Instal·lació d'energia fotovoltaica d'una casa de colònies

Els objectius d'aquest projecte són el disseny d'una instal·lació fotovoltaica connectada a xarxa que sigui capaç de produir la mateixa quantitat d’energia que consumeix la casa de colònies a on es troba ubicada. La particularitat d’aquesta instal·lació serà que els generadors fotovoltaics aniran sobra una plataforma giratòria que seguirà el sol buscant sempre la millor i major producció energètica. El control d'aquesta estructura anirà a càrrec d'un autòmat programable. Aprofitant l'existència de panells fotovoltaics, s'ha dissenyat un sistema d’acumulació d’energia de 2 kW de potència que dotarà de corrent una línia que, en cas de falla en el sistema d’alimentació general, es mantindrà ininterrompuda. Aquesta línia serà de 230 V i està dissenyada per tenir una autonomia de 2 hores

Allocation of GHG emissions in a paper mill, an application tool to reduce emissions

El sector de pasta i paper és considerat un dels set sectors industrials més intensius en consum energètic. La producció i consum d'electricitat i de vapor esdevenen les fonts majoritàries d'emissions de gasos d'efecte hivernacle en aquest sector industrial. Les fàbriques papereres poden assolir objectius de reducció d'emissions mitjançant reducció en origen (substitució de combustibles, introducció d'energies renovables) o bé a partir de mesures d'eficiència energètica en el propi procés. En aquest context, s'ha desenvolupat un mètode de distribució d'emissions que permet assignar a cada unitat d'operació del procés paperer, el seu grau de responsabilitat en emissions. També s'han avaluat diferents mètodes de càlcul de factors d'emissió de vapor i electricitat, tant per plantes de cogeneració com per sistemes individuals. A partir d'aquesta avaluació s'han proposat nous mètodes alternatius als analitzats. Aquests mètodes i els factors d'emissions s'han aplicat a dues fàbriques papereres catalanes.

Localización de faltas en sistemas de distribución de energía eléctrica usando métodos basados en el modelo y métodos basados en el conocimiento

La calidad de energía eléctrica incluye la calidad del suministro y la calidad de la atención al cliente. La calidad del suministro a su vez se considera que la conforman dos partes, la forma de onda y la continuidad. En esta tesis se aborda la continuidad del suministro a través de la localización de faltas. Este problema se encuentra relativamente resuelto en los sistemas de transmisión, donde por las características homogéneas de la línea, la medición en ambos terminales y la disponibilidad de diversos equipos, se puede localizar el sitio de falta con una precisión relativamente alta. En sistemas de distribución, sin embargo, la localización de faltas es un problema complejo y aún no resuelto. La complejidad es debida principalmente a la presencia de conductores no homogéneos, cargas intermedias, derivaciones laterales y desbalances en el sistema y la carga. Además, normalmente, en estos sistemas sólo se cuenta con medidas en la subestación, y un modelo simplificado del circuito. Los principales esfuerzos en la localización han estado orientados al desarrollo de métodos que utilicen el fundamental de la tensión y de la corriente en la subestación, para estimar la reactancia hasta la falta. Como la obtención de la reactancia permite cuantificar la distancia al sitio de falta a partir del uso del modelo, el Método se considera Basado en el Modelo (MBM). Sin embargo, algunas de sus desventajas están asociadas a la necesidad de un buen modelo del sistema y a la posibilidad de localizar varios sitios donde puede haber ocurrido la falta, esto es, se puede presentar múltiple estimación del sitio de falta. Como aporte, en esta tesis se presenta un análisis y prueba comparativa entre varios de los MBM frecuentemente referenciados. Adicionalmente se complementa la solución con métodos que utilizan otro tipo de información, como la obtenida de las bases históricas de faltas con registros de tensión y corriente medidos en la subestación (no se limita solamente al fundamental). Como herramienta de extracción de información de estos registros, se utilizan y prueban dos técnicas de clasificación (LAMDA y SVM). Éstas relacionan las características obtenidas de la señal, con la zona bajo falta y se denominan en este documento como Métodos de Clasificación Basados en el Conocimiento (MCBC). La información que usan los MCBC se obtiene de los registros de tensión y de corriente medidos en la subestación de distribución, antes, durante y después de la falta. Los registros se procesan para obtener los siguientes descriptores: a) la magnitud de la variación de tensión ( dV ), b) la variación de la magnitud de corriente ( dI ), c) la variación de la potencia ( dS ), d) la reactancia de falta ( Xf ), e) la frecuencia del transitorio ( f ), y f) el valor propio máximo de la matriz de correlación de corrientes (Sv), cada uno de los cuales ha sido seleccionado por facilitar la localización de la falta. A partir de estos descriptores, se proponen diferentes conjuntos de entrenamiento y validación de los MCBC, y mediante una metodología que muestra la posibilidad de hallar relaciones entre estos conjuntos y las zonas en las cuales se presenta la falta, se seleccionan los de mejor comportamiento. Los resultados de aplicación, demuestran que con la combinación de los MCBC con los MBM, se puede reducir el problema de la múltiple estimación del sitio de falta. El MCBC determina la zona de falta, mientras que el MBM encuentra la distancia desde el punto de medida hasta la falta, la integración en un esquema híbrido toma las mejores características de cada método. En este documento, lo que se conoce como híbrido es la combinación de los MBM y los MCBC, de una forma complementaria. Finalmente y para comprobar los aportes de esta tesis, se propone y prueba un esquema de integración híbrida para localización de faltas en dos sistemas de distribución diferentes. Tanto los métodos que usan los parámetros del sistema y se fundamentan en la estimación de la impedancia (MBM), como aquellos que usan como información los descriptores y se fundamentan en técnicas de clasificación (MCBC), muestran su validez para resolver el problema de localización de faltas. Ambas metodologías propuestas tienen ventajas y desventajas, pero según la teoría de integración de métodos presentada, se alcanza una alta complementariedad, que permite la formulación de híbridos que mejoran los resultados, reduciendo o evitando el problema de la múltiple estimación de la falta.

Cooperative task support for the control room

The National Grid Company plc. owns and operates the electricity transmission network in England and Wales, the day to day running of the network being carried out by teams of engineers within the national control room. The task of monitoring and operating the transmission network involves the transfer of large amounts of data and a high degree of cooperation between these engineers. The purpose of the research detailed in this paper is to investigate the use of interfacing techniques within the control room scenario, in particular, the development of an agent based architecture for the support of cooperative tasks. The proposed architecture revolves around the use of interface and user supervisor agents. Primarily, these agents are responsible for the flow of information to and from individual users and user groups. The agents are also responsible for tackling the synchronisation and control issues arising during the completion of cooperative tasks. In this paper a novel approach to human computer interaction (HCI) for power systems incorporating an embedded agent infrastructure is presented. The agent architectures used to form the base of the cooperative task support system are discussed, as is the nature of the support system and tasks it is intended to support.

Analysis and clustering of residential customers energy behavioral demand using smart meter data

Clustering methods are increasingly being applied to residential smart meter data, providing a number of important opportunities for distribution network operators (DNOs) to manage and plan the low voltage networks. Clustering has a number of potential advantages for DNOs including, identifying suitable candidates for demand response and improving energy profile modelling. However, due to the high stochasticity and irregularity of household level demand, detailed analytics are required to define appropriate attributes to cluster. In this paper we present in-depth analysis of customer smart meter data to better understand peak demand and major sources of variability in their behaviour. We find four key time periods in which the data should be analysed and use this to form relevant attributes for our clustering. We present a finite mixture model based clustering where we discover 10 distinct behaviour groups describing customers based on their demand and their variability. Finally, using an existing bootstrapping technique we show that the clustering is reliable. To the authors knowledge this is the first time in the power systems literature that the sample robustness of the clustering has been tested.

Accelerated aging of thick glass second surface silvered reflectors under sandstorm conditions

Concentrated solar power systems are expected to be sited in desert locations where the direct normal irradiation is above 1800 kWh/m2.year. These systems include large solar collector assemblies, which account for a significant share of the investment cost. Solarreflectors are the main components of these solar collector assemblies and dust/sand storms may affect their reflectance properties, either by soiling or by surface abrasion. While soiling can be reverted by cleaning, surface abrasion is a non reversible degradation.The aim of this project was to study the accelerated aging of second surface silvered thickglass solar reflectors under simulated sandstorm conditions and develop a multi-parametric model which relates the specular reflectance loss to dust/sand storm parameters: wind velocity, dust concentration and time of exposure. This project focused on the degradation caused by surface abrasion.Sandstorm conditions were simulated in a prototype environmental test chamber. Material samples (6cm x 6cm) were exposed to Arizona coarse test dust. The dust stream impactedthese material samples at a perpendicular angle. Both wind velocity and dust concentrationwere maintained at a stable level for each accelerated aging test. The total exposure time in the test chamber was limited to 1 hour. Each accelerated aging test was interrupted every 4 minutes to measure the specular reflectance of the material sample after cleaning.The accelerated aging test campaign had to be aborted prematurely due to a contamination of the dust concentration sensor. A robust multi-parametric degradation model could thus not be derived. The experimental data showed that the specular reflectance loss decreasedeither linearly or exponentially with exposure time, so that a degradation rate could be defined as a single modeling parameter. A correlation should be derived to relate this degradation rate to control parameters such as wind velocity and dust/sand concentration.The sandstorm chamber design would have to be updated before performing further accelerated aging test campaigns. The design upgrade should improve both the reliability of the test equipment and the repeatability of accelerated aging tests. An outdoor exposure test campaign should be launched in deserts to learn more about the intensity, frequencyand duration of dust/sand storms. This campaign would also serve to correlate the results of outdoor exposure tests with accelerated exposure tests in order to develop a robust service lifetime prediction model for different types of solar reflector materials.

Projetos de controladores para sistemas de potência utilizando LMI'S

A presente dissertação tem como objetivo estudar e aprimorar métodos de projetos de controladores para sistemas de potência, sendo que esse trabalho trata da estabilidade dinâmica de sistemas de potência e, portanto, do projeto de controladores amortecedores de oscilações eletromecânicas para esses sistemas. A escolha dos métodos aqui estudados foi orientada pelos requisitos que um estabilizador de sistemas de potência (ESP) deve ter, que são robustez, descentralização e coordenação. Sendo que alguns deles tiveram suas características aprimoradas para atender a esses requisitos. A abordagem dos métodos estudados foi restringida à análise no domínio tempo, pois a abordagem temporal facilita a modelagem das incertezas paramétricas, para atender ao requisito da robustez, e também permite a formulação do controle descentralizado de maneira simples. Além disso, a abordagem temporal permite a formulação do problema de projeto utilizando desigualdades matriciais lineares (LMI’s), as quais possuem como vantagem o fato do conjunto solução ser sempre convexo e a existência de algoritmos eficientes para o cálculo de sua solução. De fato, existem diversos pacotes computacionais desenvolvidos no mercado para o cálculo da solução de um problema de inequações matriciais lineares. Por esse motivo, os métodos de projeto para controladores de saída buscam sempre colocar o problema na forma de LMI’s, tendo em vista que ela garante a obtenção de solução, caso essa solução exista.

Uma perspectiva pós-fordista na operação de sistemas elétricos

O objetivo deste trabalho é mostrar através de um estudo de caso que a implantação de um modelo de organização da produção e do trabalho baseado na gestão por processos pode acenar com uma perspectiva pós-fordista para a atividade de operação de sistemas de energia elétrica. As grandes empresas brasileiras do setor de energia elétrica adotaram, desde a sua criação, um modelo organizacional com base nas funções gerenciais propostas por Henri Fayol, sendo estruturadas de forma vertical e hierárquica. Por outro lado, as tarefas realizadas nas salas de controle dos Centros de Operação dessas empresas se processam de acordo com a forma preconizada pelo sistema de Administração Científica de Frederick Taylor e pelos princípios propostos por Henry Ford. Porém, em decorrência da mudança do modelo institucional do setor de energia, ocorrida em meados da década de 90, além da maior conscientização da sociedade a respeito dos seus direitos de cidadania e também da busca dos trabalhadores pela democratização nas relações sociais em seu ambiente de trabalho, as empresas de energia elétrica foram compelidas a buscar novas formas de gestão mais adequadas ao novo cenário cultural, político, social e econômico. Em FURNAS, como nova forma de organização da produção e do trabalho, o Departamento de Operação do Sistema resolveu adotar um sistema baseado na gestão por processos que respeita a estrutura funcional da Empresa, formando, assim, uma estrutura organizacional matricial. Por outro lado, observou-se que, dependendo da forma de implantação e dos mecanismos de gestão adotados, esse novo sistema podia acenar com uma perspectiva pós-fordista para a atividade de operação de sistemas elétricos de grande porte que, tipicamente, no Brasil, é desenvolvida por empresas fayolistas, segundo uma perspectiva taylorista-fordista. Para verificar se essa possibilidade se concretizou foi realizada uma pesquisa que abrangeu os cinco Centros de Operação do Departamento de Operação do Sistema de FURNAS Centrais Elétricas S.A., tomando como elemento-chave a seguinte caracterização do paradigma do pós-fordismo: diferenciação integrada da organização da produção e do trabalho sob a trajetória de inovação tecnológica em direção à ~ democratização das relações sociais nos sistemas-empresa. O trabalho apresenta a percepção da evolução nos relacionamentos interpessoais e a percepção das ações gerenciais empreendidas visando a implantação do novo sistema, bem como também mostra as transformações ocorridas no tocante à democratização das relaçõe~ sociais no Departamento, entre outros fatores que substanciam a pesquisa, cujo resultado aponta para uma nova forma de gestão do trabalho e da produção em que essas relações sociais tendem a ser pautadas por ações gerenciais dialógicas que caracterizam a perspectiva pós-fordista.

Técnicas de simplificação de redes e otimização multiobjetivo para análise de variações de tensão em regime permanente provocadas por parques eólicos integrados ao sistema elétrico

This study presents a description of the development model of a representation of simplified grid applied in hybrid load flow for calculation of the voltage variations in a steady-state caused by the wind farm on power system. Also, it proposes an optimal load-flow able to control power factor on connection bar and to minimize the loss. The analysis process on system, led by the wind producer, it has as base given technician supplied by the grid. So, the propose model to the simplification of the grid that allows the necessity of some knowledge only about the data referring the internal network, that is, the part of the network that interests in the analysis. In this way, it is intended to supply forms for the auxiliary in the systematization of the relations between the sector agents. The model for simplified network proposed identifies the internal network, external network and the buses of boulders from a study of vulnerability of the network, attributing them floating liquid powers attributing slack models. It was opted to apply the presented model in Newton-Raphson and a hybrid load flow, composed by The Gauss-Seidel method Zbarra and Summation Power. Finally, presents the results obtained to a developed computational environment of SCILAB and FORTRAN, with their respective analysis and conclusion, comparing them with the ANAREDE

Comparação entre modelos equivalentes de aerogeradores síncronos utilizando o programa ATP

At present, the electricity generation through wind energy has an importance growing in the world, with the existence of very large plans for future wind power installation worldwide. Thus, the increasing the electricity generation through wind power requires, more and more, analysis of studies of interaction between wind parks and electric power systems. This paper has as purposes to implement equivalent models for synchronous wind generators to represent a wind park in ATP program and to check behavior of the models through simulations. Simulations with applications of faults were achieved to evaluate the behavior of voltages of system for each equivalent model, through comparisons between the results of models proposed, to verify if the differences obtained allows the adoption of the simplest model

Desenvolvimento de Modelos no Programa DigSILENT PowerFactoryTM para o Estudo de Estabilidade Transitória em Sistemas Elétricos de Potência com Aerogerador

This work presents a description of models development at DigSILENT PowerFactoryT M program for the transient stability study in power systems with wind turbine. The main goal is to make available means to use a dynamic simulation program in power systems, widely published, and utilize it as a tool that helps in programs results evaluations used for this intent. The process of simulations and analyses results starts after the models setting description phase. The results obtained by the DigSILENT PowerFactoryT M and ATP, program chosen to the validation also international recognized, are compared during this phase. The main tools and guide lines of PowerFactoryT M program use are presented here, directing these elements to the solution of the approached problem. For the simulation it is used a real system which it will be connected a wind farm. Two different technologies of wind turbines were implemented: doublyfed induction generator with frequency converter, connecting the rotor to the stator and to the grid, and synchronous wind generator with frequency converter, interconnecting the generator to the grid. Besides presenting the basic conceptions of dynamic simulation, it is described the implemented control strategies and models of turbine and converters. The stability of the wind turbine interconnected to grid is analyzed in many operational conditions, resultant of diverse kinds of disturbances

Estimação da demanda de instalações elétricas de edificações com múltiplas unidades de consumo

This work aims to predict the total maximum demand of a transformer that will be used in power systems to attend a Multiple Unit Consumption (MUC) in design. In 1987, COSERN noted that calculation of maximum total demand for a building should be different from that which defines the scaling of the input protection extension in order to not overestimate the power of the transformer. Since then there have been many changes, both in consumption habits of the population, as in electrical appliances, so that this work will endeavor to improve the estimation of peak demand. For the survey, data were collected for identification and electrical projects in different MUCs located in Natal. In some of them, measurements were made of demand for 7 consecutive days and adjusted for an integration interval of 30 minutes. The estimation of the maximum demand was made through mathematical models that calculate the desired response from a set of information previously known of MUCs. The models tested were simple linear regressions, multiple linear regressions and artificial neural networks. The various calculated results over the study were compared, and ultimately, the best answer found was put into comparison with the previously proposed model