Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2013-07-15T21:16:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T19:54:30Z : No. of bitstreams: 1 99965.pdf: 2748025 bytes, checksum: 859a8a0bbc681dd34642fe2551bd91ea (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial, Florianópolis, 2010. / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:18:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275243.pdf: 2362534 bytes, checksum: 3335d00a50bbade8daf92c06128eee6a (MD5) / A utilização de redes de sensores sem fio, nos últimos anos, vem ganhando espaço, tornando-se uma tendência para a área de metrologia. A Fundação CERTI, visto a potencialidade de tais redes, está desenvolvendo o Projeto SensIInt, fundamentado na conceituação, modelagem e prototipagem de um "Sistema Modular de Sensores Inteligentes e Integráveis". Apesar do avanço expressivo na área, tais redes apresentam uma série de desafios, dentre os quais: aumentar a eficiência energética e diminuir custos da rede. Assim sendo, este estudo atuará nas soluções destas questões, focando para isso na redução das transmissões. Agora, entretanto, o problema é como reduzir o número de transmissões e o volume de dados transmitidos sem causar grandes impactos na incerteza de medição. Para alcançar os objetivos almejados, foi proposto o uso de técnicas de taxa de transmissão adaptativa. Tais técnicas foram testadas e avaliadas dentro da aplicação-teste do Projeto SensIInt, monitoramento ambiental, por meio de simulações computacionais. Os resultados são realmente favoráveis, já que as técnicas propostas ofereceram uma economia de mais de 90% no número de transmissões, sem aumentar a incerteza de medição final. Para o Projeto SensIInt a utilização de técnicas de taxa de transmissão adaptativa resulta no aumento da eficiência energética da rede e no corte de custos, possibilitando a otimização do sistema.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:02:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 221024.pdf: 5945833 bytes, checksum: 2642c9a507ca286163b9783920de90b6 (MD5) / Este trabalho aborda o desenvolvimento e a implementação computacional de formulações conformes e não-conformes para realizar o movimento em máquinas elétricas rotativas, com interpolação de primeira ordem e ordem elevada, de forma a estudar o desempenho destas formulações na precisão do cálculo do torque e da força eletromotriz para deslocamentos pequenos do rotor em relação à dimensão dos elementos no entreferro. As formulações implementadas computacionalmente para a modelagem do movimento (Banda de Movimento, Mortar e Multiplicadores de Lagrange) são testadas em três máquinas levando em consideração a discretização, a ordem de interpolação e a dimensão do entreferro de forma a obter-se a precisão e velocidade de cálculo de cada método.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:04:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 281833.pdf: 1713087 bytes, checksum: d911ca2f405905bbcc6b400d8996d5ee (MD5) / Esta dissertação aborda o desenvolvimento de um sistema embarcado próprio para ser aplicado na medição de correntes elétricas utilizando bobina de Rogowski como transdutor. Em específico, trata da parte da eletrônica embarcada de um sistema desenvolvido que pode ser aplicado no monitoramento de corrente de fuga de para-raios de alta tensão a fim de auxiliar a avaliação das condições operacionais. Assim, o trabalho se restringe a uma parcela do desenvolvimento do sistema de medição de corrente. Sob o aspecto dos dados mensurados, implementou-se rotinas para a obtenção de valores de corrente de pico, de corrente eficaz (RMS), da taxa total de distorção harmônica (THD), bem como fornece uma análise harmônica da forma de onda mensurada. O sistema embarcado é alimentado por baterias e conta com circuitos para tratamento e condicionamento de sinal, um microcontrolador do tipo ARM (Advanced Risc Machines), mostrador gráfico e sistema de monitoramento remoto através de um módulo de rádio. Apresentam-se algumas formas de onda medida e são realizadas comparações dos valores medidos para validar o sistema desenvolvido.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:02:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320585.pdf: 4182638 bytes, checksum: 02a21b067c23556c490f50767ef6c939 (MD5) Previous issue date: 2013 / Nesta dissertação é desenvolvida uma estratégia de estimação de estados em dois estágios para incorporar medidas fasoriais à estimação de estados em sistemas de potência. O primeiro estágio consiste de um estimador convencional, que processa apenas medidas oriundas do sistema SCADA. Nenhuma restrição é imposta ao seu algoritmo de solução. O segundo estágio é formado por um estimador que processa medidas fasoriais sincronizadas combinando-as com o resultado do primeiro estágio, de modo a obter, em uma etapa de pós processamento, a estimativa final combinada dos dois sistemas de medição.O segundo estágio é formulado em coordenadas retangulares, resultando em um modelo de medição linear. Como consequência, não é necessário recorrer a métodos iterativos e a solução é obtida de forma direta. A contrapartida da mudança do sistema de coordenadas é que as características estatísticas dos dados (e dos resultados do primeiro estágio) são alteradas. Além disso, as matrizes do problema passam a apresentar uma estrutura em blocos 2 x 2.Para solucionar o problema do segundo estágio foi desenvolvido um estimador de estados ortogonal baseado nas rotações de Givens em blocos. Este algoritmo, e a extensão matricial das rotações rápidas de Givens, são desenvolvimentos próprios deste trabalho que atendem às características do problema do segundo estágio sem abrir mão da robustez numérica.A metodologia proposta é avaliada através de casos de estudo conduzidos com os sistemas-teste de 14, 30 e 57 barras do IEEE. Resultados numéricos indicam melhoria na qualidade dos estados estimados quando todas as propriedades estatísticas e estruturais do problema do segundo estágio são consideradas através do método ortogonal baseados nas rotações de Givens em blocos <br> / Abstract: This thesis addresses a two-stage strategy to incorporate phasor measurements to power system state estimation. The ?rst stage consists of a conventional state estimator, which processes measurements acquired from SCADA systems only. No restriction is imposed upon its solution algorithm. The second stage processes phasor measurements combining them with the results of the ?rst stage in order to obtain, in a post-processing step, a ?nal state estimate based ondata from both measurement systems. The second stage formulation makes use of rectangular coordinates, resulting in a linear measurement model. Therefore, it is not necessary to rely on iterative methods and the solution is directly obtained. The price to be paid for this transformation is that the data statistical properties are modi?ed. Additionally, matrices of the measurement model of the second stage present a 2×2 block structure. An orthogonal state estimator based on a block form of Givens rotations has been developed in this thesis to solve the second stage. This algorithm, and the extended matrix form of fast Givens rotations, are developments of this thesis that meet the second stage requirements without com promising numerical robustness. Case studies are conducted on IEEE benchmark systems to evaluate the proposed methodology. Numerical results indicates quality improvements in the estimates when all statistical and structural properties of the second stage are considered through the proposed method.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:17:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 321636.pdf: 31550860 bytes, checksum: c47058e82c23acbd72d0dec1e4b1ce26 (MD5) Previous issue date: 2013 / Nesta tese apresentam-se os procedimentos envolvidos na implementação prática de uma microrrede composta por um arranjo fotovoltaico de 1 kW,um aerogerador de 1 kW, uma célula a combustível de 1,2 kW e um banco de supercapacitores de 31,5 F/ 250V. O sistema, concebido de maneira apermitir o suprimento ininterrupto de energia a uma carga crítica cc, é capazde operar em dois modos distintos: interligado à rede ou isolado. Quandooperando no modo interligado, a rede elétrica da concessionária se fazpresente, absorvendo a energia excedente nos momentos em que a geraçãorenovável superar a demanda, ou complementando-a, caso contrário.Ressalta-se que neste modo de operação a célula a combustível, por ser afonte cujo custo de despacho é o mais elevado (cenário brasileiro), jamais éacionada. Em contrapartida, no modo isolado, devido à ausência da rede, aoperação do sistema fica condicionada à potência das fontes renováveis,sendo a célula a combustível acionada apenas em casos críticos, de forma aassegurar a continuidade de energia à carga e a autonomia do sistema,definida, por sua vez, pelo montante de hidrogênio estocado. Além daanálise dos resultados inerentes a oito distintos cenários, oriundos dasvariadas combinações de geração e demanda, o trabalho apresentametodologias de escolha, projeto e dimensionamento e controle dosconversores estáticos que compõem cada um dos estágios de processamentode energia, aprofunda a discussão a respeito da geração descentralizada,propõe uma estratégia de controle do fluxo de potência entre as fontesrenováveis, a rede elétrica e a carga crítica e aborda os efeitos relacionadosao emprego de bancos de supercapacitores na estabilidade de sistemascompostos por múltiplas fontes. Por fim, resultados de simulação eexperimentação são apresentados como forma de validar os conceitos. <br> / This work presents the procedures related to the practical implementation of a microgrid composed of 1 kW photovoltaic array, a 1 kW wind generator, a 1.2 kW fuel cell and a supercapacitor bank of 31,5 F/ 250V. The system, designed for allowing the uninterrupted maintenance of critical dc load, is able to operate in two distinct modes: grid-connected or stand alone. When in grid-connected mode, the main grid absorbs the extra generated power or complementing it, depending on the load requirements. In this mode, the fuel cell is never active due its high cost (Brazilian scenario). On the other hand, in standalone mode, the load demand is exclusively supplied by the renewable energy sources. However, the fuel cell is started only if there is not enough power provided by the photovoltaic array and wind turbine generator. Thus, the system autonomy is limited to the amount of stored hydrogen. Besides the analysis concerning the results from eight distinct scenarios, obtained by the combination of power generation and load demand, this work presents the methodologies related to the choice, design, size, and control of the employed power converters, discusses about the concept of decentralized generation, proposes a strategy to control the power flow among the renewable energy source, the main grid and the critical load and describes the effects of supercapacitor banks employment on the microgrid stability. Finally, results from simulation and experimentation are used in order to validate the concepts.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:57:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319061.pdf: 71734169 bytes, checksum: cf544285594f4cd08aaf1fe051ad9970 (MD5) Previous issue date: 2013 / Neste trabalho apresenta-se um estudo sobre inversores trifásicos multiníveis em corrente, para o acionamento de motores elétricos. Visando à aplicação em sistemas elétricos de propulsão, alimentados com baterias de baixa tensão, é avaliada uma estrutura de inversor cinco níveis em corrente (5L-CSI). São discutidos métodos de modulação PWM para esta estrutura, bem como a proposição de uma técnica de modulação no espaço vetorial que otimiza aspectos como: redução de níveis de ondulação de tensão nos componentes passivos; equilíbrio na distribuição de perdas nos dispositivos semicondutores; balanço das condições de operação nos componentes magnéticos e redução do volume destes. A implementação do algoritmo de modulação e a obtenção de resultados experimentais são realizadas em um protótipo do 5L-CSI de 2,2 kW. É analisada a modelagem de um conversor eletrônico, composto por um estágio de entrada CC-CC e pelo 5L-CSI, com o intuito de efetuar o controle de um motor síncrono a imãs permanentes. Para verificar a viabilidade do uso do 5L-CSI, em um sistema de propulsão para pequenas embarcações, é apresentado um procedimento para o cálculo das perdas elétricas, visando estimar o rendimento de um sistema de acionamento de 12 kW. <br> / Abstract : This work presents a study on three-phase multilevel current source inverters, to drive electric motors. A five-level current source inverter structure (5L-CSI) is evaluated, aiming to apply it on electric propulsion systems with low voltage batteries. PWM modulation strategies are discussed for this structure, and also, a space vector modulation (SVM) technique is proposed. The proposed SVM optimizes: voltage ripple level on passive components; semiconductor losses distribution and volume reduction of magnetic components. The modulation algorithm implementation is carried out in a 2.2 kW 5L-CSI prototype, providing experimental results. The electronic converter, composed of a dc-dc input stage and a 5L-CSI is mathematically modeled, in order to control a permanent magnet synchronous machine. To verify the 5L-CSI feasibility on small boat propulsion systems, a procedure to calculate the electrical losses is presented, providing the efficiency estimation of a 12 kW drive system.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:15:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325015.pdf: 2319151 bytes, checksum: 38979d972736445d0bc307ee29ac9d7a (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho tem como objetivo apresentar um sistema capaz de medir de forma direta a temperatura e a inclinação dos condutores de uma linha de transmissão e enviar esses dados por uma via sem fio. O sistema é capaz de operar sob a influência dos campos eletromagnéticos radiados por uma linha de transmissão de 230 kV e ainda prover alimentação para os circuitos eletrônicos relacionados de forma autônoma, sem dependência de baterias ou luz solar. Para isso foi desenvolvido um equipamento que é climpado ao redor do condutor de interesse de forma a prover apoio mecânico aos sensores e possibilitar que o mesmo possa obter a energia elétrica para seu funcionamento por meio da indução magnética. No escopo do monitoramento das grandezas envolvidas na operação das linhas de transmissão, esse dispositivo fornece informações necessárias a fim de se otimizar a capacidade de transmissão de uma linha, permitindo que a mesma opere em condições de corrente além das nominais especificadas em projeto, quando as condições climáticas ao longo da linha forem favoráveis. O ponto de vista conservador sob o qual são concebidos projetos de linhas de transmissão estipula valores de ampacidade que em determinadas situações poderiam ser maiores sem colocar em risco os condutores e a segurança da operação. O conhecimento da temperatura e inclinação do cabo em tempo real permite que a corrente possa ser aumentada sem sobreaquecimento dos cabos condutores e consequente aproximação do solo além do permitido. Embora os resultados obtidos com o sistema desenvolvido sejam satisfatórios, é desejável que este sensor trabalhe associado a outros pares ao longo de uma linha a fim de se obter maior amostragem dos pontos medidos visando confiabilidade em seu uso, considerando que variações microclimáticas ao longo da linha podem acarretar em pontos críticos de risco térmico que devem prioritariamente ser levados em consideração durante a operação da linha. O sistema ainda permite a adição de outros sensores de monitoramento meteorológico.<br> / Abstract : This work aims to present a system capable of measuring temperature and inclination of the conductors of a power transmission line directly and send this data by wireless. The system is capable of operating under the influence of electromagnetic fields inherent to a transmission line of 230 kV and provides power to the corresponding electronic circuitry autonomously, without the need of batteries or sunlight. For this we developed a device that is clamped around the conductor of interest in order to provide mechanical support to the sensors and allow it to get electricity for its operation by magnetic induction. In the context of monitoring the measurements involved in the operation of the transmission lines, this device provides necessary information in order to optimize the transmission capacity of a line, allowing it to operate over the nominal current condition specified in its design, when climate conditions along the line are favorable. The conservative point of view under which design of transmission lines are made stipulates ampacity values, which in certain situations could be larger without endangering wires and operation safety. The monitoring of temperature and inclination of the cable in real time allows an increase of the electric current without overheating it and the resulting cable to ground clearance reduction beyond safety limits. Although the results obtained with the developed system are satisfactory, it is desirable to work in conjunction with other sensor pairs along a line in order to obtain more measuring points on it, rendering the data more representative for its use, since microclimatic variations along the line can result in critical points of thermal risk that should be taken into consideration during the operation of the line. The system also allows the addition of other sensors for weather monitoring.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T11:53:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 204072.pdf: 4243559 bytes, checksum: 1bc87ff64847aaadbf6352bb0e858613 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T01:07:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T01:32:38Z : No. of bitstreams: 1 184725.pdf: 5376536 bytes, checksum: 0cb41f57b3af585da915344f4e4c8348 (MD5) / Neste trabalho de mestrado são apresentadas as diversas etapas do desenvolvimento de um Sistema Especialista Baseado em Regras, proposto para auxiliar os operadores de subestações de sistemas de transmissão de energia elétrica na tarefa de recompor o sistema após contingências com desligamentos definitivos. As características do problema da recomposição de sistemas de potência (aspecto combinatorial, solução em vários estágios, diversos critérios a serem atendidos) dificultam a obtenção de soluções satisfatórias através de métodos analíticos. O Sistema Especialista desenvolvido visa dar apoio na etapa fluente da recomposição, quando os operadores realizam uma seqüência de manobras específica para cada situação, a partir de instruções de operação preparadas atavés de estudos prévios, sem necessidade de troca de informações com o centro de operação do sistema. O conhecimento armazenado na base de regras do sistema especialista foi adquirido a partir dos manuais de operação e de especialistas na área. O sistema possui integração com um Sistema de Supervisão e Controle, permitindo a obtenção direta de informações da rede elétrica, sem a entrada de dados pelo operador. Apesar do grande número de regras colocadas na base de conhecimento, o uso de uma estrutura modular facilita a etapa de verificação e validação da ferramenta, assim como futuras manutenções. Os benefícios diretos que podem ser obtidos com o uso deste sistema são a diminuição da duração das interrupções de fornecimento e da probabilidade de erros humanos durante a recomposição.