Optimal phasor measurement units placement for fault location on overhead electric power distribution feeders

This paper proposes a new approach for optimal phasor measurement units placement for fault location on electric power distribution systems using Greedy Randomized Adaptive Search Procedure metaheuristic and Monte Carlo simulation. The optimized placement model herein proposed is a general methodology that can be used to place devices aiming to record the voltage sag magnitudes for any fault location algorithm that uses voltage information measured at a limited set of nodes along the feeder. An overhead, three-phase, three-wire, 13.8 kV, 134-node, real-life feeder model is used to evaluate the algorithm. Tests show that the results of the fault location methodology were improved thanks to the new optimized allocation of the meters pinpointed using this methodology. © 2011 IEEE.

GRASP with evolutionary path-relinking for the capacitated arc routing problem

The Capacitated Arc Routing Problem (CARP) is a well-known NP-hard combinatorial optimization problem where, given an undirected graph, the objective is to find a minimum cost set of tours servicing a subset of required edges under vehicle capacity constraints. There are numerous applications for the CARP, such as street sweeping, garbage collection, mail delivery, school bus routing, and meter reading. A Greedy Randomized Adaptive Search Procedure (GRASP) with Path-Relinking (PR) is proposed and compared with other successful CARP metaheuristics. Some features of this GRASP with PR are (i) reactive parameter tuning, where the parameter value is stochastically selected biased in favor of those values which historically produced the best solutions in average; (ii) a statistical filter, which discard initial solutions if they are unlikely to improve the incumbent best solution; (iii) infeasible local search, where high-quality solutions, though infeasible, are used to explore the feasible/infeasible boundaries of the solution space; (iv) evolutionary PR, a recent trend where the pool of elite solutions is progressively improved by successive relinking of pairs of elite solutions. Computational tests were conducted using a set of 81 instances, and results reveal that the GRASP is very competitive, achieving the best overall deviation from lower bounds and the highest number of best solutions found. © 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The impact of fuse link manufacturers on arc flash energy

The traditional operational and hazard control paradigm of an electrical installation has several issues pertaining to the diversity of equipment. A large maintenance inventory is a reason for concern for any manager, but the arc flash hazard is a particularly new phenomenon and the effects of equipment diversity on this phenomenon are even newer. The class of arc hazard can be increased, simply by changing the fuse link or circuit breaker manufacturer. Management pressure to operate as well as non-standard practices and installations are also partly responsible. The aim of this study is to take a typical situation in an industrial plant and to statistically simulate, by means of a dedicated software program, the fuse arc flash interruption performance of various manufacturers. The purpose of this study is to obtain a more objective indication of the influence of different fuse link manufacturers on arc flash incident energy. © 2011 IEEE.

Fault location in underground systems through optimum-path forest

In this paper we propose an accurate method for fault location in underground distribution systems by means of an Optimum-Path Forest (OPF) classifier. We applied the Time Domains Reflectometry method for signal acquisition, which was further analyzed by OPF and several other well known pattern recognition techniques. The results indicated that OPF and Support Vector Machines outperformed Artificial Neural Networks classifier. However, OPF has been much more efficient than all classifiers for training, and the second one faster for classification. © 2011 IEEE.

Arc-flash energy: The impact of fuse link manufacturers

The traditional operational and hazard control paradigm of an electrical installation has several issues pertaining to the diversity of equipment. A large maintenance inventory is a reason for concern for any manager, but the arc-flash hazard is a particularly new phenomenon, and the effects of equipment diversity on this phenomenon are even newer. The class of arc hazard can be simply increased by changing the fuse link or circuit breaker manufacturer. Management pressure to operate as well as nonstandard practices and installations are also partly responsible. The aim of this article is to take a typical situation in an industrial plant and to statistically simulate, by means of a dedicated software program, the fuse arc-flash interruption performance of various manufacturers. The purpose of this article is to obtain a more objective indication of the influence of different fuse link manufacturers on arc-flash incident energy. © 1975-2012 IEEE.

Fast fault diagnosis in power transformers using optimum-path forest

In this paper we propose a fast and an accurate method for fault diagnosis in power transformers by means of Optimum-Path Forest (OPF) classifier. Since we applied Dissolved Gas Analysis (DGA), the samples have been labeled by IEEE/IEC standard, which was further analyzed by OPF and several other well known supervised pattern recognition techniques. The experiments have showed that OPF can achieve high recognition rates with low computational cost. © 2012 IEEE.

Fault location in underground systems using artificial neural networks and PSCAD/EMTDC

The need for high reliability and environmental concerns are making the underground networks the most appropriate choice of energy distribution. However, like any other system, underground distribution systems are not free of failures. In this context, this work presents an approach to study underground systems using computational tools by integrating the software PSCAD/EMTDC with artificial neural networks to assist fault location in power distribution systems. Targeted benefits include greater accuracy and reduced repair time. The results presented here shows the feasibility of the proposed approach. © 2012 IEEE.

Time-frequency analysis combining wavelets and the envelope technique for fault identification in rotary machines

Nowadays the method based on demodulation by envelope finds wide application in industry as a technique for evaluation of bearings and other components in rotating machinery. In recent years the application of Wavelets for fault diagnosis in machinery has also obtained good development. This article demonstrates the effectiveness of the combined application of Wavelets and envelope technique (also known as HFRT High-Frequency Resonance Technique) to remove background noise from signals collected from defect bearings and identification of the characteristic frequencies of defects. A comparison of the results obtained with the isolated application of only one method against the combined technique is performed showing the increased capacity in detection of faults in rolling bearings. © (2013) Trans Tech Publications, Switzerland.

Fault current limiter using transformer and modular device of YBCO coated conductor

In this work, we report on the evaluation of a superconducting fault current limiter (SFCL). It is consisted of a modular superconducting device combined with a short-circuited transformer with a primary copper winding connected in series to the power line and the secondary side short-circuited by the superconducting device. The basic idea is adding a magnetic component to contribute to the current limitation by the impedance reflected to the line after transition of the superconducting device. The evaluation tests were performed with a prospective current up to 2 kA, with the short-circuited transformer of 2.5 kVA, 220 V/660 V connected to a test facility of 100 kVA power capacity. The resistive SFCL using a modular superconducting device was tested without degradation for a prospective fault current of 1.8 kA, achieving the limiting factor 2.78; the voltage achieved 282 V corresponding to an electric field of 11 V/m. The test performed with the combined SFCL (xsuperconducting device + transformer) using series and toroidal transformers showed current limiting factor of 3.1 and 2 times, respectively. The test results of the combined SFCL with short-circuited transformer showed undesirable influence of the transformer impedance, resulting in reduction of the fault current level. © 2002-2011 IEEE.

Estudos de inclusões fluidas e de isótopos estáveis no depósito Moreira Gomes do campo mineralizado do Cuiú-Cuiú, Província Aurífera do Tapajós, Estado do Pará

Moreira Gomes é um dos depósitos do campo mineralizado do Cuiú-Cuiú, província Aurífera do Tapajós, com recursos de 21,7 t de ouro. A zona mineralizada, com 1200 metros de comprimento, 30-50 metros de largura e, pelo menos, 400 metros de profundidade é controlada por uma estrutura subvertical de orientação E-W, associada a um sistema de falhas transcorrentes sinistrais. As rochas hospedeiras nesse depósito são predominantemente tonalitos de 1997 ± 2 Ma (Suite Intrusiva Creporizão). O estilo da alteração hidrotermal relacionado à mineralização é predominantemente fissural e localmente pervasivo. Os tipos de alteração hidrotermal são sericitização, carbonatação, cloritização, sulfetação, silicificação e epidotização, além da formação de veios de quartzo de espessuras variadas. Pirita é principal sulfeto e contém inclusões de galena, esfalerita, calcopirita e, em menor quantidade, de hessita e bismutinita. O ouro ocorre mais comumente como inclusão em cristais de pirita e, secundariamente, na forma livre em veios de quartzo. Ag, Pb e Bi foram detectados por análise semi-quantitativa como componentes das partículas de ouro. Estudo de inclusões fluidas identificou fluidos compostos por CO₂ (Tipo 1), H₂O-C O₂-sal (Tipo 2) e H₂O-sal (Tipo 3). O volátil CO₂ é predominante na fase carbônica. O fluido do Tipo 2 apresenta densidade baixa a moderada, salinidade entre 1,6 e 11,8 % em peso equivalente de NaCl e foi aprisionado principalmente entre 280° e 350°C. No fluido do Tipo 3 o sistema químico pode conter aCl₂ e, talvez, MgCl₂, e a salinidade varia de zero a 10,1% em peso equivalente de NaCl. Apenas localmente a salinidade atingiu 25% em peso equivalente de NaCl. Esse fluido foi aprisionado principalmente entre 120° e 220°C e foi interpretado como resultado de mistura de fluido aquoso mais quente e levemente mais salino, com fluido mais frio e diluído. Globalmente, o estudo das inclusões fluidas indica estado heterogêneo durante o aprisionamento e ocorrência de separação de fases, mistura, flutuação de pressão e reequilíbrio das inclusões durante aprisionamento. A composição isotópica do fluido em equilíbrio com minerais hidrotermais (quartzo, clorita e calcita e pirita) e de inclusões fluidas apresenta valores de δ¹⁸O e δD entre +0,5 e +9,8 ‰, e -49 a -8 ‰, respectivamente. Os valores de ³⁴S de pirita (-0,29 ‰ a 3,95 ‰) são provavelmente indicativos da presença de enxofre magmático. Pares minerais forneceram temperaturas de equilíbrio isotópico em geral concordante com as temperaturas de homogeneização de inclusões fluidas e compatíveis com as relações texturais. Os resultados isotópicos, combinados com os dados mineralógicos e de inclusões fluidas são interpretados como produto da evolução de um sistema magmático hidrotermal em três estágios. (1) Exsolução de fluido magmático aquoso e portador de CO₂ entre 400°C e 320-350°C, seguido de separação de fases e precipitação principal da assembleia clorita-sericita-pirita-quartzo-ouro sob pressões menores que 2,1 kb e a 6-7 km de profundidade. (2) Resfriamento e continuação da exsolução do CO₂ do fluido magmático geraram fluido aquoso, mais pobre a desprovido de CO₂ e levemente mais salino, com aprisionamento dominantemente a 250°-280°C. A assembleia hidrotermal principal ainda precipitou, mas epidoto foi a principal fase nesse estágio. (3) Mistura do fluido aquoso do estágio 2, mais quente e mais salino, com um fluido aquoso mais frio e menos salino, de origem meteórica. Carbonatação está associada com esse estágio. A assembleia hidrotermal e os valores isotópicos indicam que fluido foi neutro a levemente alcalino e relativamente reduzido, que H₂S (ou HS-) pode ter sido a espécie de enxofre predominante, e que Au(HS) ^-2 deve ter sido o complexo transportador de ouro. A deposição do ouro em Moreira Gomes ocorreu em resposta a diversos mecanismos, envolvendo a separação de fases, mistura e reações fluido-rocha. O depósito Moreira Gomes é interpretado como o produto de um sistema magmático-hidrotermal, mas não possui feições clássicas de depósitos relacionados a intrusões graníticas, tanto oxidadas como reduzidas. A idade de deposição do minério (1,86 Ga) sugere que o sistema magmático-hidrotermal pode estar relacionado com a fase final do extenso magmatismo cálcio-alcalino da Suíte Intrusiva Parauari, embora o magmatismo transicional a alcalino da Suíte Intrusiva Maloquinha não possa ser descartado.

Cerro Porã Batholith: post-orogenic A-type granite from the Amoguijá Magmatic Arc - Rio ApaTerrane - South of the Amazonian Craton

O Batólito Cerro Porã é um corpo de aproximadamente 30 por 4 km de extensão, localizado na região de Porto Murtinho, Mato Grosso do Sul. Situa-se nos domínios do Terreno Rio Apa, porção sul do Cráton Amazônico. Constitui-se pela Fácies sienogranítica rosa e Fácies monzogranítica cinza. A primeira é caracterizada por textura equi a, essencialmente, inequigranular xenomórfica e pela presença constante de intercrescimentos gráfico e granofíric; constitui-se por feldspatos alcalinos, quartzo e plagioclásio, tendo biotita como único máfico primário. A Fácies monzogranítica cinza apresenta textura porfirítica, com uma matriz de granulação fina gráfica a granofírica e consiste de quartzo, plagioclásio, feldspatos alcalinos e agregados máficos (biotita e anfibólio). Ambas foram metamorfizadas na fácies xisto verde e a Fácies sienogranítica rosa mostra-se milonitizada quando em zonas de cisalhamento. Foi identificado um evento deformacional dúctil-rúptil originado em regime compressivo, responsável pela geração de xistosidade e lineação de estiramento mineral. A Zona de Cisalhamento Esperança relaciona-se a esta fase e reflete a história cinemática convergente, reversa a de cavalgamento, com transporte de topo para NWW. Quimicamente, esses litotipos classificam-se como granitoides do tipo A2 da série alcalina potássica saturada em sílica. Determinação geocronológica obtida pelo método U-Pb (SHRIMP) em zircão, forneceu idade de 1749 ±45 Ma para sua cristalização. Do ponto vista geotectônico, admite-se que o Granito Cerro Porã corresponda a um magmatismo associado a um arco vulcânico desenvolvido no Estateriano e que sua colocação se deu no estágio tardi a pós-orogênico.

Geology, petrology and geochronology (Pb-Pb) of the Serra da Bocaina Formation: evidence of an Orosirian Amoguijá Magmatic Arc in the Rio Apa Terrane, south of the Amazonian Craton

Neste trabalho apresentam-se os resultados do mapeamento geológico e caracterização petrológica da Formação Serra da Bocaina, pertencente ao Arco Magmático Amoguijá do Terreno Rio Apa, sul do Cráton Amazônico. A Formação Serra da Bocaina, na serra da homônima, consiste de rochas vulcânicas paleoproterozoicas de composição intermediária a predominantemente ácida, classificadas como andesito e riolitos, subdivididas em cinco fácies petrográficas sendo quatro piroclásticas e uma efusiva, que mantêm contato tectônico, a leste, com o Granito Carandá. Nas rochas estudadas estruturas tectônicas são formadas em duas fases deformacionais compressivas de natureza dúctil e dúctil-rúptil, respectivamente. A primeira fase, mais intensa, é observada ao longo de toda a área estudada e é responsável pela Zona de Cisalhamento Santa Rosa enquanto a segunda fase é mais discreta e localizada. O tratamento geoquímico indica que essas rochas foram geradas num ambiente de arco-vulcânico a partir de um magmatismo calcioalcalino de médio a alto-K, peraluminoso. Estas rochas retratam um evento magmático extrusivo, de natureza explosiva, relacionado à evolução do Arco Magmático Amoguijá, conforme resultado Pb-Pb em zircão de 1877,3 ± 3,9 Ma., interpretada como idade de cristalização destas rochas.

The mineralizing fluid in the Piaba gold deposit, São Luís cratonic fragment (NW-Maranhão, Brazil) based on fluid inclusion studies in quartz veins

O depósito aurífero de Piaba tornou-se a primeira mina em operação no fragmento cratônico São Luís, noroeste do Maranhão. Seu ambiente geológico compreende rochas metavulcanossedimentares do Grupo Aurizona e granitoides da Suíte Tromaí, entre outras unidades menores, formadas em ambiente de arcos de ilhas entre 2240 e 2150 Ma, juntamente com outras unidades menores. A mineralização é caracterizada por uma trama stockwork de veios e vênulas de quartzo com seus halos de alteração (clorita + muscovita + carbonato + pirita + calcopirita e ouro) hospedada em um granodiorito granofírico fino (Granófiro Piaba) e em rocha subvulcânica andesítica do Grupo Aurizona. O corpo mineralizado é espacialmente limitado à zona de cisalhamento ENE-WSW rúptil-dúctil (Falha Piaba). Estudos petrográficos, microtermométricos e por espectroscopia microRaman no quartzo definiram inclusões aquo-carbônicas bifásicas e trifásicas, produzidas por aprisionamento heterogêneo durante separação de fases, e fluidos aquosos tardios. A solução mineralizadora corresponde a um fluido aquo-carbônico composto por CO₂ (5 - 24 mol%, densidade de 0,96 - 0,99 g/cm³), H₂O (74 - 93 mol%), N₂ (< 1 mol%), CH₄ (<1mol%) e 5,5 % em peso NaCl equivalente. O minério depositou a 267 - 302ºC e 1,25 - 2,08 kbar, correspondendo a profundidades de 4 a 7 km, em consonância com o regime estrutural. A composição e o intervalo de P-T do fluido mineralizador, combinados com o caráter redutor (log ƒ_O2 -31,3 a -34,3) e a sulfetação da rocha hospedeira, sugerem que o ouro foi transportado como um complexo sulfetado. O minério foi depositado em consequência da separação de fase, redução da atividade de enxofre e da ƒO₂ pela interação fluido-rocha.

Erosion of an active fault scarp leads to drainage capture in the Amazon region, Brazil

Far from the continental margin, drainage basins in Central Amazonia should be in topographic steady state; but they are not. Abandoned remnant fluvial valleys up to hundreds of square kilometers in size are observed throughout Amazonia, and are evidence of significant landscape reorganization. While major Late Miocene drainage shifts occurred due to initiation of the transcontinental Amazon River, local landscape change has remained active until today. Driven either by dynamic topography, tectonism, and/or climatic fluctuations, drainage captures in Amazonia provide a natural experiment for assessing the geomorphic response of low-slope basins to sudden, capture related base-level falls. This paper evaluates the timing of geomorphic change by examining a drainage capture event across the Baependi fault scarp involving the Cuieiras and TarumA-Mirim River basins northwest of the city of Manaus in Brazil. A system of capture-related knickpoints was generated by base-level fall following drainage capture; through numerical modeling of their initiation and propagation, the capture event is inferred to have occurred between the middle and late Pleistocene, consistent with other studies of landscape change in surrounding areas. In low-slope settings like the Amazon River basin, base-level fall can increase erosion rates by more than an order of magnitude, and moderate to large river basins can respond to episodes of base-level fall over timescales of tens to hundreds of thousands of years. Copyright (c) 2013 John Wiley & Sons, Ltd.

Prototype Fault Current Limiter Using Transformer and a Modular Device of YBCO Coated Conductor

A superconducting fault current limiter (SCFL) consisted of a transformer with low reactance connected to the power line and with the secondary winding short-circuited by a modular superconducting limiter device with 16 elements connected in series was constructed and tested. The designed coupling transformer has low dispersion reactance in order to limit the voltage drop in the power line within the range of 5 % to 10 %. The experimental results showed that an insertion of a 0.125 Omega resistance limited the peak current to a factor of 2.5 times of the unlimited current. The power dissipation reached 39 kW during 100 ms, with an energy density of 380 J/cm(3). Based on these results, the SCFL will be further tested in a 3 MVA (15 kV/380 V) generator for currents up to 10 kA.