Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-29T04:06:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334758.pdf: 3353118 bytes, checksum: 3487a0ed688ea570daf9da95a7b24b9c (MD5) Previous issue date: 2015 / Na busca contínua pela otimização de seus processos, as cooperativas de eletrificação rural têm a importante tarefa de reduzir as perdas elétricas durante a sua atividade fim, a qual se destina a distribuição de energia elétrica em níveis de média e baixa tensão em zonas rurais e pequenos centros urbanos. No caso das empresas representadas pela Federação das Cooperativas de Energia do Estado de Santa Catarina (FECOERUSC), atualmente o único dado que possuem com relação às perdas elétricas é o seu valor total, que varia de 8% a 24%. De maneira sucinta, as perdas são classificadas como perdas técnicas e perdas não técnicas (comerciais). Este trabalho teve como objetivo principal o estudo das perdas elétricas em média e baixa tensão nas cooperativas que compõem o sistema da FECOERUSC. Neste sentindo, apresenta-se uma nova metodologia baseada em teoria de fluxo de potência capaz de classificar e estimar com maior precisão as perdas técnicas e a existência de perdas não técnicas das redes das cooperativas de eletrificação rural. Com apoio de um sistema de medição em dois níveis, compara-se a energia que está sendo injetada no transformador de distribuição com a energia consumida no cliente final. Dessa forma, é possível estimar um perfil para a perda técnica na rede de baixa tensão e verificar uma potencial perda comercial na instalação, assumindo com referência a medição. Os resultados apresentados neste trabalho foram obtidos a partir de estudos com dados reais de alimentadores das cooperativas da FECOERUSC.<br> / Abstract : In the continuous search for its own optimization processes, the Rural Electrification Cooperatives in Brazil have the important task of reducing electrical losses during its main activity, which consists of delivering electricity to the end user (custumer) through medium and low voltage networks to rural areas and small urban communities. Currently, for the Rural Electrification Cooperatives represented by the Federation of Rural Electrification Cooperatives of the State of Santa Catarina (FECOERUSC), the only data they have regarding electrical losses is their total value, which ranging from 8% to 24%. In general, the losses are classified as technical and non-technical (commercial) losses. The main goal of this work was to study the electrical losses in medium and low voltage into cooperatives that belong to the FECOERUSC system. Therefore, a new methodology based on power flow theory was proposed to classify and estimate more precisely the technical and non-technical losses in the networks of rural electrification cooperatives. With the support of a two level measuring system, comparisons between the energy injected into a transformer and the energy consumed on the end user are performed. Hence, it is possible to estimate a profile to the technical loss in the Low Voltage network and verifying the potential commercial losses into network assuming such measured as reference. The results discussed through this dissertation were based on real data from feeders of FECOERUSC system.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-10-13T04:05:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334963.pdf: 7051818 bytes, checksum: 50b6214ac0bbc9b8d75cc5c5b20b966a (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho apresenta uma proposta para a estimação simultânea das variáveis de estado e da topologia da rede no contexto da modelagem em tempo real do sistema elétrico de potência. O método considera a modelagem no nível de seção de barra para parte do sistema, de modo que as subestações selecionadas são representadas de forma explícita pelos disjuntores, chaves e conexões que as formam. A metodologia proposta é baseada nas informações disponíveis sobre os \emph{status} de tais dispositivos, que são tratadas como informação \emph{a priori} da topologia para ser processada por um estimador especializado. O resultado abrange não somente estimativas para os estados convencionais do sistema, mas também para a topologia da rede. Desta maneira, a topologia presumida é, ao final do processo, validada ou corrigida com base nas informações contidas nas medidas analógicas disponíveis ao estimador de estados. Para resolver o problema de Estimação Integrada de Estados e Topologia, utiliza-se neste trabalho a formulação pelo método dos mínimos quadrados ponderados, cuja solução é obtida mediante um algoritmo baseado na versão rápida das rotações ortogonais de Givens. Entretanto, a dissertação também aborda o processamento de erros grosseiros tendo por base outros algoritmos de estimação de estados fundamentados no método dos mínimos quadrados ponderados. O desempenho da estimação integrada de estados e topologia é avaliado e validado através da sua aplicação aos sistemas-teste IEEE 14, 30 e 57 barras.<br> / Abstract : This research addresses the simultaneous estimation of state variables and network topology in the context of power system real-time modeling. The proposed method assumes that selected substations are modeled at the bus section level, so that the corresponding circuit breakers and disconnects are explicitly represented. Available information on the statuses of such switching branches are then treated as a priori topology information to be processed by a specialized estimator. Its outcome comprises estimates not only for the conventional states, but also for the network topology. Therefore, the initially assumed topology will eventually be either validated or corrected, on the basis of the information conveyed by real-time measurements to the state estimator. To solve the integrated state and topology estimation problem, the problem is formulated by using the weighted least-squares method and an algorithm based on a fast version of orthogonal Givens rotations is employed. Furthermore, it is shown that the bad data processing capabilities of weighted least-squares state estimators are preserved. The performance and validation of the joint estimator is assessed through its application to IEEE 14-bus, 30-bus and 57-bus test systems.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-10-13T04:10:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334817.pdf: 7368107 bytes, checksum: 648846995211b2d650e7eb6504cfe1f4 (MD5) Previous issue date: 2015 / O uso de modelos analíticos para máquinas elétricas continua sendo de grande importância tanto em seu projeto quanto na análise de seu funcionamento. Este trabalho aborda a análise de motores de indução com rotor gaiola de esquilo (MI-RGE) a partir de equações analíticas, utilizando o modelo por fase em regime permanente, a fim de obter o comportamento do MI-RGE desde sua partida até a velocidade de operação. Para tanto, utilizam-se como dados de entrada as características dimensionais e do enrolamento do motor e são empregadas formulações para considerar os efeitos de saturação e de penetração de campo. Essas formulações são apresentadas e discutidas no âmbito da aplicação dessa dissertação, comparadas com resultados de um software de um fabricante de motores e com dados de ensaio. São analisadas as características de torque e corrente em relação à velocidade e torque, corrente, fator de potência e rendimento em condição nominal. Os resultados apontam para grande relevância dos efeitos de saturação e penetração de campo no motor e uma boa concordância entre o comportamento do MI-RGE esperado e obtido pela formulação implementada.<br> / Abstract : The use of analytical models for electrical machines remains as an important tool in their design, as well as in their analysis. This work deals with the analysis of induction motors with squirrel cage rotor (MIGER) using analytical equations and the steady state by single phase in order to obtain the MI-GER behavior since its start up to rated speed operation. For this purpose, dimensional characteristics and the motor winding are used as input and formulations to take in account the effects of saturation and skin effect are used. These formulations are presented and discussed in the implementation of this dissertation, compared to results from a software of a motor manufacturer and test data. It is observed the characteristics of torque and current versus speed and torque, current, power factor and yield in nominal condition. The results show great importance of the effects of saturation and field penetration in the MI-RGE and a good agreement between the MI-GER behavior expected and obtained by implemented formulation.

PRAÇA, P. P. Conversores de alto ganho de tensão e estágio único aplicados à sistemas de energias renováveis com baterias. 2011. 168 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-01-12T19:06:57Z No. of bitstreams: 1 2011_tese_pppraça.pdf: 6929568 bytes, checksum: a16e492a850af5f6dc527371d2bfc33e (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-01-12T19:10:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_tese_pppraça.pdf: 6929568 bytes, checksum: a16e492a850af5f6dc527371d2bfc33e (MD5) / Made available in DSpace on 2012-01-12T19:10:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_tese_pppraça.pdf: 6929568 bytes, checksum: a16e492a850af5f6dc527371d2bfc33e (MD5) Previous issue date: 2011-08 / Taking into account the great technological development on renewable energy systems and their applications on power electronics, this work presents a new concept of converters applied to renewable systems and batteries charging with a reduced number of energy processing stages. This work approaches three different high voltage gain converters topologies with only one processing stage, and with bidirectional capability, with batteries, and with photovoltaic panels. The operation of these converters allow that the inputs (PVpanels or batteries), work independently or simultaneously, in order to compose a single DC bus. Also, proposed topologies present natural soft-switching operation. At last, the three prototypes were developed to work with a nominal power of 500W, validating the operation principle of the proposed system, featuring high efficiency, high voltage gain, and good voltage regulation on the DC bus. / Este trabalho tem por objetivo apresentar um novo conceito para a concepção de conversores para aplicações em energias renováveis e carregamento de baterias com um número reduzido de estágios de processamento. São desenvolvidas três topologias diferentes de conversores de alto ganho de tensão com um único estágio de processamento e capaz de operar tanto com um banco de baterias como com painéis fotovoltaicos. A operação destes conversores permite que as fontes de entradas (painéis ou baterias) operem de forma natural, independentemente ou complementarmente, compondo um barramento CC e apresentando a comutação suave dos interruptores. Por fim, foram desenvolvidos três protótipos para uma potência de 500 W que validam o princípio de funcionamento dos sistemas propostos apresentando alto rendimento, alto ganho de tensão e boa regulação do barramento CC em todos os modos de operação.

O presente trabalho encontra-se dividido nas seguintes etapas: primeiramente são expostas algumas limitações presentes nas equações dinâmicas dos plasmas não-colisionais. A seguir obtem-se, de maneira heurística, algumas correções elementares às teorias lineares, correções estas que conduzem diretamente as assim chamadas quase-lienares em suas formas não relavística e relavística. Examina-se então o efeito da variação relativística da girofrequência sobre o coeficiente de difusão, numa aproximação tipicamente perturbativa. / The present work is divided in the following parts: firstly some limitations which are present in the dynamical equations for collisionless plasmas are discussed. Then we obtain, in a heuristic form, some elementary corrections to the linear theories, which directly lead to the so-called quasi-linear theories in its non-relativistic and relativistic forms. The effect of the relativistic variation of the gyrofrequency on the diffusion coefficient is examined in a typically perturbative approximation.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T18:02:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 90632.pdf: 9389430 bytes, checksum: 8e7a3a52950d416fc8c0bb360c73c985 (MD5) Previous issue date: 1993 / A atividade dos operadores de subestações de transmissão e distribuição de energia elétrica é aqui abordada sob o ponto de vista da ergonomia, ou seja, de sua adequação às características do operador humano. O estudo objetiva o estabelecimento de um diagnóstico da situação de trabalho, permitindo a compreensão desta realidade e evidênciando seus aspectos dominantes, no que diz respeito ao desempenho e saúde dos trabalhadores. O trabalho inicia-se coma apresentação de uma revisão das idéias na ergonomia acerca dos operadores em salas de controle de processos contínuos, assinalando a evolução das idéias neste ramo, bem como estabelecendo a metodologia a ser desenvolvida nesta pesquisa. O sistema técnico que envolve as atividades dos operadores de subestação é apresentado, inserindo a atividades dentro do contexto mais amplo do sistema de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. Posteriormente é realizada uma análise dos problemas no campo da ergonomia que justificam a intervenção ergonômica. A situação de trabalho é caracterizada. São examinadas assim, a organização formal do trabalho e as condições ambientais, físicas e cognitivas em que este se desenvolve. O trabalho prescrito é detalhado. A análise da atividade, baseada na observação sistemática do trabalho realizado pelos operadores, encerra o estudo.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T21:39:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 110681.pdf: 3346375 bytes, checksum: fc3a57b99fc1ccb4efb76a2b3cecf5c8 (MD5) Previous issue date: 1997 / Este trabalho surge de dois fatos que simultâneos: A ruptura de um cabo pára-raios de alumínio com alma de aço (CAA)) das linhas de transmissão aéreas de 500 [kV], que ligam a usina de ITAIPU a subestação de FURNAS; e a disponibilidade de uma teoria modal para o projeto ótimo de um sistema de neutralizadores viscoelásticos, desenvolvida na UFSC por Espíndola, J.J., Silva, H.P. e Bavastri, C.A. São feitas medições exaustivas das vibrações eólicas no cabo pára-raios, principalmente entre as esferas de sinalização onde a energia vibrante fica confinada, desenvolvendo grandes amplitudes. Um modelo numérico desta "estrutura" é montado, e os neutralizadores viscoelásticos são projetados por técnicas de otimização não linear. São comparados os resultados numéricos, para corroborar a eficiência do sistema de neutralizadores. Como os neutralizadores viscoelásticos induzem grande amortecimento à linha, as conseqüências práticas serão: a) Possibilidade de maior tensão de tração no cabo, com redução da flecha, e da altura das torres. b) Maior confiabilidade da linha, frente as excitaçoes eólicas.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2016-04-15T13:17:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338181.pdf: 9154568 bytes, checksum: 8efc1519921a96ab60c2f6e33091b1f9 (MD5) Previous issue date: 2015 / Esta tese apresenta um modelo matemático para o problema de Gerenciamento Energético (GE) de uma Microrrede (MG) por meio de um modelo matemático de Programação Linear Inteira Mista. No problema do GE, o objetivo é determinar uma política de operação que minimiza, ao longo de um horizonte de planejamento, o custo de operação, sujeito às restrições técnicas e econômicas. Propõe-se um modelo detalhado para a microturbina (MT) e Célula a Combustível (CC), nas quais as restrições associadas a fatores como a rampas de partida e desligamento, mínimo tempo de operação ou inatividade, limites de geração, e várias peculiaridades que não foram devidamente considerados na literatura são estudadas. Outra importante contribuição desta tese é a modelagem de um sistema de armazenamento de energia específico para o problema GE da MG, a bateria de íons de lítio, comparando-se as várias modelagens encontradas na literatura. O modelo proposto também considera uma representação detalhada das demandas críticas, deslocáveis e com possibilidade de descontinuação, juntamente com um novo conceito de demanda difusas, que são aspectos importantes no conceito de MG. Para analisar a modelagem proposta, uma MG é utilizada juntamente com uma MT, uma CC, uma bateria, geradores eólicos e fotovoltaicos, demandas críticas e controláveis, com a opção de operar conectada ou ilhada à rede principal. Os casos de estudo são separados em três grandes grupos para se verificar as peculiaridades do GE da MG, a modelagem de cada Recurso Energético Distribuído (RED) e a modelagem da demanda controlável. Os resultados indicam que o modelo é adequado para o GE da MG.<br> / Abstract : This thesis presents a mathematical model for the Energy Management (EM) problem of a Microgrid (MG) by means of a Mixed Integer Linear Programming (MILP) approach. In the EM problem, the objective is to determine a generation and a controllable load demand schedule that minimizes, over a planning horizon, the operation cost subject to economical and technical constraints. It is proposed a detail modelling for Microturbines (MTs) and Fuel Cells (FCs), where the constraints associated with such factors as the ramps, minimum up and downtime, generation limits, and various peculiarities that have not been adequately considered in literature. Other important contribution of this thesis is the modelling of a specific energy storage system to the MG EM problem, the lithium-ion battery, comparing various approaches. The proposed model also considers a detailed representation of critical, reschedulable and curtailable loads, along with a new concept of diffuse loads, which could be important elements in the MG concept. To analyses the proposed modelling, a MG is used along with a MT, a FC, a battery, wind and photovoltaic generators, with the critical and controllable load demands, connected or island to the main grid. The study cases are divided into three big groups to verify the peculiarities of the MG EM, each Distributed Energy Resource (DER) and controllable load demand modelling. The results indicate that the model is adequate for the MG EM.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química. / Made available in DSpace on 2012-10-26T09:26:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303917.pdf: 2000217 bytes, checksum: 0474276782ae1fe191eba9a31bb9e2ae (MD5) / O presente trabalho enfoca o processo de degradação de três corantes azo em meio aquoso por plasma frio de descarga corona. A influência de parâmetros operacionais do sistema de trabalho, perfil cinético da degradação, efeito pós descarga, identificação de subprodutos de degradação e resultados da mineralização dos compostos foram estudadas. Neste estudo, foram escolhidos como modelo, três corantes monoazóicos com estrutura química semelhante: alaranjado de metila, vermelho de metila e amarelo de metila. Parâmetros operacionais como gap de descarga, potência aplicada, pH e temperatura do meio foram estudados na degradação dos corantes alaranjado de metila e vermelho de metila a fim de compreender a influência de cada parâmetro nas reações de degradação. Com base nesse estudo constatou-se, que a reação de degradação para ambos os corantes é favorecida quando a potência elétrica aplicada e a temperatura são aumentadas, mantendo constante o gap de descarga em 10 mm e em pH do meio ácido (2). Juntamente com o estudo da influência dos parâmetros operacionais foi realizado o estudo cinético das reações de degradação para os mesmos corantes. Para ambos, foi constatado que o perfil cinético da reação de degradação se ajusta ao modelo de ordem zero em relação aos corantes. Espécies químicas produzidas durante a reação de degradação como NO2-, NO3- e H2O2 foram identificadas no meio reacional. Através da cromatografia iônica, NO2- e NO3- foram quantificados em meio aquoso quando o plasma frio foi gerado em atmosfera de nitrogênio. Com base nisso, estima-se que o NO3- é possivelmente proveniente da oxidação do NO2- por H2O2. Estas espécies foram quantificadas e suas concentrações em fase aquosa são fortemente dependentes do tipo de gás de trabalho utilizado. Foi evidenciado que o chamado efeito pós descarga temporal, caracterizado pela degradação do corante em fase aquosa após aplicação do plasma, ocorre de acordo com um perfil cinético de pseudo primeira ordem; diferentemente da degradação direta pelo plasma. As espécies produzidas na degradação direta pelo plasma foram identificadas por espectrometria com ionização por eletronspray. Um possível esquema da reação de degradação foi proposto em função dos diferentes gases de trabalho utilizados na formação do plasma. Fica evidente a formação de espécies com peso molecular menor com o tempo de exposição ao plasma. A análise de carbono orgânico total indicou que quando o plasma é formado em atmosfera de argônio o percentual de remoção é maior. Em suma, o perfil cinético da reação de degradação para os corantes azo alaranjado de metila, vermelho de metila e amarelo de metila foi o mesmo e o processo caracterizado como ordem zero. / The present study describes the degradation process of three azo dyes in aqueous medium by corona discharge non thermal plasma. The influence of operating parameters on the working system, the degradation kinetic profile, the post-discharge effect, the identification of degradation byproducts, and the compounds mineralization results were studied. In this study, three monoazo dyes with similar chemical structure were chosen as a model: methyl orange, methyl red and methyl yellow. Operational parameters such as discharge gap, applied power, pH and temperature of the medium were studied on the degradation of the dyes methyl orange and methyl red in order to understand the influence of each parameter on the degradation reactions. Based on this study, it was found that the degradation reaction for both dyes is favored when the applied electric power and the temperature are increased, keeping a constant discharge gap of 10 mm and maintaining the acidic pH (2). Along with the study of the influence of operating parameters, a kinetic study of degradation reactions was performed for the same dyes. For both, it was found that the kinetic profile of the degradation reaction fits the model of zero order on the dye. Chemical species produced during the degradation reaction such as NO2-, NO3-and H2O2 were identified in the reaction medium. Through ion chromatography, NO2- and NO3- were measured in aqueous media when the non thermal plasma was generated in a nitrogen atmosphere. Based on that, it is estimated that the NO 3-is possibly coming from the oxidation of NO2- by H2O2. These species were quantified and their concentration in the aqueous phase are strongly dependent on the type of working gas used. It was evidenced that the called post-discharge temporal effect, characterized by the dye degradation in the aqueous phase after application of the plasma, takes place according to a pseudo first order kinetic profile, differently from direct degradation by plasma. The species produced by the plasma direct degradation were identified by ionization eletronspray spectrometry. A possible scheme of the degradation reaction was proposed according to the different working gases used to form the plasma. The formation of species with less molecular weight with the time of exposure to plasma became evident. The total organic carbon analysis indicated that when the plasma is formed in the argon atmosphere, the removal percentage is higher. In sum, the kinetic profile of the degradation reaction to the azo dyes methyl orange, methyl red and yellow methyl was the same and the process characterized as zero order.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-03-04T18:42:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 308811.pdf: 9396430 bytes, checksum: 57303edb13ef7814e723f099584e0213 (MD5) / Este trabalho de dissertação aborda os problemas de modelagem, análise de estabilidade e controle de microrredes de energia elétrica em corrente alternada. É proposta uma metodologia para a obtenção de um modelo linearizado de microrredes considerando os modelos dinâmicos da rede elétrica, de alguns tipos de cargas e de inversores de fonte de tensão (VSIs) com seus respectivos filtros de saída do tipo LCL e controladores. Os modelos desenvolvidos permitem a análise de microrredes operando em modo interligado e em modo isolado. Estes são posteriormente utilizados para o ajuste das malhas de controle dos VSIs e também para a análise de estabilidade a pequenas perturbações de microrredes. A estratégia de modelagem proposta requer a utilização do cálculo de fluxo de potência para a determinação das condições iniciais dos modelos. Para microrredes operando em modo interligado, é utilizado um algoritmo de fluxo de potência via método de Newton-Raphson convencional. Entretanto, em modo isolado, microrredes apresentam algumas peculiaridades que requerem a utilização de um algoritmo de fluxo de potência modificado, o qual também é apresentado. A proposição de estruturas de controle de VSIs para aplicação em microrredes operando em modo interligado e em modo isolado constitui também um objetivo deste trabalho. Adicionalmente, são apresentados resultados de análise de fluxo de potência, análise de estabilidade a pequenas perturbações e metodologias de ajuste dos controladores dos VSIs. Estes resultados são validados mediante simulações não lineares no domínio do tempo utilizando o programa computacional PSCAD/EMTDC. Uma microrrede-teste, também descrita nesta dissertação, é utilizada na avaliação do desempenho das metodologias propostas. / This thesis investigates the microgrid modeling, small-signal stability analysis, and control problems. A methodology is proposed for the development of a linearized model of microgrids considering the dynamic behavior of the network, typical classes of loads, voltage source inverters (VSIs) equiped with LCL-type filters, and VSI controllers. The developed models are suitable for both VSI controller design and small-signal stability analysis of microgrids. The proposed modeling technique requires load flow calculations in order to derive the models' initial conditions. A classic load flow algorithm based on the Newton-Raphson method is used for microgrids operating in grid-connected mode. In islanded mode, however, microgrids exhibit some peculiarities that require the use of a modified load flow algorithm, which is also presented. The proposition of VSI controller structures for microgrid applications (in both grid-connected and islanded modes) is also an objective of this thesis. In addition, results of load flow analysis, small-signal stability analysis, and the methodologies used for the VSI controllers design are presented. These results are validated through nonlinear time-domain simulations performed with the PSCAD/EMTDC software package. A microgrid test system, which is also described in this thesis, is used to evaluate the performance of the proposed methodologies.