Este trabalho apresenta um estudo de viabilidade de um Sistema de Monitoramento de Baixo Custo (SMBC), por meio da observação de ganhos operacionais no caso de serem agregadas funções de monitoramento e controle aos relés eletrônicos dos protetores (equipamentos religadores do sistema de distribuição reticulado), visando a melhoria da qualidade no fornecimento de energia elétrica através da redução dos tempos de reação das concessionárias às falhas, do aumento da vida útil dos equipamentos e redução dos custos operacionais. Um relé para protetores de rede com características apropriadas foi desenvolvido pela empresa Futura, testado nos laboratórios do IEE/USP e instalado em campo, dentro do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento da ANEEL com a concessionária Companhia Energética de Brasília. A operação foi acompanhada por 13 meses avaliando as novas possibilidades de operação remota, os benefícios para a concessionária e os ganhos sociais. Os benefícios do uso do sistema, os ganhos operacionais, gerenciais e sociais, são relatados constatando a viabilidade técnica e econômica da adoção do sistema. Ao final, recomendações para a continuidade da pesquisa são feitas / This work presents a viability study for a Low-cost Monitoring System (SMBC), through the examination of the operational improvements on electrical network distribution systems when new functions are added to network protectors relays allowing remote monitoring and control using typical automation protocols. The improvements on energy supply quality by reducing response times to failures, extension of equipment life and pro-active actions are also evaluated. A network protector relay with the new features have been developed by Futura Automação and tested in the IEE/USP laboratories, within a Research & Development program promoted by the national electrical energy regulator, ANEEL, and the utility Companhia Energética de Brasília (CEB). The 7 new relays have been installed for field operation and for evaluation of the new possibilities of operation and possible gains for the utility took place in 13 months of continuous operation. The benefits, operational improvements, management and social gains are described assuring the technical and economical viability of the system. Recommendations for future research are made

Este trabalho apresenta um estudo de viabilidade de um Sistema de Monitoramento de Baixo Custo (SMBC), por meio da observação de ganhos operacionais no caso de serem agregadas funções de monitoramento e controle aos relés eletrônicos dos protetores (equipamentos religadores do sistema de distribuição reticulado), visando a melhoria da qualidade no fornecimento de energia elétrica através da redução dos tempos de reação das concessionárias às falhas, do aumento da vida útil dos equipamentos e redução dos custos operacionais. Um relé para protetores de rede com características apropriadas foi desenvolvido pela empresa Futura, testado nos laboratórios do IEE/USP e instalado em campo, dentro do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento da ANEEL com a concessionária Companhia Energética de Brasília. A operação foi acompanhada por 13 meses avaliando as novas possibilidades de operação remota, os benefícios para a concessionária e os ganhos sociais. Os benefícios do uso do sistema, os ganhos operacionais, gerenciais e sociais, são relatados constatando a viabilidade técnica e econômica da adoção do sistema. Ao final, recomendações para a continuidade da pesquisa são feitas / This work presents a viability study for a Low-cost Monitoring System (SMBC), through the examination of the operational improvements on electrical network distribution systems when new functions are added to network protectors relays allowing remote monitoring and control using typical automation protocols. The improvements on energy supply quality by reducing response times to failures, extension of equipment life and pro-active actions are also evaluated. A network protector relay with the new features have been developed by Futura Automação and tested in the IEE/USP laboratories, within a Research & Development program promoted by the national electrical energy regulator, ANEEL, and the utility Companhia Energética de Brasília (CEB). The 7 new relays have been installed for field operation and for evaluation of the new possibilities of operation and possible gains for the utility took place in 13 months of continuous operation. The benefits, operational improvements, management and social gains are described assuring the technical and economical viability of the system. Recommendations for future research are made

Esta tese apresenta um algoritmo capaz de detectar eventos que afetam a qualidade de energia e quantificar níveis de distorção harmônica utilizando poucos recursos de processamento. A carga de processamento reduzida é compatível com os processadores utilizados em medidores de faturamento monofásicos de baixo custo. Outros métodos de detecção, que exigem maior capacidade de processamento, podem comprometer o funcionamento destes medidores. O algoritmo proposto utiliza o sinal monofásico amostrado e gera sinais equivalentes a um sistema polifásico virtual capaz de detectar variações de tensão de curta duração e transitórios oscilatórios de baixa frequência. Distorções harmônicas presentes no sinal amostrado podem ser quantificadas em grupos, como múltiplos do número de fases virtuais criadas. São apresentados os algoritmos utilizados e os resultados obtidos com simulações para conversões A/D de 10 e 12 bits. O algoritmo foi testado com um processador de baixo custo com conversor A/D de 10 bits e seus resultados são comparados com as simulações. / This thesis presents an algorithm able to detect events that affect power quality and quantify levels of harmonic distortion using few memory and low processing resources. The reduced processing load is compatible with processors used in low-cost single-phase billing meters. Other detection methods, which require greater processing power, may compromise those meters operations. The proposed algorithm uses the phase sampled signal and generates a virtual equivalent polyphase system, capable of detecting voltage sags, swell and low frequency oscillatory transient signals. The harmonic distortion present in the sampled signal can be quantified in groups, related with the number of virtual phases created. The algorithms were simulated with 10 and 12 bits A/D and the results obtained are shown. A test meter, based on a low-cost processor with a 10 bits A/D converter, was programmed with this algorithm and its results are compared with simulations.

Esta tese apresenta um algoritmo capaz de detectar eventos que afetam a qualidade de energia e quantificar níveis de distorção harmônica utilizando poucos recursos de processamento. A carga de processamento reduzida é compatível com os processadores utilizados em medidores de faturamento monofásicos de baixo custo. Outros métodos de detecção, que exigem maior capacidade de processamento, podem comprometer o funcionamento destes medidores. O algoritmo proposto utiliza o sinal monofásico amostrado e gera sinais equivalentes a um sistema polifásico virtual capaz de detectar variações de tensão de curta duração e transitórios oscilatórios de baixa frequência. Distorções harmônicas presentes no sinal amostrado podem ser quantificadas em grupos, como múltiplos do número de fases virtuais criadas. São apresentados os algoritmos utilizados e os resultados obtidos com simulações para conversões A/D de 10 e 12 bits. O algoritmo foi testado com um processador de baixo custo com conversor A/D de 10 bits e seus resultados são comparados com as simulações. / This thesis presents an algorithm able to detect events that affect power quality and quantify levels of harmonic distortion using few memory and low processing resources. The reduced processing load is compatible with processors used in low-cost single-phase billing meters. Other detection methods, which require greater processing power, may compromise those meters operations. The proposed algorithm uses the phase sampled signal and generates a virtual equivalent polyphase system, capable of detecting voltage sags, swell and low frequency oscillatory transient signals. The harmonic distortion present in the sampled signal can be quantified in groups, related with the number of virtual phases created. The algorithms were simulated with 10 and 12 bits A/D and the results obtained are shown. A test meter, based on a low-cost processor with a 10 bits A/D converter, was programmed with this algorithm and its results are compared with simulations.

Orientadores: Luiz Carlos Pereira da Silva, Rubén Romero Lázaro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T06:44:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SeguraSalas_CresencioSilvio_D.pdf: 13840366 bytes, checksum: 2117cbadc27d0e9ecc44042c7811f3bb (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Redes de distribuição de energia elétrica são continuamente expandidas de forma a atender novos consumidores mantendo padrões de qualidade adequados. Pelo lado do consumo, observa-se no decorrer dos últimos anos que as cargas residenciais, comerciais e industriais vêm sofrendo mudanças na forma de onda da corrente drenada da rede, com aumento evidente do conteúdo não-linear. A alocação de capacitores é uma prática largamente utilizada por empresas de distribuição para reduzir as perdas e melhorar o perfil de tensão da rede. No entanto, no atual contexto de operação, os benefícios da instalação de capacitores podem ser perdidos, sendo que a vida útil dos capacitores pode ser reduzida drasticamente devido à amplificação de correntes harmônicas em uma eventual ressonância com a rede. Esta tese apresenta a modelagem e implementação de uma metodologia simples e prática para lidar com a alocação ótima de bancos de capacitores no cenário atual. Esta metodologia calcula índices de ressonância harmônica e os inclui como restrições adicionais no problema de alocação de capacitores. Os índices são formulados de acordo com as recomendações das normas técnicas mais reconhecidas dentro da área de energia elétrica. Outro aspecto investigado nesta tese envolve a alocação simultânea de capacitores nas redes primárias e secundárias, o que se torna possível e viável com a evolução construtiva dos capacitores de baixa tensão, associada à contínua e expressiva queda nos custos de produção desses equipamentos comparados aos capacitores de média tensão / Abstract: Distribution networks are continually expanded in order to supply new customers still keeping restrict power quality requirements. On the other hand, from the customer's side, it has been observed that over the years the current waveforms drawn by residential, commercial and industrial loads are changing their shape, with a clear increase of non-linear components. Capacitor placement is a common practice among utilities for reducing active power losses and improving the voltage profile of the grid. However, on the present operation context, the benefits of installing capacitors can be partially or totally lost, since the lifetime of capacitors can be drastically reduced due to the amplification of harmonic currents during an eventual resonance with the network. This thesis presents models and implementation of a simple and practical methodology for capacitor placement considering the present scenario. This methodology computes resonance indices, which are included as additional constraints on the capacitor placement problem. The formulated indices are consistent with the recommendations of the most important Standards on the area of distribution systems. Another aspect investigated in this thesis is the simultaneous placement of capacitors on primary and secondary networks, which becomes possible and viable with the evolution of low voltage capacitors in terms of manufacturing techniques and materials, associated with a continuous and significant decline of the production costs of these equipments compared to medium voltage capacitors / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: José Antenor Pomilio, Luiz Carlos Pereira da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T23:21:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MorenoMartinez_RodolfoManuel_D.pdf: 3227759 bytes, checksum: b66cea18c73d62eee160d3b5cf012d1f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O presente trabalho estuda problemas do controle de fluxo de potência e de gestão de ilhamento em sistemas de geração distribuída de pequeno porte nos quais a interface com a rede elétrica sejam feitas por meio de conversores eletrônicos de potência. O sistema completo apresenta conversor "on-line", no qual a potência produzida localmente é totalmente processada pelo conversor, juntamente com uma estrutura "interativa com a rede", na qual o conversor opera para manter determinados padrões de desempenho sem, no entanto, processar potência ativa. É também focalizado o problema de qualidade da energia elétrica, analisando-se maneiras de operar os conversores de modo a mitigar problemas relacionados a harmônicos. Além de estudos de modelagem e simulação, avança-se na implementação experimental de algumas das técnicas analisadas / Abstract: This work studies problems of power flow control and islanding management in small power distributed generation systems in which the interface with the grid is made through electronic power converters. The complete system has "on-line" behavior, in which the power produced locally is fully processed by the converter, and also a structure "line-interactive," in which the converter operates to maintain certain performance standards without, however, process active power. It is also focused on the problem of power quality, analyzing ways to operate the converter in order to mitigate problems related to harmonics. In addition to modeling and simulation, some experimental implementation of the proposed techniques are realized / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: José Antenor Pomilio, Edson Adriano Vendrusculo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-20T02:26:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_Newtonda_D.pdf: 5963220 bytes, checksum: 500403f704e8c3419c8550979ec0b925 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Os filtros híbridos combinam o filtro passivo com o filtro ativo para a obtenção de um filtro que aproveita as qualidades de ambos. O filtro híbrido possui uma redução de potência na sua parte ativa e apresenta um melhor desempenho que o filtro passivo. Existem diferentes topologias de combinações entre o filtro passivo e o filtro ativo, cada uma com suas características. A topologia mais usual é aquela em que o filtro ativo fica em série com o filtro passivo. Neste trabalho será analisada a topologia com o filtro ativo em paralelo com o indutor do filtro passivo. A vantagem desta topologia é a divisão das correntes harmônicas entre ambos os filtros, o que não ocorre na topologia série. O funcionamento do filtro híbrido na compensação das harmônicas de corrente da carga é aprofundado, ampliando as discussões anteriormente publicadas, identificando novas características de operação, contribuindo no estabelecimento de procedimentos de projeto tanto do circuito de potência quanto de controle. Um estudo teórico da atuação do filtro híbrido em um alimentador industrial de média tensão descrito na norma IEEE 519-1992 (workbench) é também apresentado. Resultados experimentais de implementação em um protótipo são apresentados de modo a comprovar a técnica de controle usada e também avaliar a compensação de correntes harmônicas em situações distintas de carga e harmônico de tensão na rede / Abstract: Hybrid Filters combine the passive filter with the active filter to obtain a filter that takes advantage of the qualities of both. The hybrid filter has a power reduction in its active part and presents better performance than the passive filter. There are different topologies of the combinations between the passive filter and the active filter, each with its own characteristics. The most common topology is the active filter in series with the passive filter. In this work the topology that will be analyzed is one where the active filter is parallel to the inductor of the passive filter. The advantage of this topology is the division of the harmonic current between the two filters, this does not occur in the series topology. The operation of the hybrid filter in the compensation of the load harmonic current is improved, expanding the discussions previously published, identifying new characteristics of operation, contributing to the establishment of design procedures in the power circuit as in the control. A theoretical study of the hybrid filter performance in an industrial medium voltage power supply described in IEEE standard 519-1992 (workbench) is presented too. Experimental results from a prototype implementation are presented in order to check the control technique used and also to evaluate the current harmonic compensation in different situations of the load and harmonic voltage in the source / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica