Este trabalho fundamenta-se no desenvolvimento e aprimoramento de uma metodologia de proteção diferencial de Transformadores de Potência. A metodologia desenvolvida avalia eventos transitórios que dificultam a operação correta de relés diferenciais aplicados à proteção de transformadores. O estudo concentra-se no estabelecimento de contribuições ao estado da arte associadas à análise de sinais de corrente diferenciais geradas tanto por faltas internas e externas quanto por distúrbios transitórios. A concepção da metodologia proposta baseou-se na quantificação da energia espectral gerada a través dos coeficientes de detalhe da Transformada Wavelet Discreta. A metodologia de proteção proposta foi desenvolvida em ambiente MATLAB® e testada por meio de simulações realizadas através do software ATP/EMTP (Alternative Transients Program/Electromagnetic Transients Program). Os resultados da pesquisa mostram a aplicabilidade do algoritmo de proteção, mesmo nas condições mais adversas, como na ocorrência da saturação dos transformadores de corrente. / This work is based on the development and improvement of a methodology to differential protection of power transformer. The proposed methodology evaluates transient events that difficult the correct operation of differential relays applied to transformer protection. The study establishes contributions to the state of the art related to differential current analysis generated by internal and external faults and transient disturbance. The conception of the proposed methodology was based on the spectral energies variation generated by each event and calculated through the detail coefficient of Discrete Wavelet Transform. The proposed methodology was developed in MATLAB® environment and tested through several simulations performed with the ATP/EMTP software (Alternative Transients Program / Electromagnetic Transients Program). The results of the research show the applicability of the protection algorithms, even in adverse conditions, such as saturation of current transformers.

O mundo moderno está cada dia mais conectado por todos os meios tecnológicos que existem hoje. Isto permite que mais e mais pessoas possam se comunicar, tornando a estrada da comunicação virtual obrigatória para a sobrevivência das pequenas, médias e grandes empresas públicas e privadas. O grande avanço tecnológico do século 20 foi à utilização em grande escala do PC (personal computer) comumente chamados de microcomputadores. Este avanço também chegou aos sistemas elétricos de potência, tornando as subestações digitalizadas. Estas subestações sendo digitais correm riscos de invasão cibernética interna ou mesmo externa. Embora a possibilidade de invasão cibernética externa seja pequena, ela existe. Diante dessa situação este trabalho propõe a aplicação de um sistema de segurança, aplicado em um sistema elétrico de potência. O trabalho concentra-se especificamente no estudo dos sistemas de detecção de intruso (SDI), nos seus dois modos básicos: o SDI por abuso e SDI por anomalia utilizando redes neurais artificiais. Estes conceitos serão testados em um sistema elétrico de potência simulado, com uma rede de comunicação baseada em microcomputadores e/ou equipamentos microprocessados, com relés digitais reais. Os Softwares, denominados SNORT e Carcará, foram utilizados e extensivamente testados com resultados altamente encorajadores para a função descrita. / Modern world is more connected each day by all technological means available. This allows more people to communicate, turning the virtual communication road obligatory to the survival of small, medium and large companies, whether public or private. The great technological advance of the 20th century was the large use of the PCs (personal computer), usually called microcomputers. This advance also reached the power electric systems with the digitalization of the substations. These digitalized substations, run the risk of cybernetic invasion, internal or even external. Although the possibility of external cybernetic invasion is small, it exists. In that context, the present thesis proposes the application of a security system for an electric power system. The focus will be the study of intruder detection systems (IDS), on its two basic forms: the IDS by abuse and the IDS by anomaly, using artificial neural networks. These concepts will be tested in a simulated electric power system, with a communication network based on microcomputers, with actual digital relays with the digitalization of the substations.

Este trabalho apresenta um método baseado em algoritmos genéticos – AGs, o qual consiste na estimação dos parâmetros associados as formas de ondas, tais como amplitude, freqüência e ângulo de fase das mesmas, referentes a uma proposição de relé de freqüência. O método proposto é baseado em algoritmos genéticos com representação real, tendo em vista a não necessidade de codificação dos valores logo na entrada do processo. O objetivo do trabalho é apresentar um estudo de uma das várias técnicas da computação evolutiva, conhecida como AG, cuja aplicação é inspirada nos mecanismos da evolução natural das espécies identificado pelo naturalista inglês Charles Darwin. A idéia principal do método é fazer com que os indivíduos da população evoluam ao longo das iterações, chamadas gerações, produzindo soluções cada vez melhores até convergir a uma solução ótima ou aproximadamente ótima. O algoritmo proposto foi testado com dados simulados no software Matlab. Pelos resultados observados têm-se caracterizado a potencialidade desta ferramenta computacional na estimação dos parâmetros desejados. / This work presents a method based on genetic algorithm – GAs, which consists on estimation of parameters in waveforms, such as their amplitude, frequency and phase angles, related to the application of a frequency relay. The proposed study is based on the genetic algorithms with real representation, once there is no need to codify the values on the input of the process. The objective of this work is to present one of the several techniques of artificial intelligence, known as genetic algorithm, in which the main application is inspired in mechanisms of natural evolution of the species identified by Charles Darwin. The main idea of this method is to make the individuals from one population, called generation, to evolute, producing better solutions until they converge to an optimal or approximately optimal solution. The proposed algorithm was tested with simulated data from Matlab software. The results observed have characterized the efficiency of this computational tool for the estimation of the desired parameters.

Este trabalho foi baseado na metodologia desenvolvida para modelagem computacional de equivalentes dinâmicos de sistemas elétricos de potência apresentada em BRITO, 2009 [5]. Sendo que nesse trabalho desenvolveu um método de modelagem de equivalentes dinâmicos de sistemas elétricos de potência com geradores, máquinas e seus controladores. O equivalente dinâmico consiste em uma substituição de uma parcela de um Sistema Elétrico de Potência, composta por linhas de transmissão, barras de carga e barras geradoras, de forma que estas serão sintetizadas e minimizadas de forma que o número de elementos seja diminuído, mas conservem o comportamento dinâmico elétrico da área original, sendo o mais próximo possível do encontrado no sistema elétrico de potência original. Foram realizados cálculos teóricos para obtenção dos equivalentes estáticos e dinâmicos do referido sistema de potência. Para isso utilizamos o programa ANAREDE para obtenção dos resultados dos fluxos de carga do sistema completo e do sistema reduzido. Estes resultados foram utilizados em um programa de análise de pequenas perturbações, denominado PACDYN, o qual verifica o comportamento dinâmico dos sistemas. Para possibilitar essa análise foi inclusa uma pequena perturbação de tensão no sistema, próxima à sua barra de referência angular. Os resultados encontrados pelo programa PACDYN foram exportados para um programa de análise matemática e simulações, denominado MATLAB, onde foram gerados os gráficos dos resultados obtidos e aplicada a técnica de mínimos quadrados, para ajuste dos resultados. Por meio da comparação dos fluxos de potência dos sistemas completo e equivalente, obteve-se a validação do trabalho, sendo utilizado o sistema New England, como sistema-teste. Neste trabalho aplicamos a metodologia desenvolvida em BRITO, (2009) [5] no sistema de potência-teste New England, complementando o trabalho original, em que a parte interna e externa do sistema, escolhida para construção do equivalente dinâmico eram interligadas por uma única barra de fronteira. Em nosso trabalho utilizamos uma área que nos demandou a utilização de quatro barras de fronteira, quatro linhas de transmissão e uma barra fictícia de acoplamento, onde foi conectado o gerador equivalente e cargas equivalentes. Comparando os resultados do sistema completo e reduzido obtivemos valores próximos o bastante para comprovar a robustez do sistema fictício e validar mais uma vez a metodologia. / This work was based on the methodology developed for computer modeling of dynamic of electric power systems equivalents presented in BRITO, 2009 [5]. And in this work we developed a method of modeling of dynamic equivalents of electric power systems with generators, machines and their controllers. The dynamic equivalent consists of a substitution of a portion of an Electric Power System, consisting of transmission lines, the load buses and generating bars, so that these will be synthesized and minimized so that the number of elements is decreased, but retain the electric dynamic behavior of the original area, with the closest to the found in the electrical system of original power. Theoretical calculations for obtaining the static and dynamic equivalents of said power system were performed. For that use the ANAREDE program to obtain the results of the full system load flows and reduced system. These results were used in a parsing program small disturbances, called PACDYN, which checks the dynamic behavior of the system. To enable this analysis has included a small voltage perturbation in the system, next to its angular reference bar. The results found by PACDYN program were exported to a mathematical analysis and simulation program called MATLAB, which graphs the results obtained and applied the technique of least squares were generated to adjust the results. By comparing the equivalent of complete systems and power flows obtained if the validation work, by using the New England system as test system. In this paper we apply the methodology developed in BRITO, (2009) [5] in the New England power test system, complementing the original work, in which the inside and outside of the system, chosen to build the dynamic equivalent were joined by a single border bar. In our work we use an area which required us to use four border bars, four transmission lines and a dummy coupling bar, which was connected to the equivalent generator and equivalent charges. Comparing the results of the full and reduced system obtained values close enough to demonstrate the robustness of the dummy system and to validate again the methodology.

Atualmente, nos países em desenvolvimento, observa-se certo grau de obsolescência dos sistemas elétricos. Os sistemas não são plenamente confiáveis e possuem índice de desligamentos não desejáveis. Neste contexto, a implantação de Redes Elétricas Inteligentes - REIs constitui-se como ferramenta poderosa para transformar o atual cenário e tem como principal desafio garantir o atendimento à crescente demanda por energia elétrica. Em países como Itália, Estados Unidos, China, Colômbia e Índia estão sendo realizados investimentos significativos em REIs, considerando-se aportes do governo e de empresas detentoras de serviços públicos. No entanto, os orçamentos não incluem recursos futuros para realizar manutenção da infraestrutura a ser implantada, incluindo redes de transmissão e distribuição elétrica. Dentre os benefícios esperados com a utilização da tecnologia das REIs podem ser citados a redução da emissão de gases que causam efeito estufa, valores de contas de energia mais atrativas para o consumidor, melhoria da qualidade do fornecimento de energia elétrica e maior durabilidade dos sistemas elétricos, postergando novos investimentos financeiros. Em alguns países estão sendo implantadas medidas de conservação de energia e empreendimentos que utilizam fontes renováveis, principalmente solar, eólica e biomassa, já são uma realidade. A implantação da nova tecnologia no sistema elétrico brasileiro é pertinente e pode elevar o sistema a um novo patamar tecnológico. Portanto, é necessária a definição de políticas públicas para estabelecer um programa coordenado e permitir a implantação de projetos em grande escala. A pesquisa revela os aspectos a serem considerados para a implantação dos projetos de REIs, entretanto, cada projeto deve ter uma característica própria, considerando particularidades dos sistemas. Com ações coordenadas e correto investimento, o Brasil poderá usufruir dos benefícios das Redes Elétricas Inteligentes - REIs. / Currently in developing countries we can observe some degree of obsolescence of electrical systems. The systems are not fully reliable and present a rate of unwanted shutdowns. In this context, the deployment of Smart Grids constitutes itself as a powerful tool for transforming the current scenario. Its main challenge is to ensure service the growing demand for electricity. Countries like Italy, USA, China, India and Colombia are being made significant investments in Smart Grids, considering contributions from the government and the public service companies. However, the budget does not include funds for the future maintenance of the infrastructure, including transmission and distribution grids. Benefits expected of the use of the technology from the Smart Grids are reduction of the emission of greenhouse gases, energy bills more attractive for the consumers, improvement in the quality of electricity supply and durability of electrical systems, postponing new investments. In some countries are being implemented energy conservation projects and developments from renewable sources mainly solar, wind and biomass are a reality. The implementation of new technology in the Brazilian electrical system is relevant and can elevate the system to a new technological level. Therefore it is necessary to define policies to establish a coordinated program and to allow the deployment of large-scale projects. This research indicates aspects to be considered for implementation of projects of Smart Grids. However, each project must consider some peculiarities of the systems. With coordinated actions and correct investments, Brazil can enjoy the benefits of Smart Grids.

Este trabalho apresenta um método para a estimação da freqüência em sistemas elétricos de potência utilizando filtros adaptativos baseados no algoritmo dos mínimos quadrados (LMS - least mean square). A análise do sistema de potência é realizada através da conversão das tensões trifásicas em um sinal complexo pela aplicação da transformada \'alfa\'\'beta\', cuja forma complexa foi direcionada ao algoritmo de filtragem adaptativa. O método é baseado na aplicação da filtragem adaptativa para a realização de rastreio do sinal de entrada, o que permite verificar o seu comportamento variante no tempo. O algoritmo proposto foi testado através de formas de ondas geradas com o software Matlab e de simulações realizadas através do software Alternative Transients Program (ATP). É importante salientar que nas simulações do ATP foram modelados diversos equipamentos que constituem o sistema elétrico de potência, incluindo um gerador síncrono com regulação de velocidade, linhas de transmissão com variação em freqüência e transformadores de potência com suas respectivas curvas de saturação. Estas modelagens tiveram por objetivo gerar dados das mais diversas e distintas situações para a verificação e análise da metodologia proposta. Os resultados da pesquisa mostram a excelência na aplicabilidade do algoritmo proposto na estimação da freqüência de um sistema elétrico, mesmo com sinais ruidosos, além do rastreio fiel da freqüência em situações de manobra e operação. Alguns dos resultados apresentados comparam as estimações obtidas pela técnica proposta em relação às estimações de um determinado relé comercial, habilitado à supervisão da freqüência. / This work presents a method for frequency estimation in power systems using adaptive filters based in the algorithm of least mean square (LMS). The analysis of the power system is made through the conversion of the three-phase voltages in a complex signal with the application of \'alfa\'\'beta\' transform, whose complex form was directed to the algorithm of adaptive filtering. The method is based on the application of the adaptive filtering for tracking the input signal, and it allows verifying its variant behavior in time. The algorithm was tested through waveforms generated by Matlab software and simulations carried out through Alternative Transients Program (ATP) software. It is important to point out that in the simulations using ATP many diferent power system equipments had been modeled, including a synchronous generator with speed regulation, transmission lines with variation in frequency and power transformers with their saturation curves. The objective of these tests was to generate data for diverse and distinct situations for the verification and the analysis of the proposed methodology. The results of the research show the excellence in the applicability of the algorithm considered in frequency estimation of an electrical system, even with noisy signals, as well as the tracking of the frequency during operation. Some of the results are compared to the ones presented by a commercial relay set to track frequency.

A detecção de um tipo particular de falta, denominado de alta impedância, tem sido há muito tempo um desafio para a engenharia de proteção. Por outro lado, se a detecção é realizada com sucesso, ações preventivas e de manutenção devem ser tomadas para evitar prejuízos potenciais. Nesse contexto, os métodos de localização de faltas assumem importante papel, pois contribuem para a rápida restauração do sistema. Entretanto, os métodos clássicos, em particular as formulações a um terminal, não consideram modelos realísticos de faltas de alta impedância na sua formulação. Este tipo de falta se caracteriza pelo contato de um condutor energizado com uma superfície de elevada resistência elétrica, em que o comportamento da tensão em função da corrente apresenta uma característica não linear. Desta forma, esta tese propõe uma nova formulação para a localização de faltas de alta impedância em sistemas de distribuição de energia elétrica, com medições a um terminal, que considere tal efeito. A formulação é proposta para estimar a distância da falta em linhas de distribuição utilizando o método de estimação por mínimos quadrados, desenvolvendo um modelo no domínio do tempo do sistema elétrico e um modelo de falta de alta impedância composto por diodos antiparalelos. Mediante o modelo do sistema elétrico, é possível estimar a distância da falta, juntamente com os parâmetros da falta de alta impedância, usando sinais provenientes de um terminal, como um problema de otimização. Primeiramente, não considerando o efeito capacitivo das linhas, um modelo linear no domínio do tempo é obtido e um estimador de mínimos quadrados linear é proposto. Posteriormente, considerando o efeito capacitivo das linhas, um modelo não linear no domínio do tempo é obtido e um algoritmo de descida é proposto para a estimação dos parâmetros. Os estudos de caso foram realizados no sistema de 13 barras da IEEE modelado no Alternative Transient Program. Em todas as condições simuladas, os resultados obtidos mostraram um desempenho similar da técnica proposta com ou sem a consideração da capacitância das linhas, sendo assim, por simplicidade, optou-se pela desconsideração da capacitância. Os resultados evidenciaram que a técnica de localização de faltas proposta não mostra diferença no seu desempenho com variações do ângulo de incidência da falta e melhora quando o carregamento do sistema diminui. O erro relacionado à estimativa da distância da falta mostra-se, em geral, superior ao erro cometido ao estimar os parâmetros da falta de alta impedância. Por outro lado, os estudos de caso mostram um grande potencial para aplicar a técnica proposta como um detector e classificador de faltas de alta impedância. / High impedance fault location has always been a challenge for protection engineering. On the other hand, if this task is successfully realized maintenance action could be performed in order to avoid potential injuries. For an effective protection scheme the high impedance fault location should be performed, but a lack of research on this area is noted. This thesis proposes a new analytical formulation for high impedance fault location in power systems. The approach is developed in time domain, considering a high impedance fault model composed by two antiparallel diodes. Using this model, the fault distance and fault parameters are estimated as a minimization problem, allowing the location of the fault using one terminal signals. Firstly, the line capacitance is not considered and a linear model in time domain is obtained. In this case, the linear least square estimator is used for parameter estimation. In a second moment, the line capacitance is considered and a non-linear model in time domain is obtained. Hence, a steepest descent based estimator is proposed in order to estimate the parameters. Studies were carried out with the IEEE 13 bus modeled in the Alternative Transient Program. In view of the test results, the non-consideration of line capacitance resulted in similar accuracy in relation to its consideration. The method also is insensitive to the fault inception instant and the reduction of system load reduces the errors related to the estimations. The error related to fault distance estimation is in general greater than the estimation of the high impedance fault parameters. On the other hand, case studies shows the great potential of the technique as a high impedance fault detector method.

sensíveis têm requerido elevados níveis de confiabilidade dos sistemas de distribuição de energia. Em meio a este cenário, a proliferação de geradores distribuídos conectados próximos às cargas evidencia o surgimento de um novo paradigma na produção e utilização da energia elétrica. No entanto, muitos problemas decorrem do fato de que os sistemas de distribuição não foram projetados para incorporar unidades geradoras de energia. A estratégia completa de controle e proteção é definida sob o pressuposto do fluxo unidirecional de potência nos alimentadores. Um dos conflitos mais imediatos que surgem com a penetração da geração distribuída é relacionado ao sistema de proteção, resultado da alteração na magnitude das correntes de falta. Algumas consequências são a perda da sensibilidade e da coordenação da proteção. Se contornados estes problemas, a geração distribuída tem potencial para exercer impacto positivo sobre a confiabilidade, em especial no suporte ao restabelecimento da carga em situações de contingência. Tendo em vista estes fatores, a metodologia proposta adota uma perspectiva multicriterial para otimizar o desempenho dos sistemas de distribuição na presença da geração distribuída. Os indicadores SAIDI, SAIFI e MAIFI são formulados como modelos de otimização que possibilitam a adequação do sistema de proteção às condições operacionais impostas pela geração distribuída. Dentre os aspectos considerados incluem-se a alocação, a seletividade e a coordenação dos dispositivos de proteção. A alocação de chaves de manobras para reconfiguração do alimentador é a estratégia adotada para maximizar o efeito positivo da geração distribuída sobre a confiabilidade. As soluções dos modelos definem os locais de instalação dos dispositivos de proteção e manobras, e os ajustes dos religadores de forma independente para as unidades de fase e terra. A minimização simultânea dos indicadores é formulada como um problema de Programação Linear Inteira Mista por Metas, visando o balanço ótimo entre a redução das interrupções momentâneas e sustentadas nos sistemas de distribuição. Os modelos analíticos dos indicadores são solucionados utilizando um pacote de otimização de uso geral, baseado no método de Branch-and-Bound. A metodologia é avaliada a partir de um estudo de caso, considerando níveis crescentes de penetração da geração distribuída em um alimentador de distribuição real. Os modelos matemáticos são aplicados em cenários distintos de operação do sistema, associados à diferentes restrições econômicas. Os resultados possibilitam a avaliação do impacto da geração distribuída no restabelecimento e na proteção do sistema de forma independente. / The increasing automation of industrial processes and the sensitivity of electronic loads have required high levels of power distribution system’s reliability. In this scenario, the widespread use of distributed generators connected near the loads shows the emergence of a new paradigm in electric energy production and application. However, many problems arise from the fact that the distribution systems were not designed to deal with power generating units. The complete control and protection strategy is defined under the assumption of radial power flow. One of the most immediate conflicts that arise with the penetration of distributed generation is related to the protection system, a result of the change in fault currents magnitude. Some consequences are loss of protection coordination and sensitivity. By addressing these problems, distributed generation has the potential to have a positive impact on distribution reliability, especially in supporting load restoration during system’s contingencies. Considering these factors, the proposed methodology uses a multi-criteria approach to optimize the overall performance of distribution systems in the presence of distributed generation. The reliability indices SAIDI, SAIFI and MAIFI are formulated as optimization models that allow adequacy of the protection system in relation to the operating conditions imposed by distributed generation. The aspects considered include the allocation, selectivity and coordination of protective devices. The allocation of sectionalizing switches for feeder restoration is the strategy to maximize the positive impact of distributed generation on the system reliability. The model solutions provide the protective devices and switches locations, as well as reclosers’ settings for phase and ground units, independently. Reliability indices minimization is formulated as a Mixed Integer Linear Goal Programming problem, in order to establish the optimal trade-off between reducing momentary and sustained interruptions in distribution systems. The analytical models are solved using a general-use optimization package based on the Branch-and-Bound method. The methodology is evaluated through a case study considering increasing levels of distributed generation penetration on a real distribution feeder. The proposed mathematical models are applied in different scenarios of system operation and under different economic constraints. The results allow the evaluation of the impact of distributed generation on restoration and protection of the test system.

Submitted by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2013-02-07T17:10:14Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoImplementacaoEstrategias.pdf: 2725465 bytes, checksum: c9f9494a9752e376913c7f082c46f0ca (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-02-08T13:20:07Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoImplementacaoEstrategias.pdf: 2725465 bytes, checksum: c9f9494a9752e376913c7f082c46f0ca (MD5) / Made available in DSpace on 2013-02-08T13:20:08Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoImplementacaoEstrategias.pdf: 2725465 bytes, checksum: c9f9494a9752e376913c7f082c46f0ca (MD5) Previous issue date: 2012-04-29 / Neste trabalho são apresentados o desenvolvimento e a implementação de estratégias de controle digital para regulação automática de tensão e para o amortecimento de oscilações eletromecânicas em um sistema de potência em escala reduzida de 10kVA, localizado no Laboratório de Controle de Sistemas de Potência (LACSPOT), da Universidade Federal do Pará (UFPA). O projeto dos dois controladores é baseado na técnica de alocação polinomial de polos. Para o projeto do Regulador Automático de Tensão (RAT) foi adotado um modelo simplificado, de primeira ordem, da máquina síncrona, cujos parâmetros foram levantados experimentalmente. Para o controlador amortecedor, por sua vez, também chamado de Estabilizador de Sistemas de Potência (ESP), foi utilizado um modelo discreto, do tipo auto regressivo com entrada exógena (ARX). Este modelo foi estimado por meio de técnicas de identificação paramétrica, considerando para tal, o conjunto motor-gerador interligado a um sistema de maior porte (concessionária de energia elétrica). As leis de controle foram embarcadas em um microcontrolador de alto desempenho e, para a medição dos sinais utilizados nos controladores, foi desenvolvida uma instrumentação eletrônica baseada em amplificadores operacionais para o condicionamento dos sinais dos sensores. O sinal de controle é baseado na técnica de modulação por largura de pulso (PWM) e comanda o valor médio da tensão de um conversor CC-CC, o qual é utilizado como circuito de excitação que energiza o enrolamento de campo do gerador. Além disso, o acionamento elétrico das máquinas que compõem o grupo gerador de 10kVA foi projetado e automatizado somando segurança aos operadores e ao componentes deste sistema de geração. Os resultados experimentais demonstraram o bom desempenho obtido pela estratégia proposta. / This paper presents the development and implementation of control strategies for digital automatic voltage regulation and damping of oscillations in a 10kVA synchronous generator 10kVA located at the Power Systems Control Laboratory (LACSPOT) at Federal University of Pará (UFPA). The design of both controllers is based on the pole placement technique. For the design of the Automatic Voltage Regulator (AVR), it was adopted a first order simplified model for the synchronous machine, whose parameters were obtained experimentally. For the damping controller, also called Power System Stabilizer (PSS), it was used an auto-regressive with exogenous input (ARX) discrete model. This model was estimated by means of parametric identification techniques considering, for this purpose, the motor-generator connected to a larger system. The control laws were embedded in a high-performance microcontroller and, for the measurement of signals used in the controllers, an electronic instrumentation was developed which is based on operational amplifiers for the sensors signal conditioning. The control signal is based on the technique of pulse width modulation (PWM) and controls the average voltage of a DC-DC converter, which is used as an excitation circuit which energizes the field winding of the generator. Moreover, the electric drive of the machines that make up the 10kVA group generator was designed and automated by adding security to operators and components of this generation system. The experimental results demonstrate the good performance achieved by the proposed strategy.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2014-01-13T19:20:27Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AvaliacaoDinamicaInterligacao.pdf: 3963662 bytes, checksum: 2af86b8e95c030ff9dc29bc7472ee046 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2014-01-16T12:09:33Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AvaliacaoDinamicaInterligacao.pdf: 3963662 bytes, checksum: 2af86b8e95c030ff9dc29bc7472ee046 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-01-16T12:09:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AvaliacaoDinamicaInterligacao.pdf: 3963662 bytes, checksum: 2af86b8e95c030ff9dc29bc7472ee046 (MD5) Previous issue date: 2013 / Esta dissertação apresenta uma avaliação dinâmica da conexão Tucuruí-Manaus-Macapá ao Sistema Interligado Nacional frente a pequenas e grandes perturbações. Todos os dados utilizados foram obtidos da base de dados do Operador Nacional do Sistema Elétrico. No entanto, os parâmetros dos estabilizadores dos sistemas de potência das usinas de Macapá não estão sintonizados para a interconexão e as usinas de Manaus não apresentam dispositivos suplementares amortecedores. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é projetar estabilizadores de sistemas de potência para as usinas hidrelétricas de Coaraci Nunes e Balbina, e também para as usinas térmicas de Mauá e Aparecida, através de técnicas de respostas em frequência baseada no critério de Nyquist. A utilização dos estabilizadores tem como finalidade o amortecimento dos modos eletromecânicos que surgem quando os sistemas isolados do Amapá e do Amazonas passam a ser integrados ao sistema interligado nacional. Os projetos são avaliados em diversos cenários operativos através de simulações no domínio do tempo. / This work presents small-signal and transient stability analysis in the Tucuruí- Manaus-Macapá regional system when connected to the Brazilian Interconnected Power System (BIPS). All data used were obtained in the database of the Brazilian National Electric System Operator. Power System Stabilizers (PSS) in Coaraci Nunes and Balbina hydroelectrics power plants, and Maua and Aparecida thermoelectrics power plants are designed utilizing the Nyquist method available in the PacDyn software. The design of the PSS focuses the damping enhancement of the electromechanicals modes, which appears when Tucuruí-Manaus-Macapá´s system is connected to the BIPS. The designs are evaluated on various operational scenarios through simulations in the time domain.