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Previous issue date: 2015-07-13 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Em face ao aumento da demanda por energia elétrica e maior confiabilidade em seu fornecimento, diversas metodologias de controle e proteção da rede elétrica estão sendo desenvolvidas. Para isso é de fundamental importância a utilização de técnicas de processamento de sinais que permitam a extração de forma precisa e rápida dos parâmetros da rede elétrica. O advento de novas tecnologias permitiu a modernização dos sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica, melhorando a eficiência energética e confiabilidade. Por outro lado, observou-se a proliferação na indústria de novas cargas, em sua maioria de natureza não linear, responsáveis pela geração de componentes harmônicos e inter-harmônicos que distorcem o sinal do sistema elétrico (tensão e corrente), dificultando a estimação de parâmetros importantes. Com o intuito de continuar provendo energia de forma segura e confiável, alguns pré-requisitos devem ser atendidos, tais como a baixa distorção harmônica, amplitude estável, baixa oscilação da frequência fundamental, entre outros. Hoje em dia, devido ao maior nível de cargas e equipamentos não lineares conectados a rede, rastrear estes parâmetros de qualidade de energia não é uma tarefa fácil. Para isso, novas técnicas de processamento de sinais devem ser combinadas às teorias de sistemas de potência como forma de estimar e acompanhar as mudanças destes parâmetros. Nesse contexto, diversos algoritmos vêm sendo implementados, cada um com suas especificidades e desempenho. O presente trabalho propõe o desenvolvimento de um novo filtro baseado no filtro Hanning, que é capaz de eliminar harmônicos e atenuar inter-harmônicos com maior eficiência além de ser mais estável quando se considera a implementação em ponto fixo. Este filtro foi combinado com um algoritmo capaz de ajustar seus coeficientes de acordo com a estimação da frequência fundamental de forma a garantir amostragem síncrona, ou seja, a frequência de amostragem será sempre múltipla inteira da frequência atual. Dessa forma, a estimação de amplitude e reconstrução de componentes são feitas com maior precisão mesmo quando se considera a natureza variante da frequência fundamental do sinal bem como a maior quantidade de harmônicos e inter-harmônicos presentes, retratando com maior fidelidade o sinal real do sistema de potência. Os resultados mostram-se superiores às técnicas já existentes, considerando sinais com frequências fora da nominal bem como com grande quantidade de componentes harmônicos e inter-harmônicos, atingindo uma melhoria de 74% em relação ao MAF e de quase 90% em relação ao Hanning convencional. / Due to the growing demand for energy provided in a more reliable way, several control, protection and monitoring methodologies are been developed. For this reason it is of great importance the utilization of appropriate signal processing techniques that allow a precise and fast extraction of parameters from the electrical grid. The advent of new technologies has enabled the modernization of the electric energy generation, transmission and distribution systems, improving its efficiency and service reliability. On the other hand, it was noted a widespread in the application of non-linear loads, responsible for generating harmonics and inter-harmonics components that distorts the electrical signal (voltage and current), hindering the estimation process of useful parameters. With the aim to keep providing energy in a safe and reliable way, some prerequisites must be taken into account, such as the low harmonic distortion, stable amplitude, low oscillation of the fundamental frequency among others. Nowadays, due to the widespread use of nonlinear loads and equipment coupled to the grid, tracking these power quality parameters is not an easy task. That is why novel approaches and techniques of signal processing must be combined with knowledge of power systems theory as a form to estimate and keep track of these measurements. Within this context several algorithms are been developed, each one with its specificity and performance. The present work proposes the development of a new filter, based on the Hanning filter, capable of eliminating harmonics and attenuate with more efficiency the inter-harmonic components besides being more stable for fixed point implementation. This filter is combined with an algorithm that enable the adjustment of its coefficients according to the frequency estimation, assuring a synchronous sampling process, that is, the sampling rate will always be an integer multiple of the actual system frequency. In this way, the amplitude estimation and component reconstruction are performed with better accuracy even when considering the time-varying nature of the fundamental frequency of the signal and the high amount of distortion due to harmonics and inter-harmonics, depicting with greater fidelity the true signal of power system. Results have shown better performance than the already known techniques, considering signal with off-nominal frequency as well as high level of harmonic and inter-harmonic distortion, reaching 74% of improvement in relation with MAF and almost 90% in relation of conventional Hanning.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:hermes.cpd.ufjf.br:ufjf/235 |
| Date | 13 July 2015 |
| Creators | Mendonça, Thiago Ribeiro Furtado de |
| Contributors | Duque, Carlos Augusto, Nóbrega, Rafael Antunes, Ferreira, Danton Diego |
| Publisher | Universidade Federal de Juiz de Fora, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, UFJF, Brasil, Faculdade de Engenharia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFJF, instname:Universidade Federal de Juiz de Fora, instacron:UFJF |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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