Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica - PPGEE/ITEC

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O Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) do Instituto de Tecnologia (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA) foi o primeiro e é considerado o melhor programa de pós-graduação em Engenharia Elétrica da Região Amazônica. As atividades acadêmicas regulares dos cursos de mestrado e doutorado são desenvolvidas principalmente nas Faculdades de Engenharia Elétrica e Engenharia de Computação, supervisionadas pela Coordenação do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (CPPGEE).

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Acesso aberto (Open Access)
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.
Acesso aberto (Open Access)
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.
Acesso aberto (Open Access)
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.
Acesso aberto (Open Access)
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.
Acesso aberto (Open Access)
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.
Acesso aberto (Open Access)
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.
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 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.
Acesso aberto (Open Access)
Cálculo de perdas técnicas e não técnicas nas redes de distribuição de energia elétrica usando a definição de impedância equivalente de perdas
(Universidade Federal do Pará, 2018-10-17) PAYE, Juan Carlos Huaquisaca; BEZERRA, Ubiratan Holanda; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813
Este trabalho apresenta um novo conceito denominado Impedância Equivalente de Perdas (IEP) que é caracterizado por ser um método prático e econômico que permite calcular perdas técnicas e não técnicas em redes de distribuição de energia elétrica com uma boa precisão, para o qual é utilizado dados que qualquer empresa de distribuição possui, como as contas de energia dos consumidores, os parâmetros elétricos da rede e as medições de potências e correntes na saída da subestação. Para mostrar a aplicação deste método, este documento abrange o processamento dos dados e descrição do software usado para simular a operação de sistemas elétricos testes IEEE 13 e 37 barras, considerando que eles apresentam perdas técnicas e não técnicas. Além disso, estes sistemas são avaliados com diferentes condições de operação, incluindo a incorporação de um gerador fotovoltaico. Os casos avaliados neste trabalho mostram que o método pode ser utilizado para planejar e monitorar as redes de distribuição de energia elétrica considerando a separação de perdas técnicas e não técnicas, para que no futuro as ações de redução dessas perdas possam ser gerenciadas, já que a perda de energia elétrica sem gerenciamento traduz-se em perdas econômicas consideráveis tanto para as concessionárias quanto para os consumidores e indiretamente para o país. Os resultados apresentados nesta dissertação, sobre a aplicação da Impedância Equivalente de Perdas no cálculo das perdas técnicas e não técnicas demonstraram a eficácia do método proposto, vislumbrando-se um grande potencial para a aplicação desse procedimento nas empresas de energia elétrica, principalmente nas distribuidoras de energia.
Acesso aberto (Open Access)
Comparação entre regressão linear, redes neurais artificiais e árvores de regressão para quantificação do impacto harmônico de múltiplas cargas em redes elétricas de distribuição.
(Universidade Federal do Pará, 2018-11-19) PAIXÃO JÚNIOR, Ulisses Carvalho; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
Nos últimos anos, o desenvolvimento socioeconômico da população, o crescimento dos setores comercial e industrial, assim como a instalação cada vez mais crescente de novas cargas, têm gerado grande evolução na demanda do consumo de energia elétrica. Por sua vez, buscando obter sistemas mais eficientes, os fabricantes têm produzido equipamentos energeticamente mais eficientes para utilização residencial, comercial e industrial. No entanto, essas cargas, devido à sua não linearidade, têm contribuído significativamente para o aumento dos níveis de distorção harmônica de tensão e corrente, elevando a preocupação dos gestores do setor elétrico quanto a qualidade de energia elétrica (QEE), principalmente, pela dificuldade na identificação da origem da distorção harmônica. Logo, visando antecipar os efeitos harmônicos e atender a regulamentação vigente, por meio de técnicas computacionais, no presente trabalho dá-se ênfase no ponto de acoplamento comum (PAC), independente das características de consumo e cargas, com o intuito de avaliar os impactos harmônicos em sua rede, além de comparar o nível de confiabilidade das técnicas por meio do erro absoluto médio (EAM). A metodologia proposta utiliza o software de Sistema de Qualidade de Energia Elétrica (SISQEE) que possibilita a utilização de três técnicas computacionais distintas, sendo Regressão Linear, Redes Neurais Artificiais e Árvores de Regressão, para avaliar a contribuição harmônica de cada alimentador no ponto de interesse das redes elétricas escolhidas. Para comprovar a validade da metodologia, são elaborados dois estudos de caso baseadas em medições reais em uma universidade e em um polo industrial. As medições foram realizadas com o período mínimo amostral de sete dias através de analisadores de QEE, conforme procedimentos de distribuição da ANEEL (PRODIST). Como resultado da QEE, verificou-se o quanto cada alimentador impacta a distorção de tensão e corrente no PAC, além de classificar os alimentadores com relação a seu respectivo impacto na rede elétrica estudada. Também como resultado, os estudos propiciaram a avaliação de desempenho entre as diferentes técnicas, com diferentes intervalos de tempo (semanal, diário e por patamar de carga), permitindo classificar o comportamento e a confiabilidade de cada técnica em cada período. Como conclusão do trabalho, os métodos propostos e as análises apresentadas dão subsídios aos gestores para efetuar uma ação mitigadora mais eficiente dos impactos harmônicos causados na rede elétrica e, também, identificar as diferenças entre as técnicas e seu grau de confiabilidade, de acordo com os intervalos temporais estudados.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento e modelagem de uma nanorrede de distribuição em corrente contínua em baixa tensão com sistemas de geração distribuída
(Universidade Federal do Pará, 2019-10-23) TORRES, Pedro Ferreira; MACÊDO, Wilson Negrão; http://lattes.cnpq.br/3386249951714088
O conceito de minirredes de distribuição em corrente contínua (c.c.) vem ganhando espaço na academia e na indústria no que diz respeito ao desenvolvimento de aplicações de redes de distribuição com grande inserção de geração distribuída e sistemas de armazenamento de energia. A adoção de um sistema de distribuição em corrente contínua facilita a integração de fontes como a geração fotovoltaica e a eólica e de sistemas de armazenamento, como baterias, uma vez que estas tecnologias em geral operam intrinsecamente em corrente contínua. Neste sentido, este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma nanorrede de distribuição em corrente contínua (NDCC) instalada no laboratório do Grupo de Estudos e Desenvolvimento de Alternativas Energéticas (GEDAE), da Universidade Federal do Pará. A rede desenvolvida é composta por três sistemas de geração fotovoltaica (FV) e armazenamento em bancos de baterias e três bancos de carga majoritariamente resistiva, distribuídos ao longo dos 200 m de rede de topologia em anel, em um barramento de 24 Vcc. Foram desenvolvidas duas metodologias de simulação capazes de reproduzir o comportamento operacional da nanorrede em condições estáticas e dinâmicas, possibilitando a avaliação do desempenho da rede ao longo de um dia de operação. Também foram realizados ensaios com medições em pontos estratégicos da rede, a fim de avaliar o comportamento do sistema mediante condições especificas de funcionamento, normais e em contingência. Os resultados obtidos atestam a capacidade da nanorrede em atender as cargas de maneira confiável, desde que respeitadas as limitações do sistema de geração e armazenamento de energia implementados. Além disso, verificou-se que as características relativas à topologia do controlador de carga comercial utilizado para compor a nanorrede de distribuição em corrente contínua são benéficas à qualidade da energia para o porte e topologia da rede desenvolvida.
Acesso aberto (Open Access)
Estimativa da capacidade de hospedagem de geração distribuída em redes de distribuíção via algoritmos genéticos
(Universidade Federal do Pará, 2019-03-29) SOUSA, Alana Lima de; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
A utilização de fontes de energia próximas aos centros consumidores na forma de Geração Distribuída (GD) vem ganhando destaque no cenário mundial. A alta penetração de GD mudará o paradigma de operação dos sistemas elétricos de tal forma a afetar a qualidade da energia elétrica entregue aos consumidores. A potência ativa injetada pela GD provoca diversas consequências para os sistemas de distribuição, sendo a sobretensão a mais impactante delas. A inversão de fluxo de potência causada pela GD eleva as tensões da rede de distribuição, podendo levar a sobretensões e consequentemente o desligamento da própria GD. Durante a operação com fator de potência unitário da GD, os operadores de distribuição evitam a sobretensão pela redução de potência ativa da GD. É neste cenário que surge o conceito da Capacidade de Hospedagem (CH) da GD, o qual tem o objetivo de estimar a potência máxima injetada pela GD sem comprometer a qualidade da tensão do sistema. Esta dissertação de mestrado estima a capacidade de hospedagem da GD em sistemas de distribuição de média tensão usando Algoritmo Genético (AG), considerando como principal fator limitante o problema da sobretensão. Os testes de desempenho foram realizados nos sistemas IEEE 33 barras e IEEE 69 barras.
Acesso aberto (Open Access)
Formulação analítica para estudo de redes de distribuição ativas considerando a presença de reguladores de tensão
(Universidade Federal do Pará, 2019-09-26) BRITO, Hugo Rodrigues de; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
Reguladores de tensão (RTs) localizados em alimentadores radiais de média tensão têm participação recorrente em diversas estratégias de mitigação dos impactos da interconexão de unidades de geração distribuída (GD). Entretanto, análises expeditas de parâmetros característicos de redes de distribuição ativas não costumam considerar o efeito das comutações de tape dos RTs em seus equacionamentos. Esta dissertação propõe uma formulação analítica para avaliar a influência desses dispositivos, baseada na adaptação matemática de equações clássicas da literatura. O aparato teórico deduzido diz respeito à variação de tensão ao longo da linha, ao requerimento de potência reativa, às perdas elétricas do sistema e à capacidade de hospedagem de GDs. A proposta é validada via estudos comparativos em um sistema-teste simples, bem como em um alimentador rural extenso de 34,5 kV que inclui dois RTs em conexão cascata e uma GD de elevada penetração em sua extremidade. O Open Distribution Simulator Software (OpenDSS) é utilizado para fins de modelagem e simulações de fluxo de carga convencional e de séries temporais. Os resultados evidenciam os méritos da formulação desenvolvida na correta estimação de parâmetros de redes de distribuição ativas com a presença de RTs, o que caracteriza uma melhoria em relação às ferramentas convencionais para estudos preliminares de integração de GDs.
Acesso aberto (Open Access)
Gerenciamento ótimo de um sistema de armazenamento de energia utilizando recozimento simulado
(Universidade Federal do Pará, 2018-01-18) ANGELIM, Jorge Henrique Costa; AFFONSO, Carolina de Mattos; http://lattes.cnpq.br/2228901515752720
Este trabalho propõe uma metodologia de gerenciamento de energia de uma rede em um campus universitário, que possui uma usina solar fotovoltaica e um sistema de armazenamento de energia, operando conectado à rede principal. O método tem como objetivo minimizar a compra de energia da rede externa aplicando a ferramenta de otimização Recozimento Simulado para determinar o perfil diário de carga e descarga do banco de baterias, considerando restrições técnicas e operacionais. Nas simulações foram consideradas a dinâmica da demanda e da disponibilidade de recurso solar, bem como da tarifa de energia ao longo do dia, aproveitando a energia armazenada em momentos de tarifa mais barata e maior disponibilidade de geração solar em momentos de pico, reduzindo assim o custo diário de operação. Os resultados evidenciaram a aplicabilidade da ferramenta de otimização, determinando pontos de operação do sistema de armazenamento que maximizaram o aproveitamento dos recursos disponíveis.
Acesso aberto (Open Access)
Grau de confiabilidade operacional de transformadores de instrumentos para sistemas de energia elétrica
(Universidade Federal do Pará, 2018-06-21) SOUSA, Eleanor Dias de; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
Os transformadores de instrumentos (TIs) tais como: transformadores de corrente (TCs), transformadores de potencial (TPs) e os transformadores de potencial capacitivo (TPCs) constituem equipamentos fundamentais nos sistemas que envolvem proteção, comando, controle, supervisão e medição relacionados ao Sistema Elétrico de Potência - SEP. A finalidade de avaliar a confiabilidade de equipamentos de subestações, em especial TCs e TPs, e do impacto causado às Funções de Transmissão (FT) a que estes equipamentos pertencem, é para melhor gerenciamento das programações de manutenções, visando a minimização dos desligamentos programados, a eliminação ou redução dos desligamentos intempestivos e restrições operativas para o Sistema de Transmissão do Pará - PA. A escolha dos TIs para esta dissertação, deveu-se às ocorrências de explosões em TCs entre os anos de 2015 a 2016, e alguns casos de divergências em medições relacionadas a TPs, sendo que estes equipamentos se encontram instalados nas subestações pertencentes a Eletrobrás Eletronorte-PA. O objetivo é propor uma metodologia para controle de TIs baseado em métodos estatísticos que considerem para ambos equipamentos (TCs e TPs): o histórico de manutenção, locais de instalação, as diversas famílias, tempo de operação, ocorrências sistêmicas e tempo de vida útil, para estimar grau de confiabilidade operacional destes equipamentos com base em desvio padrão, a ser aplicado nas subestações da Regional de Operação do Pará. Visando a confiabilidade de diagnósticos complementares e apoio ao planejamento da manutenção, com o intuito de reduzir o impacto financeiro negativo causado por aplicação de Parcelas Variáveis (PVs) intempestivas e/ou restrições operativas. Auxiliando em decisões gerenciais quanto a previsão de possíveis substituições de TCs e TPs que possam vir a falhar, permitindo a garantia de continuidade dos serviços de transmissão de energia elétrica do Pará aplicando os conceitos de Qualidade de Energia Elétrica, com foco na qualidade de serviços.
Acesso aberto (Open Access)
Impacto técnico e econômico da integração de uma geração distribuída de alta capacidade em um sistema de distribuição com reguladores de tensão em cascata
(Universidade Federal do Pará, 2019-11-14) COSTA, Marcelo Sousa; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
Esta dissertação analisa o impacto técnico e econômico da integração de uma geração distribuída (GD) de alta capacidade em um sistema de distribuição composto por dois alimentadores, ambos com dois reguladores de tensão (RTs) em cascata. Redes de distribuição com a presença de geração distribuída de alta capacidade podem submeter o RT a cenários de reversão fluxo de potência ativa que, dependendo dos modos de controle “Fluxo Bidirecional Ativo até o Limite Oposto” e “Fluxo Inverso por Cogeração”, resultam em situações anormais, as quais podem levar o regulador de tensão a perder sua capacidade de regulação. Como consequência, os consumidores podem ser submetidos a subtensão ou sobretensão severa. Este fenômeno, no qual o regulador de tensão perde a capacidade de controlar a tensão na barra desejada, é conhecido na literatura técnica como reverse power tap changer runaway condition ou condição de runaway do RT em caso de fluxo inverso. Além disso, GDs de alta capacidade, dependendo da sua localização no sistema de distribuição, podem provocar sobretensões críticas. Algumas ações podem sem realizadas para reduzir ou mitigar este efeito, como realizar a reconfiguração dos alimentadores, alterações do setpoint do regulador de tensão e modificação do modo de controle da GD. A avaliação econômica foi feita para todos os cenários operativos estudados, destacando, além do impacto técnico, o impacto financeiro para os clientes e distribuidora.
Acesso aberto (Open Access)
Manutenção preditiva em sistemas elétricos de potência utilizando registros de dispositivos eletrônicos inteligentes (IEDS)
(Universidade Federal do Pará, 2019-11-08) SILVA, Vanderson Geraldo Aranha da; BEZERRA, Ubiratan Holanda; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813
Hoje, as empresas de geração e transmissão de energia elétrica são remuneradas pelas disponibilidades de suas funções de transmissão (FTs) e não mais por aquilo que é gerado e transmitido no Sistema Interligado Nacional (SIN). Diante desse contexto, cada vez mais, esforços são envidados pelas empresas geradoras e transmissoras de forma que desligamentos intempestivos não ocorram, ou sejam evitados. Além das perdas de receitas quando de desligamentos intempestivos ocorrem no sistema, as empresas são submetidas a um rígido processo de fiscalização por parte dos órgãos reguladores, como o Operador Nacional do Sistema e a Agência Nacional de Energia Elétrica. Investimentos em tecnologia estão permitindo novos rumos para a operação e manutenção dos equipamentos de potência, uma vez que dispositivos de alta capacidade de processamento de dados estão viabilizando técnicas otimizadas de manutenção preditiva baseadas na proteção, no controle e no monitoramento das grandezas elétricas do sistema elétrico, além da garantia da velocidade e segurança nas informações. Os dispositivos eletrônicos inteligentes (Intelligent Electronic Devices – IEDs) são sistemas multiprocessados com hardware e software que trabalham continuamente com medições de grandezas elétricas, proteção, comando, controle, monitoramento e possuem memórias robustas para gravar listas de eventos e formas de onda dos sinais analógicos em tempo real. Nesse trabalho serão abordados casos reais em que desligamentos de FTs foram evitados a partir das análises das listas de eventos e oscilografias dos IEDs que compõem o sistema de proteção das subestações da Eletronorte (Pará). Tal técnica de análise de dados permite que a empresa execute a manutenção preditiva de seus equipamentos de potência se antecipando ao problema, tenha informação útil para a melhor tomada de decisão, bem como torna possível a redução significativa de suas perdas financeiras no processo de operação e manutenção do seu sistema elétrico.
Acesso aberto (Open Access)
Medição de módulos fotovoltaicos a sol real por meio de dupla carga capacitiva
(Universidade Federal do Pará, 2018-08-16) BRITO, Thiago Rodrigues; MACÊDO, Wilson Negrão; http://lattes.cnpq.br/3386249951714088
Com a crescente demanda de energia elétrica ao redor do mundo, cada vez mais as fontes renováveis de energia vêm adquirindo espaço na matriz energética mundial. Nesse contexto, a energia fotovoltaica tem se destacado com altos índices de crescimento. Contudo, com a sua inserção faz-se necessário dispor de meios para avaliação do desempenho dos módulos fotovoltaicos, que pode ser realizado através da obtenção de sua curva característica I-V. A partir desta os parâmetros elétricos do módulo podem ser definidos, além de ser um indicador de possíveis falhas de fabricação, conexão ou possível sombreamento das células. Através do uso de simuladores solares, tornou-se mais rápido e confiável a obtenção de tal curva. No entanto, os altos custos de um simulador limitam o acesso a tal tipo de medição e, além disso, estes se restringem ao ensaio individual de módulos. Este trabalho busca avaliar uma metodologia para aquisição de curva I-V sob sol-real. Para isto, foram utilizadas duas cargas capacitivas e um módulo de referência para medida de irradiância e temperatura de operação do gerador fotovoltaico. As condições padrões de teste são obtidas por meio do que é descrito na norma IEC 60891. Módulos de tecnologia de silício foram testados e seus resultados confrontados com o do simulador solar presente no laboratório do GEDAE/UFPA. Os resultados obtidos indicam que dependendo da forma de cálculo e considerações acerca da medição da temperatura, esta pode ser uma metodologia adequada para medição de módulos fotovoltaicos em campo.
Acesso aberto (Open Access)
Modelagem e simulação da operação de sistemas de geração com fontes renováveis de energia suprindo minirrede de distribuição
(Universidade Federal do Pará, 2018-01-19) FERREIRA, Andreza Cardoso; GALHARDO, Marcos André Barros; http://lattes.cnpq.br/6672470707462259; PINHO, João Tavares; http://lattes.cnpq.br/0847897516772421
O presente trabalho aborda o desenvolvimento de modelos computacionais em ambiente Simulink/Matlab, a fim de simular a operação em aplicações isoladas e/ou interligadas à rede elétrica de uma minirrede de distribuição de energia elétrica com sistemas híbridos de produção de eletricidade, pertencente ao Grupo de Estudos e Desenvolvimento de Alternativas Energéticas (GEDAE), da Universidade Federal do Pará, no campus de Belém. O trabalho também descreve o sistema híbrido e seus componentes (sistemas de geração, sistemas de condicionamento de potência, minirrede e cargas propostas), bem como os modelos matemáticos, apresentando as equações dos componentes, aplicadas a estudos dinâmicos. Em seguida, os modelos dos componentes que constituem o sistema são validados e analisados a partir de dados experimentais. Apresenta-se também como resultado a integração dos modelos propostos do sistema híbrido, simulando-se três diferentes estratégias ou modos de operação como estudo de caso. O modelo desenvolvido possui a função de auxiliar esses estudos, simplificando a análise e propiciando diferentes possibilidades de simulações em curtos tempos de processamento. O objetivo principal do trabalho é disponibilizar um modelo computacional capaz de simular o comportamento de um sistema híbrido em condições de operação conectada à rede convencional ou de forma isolada.
Acesso aberto (Open Access)
Pré-despacho ótimo da geração distribuída para melhoria da operação de redes de distribuição com presença de reguladores de tensão no modo bidirecional
(Universidade Federal do Pará, 2019-09-25) SOUZA, Valéria Monteiro de; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
Os sistemas de energia elétrica têm sido significativamente alterados nos últimos anos devido à crescente integração de Geração Distribuída (GD) em suas redes. Entretanto, apesar das vantagens identificadas em se aumentar o uso de GDs, a modificação do caráter passivo dessas redes incorre em diversos impactos. Para que esses sistemas possam ter suas características de segurança, confiabilidade e robustez asseguradas, diversos estudos têm sido desenvolvidos para mitigar os problemas detectados provocados por esse tipo de geração e maximizar seus benefícios. Nesse contexto, é realizado, nesta dissertação, um estudo de integração de um Produtor Independente de Energia (PIE) em um alimentador rural extenso localizado no estado do Pará, o qual possui reguladores de tensão (RTs) em cascata e apresenta a possibilidade de manobra de rede com um alimentador vizinho. Com a conexão do PIE, os RTs desse alimentador podem ter seu fluxo de potência ativa invertido tanto pela potência injetada pela GD quanto pela reconfiguração topológica da rede, deixando-os sujeitos a perderem sua capacidade de controle com a ocorrência da condição de runaway. Sendo assim, os cenários operativos possíveis, com diferentes configurações dos RTs e considerando curvas de carga reais, foram analisados utilizando simulações realizadas no OpenDSS (Open Distribution Simulator Software). A partir da avaliação desses resultados, foi proposta uma estratégia de pré-despacho ótimo da GD do PIE visando não apenas evitar que a condição de runaway ocorra, como também contribuir para a garantia de níveis adequados de tensão e preservação da confiabilidade da rede na qual ele será integrado. Os testes de desempenho da estratégia confirmaram sua viabilidade como ferramenta de mitigação dos impactos causados por GDs de alta penetração em redes de distribuição reconfiguráveis que possuem RTs.