Dissertações em Engenharia Elétrica (Mestrado) - PPGEE/ITEC

URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/2316

O Mestrado Acadêmico inicou-se em 1986 e pertence ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) do Instituto de Tecnologia (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA).

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Acesso aberto (Open Access)
Adequação do laboratório de alta tensão da UFPA - LEAT aos requisitos gerais para a competência de laboratórios de ensaio e calibração da norma ABNT NBR ISO/IEC 17025
(Universidade Federal do Pará, 2022-02-24) BRASIL, Alexandre de Souza; NUNES, Marcus Vinícius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447
Fenômenos que provocam desequilíbrios elétricos nos sistemas de potência ocorrem constantemente, o que gera a necessidade de estudá-los com o objetivo de permitir o desenvolvimento de redes e equipamentos elétricos que se comportem de forma mais confiável e robusta diante de tais distúrbios. Estes estudos são, em geral, realizados em laboratórios especializados de Alta Tensão e Alta Potência. No decorrer dos anos, o mercado passou a demandar que estes estudos também fornecessem resultados que cumprissem padrões de qualidade certificados por órgãos oficiais. Nesse sentido, esta dissertação objetiva propor a adequação necessária do Laboratório de Alta e Extra Alta Tensão da Universidade Federal do Pará (LEAT) aos requisitos para a competência de laboratórios de ensaio e calibração definidos pela norma ABNT NBR ISO/IEC 17025, com foco no desenvolvimento e implantação de um Sistema de Gestão da Qualidade; criação de procedimentos operacionais e diretrizes de segurança; estabelecimento de um programa de calibração para os equipamentos do laboratório; e identificação das motivações, vantagens e impactos relacionados a implementação dos requisitos da referida norma, bem como as dificuldades e soluções encontradas. Para isso, primeiramente foi realizado um levantamento literário que buscou conhecer o panorama nacional de instituições de ensino superior com laboratórios acreditados sob a referida norma. Em seguida, iniciou-se o processo de implementação dos requisitos da norma, o qual se baseou na metodologia adaptada de Grochau (2011). Por fim, a experiência vivenciada permitiu observar que a adequação aos requisitos da norma em laboratórios vinculados as instituições públicas, apesar de complexa em um primeiro momento, é plenamente capaz de proporcionar diversos benefícios e vantagens, desde que sejam respeitadas as peculiaridades deste tipo de instituição como: burocracia; limitação de recursos; capacitação do pessoal envolvido e; conciliação das atividades de pesquisa e ensino com a prestação de serviços.
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Análise da metodologia para definição dos limites de continuidade dos conjuntos elétricos das distribuidoras de energia elétrica no Brasil
(Universidade Federal do Pará, 2024-10-10) OLIVEIRA, Loreddana Monteiro Bandeira de; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
A definição dos limites dos indicadores de continuidade dos conjuntos elétricos nas distribuidoras de energia elétrica representa o principal aspecto regulatório da qualidade do fornecimento de energia elétrica, influenciando diretamente as tarifas aplicadas aos consumidores e os investimentos realizados pelas empresas concessionárias de distribuição elétrica. No contexto da regulação do setor elétrico, manter os índices de continuidade do fornecimento de energia em níveis adequados é crucial para garantir a melhoria do fornecimento aos consumidores, bem como a acessibilidade da tarifa elétrica. Neste trabalho, será apresentada a regulamentação brasileira sobre indicadores coletivos de continuidade do fornecimento de energia, elaborada pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), desde sua implementação até os dias atuais, analisando como cada mudança regulatória influenciou o desempenho e a evolução do setor elétrico brasileiro, especialmente no Estado do Pará, que possui indicadores coletivos de continuidade diferenciados em comparação aos demais estados, devido a peculiaridades da área de concessão, como dificuldades de acesso, longas distâncias, baixa densidade populacional. A ANEEL utiliza a comparação entre os conjuntos elétricos das distribuidoras como base para estabelecer um benchmarking, que define as metas de desempenho a serem alcançadas ao fim de cada ciclo tarifário, no entanto, o método atual de estabelecimento dos limites regulatórios não considera características que impactam diretamente a gestão operacional, nem as particularidades desses conjuntos e regiões. Esta dissertação propõe-se a analisar a metodologia vigente para a definição dos limites de continuidade dos conjuntos elétricos das distribuidoras de energia elétrica no Brasil.
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Análise de Desempenho de Meta-heurísticas Aplicadas ao Problema de Restauração de Redes de Distribuição.
(Universidade Federal do Pará, 2020-02-20) BATISTA, Vítor dos Santos; BEZERRA, Ubiratan Holanda; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813
Nos últimos anos diversas meta-heurísticas foram utilizadas para solucionar o problema de restauração de Sistemas de Distribuição de Energia (SDE) de forma eficiente. Dentre elas destaca-se o AEMT - Algoritmo Evolutivo Multiobjetivo por Tabela, que juntamente com a utilização da RNP - Representação Nó-Profundidade, trouxeram um grande avanço na área pois a RNP sendo utilizada como estrutura de dados é possível realizar modificações na topologia do SDE sem perder a radialidade e restabelecer o fornecimento de energia para todas as cargas desligadas após a falta. Devido a falta de exploração de outras meta-heurísticas que utilizam a RNP como estrutura de dados, este trabalho visa realizar uma análise de desempenho comparando o AEMT com outras três meta-heurísticas, a Busca Tabu, Colônia de Abelhas e Estratégias evolutivas. A análise foi realizada em 3 SDEs com 84, 119 e 135 barras e foram simuladas 3 faltas em cada sistema.
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Análise de desempenho de pará-raios de ZnO sob diversos cenários de poluição utilizando método de elementos finitos
(Universidade Federal do Pará, 2022-08-16) LISBOA, Mellina Modesto; NUNES, Marcus Vinícius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447
O para-raios de Óxido de Zinco é um dos dispositivos de proteção de vital importância para os Sistemas Elétricos de Potência e os equipamentos que os compõe, uma vez que ele assegura a confiabilidade e a continuidade de operação desses sistemas a partir da sua capacidade de atenuar as sobretensões transitórias resultantes de descargas atmosféricas ou surtos de manobra. Esse equipamento é formado por blocos de resistores variáveis de ZnO, associados em série ou em paralelo, cuja curva de tensão-corrente apresenta alta não-linearidade. Tendo em vista a relevância da utilização do para-raios, faz-se necessária a investigação das condições de operação deste. Na literatura, são encontrados diversos procedimentos e técnicas destinadas a tal finalidade, entre as quais destaca-se o monitoramento por meio da medição e análise da corrente de fuga, dado que esta representa um dos fatores principais que contribuem para a degradação deste equipamento. Diante deste contexto, a presente dissertação de mestrado implementa um modelo bidimensional de um para-raios de Óxido de Zinco de 30 kV, utilizando o Método de Elementos Finitos, para obter-se as curvas da corrente de fuga, distribuições do potencial elétrico, da densidade de corrente e a das linhas de campo elétrico, quando este dispositivo se encontra sujeito às condições de variações de tensão e poluições. Os resultados mostram um aumento significativo dessas grandezas medidas conforme o nível de poluição se intensifica, bem como, com o aumento dos níveis de tensão.
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Análise de estabilidade transitória em geradores distribuídos: considerações sobre a proteção 78PS.
(Universidade Federal do Pará, 2024-09-09) HERINGER, Wesley Rodrigues; NUNES, Marcus Vinícius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447
Esta dissertação tem por objetivo apresentar uma análise da estabilidade transitória em geradores distribuídos, considerando a atuação da proteção 78PS, contra perda de sincronismo. Neste contexto, os estudos desenvolvidos neste trabalho serão considerados para dois casos reais distintos de duas usinas de cogeração com geradores síncronos de potências diferentes, sendo uma usina sucroalcooleira, a qual será conectada em breve a um alimentador rural extenso da subestação de Paragominas 34,5 kV da Equatorial Energia – PA, sendo no segundo caso analisado uma indústria de polpas de frutas que utiliza a biomassa resultante dos processos como combustível para a caldeira a vapor, a qual se conecta à uma turbina, para acionamento de um gerador. Por sua vez, este sistema será interligado em um alimentador predominantemente urbano, em uma subestação de distribuição de 13,8 kV em Castanhal no interior do Pará. As análises são realizada por meio de simulação completa no domínio do tempo via software Anatem©, considerando dois modos de controle de tensão das máquinas síncronas: sem controle de tensão; e com controle de tensão. Os estudos fornecem as margens de estabilidade transitória das máquinas e considerações sobre a proteção contra a perda de sincronismo dos geradores síncronos. Os resultados indicam que o uso do modo de controle de tensão do regulador automático de tensão e a coordenação entre a proteção dos alimentadores internos do consumidor industrial e a proteção da usina são fundamentais para garantir a manutenção do sincronismo da geração distribuída.
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Análise de modelos, simulações e ensaios de impulso em um transformador de distribuição.
(Universidade Federal do Pará, 2019-03-12) CARDOSO, Antonio Fernando Martins; NUNES, Marcus Vinícius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447
Na presente dissertação de mestrado foram estudados os fenômenos transitórios, presentes no sistema de energia elétrica, analisando especificamente surtos de tensão derivados da incidência de descargas atmosféricas em linhas de transmissão e distribuição e como essas afetam um dos componentes mais importantes da rede elétrica, o transformador. Um ensaio de alta tensão foi realizado em um transformador de distribuição trifásico com potência de 30kVA, primário interligado em triângulo 13.8kV, secundário em estrela 220 / 127V aplicando-se impulsos de tensão plenos de 100kV e impulsos de tensão reduzidos de 50kV no primário do transformador. Foi adotada a forma de onda fornecida em normas internacionais como padrão para a caracterização de uma descarga atmosférica. Comparando os resultados obtidos com a realização dos ensaios, com modelos apresentados pelo mesmo transformador de distribuição, no software Alternative Transients Program (ATP), observa-se a consistência e precisão destes modelos adotados na representação de transformadores para estudos de alta tensão e frequência, validando assim os mesmos.
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Análise de supraharmônicos em equipamentos eletrônicos e caracterização utilizando a transformada wavelet
(Universidade Federal do Pará, 2018-09-10) RODRIGUES, Carlos Eduardo Moreira; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
Esta dissertação objetiva analisar a emissão, a propagação e a interação entre equipamentos envolvendo componentes harmônicas que possuem frequência na faixa entre 2 kHz e 150 kHz, denominadas supraharmônicos. A literatura especializada já reportou a emissão de supraharmônicos por equipamentos eletrônicos como lâmpadas fluorescentes, lâmpadas LED, inversores de frequência e nobreaks, além de impactos relacionados ao aquecimento de cabos e terminações, ruído acústico e interferência em sistemas PLC (Power Line Communication). No presente trabalho, foram realizadas campanhas de medição, em ambiente laboratorial, em inversores de frequência e um conjunto de lâmpadas LED. As medições se dividiram em dois grupos distintos: com os equipamentos conectados à rede elétrica e a uma fonte eletrônica trifásica, com o objetivo de verificar as ordens e os níveis, tanto das emissões provenientes dos equipamentos, quanto da distorção emitida pela própria fonte eletrônica, além da interação entre a fonte e os equipamentos alimentados. Foram empregadas a Transformada de Fourier e a Transformada Wavelet Packet para efetuar a análise e caracterização das distorções observadas. As medições mostraram uma contribuição significativa dos equipamentos observados e da fonte eletrônica para a emissão de supraharmônicos, além da amplificação da distorção quando os equipamentos são por ela alimentados.
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Análise do impacto de geradores fotovoltaicos na estabilidade transitória de geradores síncronos distribuídos
(Universidade Federal do Pará, 2018-02-19) PINHEIRO, Wanessa Tâmiris de Souza; NUNES, Marcus Vinícius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447
Esta Dissertação de Mestrado tem por objetivo apresentar uma análise comparativa entre dois modelos de controles de inversores para o estudo da análise da estabilidade transitória e estabilidade de tensão, com a inserção da geração fotovoltaica nas redes elétricas de distribuição. É proposto também uma análise da influência, tanto negativa quanto positiva, causada pelos modos de controle desses inversores na estabilidade da máquina síncrona interconectada ao sistema elétrico. Uma outra solução a ser investigada neste trabalho será o uso do modo de controle de potência reativa dos geradores fotovoltaicos via inversor, que possa contribuir para o alivio da demanda de reativo dos geradores síncronos distribuídos interligados no mesmo sistema elétrico, com o objetivo de reduzir a possibilidade de gerar uma condição de instabilidade de tensão, após uma grande perturbação, ou quando da ocorrência de contingências no sistema elétrico de potência que possam afetar redes elétricas fracas ou sobrecarregadas e com grande inserção de geradores fotovoltaicos. As análises dos modelos de controle serão realizadas por meio de simulações no domínio do tempo, através da ferramenta computacional ANATEM e ANAREDE.
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Análise dos impactos harmônicos na qualidade da energia elétrica utilizando kdd – estudo de caso na Universidade Federal do Pará
(Universidade Federal do Pará, 2019-03-18) SILVA, Waterloo Ferreira da; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
O presente trabalho apresenta uma análise de dados relacionados a Qualidade da Energia Elétrica (QEE), a crescente utilização de cargas não lineares, equipamentos baseados na eletrônica de potência nas instalações residenciais, comerciais e industriais estão contribuindo para o aumento significativo dos níveis de distorção harmônica de corrente e, consequentemente de tensão, conforme observado no sistema brasileiro de distribuição de energia elétrica. Foi desenvolvido no Brasil, os procedimentos de distribuição no sistema elétrico nacional (PRODIST), criado e desenvolvido pela Agencia Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). O PRODIST tem o objetivo de normatizar e padronizar as atividades relacionadas à distribuição de energia, incluindo os padrões de qualidade do produto. Com objetivo de monitorar a qualidade do produto “energia elétrica” através do conteúdo harmônico gerado pela rede elétrica da instituição, propõe-se uma metodologia para as analise utilizando técnicas de inteligência computacional (IC) e mineração de dados para análise dos dados coletados por medidores de qualidade de energia instalados nos principais setores desta instituição, e no ponto de acoplamento comum do consumidor e consequentemente estabelecer a relação entre as correntes harmônicas das cargas não lineares com a distorção harmônica no ponto de acoplamento comum. Aplicou-se o processo do KDD, incluindo coleta, seleção, limpeza, integração, transformação e redução, mineração, interpretação e avaliação dos dados, com objetivo de monitorar a qualidade do produto “energia elétrica” através do conteúdo harmônico gerado pela rede elétrica da instituição de ensino. Na fase de mineração de dados “Data Mining”, utilizou-se o classificador Naive Bayes. Os resultados obtidos evidenciaram que o processo KDD possui aplicabilidade na análise da Distorção Harmônica Total de Tensão no Ponto de Acoplamento Comum podendo ser aplicado em qualquer área comercial, residencial e industrial.
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Análises multifísica via método de elementos finitos para o auxílio à manutenção preditiva em transformadores de potência.
(Universidade Federal do Pará, 2018-09-21) SOUSA, Antonio Roniel Marques de; NUNES, Marcus Vinícius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447
O Sistema Interligado Nacional (SIN) é um sistema de fundamental importância no panorama brasileiro. Sua função é conectar eletricamente os centros geradores e os centros consumidores, sendo eles empresariais, comercias ou residenciais. Os principais equipamentos responsáveis pela conexão e transmissão de energia elétrica dos centros geradores aos consumidores são os transformadores de potência. Esses equipamentos estão sujeitos a diversos tipos de falhas que podem afetar seus componentes chegando, em alguns casos, a comprometer a operação deste equipamento e, em consequência, o abastecimento de energia elétrica. Desta forma, neste trabalho é realizada uma análise multifisica nos transformadores de potência, acoplando simulações eletromagnéticas, térmicas e estruturais com o objetivo de fornecer ao operador informação sobre o momento ideal para a realização de manutenções preditivas, evitando paradas não planejadas. Para isso, foram utilizadas simulações computacionais por meio do Método de Elementos Finitos (MEF) e, a partir disso, foram analisadas as diversas situações as quais esses equipamentos podem ser submetidos, tanto na condição nominal, quanto em condições extremas de funcionamento, como corrente de inrush e corrente de curto-circuito. Nesta perspectiva, foram realizadas análises dos efeitos que a dilatação térmica e as forças axiais e radiais exercem, contribuindo para possíveis defeitos nesses equipamentos. Como objeto de estudo, as simulações foram realizadas em um transformador monofásico de 50 MVA, equipamento que encontra-se em funcionamento na região norte do país. Para melhor validação da metodologia utilizada neste trabalho, as simulações foram validadas com dados reais de medição e com resultados presentes em literaturas atuais. Desta forma, este trabalho apresenta uma metodologia que pode auxiliar o quadro técnico de uma indústria na decisão do momento adequado de parada em um transformador de potência para a realização de manutenções preditivas.
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Analysis of classical and advanced control techniques tuned with reinforcement learning
(Universidade Federal do Pará, 2023-09-01) SILVA, Daniel Abreu Macedo da; SILVEIRA, Antonio da Silva; http://lattes.cnpq.br/1828468407562753
A teoria de controle é utilizada para estabilizar sistemas e obter respostas específicas para cada tipo de processo. Controladores clássicos, como o PID utilizado nesta pesquisa, são difundidos globalmente nas indústrias, isto por possuírem topologias bem estudadas pela literatura e serem facilmente aplicados em microcontroladores ou controladores lógico programáveis; já os avançados, como GMV, GPC e LQR também utilizados neste trabalho, possuem certa resistência em aplicações comuns das indústrias de base, mas são muito utilizados em sistemas de energia, aerospaciais e robóticos, pois a complexidade e estrutura desses métodos gera robustez e alcança desempenhos satisfatórios para processos de difícil controle. Neste trabalho, esses métodos são estudados e avaliados com uma abordagem de sintonia que utiliza o aprendizado por reforço. São aplicadas duas formas de sintonia para os controladores, estas são o método da Repetição e Melhora e o método de Jogos Diferenciais. O primeiro utiliza iterações offline, onde o agente do processo é a técnica de controle escolhida, que trabalha com os índices de desempenho e robustez como ambiente (métrica de como o processo está evoluindo), sendo capaz de organizar uma política de ajuste para o controlador, que se baseia em recompensar o fator de ponderação até obter o critério de parada do processo (resposta desejada). O segundo método se baseia em utilizar estratégias de reforço que recompensam o controlador conforme a resposta se modifica, assim o LQR aprende as políticas de controle ideais, adaptando se às mudanças do ambiente, o que permite obter melhor desempenho por recalcular os tradicionais ganhos encontrados com a equação de Ricatti para sintonia do regulador; neste método, os jogos diferenciais são utilizados como uma estrutura para modelar e analisar sistemas dinâmicos com múltiplos agentes. Para validar o que é apresentado, o Motor Tacogerador e o Ar Drone são escolhidos. O Motor Tacogerador é modelado com a estimação dos mínimos quadrados em uma estrutura ARX-SISO para avaliação do primeiro método de sintonia. O Ar Drone é modelado com uma abordagem em espaço de estados para avaliação do segundo método de sintonia.
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Aplicação de método de reconstrução de sinais baseado em decomposição variacional de modos no processamento de sinais de descargas parciais
(Universidade Federal do Pará, 2024-09-23) ALMEIDA, Vanilze Vaz Monteiro de; NUNES, Marcus Vinícius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447
Os equipamentos de alta tensão do sistema elétrico estão sujeitos a degradação do isolamento elétrico, favorecendo a evolução da atividade de descargas parciais (DP), que por sua vez são fatores determinantes nas falhas de operação destes ativos, gerando grandes prejuízos. Nesse sentido, a análise dos sinais de DP para uma boa representação das condições de operação é essencial, pois auxilia na tomada de decisões assertivas na manutenção preditiva de equipamentos, além de compreender seus impactos. O procedimento de aquisição de DP se dá por meio de medições com dispositivos invasivos ou não, que mostram a ocorrência deste fenômeno sob condições de funcionamento em campo ou em laboratório. Contudo, esta aquisição está sujeita a interferências, implicando em sinais de DP imersos em ruído, os quais podem ser advindos da própria natureza eletromagnética dos equipamentos utilizados ou de forma externa. Verifica-se então a necessidade de implementação de técnicas de redução de ruído e reconstrução de sinais que garantam uma boa representação das DP, permitindo uma análise precisa através da minimização da perda de características do sinal para estudos posteriores. Sendo assim, neste trabalho foi realizado um estudo de quatro técnicas de redução de ruído para sinais de DP: a Decomposição Variacional de Modos (Variational Mode Decomposition - VMD), a Filtragem Adaptativa com algoritmo de Mínimos Quadrados Médios (Least Mean Square -LMS), a Transformada Wavelet com Limiarização Brusca/Rígida (Wavelet Transform with Hard Thresholding - HTWT) e a Transformada Wavelet com Limiarização Suave (Wavelet Transform with Soft Thresholding - STWT), para reconstrução de sinais reais de DP obtidos de medições com Transformador de Corrente de Alta Frequência (HFCT). Os resultados obtidos do processo de filtragem dos sinais foram avaliados a partir de métricas como a Raiz do Erro Quadrático Médio (Root Mean Square Error - RMSE), a Relação Sinal-Ruído (Signal-to-Noise Ratio - SNR) e o Coeficiente de Correlação (CC), que demonstraram a importância da metodologia de filtragem com a incorporação da VMD e da variação dos parâmetros e sequências de filtragem estabelecidas.
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Augmentação estocástica com horizonte de predição estendido baseada no PID para um sistema multivariável
(Universidade Federal do Pará, 2019-10-25) CRUZ, Jahyrahã Leal dos Santos; SILVEIRA, Antonio da Silva; http://lattes.cnpq.br/1828468407562753
Esta pesquisa objetiva investigar e projetar um sistema de controle baseado na Augmentação Estocástica com Horizonte de Predição Estendido com 10-passos à frente, em que a agumentação consiste na junção das características de um controlador linear com um controlador preditivo estocástico, resultando em um sistema de controle com garantias de robustez com características preditiva, linear e estocástica. Para aplicação da Augmentação Estocástica, os controladores escolhidos são, o controlador PID clássico e o controlador GMV incremental, os quais são augmentados, resultando em um controlador com horizonte de predição estendido, o controlador AEHP. De modo que, o controlador PID clássico no domínio de tempo discreto é comparado com o controlador preditivo AEHP. Ambos os controladores são testados em um processo de bancada, por simulação, que representa a dinâmica de um helicóptero, sendo este denominado Helicóptero 2DOF (H2DOF), fabricado pela empresa Quanser. O H2DOF é um sistema multivariável, cujo modelo no espaço de estado é transformado para a forma de função de transferência, gerando dois sistemas SISO, um para o ângulo de arfagem e outro para o ângulo de guinada, em que as influências do acoplamento são consideradas para o sistema. A transformação para função de transferência reduz a complexidade do sistema multivariável, permitindo a utilização de uma lei de controle mais simples. Além disso, é realizado o emparceiramento de entrada e saída, para verificar qual entrada é mais sensível a uma determinada saída, por meio do método da matriz de ganhos relativos. E para a comprovação da eficiência do sistema de controle baseado na Augmentação Estocástica com Horizonte de Predição Estendido, são realizados testes por simulação no ambiente de software da MathWorks®, sendo estes, teste de desempenho dos horizontes de predição, acoplamento do sistema, perturbação de carga na saída e perturbação gaussiana. Em que, os testes são avaliados por meio de índices de desempenho e robustez. De forma que, o controlador preditivo AEHP, obteve os melhores resultados para maioria dos índices de desempenho com garantias de robustez, se comparado com o controlador PID clássico no domínio de tempo discreto.
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Avaliação da influência da configuração de controladores de carga no desempenho de geradores fotovoltaicos suprindo uma nanorrede de distribuição em corrente contínua
(Universidade Federal do Pará, 2022-09-09) ALBUQUERQUE, Luana Oliveira de; MACÊDO, Wilson Negrão; http://lattes.cnpq.br/3386249951714088
Este trabalho apresenta uma avaliação da produtividade de geradores fotovoltaicos, utilizando se diferentes configurações em controladores de carga empregados em sistemas isolados, estando estes controladores interconectados formando uma nanorrede de distribuição em corrente contínua. Para apoiar o estudo, realiza-se uma contextualização dos usos de microrredes e a apresentação da nanorrede utilizada, que se encontra instalada na área de testes do Grupo de Estudos e Desenvolvimento de Alternativas Energéticas (GEDAE) da Universidade Federal do Pará. Ao longo do trabalho indicam-se os principais equipamentos responsáveis pela formação de rede neste tipo de sistema, sendo eles os controladores de carga, associados a sistemas de armazenamento de energia e geradores fotovoltaicos. Neste sentido, adotam-se configurações diferentes das recomendadas pelos fabricantes, mas dentro dos limites aceitáveis, com o intuito de aumentar a produtividade dos geradores fotovoltaicos e diminuir as perdas por captura. De acordo com os resultados obtidos, quando apenas um sistema de geração e armazenamento estava em operação foi constatado o aumento da produtividade da geração e a diminuição de perdas por captura; quando analisada a nanorrede com todos os sistemas em operação, com configurações distintas, foi constatada a diminuição das perdas por captura, mas o aumento da produtividade não pode ser identificado, por conta, principalmente, do intercâmbio de energia presente na nanorrede.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação de algoritmos evolucionários multiobjetivo para o problema de alocação de bancos de capacitores na presença de harmônicos
(Universidade Federal do Pará, 2017-08-10) KATAOKA, Vitor da Silva; BEZERRA, Ubiratan Holanda; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
O crescimento dos grandes centros urbanos traz como consequência imediata o aumento das cargas nos sistemas de distribuição. Além disso, a crescente demanda implica em igual crescimento no consumo de reativos, que, como já se sabe, são sinônimos de perdas nos sistemas de potência, bem como de comprometimento de alguns de seus componentes. Dessa forma, é grande o desafio das concessionárias de distribuição de energia elétrica, uma vez que a dinâmica da carga imprime um maior esforço no que diz respeito ao planejamento da expansão e de melhorias no sistema. Como forma de mitigar os problemas gerados, a instalação de bancos de capacitores surge como solução prática, econômica e consolidada tecnicamente. Entretanto, há de se pensar no dimensionamento e posição de instalação dos bancos, de modo que alcancem o melhor desempenho possível. Paralelamente, o crescimento de cargas nos sistemas de distribuição introduz um novo paradigma, a presença de harmônicos provenientes de cargas não lineares. Uma das peculiaridades da presença simultânea de harmônicos e capacitores dentro de uma mesma rede elétrica é a possibilidade de ocorrência do fenômeno da ressonância, em que o valor das amplitudes de alguns componentes harmônicos ultrapassam os limites aceitáveis, produzindo diversos efeitos indesejados. Nesse contexto, este trabalho propõe a comparação entre duas técnicas evolucionárias de otimização multiobjetivo, o NSGA-II e o SPEA2, para a solução do Problema de Alocação e Dimensionamento de Bancos de Capacitores (PADBC) em redes de distribuição radiais, considerando os efeitos dos harmônicos na presença de cargas não lineares.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação de desempenho operacional de microgeração e minigeração solar fotovoltaica em edificação comercial, industrial, residencial e pública no Estado do Pará
(Universidade Federal do Pará, 2022-11-18) MONTEIRO, Weslley Leão; MACÊDO, Wilson Negrão; http://lattes.cnpq.br/3386249951714088
Este trabalho avalia o desempenho operacional de diferentes Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede Elétrica, instalados em 5 (cinco) unidades consumidoras, quatro na região metropolitana de Belém/PA e um em Santarém/PA, classe de consumo: Residencial, Comercial, Industrial e Pública, de modo a contribuir para a construção do conhecimento científico e tornar público valores de desempenho de geradores fotovoltaicos conectados à rede convencional na região Norte do País. Para isso, considerou-se para cálculos dos índices de mérito os dados de produção de eletricidade disponibilizado pela plataforma de monitoramento online do inversor de conexão à rede de cada SFCR, nos anos de 2019 a 2021. Para os sistemas em que apresentaram falhas na plataforma de monitoramento, considerou-se os dados apresentados no display do inversor. Para o cálculo da produtividade final (YF) de dois sistemas considerou-se o valor da potência real do gerador fotovoltaico através de ensaios de curva I-V realizadas a sol real com traçador de curvas (Solar IVe) disponibilizados pelo GEDAE/UFPA, considerando medições realizadas em um arranjo de um subsistema. Para o cálculo estimado de desempenho global considerou-se a base de dados do Meteonorm v8.0 para obtenção de irradiação no plano dos GFV. Os resultados obtidos neste trabalham permitem comparar o desempenho global estimado dos sistemas tornando evidentes que os resultados operacionais estão diretamente relacionados à solução implementada em cada sistema, às boas práticas durante as instalações, e a importância do controle mais rigoroso e contínuo do monitoramento dos SFCR.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação do desempenho das funções de controle volt-watt e volt-var em inversores fotovoltaicos integrados nas redes de distribuição
(Universidade Federal do Pará, 2018-03-27) WANZELER, Tiago Machado; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
Esta dissertação aborda alguns dos principais problemas operacionais enfrentados pelos operadores de redes de distribuição devido à elevada integração de geradores fotovoltaicos (FV), tais como sobretensões e comutações excessivas de tape nos autotransformadores reguladores de tensão. Essas situações estão sendo continuamente estudadas, tendo em vista que podem causar problemas de qualidade de tensão e reparos em reguladores de tensão. O problema da sobretensão pode ser causado por uma injeção significativa de potência ativa da geração FV à rede. Paralelamente, as variações rápidas e significativas na potência ativa injetada pelo gerador FV, associadas com os transitórios de nuvens, podem resultar no aumento excessivo de comutações de tape no regulador de tensão, que podem acabar diminuindo a vida útil e aumentar a quantidade de manutenções realizadas nestes equipamentos. Neste contexto, surgiram as funções de controle Volt-Watt e Volt-Var prensentes nos inversores FV inteligentes, que foram adicionadas em estudos recentes para mitigar as sobretensões. Este trabalho mostra como as funções de controle Volt-Watt e Volt-Var mitigam os problemas de sobretensão e regulação de tensão em redes de distribuição com presença de geradores FV. Simulações de fluxo de potência de séries temporais em alimentadores simples de BT e MT com presença da geração FV foram realizadas em cenários de alta e baixa variabilidade solar.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação do impacto econômico da conexão de veículos elétricos e da geração eólica em redes inteligentes de energia
(Universidade Federal do Pará, 2018-02-26) VIEGAS, Marcel Augusto Alvarenga; NUNES, Marcus Vinicius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447; AFFONSO, Carolina de Mattos; http://lattes.cnpq.br/2228901515752720
Esta dissertação de mestrado apresenta uma ferramenta de gerenciamento de energia de um sistema de energia no contexto Smart Grid que contém Veículos Elétricos inseridos como cargas e Geração Eólica. A técnica de otimização utilizada foi Recozimento Simulado, a fim de minimizar o custo total de energia da rede em estudo. Foram adotadas três estratégias de carregamento: Carregamento no Horário de Ponta, Carregamento Fora de Ponta e Carregamento Inteligente, além de técnicas de Gerenciamento pelo Lado da Demanda. Além do processo de carregamento, também será estudado o descarregamento da bateria dos veículos elétricos, preferencialmente, no pico da curva de carga, bem como a possibilidade de fornecer energia à rede elétrica através do parque eólico a fim de suprir tanto a carga própria do sistema quanto à carga de Veículos Elétricos inserida através da criação de uma estação de carregamento / descarregamento. O sistema utilizado é IEEE 39 barras (New England). Os resultados provaram a eficácia do método proposto e a importância de se considerar além da distribuição, a geração e a transmissão em estudos de planejamento, de expansão e de operação de Redes Inteligentes de Energia que possuam Veículos Elétricos e Geração Eólica a elas conectados.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação dos impactos da recarga de veículos elétricos na vida útil de transformadores de distribuição
(Universidade Federal do Pará, 2023-10-30) BARROS, Amanda Monteiro Pinto; AFFONSO, Carolina de Mattos; http://lattes.cnpq.br/2580696185627481
O objetivo desta dissertação é apresentar uma avaliação comparativa dos impactos decorrentes das práticas da recarga de veículos elétricos (VEs) com baterias de curto e longo alcance sob diferentes níveis de potência sobre a vida útil de transformadores de distribuição. Esta pesquisa se baseia na combinação de informações reais de consumo de energia elétrica coletadas em East Midlands, no Reino Unido, bem como de dados de recarga de veículos elétricos coletados por meio de um projeto experimental também realizado no Reino Unido. Este estudo examina de maneira detalhada a temperatura do ponto mais quente do transformador, e calcula o fator de envelhecimento desse equipamento utilizando o modelo térmico apresentado no IEEE Standard C57.91. Como resultado, este estudo revela que os efeitos causados pelos veículos elétricos de longo alcance são mais intensos, por utilizar uma potência de recarga mais alta e sua recarga ter maior duração. Conforme o nível de penetração dos veículos aumentam, constatou-se um aumento considerável na carga do transformador e na temperatura do ponto mais quente, especialmente no inverno, quando a demanda residencial é maior. Em veículos com baterias de 75 kWh, mesmo em níveis de penetração relativamente baixos, a partir de um nível de penetração de 30% já se notam violações severas da temperatura do ponto mais quente, contribuindo para a redução da vida útil do equipamento.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação operacional dos efeitos do perfil de demanda de quatro sistemas de microgeração fotovoltaica conectados à rede
(Universidade Federal do Pará, 2018-06-29) PARIJÓS JÚNIOR, Ivan Ruy de; PEREIRA, Edinaldo José da Silva; http://lattes.cnpq.br/9596575345034065; MACÊDO, Wilson Negrão; http://lattes.cnpq.br/3386249951714088
O tema qualidade de energia elétrica é amplamente pesquisado no meio científico.Diversos fenômenos que afetam a qualidade da energia, e suas consequências, têm sido investigados. Quando se trata de qualidade de energia envolvendo a operação de um sistema fotovoltaico conectado à rede, a preocupação principal é com a operação do inversor, equipamento esse responsável por fazer a interface do gerador fotovoltaico com a rede. A inserção da geração fotovoltaica na rede elétrica requer atenção acerca de certos fatores como a alteração da curva de carga de unidades consumidoras, bem como a elevação nos níveis de tensão, a presença de componentes harmônicas no sinal de corrente da saída do inversor e a variação do fator de potência da unidade consumidora. Este trabalho tem por objetivo realizar testes e avaliar alguns dos aspectos que podem influenciar a qualidade da energia com a inserção de geração fotovoltaica na rede de distribuição, mas também associado com o perfil de demanda do consumidor. Para isso utilizou-se quatro sistemas fotovoltaicos conectados à rede (SFCR), bem como foi montada uma bancada de testes e aquisição de dados para monitorar a operação desses sistemas. Neste trabalho é possível observar que a operação dos SFCR provoca alterações nos níveis de tensão no ponto de acoplamento comum, bem como a interação SFCR e carga causa alterações no perfil de demanda medido pela rede, implicando em uma distorção harmônica total na corrente (THDi) e FP medidos pelo lado da rede, diferentes dos medidos na carga e na saída do inversor. Observou-se que o SFCR pode contribuir tanto para o aumento como para a redução da THDi vista pela rede elétrica local, onde a maior contribuição para distorção harmônica na corrente entregue pela rede está atrelada ao perfil de demanda da carga.