Uma contribuição ao estudo do transformador com nucleo de metal amorfo para aplicação em sistemas elétricos de potência de alta frequência

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Análise e desenvolvimento de algoritmos eficientes de programação linear para o problema de planejamento de sistemas de transmissão a longo prazo

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Análise da área de vulnerabilidade e estabilidade de tensão em sistemas elétricos com a inserção de parques eólicos

A presente dissertação de mestrado avalia os afundamentos e a estabilidade de tensão de um sistema elétrico real com inserção de parques eólicos. Os estudos de afundamentos de tensão servem de base para a determinação das áreas de vulnerabilidade do sistema elétrico, nas quais, por sua vez, são investigados os aspectos referentes à instabilidade de tensão ocasionada pela integração de parques eólicos com geradores assíncronos. Para este fim, é utilizado o programa computacional ANAQUALI, desenvolvido pelo CEPEL (Centro de Pesquisas de Energia Elétrica). No estudo do comportamento dinâmico da tensão decorrente de curto-circuito, no qual o sistema eólico é inserido nas concepções de velocidade fixa e velocidade variável, utiliza-se um programa computacional desenvolvido no aplicativo MATLABTM. Os resultados dessas simulações evidenciam que o sistema eólico de velocidade variável proporciona uma maior margem de estabilidade de tensão ao sistema elétrico, devido à presença do controle de velocidade e de tensão. Estes estudos não são comumente aplicados aos sistemas de geração distribuída, e por isso, esta dissertação contribui também neste aspecto, podendo seus resultados servir de base para o planejamento de centrais cólicas inseridas em sistemas elétricos convencionais.

Aplicação de filtro harmônico em sistemas elétricos de baixa tensão utilizando Lógica Fuzzy

Em um sistema elétrico existem vários circuitos e equipamentos industriais que se comportam como dispositivos não-lineares. Esse comportamento geram sinais que causam distorções dentro desse sistema. Essas distorções são chamadas de Harmônicas, que calculada de forma ampla nos fornece o valor do THD (do inglês Total Harmonic Distortion ou Distorção Harmônica Total). Este trabalho apresenta uma das várias soluções para minimizar esse indicador através da detecção por um algoritmo computacional instalado no medidor de THD apropriado e pela utilização de filtros harmônicos passivos. Este algoritmo computacional detecta e calcula em quais frequências o valor do THD está elevado em comparação a um índice normativo definido utilizando para isso a Lógica Fuzzy. Uma vez definido a necessidade da aplicação do filtro harmônico esse será projetado pelo algoritmo computacional. O filtro harmônico entregado neste trabalho será o filtro passivo devido a sua fácil instalação e ao seu baixo custo. Dessa forma, o algoritmo computacional proposto funciona no início da medição do THD, no equipamento medidor, indicando uma faixa classificatória de THD medido, utilizando para isso a Lógica Fuzzy, identifica a necessidade ou não da instalação do filtro harmônico passivo e seu projeto, e finaliza efetuando um novo cálculo de THD.

Avaliação estocástica de afundamentos de tensão através de análise de curtos-circuitos deslizantes e banco de dados relacional

Atualmente, é grande a preocupação com relação aos distúrbios que afetam a qualidade da energia elétrica, em especial os afundamentos de tensão, devido aos prejuízos associados aos usuários. Isto decorre da crescente presença de cargas sensíveis a estes distúrbios, principalmente nos processos industriais. Para se avaliar corretamente o problema, é fundamental dispor de estimativas confiáveis do número e das características dos afundamentos de tensão que podem afetar determinada carga ou processo. Dentro deste contexto, este trabalho propõe a implementação de uma metodologia de estimação dos afundamentos de tensão. Esta metodologia calcula a amplitude, duração e freqüência de ocorrência do fenômeno, tendo como base um estudo estatístico estocástico. Neste estudo a posição da falta ao longo das linhas é sorteada, a fim de melhor emular a aleatoriedade da ocorrência das faltas no sistema. Para avaliar a aplicabilidade da metodologia implementada, realizaram-se estudos de casos utilizando um sistema elétrico real pertencente a uma concessionária da região norte (CELPA). A análise permite afirmar que a metodologia implementada pode ser eficazmente utilizada para auxiliar engenheiros no planejamento de sistemas elétricos e no diagnóstico de problemas ocasionados por afundamentos de tensão.

Influência de sistemas meteorológicos de grande escala sobre a distribuição de raios na Amazônia Oriental, com aplicação no setor elétrico

Foi feito um estudo da associação entre a densidade de ocorrência de raios com condições meteorológicas no leste da região Amazônica entre os anos de 2006 a 2008. A região estudada foi limitada por uma grade geográfica entre as latitudes 0º a -10º e longitudes -53º a -43º. Foram desenvolvidos métodos computacionais de processamento estatístico e geração de mapas de ocorrências de raios para diferentes intervalos de tempo. Esses métodos foram aplicados para determinar os pontos de altas ocorrências de raios ao longo de linhas de transmissão de energia elétrica, a fim de oferecer subsídios para a proteção e operação dos sistemas elétricos da região. Foram utilizados dados da rede de detecção de raios do SIPAM para redimensionar a detecção do sistema de alcance intercontinental STARNET, e subsequentemente, foram obtidos mapas de densidade de raios mais uniformes e realistas. Esses mapas foram interpretados em períodos semanais e sazonais, considerando as observações simultâneas de chuva, vento, radiação de onda longa e a presença de sistemas meteorológicos de grande escala. Zona de Convergência Intertropical e Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCIT, ZCAS) definidos pela convergência de ventos e anomalias negativas de Radiação de Ondas Longas ( ROL). Os resultados mostraram boa correspondência entre as áreas de convecção e a intensa ocorrência de raios. Nas regiões de mais alta atividade elétrica atmosférica, foi observada ocorrência de convergência dos ventos e anomalias negativas de ROL, para situações de presença de ZCAS e ZCIT sobre a região. A atividade de raios também coincidiu, com algumas exceções, com áreas de maior precipitação em períodos semanais. Foi observado também que, durante um trimestre seco, os segmentos de linhas de transmissão de Mojú-Tailândia e Jacundá-Marabá apresentaram maior incidência de raios. O pico da densidade de raios chegou a 18 raios/km²/trimestre em alguns locais. Durante o trimestre chuvoso, a densidade geral de raios foi 86% maior e apresentou distribuição espacial mais uniforme quando comparada com um trimestre seco. Este estudo mostrou não somente como as características meteorológicas influenciaram na distribuição e quantidade raios, mas também que a elevada atividade de descargas elétricas na região deve ser uma preocupação importante para os sistemas de distribuição de energia elétrica e outras atividades humanas na Amazônia Oriental.

Proteção Diferencial de Transformadores Usando a Transformada Wavelet

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Controle coordenado de múltiplos dipositivos facts com vistas à estabilidade transitória de SEE

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Otimização combinatória para alocação de fontes renováveis em microrredes de corrente contínua

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Algoritmo híbrido neural-imuno aplicado ao diagnóstico de distúrbios de tensão em sistemas de distribuição de energia elétrica

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Islanding detection in Microgrids using Harmonic Signature

In recent years, there has been a growing interest in incorporating microgrids in electrical power networks. This is due to various advantages they present, particularly the possibility of working in either autonomous mode or grid connected, which makes them highly versatile structures for incorporating intermittent generation and energy storage. However, they pose safety issues in being able to support a local island in case of utility disconnection. Thus, in the event of an unintentional island situation, they should be able to detect the loss of mains and disconnect for self-protection and safety reasons. Most of the anti-islanding schemes are implemented within control of single generation devices, such as dc-ac inverters used with solar electric systems being incompatible with the concept of microgrids due to the variety and multiplicity of sources within the microgrid. In this paper, a passive islanding detection method based on the change of the 5th harmonic voltage magnitude at the point of common coupling between grid-connected and islanded modes of operation is presented. Hardware test results from the application of this approach to a laboratory scale microgrid are shown. The experimental results demonstrate the validity of the proposed method, in meeting the requirements of IEEE 1547 standards.

Proceedings.

Some years have title: Compte-rendu des travaux.

Small-signal input admittance characteristics of a brushless DC motor drive

To carry out stability studies on more electric systems in which there is a preponderance of motor drive equipment, input admittance expressions are required for the individual pieces of equipment. In this paper the techniques of averaging and small-signal linearisation will be used to derive a simple input admittance model for a low voltage, trapezoidal back EMF, brushless, DC motor drive system.

On the optimal capacity expansion of electric power systems

The analysis of investment in the electric power has been the subject of intensive research for many years. The efficient generation and distribution of electrical energy is a difficult task involving the operation of a complex network of facilities, often located over very large geographical regions. Electric power utilities have made use of an enormous range of mathematical models. Some models address time spans which last for a fraction of a second, such as those that deal with lightning strikes on transmission lines while at the other end of the scale there are models which address time horizons consisting of ten or twenty years; these usually involve long range planning issues. This thesis addresses the optimal long term capacity expansion of an interconnected power system. The aim of this study has been to derive a new, long term planning model which recognises the regional differences which exist for energy demand and which are present in the construction and operation of power plant and transmission line equipment. Perhaps the most innovative feature of the new model is the direct inclusion of regional energy demand curves in the nonlinear form. This results in a nonlinear capacity expansion model. After review of the relevant literature, the thesis first develops a model for the optimal operation of a power grid. This model directly incorporates regional demand curves. The model is a nonlinear programming problem containing both integer and continuous variables. A solution algorithm is developed which is based upon a resource decomposition scheme that separates the integer variables from the continuous ones. The decompostion of the operating problem leads to an interactive scheme which employs a mixed integer programming problem, known as the master, to generate trial operating configurations. The optimum operating conditions of each trial configuration is found using a smooth nonlinear programming model. The dual vector recovered from this model is subsequently used by the master to generate the next trial configuration. The solution algorithm progresses until lower and upper bounds converge. A range of numerical experiments are conducted and these experiments are included in the discussion. Using the operating model as a basis, a regional capacity expansion model is then developed. It determines the type, location and capacity of additional power plants and transmission lines, which are required to meet predicted electicity demands. A generalised resource decompostion scheme, similar to that used to solve the operating problem, is employed. The solution algorithm is used to solve a range of test problems and the results of these numerical experiments are reported. Finally, the expansion problem is applied to the Queensland electricity grid in Australia.

On the optimal capacity expansion of electric power systems

The analysis of investment in the electric power has been the subject of intensive research for many years. The efficient generation and distribution of electrical energy is a difficult task involving the operation of a complex network of facilities, often located over very large geographical regions. Electric power utilities have made use of an enormous range of mathematical models. Some models address time spans which last for a fraction of a second, such as those that deal with lightning strikes on transmission lines while at the other end of the scale there are models which address time horizons consisting of ten or twenty years; these usually involve long range planning issues. This thesis addresses the optimal long term capacity expansion of an interconnected power system. The aim of this study has been to derive a new, long term planning model which recognises the regional differences which exist for energy demand and which are present in the construction and operation of power plant and transmission line equipment. Perhaps the most innovative feature of the new model is the direct inclusion of regional energy demand curves in the nonlinear form. This results in a nonlinear capacity expansion model. After review of the relevant literature, the thesis first develops a model for the optimal operation of a power grid. This model directly incorporates regional demand curves. The model is a nonlinear programming problem containing both integer and continuous variables. A solution algorithm is developed which is based upon a resource decomposition scheme that separates the integer variables from the continuous ones. The decompostion of the operating problem leads to an interactive scheme which employs a mixed integer programming problem, known as the master, to generate trial operating configurations. The optimum operating conditions of each trial configuration is found using a smooth nonlinear programming model. The dual vector recovered from this model is subsequently used by the master to generate the next trial configuration. The solution algorithm progresses until lower and upper bounds converge. A range of numerical experiments are conducted and these experiments are included in the discussion. Using the operating model as a basis, a regional capacity expansion model is then developed. It determines the type, location and capacity of additional power plants and transmission lines, which are required to meet predicted electicity demands. A generalised resource decompostion scheme, similar to that used to solve the operating problem, is employed. The solution algorithm is used to solve a range of test problems and the results of these numerical experiments are reported. Finally, the expansion problem is applied to the Queensland electricity grid in Australia