Neste trabalho, investigamos um algoritmo para estimação dos parâmetros de geradores síncronos baseado em análise de sensibilidade de trajetórias. Os parâmetros são estimados através da resolução de um problema de otimização não-linear de mínimos quadrados. Medidas são comparadas com as soluções obtidas dos modelos dinâmicos do gerador e o algoritmo busca minimizar a diferença entre as medidas e a saída do modelo matemático. As medidas foram obtidas de forma artificial por intermédios de simulações computacionais, admitindo-se não somente as dinâmicas transitórias da máquina, mas também considerando as dinâmicas sub-transitórias. O algoritmo proposto é adequado para medidas acessíveis em campo e permite estimar os parâmetros a partir de medidas de perturbações do sistema sem a necessidade da desconexão da máquina do sistema. A principal contribuição deste trabalho é a proposição de uma nova modelagem empregada para estimar os parâmetros do gerador síncrono. Para isto, propõe-se um modelo simplificado, modificado do modelo de dois eixos do gerador, que utiliza a corrente de campo do gerador como uma das entradas. Este modelo é constituído por um conjunto de equações algébrico-diferenciais (EADs) que contém uma equação algébrica de balanço de corrente. Esta equação elimina a necessidade de medidas de variáveis de difícil acesso. O algoritmo proposto foi testado com dados obtidos de simulações dinâmicas realizadas a partir de um sistema teste com resultados satisfatórios. Os resultados obtidos são analisados frente a resultados obtidos também para o modelo de dois eixos utilizando a tensão de campo como uma entrada. Através destes resultados é possível observar a possibilidade de sua utilização em aplicações reais. / In this work, we investigate an algorithm for estimating parameters of synchronous generators based on trajectories sensitivity analysis. The parameters are estimated by solving a nonlinear optimization problem of least squares. Measurements are compared with the solutions obtained from the dynamic model of the generator and the algorithm seeks to minimize the difference between the measurements and the output of the mathematical model. Measurements were obtained artificially by means of simulations, assuming not only the transient dynamics of the machine, but also considering the subtransient dynamics. The proposed algorithm is suitable for accessible measurements in the field and allows the estimation of parameters from measurements of system disturbances, without the necessity of disconnecting the machine from the system. The main contribution of this work is to propose a new generator model to estimate the parameters of the synchronous generator. To this end, a simplified model is proposed. This model is a modification of the two-axis model of the generator, which uses the generator field current as an input of the model. This model consists of a set of differential-algebraic equations (DAEs) containing an algebraic equation of balance of current. This equation eliminates the need of measuring variables that are difficult to access. The proposed algorithm has been tested with data obtained from dynamic simulations conducted from a test system with satisfactory results. The results has been analysed against the results of the two-axis model using the generator field voltage as an input of the model. These results indicate the possibility of application in real machines.

Atualmente, os procedimentos normalizados para determinar os parâmetros transitórios e subtransitórios dos geradores hidrelétricos impõem dificuldades de execução. Assim, em muitos casos, esses ensaios não são realizados e, consequentemente, os respectivos geradores hidrelétricos ficam carentes de uma comprovação em campo de suas características transitórias e subtransitórias. Para preencher essa lacuna, o presente trabalho apresenta uma metodologia para execução do ensaio por rejeição de carga como forma de viabilizar a caracterização de grandes e médios geradores hidrelétricos dentro de determinadas condições e faixa de aplicação. / Currently, the standards procedures to determine the hydro generators transient and subtransient parameters impose several execution difficulties. Therefore, in several cases those tests cannot be conducted and consequently the respective hydro generators miss a field measurement of its transient and subtransient characteristics. In order to fill this gap, the present work presents a method to execute the load rejection test for determination of medium and large hydro generator parameters.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Redes e Serviços de Comunicação, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do professor Doutor Raúl Filipe Teixeira Oliveira

Dissertação de mestrado integrado. Mestrado Integrado em Engenharia Civil. Especialização em Estruturas. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-04-08Bitstream added on 2014-06-13T18:40:58Z : No. of bitstreams: 1 manso_jcg_dr_ilha.pdf: 1797560 bytes, checksum: 27c1272d6d4916bb798bc0d05ed927c8 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Ensino Pesquisa e Extensão de Ilha Solteira (FEPISA) / Esta tese visa ao estudo da valorização de serviços ancilares de reserva, particularmente, a reserva utilizada na regulação de freqüência e que é fornecida pelos geradores hidrelétricos. O objetivo principal do trabalho é desenvolver propostas que indiquem os custos reais desses serviços. Na valorização desses custos, busca-se motivar as empresas geradoras para que assumam a responsabilidade pela prestação de tais serviços, assim como garantir uma remuneração apropriada. Essa valorização é realizada em função da disponibilidade e do uso da reserva, sob uma operação segura e econômica do sistema. Para alcançar o objetivo proposto, inicialmente se realiza uma revisão das características técnicas e dos métodos de valorização dos serviços de reserva em diferentes sistemas. Posteriormente, ilustram-se as características do setor elétrico brasileiro, com a finalidade de contextualizar a valorização no marco de regulação , comercialização e operação correspondentes. Seguidamente, apresentam-se duas propostas de valorização. A primeira considera o ponto de vista de um agente gerador, cujo objetivo é estabelecer o valor do serviço a partir dos custos incorridos no fornecimento. Esses custos incluem, principalmente, os custos pela disponibilidade e pelo uso do serviço. Dentro desses componentes de custo, destaca-se o custo por perdas de eficiência, o qual é calculado utilizando um algoritmo de despacho ótimo de unidades. Essa abordagem é aplicada no cálculo do custo da reserva na usina hidrelétrica de Ilha Solteira. Nesse cálculo são utilizados dados da Companhia Energética de São Paulo - CESP. A segunda proposta considera o ponto de vista do operador de rede, em um ambiente de mercado, no qual os agentes participantes podem ofertar pela disponibilidade da reserva. Para a atribuição dessa reserva utiliza-se um despacho ótimo hidrelétrico, que inclui rest / This work presents a reserve ancillary services pricing research. Particularly, the reserve that is used for frequency regulation and that is provided by hydroelectric generators. The development of pricing methodologies, that show real reserve delivery costs, is the main target of this project. Ancillary services pricing procures incentives to motivate agents to take responsibilities in the service supply and ensuring an appropriated remuneration. This pricing is based on the use and availability costs of reserve; under an economic and reliable system operation. In order to do that, firstly an overview of technical characteristics and pricing methods of the ancillary services in different systems is presented. Then, in order to fit this pricing methodology to the corresponding regulation, commercialization and operation rules, an introduction of the Brazilian electrical sector is realized. Next, two reserve ancillary services pricing methods are presented. The first one considers a hydraulic generator point of view. In this case, the aim is to set up the real value of the services by mean of a generator costs analysis. These costs include, basically, availability and use costs. Inside these cost components, efficiency costs are highlighted, and a single generator unit commitment dispatch is used to calculate them. This proposal is applied to calculate the ancillary service reserve costs in the Ilha Solteira hydroelectric generator, using data from the Companhia Energ´etica of S˜ao Paulo (CESP). The second pricing method considers the operator system point of view, under a market environment. In these circumstances, agents are free to set up a price offer for the availability of the reserve. To attribute the reserve, an optimal hydroelectric dispatch is used, considering electrical and hydraulic constraints. This methodology is tested in two systems. The first one represents a didactic three bus

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-26T06:04:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 299712.pdf: 14376923 bytes, checksum: 42ba0d1dc1ccdc0c2295e1d99e7e0013 (MD5) / No século XXI, mudanças são esperadas nas formas em que a produção de energia ocorre. Com o desenvolvimento de novas tecnologias, o custo da eletricidade a partir da geração eólica caiu mais de 80% durante os últimos anos. A geração de energia através de sistemas de conversão de energia eólica representará uma parcela considerável da energia elétrica gerada. Nesse contexto, turbinas eólicas equipadas com geradores síncronos a ímãs permanentes apresentam vantagens importantes sobre outros tipos de geradores. No entanto, esses geradores precisam ser conectados a uma rede de distribuição através de conversores estáticos de capacidade nominal. Estes conversores permitem que o sistema de conversão de energia eólica seja utilizado em seu ponto ideal de operação a todo instante. Além disto, os conversores estáticos modernos garantem a melhoria da qualidade da energia gerada e que esta seja transmitida à rede com alto rendimento de conversão e de maneira confiável e flexível. Este trabalho propõe uma nova estratégia de controle de corrente de alto desempenho e elevado fator de potência. A estratégia proposta baseia-se na técnica de autocontrole de corrente para retificadores PWM trifásicos, incrementando-a no que diz respeito à compensação de reativos no gerador. Utiliza-se um estágio retificador PWM trifásico robusto e com baixas perdas de condução. Este retificador é analisado e um esquema apropriado de modulação vetorial é proposto. O sistema de conversão de energia eólica é estudado por simulações numéricas e a técnica de controle de corrente proposta é verificada também de forma experimental em um protótipo de laboratório de 6,5 kVA.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:17:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328822.pdf: 5705013 bytes, checksum: fa5ce1d7d7175226f2d5c7098edf81ba (MD5) Previous issue date: 2014 / A integração de geradores conectados nas redes de distribuição de energia, também chamada de Geração Distribuída (GD), pode gerar dificuldades para a operação e controle, pois altera características tradicionais destes sistemas. Estas dificuldades podem ser em parte resolvidas nas chamadas microrredes, que são subsistemas da rede de distribuição de energia, cuja principal característica é a capacidade de operar em condições de ilhamento, ou seja, separadas da rede principal de distribuição de energia elétrica. Entretanto, as microrredes também trazem consigo desafios a serem resolvidos, um deles diz respeito à proteção, especificamente à sensibilidade e coordenação de relés com funções de sobrecorrente. Assim, neste trabalho é proposta uma arquitetura de Sistema Multiagente (SMA) para realizar a proteção adaptativa de microrredes baseada em relés com função direcional de sobrecorrente instantânea e temporizada. Para implementação do protótipo foi utilizada a plataforma JADE (Java Agent Development Framework), juntamente com uma biblioteca em JAVA para desenvolvimento de Sistemas Especialistas (SE), chamada CLIPSJNI (Java Native Interface for C Language Integrated Production System). Na arquitetura proposta, é descrito o papel que cada um dos agentes desempenha na proteção, sua hierarquia e a troca de mensagens entre agentes para execução da tarefa a ser realizada - isto é, mudança nos ajustes de configuração dos relés (análise off-line) ou detecção e eliminação de faltas (análise on-line). Simulações de faltas no software PSCAD/EMTDC (Power System Computer Aided Design/Eletromagnetic Transients Including DC) foram realizadas para parametrizar os agentes do sistema e também para verificar a viabilidade da proposta. Finalmente, os resultados obtidos são discutidos e atestam a eficiência da metodologia desenvolvida.<br> / Abstract: The integration of generators connected to power distribution networks, also called Distributed Generation (DG), alters traditional features of these systems and may cause difficulties for their operation and control. These difficulties can be partly resolved by microgrids, which are subsystems of the power distribution network, whose main feature is the ability to operate in islanding conditions, i.e., separated from the main distribution network. However, microgrids also bring challenges to besolved, one of them concerns the protection, specifically the sensitivity and coordination of overcurrent relays. In this context, this dissertation proposes an architecture of Multi-Agent System (SMA) to perform adaptive protection of microgrids based on directional time and instantaneous overcurrent functions. For the implementation of the prototype JADE (Java Agent Development Framework) platform was used, along with a library in Java for Expert Systems (SE), called CLIPSJNI (Java Native Interface for C Language Integrated Production System). The hierarchy between agents in the proposed architecture and the role played by each protecting agent is described. Examples of messages exchanged between agents to perform tasks such as change of relay settings (off-line analysis) or detection and elimination of faults(on-line analysis) are presented. Simulations of faults inPSCAD/EMTDC (Power System Computer Aided Design /Electromagnetic Transients Including DC) are performed to parameterize the agents of the system and also to verify the feasibility of the proposal. Finally, the results obtained are discussed and testify the efficiency of the developed methodology.

[pt] A expansão e a interligação de Sistemas de Energia Elétrica (SEE) tem enfatizado o uso de equivalentes dinâmicos pelas companhias de serviço de eletricidade, nos estudos de planejamento e operação, para representação das porções do sistema não pertinentes à sua área de atuação. Com a redução das dimensões do modelo do sistema obtém-se um aumento de velocidade dos estudos com minimização dos custos e do esforço computacional. Além desses aspectos o uso de equivalentes contorna o problema de capacidade limitada de memória dos sistemas de computação e se enquadra na atual estrutura física e conceitual dos minicomputadores. Em estudos de estabilidade de SEE, o objetivo básico de equivalentes dinâmicos é o de simular as reações do sistema externo quando ocorrem distúrbios no sistema interno. O grande calor deste tipo de simplificação reside em sua capacidade de reconhecer a tendência dinâmica do sistema. Esta pesquisa apresenta um método para cálculo de equivalentes dinâmicos para estudos de estabilidade transitória baseado na agregação de geradores que oscilam conjuntamente após uma dada perturbação. O modelo reduzido obtido por transformações topológicas, e constituído de parâmetros similares aos habitualmente empregados na modelagem de sistemas de energia elétrica sendo numericamente estável. Ao final, alguns resultados são apresentados no intuito de atestar a validade do método proposto. / [en] The spread and the interconection of Electrical Power Systems have been stressed the employment of dynamic equivalents by Electrical Power Companies for representing system áreas that they are not responsible for at planning and operation studies. Due to system model dimension reduction, studies have become faster with reduced costs and computational task requiriments. Besides, dynamic equivalents overcome computational system limited memory capability problems ant fit easily into the up-to-date phisical and coceptual structure of the minicomputers. As an aid to Electrical Power System Stability studies, the objective of the dynamic equivalents is to simulate external system. The great merit of this lind of overcoming is its ability on revealing the system dynamic trend. This research shows a method of computing dynamic equivalents for transitory stability studies based con the agregation of the generators that oscilate together from an initial perturbation on. The reduced model, got from topological transformations, is built of parameters that are similar to usually employed on Electrical Energy System modeling been numerically stable. At the end, some results are shown as an attempt to test the performance of the method.

Esta Tese apresenta o desenvolvimento de um protótipo de um microgerador termoelétrico para captação de energias residuais baseado no Efeito Seebeck com sistema de transferência de calor intercambiável. Neste sentido, desenvolveu-se dois sistemas de transferência térmica, sendo um para captação do calor residual de processos industriais constituído por um módulo denominado captor de calor intercambiável e por outro módulo para resfriar o sistema. Destaca-se que o sistema térmico desenvolvido permite a sua adaptação ao processo industrial por meio da troca do captor de calor, otimizando a transferência térmica para o microgerador termoelétrico. Com base nos dados medidos fez se um tratamento dos dados obtendo-se uma tensão de circuito aberto de Vopen=0,4306xΔT [mV] e uma resistência interna de R0=9,41Ω, com uma tolerância de ΔRint=0,77Ω tal que Rint=R0±ΔRint=9,41±0,77Ω. As medições feitas com a condição de máxima potência de saída foi obtida em um gradiente de temperatura de ΔT=80°C resultando numa potência máxima Pout≈29W. Como resultado obteve-se o protótipo de um microgerador termoelétrico baseado no Efeito Seebeck para captação de energias residuais, customizado e adaptado às características do processo industrial e à respectiva carga (potência e tensão), permitindo a troca e alteração da configuração do sistema de transferência de calor bem como, a reconfiguração do arranjo dos módulos termoelétricos. / This thesis presents the development of a prototype of a thermoelectric microgenerator to energy harvesting based on the Seebeck Effect with interchangeable heat transfer system. In this sense, it developed two heat transfer systems, one for capture of waste heat from industrial processes consisting of a sensor module called interchangeably heat and cool the module to another system. It is noteworthy that the thermal system developed allows its adaptation to industrial process by exchanging the sensor heat, optimizing heat transfer to the thermocouple microgenerator. Based on measured data has a data processing yielding a open circuit voltage of Vopen=0,4306xΔT and an internal resistance of R0=9,41Ω, with a tolerance of ΔRint=0,77Ω such that Rint=R0±ΔRint=9,41±0,77Ω. The measurements made on the condition of maximum output was obtained at a temperature gradient of ΔT=80°C resulting in a maximum power Pout≈29W. As a result we obtained a prototype thermoelectric microgenerator based on Seebeck effect to energy harvesting, energy customized and adapted to the characteristics of industrial process and its load (power and voltage), allowing the exchange and change the configuration of the transfer system heat as well as reconfiguring the arrangement of thermoelectric modules.

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2015-11-16T18:15:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Avaliacao do limitador supercondutor resistivo no elo-CC do DFIG para suportabilidade a afundamentos de tensao.pdf: 2595378 bytes, checksum: 555c76d8ac8053bf86c8ee4bdb825fe0 (MD5) / Approved for entry into archive by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-01-07T11:06:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Avaliacao do limitador supercondutor resistivo no elo-CC do DFIG para suportabilidade a afundamentos de tensao.pdf: 2595378 bytes, checksum: 555c76d8ac8053bf86c8ee4bdb825fe0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-07T11:06:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Avaliacao do limitador supercondutor resistivo no elo-CC do DFIG para suportabilidade a afundamentos de tensao.pdf: 2595378 bytes, checksum: 555c76d8ac8053bf86c8ee4bdb825fe0 (MD5) Previous issue date: 2015 / CNPQ / Em um contexto de necessidade de aumento da oferta de energia elétrica e de busca por fontes renováveis e limpas de energia, a energia eólica tem experimentado um crescimento expressivo nos últimos anos. Uma das tecnologias mais empregadas em geradores eólicos, o DFIG, possui como maior susceptibilidade os distúrbios da rede, principalmente o afundamento de tensão. Soluções na topologia e no controle do gerador têm sido propostas para aumento da suportabilidade do gerador a esses fenômenos. Este trabalho avalia a utilização de um limitador de corrente supercondutor resistivo no elo-CC do conversor back-to-back para proteção do conversor e aumento da suportabilidade a afundamentos de tensão em um gerador eólico baseado em DFIG. A aplicação da tecnologia de supercondutores na proteção de sistemas eólicos é recente e os resultados obtidos nesse trabalho contribuem com os estudos feitos na área. Com o gerador DFIG operando em condições normais, o supercondutor não transita para o estado condutor, e permanece invisível à operação. Na ocorrência de um afundamento de tensão na rede a corrente no circuito de rotor aumenta ultrapassando o valor da corrente crítica e levando o supercondutor ao estado condutor, inserindo um elemento resistivo, limitando assim, a corrente. As análises são feitas utilizando o software de simulação de transitórios eletromagnéticos PSCAD/EMTDC com a implementação do limitador supercondutor em uma turbina eólica de 2MW. São avaliados aspectos tais como limitação de corrente, influência na resposta e atendimento à normativa de suportabilidade para duas posições do limitador dentro do elo-CC do conversor back-to-back. Os resultados obtidos demonstram que a inserção do limitador no elo-CC limita a corrente no rotor durante a ocorrência de afundamentos de tensão, ao mesmo tempo em que mantém a tensão do elo-CC em valores seguros, confirmando a validade da proposta. / In a context of necessity to increase electric energy offer and to search clean and renewable energy sources, wind energy have experienced an expressive expansion through the last few years. One of the most employed wind generators, the DFIG, has its performance significantly affected by grid disturbances, especially voltage sag. Topology and control solutions have been presented to increase generator’s supportability to these phenomena. This work verifies the use of superconducting resistive current limiter placed on back-to-back converter DC-link to protect the converter and to increase low voltage ride-through for a DFIG-based wind generator. The application of superconducting technology on wind systems protection is novel and the obtained results contribute with other works in this area. Under DFIG normal operation, the superconductor doesn’t transits to conductor state and remains invisible to the system. During a voltage dip the rotor circuit current surpasses the device critical current turning the superconductor to a conductor state inserting a resistive element, limiting the hazardous current. The studies are made through electromagnetic transient simulation software PSCAD/EMTDC with implementation of a superconducting current limiter on a 2MW wind turbine. Aspects as current limitation, response influence and supportability standard attendance are evaluated for limiter inside back-to-back converter DC-link in two different settings. The obtained results demonstrate that if voltage sag occurs the limiter insertion on DC-link limits the rotor current at the same time that it maintains DC-link voltage in safe values, proving the proposal validly.