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Análise de estabilidade de sistemas de potência em presença de altos níveis de penetração de energia eólica / Analysis of power system stability in presence of high levels of wind power penetrationCortes, David Joel Figueroa 27 June 2014 (has links)
Atualmente, a energia eólica é uma das fontes renováveis mais reconhecidas, e sua penetração em sistemas elétricos de potência está se incrementando consideravelmente. Por consequência, a participação de turbinas eólicas em sistemas elétricos de potência tem se incrementado e pode influenciar o comportamento geral do sistema de potência. Portanto, é importante estudar o desempenho de turbinas eólicas em sistemas elétricos e sua interação com outros equipamentos de geração e cargas. O principal objetivo nesta dissertação é determinar o desempenho dinâmico de diferentes tecnologias ligadas nos sistemas elétricos considerando diferentes níveis de penetração e diferentes perturbações elétricas mediante simulações realizadas usando um toolbox de Matlab/Simulink, SimPowerSystems. As tecnologias avaliadas são (a) o gerador de indução duplamente alimentado com fator de potência unitário, (b) o gerador de indução duplamente alimentado com controle de tensão, (c) o gerador de indução de gaiola de esquilo com compensação baseada em condensadores, e (d) gerador de indução de gaiola de esquilo sem equipamentos auxiliares. Os fatores técnicos analisados são perfil de tensão em estado estacionário, as dinâmicas durante afundamentos e elevações de tensão, correntes de curto circuito, e incremento gradual nas cargas do sistema, para verificar a estabilidade de tensão da rede para pequenas perturbações. É proposta uma estratégia para promover uma integração efetiva de turbinas eólicas em sistemas de potência com altos níveis de penetração considerando diferentes normas de operação da rede para sistemas de transmissão e de distribuição. O objetivo nesta estratégia é o cumprimento dos requisitos para conexão de rede com a combinação de tecnologias, minimizando o valor do investimento. Os efeitos na estabilidade de sistemas de potência da fazenda eólica determinada com a metodologia proposta são comparados com os efeitos de uma fazenda eólica de igual capacidade de energia eólica considerando somente geradores de indução duplamente alimentados com controle de tensão. Para as analises realizadas neste trabalho são considerados os sistemas IEEE de 9 e 30 barras. / Nowadays, wind power is one of the most accepted renewable energy sources, and its penetration in electrical power systems is increasing considerably. Consequently, the participation of wind turbines in electrical power systems has increased and may influence the overall power system behavior. It is therefore important to study the performance of wind turbines in electrical power systems and their interaction with other generation equipment and loads. The main objective of this dissertation is to determine the dynamic performance of different wind turbines technologies connected in electrical system considering different penetration levels and electrical perturbations by simulations performed using a Matlab/Simulink toolbox, SimPowerSystems. The assessed technologies are (a) double fed induction generator with unity power factor, (b) double fed induction generator with voltage control, (c) squirrel cage induction generator with capacitor-based compensation, and (d) squirrel cage induction generator without ancillary devices. The technical factors analyzed are steady-state voltage profile, the dynamics during voltage sags and swells, short-circuit currents, and gradual increase in the system loading, in order to check the network small-disturbance voltage stability. A strategy to promote an effective integration of wind turbines into the power systems with high levels of wind power penetration regarding different grid code requirements in transmission and distribution networks is proposed. The objective in this strategy is fulfilling the grid code requirements with a technology combination, minimizing the invested value. The effects on power system stability of the wind farm, found by the proposed methodology, are compared with the effects that have the same installed capacity of wind power but only considering double fed induction generators with voltage control. The IEEE 9 bus transmission system and the IEEE 30 bus system are regarded for the analysis performed in this work.
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Análise de estabilidade de sistemas de potência em presença de altos níveis de penetração de energia eólica / Analysis of power system stability in presence of high levels of wind power penetrationDavid Joel Figueroa Cortes 27 June 2014 (has links)
Atualmente, a energia eólica é uma das fontes renováveis mais reconhecidas, e sua penetração em sistemas elétricos de potência está se incrementando consideravelmente. Por consequência, a participação de turbinas eólicas em sistemas elétricos de potência tem se incrementado e pode influenciar o comportamento geral do sistema de potência. Portanto, é importante estudar o desempenho de turbinas eólicas em sistemas elétricos e sua interação com outros equipamentos de geração e cargas. O principal objetivo nesta dissertação é determinar o desempenho dinâmico de diferentes tecnologias ligadas nos sistemas elétricos considerando diferentes níveis de penetração e diferentes perturbações elétricas mediante simulações realizadas usando um toolbox de Matlab/Simulink, SimPowerSystems. As tecnologias avaliadas são (a) o gerador de indução duplamente alimentado com fator de potência unitário, (b) o gerador de indução duplamente alimentado com controle de tensão, (c) o gerador de indução de gaiola de esquilo com compensação baseada em condensadores, e (d) gerador de indução de gaiola de esquilo sem equipamentos auxiliares. Os fatores técnicos analisados são perfil de tensão em estado estacionário, as dinâmicas durante afundamentos e elevações de tensão, correntes de curto circuito, e incremento gradual nas cargas do sistema, para verificar a estabilidade de tensão da rede para pequenas perturbações. É proposta uma estratégia para promover uma integração efetiva de turbinas eólicas em sistemas de potência com altos níveis de penetração considerando diferentes normas de operação da rede para sistemas de transmissão e de distribuição. O objetivo nesta estratégia é o cumprimento dos requisitos para conexão de rede com a combinação de tecnologias, minimizando o valor do investimento. Os efeitos na estabilidade de sistemas de potência da fazenda eólica determinada com a metodologia proposta são comparados com os efeitos de uma fazenda eólica de igual capacidade de energia eólica considerando somente geradores de indução duplamente alimentados com controle de tensão. Para as analises realizadas neste trabalho são considerados os sistemas IEEE de 9 e 30 barras. / Nowadays, wind power is one of the most accepted renewable energy sources, and its penetration in electrical power systems is increasing considerably. Consequently, the participation of wind turbines in electrical power systems has increased and may influence the overall power system behavior. It is therefore important to study the performance of wind turbines in electrical power systems and their interaction with other generation equipment and loads. The main objective of this dissertation is to determine the dynamic performance of different wind turbines technologies connected in electrical system considering different penetration levels and electrical perturbations by simulations performed using a Matlab/Simulink toolbox, SimPowerSystems. The assessed technologies are (a) double fed induction generator with unity power factor, (b) double fed induction generator with voltage control, (c) squirrel cage induction generator with capacitor-based compensation, and (d) squirrel cage induction generator without ancillary devices. The technical factors analyzed are steady-state voltage profile, the dynamics during voltage sags and swells, short-circuit currents, and gradual increase in the system loading, in order to check the network small-disturbance voltage stability. A strategy to promote an effective integration of wind turbines into the power systems with high levels of wind power penetration regarding different grid code requirements in transmission and distribution networks is proposed. The objective in this strategy is fulfilling the grid code requirements with a technology combination, minimizing the invested value. The effects on power system stability of the wind farm, found by the proposed methodology, are compared with the effects that have the same installed capacity of wind power but only considering double fed induction generators with voltage control. The IEEE 9 bus transmission system and the IEEE 30 bus system are regarded for the analysis performed in this work.
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Vijabilnost populacije tekunice (Spermophilus citellus) pod uticajem promene klime i staništa / Viability of European ground squirrel population (Spermophilus citellus) under climate and land use change.Nikolić Tijana 24 October 2019 (has links)
<p>U radu je analiziran odgovor lokalnih populacija tekunice u Vojvodini na<br />promene uslova klime i korišćenja zemljišta. Odgovori populacija tekunice<br />(tipičnog predstavnika otvorenih staništa i idealnog model organizma) na<br />pomenute promene omogućiće razmatranje kako mere na regionalnom nivou: i)<br />mogu unaprediti zaštitu i očuvanje tekunice ii) ublažiti efekti promene klime i<br />korišćenja zemljišta iii) mogu usaglasiti razvoj poljoprivrede sa očuvanjem<br />biodiverziteta travnatih ekosistema. Kako bi se odgovorilo na pitanja i postavljene hipoteze u radu sprovedeno je terensko istraživanje, korišćen standardni prostorni pristup i ekološko modelovanje. Sve primenjene tehnike su komplementarne jedna drugoj u dobijanju odgovora na postavljena pitanja gde rezultati jedne analize predstavljaju ulazne podatke za drugu analizu. U tezi su korišćeni podaci dobijeni na osnovu terenskog mapiranja lokalnih populacija i podaci iz eksperimenta modelovanja kao i serija podataka dobijena cenzusom kolonija tekunica i terenskim uzorkovanjem zemljišta i vegetacije. Rasprostranjenje populacija oblikuju klimatski uslovi ali pored abiotičkih faktora uslovljavaju ih i biotički faktori i kretanje jedinki. Promena klime direktno utiče na distribuciju optimalnih uslova. Istraženo je u kojoj meri će doći do promene u distribuciji optimalnih uslova sredine za tekunicu. Potencijalna promena analizirana je uzimajući u obzir klimatski scenario Max Plank Instituta sa tri rcp projekcije i tri generisana prostorna scenarijadistribucije otvorenih travnatih staništa u Vojvodini. Sagledavanje mogućih efekata promene sredinskih uslova dalo je mogućnost da se ukaže na zone koja će biti ključne za očuvanje populacija tekunica i travnatih ekosistema u Vojvodini. Sledeće, s obzirom da disperzija jedinki, dostupnost resursa kao i delovanje lokalnih faktora ugrožavanja (barijere, menadžment staništa, varijabilnost sredinskih uslova, predatorstvo, poljoprivredne aktivnosti) oblikuju distribuciju populacija u prostoru, u radu je analiziran i uticaj promene ovih faktora na distribuciju populacija. Na području lokalnog slatino-stepskog koridora srednjeg Banata istražene su kompozicija biljnih vrsta, upravljanje na staništu, promena u kompoziciji okolnih poljoprivrednih kultura i dinamika populacije. Dobijene su informacije o efektima lokalnih uslova na prisustvo kolonija, veličinu kolonija i kondiciono stanje jedinki. Informacije dobijene u ovim poglavljima su kasnije korišćeni za formiranju seta kriterijuma radi karakterizacije svih mapiranih staništa u Vojvodini. Dalje, veliku ulogu u poljoprivrednom predelu imaju tranziciona staništa koja povezuju lokalne populacije. Identifikovanje koja tranziciona staništa koriste jedinke tekunice je ključno za očuvanje populacija i ublažavanje trena opadanja brojnosti. Na terenu su mapirani distribucioni obrasci lokalnih kolonija tekunice i istraženo je da li postoje razlike na lokalnom i predeonom nivou u distribuciji nastanjenih i napuštenih staništa na području Vojvodine. U radu je dalje analizirana mapirana mreža staništa lokalnih populacija i pretpostavljano je da populacije funkcionišu i održavaju se u okviru metapopulacione strukture. Sa druge strane, veličina i površina koju zauzimaju potencijalne metapopulacione struktura mapirane mreže staništa koje se razlikuju u odnosu na okupiranost, kapacitet i povezanost nisu bile poznate. Kako bi se kvantifikovale potencijalne metapopulacione jedinice i utvrdila vijabilnost svake definisane pojedinačne metapopulacione mreže korišćen je metod ključnog fragmenta. Mapirane mreže evaluirane su iz perspektive samog taksona i testiran je potencijalni disperzioni kapacitet. Proverena je permeabilnost predeonog matriksa između mapiranih staništa i identifikovani su potencijalni koridori za jedinke. Ovakav pristup daje uvid u koji deo predela je značajno i neophodno ulagati ograničena sredstva za zaštitu prirode unutar regiona Vojvodine. U tezi je na kraju ocenjen doprinos trenutne regionalne konzervacione prakse zaštiti staništa tekunice, dat pregled slabih tačaka i predlog predeono adaptacionih mera koji će doprineti zaštiti i očuvanju populacije tekunice kao i mozaika otvorenih travnatih staništa.</p> / <p>The study analyzes the European ground squirrel (EGS) population response to land use and climate change in Vojvodina. The response of the EGS population (typical species of open grassland habitats and the ideal model organism) to changes in environmental conditions in this region will enable consideration of following measures at the local and landscape level: i) effective protection and<br />conservation of the EGS and habitat it relay on; ii) climate change and land use mitigation and adaptation iii) how can we harmonize the development of agriculture and preserve the biodiversity of grassland ecosystem in agricultural settings. In order to answer the questions of this study, the field research was conducted, standard spatial approach and ecological modeling were employed. All applied techniques are complementary to one another in obtaining responses to the questions asked. The results of one analysis represent the input data for the following one. The data for the study were obtained: from EGS local populations’ field mapping, from the modeling experiment, the census campaigned and the field sampling of soil and vegetation. Distribution of populations, which in addition to abiotic factors are conditioned by biotic factors and movement of individuals were evaluated in the context of climate change. Climate change directly affects the distribution of optimalconditions. The potential changes in distribution of optimal environmental conditions for EGS were assessed by considering changes in abiotic factors and the availability of grasslands. The climate scenario obtained using a dynamic vegetation map with three rcp projections and three spatial scenarios for the distribution of open grasslands were used. The extrapolation of a suitable area obtained by presence only model Maxent gives the possibility to point to the zones that will be crucial for preserving the populations and grassland ecosystems in future. Dispersion of individuals, availability of resources and the operation of local threats (e. g. barriers, habitat management, variability of the central conditions, predation, agricultural activities) shape the distribution of populations in space and time. In the area of the local saline steppe corridor of the central Banat in Vojvodina i) the composition of plant species, ii) open grassland habitat management iii) changes in the composition of surrounding crops and iv) population dynamics of EGS have been investigated. The effects of local conditions on the presence, size of colonies and condition of the individuals of EGS were assessed. The information obtained in these chapters was later used to form a set of criteria for the characterization of all mapped habitats in Vojvodina. In the agricultural area, transitional habitats connect local populations of many species. Identifying transitional habitats which potentially can be used by focal species is key to protect and mitigate population decline. For this purpose distribution patterns of the colonies were mapped in the field. The haracteristics and differences among mapped patches at the local and sub landscape scale were detected and evaluated. Later in the study the network of mapped habitats patches was evaluated. It was assumed that mapped populations in Vojvodina function within several metapopulations networks. However, the size and area of potential meta-population networks are likely to differ in relation to occupancy, capacity and habitat connectivity. The knowledge of potential population units was scarce. In order to quantify the potential population units, to determine the viability and conservation priority of each defined habitat network the key patch approach was used. Mapped networks were evaluated from the perspective of the taxon itself and potential dispersed capacity was tested. The ermeability of the matrix area, connectivity of the mapped habitats and the distribution of potential corridors was verified. This approach gives an opportunity to assess to which part of the area and population it is necessary to invest limited resources for nature protection in Vojvodina.The contribution of current regional conservation practice to protection of EGS was evaluated, a brief overview of the weak points and the proposal of preciseadaptation measures that should be taken in Vojvodina are presented in final chapter. The results of this study propose the development of spatial adaption measures and conservation design that will contribute not only in preserving EGS and habitats it relay on but also other wild plant and animal species in this intensively used agricultural settings.</p>
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Diagnosis of electric induction machines in non-stationary regimes working in randomly changing conditionsVedreño Santos, Francisco Jose 02 December 2013 (has links)
Tradicionalmente, la detección de faltas en máquinas eléctricas se basa en el uso de la Transformada Rápida de Fourier ya que la mayoría de las faltas pueden ser diagnosticadas con ella con seguridad si las máquinas operan en condiciones de régimen estacionario durante un intervalo de tiempo razonable.
Sin embargo, para aplicaciones en las que las máquinas operan en condiciones de carga y velocidad fluctuantes (condiciones no estacionarias) como por ejemplo los aerogeneradores, el uso de la Transformada Rápida de Fourier debe ser reemplazado por otras técnicas.
La presente tesis desarrolla una nueva metodología para el diagnóstico de máquinas de inducción de rotor de jaula y rotor bobinado operando en condiciones no estacionarias, basada en el análisis de las componentes de falta de las corrientes en el plano deslizamiento frecuencia. La técnica es aplicada al diagnóstico de asimetrías estatóricas, rotóricas y también para la falta de excentricidad mixta.
El diagnóstico de las máquinas eléctricas en el dominio deslizamiento-frecuencia confiere un carácter universal a la metodología ya que puede diagnosticar máquinas eléctricas independientemente de sus características, del modo en el que la velocidad de la máquina varía y de su modo de funcionamiento (motor o generador).
El desarrollo de la metodología conlleva las siguientes etapas:
(i) Caracterización de las evoluciones de las componentes de falta de asimetría estatórica, rotórica y excentricidad mixta para las máquinas de inducción de rotores de jaula y bobinados en función de la velocidad (deslizamiento) y la frecuencia de alimentación de la red a la que está conectada la máquina.
(ii) Debido a la importancia del procesado de la señal, se realiza una introducción a los conceptos básicos del procesado de señal antes de centrarse en las técnicas actuales de procesado de señal para el diagnóstico de máquinas eléctricas.
(iii) La extracción de las componentes de falta se lleva a cabo a través de tres técnicas de filtrado diferentes: filtros basados en la Transformada Discreta Wavelet, en la Transformada Wavelet Packet y con una nueva técnica de filtrado propuesta en esta tesis, el Filtrado Espectral. Las dos primeras técnicas de filtrado extraen las componentes de falta en el dominio del tiempo mientras que la nueva técnica de filtrado realiza la extracción en el dominio de la frecuencia.
(iv) La extracción de las componentes de falta, en algunos casos, conlleva el desplazamiento de la frecuencia de las componentes de falta. El desplazamiento de la frecuencia se realiza a través de dos técnicas: el Teorema del Desplazamiento de la Frecuencia y la Transformada Hilbert.
(v) A diferencia de otras técnicas ya desarrolladas, la metodología propuesta no se basa exclusivamente en el cálculo de la energía de la componente de falta sino que también estudia la evolución de la frecuencia instantánea de ellas, calculándola a través de dos técnicas diferentes (la Transformada Hilbert y el operador Teager-Kaiser), frente al deslizamiento. La representación de la frecuencia instantánea frente al deslizamiento elimina la posibilidad de diagnósticos falsos positivos mejorando la precisión y la calidad del diagnóstico. Además, la representación de la frecuencia instantánea frente al deslizamiento permite realizar diagnósticos cualitativos que son rápidos y requieren bajos requisitos computacionales.
(vi) Finalmente, debido a la importancia de la automatización de los procesos industriales y para evitar la posible divergencia presente en el diagnóstico cualitativo, tres parámetros objetivos de diagnóstico son desarrollados: el parámetro de la energía, el coeficiente de similitud y los parámetros de regresión. El parámetro de la energía cuantifica la severidad de la falta según su valor y es calculado en el dominio del tiempo y en el dominio de la frecuencia (consecuencia de la extracción de las componentes de falta en el dominio de la frecuencia). El coeficiente de similitud y los parámetros de regresión son parámetros objetivos que permiten descartar diagnósticos falsos positivos aumentando la robustez de la metodología propuesta.
La metodología de diagnóstico propuesta se valida experimentalmente para las faltas de asimetría estatórica y rotórica y para el fallo de excentricidad mixta en máquinas de inducción de rotor de jaula y rotor bobinado alimentadas desde la red eléctrica y desde convertidores de frecuencia en condiciones no estacionarias estocásticas. / Vedreño Santos, FJ. (2013). Diagnosis of electric induction machines in non-stationary regimes working in randomly changing conditions [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/34177
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