Estudo de algoritmos para classificação de séries temporais: uma aplicação em qualidade de energia elétrica

Aborda a classificação automática de faltas do tipo curto-circuito em linhas de transmissão. A maioria dos sistemas de transmissão possuem três fases (A, B e C). Por exemplo, um curto-circuito entre as fases A e B pode ser identicado como uma falta\AB". Considerando a possibilidade de um curto-circuito com a fase terra (T), a tarefa ao longo desse trabalho de classificar uma série temporal em uma das 11 faltas possíveis: AT, BT, CT, AB, AC, BC, ABC, ABT, ACT, BCT, ABCT. Estas faltas são responsáveis pela maioria dos distúrbios no sistema elétrico. Cada curto-circuito é representado por uma seqüência (série temporal) e ambos os tipos de classificação, on-line (para cada curto segmento extraído do sinal) e off-line (leva em consideração toda a seqüência), são investigados. Para evitar a atual falta de dados rotulados, o simulador Alternative Transient Program (ATP) é usado para criar uma base de dados rotulada e disponibilizada em domínio público. Alguns trabalhos na literatura não fazem distinção entre as faltas ABC e ABCT. Assim, resultados distinguindo esse dois tipos de faltas adotando técnicas de pré-processamento, diferentes front ends (por exemplo wavelets) e algoritmos de aprendizado (árvores de decisão e redes neurais) são apresentados. O custo computacional estimado durante o estágio de teste de alguns classificadores é investigado e a escolha dos parâmetros dos classificadores é feita a partir de uma seleção automática de modelo. Os resultados obtidos indicam que as árvores de decisão e as redes neurais apresentam melhores resultados quando comparados aos outros classificadores.

Uma nova visão da manutenção produtiva total: método prático para aplicação em empresas de geração e transmissão de energia

Atualmente setor elétrico brasileiro está estruturado sobre a disponibilidade das unidades geradoras, subestações e linhas de transmissão. Com a aplicação das regras do novo modelo do setor, tanto as empresas de geração como as de transmissão, passaram a ser submetidas a mecanismos que penalizam a indisponibilidade, causada por desligamentos forçados ou programados, dos seus ativos. Para evitar a aplicação destes mecanismos, e outras penalidades, que causam grandes prejuízos, é preciso que o processo de manutenção garanta a disponibilidade e confiabilidade, dos equipamentos e instalações. Este trabalho propõe um método de gestão da produção, também direcionado para a eliminação das perdas existentes no processo de geração e transmissão de energia elétrica, adaptado da Manutenção Produtiva Total – TPM. O desenvolvimento do método está baseado no estudo da aplicação da TPM nas plantas de geração e transmissão da Eletrobras Eletronorte. O método proposto deverá fomentar a gestão da qualidade não só na manutenção e operação (O&M), mas também em todos os processos que possam impactar na disponibilidade dos ativos de geração e transmissão.

Processo de attachment, densidade de raios e a ocorrência de flashover em linhas de transmissão de eletricidade

Esta tese refere-se ao uso de modelos de attachment de lideres (Leader Progression Model – LPM) para estimativa da distancia de salto, que, junto com dados de densidade de raios como coletado pelo sistema de detecção de raios do SIPAM, são usados para estimar a taxa de flashover em linhas de transmissão de eletricidade na Amazônia. O modelo de progressão de líder desenvolvido nesta tese é denominado ModSalto, que, para estimar a distancia de salto: 1- integra a densidade linear de cargas elétricas devida ao líder, proporcional a prospectiva corrente de primeira descarga (1º stroke) Ip, para determinar o campo elétrico produzido pelo líder descendente na estrutura sob estudo (para-raios, arestas, condutores, etc.); 2 – integra a distribuição imagem do líder descendente, fazendo uso da característica de poder das pontas como fator de estimulo e intensificação do campo elétrico devido a streamers nas partes aguçadas das estruturas sob estudo, para temporizar o momento do processo de attachment. O gatilho para o líder descendente, por hipótese, se deve a ejeção aleatória de pacotes de cargas elétricas em domínios turbulentos no interior das nuvens que recebem energia por processos de cascata da turbulência geral, e o comportamento do líder descendente, deve obedecer à equação da força de Lorentz, no espaço de campos cruzados elétrico devido às nuvens a cima e o campo magnético da Terra, que obriga as cargas do líder a desenvolverem movimentos cicloidais que podem explicar a natureza tortuosa do trajeto do líder descendente. Com o objetivo de formalizar dados consistentes de densidade de raios é feita uma reanalise do conjunto de dados coletado pelo LLS SIPAM de outubro de 2006 a julho de 2008 na região amazônica, com cerca de 3 milhões de eventos, comparando-os com dados de torres instrumentadas para evidenciar-se sua qualidade e usabilidade. Dados de elevação de terreno do SRTM da NASA são usados para gerar formula do raio de atração (Ra) das estruturas passiveis de serem atingidas por raios e para gerar formulas de área de atração, usadas para quantificar o numero de raios que provavelmente atingirão determinada estrutura, baseado no valor de densidade de raios (raios/km2/ano) na área em estudo.

Otimização multiobjetivo da compensação de potência reativa em redes de distribuição considerando restrições de distorção harmônica

A localização de bancos de capacitores nas redes de distribuição de energia elétrica, corretamente dimensionados, busca compensar eventuais excessos de circulação de potência reativa pelas linhas, o que implica a redução de custos operacionais pela redução das perdas de energia e um aumento da capacidade de transmissão de potência ativa assegurando os níveis estabelecidos de tensão e fator de potência simultaneamente. A proliferação das cargas não lineares provocou uma mudança nos cenários de estudo dos sistemas elétricos de potência devido aos efeitos nocivos que os harmônicos gerados por elas ocasionam sobre a qualidade da energia elétrica. Considerando este novo cenário, esta tese tem como objetivo geral desenvolver uma ferramenta computacional utilizando técnicas de inteligência computacional apoiada em algoritmos genéticos (AG), para a otimização multiobjetivo da compensação da potência reativa em redes elétricas de distribuição capaz de localizar e dimensionar de forma ótima as unidades de compensação necessárias para obter os melhores benefícios econômicos e a manutenção dos índices de qualidade da energia estabelecidos pelas normas brasileiras. Como Inovação Tecnológica do trabalho a ferramenta computacional desenvolvida permite otimizar a compensação da potência reativa para melhorar do fator de potência em redes de distribuição contaminadas com harmônicos que, diferentemente de métodos anteriores, não só emprega bancos de capacitores, mas também filtros de harmônicos com esse objetivo. Utiliza-se o algoritmo NSGA-II, que determina as soluções ótimas de Pareto para o problema e permite ao especialista determinar as soluções mais efetivas. A proposta para a solução do problema apresenta várias inovações podendo-se destacar que a solução obtida permite determinar a compensação de potência reativa com capacitores em sistemas com certa penetração harmônica, atendendo a normas de qualidade de energia pertinentes, com relação aos níveis de distorção harmônica tolerados.

A meta-heurística de busca dispersa aplicada no planejamento da expansão de sistemas de transmissão

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Modelagem generalizada do problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Modified routine for decreasing numeric oscillations at associations of lumped elements

Some changes in the application of the numeric trapezoidal integration are analyzed for applications considering pi circuits. It is considered numeric and computational proceedings for improving the numeric results obtained with associations of pi circuits. In numeric integration solutions of the linear systems, it is common to represent these associations of pi circuits by only one matrix. This representation introduces undesirable numeric oscillations in simulations of the dynamics of wave propagation in electrical systems. The proposed changes improve the results of application of cascades of pi circuits associated to the trapezoidal integration, avoiding that the numerical oscillations, or Gibb's oscillations, have high values and are slowly damped. For the carried out simulations, different number of pi circuits and voltage sources are checked, confirming the reduction of the influence of the numeric oscillations on the obtained results. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Uso do ATP para simulações de descargas atmosféricas em para-raios de 15 kV dos serviços auxiliares de subestações de energia elétrica

This paper addresses the topics required for the selection of surge arresters used, the output of autotransformers, which protect the system Auxiliary Services (SE) of an electrical substation. Surge arresters used are part of the Protection System Lightning (SPDA). Transmission lines mostly run through regions with orographic well diversified and have constant weather changes, which lead to many undesirable interactions with electromagnetic phenomena, such as giving rise to blackout on 10 November 2009, which left nine states without power, which led to unplanned shutdowns in the system that left millions of people without electricity. This work of completion is to determine whether the method used in the selection of surge arresters meet the protection needs faced by a substation auxiliary services, through the use of software use ATPDraw

Cinética de degradação do sistema resina epóxi/fibra de carbono

With the increasing demand for electricity, the retraining of transmission lines is necessary despite environmental restrictions and crossings in densely populated areas to build new transmission and distribution lines. Solution is reuse the existent cables, replacing the old conductor cables for new cables with higher capacity power transmission, and control of sag installed. The increasing demand for electrical power has increased the electric current on the wires and therefore, it must bear out temperatures of 150°C or more, without the risk of the increasing sag beyond the established limits. In the case of long crossings or densely populated areas, sag is due to high weight of the cable on clearance. The cable type determines the weight, sag, height and the towers dimensions, which are the items that most influence the investment of the transmission line. Hence, to reduce both cost of investment and maintenance of the line, the use of a lighter cable can reduce both number and the height of the towers, with financial return on short and long term. Therefore, in order to increase the amount of transmitted energy and reduce the number of built towers and sag, is recommended in the current work substitute the current core material (steel or aluminium) for alternatives alloys or new materials, in this case a composite, which has low density, elevated stiffness (elasticity module), thus apply the pultruded carbon fiber with epoxy resin as matrix systems and perform the study of the kinetics of degradation by thermogravimetric analysis (TGA), dynamic mechanical analysis (DMA) and differential scanning calorimetry (DSC), according to their respective standards

Alocação ótima de equipamentos SVC e TCSC na rede de transmissão de energia elétrica

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Estimação de parâmetros de linhas de transmissão utilizando técnicas de decomposição modal: Aplicação em linhas com plano de simetria vertical

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Reducing the spurious oscillations in the lumped parameters model using low-pass filter

Voltages and currents in the transmission line are described by differential equations that are difficult to solve due soil and skin effect that has to be considered for accurate results, but it increases their complexity. Therefore there are some models to study the voltages and currents along in transmission line. The distributed parameters model that transforms the equations in time domain to the frequency domain and once the solutions are obtained, they are converted to time domain using the Inverse Laplace Transform using numerical methods. Another model is named lumped parameters model and it considers the transmission line represented by a pi-circuit cascade and the currents and voltages are described by state equations. In the simulations using the lumped parameters model, it can be observed the presence of spurious oscillations that are independent of the quantity of pi-circuits used and do not represent the real value of the transient. In this work will be projected a passive low-pass filter directly inserted in the lumped parameters model to reduce the spurious oscillations in the simulations, making this model more accurate and reliable for studying the electromagnetic transients in power systems.

Inclusão das representações de gary e de skilling-umoto em modelos de linhas de transmissão trifásicas: Aplicação em simulações de transitórios eletromagnéticos em sistemas de energia elétrica

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

The Brazilian Experience With the Use of the Shield Wire Line Technology (SWL) for Energy Distribution

This paper presents an analysis of the impact of the lightning overvoltages on the operational performance of the energized shield wire line technology (SWL) implemented in two locations of the State of Rondonia, Brazil. The analysis covers the periods of 1996 to 2000 (SWL Jaru) and 1997 to 2002 (SWL Itapua do Oeste), and shows that lightning is responsible for most of the system outages. The paper describes the satisfactory results achieved with the system, showing that the isolation and energization of the shield wires does not deteriorate the lightning performance of the 230 kV transmission lines. Comparisons between the performances of the SWL technology, conventional 34.5 kV lines, and thermal power plants in operation in the same region are also presented. The results demonstrate the technical and economical viability of the SWL technology and show that its application can lead to a postponement of investments.

A modified Primal-Dual Logarithmic-Barrier Method for solving the Optimal Power Flow problem with discrete and continuous control variables

The aim of solving the Optimal Power Flow problem is to determine the optimal state of an electric power transmission system, that is, the voltage magnitude and phase angles and the tap ratios of the transformers that optimize the performance of a given system, while satisfying its physical and operating constraints. The Optimal Power Flow problem is modeled as a large-scale mixed-discrete nonlinear programming problem. This paper proposes a method for handling the discrete variables of the Optimal Power Flow problem. A penalty function is presented. Due to the inclusion of the penalty function into the objective function, a sequence of nonlinear programming problems with only continuous variables is obtained and the solutions of these problems converge to a solution of the mixed problem. The obtained nonlinear programming problems are solved by a Primal-Dual Logarithmic-Barrier Method. Numerical tests using the IEEE 14, 30, 118 and 300-Bus test systems indicate that the method is efficient. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.