Avaliação do comportamento estrutural de subestações de energia elétrica com o uso do aço inoxidável.

A crescente utilização do aço inoxidável como elemento estrutural despertou o interesse de clientes, arquitetos e engenheiros nos últimos anos. Apesar do custo ainda elevado, a sua aplicação na construção civil vem substituindo outros elementos estruturais. Seja por sua alta resistência à corrosão, aumentando a relação custo benefício; sua estética, proporcionando formas cada vez mais ousadas ou; seu apelo ambiental, gerando menos resíduos no meio ambiente. As subestações representam um papel importante no fornecimento de energia. Como possuem grande complexidade para manutenção, foi escolhida a estrutura suporte de seu barramento, para o dimensionamento em aço inoxidável. Desta forma, minimizando as paradas para realização de manutenções das estruturas, possibilitando maior qualidade no fornecimento de energia elétrica. Para fins comparativos foi escolhido o projeto de uma SE existente, cuja estrutura de suporte do barramento, foi construída por treliças formadas por cantoneiras de aço carbono galvanizado. Inicialmente, o dimensionamento foi desenvolvido utilizando perfis H e I funcionando como viga-coluna para os dois tipos de aço. Num segundo momento, a estrutura foi dimensionada como treliças planas. Todos os dimensionamentos foram realizados de acordo com as prescrições normativas do EUROCODE 3. Após realização dos dimensionamentos, foram apresentadas as análises comparativas dos custos envolvidos para os tipos de aço. Abordando o investimento inicial, os gastos com manutenção ao longo da vida e os custos elétricos agregados à redução das paradas para manutenção.

Uso do ATP para simulações de descargas atmosféricas em para-raios de 15 kV dos serviços auxiliares de subestações de energia elétrica

This paper addresses the topics required for the selection of surge arresters used, the output of autotransformers, which protect the system Auxiliary Services (SE) of an electrical substation. Surge arresters used are part of the Protection System Lightning (SPDA). Transmission lines mostly run through regions with orographic well diversified and have constant weather changes, which lead to many undesirable interactions with electromagnetic phenomena, such as giving rise to blackout on 10 November 2009, which left nine states without power, which led to unplanned shutdowns in the system that left millions of people without electricity. This work of completion is to determine whether the method used in the selection of surge arresters meet the protection needs faced by a substation auxiliary services, through the use of software use ATPDraw

Instrumento de avaliação de processos cognitivos para a aprendizagem de subestações de energia em ambientes 2D e realidade virtual

This study describes the development of a prototype to evaluate the potential of environments based on two-dimensional modeling and virtual reality as power substations learning objects into training environments from a central operation and control of power utility Cemig. Initially, there was an identification modeling features and cognitive processes in 2D and RV, from which it was possible to create frames that serve to guide the preparation of a checklist with assigning a metric weight for measuring cognitive potential learning in the study sites. From these contents twenty-four questions were prepared and each was assigned a weight that was used in the calculation of the metric; the questions were grouped into skill sets and similar cognitive processes called categories. Were then developed two distinct environments: the first, the prototype features an interactive checklist and your individual results. And, second, a system of data management environment for the configuration and editing of the prototype, and the observation and analysis of the survey results. For prototype validation, were invited to access the virtual checklist and answer it, five professionals linked to Cemig's training area. The results confirmed the validity of this instrument application to assess the possible potential of modeling in 2D and RV as learning objects in power substations, as well as provide feedback to developers of virtual environments to improve the system.

Estudo e analise dos sistemas de proteção em subestações automatizadas de energia elétrica

Electrical energy is present in the lives of all people and is extremely important that it be delivered to end users with plenty of quality, safety and low costs. The electric power substations are responsible for transmission and distribution of electricity generating sources to consumers, and with technological advances and the subsequent automation of same, the electricity began to be delivered with greater continuity and reliability. Protection systems in substations are largely responsible for making the electricity reaches the final consumer with quality, since their function is to prevent the spread of any type of failure occurred at any point of transmission to the load centers. These systems consist primarily by the current transformers and potential, by the protective relays and circuit breakers and switchgear. The processors send the necessary data to the relays and, if those detect any abnormality in the system, operate the opening command of the branch circuit breakers to isolate where the fault. Therefore, it is essential to better understand the operation of such equipment, as well as the overall system. This work aims to study the main substation equipment, current transformers and potential and, especially, protection relays, in order to obtain the advantages that automated systems can provide

Uma estratégia para otimizar a geração de arranjos em subestações virtuais de energia elétrica

The Virtual Reality techniques applied in Electricity Environments provide a new supervisory control paradigm. The fact of existing a virtual environment (VE), geometrically similar to a real substation, reduces the difference of mental models built by field operators compared with those built by system center operation improving the communication. Beside this, those systems can be used as visualization interfaces for electricity system simulators, training systems for professors and undergraduate students, field operators and maintenance professionals. However, the development process of these systems is quite complex, combining several activities such as implementation, 3D modeling, virtual sceneries construction, usability assessment and management project techniques. In this context, this work present a GUI strategy to build field arrangements based on scene graphs, to reduce time in Virtual Electricity Substations Arrangement development. Through this, mistakes during the VE building can be avoided making this process more reliable. As an concept proof, all toolkits developed in this work were applied in the virtualization of the substations from a Brazilian power concessionary named CEMIG.

Estudo comparativo entre subestações ao tempo e subestações isoladas a gás

In this paper are compared two methods of deploying electrical substations, conventional type, when installed at open areas (Air Insulated Switchgear - AIS), and compact gas-insulated (Gas Insulated Switchgear - GIS) when installed inside buildings. With the expansion of urban centers, areas available for deployment of conventional substations become increasingly difficult to find in these locations. Also due to speculation in urban areas, it becomes feasible to install Gas Insulated Switchgear. This paper presents and evaluates criteria with advantages and disadvantages for application of the two methodologies, aiming to assist in decisionmaking moment of choice in deployment of Electric Power Substations in two scenarios. It is expected that at the end of this work, the criteria evaluated assist in this decision making

Implementação do protocolo TCP/IP para sistemas de intrumentação

Baseado na tecnologia de interligação de redes, este trabalho apresenta uma proposta de conexão de dois sistemas com processamento próprio com o intuito de troca de informações, utilizando a pilha de protocolos TCP/IP. Este sistema será empregado em ambientes de controle industrial, permitindo o envio de informações do servidor de dados para o cliente. Os dados são constituídos de leituras feitas em equipamentos de campo, apresentando ao cliente remoto, medições dos mais diversos tipos. Por outro lado, o cliente poderá enviar comandos aos equipamentos de campo visando o telecontrole. Como ponto de partida para a elaboração do trabalho prático, foi utilizado o ambiente de controle do sistema de potência da companhia energética do estado do Rio Grande do Sul (CEEE). Um microcomputador com um browser acessa, através de uma rede local, os equipamentos controlados, que poderão ser qualquer tipo de equipamento de campo empregado em subestações de energia elétrica, como disjuntores, transformadores ou chaves. Para permitir o acesso remoto de tais equipamentos, foi elaborado um servidor de dados constituído de um controlador de rede do tipo Ethernet e um microcontrolador de aplicação específica que se encarrega do processamento da pilha de protocolos. O controlador Ethernet utilizado é um circuito integrado dedicado comercial, que executa o tratamento dos sinais de nível físico e de enlace de dados conforme o padrão IEEE 802.2. O processador TCP/IP, enfoque principal deste trabalho, foi elaborado através da linguagem de programação C, e a seguir traduzido para o Java, que é o ponto de partida para a ferramenta SASHIMI, de geração da descrição em VHDL do microcontrolador de aplicação específica utilizado. O processador TCP/IP encarrega-se da aquisição de dados do equipamento de campo, do processamento da pilha de protocolos TCP/IP, e do gerenciamento do controlador Ethernet. A partir desta descrição VHDL, foi sintetizado o hardware do microcontrolador em um FPGA, que juntamente com o software aplicativo, também fornecido pela ferramenta utilizada, desempenha o papel de processador TCP/IP para o sistema proposto. Neste ambiente, então, o cliente localizado no centro de operação, acessa através de um browser o equipamento de campo, visando obter suas medições, bem como enviar comandos, destacando o aspecto bidirecional para a troca de dados e a facilidade de conexão de dois sistemas heterogêneos. Este sistema pretende apresentar baixo custo de aquisição e de instalação, facilidade de interconexão local ou remota e transparência ao usuário final.

Detecção e classificação de faltas de alta impedância em sistemas elétricos de potência usando lógica Fuzzy

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Controle de vibração em reatores elétricos através de absorvedores dinâmicos viscoelásticos

Reatores elétricos utilizados em subestações de energia têm funções específicas na operacionalização e manutenção da funcionalidade destas instalações, sendo equipamentos aplicados ao controle de reativos, de correntes de curto circuito e surtos de manobra em sistemas de transmissão de energia elétrica. Detectou-se que alguns reatores em funcionamento apresentaram elevados níveis de vibração estrutural. Dois destes reatores operam na subestação da cidade de Rurópolis, situada a oeste do estado do Pará. Outro problema decorrente do elevado nível de vibração destas estruturas é a geração de pontos quentes no núcleo eletromagnético do reator, podendo gerar bolhas de gases altamente inflamáveis. A existência destes problemas operacionais pode ocasionar ao Sistema de Transmissão do Norte do Brasil interrupções na transmissão de energia elétrica. Isto geraria na região Norte e em outras interligadas (Nordeste, Sudeste e Centro-Oeste) elevados prejuízos sociais e financeiros. A aplicação de ferramentas para a minimização do problema vibro-acústico (redução dos níveis vibração e, por conseguinte, ruído) pode evitar danos estruturais e operacionais que resultem na sua indisponibilidade operativa reduzindo, conseqüentemente, perdas e a necessidade do desenvolvimento de equipamentos de custo elevado com baixos índices de vibração. No intuito de se reduzir tais níveis, propõe-se à aplicação de absorvedores dinâmicos na estrutura externa dos reatores. Uma vez dimensionados em quantidade, posição e parâmetros definidores (massa, rigidez e amortecimento) espera-se criar um sistema, que sintonizado com a freqüência da excitação de natureza eletromagnética, absorverá parte da energia vibratória do reator, minimizando-se, os elevados índices detectados e, por conseqüência, todos os problemas subseqüentes. São indicados compostos viscoelásticos nos absorvedores dinâmicos (com propriedades dinâmicas dependentes tanto da temperatura como da freqüência de trabalho), em virtude de estes materiais aumentarem o campo de ação dos absorvedores, adequando-se à elevada densidade modal verificada nas chaparias metálicas do reator.

Projeto elétrico básico de uma subestação industrial típica na classe 15 kV

The electrical substations have the goal to transmit, distribute and change the characteristics of electrical energy transmission networks of dealers to the end user with a high rate of reliability and continuously. For this it’s necessary to accomplish a gathering of datas from the local dealers where will be installed the substation to make a good electric project. This work has the objective to gather all the contents relatives to electric project of substation that are scattered in the literature, in order to organize and develop a basic guide that presents a methodology to dimension electrical equipments that belong to an industrial substation at 15 kV. In addition to elaborate a basic guide, this work aids to specify electrical equipments installed in the substation, bringing information and comparisons to know and determinate the kind of equipments that will be used, in a correct and coherent way with the national and international rules. Ultimately, after determined, got and specified all the equipments that belongs to an industrial substation, the work mention in global manner how to calculate the dimension of substation physical arrangement, determining all the least and required dimensions of each cubicle

Aplicação das normas para adequação de subestação

The first approach in this work is the concept of the electric power transmission and distribution system, as well as the survey of the current condition of substations chosen to thus identify the importance of having a suitable design with respect to security due to the need to obtain the approval for the operation of the substation according to the standards valid in the country. Present the guidelines and present needs when designing improvements, thus ensuring the company for more safety and reliability. From the company's point of view is an opportunity to reduce the cost of maintenance, and the professional point of view is an opportunity that allows a comprehensive study of legal requirements for the operation of substations

Aplicação das normas para adequação de subestação

The first approach in this work is the concept of the electric power transmission and distribution system, as well as the survey of the current condition of substations chosen to thus identify the importance of having a suitable design with respect to security due to the need to obtain the approval for the operation of the substation according to the standards valid in the country. Present the guidelines and present needs when designing improvements, thus ensuring the company for more safety and reliability. From the company's point of view is an opportunity to reduce the cost of maintenance, and the professional point of view is an opportunity that allows a comprehensive study of legal requirements for the operation of substations

Projeto e construção de subestações

Relatório de Estágio para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil

Aplicação de um modelo de programação linear inteira mista (PLIM) na expansão da rede de distribuição de energia elétrica em Angola

Em Angola, apenas cerca de 30% da população tem acesso à energia elétrica, nível que decresce para valores inferiores a 10% em zonas rurais mais remotas. Este problema é agravado pelo facto de, na maioria dos casos, as infraestruturas existentes se encontrarem danificadas ou não acompanharem o desenvolvimento da região. Em particular na capital angolana, Luanda que, sendo a menor província de Angola, é a que regista atualmente a maior densidade populacional. Com uma população de cerca de 5 milhões de habitantes, não só há frequentemente problemas relacionados com a falha do fornecimento de energia elétrica como há ainda uma percentagem considerável de municípios onde a rede elétrica ainda nem sequer chegou. O governo de Angola, no seu esforço de crescimento e aproveitamento das suas enormes potencialidades, definiu o setor energético como um dos fatores críticos para o desenvolvimento sustentável do país, tendo assumido que este é um dos eixos prioritários até 2016. Existem objetivos claros quanto à reabilitação e expansão das infraestruturas do setor elétrico, aumentando a capacidade instalada do país e criando uma rede nacional adequada, com o intuito não só de melhorar a qualidade e fiabilidade da rede já existente como de a aumentar. Este trabalho de dissertação consistiu no levantamento de dados reais relativamente à rede de distribuição de energia elétrica de Luanda, na análise e planeamento do que é mais premente fazer relativamente à sua expansão, na escolha dos locais onde é viável localizar novas subestações, na modelação adequada do problema real e na proposta de uma solução ótima para a expansão da rede existente. Depois de analisados diferentes modelos matemáticos aplicados ao problema de expansão de redes de distribuição de energia elétrica encontrados na literatura, optou-se por um modelo de programação linear inteira mista (PLIM) que se mostrou adequado. Desenvolvido o modelo do problema, o mesmo foi resolvido por recurso a software de otimização Analytic Solver e CPLEX. Como forma de validação dos resultados obtidos, foi implementada a solução de rede no simulador PowerWorld 8.0 OPF, software este que permite a simulação da operação do sistema de trânsito de potências.

Um algoritmo para estimação de estado em alimentadores de distribuição de energia elétrica com base no método da soma de potências

Most algorithms for state estimation based on the classical model are just adequate for use in transmission networks. Few algorithms were developed specifically for distribution systems, probably because of the little amount of data available in real time. Most overhead feeders possess just current and voltage measurements at the middle voltage bus-bar at the substation. In this way, classical algorithms are of difficult implementation, even considering off-line acquired data as pseudo-measurements. However, the necessity of automating the operation of distribution networks, mainly in regard to the selectivity of protection systems, as well to implement possibilities of load transfer maneuvers, is changing the network planning policy. In this way, some equipments incorporating telemetry and command modules have been installed in order to improve operational features, and so increasing the amount of measurement data available in real-time in the System Operation Center (SOC). This encourages the development of a state estimator model, involving real-time information and pseudo-measurements of loads, that are built from typical power factors and utilization factors (demand factors) of distribution transformers. This work reports about the development of a new state estimation method, specific for radial distribution systems. The main algorithm of the method is based on the power summation load flow. The estimation is carried out piecewise, section by section of the feeder, going from the substation to the terminal nodes. For each section, a measurement model is built, resulting in a nonlinear overdetermined equations set, whose solution is achieved by the Gaussian normal equation. The estimated variables of a section are used as pseudo-measurements for the next section. In general, a measurement set for a generic section consists of pseudo-measurements of power flows and nodal voltages obtained from the previous section or measurements in real-time, if they exist -, besides pseudomeasurements of injected powers for the power summations, whose functions are the load flow equations, assuming that the network can be represented by its single-phase equivalent. The great advantage of the algorithm is its simplicity and low computational effort. Moreover, the algorithm is very efficient, in regard to the accuracy of the estimated values. Besides the power summation state estimator, this work shows how other algorithms could be adapted to provide state estimation of middle voltage substations and networks, namely Schweppes method and an algorithm based on current proportionality, that is usually adopted for network planning tasks. Both estimators were implemented not only as alternatives for the proposed method, but also looking for getting results that give support for its validation. Once in most cases no power measurement is performed at beginning of the feeder and this is required for implementing the power summation estimations method, a new algorithm for estimating the network variables at the middle voltage bus-bar was also developed