Ajuste e ensaio de sistemas de proteção de geradores síncronos.

Os sistemas de proteção dos elementos da rede elétrica desempenham um papel de fundamental importância na segurança e confiabilidade dos sistemas de potência. A não atuação ou a atuação incorreta dos relés de proteção durante uma falta localizada em um componente da rede pode transformar-se em um evento sistêmico de grandes proporções (blecaute). Esses eventos trazem riscos e elevados prejuízos econômicos à sociedade. A proteção dos geradores síncronos, apesar do alto custo e complexidade deste tipo de equipamento, não recebe a mesma atenção na literatura que a dedicada à proteção de outros elementos da rede, como, por exemplo, a das linhas de transmissão. Isso decorre do menor número de geradores existentes na rede e também da ideia que as faltas neste tipo de equipamento são menos frequentes. Este trabalho aborda os principais aspectos envolvidos com o projeto de um sistema de proteção para geradores síncronos de grande porte. Incialmente, discutese os principais conceitos associados com os geradores, de interesse para a tarefa de proteção. Particular atenção é dedicada às formas de aterramento e aos critérios adotados para projeto do resistor de aterramento utilizado nesse equipamento. Em seguida, apresentam-se as principais funções de proteção aplicáveis aos geradores, particularmente aquelas voltadas para a detecção de faltas nos enrolamentos do estator. Discute-se também os critérios de ajustes dos parâmetros dessas funções. Descreve-se o uso de uma plataforma laboratorial, baseada em simulador de tempo real (RTDS), para ensaio e análise do sistema de proteção visando validar seu correto desempenho frente às possíveis condições operativas que podem ser encontradas em campo. Finalmente, utilizando os conceitos desenvolvidos ao longo do trabalho, desenvolve-se um estudo de caso, onde é realizado o projeto e implementação do sistema de proteção dos geradores de uma usina hidrelétrica hipotética. Para avaliar e analisar o desempenho do sistema de proteção dessa rede exemplo, parametrizou-se o IED G60 (GE) e realizou-se inúmeras simulações na plataforma de testes proposta.

Experiências do desenvolvimento de transformador para alta temperatura baseado em isolação semi-híbrida e óleo vegetal isolante.

O transformador de potência é um importante equipamento utilizado no sistema elétrico de potência, responsável por transmitir energia elétrica ou potência elétrica de um circuito a outro e transformar tensões e correntes de um circuito elétrico. O transformador de potência tem ampla aplicação, podendo ser utilizado em subestações de usinas de geração, transmissão e distribuição. Neste sentido, mudanças recentes ocorridas no sistema elétrico brasileiro, causadas principalmente pelo aumento considerável de carga e pelo desenvolvimento tecnológico tem proporcionado a fabricação de um transformador com a aplicação de alta tecnologia, aumentando a confiabilidade deste equipamento e, em paralelo, a redução do seu custo global. Tradicionalmente, os transformadores são fabricados com um sistema de isolação que associa isolantes sólidos e celulose, ambos, imersos em óleo mineral isolante, constituição esta que define um limite à temperatura operacional contínua. No entanto, ao se substituir este sistema de isolação formado por papel celulose e óleo mineral isolante por um sistema de isolação semi- híbrida - aplicação de papel NOMEX e óleo vegetal isolante, a capacidade de carga do transformador pode ser aumentada por suportar maiores temperaturas. Desta forma, o envelhecimento do sistema de isolação poderá ser em longo prazo, significativamente reduzido. Esta técnica de aumentar os limites térmicos do transformador pode eliminar, essencialmente, as restrições térmicas associadas à isolação celulósica, provendo uma solução econômica para aperfeiçoar o uso de transformadores de potência, aumentando a sua confiabilidade operacional. Adicionalmente, à aplicação de sensores de fibra óptica, em substituição aos sensores de imagem térmica no monitoramento das temperaturas internas do transformador, se apresentam como importante opção na definição do equacionamento do comportamento do transformador sob o ponto de vista térmico.

Bases teóricas dos processos de medicalização: um olhar sobre as forças motrizes

Introdução: O tema medicalização emerge como objeto de estudo no campo da sociologia da saúde, a partir da década de 70, nas vozes de Irving Zola, Ivan Illich, Peter Conrad e Michel Foucalt; as quais indicaram a crescente influência da medicina em campos que até então não lhe pertenciam. E, no decorrer dos anos, o termo vem sendo apropriado por vários campos: na saúde, na educação, na psicologia, entre outros. Esta configuração levou alguns estudiosos da primeira década do século XXI, a se preocupar com o uso impreciso e vago do conceito de medicalização na produção científica. Neste sentido, este estudo busca olhar para os processos de medicalização, tomando-o em sua pluralidade a fim de discernir as principais forças motrizes e coteja-las com as mudanças na contemporaneidade. Objetivo: Recuperar as forças motrizes contidas nas principais contribuições dos autores primários sobre os processos de medicalização. Método: Realizou-se um exercício hermenêutico composto pelos seguintes passos: leitura profunda do texto, fichamento dos aspectos centrais que caracterizam as diversas concepções sobre medicalização. Interpretação do conteúdo por meio da abstração dos núcleos de sentido e dos referenciais teóricos que lhe dão suporte. Resultados: A partir deste movimento reflexivo e crítico conseguiu-se desvelar quatro conceitos nucleares que representam as principais forças motrizes: a indústria, as instituições, o Estado e a sociedade. Zola oferece indícios que o Estado e a indústria teriam levado a sociedade à dependência da medicina. Para Illich, a medicina, por si só, detém o poder comparada as outras instituições. Para Michel Foucault, a medicina deixou de ser uma ciência pura e transformou-se numa instituição subordinada a um sistema econômico e de poder, enfim a uma lógica subjacente aos princípios e regras de governo. Em contrapartida, para Conrad a medicalização não constitui um empreendimento exclusivo da medicina, prevalecendo os interesses de outras instituições e organizações sociais. O sentido com que cada um desses conceitos é usado difere entre os autores e a distinção desses aspectos é chave para compreender a contribuição efetiva de cada um. Da mesma forma, ocorre quando os autores discutem as consequências e os efeitos causados pelos processos de medicalização. Alguns autores direcionam seus efeitos para os indivíduos, num processo de exacerbação da individualização; enquanto que outros focam os efeitos da medicalização nas políticas de saúde e na questão econômica associada ao oneroso custo financeiro para a sociedade e o país. Considerações finais: A recuperação e a compreensão dos significados subjacentes às principais forças motrizes presentes nas contribuições de cada autor apresentadas nesta investigação constituem-se em passo importante para subsidiar a reflexão sobre processos concretos de medicalização no início do século XXI, um período marcado por aceleradas transformações, no qual, entre outros aspectos, a medicina e várias instituições têm sido crescentemente, capturadas para satisfazer, de um lado o consumismo, e de outro, a avidez pelo lucro do mercado capitalista; ao mesmo tempo em que forças desagregadoras atravessam os sujeitos impactando sua autonomia e identidade política, social e econômica.

Estudo sobre a interação de métodos anti-ilhamento para sistemas fotovoltaicos conectados à rede de distribuição de baixa tensão com múltiplos inversores.

Este trabalho estuda a interação entre os métodos anti-ilhamento aplicados em sistemas fotovoltaicos residenciais, operando simultaneamente em uma rede de distribuição de baixa tensão. Os sistemas fotovoltaicos em geral interagem entre si, com a rede de distribuição da concessionária e com outras fontes de geração distribuída. Uma consequência importante dessa interação é a ocorrência do ilhamento, que acontece quando as fontes de geração distribuída fornecem energia ao sistema elétrico de potência mesmo quando esta se encontra eletricamente isolada do sistema elétrico principal. A função anti-ilhamento é uma proteção extremamente importante, devendo estar presente em todos os sistemas de geração distribuída. Atualmente, são encontradas diversas técnicas na literatura. Muitas delas oferecem proteção adequada quando um inversor está conectado à linha de distribuição, mas podem falhar quando dois ou mais funcionam simultaneamente, conectados juntos ou próximos entre si. Dois destes métodos são analisados detalhadamente nesse estudo, avaliados em uma rede de distribuição residencial de baixa tensão. Os resultados obtidos mostram que a influência de um método sobre o outro é dependente da predominância de cada um deles dentro do sistema elétrico. Contudo, nas condições analisadas o ilhamento foi detectado dentro do limite máximo estabelecido pelas normas pertinentes.

Sistema especialista para análise pós-evento da proteção em subestações distribuidoras.

É importante que as redes elétricas tenham altos índices de confiabilidade, de forma a se manter a agilidade e a manutenção ideais para um melhor funcionamento. Por outro lado, o crescimento inesperado da carga, falhas em equipamentos e uma parametrização inadequada das funções de proteção tornam a análise de eventos de proteção mais complexas e demoradas. Além disso, a quantidade de informações que pode ser obtida de relés digitais modernos tem crescido constantemente. Para que seja possível uma rápida tomada de decisão e manutenção, esse projeto de pesquisa teve como objetivo a implementação de um sistema completo de diagnóstico que é ativado automaticamente quando um evento de proteção ocorrer. As informações a serem analisadas são obtidas de uma base de dados e de relés de proteção, via protocolo de comunicação IEC 61850 e arquivos de oscilografia. O trabalho aborda o sistema Smart Grid completo incluindo: a aquisição de dados nos relés, detalhando o sistema de comunicação desenvolvido através de um software com um cliente IEC61850 e um servidor OPC e um software com um cliente OPC, que é ativado por eventos configurados para dispará-lo (por exemplo, atuação da proteção); o sistema de pré-tratamento de dados, onde os dados provenientes dos relés e equipamentos de proteção são filtrados, pré-processados e formatados; e o sistema de diagnóstico. Um banco de dados central mantém atualizados os dados de todas essas etapas. O sistema de diagnóstico utiliza algoritmos convencionais e técnicas de inteligência artificial, em particular, um sistema especialista. O sistema especialista foi desenvolvido para lidar com diferentes conjuntos de dados de entrada e com uma possível falta de dados, sempre garantindo a entrega de diagnósticos. Foram realizados testes e simulações para curtos-circuitos (trifásico, dupla-fase, dupla-fase-terra e fase-terra) em alimentadores, transformadores e barras de uma subestação. Esses testes incluíram diferentes estados do sistema de proteção (funcionamento correto e impróprio). O sistema se mostrou totalmente eficaz tanto no caso de disponibilidade completa quanto parcial de informações, sempre fornecendo um diagnóstico do curto-circuito e analisando o funcionamento das funções de proteção da subestação. Dessa forma, possibilita-se uma manutenção muito mais eficiente pelas concessionárias de energia, principalmente no que diz respeito à prevenção de defeitos em equipamentos, rápida resposta a problemas, e necessidade de reparametrização das funções de proteção. O sistema foi instalado com sucesso em uma subestação de distribuição da Companhia Paulista de Força e Luz.

Short-term Load Forecasting Using Neural Network For Future Smart Grid Application

Short-term load forecasting of power system has been a classic problem for a long time. Not merely it has been researched extensively and intensively, but also a variety of forecasting methods has been raised. This thesis outlines some aspects and functions of smart meter. It also presents different policies and current statuses as well as future projects and objectives of SG development in several countries. Then the thesis compares main aspects about latest products of smart meter from different companies. Lastly, three types of prediction models are established in MATLAB to emulate the functions of smart grid in the short-term load forecasting, and then their results are compared and analyzed in terms of accuracy. For this thesis, more variables such as dew point temperature are used in the Neural Network model to achieve more accuracy for better short-term load forecasting results.

Egypt: Changes and Challenges of Political Transition. MEDPRO Technical Report No. 4/May 2011

Hosni Mubarak’s regime and its power system enjoyed remarkable stability for over 30 years. On 11 February 2011, after 18 days of mass protests, the Egyptian president was forced to step down, revealing the unsustainability of the political and economic system that had ensured his continuity for so long. While the revolution of January 25th led to a major success – the fall of Hosni Mubarak – Egypt’s political future is still opaque and exposed to a number of risks. This paper first highlights the factors underpinning the former stability of Mubarak’s regime; it then assesses the causes of its underlying unsustainability, leading to the anti-government popular mobilisation in January-February 2011 and the removal of Mubarak; finally the paper evaluates the prospects for a genuine democratic transition in Egypt, by looking at the main political and socio-economic challenges facing the country.

Consensus, contradiction, and conciliation of interests: the geo-economics of the Energy Union. EPC Policy Brief, 8 July 2015

European Union energy policy calls for nothing less than a profound transformation of the EU's energy system: by 2050 decarbonised electricity generation with 80-95% fewer greenhouse gas emissions, increased use of renewables, more energy efficiency, a functioning energy market and increased security of supply are to be achieved. Different EU policies (e.g., EU climate and energy package for 2020) are intended to create the political and regulatory framework for this transformation. The sectorial dynamics resulting from these EU policies already affect the systems of electricity generation, transportation and storage in Europe, and the more effective the implementation of new measures the more the structure of Europe's power system will change in the years to come. Recent initiatives such as the 2030 climate/energy package and the Energy Union are supposed to keep this dynamic up. Setting new EU targets, however, is not necessarily the same as meeting them. The impact of EU energy policy is likely to have considerable geo-economic implications for individual member states: with increasing market integration come new competitors; coal and gas power plants face new renewable challengers domestically and abroad; and diversification towards new suppliers will result in new trade routes, entry points and infrastructure. Where these implications are at odds with powerful national interests, any member state may point to Article 194, 2 of the Lisbon Treaty and argue that the EU's energy policy agenda interferes with its given right to determine the conditions for exploiting its energy resources, the choice between different energy sources and the general structure of its energy supply. The implementation of new policy initiatives therefore involves intense negotiations to conciliate contradicting interests, something that traditionally has been far from easy to achieve. In areas where this process runs into difficulties, the transfer of sovereignty to the European level is usually to be found amongst the suggested solutions. Pooling sovereignty on a new level, however, does not automatically result in a consensus, i.e., conciliate contradicting interests. Rather than focussing on the right level of decision making, European policy makers need to face the (inconvenient truth of) geo-economical frictions within the Union that make it difficult to come to an arrangement. The reminder of this text explains these latter, more structural and sector-related challenges for European energy policy in more detail, and develops some concrete steps towards a political and regulatory framework necessary to overcome them.

Fourth report on survey of electric utility applications of digital computers.

"S-109-B."

Constraining storm-scale forecasts of deep convective initiation with surface weather observations

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

A low-complexity lattice-based low-PAR transmission scheme for DSL channels

This paper presents a new low-complexity multicarrier modulation (MCM) technique based on lattices which achieves a peak-to-average power ratio (PAR) as low as three. The scheme can be viewed as a drop in replacement for the discrete multitone (DMT) modulation of an asymmetric digital subscriber line modem. We show that the lattice-MCM retains many of the attractive features of sinusoidal-MCM, and does so with lower implementation complexity, O(N), compared with DMT, which requires O(N log N) operations. We also present techniques for narrowband interference rejection and power profiling. Simulation studies confirm that performance of the lattice-MCM is superior, even compared with recent techniques for PAR reduction in DMT.

Investigation of the Effect of Array Geometry on the Performance of Free-Space Optical Interconnects

The effect of transmitter and receiver array configurations on the stray-light and diffraction-caused crosstalk in free-space optical interconnects was investigated. The optical system simulation software (Code V) is used to simulate both the stray-light and diffraction-caused crosstalk. Experimentally measured, spectrally-resolved, near-field images of VCSEL higher order modes were used as extended sources in our simulation model. In addition, we have included the electrical and optical noise in our analysis to give more accurate overall performance of the FSOI system. Our results show that by changing the square lattice geometry to a hexagonal configuration, we obtain an overall signal-to-noise ratio improvement of 3 dB. Furthermore, system density is increased by up to 4 channels/mm2.

Novel array geometries for free-space optical interconnects with improved signal-to-noise ratio

We investigate the effect of transmitter and receiver array configurations on the stray-light and diffraction-caused crosstalk in free-space optical interconnects. The optical system simulation software (Code V) is used to simulate both the stray-light and diffraction-caused crosstalk. Experimentally measured, spectrally-resolved, near-field images of VCSEL higher order modes were used as extended sources in our simulation model. Our results show that by changing the square lattice geometry to a hexagonal configuration, we obtain the reduction in the stray-light crosstalk of up to 9 dB and an overall signal-to-noise ratio improvement of 3 dB.

Eigenvalue sensitivity analysis for probabilistic small signal stability assessment

This paper presents a method to analyze the first order eigenvalue sensitivity with respect to the operating parameters of a power system. The method is based on explicitly expressing the system state matrix into sub-matrices. The eigenvalue sensitivity is calculated based on the explicitly formed system state matrix. The 4th order generator model and 4th order exciter system model are used to form the system state matrix. A case study using New England 10-machine 39-bus system is provided to demonstrate the effectiveness of the proposed method. This method can be applied into large scale power system eigenvalue sensitivity with respect to operating parameters.

Differential evolution based total transfer capability assessment with optimal dispatch

In this paper, a new differential evolution (DE) based power system optimal available transfer capability (ATC) assessment is presented. Power system total transfer capability (TTC) is traditionally solved by the repeated power flow (RPF) method and the continuation power flow (CPF) method. These methods are based on the assumption that the productions of the source area generators are increased in identical proportion to balance the load increment in the sink area. A new approach based on DE algorithm to generate optimal dispatch both in source area generators and sink area loads is proposed in this paper. This new method can compute ATC between two areas with significant improvement in accuracy compared with the traditional RPF and CPF based methods. A case study using a 30 bus system is given to verify the efficiency and effectiveness of this new DE based ATC optimization approach.