Com o aumento do uso de sistemas elétricos, eletrônicos e programáveis em aplicações de diversos domínios, tais como entretenimento, realização de transações financeiras, distribuição de energia elétrica, controle de processos industriais e sinalização e controle em transporte de passageiros e carga, é essencial que as políticas de manutenção utilizadas sejam capazes de minimizar os custos associados a eventuais falhas que afetem negativamente os serviços providos. Ao longo das últimas décadas, foi sedimentada a tendência de que a adoção de técnicas de manutenção preditiva representa uma das abordagens mais viáveis e promissoras para que falhas de sistemas utilizados em diversas aplicações possam ser detectadas antes de elas efetivamente ocorrerem. Considerando-se que uma parcela significativa dos estudos recentes na área de manutenção preditiva de sistemas apresenta como limitação o custo elevado para se instalar uma infraestrutura específica para realizar a coleta de dados que serão usados para dar suporte à predição das falhas futuras de um sistema, o modelo proposto no presente estudo visa permitir que os índices de dependabilidade e as falhas futuras de sistemas elétricos, eletrônicos e programáveis sejam estimados utilizando-se dados já disponíveis de falhas e manutenções passadas. Para tanto, foram empregadas técnicas como processos estocásticos, filtragem Kalman e modelos de incorporação de dados de histórico preconizados no padrão internacional RIAC-HDBK-217Plus. Como principal conclusão do presente trabalho, é possível ressaltar que foi possível atingir, com o modelo proposto, o objetivo de suporte à manutenção preditiva de sistemas elétricos, eletrônicos e programáveis a partir do uso de dados preexistentes de histórico operacional; no entanto, foram constatadas limitações no grau de utilização prática do modelo em situações nas quais a quantidade dos dados de histórico disponíveis para consulta é pequena. / With the increased use of electrical, electronic and programmable systems in various application fields such as entertainment, financial transactions, power distribution, industrial process control and signaling and control of transportation modes, it is essential for the maintenance policies used in those systems to be able to minimize the costs of any faults that may adversely affect the services provided. Over the past decades, the use of predictive maintenance techniques has shown to be a viable and promising approach to detect faults before they actually occur in systems used in different application fields. Considering that a significant part of the recent scientific research in the area of predictive maintenance usually demands high-cost infrastructure to be installed to support the acquisition of all the data that will be used to calculate the prediction of future faults of a system, the model proposed within this study was designed to allow both dependability levels and future faults of electrical, electronic and programmable systems to be estimated using past faults and maintenance data that may already be available. For this purpose, techniques such as stochastic processes, Kalman filtering and models prescribed within the international standard RIAC-HDBK-217Plus to incorporate history data to dependability calculation were used. As the main conclusion of this study, it is possible to highlight that the main objective of the model proposed, related to its ability to support predictive maintenance of electrical, electronic and programmable systems through the use of pre-existing operating history data, has been reached; nevertheless, limitation of practical use of the model was verified in situations in which not enough operating data is available.

O objetivo de estudo desta dissertação é apresentar uma metodologia para a realização de prognóstico e gerenciamento da saúde (Condition-Based Maintenance/Prognostic Health Management) de sistemas dinâmicos, assunto que vem crescendo de importância nas indústrias de forma global. O estudo de caso é realizado em um sistema de flap de uma aeronave regional acionado por motores CC sem escova, que foi modelado em MATLAB/SIMULINK. Através do modelo foi possível a realização do estudo de testabilidade e diagnosticabilidade das degradações e falhas do sistema e a implementação de técnicas de detecção de degradação através de controle estatístico de processo multivariável (MSPC), largamente utilizadas em diversas áreas da indústria. As técnicas de controle estatístico através de distâncias estatísticas, Hotelling';s T e Runger U, proporcionam uma medida de boa qualidade como mostrado nos resultados do estudo e pode ser usada para o prognóstico, como sugerido para trabalhos futuros.

Submitted by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-11-09T12:44:16Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Analisesmultisicametodo.pdf: 8640136 bytes, checksum: fb4885177a022217a3a13cc9edf858e7 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-11-09T12:44:35Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Analisesmultisicametodo.pdf: 8640136 bytes, checksum: fb4885177a022217a3a13cc9edf858e7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-09T12:44:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Analisesmultisicametodo.pdf: 8640136 bytes, checksum: fb4885177a022217a3a13cc9edf858e7 (MD5) Previous issue date: 2018-09-21 / O Sistema Interligado Nacional (SIN) é um sistema de fundamental importância no panorama brasileiro. Sua função é conectar eletricamente os centros geradores e os centros consumidores, sendo eles empresariais, comercias ou residenciais. Os principais equipamentos responsáveis pela conexão e transmissão de energia elétrica dos centros geradores aos consumidores são os transformadores de potência. Esses equipamentos estão sujeitos a diversos tipos de falhas que podem afetar seus componentes chegando, em alguns casos, a comprometer a operação deste equipamento e, em consequência, o abastecimento de energia elétrica. Desta forma, neste trabalho é realizada uma análise multifisica nos transformadores de potência, acoplando simulações eletromagnéticas, térmicas e estruturais com o objetivo de fornecer ao operador informação sobre o momento ideal para a realização de manutenções preditivas, evitando paradas não planejadas. Para isso, foram utilizadas simulações computacionais por meio do Método de Elementos Finitos (MEF) e, a partir disso, foram analisadas as diversas situações as quais esses equipamentos podem ser submetidos, tanto na condição nominal, quanto em condições extremas de funcionamento, como corrente de inrush e corrente de curto-circuito. Nesta perspectiva, foram realizadas análises dos efeitos que a dilatação térmica e as forças axiais e radiais exercem, contribuindo para possíveis defeitos nesses equipamentos. Como objeto de estudo, as simulações foram realizadas em um transformador monofásico de 50 MVA, equipamento que encontra-se em funcionamento na região norte do país. Para melhor validação da metodologia utilizada neste trabalho, as simulações foram validadas com dados reais de medição e com resultados presentes em literaturas atuais. Desta forma, este trabalho apresenta uma metodologia que pode auxiliar o quadro técnico de uma indústria na decisão do momento adequado de parada em um transformador de potência para a realização de manutenções preditivas. / The National Interconnected System (NIS) is an organ of fundamental importance in the Brazilian panorama. Its function is to electrically connect generating centers and consumer centers, whether they are business, commercial or residential. The main equipment responsible for the connection and transmission of electric power from the generating centers to the consumers are the power transformers. This equipment is subject to several types of faults that can affect its components, in some cases compromising the operation of this equipment, and consequently the supply of electric energy. In this work, a multiphysical analysis is performed on power transformers, coupling thermal and structural electromagnetic simulations with the objective of providing the operator with information about the ideal moment for performing predictive maintenance, avoiding unplanned shutdowns. For this, computational simulations using the Finite Element Method (FEM) were used and from this, we analyzed the different situations that these equipments can be submitted, in the nominal condition, as well as extreme conditions of operation like current of inrush and current short-circuit. In this perspective, analyzes of the effects that the thermal expansion and the axial forces and radia exerted contributing to possible defects in these equipments were carried out. As a study object, the simulations were performed in a 50 MVA single-phase transformer, which is an equipment that is in operation in the northern region of the country. For a more validation of the methodology used in this work the simulations were validated with real measurement data and with results present in current literature. In this way, this work presents a methodology that can help the technical framework of an industry in the decision of the appropriate moment of stop in a power transformer for the accomplishment of predictive maintenance.

Com o aumento do uso de sistemas elétricos, eletrônicos e programáveis em aplicações de diversos domínios, tais como entretenimento, realização de transações financeiras, distribuição de energia elétrica, controle de processos industriais e sinalização e controle em transporte de passageiros e carga, é essencial que as políticas de manutenção utilizadas sejam capazes de minimizar os custos associados a eventuais falhas que afetem negativamente os serviços providos. Ao longo das últimas décadas, foi sedimentada a tendência de que a adoção de técnicas de manutenção preditiva representa uma das abordagens mais viáveis e promissoras para que falhas de sistemas utilizados em diversas aplicações possam ser detectadas antes de elas efetivamente ocorrerem. Considerando-se que uma parcela significativa dos estudos recentes na área de manutenção preditiva de sistemas apresenta como limitação o custo elevado para se instalar uma infraestrutura específica para realizar a coleta de dados que serão usados para dar suporte à predição das falhas futuras de um sistema, o modelo proposto no presente estudo visa permitir que os índices de dependabilidade e as falhas futuras de sistemas elétricos, eletrônicos e programáveis sejam estimados utilizando-se dados já disponíveis de falhas e manutenções passadas. Para tanto, foram empregadas técnicas como processos estocásticos, filtragem Kalman e modelos de incorporação de dados de histórico preconizados no padrão internacional RIAC-HDBK-217Plus. Como principal conclusão do presente trabalho, é possível ressaltar que foi possível atingir, com o modelo proposto, o objetivo de suporte à manutenção preditiva de sistemas elétricos, eletrônicos e programáveis a partir do uso de dados preexistentes de histórico operacional; no entanto, foram constatadas limitações no grau de utilização prática do modelo em situações nas quais a quantidade dos dados de histórico disponíveis para consulta é pequena. / With the increased use of electrical, electronic and programmable systems in various application fields such as entertainment, financial transactions, power distribution, industrial process control and signaling and control of transportation modes, it is essential for the maintenance policies used in those systems to be able to minimize the costs of any faults that may adversely affect the services provided. Over the past decades, the use of predictive maintenance techniques has shown to be a viable and promising approach to detect faults before they actually occur in systems used in different application fields. Considering that a significant part of the recent scientific research in the area of predictive maintenance usually demands high-cost infrastructure to be installed to support the acquisition of all the data that will be used to calculate the prediction of future faults of a system, the model proposed within this study was designed to allow both dependability levels and future faults of electrical, electronic and programmable systems to be estimated using past faults and maintenance data that may already be available. For this purpose, techniques such as stochastic processes, Kalman filtering and models prescribed within the international standard RIAC-HDBK-217Plus to incorporate history data to dependability calculation were used. As the main conclusion of this study, it is possible to highlight that the main objective of the model proposed, related to its ability to support predictive maintenance of electrical, electronic and programmable systems through the use of pre-existing operating history data, has been reached; nevertheless, limitation of practical use of the model was verified in situations in which not enough operating data is available.

Made available in DSpace on 2014-08-13T14:50:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-07-15Bitstream added on 2014-08-13T18:01:19Z : No. of bitstreams: 1 santos_gl_me_ilha.pdf: 4835852 bytes, checksum: 8f5c7964f7834bad1240378b2d45737b (MD5) / As técnicas de termografia vêm atualmente ganhando espaço como técnicas de manutenção preditiva, principalmente, por seu caráter não invasivo (ferramenta de não contato) que possibilita o monitoramento do aquecimento de máquinas e equipamentos em operação ou mesmo energizados. A utilização de câmeras termográficas hoje é uma realidade em vários setores industriais para monitoramento e detecção de falhas com base na temperatura. Entretanto, a utilização de câmaras termográficas na manutenção não deve se restringir apenas à avaliação da temperatura, uma vez que as imagens termográficas são sinais que apresentam padrões complexos que podem captar as diferentes características e condição de operação do equipamento. Outras informações além da temperatura poderiam ser observadas para uma avaliação mais consistente do estado de operação do equipamento. Este trabalho discute a utilização da técnica da estatística multivariada, Análise de Componentes Principais (ACP) para o processamento e análise de um conjunto de imagens termográficas. Essa proposta visa à identificação de padrões associados às variações térmicas das imagens, bem como, a interpretação desses dados em termos da sua variabilidade espacial/temporal para aplicação na manutenção preditiva com base na termografia. Num primeiro momento a técnica foi aplicada para a avaliação de um conjunto de dados (imagens térmicas) obtidos a partir da simulação do aquecimento de um dado componente (chave elétrica), cujo objetivo foi testar e verificar a validade da proposta e do programa desenvolvido. Posteriormente a técnica foi aplicada para o acompanhamento e avaliação do aquecimento de componentes de um modelo simplificado de um painel de telefonia, formado por blocos de alumínio fixados em uma placa de acrílico. A análise no modo espacial e no modo temporal do conjunto de ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Thermography techniques are currently gaining ground as predictive maintenance techniques, mainly due to its non-invasive character (non-contact tool) that allows the monitoring of heating condition of machines and equipment also in operation and even energized. The use of thermographic cameras is now a reality in many industrial and electrical sectors for monitoring and fault detection based on temperature. However, the use of thermal imagers in the maintenance should not be restricted to only the evaluation of temperature, since the thermographic images are signs that show complex patterns and they can capture the different characteristics of the actual condition of the monitored equipment. Information other than temperature could be observed for a more consistent evaluation of its state of operation. This paper discusses the propose of use of the multivariate analysis technique, Principal Component Analysis (PCA) for the processing and analysis of a series of thermographic images in order to identify patterns associated with temperature variations of the images, as well as, the interpretation of these data in terms of their spatial/temporal variability. Initially the technique was used to the analysis of data (thermal images) obtained from the simulation of heating conditions of a component (electric switch) aiming at to test and verify the validity of the proposal and program development. Later the technique was applied to the monitoring and evaluation of the heating condition of components of a simplified model of a telephone panel, formed by aluminum blocks fixed in a plate of acrylic. The analysis in the spatial and temporal mode of the set of thermograms obtained for different heating conditions of the blocks, it showed that it is possible to verify and establish correlations between the Principal Components and the thermal profile of the system

Este trabalho apresenta abordagens para a avaliação do fenômeno da Degradação Induzida pelo Potencial (PID do inglês Potential Induced Degradation) em módulos e instalações fotovoltaicas de c-Si. Nos ensaios em laboratório, a IEC TS 62804-1:2015 foi aplicada e ações adicionais são sugeridas como forma de adaptação da especificação técnica para o acompanhamento da degradação durante o ensaio e para melhor indicar a propensão do equipamento a se recuperar das consequências da aparição de PID. Nos ensaios em campo, avaliou-se a solução convencional do mercado de reverter a degradação através de circuitos anti-PID, além de apresentar a aplicação de técnicas de detecção do fenômeno em sistemas operacionais. A abordagem teórica e os resultados práticos mostram que o procedimento de aferição de tensões individuais de operação é um método útil para detectar PID. Os estudos de caso apresentados indicam que esta metodologia é eficaz inclusive na detecção precoce do fenômeno para diferentes topologias de células fotovoltaicas de c-Si. / This work presents approaches to assess the Potential Induced Degradation (PID) on c-Si photovoltaic modules and installations. The IEC TS 62804-1:2015 was applied to the laboratory tests and some additional actions are suggested. The adaptation of the technical specification aims to monitor the degradation rates during the tests and also to consider the capacity of the photovoltaic modules to recover from the degradation. In the field detection methodologies are presented and anti-PID circuits were also tested. The theoretical approach reveals that individual voltage measurements are useful to detect PID even in its early stage, as can be seen on the case studies presented.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-04-13T12:14:28Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Henrique Azevedo - Tese de Mestrado - Finalizada_Rev13_Hen_Alex_Nad_Rob_ABNT_Gus_Bib-1.pdf: 2536238 bytes, checksum: 092410d49ebfec82ff6f89b7a23f93e3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-13T12:14:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Henrique Azevedo - Tese de Mestrado - Finalizada_Rev13_Hen_Alex_Nad_Rob_ABNT_Gus_Bib-1.pdf: 2536238 bytes, checksum: 092410d49ebfec82ff6f89b7a23f93e3 (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / Desde a década de 1980, a tecnologia de energia eólica sofreu um imenso crescimento em relação tanto ao tamanho da turbina quanto à capacidade instalada a nível mundial. Como a demanda por turbinas eólicas de grande escala e de custo mais baixos de operação e manutenção continua a crescer, o interesse nos sistemas de monitoramento de condição (CMS, do inglês Condition Monitoring System) tem aumentado rapidamente. Os principais componentes (MC, do inglês Main Components) das turbinas eólicas são o foco de praticamente todos CMS já que eles provocam um elevado custo de reparo e tempo de parada. Entretanto, uma grande parte das falhas em MC é causada por danos secundários devido a uma falha de um subcomponente. O objetivo deste trabalho é apresentar e propor um método de análise para identificar defeitos em componentes principais ou subcomponentes de uma turbina eólica. O método de análise proposto se baseia em técnicas de sinais temporais de vibração, nas transformadas rápidas de Fourier e análises envelope obtidas através da transformada de Hilbert. A aplicação do método, em uma turbina eólica instalada em um parque eólico real, permitiu a identificação, com sucesso, de um defeito no rolamento, o qual foi substituído confirmando a falha. / Since the decade of 1980s, wind energy technology has undergone tremendous growth over both turbine size and worldwide installed capacity. As the demand for wind turbines of large-scale and lower cost of operation and maintenance continues to grow, interest in condition monitoring system (CMS) has increased rapidly. The main components (MC) of the wind turbines are the focus of almost all CMS since they cause a high repair cost and downtime. However, a large portion of the MC faults are caused by secondary damages due to a subcomponent failure. The objective of this work is to present and propose a method of analysis to identify defects in major components or subcomponents of a wind turbine. The proposed analysis method is based on time wave analysis, fast Fourier transforms analysis and envelope analysis through Hilbert transforms. The application of the method in a wind turbine installed in a real wind farm, identified a bearing defect successfully, which was replaced confirming the failure.

The induction motors are used worldwide in various industries. Several maintenance techniques are applied to increase the operating time and the lifespan of these motors. Among these, the predictive maintenance techniques such as Motor Current Signature Analysis (MCSA), Motor Square Current Signature Analysis (MSCSA), Park's Vector Approach (PVA) and Park's Vector Square Modulus (PVSM) are used to detect and diagnose faults in electric motors, characterized by patterns in the stator current frequency spectrum. In this work, these techniques are applied and compared on real motors, which have the faults of eccentricity in the air-gap, inter-turn short circuit and broken bars. It was used a theoretical model of an electric induction motor without fault and with the same voltage supply in order to assist comparison between the stator current frequency spectrum patterns with and without faults. Metrics were purposed and applied to evaluate the sensitivity of each technique fault detection. The results presented here show that the above techniques are suitable for the faults above mentioned. / Os motores elétricos de indução são utilizados em todo o mundo nos mais variados ramos industriais. Diversas técnicas de manutenção são aplicadas para aumentar o tempo de operação e a vida útil destes motores. No contexto da manutenção preditiva, técnicas como Motor Current Signature Analysis (MCSA), Motor Square Current Signature Analysis (MSCSA), Park’s Vector Approach (PVA) e Park’s Vector Square Modulus (PVSM) são utilizadas para detectar e diagnosticar falhas em motores elétricos, caracterizadas por padrões no espectro de frequência da corrente estatórica. Neste trabalho, estas técnicas são aplicadas e comparadas em motores reais, os quais apresentam as falhas de excentricidade no entreferro, curto circuito entre espiras e barras quebradas. Utilizou-se um modelo teórico de um motor elétrico de indução sem falhas, com a mesma tensão de suprimento, com o objetivo de auxiliar a comparação entre os padrões do espectro de frequência de corrente estatórica com e sem falhas. Foram propostas e aplicadas métricas que avaliam a sensibilidade de cada técnica na detecção da falha. Os resultados apresentados neste trabalho mostraram que as técnicas acima mencionadas foram adequadas para as falhas supracitadas, cuja comparação entre estas evidenciou a adequabilidade de cada uma.

O objetivo desse trabalho foi de fazer a modelagem por meio de sistemas de inferência fuzzy da concentração dos gases dissolvidos em óleo mineral isolante à partir dos resultados de ensaios físico-químicos. Dessa forma, objetivou-se estender as técnicas de identificação de falhas em transformadores por meio da análise dos ensaios físico-químicos do óleo isolante. Para tanto adotou-se um mapeamento entre os dados de ensaios físico-químicos e de cromatografia gasosa feito por meio de sistemas de inferência fuzzy. Assim, por meio de resultados de ensaios físico-químicos, como cor, densidade, unidade, entre outro, tem-se uma estimativa da concentração dos gases dissolvidos no óleo mineral isolante do transformador. Assim, torna-se possível empregar técnicas de identificação de falhas baseadas na concentração dos gases dissolvidos, mas, valendo-se dos dados de ensaios físico-químicos.O sistema proposto foi validado por meio de dados reais e os resultados alcançados são compatíveis com aqueles obtidos por meio das técnicas convencionais. / The objective of this work was to do a modeling using the inference fuzzy system of the concentration of dissolved gases in insulating mineral oil getting from the physical-chemical results. The idea was to understand the techniques to identify failures on transformers by analyzing the physical-chemical results of the insulating mineral oil.To do that, the data from physical-chemical results and chromatographic results was mapped using the inference fuzzy system. So, by the results of the physical-chemical experiment such as color, density, humidity and so on, its possible to have a estimation of the concentration of dissolved gases in insulating mineral oil. Therefore, its possible to implement techniques to identify failures based on the concentration of dissolved gases using physical-chemical techniques.The propose system was validated by real data. The results using physical-chemical techniques were similar with the results using conventional techniques.

O objetivo desse trabalho foi de fazer a modelagem por meio de sistemas de inferência fuzzy da concentração dos gases dissolvidos em óleo mineral isolante à partir dos resultados de ensaios físico-químicos. Dessa forma, objetivou-se estender as técnicas de identificação de falhas em transformadores por meio da análise dos ensaios físico-químicos do óleo isolante. Para tanto adotou-se um mapeamento entre os dados de ensaios físico-químicos e de cromatografia gasosa feito por meio de sistemas de inferência fuzzy. Assim, por meio de resultados de ensaios físico-químicos, como cor, densidade, unidade, entre outro, tem-se uma estimativa da concentração dos gases dissolvidos no óleo mineral isolante do transformador. Assim, torna-se possível empregar técnicas de identificação de falhas baseadas na concentração dos gases dissolvidos, mas, valendo-se dos dados de ensaios físico-químicos.O sistema proposto foi validado por meio de dados reais e os resultados alcançados são compatíveis com aqueles obtidos por meio das técnicas convencionais. / The objective of this work was to do a modeling using the inference fuzzy system of the concentration of dissolved gases in insulating mineral oil getting from the physical-chemical results. The idea was to understand the techniques to identify failures on transformers by analyzing the physical-chemical results of the insulating mineral oil.To do that, the data from physical-chemical results and chromatographic results was mapped using the inference fuzzy system. So, by the results of the physical-chemical experiment such as color, density, humidity and so on, its possible to have a estimation of the concentration of dissolved gases in insulating mineral oil. Therefore, its possible to implement techniques to identify failures based on the concentration of dissolved gases using physical-chemical techniques.The propose system was validated by real data. The results using physical-chemical techniques were similar with the results using conventional techniques.