Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-04-15T15:27:12Z No. of bitstreams: 1 ingridsoarespereira.pdf: 1591373 bytes, checksum: 3eaabd818bc093a00de802152356d2ea (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-04-24T03:19:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ingridsoarespereira.pdf: 1591373 bytes, checksum: 3eaabd818bc093a00de802152356d2ea (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-24T03:19:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ingridsoarespereira.pdf: 1591373 bytes, checksum: 3eaabd818bc093a00de802152356d2ea (MD5) Previous issue date: 2015-08-31 / Este trabalho apresenta uma nova abordagem para o problema de Estimação de Estados em Redes de Distribuição de Energia Elétrica utilizando os dados históricos de cargas e medidas obtidas pelos Sistemas de Medição Fasorial Sicronizada (PMUs – Phasor Measurement Units). Nesta formulação as tensões em módulo e fase são escolhidas como variáveis de estados e o problema é matematicamente formulado como um problema de otimização com restrições de igualdade e desigualdade. A função objetivo é formada pela soma quadrática dos resíduos de estimação, definidos como a diferença entre os valores medidos através das PMUs e os valores calculados. As restrições de igualdade são as injeções de potencia ativa e reativa nulas nas barras de passagem. As restrições de desigualdade estão associadas às potências ativas e reativas das barras não monitoradas, onde admite-se limites inferiores e superiores em função dos dados históricos das cargas (potências ativas e reativas). Estudos de casos são realizados utilizando-se um sistemas simples 10 barras, e os sistemas IEEE da literatura de 33 e 84 barras. Os dados de medições fasoriais foram obtidos utilizandose um programa computacional de cálculo de fluxo de potência. Os resultados da estimação de estados utilizando a metodologia proposta foram obtidos através de simulações no ambiente MATLAB e comparados com os resultados do programa de fluxo de potência para validação. A utilização de medição fasorial sincronizada nos entroncamentos e no final dos ramais do sistema de distribuição associada à utilização de restrições de desigualdade para as potências ativas e reativas das cargas não monitoradas são as principais contribuições deste trabalho. / This work presents a new approach to the State Estimation problem in Electrical Distribution Networks using historical data loads and measurements obtained by Phasor Measurement Units (PMUs). In this formulation voltage magnitudes and angles are chosen as state variables and the problem is mathematically formulated as an optimization problem with equality and inequality constraints. The objective function is formed by the quadratic sum of weighted measurements residues, which are defined as the difference between the PMU measurements and the calculated values. The equality constraints are defined as the zero injections of active and reactive power at the no load buses. The inequality constraints are associated with active and reactive powers of non-monitored buses, bounded by a given limit, superior or inferior in relation to historical data loads (active and reactive powers). Case studies are performed using a simple 10-bus test system, and the 33 and 84 buses IEEE test systems. The data phasor measurements were obtained using a computer program that calculates power flow. The state estimation results using the proposed methodology were obtained through simulations in MATLAB environment and compared with the results of power flow program for validation. The use of synchronized phasor measurement at the beginning and at the end of the lateral feeders of the distribution system associated with the use of inequality constraints for active and reactive power for the non-monitored loads are the main contributions of this work.

Esta proposta de pesquisa visa avaliar métodos de projeto de controladores em dois níveis, composto por controladores descentralizados e centralizado, utilizando sinais de medição fasorial sincronizada. Pesquisas iniciais foram realizadas utilizando a abordagem baseada na resolução da equação de Riccati num sistema multimáquinas, considerando aquisição de dados via medição fasorial sincronizada e atrasos de tempo nos canais de comunicação da entrada e da saída do controlador centralizado. Esta pesquisa propõe o projeto e avaliação de controladores centralizados através das abordagens baseadas na resolução da equação de Riccati, Desigualdades Matriciais Lineares e Algoritmos Genéticos. O projeto consiste em obter um controlador centralizado robusto a variações de carga e topologia do sistema, além de possíveis perdas de links de comunicação da entrada e da saída do controlador centralizado com o sistema elétrico. A fim de verificar a eficácia das abordagens de projeto foram utilizados o Sistema Equivalente Sul-Sudeste Brasileiro e o Sistema Simplificado Australiano. Além disso, simulações dinâmicas dos sistemas com aplicação de contingências foram realizadas com o propósito de se avaliar os controladores centralizados obtidos através de um modelo linear. Os resultados alcançados mostram semelhança e eficiência das abordagens quando se consideram múltiplos pontos de operação do sistema. A abordagem baseada em Algoritmos Genéticos se sobressai de acordo com os resultados obtidos para os sistemas-teste mencionados por propiciar um controlador centralizado robusto a múltiplos pontos de operação e possíveis perdas de links de comunicação. / This research proposal aims to compare control design methods on two levels, consisting of centralized and decentralized controllers, using signals synchronized phasor measurement. Initial researches have been conducted using the approach in solving the Riccati equation in a multi-machine system, considering data acquisition via synchronized phasor measurement and time delays in the communication channels of input and output of the centralized controller. This research proposes the design and comparison of centralized controllers through approaches based on resolution of the Riccati equation, Linear Matrix Inequalities and Genetic Algorithms. The project is to achieve a robust centralized controller to load variations and system topology changes and possible loss of communication of the input and output of the centralized controller with the electrical system. In order to verify the effectiveness of design approaches were used the Southern-Southeastern Brazil Equivalent Equivalent and Australian Simplified System. In addition, simulations of the dynamic systems with application of contingency were performed in order to evaluate the centralized controlling obtained by a linear model. The results show similarity and efficiency of the approaches when considering multiple system operating points. The Genetic Algorithms-based approach stands out according to the results obtained for the test systems mentioned, as demonstrated by the results, because it provides a robust centralized controller to multiple points of operation and possible loss of communication links.

Esta proposta de pesquisa visa avaliar métodos de projeto de controladores em dois níveis, composto por controladores descentralizados e centralizado, utilizando sinais de medição fasorial sincronizada. Pesquisas iniciais foram realizadas utilizando a abordagem baseada na resolução da equação de Riccati num sistema multimáquinas, considerando aquisição de dados via medição fasorial sincronizada e atrasos de tempo nos canais de comunicação da entrada e da saída do controlador centralizado. Esta pesquisa propõe o projeto e avaliação de controladores centralizados através das abordagens baseadas na resolução da equação de Riccati, Desigualdades Matriciais Lineares e Algoritmos Genéticos. O projeto consiste em obter um controlador centralizado robusto a variações de carga e topologia do sistema, além de possíveis perdas de links de comunicação da entrada e da saída do controlador centralizado com o sistema elétrico. A fim de verificar a eficácia das abordagens de projeto foram utilizados o Sistema Equivalente Sul-Sudeste Brasileiro e o Sistema Simplificado Australiano. Além disso, simulações dinâmicas dos sistemas com aplicação de contingências foram realizadas com o propósito de se avaliar os controladores centralizados obtidos através de um modelo linear. Os resultados alcançados mostram semelhança e eficiência das abordagens quando se consideram múltiplos pontos de operação do sistema. A abordagem baseada em Algoritmos Genéticos se sobressai de acordo com os resultados obtidos para os sistemas-teste mencionados por propiciar um controlador centralizado robusto a múltiplos pontos de operação e possíveis perdas de links de comunicação. / This research proposal aims to compare control design methods on two levels, consisting of centralized and decentralized controllers, using signals synchronized phasor measurement. Initial researches have been conducted using the approach in solving the Riccati equation in a multi-machine system, considering data acquisition via synchronized phasor measurement and time delays in the communication channels of input and output of the centralized controller. This research proposes the design and comparison of centralized controllers through approaches based on resolution of the Riccati equation, Linear Matrix Inequalities and Genetic Algorithms. The project is to achieve a robust centralized controller to load variations and system topology changes and possible loss of communication of the input and output of the centralized controller with the electrical system. In order to verify the effectiveness of design approaches were used the Southern-Southeastern Brazil Equivalent Equivalent and Australian Simplified System. In addition, simulations of the dynamic systems with application of contingency were performed in order to evaluate the centralized controlling obtained by a linear model. The results show similarity and efficiency of the approaches when considering multiple system operating points. The Genetic Algorithms-based approach stands out according to the results obtained for the test systems mentioned, as demonstrated by the results, because it provides a robust centralized controller to multiple points of operation and possible loss of communication links.

Este trabalho apresenta uma análise de algoritmos computacionais aplicados à estimação de fasores elétricos em SEPs. A medição dos fasores é realizada por meio da alocação de Unidades de Medição Fasorial nestes sistemas e encontra diversas aplicações nas áreas de operação, controle, proteção e planejamento. Para que os fasores possam ser aplicados, são definidos padrões de medição, sincronização e comunicação, por meio da norma IEEE C37.118.1. A norma apresenta os padrões de mensagens, timetag, fasores, sistema de sincronização, e define testes para avaliar a estimação. Apesar de abranger todos esses critérios, a diretriz não define um algoritmo de estimação padrão, abrindo espaço para uso de diversos métodos, desde que a precisão seja atendida. Nesse contexto, o presente trabalho analisa alguns algoritmos de estimação de fasores definidos na literatura, avaliando o comportamento deles em determinados casos. Foram considerados, dessa forma, os métodos: Transformada Discreta de Fourier, Método dos Mínimos Quadrados e Transformada Wavelet Discreta, nas versões recursivas e não-recursivas. Esses métodos foram submetidos a sinais sintéticos, a fim de verificar o comportamento diante dos testes propostos pela norma, avaliando o Total Vector Error, tempo de resposta e atraso e overshoot. Os algoritmos também foram embarcados em um hardware, denominado PC104, e avaliados de acordo com os sinais medidos pelo equipamento na saída analógica de um simulador em tempo real (Real Time Digital Simulator). / This work presents an analysis of computational algorithms applied to phasor estimation in Electrical Power Systems. The phasor estimation process uses the allocation of Phasor Measurement Units in the system and the measures can be used in many control, operation, planing and protection applications. Therefore, the power system phasors are very useful, specially if they have a common time reference, allowing the determination of the system\'s condition at a given time. The procedures necessary for power system\'s phasors estimation and application are defined by IEEE C37.118.1 standard. The standard defines the requirements for phasor estimation, presenting tests and a methodology to evaluate the algorithms performance. Thus, the standard defines the time tag and data patterns, some synchronization methods, and message examples, simplifying the communication requirements. Despite defining all these parts, the standard does not state which estimation algorithm should be used, making room for the use of various methods, since the standard precision is met. In this context, this work analyzes some phasor estimation algorithms defined in the literature, evaluating their behavior for some cases. It was adopted the recursive and non-recursive versions of the methods: Discrete Fourier Transform, Least Squares and Discrete Wavelet Transform. They were submitted to the standard signals, evaluating the Total Vector Error, time delays, and overshoots. The algorithms were also embedded in hardware (named PC104) and evaluated by real time simulated signals, measured by the PC104 using the analog outputs of a Real Time Digital Simulator.

Este trabalho apresenta uma análise de algoritmos computacionais aplicados à estimação de fasores elétricos em SEPs. A medição dos fasores é realizada por meio da alocação de Unidades de Medição Fasorial nestes sistemas e encontra diversas aplicações nas áreas de operação, controle, proteção e planejamento. Para que os fasores possam ser aplicados, são definidos padrões de medição, sincronização e comunicação, por meio da norma IEEE C37.118.1. A norma apresenta os padrões de mensagens, timetag, fasores, sistema de sincronização, e define testes para avaliar a estimação. Apesar de abranger todos esses critérios, a diretriz não define um algoritmo de estimação padrão, abrindo espaço para uso de diversos métodos, desde que a precisão seja atendida. Nesse contexto, o presente trabalho analisa alguns algoritmos de estimação de fasores definidos na literatura, avaliando o comportamento deles em determinados casos. Foram considerados, dessa forma, os métodos: Transformada Discreta de Fourier, Método dos Mínimos Quadrados e Transformada Wavelet Discreta, nas versões recursivas e não-recursivas. Esses métodos foram submetidos a sinais sintéticos, a fim de verificar o comportamento diante dos testes propostos pela norma, avaliando o Total Vector Error, tempo de resposta e atraso e overshoot. Os algoritmos também foram embarcados em um hardware, denominado PC104, e avaliados de acordo com os sinais medidos pelo equipamento na saída analógica de um simulador em tempo real (Real Time Digital Simulator). / This work presents an analysis of computational algorithms applied to phasor estimation in Electrical Power Systems. The phasor estimation process uses the allocation of Phasor Measurement Units in the system and the measures can be used in many control, operation, planing and protection applications. Therefore, the power system phasors are very useful, specially if they have a common time reference, allowing the determination of the system\'s condition at a given time. The procedures necessary for power system\'s phasors estimation and application are defined by IEEE C37.118.1 standard. The standard defines the requirements for phasor estimation, presenting tests and a methodology to evaluate the algorithms performance. Thus, the standard defines the time tag and data patterns, some synchronization methods, and message examples, simplifying the communication requirements. Despite defining all these parts, the standard does not state which estimation algorithm should be used, making room for the use of various methods, since the standard precision is met. In this context, this work analyzes some phasor estimation algorithms defined in the literature, evaluating their behavior for some cases. It was adopted the recursive and non-recursive versions of the methods: Discrete Fourier Transform, Least Squares and Discrete Wavelet Transform. They were submitted to the standard signals, evaluating the Total Vector Error, time delays, and overshoots. The algorithms were also embedded in hardware (named PC104) and evaluated by real time simulated signals, measured by the PC104 using the analog outputs of a Real Time Digital Simulator.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DiegoAF_DISSERT.pdf: 1045785 bytes, checksum: 38dd893df9531c8e71f483fc22aa3802 (MD5) Previous issue date: 2012-12-18 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This work proposes a new technique for phasor estimation applied in microprocessor numerical relays for distance protection of transmission lines, based on the recursive least squares method and called least squares modified random walking. The phasor estimation methods have compromised their performance, mainly due to the DC exponential decaying component present in fault currents. In order to reduce the influence of the DC component, a Morphological Filter (FM) was added to the method of least squares and previously applied to the process of phasor estimation. The presented method is implemented in MATLABr and its performance is compared to one-cycle Fourier technique and conventional phasor estimation, which was also based on least squares algorithm. The methods based on least squares technique used for comparison with the proposed method were: forgetting factor recursive, covariance resetting and random walking. The techniques performance analysis were carried out by means of signals synthetic and signals provided of simulations on the Alternative Transient Program (ATP). When compared to other phasor estimation methods, the proposed method showed satisfactory results, when it comes to the estimation speed, the steady state oscillation and the overshoot. Then, the presented method performance was analyzed by means of variations in the fault parameters (resistance, distance, angle of incidence and type of fault). Through this study, the results did not showed significant variations in method performance. Besides, the apparent impedance trajectory and estimated distance of the fault were analysed, and the presented method showed better results in comparison to one-cycle Fourier algorithm / Prop?e-se neste trabalho uma nova t?cnica de estima??o fasorial, a ser utilizada em rel?s num?ricos microprocessados digitais para prote??o de dist?ncia de linhas de transmiss?o, baseada no m?todo dos m?nimos quadrados recursivo, denominada m?nimos quadrados em caminhada aleat?ria modificada. Os m?todos de estima??o fasorial t?m seu desempenho comprometido devido, principalmente, ? componente DC de decaimento exponencial presente nas correntes de falta. Para reduzir a influ?ncia da componente DC, agregou-se ao m?todo de m?nimos quadrados um Filtro Morfol?gico (FM) aplicado previamente ao processo de estima??o fasorial. O m?todo apresentado foi implementado em ambiente MATLABr e o seu desempenho comparado aos m?todos convencionais de estima??o fasorial, tamb?m baseados em m?nimos quadrados, e ao algoritmo de Fourier de um ciclo. Os m?todos baseados na t?cnica de m?nimos quadrados utilizados para compara??o com o m?todo proposto foram: recursivo ponderado, com reinicializa??o da covari?ncia e caminhada aleat?ria. As an?lises de desempenho das t?cnicas foram realizadas por meio de sinais sint?ticos e sinais oriundos de simula??es no Alternative Transient Program (ATP). Em compara??o aos demais m?todos de estima??o fasorial, o m?todo proposto apresentou resultados satisfat?rios no que se refere ? velocidade de resposta, oscila??o em regime permanente e percentual de overshoot. Em seguida, o m?todo proposto teve seu desempenho analisado frente ?s varia??es nos par?metros de falta (resist?ncia, dist?ncia, ?ngulo de incid?ncia e tipo de falta). Nesse estudo, constatou-se que o m?todo n?o sofreu varia??es significativas em seus resultados. Al?m disso, analisou-se a trajet?ria da imped?ncia aparente e dist?ncia estimada da falta, ao qual o m?todo proposto apresentou melhores resultados em compara??o ao algoritmo de Fourier de um ciclo

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-12-22T11:06:45Z No. of bitstreams: 1 rodrigovianello.pdf: 847018 bytes, checksum: 7ad17011832e8156b0fa361091a1375a (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-12-22T12:53:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rodrigovianello.pdf: 847018 bytes, checksum: 7ad17011832e8156b0fa361091a1375a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-22T12:53:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rodrigovianello.pdf: 847018 bytes, checksum: 7ad17011832e8156b0fa361091a1375a (MD5) Previous issue date: 2010-02-24 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho apresenta a proposição de duas metodologias inovadoras no campo da estimação fasorial. A primeira delas propõe a estimação do fasor da componente fundamental na presença de harmônicos e decaimento CC exponencial e é baseada na aplicação de filtros DFT (Discrete Fourier Transform) e de alguns métodos de processamento de sinais, tais como janelamento, modulação e DTFT (Discrete Time Fourier Transform). A segunda metodologia também propõe a estimação do fasor da componente fundamental, mas em um cenário mais complexo onde estão presentes no sinal, além dos harmônicos e decaimento CC exponencial, as oscilações subsíncronas. Esta metodologia é baseada na aplicação de redes neurais artificiais e de alguns métodos de processamento de sinais. Ambas as metodologias foram avaliadas frente a métodos tradicionais de estimação fasorial e apresentaram desempenhos superiores na presença de ruídos. / Thisthesispresents thepropositionoftwonovelmethodsin thefieldofphasor estimation. The first proposes to estimate the phasor of the fundamental component in the presence of harmonicsandexponentialdecayingDC.ThismethodologyisbasedontheapplicationoffiltersDFT (Discrete Fourier Transform) and some methods of signal processing such as windowing, modulation and DTFT (Discrete Time Fourier Transform). The second approach also proposes to estimate the phasor of the fundamental component, but in a more complex scenario formed for harmonics, exponential decaying DC and the sub-synchronous oscillations . This methodology isbasedontheapplicationofartificialneuralnetworksandsomemethodsofsignalprocessing. Both methods were evaluated against traditional methods of phasor estimation and the simulations showed that the two proposed methods were more accurate then others in presence of noise.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-04-12T19:44:42Z No. of bitstreams: 1 brunomontesanoschettino.pdf: 4192681 bytes, checksum: 0df0705f39a6ff58697ec7dc00759256 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-04-24T03:29:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 brunomontesanoschettino.pdf: 4192681 bytes, checksum: 0df0705f39a6ff58697ec7dc00759256 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-24T03:29:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 brunomontesanoschettino.pdf: 4192681 bytes, checksum: 0df0705f39a6ff58697ec7dc00759256 (MD5) Previous issue date: 2015-12-08 / Este trabalho propõe um método para detectar a saturação dos núcleos dos transformadores de corrente (TCs) utilizados na proteção de sistemas elétricos de potência (SEPs), além de promover a compensação de seus efeitos através da correção do sinal de corrente secundária distorcido pela saturação. Técnicas de processamento de sinais baseadas no filtro diferenciador de segunda ordem de Savitzky-Golay são utilizadas para localizar os pontos de transição entre partes do sinal de corrente distorcidas e não distorcidas pela saturação. Em seguida, um processo de estimação baseado no critério dos mínimos quadrados que utiliza exclusivamente amostras do sinal contidas nas regiões não distorcidas é efetuado, extraindo os parâmetros necessários à promoção da correção do sinal. As influências do ruído e dos desvios de frequência de operação do SEP foram analisadas, tendo sido desenvolvidos e incorporados meios adaptativos para mitigar seus efeitos. Os algoritmos desenvolvidos foram implementados em MATLAB e a avaliação de desempenho foi realizada utilizando sinais extraídos de simulações de falta ocorridas em um sistema modelado em um simulador digital em tempo real (RTDS). Os resultados indicaram que o método proposto atingiu desempenho satisfatório, independente dos parâmetros do TC e dentro de uma ampla gama de cenários da falta analisados. Além disso, o método mostrou-se robusto em relação ao ruído e eficiente na mitigação dos erros provocados pelos desvios de frequência. Ainda, os recursos técnicos e computacionais necessários para sua execução indicam que o método proposto é passível de implementação nos atuais dispositivos de proteção disponibilizados pela indústria. / This work proposes a method for detecting the saturation of the current-transformer cores used in the protection of electric power systems and promote the compensation for its effects by correcting the secondary current signal distorted due to the saturation. Signal processing techniques based on the second order differentiator Savitzky-Golay filter are used for locating the transition points between distorted and undistorted parts of the current signal. Then, an estimation process based on the least squares criteria that uses exclusively signal samples included in the undistorted regions is performed, extracting the parameters needed for the signal correction. The influences of the noise and the frequency offset were analysed, and adaptive means to mitigate their effects were developed and incorporated. The developed algorithms were implemented in MATLAB and performance evaluation was performed using the signals taken from fault simulations in a system modeled on a real time digital simulator (RTDS). The results indicated that the proposed method reaches a satisfactory performance, regardless of the CT parameters and within a wide range of analysed fault scenarios. Moreover, the method showed to be robust relative to the noise and effective in mitigating the errors due to the frequency offsets.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-11T15:15:34Z No. of bitstreams: 1 joaotitoalmeidavianna.pdf: 4307092 bytes, checksum: 061d2a47a7e37bf6c1a1875c27f352ad (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-18T12:47:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 joaotitoalmeidavianna.pdf: 4307092 bytes, checksum: 061d2a47a7e37bf6c1a1875c27f352ad (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-18T12:47:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 joaotitoalmeidavianna.pdf: 4307092 bytes, checksum: 061d2a47a7e37bf6c1a1875c27f352ad (MD5) Previous issue date: 2016-09-05 / O presente trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de alternativas para detecção de faltas de alta impedância (HIFs) sustentadas em sistemas de distribuição. Como a maioria destas faltas é monofásica, enfoque foi dado para este tipo de falta no desenvolvimento do trabalho. Devido ao desequilíbrio e a variação da carga dos sistemas de distribuição, a proteção tradicional dos mesmos apresenta dificuldades na detecção destas faltas, que acabam se sustentando no sistema. Isso acarreta um risco de segurança pública, na medida em que estruturas externas ao sistema elétrico são mantidas energizadas representando risco a vidas que entrem em contato com elas. Características da topologia típica de sistemas de distribuição brasileiros (conhecida como do “tipo europeu”) foram exploradas de forma a se elaborar duas propostas de métodos de detecção e localização de HIFs. Ambos os métodos se baseiam na alocação de medidores alocados ao longo do sistema de distribuição, cujas medidas são integradas a uma central de dados via rede de comunicação. Nesta central, as medidas recebidas são analisadas de forma a diagnosticar a presença e localização de faltas monofásicas de alta impedância no sistema e emitir alarmes que descrevam a situação atual do mesmo. O primeiro método, o PDSZ, baseia-se em medições fasoriais sincronizadas e, além da detecção e localização, conta com um algoritmo de classificação das fases envolvidas na falta. Já o segundo (PQDSZ) baseia-se em medições não fasoriais e não possui esta última funcionalidade. Ambos os métodos são implementados em laboratório e simulados com o uso de um Simulador Digital de Tempo Real (RTDS), o que permite uma validação bem próxima da aplicação dos métodos em um sistema real. Tais simulações comprovam a aplicabilidade dos métodos propostos e todos os resultados são analisados de forma a confirmar este fato. / This work aims to develop alternatives for the detection of sustained high impedance faults (HIFs) on distribution power systems. As the majority of these faults are single phase ones, the development was focused on this kind of fault. Due to load unbalance and variation of the distribution systems, the traditional protectiontechniques presents problems on detecting these faults, which are kept sustained on the system. This situation represents a serious public hazard, because the external electrical system structure remains energized, representing a risk to lives that eventually get in touch with it. There is also the risk of starting a fire from this fault point. Topologycal features of Brasilian distribution systems (known as “european type”) were exploited in order to elaborate two methods for detection and localization of HIFs. Both methods are based on the use of meters alocated along the distribution system, whose measurements are sent to a central data concentrator, through a network communication. Then, the received measurements are analysed in order to diagnose the ocurrence of single phase high impedance faults on the system and send alarms that describe the current system situation. The first method, named PDSZ, is based on Phasor Measurement Units (PMUs) and besides detecting and locating the fault, can also classify it, showing which phaseis involved. The second one, the PQDSZ, is based on non-synchronized measurements and can not classify the fault. Both methods were implemented on laboratory and tested using real equipament and a Real Time Digital Simulator (RTDS), which allows a very precise evaluation of the proposed methods, emulating conditions very similar the real ones. The simulations prove the aplicability of the proposed methods and the results are analysed in order to show the effectiveness of the proposed methods.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-05-18T13:24:16Z No. of bitstreams: 1 jorgejaviergimenezledesma.pdf: 4002237 bytes, checksum: 74e94889e9e4afbc4463915274bf7e33 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-18T14:07:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 jorgejaviergimenezledesma.pdf: 4002237 bytes, checksum: 74e94889e9e4afbc4463915274bf7e33 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-18T14:07:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 jorgejaviergimenezledesma.pdf: 4002237 bytes, checksum: 74e94889e9e4afbc4463915274bf7e33 (MD5) Previous issue date: 2017-02-12 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho propõe o desenvolvimento de modelos e métodos numéricos, baseados em redes neurais artificiais, para a detecção e localização de áreas com defeitos de alta impedância em sistemas de distribuição. De forma paralela, também é avaliada a eficiência da utilização de diferentes tipos de formas de medição de dados no desempenho do método, que é implementada através de duas etapas. A primeira etapa consiste na adaptação de um programa existente para cálculo de faltas, tendo como objetivo gerar de forma aleatória vários tipos de defeitos, assim como a localização dos mesmos. A metodologia de cálculo de defeitos foi desenvolvida utilizando as equações de injeção de correntes em coordenadas retangulares. Neste programa, também serão considerados os modelos de carga variantes com a tensão durante os defeitos e modelos de diversas gerações distribuídas, convencionais e não convencionais. Em seguida, foi desenvolvido e implementado um método baseado em redes neurais artificiais, para detecção e identificação de faltas, assim como para estimar a localização de faltas em um sistema de distribuição. Esta rede neural possui como entrada módulos e ângulos das tensões e correntes do sistema elétrico, obtidas através das medições fasoriais dos PMUs e/ou IEDs. As saídas da rede neural correspondem à detecção e localização de áreas de defeitos. O método proposto foi desenvolvido no ambiente MatLab® e com o intuito de avaliar sua eficiência, foi testado em alguns sistemas IEEE e em um sistema real. Os resultados obtidos dos estudos são apresentados sob a forma de tabelas e gráficos com suas respectivas acurácias, números de neurônios e as diferentes configurações adotadas. / This work proposes the development of numerical models and methods, based on artificial neural networks, for the detection and localization of high impedance faults in distribution systems. In parallel, the efficiency is also evaluated using different types of measurement data techniques in the performance of the method, which is implemented through two steps. The first step consists in the adaptation of an existing program for calculation of faults, aiming to generate randomly several types of faults, as well as their location. The faults calculation methodology was developed using current injection equations in rectangular coordinates. In this program the models of load variation with the voltage during the faults and a variety of conventional and unconventional models for distributed generation, are considered. Next, a method based on artificial neural networks is developed and implemented for the detection and identification of faults, as well as to estimate the fault location within a distribution system. The neural network inputs are modules and angles of the voltages and currents of the electrical system, obtained from the PMUs and / or IEDs. The outputs of the neural network correspond to the detection and location of faults. The proposed method was developed in MatLab® environment and tested in some IEEE systems and in a real system in order to evaluate its efficiency. The results obtained from the studies was presented in the form of tables and graphs with their respective accuracy, numbers of neurons and the different configurations adopted.