANTANA – DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2017.pdf: 2930914 bytes, checksum: a4c0e297d62f2854c085762512fb6f16 (MD5) Previous issue date: 2017-08-18 / Capes / Neste trabalho, é avaliada aplicabilidade de sensores de acoplamento capacitivo na detecção dos sinais emitidos por arcos elétricos em contatos de disjuntores. Adicionalmente, é investigada a possibilidade de correlacionar estes sinais com nível de degradação dos contatos de arco. A aplicabilidade dos sensores é avaliada por meio da comparação dos sinais detectados pelos mesmos, com os sinais detectados por uma antena direcional em banda larga, tanto no domínio do tempo quanto no domínio da frequência. Para a análise da correlação entre o nível de degradação dos contatos de arco e os sinais detectados, atributos de estatística descritiva da duração e da energia dos sinais foram avaliados. A análise dos resultados evidenciou que os sensores de acoplamento capacitivo são capazes de detectar os sinais emitidos pelos arcos elétricos. Também foi evidenciado que a sensibilidade de detecção dos sensores depende da posição na qual foram instalados ao longo do polo analisado. No caso dos disjuntores utilizados neste trabalho, a melhor posição para a instalação dos sensores foi a posição mais próxima do terminal inferior do polo. A flexibilidade e o valor da constante dielétrica devem ser avaliados no momento da escolha do material empregado na confecção dos sensores, uma vez que sensores pouco flexíveis podem sofrer danos ao serem instalados no polo do disjuntor e, constantes dielétricas elevadas podem prejudicar os ganhos dos respectivos sensores. A correlação entre os sinais dos arcos elétricos detectados pelos sensores e o nível de degradação dos contatos de arco é possível, quando os atributos estatísticos da média, desvio padrão, curtose e mediana obtidos da energia dos referidos sinais são avaliados. / In this work, is evaluated the applicability of capacitive coupling sensors in the detection of signals emitted by electric arcs in circuit breaker contacts. In addition, the possibility of correlating these signals with the arcing contacts degradation level is investigated. The sensors applicability is investigated by comparing the signals detected by them with the signals detected by a broadband directional antenna in both time and frequency domain. For the analysis of the correlation between the arcing contacts degradation level and the detected signals, descriptive statistical attributes of the duration and energy of the signals were evaluated. The analysis of the results showed that the capacitive coupling sensors are able to detect the signals emitted by the electric arcs. It was also evidenced that the sensor detection sensitivity depends on the position in which they are installed along the analyzed pole. In the case of the circuit breakers used in this work, the best position for the installation of the sensors was the one closest to the lower terminal of the pole. The flexibility and value of the dielectric constant must be evaluated when choosing the material used in the construction of the sensors, since weak sensors can be damaged when installed at the pole of the circuit breaker, and high dielectric constants can affect the gains of the respective sensors. The correlation between the electric arcs signals detected by the sensors and the arcing contacts degradation level is possible, when the statistical attributes of the mean, standard deviation, kurtosis and median obtained from the energy of these signals are evaluated.

Orientador: Fábio Bertequini Leão / Resumo: O sistema de proteção tradicional de sistemas de distribuição predominantemente utiliza relés de sobrecorrente alocados na subestação e religadores automáticos ao longo dos alimentadores principais coordenados com fusíveis em ramais laterais. A inserção de GD (Geração Distribuída) na rede de distribuição pode causar diversos impactos do ponto de vista da proteção do sistema. Um dos impactos mais expressivos é a perda de coordenação dos dispositivos tradicionalmente empregados, devido a inserção da GD possibilitar fluxos de potência bidirecionais na rede. Portanto, neste trabalho é proposta uma solução para proteção e monitoramento da rede de distribuição considerando a inserção de fontes dispersas de energia. O sistema proposto é baseado na separação da rede de distribuição em zonas de proteção de acordo com a possibilidade de ilhamento da GD. Para o monitoramento da rede são empregados sensores indicadores de falta. Um método denominado Método de Degrau de Correntes (MDC) é proposto para identificação e localização de faltas a partir dos dados de monitoramento da rede em tempo real. Uma estratégia de restauração é proposta baseada nos resultados obtidos pelo MDC. Para os estudos, utilizou-se do software de simulação de Sistemas Elétricos de Potência DIgSILENT Power Factory 14.0, empregado para análise de fluxo de potência e verificação de estabilidade nas situações pós-falta. O software MATLAB (MATrix LABoratory) é empregado para o desenvolvimento do algoritmo e metodologia ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The traditional protection system uses predominantly overcurrent relays allocated in substation and automatic reclosers along the main feeders coordinated with fuses in side branches. The penetration of GD (Distributed Generators) in distribution systems can cause different impacts in terms of system protection. One of the most significant impacts is the loss of coordination of the protection devices traditionally employed due to insertion of GD, which allows bidirectional power flows on the network. Therefore, this work proposes a solution for protection and monitoring the distribution network considering the insertion of dispersed energy resources. The proposed system is based on the separation of the distribution network in protection zones in accordance with the possibility of islanding of GD. For network monitoring fault indicators sensors are employed. A method called Currents Step Method (MDC) is proposed to identify and locate faults based on the network monitoring data in real time. A restoration strategy is proposed based on the results obtained by the MDC. For the studies, the DIgSILENT Power Factory 14.0 was employed to carry out power flow and stability analysis. The MATLAB (Matrix Laboratory) software was also used to develop the algorithm and methodology of identification, fault location and isolation of the distribution network using the data provided by the DIgSILENT. Regarding the results, it was noticed that the algorithm has a high reliability for the mos... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Os inversores multiníveis podem se beneficiar de filtros de saída reduzidos devido ao menor conteúdo harmônico do sinal sintetizado, dado que suas saídas possuem menores diferenças de tensão durante seu chaveamento. Sua desvantagem é causada pelo elevado número de chaves controladas normalmente necessário para seu funcionamento, e seus circuitos auxiliares. No objetivo de reduzir o número de chaves utilizadas em um inversor de sete níveis, uma nova topologia para um inversor de sete níveis de tensão é apresentada, construída a partir de duas fontes de tensão assimétricas conectadas em série e seis chaves semicondutoras. Este trabalho analisa os princípios de operação desta topologia e a lógica de chaveamento necessária para seu funcionamento. O arranjo proposto não oferece a possibilidade de redução de tensão sobre as chaves, conforme apresentado nas topologias clássicas de inversores com ponto neutro grampeado a diodo ou capacitor e de células em série, mas reduz a quantidade dos componentes necessários para a composição dos sete níveis, sendo possível utilizá-lo em inversores de baixa tensão, devido à seu menor tamanho e complexidade. O estudo apresenta a estrutura resultante em forma de um inversor monofásico por modulação de largura de pulso com disposição das portadoras em oposição de fase, com sete níveis igualmente espaçados, utilizando apenas seis chaves e duas fontes de tensão com alimentação assimétrica, em que a principal fonte tem o dobro da tensão da outra fonte. O funcionamento da topologia é verificado em simulação e implementação de protótipo de 860W. Uma outra versão também é apresentada analiticamente, com melhor grampeamento da tensão, utilizando oito chaves comandadas com uma lógica mais simplificada. Por fim, algumas propostas são sugeridas para a geração dos dois barramentos de tensão necessários. / Multilevel inverters can benefit from reduced output filters due to the lower harmonic content of the synthesized signal, since their outputs have lower voltage differences during their switching. Its disadvantage is caused by the high number of controlled switches and its auxiliary circuits normally required for its operation. In order to reduce the number of switches used in a seven-level inverter, a new topology for a seven level and its auxiliary circuits inverter is presented, constructed from two asymmetrical voltage sources connected in series and six semiconductor switches. This work analyzes the principles of operation of this topology and the switching logic required for its operation. The proposed arrangement does not offer the possibility of voltage reduction on the switches, as presented in the classical inverters topologies with diode or capacitor clamping or the series connected cells, but it reduces the amount of components necessary for the composition of the seven levels, being possible to use it in low voltages inverters, due to its smaller size and complexity. The study presents the resulting structure in the form of a single-phase inverter, using the pulse-width modulation with phase-contrast carriers technique, with seven equally spaced levels, using only six switches and two voltage sources with asymmetrical voltages, in which the main source has double the voltage of the other. The operation of the topology is checked with simulation and an implementation of a 860W prototype. Another version is also presented analytically, with better voltage clamping, using eight keys controlled with a more simplified logic. Finally, some proposals are suggested for the generation of the two necessary voltage rails.

The working condition of the electrical transmission systems is a factor that takes a lot of concern among energy suppliers and users. To maintain appropriate conditions for operation of the system is important in all aspects. For this purpose, several devices are used, monitoring and protection electrical devices, for example. These include the fault current limiter, with this device you can limit the fault current in the bus or lines of the electrical system. In this work, it is proposed to accomplish the selection and allocation of fault current limiters devices in electrical systems to minimize the short-circuit current, considering the device cost and the cost due to technical losses. For this, it has been used the multi-objective genetic algorithm NSGA-II for his known efficiency in optimization problems in electrical systems. The proposed algorithm was applied in benchmark systems, a 30-bus and a 57-bus, and the systems were simulated with and without the presence of the devices for comparison and validation of results. / A condição de funcionamento dos sistemas elétricos de transmissão é um fator que demanda muita preocupação por parte dos fornecedores e usuários de energia. Manter condições adequadas para a operação do sistema é importante em todos os aspectos. Para este fim, vários equipamentos são utilizados, dispositivos elétricos de monitoramento e proteção, por exemplo. Entre eles, estão os dispositivos limitadores de corrente de curto-circuito. Com este dispositivo é possível limitar a corrente de falta nas barras ou linhas do sistema elétrico. Neste trabalho, propõe-se realizar a seleção e alocação de dispositivos limitadores de corrente de curto-circuito em sistemas elétricos de modo a minimizar a corrente de curto-circuito, considerando o custo do dispositivo e o custo devido à perdas técnicas. Para isso, foi utilizado o algoritmo genético multiobjetivo NSGA-II por sua já conhecida eficiência em problemas de otimização em sistemas elétricos. O algoritmo proposto foi aplicado em sistemas teste de 30 e 57 barras e os sistemas foram simulados com e sem a presença dos dispositivos para efeito de comparação e validação dos resultados.