Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T17:47:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 292120.pdf: 1661631 bytes, checksum: 8eb3e8c762965731e5865a74ca40366f (MD5) / A instalação de unidades de Geração Distribuída (GD) nas redes de distribuição de energia elétrica pode gerar vantagens e desvantagens para a operação dos sistemas de potência, dependendo de vários fatores técnicos que envolvem a conexão destas unidades. Falhas nos sistemas de proteção podem ocorrer quando não são efetuados estudos de revisão sobre a coordenação da proteção levando em conta a inserção da unidade de GD em um alimentador pré-existente. Este trabalho apresenta uma proposta para proteção adaptativa de alimentadores de distribuição de energia elétrica considerando geração distribuída, como forma de contornar as dificuldades de coordenação da proteção neste contexto. A implementação da proteção adaptativa visa tornar mais eficaz o sistema de proteção, independentemente da topologia do sistema. Através de simulações em um sistema teste, são demonstradas algumas das alterações que a inserção de unidades de GD causa nos sistemas de distribuição, principalmente no que diz respeito à proteção dos alimentadores, uma vez que o foco deste estudo é a influência da inserção da GD nos tempos de atuação da função proteção de sobrecorrente. Através da análise dos resultados das simulações, verificou-se a necessidade de aprimorar as estratégias de proteção tradicionalmente empregadas, especialmente nos ajustes da função de sobrecorrente do alimentador. A proteção adaptativa implementada neste trabalho tem como objetivo alterar automaticamente os grupos de ajustes de um relé digital em função das condições do sistema de distribuição. O relé digital do alimentador monitora as correntes demandadas e recebe a informação do estado do disjuntor de interconexão da geração distribuída. A proposta foi avaliada através de simulações (software ATPDraw) envolvendo um sistema teste de distribuição do IEEE de 34 nós e de sua implementação em relés digitais comerciais. Os resultados obtidos, descritos e discutidos neste trabalho, atestam a capacidade e a eficiência da proposta de proteção adaptativa de alimentadores de distribuição de energia elétrica. / The installation of distributed generation (DG) units in electrical energy distribution networks has advantages and disadvantages for the power system operation, depending on several technical factors that involve the connection of these units. In order to avoid failures of protection systems, the coordination of protection devices should be reviewed when DG units are installed in a pre-existing feeder. This work proposes the application of adaptive protection to electricity distribution feeders considering distributed generation.Through simulations on a test system, the alterations caused by DG units installed in distribution systems are demonstrated, especially with regard to the protection of feeders. The object of this work is to analyze the negative influence of the insertion of DG on the operation times of the overcurrent function and thus propose an adaptive approach to solve the problem of the increase in the operation times. The analysis of the simulation results demonstrates the necessity of improving the protection strategies traditionally employed in distribution feeders, especially when setting the overcurrent function. The implementation of adaptive protection system aims to make the protection more effective, regardless the system topology. The adaptive protection implemented in this work aims to automatically change the group of settings that is active in a digital relay according to the conditions of the distribution system. The digital relay which protects the feeder monitors the current flowing and receives information about the status of the breaker at the interconnection of distributed generation. The proposal was evaluated through simulations (software ATPDraw) involving the IEEE 34-node test system and through its implementation in commercial digital relays. The results described and discussed in this work validate the capacity and efficiency of the proposed adaptive protection of feeders in distribution systems.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T18:02:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 293402.pdf: 9601951 bytes, checksum: ac37470d80f4164a670944b9ee05a003 (MD5) / O presente trabalho se insere na área de processamento de sinais de eletroencefalograma (EEG) com aplicação de técnicas de Inteligência Artificial para detecção automática de eventos epileptiformes. A proposta deste trabalho consiste na avaliação de descritores morfológicos desenvolvidos em estudos anteriores através de métodos estatísticos. Para a realização da avaliação dos descritores foi utilizada a Análise da Correlação e Análise de Componentes Principais (PCA). A utilização destas duas ferramentas estatísticas teve como objetivo eliminar a redundância de informação dentro do conjunto de descritores e diminuir sua dimensão através da exclusão de elementos ou transformação do conjunto através de PCA. O desenvolvimento da metodologia proposta foi realizado com o auxílio de software comercial de análise estatística e a validação foi realizada através da utilização de Redes Neurais Artificiais (RNA). As redes foram utilizadas para a verificação do desempenho do conjunto de descritores final em fornecer informação suficiente para que seja possível realizar a classificação, em eventos epileptiformes e não-epileptiformes, dos sinais de EEG apresentados à rede. Como resultado, obteve-se uma redução positiva da dimensão do conjunto de descritores sem que houvesse redução da representatividade do conjunto e, utilizando o conjunto reduzido, a rede neural apresentou 82% de sensibilidade, 85% de especificidade, eficiência de 83,5% e 4,5 falsos positivos por minuto. Sendo assim, comparando os resultados apresentados pelo conjunto de descritores original e reduzido, observa-se que a redução de dimensionalidade alcançada com a metodologia proposta não afeta, de modo significativo, o desempenho do classificador utilizado.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T18:30:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 298270.pdf: 6269976 bytes, checksum: 4402b2b1598e867162ee11c5e57ee7a1 (MD5) / Este trabalho apresenta um sistema trifásico de geração de energia fotovoltaica conectada à rede com fator de potência unitário para qualquer situação de radiação solar. É apresentada a modelagem do conversor PWM e a estratégia de controle usando a Transformada dq0. O sistema opera como um filtro ativo capaz de compensar as componentes harmônicas e a potência reativa, gerada pelas cargas conectadas ao sistema. Uma técnica de grampeamento da tensão de entrada é proposta para controlar a potência entre rede e sistema fotovoltaico, prevendo a operação do sistema fotovoltaico próximo ao ponto de potência máxima. Resultados de simulação e experimentais são apresentados para validar a metodologia.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T19:38:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 294184.pdf: 60924025 bytes, checksum: d0ad035b3b44bf376292764b1c3d017b (MD5) / Neste trabalho descrevem-se conversores eletrônicos operando em alta freqüência, para lâmpadas de alta intensidade de descarga de vapores metálicos ou de haletos metálicos. Utilizam-se técnicas de integração para a obtenção de elevado fator de potência e de alimentação para redução da oscilação na potência de saída com o objetivo de eliminar o fenômeno da ressonância acústica. Utiliza-se uma estrutura com dois interruptores controlados que, em operação, integram a função de inversor de tensão em meia ponte para a alimentação da lâmpada e de correção do fator de potência. A integração de funções é obtida com o auxílio de duas estruturas de filtragem, que empregam elementos passivos (indutores e capacitores). Os elementos de saída são responsáveis por limitar a corrente de alimentação da lâmpada bem como seu conteúdo espectral. Os elementos de entrada são responsáveis por possibilitar que a corrente da fonte de alimentação seja senoidal em fase com a tensão e tenha um baixo conteúdo espectral (harmônicos) para a carga dos capacitores de barramento. Além disto, se projetados adequadamente, os capacitores utilizados no filtro de entrada, em conjunto com a impedância de linha, operam como um filtro para reduzir ainda mais o conteúdo espectral da corrente de entrada do reator.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-25T20:14:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 298799.pdf: 2711957 bytes, checksum: 66b025fe8150aa50f6953a4628210eea (MD5) / O presente trabalho tem como objetivo a elaboração de uma metodologia para a alocação ótima de chaves de manobras telecomandadas, em alimentadores do sistema de distribuição, com e sem geração distribuída, com múltiplos objetivos sendo avaliados, visando a melhoria dos índices de continuidade coletivos e dos consumidores especiais. Inicialmente é feita uma redução no número de nós dos alimentadores, sendo mantidas suas características, visando a melhoria do desempenho do cálculo dos índices de continuidade e o fluxo de carga. Os dados das taxas de falhas e tempos de reparos dos trechos dos alimentadores, utilizados para calcular os índices de continuidade, são adquiridos via histórico de falhas do sistema de distribuição em estudo. Através da construção de uma matriz de alcance, juntamente com os tempos de reparos, as taxas de falhas, o número de consumidores e a carga, é possível verificar a influência dos equipamentos de proteção e manobras dentro do alimentador, e por conseqüência nos índices de continuidade. Este procedimento é realizado por meio da matriz lógico estrutural. Para cada chave de interligação entre alimentadores (chaves com posição normalmente aberta) é verificado, no esquema de operação em anel aberto, quais nós podem ser socorridos pelo alimentador que faz o socorro, através da alocação de uma chave telecomandada normalmente fechada, não violando os limites de corrente e tensão estabelecidos. Estes são os chamados pontos candidatos à transferência de carga. Esta avaliação também é feita caso uma geração distribuída possa operar ilhada ou com a possibilidade de operar em paralelo com o alimentador de socorro. O método de fluxo de carga utilizado é o método de soma de potências modificado, utilizado também quando da existência de geração distribuída no sistema de distribuição. Por fim, busca-se a otimização das posições das chaves telecomandadas normalmente abertas via um algoritmo genético muti-objetivos de Pareto, objetivando a melhoria dos índices de continuidade coletivos e individuais dos consumidores especiais, sendo validado por busca heurística exploratória / The present dissertation aims to develop a methodology for optimal allocation of telecontrolled switches in the distribution system feeders, with or without distribution generation, with multiple objectives being assessed, in order to improve collective and special consumers continuity index. It begins with a reduction of number of nodes in the feeders, keeping their characteristics, to improve the calculation of the reliability indexes and load flow. The data of the failure rates and repair times of the branches of feeders, which are used to calculate the reliability index, are acquired through building historical data of failures of the distribution system in study. By making a range matrix, along with the repair times, failure rates, the number of consumers and the load, it is possible to verify the influence of protective and switching equipment within the feeder, on the indices of continuity with a logical structural matrix. For each tie between feeders (switch with normally open position) in the scheme of operation in open loop, is checked which nodes can be rescued by a rescuing feeder, by allocating a remotely controlled normally closed switch, without violating voltage and current limits. These points are the candidates for load transfer. This assessment can also be made if the distributed generation is to operate islanded or with the ability to operate in parallel with the interconnecting feeder. The load flow method used is a modified sum of powers, also used when distributed generation is present in distribution system. In order to solve the optimization of the positions of normally open telecontrolled switches, a Pareto multi-objective genetic algorithm is used, with the objective of improve reliability of a set of consumers and individual priority consumers, being validated by heuristic search exploration

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T20:52:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 294713.pdf: 4995437 bytes, checksum: a490906899df890800a0a856b3d0b55a (MD5) / Nesta dissertação de mestrado realiza-se o estudo teórico e experimental do conversor CC-CC Zeta-Sepic bidirecional isolado com grampeamento ativo e interleaving. O estudo se desenvolve na subdivisão do conversor em três topologias que fragmentam os desafios de pesquisa e formam o corpo do presente trabalho. A primeira subdivisão constitui do estudo teórico e experimental do conversor CC-CC Zeta-Sepic bidirecional não isolado. Utiliza-se a modelagem por valores médios instantâneos em espaço de estados cujas resistências série dos componentes são consideradas resultando em um sistema amortecido. Um protótipo é construído. Baterias são utilizadas como fontes bidirecionais em corrente, sendo o controle implementado no DSP TMS320F2812. A isolação galvânica é adicionada, trazendo o problema da indutância de dispersão, que é resolvido propondo uma topologia com grampeamento ativo. O estudo do comportamento dinâmico do conversor é realizado via ferramentas de identificação de sistemas. Um protótipo de 1 kW é implementado em laboratório com o objetivo de validar o estudo realizado. Por fim, três unidades são associadas em paralelo na fonte de menor tensão e em série na de maior tensão resultando na topologia com interleaving. A ondulação de corrente é reduzida, o ganho estático é multiplicado assim como a frequência das correntes nas fontes.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-26T00:26:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 301152.pdf: 709239 bytes, checksum: 9c0e3eebf91c489312e5aa1a838a23d0 (MD5) / Este trabalho apresenta uma metodologia para determinação do nível ótimo de contratação de energia elétrica, tendo como objetivo a minimização do valor esperado do risco ao mercado spot, para grandes consumidores. Para aplicação da metodologia, são avaliados três consumidores com diferentes perfis de consumo, e são criadas curvas empíricas de distribuição de probabilidade normal e log-normal com intuito de representar os dados utilizados de consumo mensal de energia elétrica e da média mensal do preço de liquidações de diferenças, respectivamente. Na continuidade, é utilizada a simulação Monte Carlo, na busca por estabelecer, aleatoriamente, cenários futuros de consumo e preço de energia elétrica. Posteriormente, são simulados possíveis cenários de contratação de energia elétrica, e a convolução destas curvas empíricas faz com que sejam obtidos os valores de exposição ao mercado spot. O risco à não contratação de energia elétrica, é quantificado por ferramentas de análise de decisão sob risco utilizadas na indústria financeira. Tendo em vista a redução do valor esperado do risco, são propostas a gestão integrada do risco e o uso da geração de energia elétrica com o óleo diesel. Neste trabalho, propõe-se um modelo computacional baseado na técnica de simulação Monte Carlo, que auxilie o tomador de decisões na definição do quanto de energia elétrica deve ser contratada. O modelo proposto é aplicado ao Setor Elétrico Brasileiro, com o intuito de demonstrar sua viabilidade prática e conceitual. / This work presents a methodology for determining the optimal level for purchasing electricity, with the purpose of minimizing the risk to the expected value of spot market, for large consumers. For application of the methodology are assessed three consumers with different consumption characteristic, and are created empirical probability distribution of normal and log-normal curves with the aim of representing the data used for monthly consumption of electricity and the monthly average settlement price differences, respectively. Continuing, it uses a Monte Carlo simulation, in seeking to establish, at random, future scenarios of consumption and price of electricity. Subsequently, possible scenarios are simulated of electricity hiring, and convolution of these empirical curves makes them obtained the values of exposure to the spot market. The risk of non-contracting electricity is quantified by analysis tool used for decision making under risk in the financial industry. In order to reduce the expected value of risk, are proposed integrated management of risk and use of electric power generation with diesel oil. In this works, we propose a computational model based on Monte Carlo simulation technique, which helps the decision maker in defining how much power should be hired. The proposed model is applied to the Brazilian Electricity Sector, in order to demonstrate its practical and conceptual feasibility.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-26T01:17:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 299886.pdf: 3025664 bytes, checksum: bcaf35ce625460fd11b52a0069bc1727 (MD5) / O planejamento da operação energética de sistemas hidrotérmicos é usualmente divido em etapas as quais apresentam diferentes horizontes de estudo e priorizam distintos aspectos da modelagem física do problema. A Programação Mensal da Operação Energética - PMO, que corresponde a uma das etapas de estudo do problema do planejamento da operação no caso brasileiro sob a ótica do Operador Nacional do Sistema - ONS, apresenta importantes resultados e, assim, suas particularidades são o objeto de estudo deste trabalho. Em particular, os modelos matemáticos utilizados nessa etapa tem o intuito de definir as estratégias semanais de geração das usinas integrantes do sistema com o menor custo esperado de operação, considerando as incertezas associadas às vazões afluentes aos reservatórios do sistema. Solucionar problemas com essas características requer o uso de métodos avançados de Programação Estocástica - PE. Neste trabalho tem-se o objetivo de avaliar as políticas resultantes e o desempenho computacional de dois algoritmos de PE quando aplicados ao problema relacionado à etapa do PMO. Inicialmente, destaca-se o estudo de diferentes estratégias de decomposição do problema via o método Progressive Hedging - PH no sentido de prover benefícios ao desempenho computacional do mesmo, além da avaliação de técnicas de partida quente e alternativas associadas à atualização de parâmetros internos para acelerar a convergência do método. Em seguida, uma análise comparativa entre o método de PH e a Decomposição Aninhada - DA, método atualmente vigente no Brasil, é apresentada sob o ponto de vista computacional e também no que diz respeito às políticas resultantes de ambos. Para tanto, o Sistema Interligado Nacional - SIN é utilizado

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T02:19:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 295811.pdf: 4493262 bytes, checksum: a0e2a429d257493eb6c2445e8196e55c (MD5) / A síncope é definida como perda súbita e transitória da consciência devido a uma hipoperfusão cerebral global e transiente. Para seu diagnóstico é comum o emprego de exame que induz roubo vascular denominado teste de inclinação (TI). Contudo, os mecanismos fisiológicos envolvidos na síncope não estão totalmente elucidados, sendo a deflagração da síncope necessária durante o TI, apesar deste se constituir em um evento altamente desagradável para o paciente e que apresenta riscos. Neste trabalho, desenvolveu-se um sistema para a aquisição de sinais fisiológicos de pacientes submetidos ao TI. O sistema faz a aquisição sincronizada de sinais de eletrocardiografia (ECG), fotopletismografia (FPG), frequência da ventilação pulmonar (FVP) e acelerômetro para monitorar a inclinação do paciente durante o TI. Dados de 24 pacientes foram analisados. Técnicas de análise espectral foram utilizadas para a obtenção do balanço simpatovagal (BSV). Utilizou-se a transformada Wavelet para detecção de singularidades nos sinais de ECG e FPG. Baseado nestas singularidades, propôs-se o índice preditivo de síncope (IPS) para identificar pacientes que apresentarão a síncope sem que esta tenha de ser deflagrada, poupando o paciente do desconforto e riscos associados. O IPS antecipou o evento de síncope em 92% dos casos, tendo ocorrido um falso negativo e um falso positivo. Obteve-se especificidade e sensibilidade de 90%, devendo o método proposto ser validado para um maior número de pacientes. Embora o BSV não tenha se mostrado adequado para a predição de síncope, sua análise pode permitir identificar o tipo de síncope em pacientes com resposta positiva ao teste.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-26T03:33:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 298390.pdf: 10373042 bytes, checksum: 8f4333c73671d8af9ef6af3a043c1398 (MD5) / O presente trabalho aborda o desenvolvimento e a implementação de novas estruturas de conversores multiníveis para inversores de tensão trifásico multiníveis. Estes inversores são híbridos, empregando duas topologias diferentes conectadas em cascata para sintetizar uma tensão de saída com maior quantidade de níveis de tensão e baixa distorção harmônica. A associação proposta é baseada na conexão série de um inversor de tensão trifásico com pares de células monofásicas de conversores meia-ponte. Os conversores meia-ponte são conectados aos pares no intuito de se obter uma tensão sem nível contínuo na saída. Obtêm-se assim conversores modulares e com capacidade de expansão. As etapas de operação, as equações que definem as correntes médias e eficazes nos semicondutores e uma análise teórica da tensão de saída são apresentadas em detalhe. Também é proposta uma estratégia de modulação com a comutação em baixa frequência do inversor trifásico. Esta estratégia permite a alteração da lógica de comutação dos interruptores de forma a manter o fluxo unidirecional de energia nos retificadores de entrada, possibilitando a redução de custos associados a estes. É realizado um estudo detalhado das perdas de condução e comutação nos interruptores, o dimensionamento dos capacitores de barramento e uma comparação do conversor proposto com conversores existentes na literatura. Apresenta-se ainda uma proposta de retificador multipulsos de entrada para realizar a conversão ca-cc, necessária à alimentação com fontes isoladas e garantir correntes drenadas de alta qualidade.O presente trabalho aborda o desenvolvimento e a implementação de novas estruturas de conversores multiníveis para inversores de tensão trifásico multiníveis. Estes inversores são híbridos, empregando duas topologias diferentes conectadas em cascata para sintetizar uma tensão de saída com maior quantidade de níveis de tensão e baixa distorção harmônica. A associação proposta é baseada na conexão série de um inversor de tensão trifásico com pares de células monofásicas de conversores meia-ponte. Os conversores meia-ponte são conectados aos pares no intuito de se obter uma tensão sem nível contínuo na saída. Obtêm-se assim conversores modulares e com capacidade de expansão. As etapas de operação, as equações que definem as correntes médias e eficazes nos semicondutores e uma análise teórica da tensão de saída são apresentadas em detalhe. Também é proposta uma estratégia de modulação com a comutação em baixa frequência do inversor trifásico. Esta estratégia permite a alteração da lógica de comutação dos interruptores de forma a manter o fluxo unidirecional de energia nos retificadores de entrada, possibilitando a redução de custos associados a estes. É realizado um estudo detalhado das perdas de condução e comutação nos interruptores, o dimensionamento dos capacitores de barramento e uma comparação do conversor proposto com conversores existentes na literatura. Apresenta-se ainda uma proposta de retificador multipulsos de entrada para realizar a conversão ca-cc, necessária à alimentação com fontes isoladas e garantir correntes drenadas de alta qualidade. / This work presents the proposal, analysis, development and implementation of novel three-phase voltage source multilevel inverter structures. The structures form hybrid inverters employing two different cascaded connected topologies used to synthesize a multilevel output voltage with low harmonic distortion. Specifically, the proposed converter is based on a series connection of a three-phase voltage source inverter with pairs of single-phase halfbridge converters. Thus, a modular converter structure is achieved and the topologies become easily expandable to a high number of levels. The half-bridge converters are connected in pairs to eliminate the dc level at the output voltage. The operation stages, the equations that describes the average and the RMS current values at the semiconductors and a theoretical analysis of the output voltage are presented in detail. An appropriated modulation strategy is also proposed in this work. The proposed modulation switches the three-phase voltage source inverter at the fundamental frequency, while the half-bridge converters are driven at high switching frequency. The modulation scheme features changes in the switching signals to achieve a unidirectional power flow in the input rectifiers. Detailed studies are done regarding conduction and switching losses, design of the retictifier#s dc-link capacitors and a comparison between the proposed converter and converters presented in the literature. A multipulse rectifier is also presented to feed the proposed inverter with low harmonics in the input current.