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.

Desenvolvimento e aplicação do índice de desempenho energético da iluminação pública utilizando lógica nebulosa: estudo de caso da Cidade Universitária \"Armando de Salles Oliveira\" da Universidade de São Paulo.

A eficiência e a racionalidade energética da iluminação pública têm relevante importância no sistema elétrico, porque contribui para diminuir a necessidade de investimentos na construção de novas fontes geradoras de energia elétrica e nos desperdícios energéticos. Apresenta-se como objetivo deste trabalho de pesquisa o desenvolvimento e aplicação do IDE (índice de desempenho energético), fundamentado no sistema de inferência nebulosa e indicadores de eficiência e racionalidade de uso da energia elétrica. A opção em utilizar a inferência nebulosa deve-se aos fatos de sua capacidade de reproduzir parte do raciocínio humano, e estabelecer relação entre a diversidade de indicadores envolvidos. Para a consecução do sistema de inferência nebulosa, foram definidas como variáveis de entrada: os indicadores de eficiência e racionalidade; o método de inferência foi baseado em regras produzidas por especialista em iluminação pública, e como saída um número real que caracteriza o IDE. Os indicadores de eficiência e racionalidade são divididos em duas classes: globais e específicos. Os indicadores globais são: FP (fator de potência), FC (fator de carga) e FD (fator de demanda). Os indicadores específicos são: FU (fator de utilização), ICA (consumo de energia por área iluminada), IE (intensidade energética) e IL (intensidade de iluminação natural). Para a aplicação deste trabalho, foi selecionada e caracterizada a iluminação pública da Cidade Universitária \"Armando de Salles Oliveira\" da Universidade de São Paulo. Sendo assim, o gestor do sistema de iluminação, a partir do índice desenvolvido neste trabalho, dispõe de condições para avaliar o uso da energia elétrica e, desta forma, elaborar e simular estratégias com o objetivo de economizá-la.

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.

Desenvolvimento de célula Pockels na topologia reflexiva aplicada a TP óptico de alta tensão.

O trabalho aborda o estudo e o desenvolvimento de um interferômetro sensor de alta tensão, baseado em célula Pockels (modulador eletro-óptico) na topologia reflexiva (\"double pass\") e que é parte integrante de um Transformador de Potencial Óptico (TPO), que utiliza sistema interferométrico de luz branca (WLI-White Light Interferometry), que está sendo desenvolvido pelo grupo do Laboratório de Sensores Ópticos (LSO) do PEA-EPUSP, e é capaz de medir diretamente tensões presentes em sistema elétrico de potência (SEP) classe 69kVRMS. Para desenvolver o tema proposto foi feita uma revisão da literatura baseada em livros, artigos e teses para identificar topologias em moduladores eletro-ópticos transmissiva (\"single pass\") e reflexiva (\"double pass\") para definir o tipo de modulador mais adequado para a aplicação em questão. A partir dos estudos e implementações realizadas, verificou-se um enorme potencial para o desenvolvimento e aplicação da topologia \"double pass\" no sensor interferométrico da célula de alta tensão do TPO. A topologia mostrou-se vantajosa em relação aos protótipos dos TPOs desenvolvidos anteriormente, a partir de características tais como: a facilidade de recurso de alinhamento do feixe de luz, construção e reprodução relacionados ao cristal eletro-óptico, diminuição do número de componentes ópticos volumétricos e aumento da rigidez dielétrica da célula sensora. Simulações computacionais foram realizadas mediante a aplicação do método dos elementos finitos (MEF) que contribuíram para o auxílio do projeto da célula sensora, particularmente, para estimativa do valor da voltagem de meia onda, V?, parâmetro importante para o projeto do TPO. Um protótipo do TPO com célula sensora de alta tensão reflexiva foi implementado e testado no laboratório de alta tensão do IEEUSP a partir de ensaios com tensões nominais de 69kVrms a 60Hz e máxima de 140kVrms a 60 Hz. Como resultado deste trabalho, amplia-se o conhecimento e domínio das técnicas de construção de interferômetros sensores de alta tensão na topologia reflexiva aplicadas a TPOs.

Sustainable Energy Plan for a Small Island Economy: St. Vincent & the Grenadines

This paper defines a sustainable energy plan to provide the basis for renewable energy initiatives that will increase energy security, reduce negative economic impacts and provide a cleaner environment. The hotel, agriculture, transportation, construction, utility, government and private sectors will play pivotal roles in achieving targets and will see significant gains. Government policies, educational campaigns and financial incentives will be required to facilitate and encourage renewable energy development and entrepreneurship. Utilization of solar energy, energy conservation measures and the use of efficient and alternative fuel vehicles by the commercial/industrial and private sectors will be crucial in meeting targets. The utility company will be charged with developing large scale renewable energy applications and with improving efficiency of the electrical system.

Optimização de um sistema híbrido off-grid PV, Gerador Diesel e Baterias

Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016

Simulation and Evaluation of High-Voltage Power Systems for Civil Aircraft

A status report of the modelling and simulation work that is being undertaken as part of the TIMES (Totally Integrated More Electric Systems) project is presented. Dynamic power quality simulations have been used to asses the performance of the electrical system of a EMA based actuation system for an Airbus A330 size aircraft, for both low voltage 115 V, and high voltage 230 V three-phase AC systems. The high voltage system is shown to have benefits in terms of power quality and reduced size and weight of equipment.

Proteção diferencial de transformadores de potência utilizando a transformada Wavelet

About 10% of faults involving the electrical system occurs in power transformers. Therefore, the protection applied to the power transformers is essential to ensure the continuous operation of this device and the efficiency of the electrical system. Among the protection functions applied to power transformers, the differential protection appears as one of the main schemes, presenting reliable discrimination between internal faults and external faults or inrush currents. However, when using the low frequency components of the differential currents flowing through the transformer, the main difficulty of the conventional methods of differential protection is the delay for detection of the events. However, internal faults, external faults and other disturbances related to the transformer operation present transient and can be appropriately detected by the wavelet transform. In this paper is proposed the development of a wavelet-based differential protection for detection and identification of external faults to the transformer, internal faults, and transformer energizing by using the wavelet coefficient energy of the differential currents. The obtained results reveal the advantages of using of the wavelet transform in the differential protection compared to conventional protection, since it provides reliability and speed in detection of these events.

Análise computacional do desempenho de estratégia para o religamento controlado de linhas de transmissão

The search for mitigation solutions, with respect to the effects of overvoltages linked to the energization and reclosing maneuvers of transmission lines include a challenging subject with strong impact on the insulation coordination of electrical systems. Although the recognition of classical and commercial proposals to mitigate these phenomena, other possibilities are certainly still worthwhile highlighting and investigations. In this context, the present work is grounded in the exposure of the physical and mathematical foundations of a strategy based on controlled switchings, whose moments to the line reclosing are pre-programmed. The computational evaluation of the effectiveness of the methodology is made using the ATP simulator, which are studies in a typical electrical system subjected to the action of short-circuits fallowed by shutdowns and subsequent reclosing, under the action of technology here focused and lack thereof.

Utilização da transformada de wavelet para detecção de variações anormais de tensão em sistemas elétricos com geração distribuída

The increasing demand in electricity and decrease forecast, increasingly, of fossil fuel reserves, as well as increasing environmental concern in the use of these have generated a concern about the quality of electricity generation, making it well welcome new investments in generation through alternative, clean and renewable sources. Distributed generation is one of the main solutions for the independent and selfsufficient generating systems, such as the sugarcane industry. This sector has grown considerably, contributing expressively in the production of electricity to the distribution networks. Faced with this situation, one of the main objectives of this study is to propose the implementation of an algorithm to detect islanding disturbances in the electrical system, characterized by situations of under- or overvoltage. The algorithm should also commonly quantize the time that the system was operating in these conditions, to check the possible consequences that will be caused in the electric power system. In order to achieve this it used the technique of wavelet multiresolution analysis (AMR) for detecting the generated disorders. The data obtained can be processed so as to be used for a possible predictive maintenance in the protection equipment of electrical network, since they are prone to damage on prolonged operation under abnormal conditions of frequency and voltage.

Data-Driven Dynamic Modeling of Coupled Thermal and Electric Outputs of Microturbines

Microturbines are among the most successfully commercialized distributed energy resources, especially when they are used for combined heat and power generation. However, the interrelated thermal and electrical system dynamic behaviors have not been fully investigated. This is technically challenging due to the complex thermo-fluid-mechanical energy conversion processes which introduce multiple time-scale dynamics and strong nonlinearity into the analysis. To tackle this problem, this paper proposes a simplified model which can predict the coupled thermal and electric output dynamics of microturbines. Considering the time-scale difference of various dynamic processes occuring within microturbines, the electromechanical subsystem is treated as a fast quasi-linear process while the thermo-mechanical subsystem is treated as a slow process with high nonlinearity. A three-stage subspace identification method is utilized to capture the dominant dynamics and predict the electric power output. For the thermo-mechanical process, a radial basis function model trained by the particle swarm optimization method is employed to handle the strong nonlinear characteristics. Experimental tests on a Capstone C30 microturbine show that the proposed modeling method can well capture the system dynamics and produce a good prediction of the coupled thermal and electric outputs in various operating modes.

Data-Driven Dynamic Prediction of Interrelated Heat and Electric Outputs of Microturbines

Microturbines are among the most successfully commercialized distributed energy resources, especially when they are used for combined heat and power generation. However, the interrelated thermal and electrical system dynamic behaviors have not been fully investigated. This is technically challenging due to the complex thermo-fluid-mechanical energy conversion processes which introduce multiple time-scale dynamics and strong nonlinearity into the analysis. To tackle this problem, this paper proposes a simplified model which can predict the coupled thermal and electric output dynamics of microturbines. Considering the time-scale difference of various dynamic processes occuring within microturbines, the electromechanical subsystem is treated as a fast quasi-linear process while the thermo-mechanical subsystem is treated as a slow process with high nonlinearity. A three-stage subspace identification method is utilized to capture the dominant dynamics and predict the electric power output. For the thermo-mechanical process, a radial basis function model trained by the particle swarm optimization method is employed to handle the strong nonlinear characteristics. Experimental tests on a Capstone C30 microturbine show that the proposed modeling method can well capture the system dynamics and produce a good prediction of the coupled thermal and electric outputs in various operating modes.

Contribuição à estabilidade transitória de sistemas elétricos industriais de unidades estacionárias de produção de petróleo

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2015.

Development of the ASTM E681 Standard

ASHRAE 34, based on ASTM E681, was improved by identifying and rectifying deficiencies in ASTM E681. An ASTM E681 apparatus and procedure was developed with gaseous refrigerant testing in mind. The plumbing was improved by ensuring that the pressure readings could be constantly monitored while decreasing leakage potential. An original electrical system was designed and constructed for the ignition system. Additionally, a control panel was constructed to isolate hazardous electrical elements, and facilitate the testing, while simultaneously organizing the critical plumbing and ignition components. 3D printing efficiently produced heat-resistant, nonreactive, and structurally stable lower electrode spacers, propellers, and propeller bars. The heating system was designed to ensure even temperature throughout the apparatus. The humidity system was designed to accurately condition the air. Recommendations to improve ASTM E681 are provided. The research can be built on to improve the accuracy and reproducibility of ASTM E681.

Power system stability analysis based on descriptive study of electrical indices

In a power network, when a propagation energy wave caused by a disturbance hits a weak link, a reflection is appeared and some of energy is transferred across the link. In this work, an analytical descriptive methodology is proposed to study the dynamical stability of a large scale power system. For this purpose, the measured electrical indices (angle, or voltage/frequency) following a fault in different points among the network are used, and the behaviors of the propagated waves through the lines, nodes and buses are studied. This work addresses a new tool for power system stability analysis based on a descriptive study of electrical measurements. The proposed methodology is also useful to detect the contingency condition and synthesis of an effective emergency control scheme.