Esta dissertação realiza uma análise comparativa de sobretensões transitórias que ocorrem durante o chaveamento de disjuntores a vácuo. Estas sobretensões podem ocasionar a falha da isolação dos equipamentos conectados aos disjuntores, conforme vários relatos da literatura. Esse fenômeno está associado às características intrínsecas dos disjuntores a vácuo, na formação do arco elétrico em seu interior e de sua interrupção, na sua capacidade de recuperação da rigidez dielétrica, na sua capacidade de interromper correntes de alta frequência, além de características do circuito protegido. Devido à natureza complexa e aleatória das sobretensões transitórias, observou-se a necessidade do desenvolvimento de ferramentas para reprodução dos fenômenos associados às características operacionais dos disjuntores a vácuo. Esse trabalho busca preencher tal lacuna, desenvolvendo um modelo que contempla o comportamento do disjuntor a vácuo tanto para a manobra de abertura quanto para de fechamento, de modo a colaborar com o entendimento dos fenômenos e no cálculo das sobretensões no domínio do tempo. O algoritmo desenvolvido foi implementado no programa Alternative Transient Program (ATP) por meio da linguagem Models. A partir da preparação desse modelo e da escolha de um experimento de referência, foi possível analisar o comportamento do modelo proposto do disjuntor e dos modelos dos principais componentes elétricos dos programas de cálculo de transitórios elétricos, como transformadores e cabos, cujos méritos e deficiências são discutidos ao longo do trabalho. A pesquisa foi orientada em buscar resultados que pudessem ser mais representativos para validação do modelo de disjuntor ao se alterar os modelos dos demais componentes elétricos do circuito, sendo o ajuste dos parâmetros dos disjuntores a vácuo realizados de forma a obter os resultados mais próximos da referência. Por fim, foram simuladas condições onde os fenômenos de sobretensão se agravam e soluções que podem ser incorporadas ao circuito para redução das sobretensões e das frequências dos transitórios. / The current dissertation project performs a comparative analysis of the transient overvoltages generated during the switching of vacuum circuit breakers. The overvoltage phenomenon for these cases can lead to the insulation failure of the equipment connected to the circuit-breakers, according to several reports in the literature. This phenomenon is associated to intrinsic characteristics of the vacuum circuit-breakers, as the formation of the electric arc in their interior and its interruption, their dielectric strength recovery, in their capacity to interrupt high frequency currents interruption, beyond characteristics from the circuit. Due to the complex and random nature of the transient overvoltage, the necessity of developing tools to reproduce such phenomenon associated to the operational features of the vacuum circuit-breaker arose. This dissertation seeks filling this gap, by developing a model that contemplates the vacuum circuitbreaker behavior for both opening and closing switching, in order to collaborate with the understanding of such phenomenon and in the calculations of overvoltages in the time domain. The developed algorithm was implemented in the software Alternative Transient Program (ATP) by means of the programming language Models. From the preparation of this model and from the choice of a reference experiment, it was possible to analyze the behavior of the proposed model and of the models from the main electrical components present in software to calculate electrical transients, e.g. transformers and cables, which merits and deficiencies are discussed along the dissertation. The research was oriented in searching for results that could be more representative to the validation of the circuit-breaker model when changing the models of the remaining electrical components of the circuit, being the parameters adjustment of the vacuum circuit-breakers performed in order to achieve the results closer to the reference. Finally, conditions to aggravate the transitory and the incorporation of solution to reduce the overvoltage and frequencies of the transients were also simulated.

Orientador: Luiz Carlos Pereira da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-18T01:45:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Villar_FernandaSpada_M.pdf: 4737992 bytes, checksum: 3ce0cbb4f82fc2a7fd54013a9d3724f1 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Neste trabalho a propagação de transitórios de tensão dentro de uma rede coletora de parques eólicos marítimos foi estudada. Foram analisados especificamente os transitórios de tensão originados durante a energização do parque eólico, e foi modelado o efeito dos múltiplos pontos de reflexão na composição da forma de onda da sobretensão transitória. O momento de energização desperta interesse pois todos os transformadores localizados nos topos das torres, por estarem descarregados, se comportam como um ponto de circuito aberto, refletindo de volta para a rede 100% de qualquer onda de tensão viajante que incide sobre ele. As configurações de rede coletora escolhidas foram as comumente utilizadas em Parques Eólicos Marítimos atualmente pela Europa. Ainda, uma topologia alternativa que emprega a rede de cabos em estrela foi estudada. Para validação dos estudos analíticos e da modelagem desenvolvida foi utilizado o software PSCAD. A análise numérica dos coeficientes de reflexão e refração nos nós da rede coletora e de seu efeito na propagação dos transientes em questão mostrou que o efeito atenuador resultante de refrações consecutivas dentro da rede, no caso do coeficiente de refração menor que 1, tem grande importância, chegando a anular o efeito amplificador da interferência construtiva, decorrente da existência de múltiplos pontos de reflexão / Abstract: In this dissertation, the propagation of voltage transients inside a collection grid of Offshore Wind Parks (composed by cables) is studied. Mainly the transients generated during the WP energizing are analyzed, and the effect of the multiple reflection points in the composition of the overvoltage is modeled. The energizing moment is a special case to study because all the transformers at the towers top, being unloaded, behave like an open circuit and reflect 100% of the incident voltage travelling waves back to the grid. The grid configurations chosen are the commonly used in modern Offshore Wind Parks in Europe. Also an alternative layout, that uses the cables in a star grid, is studied. In order to validate the theory developed, simulations were made using the software PSCAD. The numerical analysis of the reflection and refraction coefficients in every node of the collection grid and its effect in the voltage transient's propagation showed that the attenuation effect, as a result of the consecutive refractions inside the grid in the cases where the refraction coefficient is smaller than 1, is important enough to cancel the amplification effect of the constructive interference, that happens due to the multiple reflection points. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Maria Cristina Dias Tavares / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T10:56:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MestasValero_Patricia_D.pdf: 4018272 bytes, checksum: 38a65b52b68046f67c3791c9b6ea2f7d (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O presente trabalho descreve um novo método de controle adaptativo para chaveamento sincronizado de disjuntores durante a manobra de religamento tripolar de linhas de transmissão com compensação reativa em derivação. O objetivo principal do método desenvolvido é controlar as sobretensões transitórias e reduzir o tempo morto antes do religamento. Diferentes estratégias para controlar sobretensões decorrentes do religamento tripolar são descritas com a finalidade de diferenciar as vantagens do chaveamento sincronizado. Os benefícios potenciais a serem obtidos a partir do religamento tripolar rápido são expostos. O método de controle adaptativo desenvolvido consiste em identificar com antecedência a região ótima para o religamento, permitindo fechar o disjuntor já no primeiro mínimo do batimento da tensão entre os contatos do disjuntor após o tempo morto de atuação da proteção. Após os testes realizados utilizando um programa para simulação de transitórios eletromagnéticos (PSCAD/EMTDC), o método proposto foi implementado em protótipo (controlador). Este protótipo foi testado utilizando o Simulador Digital em Tempo Real (RTDS). As simulações em tempo real demonstraram a eficiência do método no controle das sobretensões e na redução do tempo morto. Finalmente, o método foi avaliado parametricamente para uma série de condições simuladas, incluindo diferentes níveis de compensação reativa em derivação, a influência da compensação série, a influência da transposição da linha de transmissão e os efeitos da variação do comprimento da linha. Além disto, outras simulações foram realizadas para comparar o desempenho dos métodos de controle existentes e do método proposto / Abstract: The present thesis describes a new adaptive control method for synchronous switching of circuit breakers during three-phase reclosing of shunt compensated transmission lines. The main objective of the developed method is to control the overvoltages and to reduce the dead time prior of reclosing. Several strategies to control overvoltages resulting from three-phase reclosing are described in order to differentiate the benefits of the proposed method. The potential benefits obtained from the developed controlled reclosing method are exposed. The proposed algorithm identified, in advance, the optimal region for reclosing of transmission line, allowing closing the circuit breaker at the first minimum voltage beat across circuit breaker, after protection dead time. After off-line testing using electromagnetic transients simulation program (PSCAD/EMTDC), the proposed method was also implemented in physical hardware. This hardware was then tested on a real-time transients simulator (RTDS). The real time simulations demonstrate the method efficiency to control overvoltages and to reduce the dead time. Finally, the method has been parametrically evaluated for a range of simulated conditions, including different shunt compensation levels, influence of series compensation, influence of transmission line transposition, effect of line lengths. In addition, simulations have been conducted to compare the performance of existing control method and the proposed method / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Ernesto Ruppert Filho, Fujio Sato / Tese (outorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-22T07:31:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soares_AlexandreBatistadeJesus.pdf: 4145945 bytes, checksum: 842edd8e3f4d7ce1970318c4cd2dbeb8 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho apresenta uma ferramenta computacional denominada Gerenciador de Paralelismo de Alimentadores Radiais de Distribuição (GPARD), que foi desenvolvida para o estudo de manobras de paralelismo entre alimentadores radiais de distribuição de energia elétrica, localizados na mesma subestação ou em subestações diferentes, derivados do mesmo transformador ou de transformadores diferentes. O GPARD e uma ferramenta computacional que contribui para a operacao de sistemas de distribuição auxiliando os operadores do sistema na tomada de decisão para a realização de manobras de paralelismo durante a operacao ou em estudos prévios, fundamentada na analisem gráfica de resultados de simulação e de medidas remotas, resultando em flexibilidade operacional para o sistema e segurança para os consumidores. Tal ferramenta computacional poderá ser bastante utilizada em um ambiente de rede inteligente onde ações rápidas envolvendo medições, transmissão de dados e controle é necessária durante a operacao do sistema elétrico / Abstract: This work presents a computational tool named Management of Parallel Distribution Radial Feeders (GPARD), dedicated to the study of radial distribution feeders parallelism maneuvers, located in the same substation or in different substations, supplied by the same transformer or by different transformers. The GPARD is a computational tool that helps the operation of distribution systems helping system operators in making decisions for the maneuvers of parallelism during the operation or in previous studies, based on graphical analysis of simulation results and remote measurements resulting in operational flexibility to the system and safety to consumers. This computational tool can be utilized in a smart grid environment where fast actions involving measurements, data transmission and control are necessary for the operation of the electric system / Tese (outorado) - Universidade / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-12-03Bitstream added on 2014-06-13T18:52:41Z : No. of bitstreams: 1 thomazella_r_me_bauru_prot.pdf: 788309 bytes, checksum: a630d7e9326542247d07d560a3da2dd5 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho visa o desenvolvimento de uma ferramenta computacional confiável na análise e estimação dos níveis de tensões induzidas em linhas de distribuição. Neste contexto, utilizam-se ferramentas computacionais consolidadas, como o ATP (Alternative Transients Program), que combinado a um software desenvolvido em Visual Basic, permitem quantificar e avaliar o nível de sobretensões nas linhas de distribuição. Por meio de modificações nas técnicas clássicas de modelagem das descargas atmosféricas, foi possível a construção de um software em Visual Basic capaz de quantificar os valores das tensões induzidas em linhas de distribuição finitas. A avaliação dos níveis de sobretensões induzidas nas mesmas foi implementada pela associação deste software a um programa de simulação (ATP), a fim de se obter resultados fidedignos deste transitório. Tais resultados foram utilizados para se avaliar o desempenho das... / The present work aims at the development of a trustworthy computacional tool in the analysis and estimate of the levels of induced overvoltage in distribution network. In this context, consolidated computacional tools are used, as ATP (Alternative Transients Program), that combined with a software developed in Visual Basic (beginner's all-purpose symbolic instruction code), they allow to quantify and to evaluate the level of overvoltage in the distribution network. By the means of modifications in the classic techniques of modeling of the atmospheric discharges, the construction of a software in Visual Basic was possible to quantify the values of the induced overvoltage in a finite... (Complete abstract click electronic access below)

There is great concern by the power systems utilities related to disturbances that generate induced overvoltages in the power network, as they reach the consumer sensitive equipment, causing damage and losses. In consequence of this framework, the power systems utilities get large financial losses every year due to indemnity for damage to such equipments. Among the disturbances that lead to induced overvoltages are lightning. Thus, in this work it was developed the study and analysis of the lightning´s effect on loads allocated on average (11kV/15kV) and low voltage (below 600V) under the influence caused by the resistance of grounding. For modeling and simulation of the system under analysis, the program for transient study ATP (Alternative Transient Program) was used. To develop the study, it was designed a system comprising of an 88kV transmission line, a substation, a distribution line of 13.8 kV and loads representing residential consumers. It was also analyzed the use of surge suppressor in the low voltage distribution transformers as a way to mitigate the induced overvoltages that reach consumers. / Existe uma grande preocupação por parte das concessionárias de energia relacionada aos distúrbios que geram sobretensões induzidas na rede elétrica, pois estas atingem os equipamentos sensíveis dos consumidores, causando danos e perdas. Em conseqüência deste quadro, as concessionárias contraem grandes prejuízos financeiros todos os anos devido ao ressarcimento por danos a tais equipamentos. Dentre os distúrbios causadores de sobretensões induzidas destacam-se as descargas atmosféricas. Sendo assim, neste trabalho foi desenvolvido o estudo e análise do efeito de descargas atmosféricas em cargas alocadas em média (11kV/15kV) e baixa tensão (abaixo de 600V) relacionada a influência causada pela resistência de aterramento. Para a modelagem e simulações do sistema sob análise utilizou-se o programa para estudo de transitórios ATP (Alternative Transient Program). Para a realização do estudo modelou-se um sistema composto de uma linha de transmissão de 88kV, uma subestação, uma linha de distribuição de 13,8kV e cargas que representam os consumidores residenciais. É analisada também a utilização de supressores de surto na baixa tensão dos transformadores de distribuição como forma de atenuar as sobretensões induzidas que atingem os consumidores. / Mestre em Ciências

Orientadores: Gilberto de Martino Jannuzzi, Luiz Carlos Pereira da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T17:50:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MoyaChaves_FranciscoDavid_D.pdf: 2595862 bytes, checksum: b7384c05596f9dc99d6f2e42bbbe231c (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Com a finalidade de constituir os princípios para um futuro marco regulatório no Brasil, que contemple a participação da geração distribuída para o fornecimento de serviços ancilares, este trabalho apresenta uma análise desenvolvida em três grandes áreas assim: técnica, econômica e regulatória. Como objetivo específico do projeto, realiza-se uma analise da utilização da GD para o fornecimento de reservas de potência ativa e suporte de reativos. Para atingir os objetivos dessa pesquisa, o trabalho e realizado em três seções complementares. A primeira parte á uma análise técnica, feita mediante a simulação de sistemas elétricos em regime permanente utilizando a analise de fluxos de carga. Apresentam-se algumas das vantagens e limitações técnicas no uso da GD no fornecimento de potencia ativa e reativa. Apresenta-se também, o estudo sobre o fornecimento de reservas operativas com GD, propondo-se uma metodologia para estabelecer o nível máximo de GD que pode ser instalado sem causar impactos negativos sobre a rede. Apresenta-se o desempenho da GD e seus impactos em situações de entrega de reservas operativas, simulando casos diante de possíveis desligamentos de geradores centralizados. Listam-se diversas tecnologias que podem ser utilizadas em aplicações de GD fornecendo serviços ancilares. A segunda seção é uma análise econômica, na qual, e apresentado o despacho adequado de geradores centralizados e descentralizados, realizada mediante a simulação de cenários de sistemas elétricos com fluxos de carga ótimos. Também e feita uma quantificação da contribuição da GD no fornecimento de suporte de reativos. A análise regulatória lista os aspectos a serem considerados num marco regulatório que permita o fornecimento de serviços ancilares através da GD para o futuro mercado de eletricidade no Brasil. Este trabalho, conseqüentemente, conceitua a GD; especifica suas aplicações; evidencia as suas vantagens; lista os segmentos potencialmente geradores e os principais agentes operantes da GD; aponta as tecnologias ora disponíveis e aquelas em processo de desenvolvimento; mostra, generalizadamente, os aspectos legais e institucionais vigentes que influenciam a GD; detalha as principais barreiras a sua inserção como uma alternativa complementar, no fornecimento de servicos ancilares tão necessários nos sistemas elétricos / Abstract: In order to set the principles for a future regulatory framework in Brazil which involves the participation of distributed generation (DG) to provide ancillary services; this work presents an analysis developed in three broad areas, technical, economic and regulatory. A specific objective of the project is to make an analysis of the use of the DG for the supply of active power reserves and reactive support. To achieve the objectives of this research it is necessary to develop three additional sections. The first part is a technical analysis done through the simulation of electrical systems on a permanent regime that uses the analysis of power flows. There are some advantages and technical limitations in the use of DG for the supply of active and reactive power. This part also presents the study on the provision of operating reserves with DG, and proposes a methodology to establish the level of DG, which can be installed without causing negative impacts on the network. In addition to this, this section shows the performance of DG and its impact in case of delivery of operating reserves, simulating some cases before possible disconnections of centralized generators. Finally, it lists different technologies that can be used in applications of DG provided with ancillary services. The second section is an economic analysis which is presented in the appropriate order that centralized and decentralized generators are made by the simulation of scenarios in electrical systems with optimal power flows. It is a quantification of the contribution of DG in the provision of reactive support. The analysis lists the regulatory aspects to be considered in a regulatory framework that enables the provision of ancillary services through the DG for the future market of electricity in Brazil. This work, therefore, conceptualizes a DG; specifies its applications highlighting their advantages, listing segments and potentially generating the key players involved in DG; outlines the technologies now available and those in the development process; shows generally, the legal and institutional force affecting DG; details the key barriers to their inclusion as an additional alternative in the provision of ancillary services as needed in the electrical systems / Doutorado / Engenharia Mecanica / Doutor em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: André Nunes de Souza / Banca: Ivan Nunes da Silva / Banca: Luiz Gonzaga Campos Porto / Resumo: O presente trabalho visa o desenvolvimento de uma ferramenta computacional confiável na análise e estimação dos níveis de tensões induzidas em linhas de distribuição. Neste contexto, utilizam-se ferramentas computacionais consolidadas, como o ATP (Alternative Transients Program), que combinado a um software desenvolvido em Visual Basic, permitem quantificar e avaliar o nível de sobretensões nas linhas de distribuição. Por meio de modificações nas técnicas clássicas de modelagem das descargas atmosféricas, foi possível a construção de um software em Visual Basic capaz de quantificar os valores das tensões induzidas em linhas de distribuição finitas. A avaliação dos níveis de sobretensões induzidas nas mesmas foi implementada pela associação deste software a um programa de simulação (ATP), a fim de se obter resultados fidedignos deste transitório. Tais resultados foram utilizados para se avaliar o desempenho das... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The present work aims at the development of a trustworthy computacional tool in the analysis and estimate of the levels of induced overvoltage in distribution network. In this context, consolidated computacional tools are used, as ATP (Alternative Transients Program), that combined with a software developed in Visual Basic (beginner's all-purpose symbolic instruction code), they allow to quantify and to evaluate the level of overvoltage in the distribution network. By the means of modifications in the classic techniques of modeling of the atmospheric discharges, the construction of a software in Visual Basic was possible to quantify the values of the induced overvoltage in a finite... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A busca por soluções mitigatórias, no que tange aos efeitos das sobretensões transitórias atreladas às manobras de energizações e religamentos das linhas de transmissão, contemplam um tema desafiador e com fortes impactos sobre a coordenação de isolamento dos sistemas elétricos. Muito embora o reconhecimento de propostas clássicas e comerciais para a atenuação destes fenômenos, outras possibilidades, certamente, ainda são meritórias de destaque e investigações. Neste contexto, a presente dissertação encontra-se alicerçada na exposição dos fundamentos físicos e matemáticos de uma estratégia baseada em chaveamentos controlados, cujos instantes para o religamento da linha são pré-programados. A avaliação computacional da eficácia da metodologia é realizada utilizando o simulador ATP, no qual são efetuados estudos em um sistema elétrico típico submetido à curtos-circuitos sucedidos por desligamentos e subsequentes religamentos, sob a ação da tecnologia aqui focada e na ausência da mesma. / The search for mitigation solutions, with respect to the effects of overvoltages linked to the energization and reclosing maneuvers of transmission lines include a challenging subject with strong impact on the insulation coordination of electrical systems. Although the recognition of classical and commercial proposals to mitigate these phenomena, other possibilities are certainly still worthwhile highlighting and investigations. In this context, the present work is grounded in the exposure of the physical and mathematical foundations of a strategy based on controlled switchings, whose moments to the line reclosing are pre-programmed. The computational evaluation of the effectiveness of the methodology is made using the ATP simulator, which are studies in a typical electrical system subjected to the action of short-circuits fallowed by shutdowns and subsequent reclosing, under the action of technology here focused and lack thereof. / Dissertação (Mestrado)