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 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.
Acesso aberto (Open Access)
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.
Acesso aberto (Open Access)
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.
Acesso aberto (Open Access)
Análise magnética e mecânica em transformadores sob correntes de energização e energização solidária
(Universidade Federal do Pará, 2019-10-01) LIMA, Diorge de Souza; BEZERRA, Ubiratan Holanda; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813
O transformador de potência é um dos equipamentos mais importantes no sistema elétrico de potência, permitindo a viabilidade da conexão dos centros geradores aos centros consumidores, mesmo estando a longas distâncias. O seu funcionamento de forma confiável e contínuo é de fundamental importância para a manutenção do serviço estando sujeitos a vários tipos de perturbações que podem acarretar em falhas. Nesta perspectiva, a realização de estudos do comportamento dinâmico dos enrolamentos de transformadores por meio de simulações computacionais, tem sido amplamente utilizada para avaliar de forma segura e precisa o seu funcionamento. Portanto, neste documento é apresentada a metodologia para investigação em um transformador de potência de 50 MVA por meio do método de elementos finitos para análise estática e no domínio do tempo. Com isso, o estudo foi realizado por meio de acoplamentos magneto-mecânico. Na primeira análise (estudo do circuito), utilizou-se do software ATPDraw para obter o comportamento da corrente de inrush e energização solidária durante a energização do banco de transformadores. Por conseguinte, no software ANSYS MAXWELL foram realizados os estudos magnéticos. Para isso, um modelo em 3D próximo ao real foi utilizado (levando em consideração as características da laminação do núcleo e dos enrolamentos, sendo alguns destes em formato de discos). Com isso, são apresentados como resultados o comportamento da indução magnética e das forças magnéticas nos enrolamentos do equipamento. Por fim, no software ANSYS STRUCTURAL foram realizados os estudos estruturais (mecânicos). Ainda, da mesma forma como anteriormente, foi utilizado um modelo em 3D próximo ao real, apresentando como resultados o comportamento da deformação total no enrolamento, o estresse mecânico sofrido e o grau de segurança durante a ocorrência da energização. Nas análises estáticas foram considerados três condições de operação: condição nominal, energização solidária e corrente de inrush. Para a condição nominal, utilizou-se dos dados de placa do equipamento, para a condição de energização (energização solidária e corrente de inrush) foi utilizado a maior amplitude obtida durante a simulação. Ressalta-se que para a análise no domínio do tempo, somente a condição da corrente de inrush foi analisada, tanto pelo elevado custo computacional exigido quanto por ser a pior condição constada na análise estática.
Acesso aberto (Open Access)
Aplicações de controle preventivo baseadas em árvore de decisão para aumentar a capacidade de sobrevivência a afundamentos de tensão dos geradores de indução duplamente excitados em sistemas de potência
(Universidade Federal do Pará, 2018-09-21) VIEIRA, Dione Jose Abreu; NUNES, Marcus Vinícius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447
Esta tese apresenta o desenvolvimento de uma metodologia de controle preventivo com o objetivo de aumentar a capacidade de recuperação a afundamentos de tensão (FRTC) dos geradores de indução duplamente excitados (DFIG) integrados à rede elétrica. A metodologia, baseada em árvore de decisão (DT), auxilia na monitoração e no suporte à segurança e ao controle preventivo, garantindo que os sistemas eólicos permaneçam conectados após a ocorrência de perturbações na rede elétrica. Com base em estudos off-line, a DT é utilizada com o intuito de descobrir atributos inerentes ao sistema elétrico relacionado à FRTC, fornecendo um modelo de predição rápido para aplicações em tempo real. A partir dos resultados obtidos, é possível verificar que o DFIG contribui neste contexto para a segurança da operação através da disponibilidade de despacho de potência e participação no controle de tensão. Verifica-se também que o uso da DT, além de classificar com boa precisão o estado operacional do sistema, facilita de maneira significativa a tarefa do operador, uma vez que o mesmo vai estar direcionado ao acompanhamento das variáveis realmente críticas de operação para uma determinada configuração topológica do sistema elétrico.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação da distorção harmônica total de tensão no ponto de acoplamento comum industrial usando o processo KDD baseado em medição
(Universidade Federal do Pará, 2018-03-27) OLIVEIRA, Edson Farias de; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
Nas últimas décadas, a indústria de transformação, tem proporcionado a introdução de produtos cada vez mais rápidos e 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 em decorrência da corrente conforme indicadores de Qualidade de Energia Elétrica do sistema brasileiro de distribuição de energia elétrico. O constante aumento dos níveis das distorções, principalmente no ponto de acoplamento comum, tem gerado nos dias atuais muita preocupação nas concessionárias e nos consumidores de energia elétrica, devido aos problemas que causam como perdas da qualidade de energia elétrica no fornecimento e nas instalações dos consumidores e isso têm proporcionado diversos estudos sobre o assunto. Com o intuito de contribuir com o assunto, a presente tese propõe um procedimento com base no processo Knowledge Discovery in Database - KDD para identificação das cargas impactantes das distorções harmônicas de tensão no ponto de acoplamento comum. A metodologia proposta utiliza técnicas de Inteligência computacional e mineração de dados para análise dos dados coletados por medidores de qualidade de energia instalados nas cargas principais e no ponto de acoplamento comum do consumidor e consequentemente estabelecer a correlação entre as correntes harmônicas das cargas não lineares com a distorção harmônica no ponto de acoplamento comum. O processo proposto consiste na análise das cargas e do layout do local onde a metodologia será aplicada, na escolha e na instalação dos medidores de QEE e na aplicação do processo KDD completo, incluindo os procedimentos de coleta, seleção, limpeza, integração, transformação e redução, mineração, interpretação, e avaliação dos dados. Com o propósito de contribuição foram aplicadas as técnicas de mineração de dados Árvore de Decisão e Naïve Bayes e foram testados diversos algoritmos em busca do algoritmo com resultados mais significativos para esse tipo de análise conforme apresentado nos resultados. Os resultados obtidos evidenciaram que o processo KDD possui aplicabilidade na análise da Distorção Harmônica Total de Tensão no Ponto de Acoplamento Comum e deixa como contribuição a descrição completa de cada etapa desse processo, e para isso foram comparados com diferentes índices de balanceamento de dados, treinamento e teste e diferentes cenários em diferentes turnos de análise e apresentaram bom desempenho possibilitando sua aplicação em outros tipos de consumidores e empresas de distribuição de energia. Evidencia também, na aplicação escolhida e utilizando diferentes cenários, que a carga mais impactante foi a sétima harmônica de corrente das centrais de ar condicionado para o conjunto de dados coletados.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação da segurança de sistemas de potência para múltiplas contingências usando árvore de decisão multicaminhos
(Universidade Federal do Pará, 2017-09-15) OLIVEIRA, Werbeston Douglas de; BEZERRA, Ubiratan Holanda; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
A busca de formas eficazes para promover a operação segura de sistemas de potência e aumentar a compreensão dos operadores tem encorajado a pesquisa contínua de novas técnicas e métodos que possam ajudar nessa tarefa. Nesta tese, propõe-se uma abordagem para avaliar a segurança da operação de sistemas de potência para múltiplas contingências usando a técnica árvore de decisão multi-caminhos ou (MDT, do inglês “Multiway Decision Tree”). A MDT difere de outras técnicas de árvore de decisão por estabelecer, na etapa de treinamento, um valor de atributo categórico por ramo. Essa abordagem propõe o uso de topologias (contingências) como atributos categóricos. Desta forma, a MDT melhora a interpretabilidade em relação ao estado operacional do sistema de potência, pois o operador pode ver claramente as variáveis críticas para cada topologia, de modo que as regras da MDT possam ser usadas no auxílio à tomada de decisão. Essa abordagem proposta foi utilizada para avaliação da segurança em dois sistemas testes, o sistema IEEE 39 barras e o sistema da parte do Norte do Sistema Interligado Nacional (SIN), sendo que este último foi testado com dados reais de um dia de operação. A técnica proposta baseada em MDT demonstrou bom desempenho, utiliando um conjunto de regras simples e claras. Também foi realizada uma comparação dos resultados obtidos com outras técnicas baseadas em árvores de decisão e verificou-se que o MDT resultou em um procedimento mais simples para a classificação de segurança dos sistemas com boa precisão.
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 do impacto da produção eólica na reserva operativa de curto e longo prazo utilizando séries temporais
(Universidade Federal do Pará, 2019-05-30) SANTOS, Fernando Manuel Carvalho da Silva; BEZERRA, Ubiratan Holanda; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813; BRANCO, Tadeu da Mata Medeiros; http://lattes.cnpq.br/8911039344594817
Uma das principais preocupações de um planejador do sistema de energia elétrica é dimensionar os equipamentos de geração, principalmente para atender as demandas de crescimento de carga e para alcançar certos requisitos de reserva girante. Em geral, sistemas de geração devem ser dimensionados com capacidade, flexibilidade e robustez suficientes para responder aos diversos desafios operacionais. No entanto, a volatilidade e a variabilidade/intermitência acrescida pela geração eólica acarretam novas preocupações aos planejadores do sistema. Esta tese avalia o efeito da diversidade do comportamento do recurso eólico na suavização/equilíbrio das variações na potência de saída dos parques eólicos utilizando o conceito de avaliação da reserva operativa. Para isso, são utilizados modelos de avaliação da reserva operativa para representar sistemas de geração de grande porte sob várias condições de dispersão geográfica da produção de energia eólica. São testados diferentes padrões de comportamento do vento e níveis de penetração de potência eólica utilizando uma configuração modificada do sistema IEEE RTS-96 e uma configuração de planejamento do Sistema de Geração Português (SGP). Os resultados destacam que em um país de grande extensão territorial, com diferentes características do vento, a forte diversificação do comportamento do vento pode levar a uma compensação das flutuações/variações da potência eólica, o que pode diminuir significativamente as necessidades de reserva operativa do sistema. Este efeito do impacto da dispersão geográfica de parques eólicos nos requisitos de reserva é avaliado utilizando funções de distribuição de probabilidade das necessidades de reserva, estimadas por meio de simulações sequenciais de Monte Carlo (SMCS), de tal forma que sejam extraídas dessas avaliações as informações úteis sobre a flexibilidade da capacidade de geração.
Desconhecido
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.
Desconhecido
Avaliação probabilística do impacto da recarga rápida de veículos elétricos nos sistemas de distribuição de energia elétrica
(Universidade Federal do Pará, 2024-11-13) HERNÁNDEZ GÓMEZ, Oscar Maurício; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
A adoção em massa de veículos elétricos (VEs) está transformando o setor automotivo, impulsionada por preocupações ambientais e avanços tecnológicos. Governos e empresas estão investindo na expansão das redes de recarga, com foco na recarga rápida para atender à crescente demanda. O desenvolvimento de uma infraestrutura sólida de estações de recarga é essencial para eliminar a "ansiedade de autonomia" e incentivar a transição para os VEs. A recarga rápida é fundamental para o sucesso da eletrificação veicular. Com ela, as baterias podem ser carregadas muito mais rapidamente do que com a recarga convencional, o que aumenta a conveniência para os usuários e melhora a experiência geral de uso. À medida que mais estações de recarga rápida são instaladas, a confiança dos consumidores nos VEs cresce, desenvolvendo o caminho para um futuro mais sustentável. Com uma rede de recarga rápida bem distribuída, os VEs se tornam uma alternativa prática aos veículos movidos a combustíveis fósseis, acelerando a transição para uma mobilidade mais verde. Entretanto, a recarga rápida de VEs pode causar impactos técnicos nas redes de média tensão. A alta demanda de corrente pode resultar em quedas de tensão, especialmente em áreas com infraestrutura de distribuição mais frágil. Transformadores podem ser sobrecarregados, o que diminui sua vida útil e aumenta o risco de falhas. O aquecimento excessivo dos condutores devido à corrente elevada também pode causar perdas e danificar os cabos. Esses desafios ressaltam a necessidade de um planejamento adequado e investimentos na infraestrutura elétrica para suportar o aumento da recarga rápida. Uma análise probabilística do impacto da recarga rápida nas redes de média tensão é crucial. A demanda por energia varia ao longo do ano devido a fatores sazonais, como o uso de ar-condicionado no verão e aquecedores no inverno. A recarga rápida adiciona uma carga considerável à rede, que pode coincidir com esses picos de demanda, agravando os desafios de gestão. A instalação de vários pontos de recarga pode causar flutuações de tensão e sobrecargas. A análise probabilística ajuda a prever esses impactos e desenvolver estratégias de mitigação, simulando cenários de recarga e comportamentos de usuários. Isso permite um planejamento mais preciso da infraestrutura, incluindo reforços na rede e melhorias para garantir a confiabilidade do fornecimento. Esta tese propõe uma metodologia probabilística para avaliar o impacto da recarga rápida de veículos elétricos em redes de distribuição de média tensão, considerando quedas de tensão, carregamento de elementos da rede e comutações do tape do regulador de tensão. Utilizando o software Power Factory da DIgSILENT©, simula-se um alimentador real no Brasil, analisando diferentes casos de estudo. São conectados três eletropostos (EP), cada um com seis pontos de recarga de 100 kVA, totalizando 600KVA por cada EP. O perfil de recarga dos EP é programado com variáveis estocásticas. Por fim, apresenta-se uma estratégia de controle Volt/Var para mitigar o impacto na queda de tensão e nas comutações do tape do regulador, permitindo a injeção de potência reativa sem necessidade de comunicação entre os pontos de recarga.
Desconhecido
Contribuição da geração solar fotovoltaica na certificação de edificações públicas pelo RTQ-C e em edifícios de energia zero: laboratório de ensino da Universidade Federal do Pará
(Universidade Federal do Pará, 2020) SILVA, Hosaías Alves dos Prazeres; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
Esse trabalho apresenta a contribuição da geração solar fotovoltaica como fonte renovável na metodologia para obtenção de Etiqueta Nível A em certificação de Eficiência Energética e para a transformação em Edifício de Energia Zero, sendo aplicável a edificações e laboratórios de ensino públicos. O passo-a-passo da metodologia consiste essencialmente em duas etapas: a primeira, através de um diagnóstico energético da edificação analisada seguindo as diretrizes estabelecidas no Regulamento Técnico da Qualidade em Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos – RTQ-C, resultando numa proposta de melhoria energética, financeira e ambiental processada com o auxílio do software RETScreen®; e a segunda, dimensionando um sistema de geração solar fotovoltaica, a partir de dados de medição local e do software Meteonorm®, como bonificação para obtenção da Etiqueta Nível A dos níveis do RTQ-C e com capacidade de produção de energia que torne o balanço energético da edificação positivo, tornando-a um Edifício de Energia Zero. A fim de contextualizar a relevância do trabalho e atualizar o leitor no estado da arte aplicável à metodologia, é apresentada uma revisão bibliográfica direcionada aos benefícios da Eficiência Energética nas edificações públicas e ao RTQ-C; ao cenário atual, aplicação e contribuição da Energia Solar Fotovoltaica no desenvolvimento sustentável, na obtenção de classificações reconhecidas nacional e internacionalmente para edifícios públicos; e aos conceitos atualmente utilizados pela comunidade acadêmica para caracterização de Edifícios de Energia Zero. A revisão bibliográfica e a metodologia foram aplicadas em estudo de caso do Laboratório de Engenharia Elétrica e Computação – LEEC, situado no Campus Guamá da Universidade Federal do Pará, com apresentação dos resultados energético, financeiro e ambiental, mostrando ser uma solução a ser aplicada em instituições e edificações públicas que possuam espaço disponível e infraestrutura semelhante à do LEEC.
Desconhecido
Contribuição do controle secundário de tensão aplicado em um parque eólico composto de aerogeradores dfig à estabilidade de tensão de longo-prazo
(Universidade Federal do Pará, 2019-08-30) MATOS, Kayt Nazaré do Vale; AFFONSO, Carolina de Mattos; http://lattes.cnpq.br/2228901515752720; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
Esta tese investiga o uso do controle secundário de tensão (CST) em um parque eólico composto de geradores de indução duplamente alimentados (DFIG) e seu efeito na estabilidade de tensão de longo-prazo. O parque eólico composto de várias turbinas eólicas é modelado como uma máquina DFIG equivalente. Primeiramente, o desempenho do CST aplicado ao parque eólico é comparado com o caso em que somente é utilizado o controle primário de tensão. Uma análise detalhada é conduzida através de simulações no domínio do tempo, considerando regimes de velocidade de vento alta e baixa, limites variáveis dos controles dos aerogeradores, cargas estática e dinâmica, bem como o modelo dinâmico do limitador de sobre corrente (OEL) e do comutador de tape sob carga (OLTC). Baseando-se nos resultados, o uso do CST em um parque eólico composto de aerogeradores DFIG pode postergar o colapso de tensão do sistema de potência. Além disso, uma situação adversa foi obtida mostrando que o CST pode levar o conversor do lado da rede (GSC) do DFIG a absorver potência reativa da rede elétrica e perder a capacidade de injetar reativos na rede. Assim, são propostas duas estratégias de controle auxiliares inseridas na malha de controle do GSC para impedir o fluxo inverso de reativos no GSC, bem como forçar o fornecimento de potência reativa para o sistema através do GSC. Os resultados indicam a eficácia das estratégias de controle auxiliares em postergar o colapso de tensão e aumentar a margem de estabilidade de tensão do sistema.
Desconhecido
Desempenhos térmico e energético de uma edificação na região amazônica brasileira
(Universidade Federal do Pará, 2018-09-06) AGUILAR, Heliana Maria Ceballos; PINHO, João Tavares; http://lattes.cnpq.br/0847897516772421
diminuir o consumo de energia, onde é avaliado o impacto de cada uma delas individualmente, e todas em conjunto, nos comportamentos térmico, energético e econômico de uma edificação localizada na Região Amazônica Brasileira. Esta região é caracterizada climaticamente pelas altas temperaturas e umidade, onde alcançar condições adequadas de conforto implica em um alto consumo de energia com sistemas de condicionamento de ar. Diferentes Medidas de Conservação de Energia são avaliadas, com o objetivo de alcançar um melhor aproveitamento da iluminação natural; diminuir as cargas térmicas para resfriamento, onde se considera a instalação de um material isolante térmico nas paredes leste e oeste, e de um isolante térmico e câmara de ar na cobertura, que são as superfícies externas que recebem maior radiação solar na edificação; e também vários sistemas de geração fotovoltaica, sendo que um dos sistemas está integrado como elemento arquitetônico e outro está adaptado sobre a cobertura da edificação. Na edificação são realizados dois tipos de análise: dinâmica e estática. Para a análise dinâmica utiliza-se o programa EnergyPlus, para conhecer seu comportamento térmico e de consumo de energia analisados para o ano inteiro e para os dias de projeto, e o programa Daysim/Radiance para conhecer a autonomia de iluminação natural alcançada, para tanto usando-se dados medidos por uma estação meteorológica instalada no local. Com relação à análise estática, é avaliado o nível de eficiência energética da edificação pelo método prescritivo segundo a regulamentação nacional vigente. Posteriormente, a mesma edificação é simulada para as nove capitais dos estados da Região Amazônica Legal Brasileira, com o intuito de conhecer o comportamento energético e a viabilidade econômica em resposta às características climáticas e tarifas de energia elétrica de cada cidade. Com as avaliações realizadas determina-se que as Medidas de Conservação de Energia (MCE) têm influência direta e significativa sobre a diminuição da carga térmica para resfriamento, pela redução dos efeitos da radiação, com o sombreamento nos beirais e a redução da transmitância das superfícies tratadas. Comprova-se também a possibilidade de maximizar a iluminação natural em espaços internos, para melhorar o conforto dos usuários, possibilitando seu melhor desempenho e economia em energia usada em iluminação artificial. Em termos de consumo de energia e viabilidade econômica, as MCE alcançam uma economia energética anual de até 52 % na edificação tomada como estudo de caso, e as soluções adotadas apresentam retorno do investimento financeiro, mostrando-se também adequadas para a economia de energia e viáveis economicamente em regiões com características climáticas similares.
Desconhecido
Desenvolvimento a eventos discretos de um controlador de balanceamento de fases para sistemas legados de baixa tensão e microgrids
(Universidade Federal do Pará, 2019-06-10) VILCHEZ, José Ruben Sicchar; SILVA, José Reinaldo; http://lattes.cnpq.br/9317869378701106; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
Na modernização do sistema legado de baixa tensão como microgrids urbanas, o desenvolvimento de algoritmos de balanceamento de fases torna-se útil e importante para garantir o equilíbrio robusto e confiável de carga, estabelecer um fluxo de automação eficiente entre os consumidores, a rede legada secundária e o centro de supervisão do sistema de distribuição de energia elétrica. Isso pode se constituir num sistema de controle alternativo de balanceamento de fases (via comutação dinâmica de unidades consumidoras) ao método de injeção de corrente na rede por microgrids. Modelos formais de automação desses algoritmos se tornam um marco interessante para a avaliação do desempenho e de propriedades para a validação da sua inserção na nova arquitetura de microgrids urbanas. Eles podem avaliar o desempenho confiável do sistema, quando da verificação de propriedades dinâmicas que garantam soluções unívocas para transferência de carga e a robustez da estabilidade de carga na rede secundária, sem paradas na operação, nem eventos conflitantes. Este trabalho propõe um novo sistema de controle de balanceamento de fases, baseado em algoritmos combinados resultantes de um modelo em redes de Petri hierárquicas. A través desse modelo, foi obtido um fluxo de operações automatizado, ótimo e confiável de balanceamento de carga nas fases da rede secundária, com seleção eficaz das unidades consumidoras, para o processo de comutação, visando obter um estado de equilíbrio de carga robusto a desbalanceamentos entre as fases, e com corrente de neutro minimizada. A partir do modelo obtido, denominado “Controlador de Balanceamento de Fases do Transformador” (CBF-T) foram desenvolvidos quatro algoritmos combinados: o Algoritmo de Transferência de Carga, que calcula o nível de desbalanceamento e a potência a ser transferida nas fases do transformador; o Algoritmo de Diagnóstico de Consumo, que identifica a margem de concentração de carga no consumidor; o Algoritmo de Previsão de Consumo, que prediz os estados futuros de energia mensais no consumidor; e o Algoritmo de Seleção de Comutação, que seleciona os consumidores para comutação, em função do estado futuro de consumo de energia, margem de concentração de carga e da média dos estados futuros de energia. Baseado nos resultados obtidos, notou-se a diminuição eficiente da corrente de neutro e do desbalanceamento médio de carga nas fases da rede secundária, com robustez de estabilidade de carga para três meses, tornando-se um sistema eficiente para a solução de desbalanceamentos tanto na rede secundária legada, como também em microgrids.
Desconhecido
Detecção de faltas de alta impedância em redes aéreas de distribuição: testes experimentais em laboratório e análises no domínio do tempo e da frequência
(Universidade Federal do Pará, 2023-07-04) SOUSA, Ádrea Lima de; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
O presente trabalho trata da análise de faltas de alta impedância (FAI) em redes aéreas de distribuição de energia elétrica. É realizado um estudo aprofundado e abrangente sobre esse tipo de falta, bem como sobre alguns importantes métodos de detecção de FAI. Após isso, é explicado o laboratório desenvolvido para testes experimentais de FAI, que reproduz a rede de média tensão de 13,8 kV presente no Brasil, com três fases e neutro aterrado na subestação. A partir do laboratório, foram realizados 127 testes em 18 cenários diferentes, de FAI dos tipos shunt e shunt série, esta última localizada do lado da fonte. Visando realizar uma análise comparativa em relação à literatura existente sobre detecção de faltas de alta impedância baseada em harmônicos, foi avaliado o espectro harmônico, especialmente os harmônicos pares, ímpares (principalmente de terceira ordem) e o ângulo do terceiro harmônico, os quais são obtidos por meio da Transformada Rápida de Fourier (Fast Fourier Transform, abreviada FFT). A principal contribuição deste trabalho reside na avaliação das peculiaridades do espectro harmônico dos sinais de tensão e corrente obtidos a partir de testes experimentais em laboratório para diferentes topologias de solo e galhos de árvore e sua correlação com o sinal no domínio do tempo. Isso proporciona um importante fundamento para o desenvolvimento de algoritmos de detecção de FAI. Os resultados obtidos na análise revelaram que as faltas de alta impedância do tipo shunt e shunt série apresentam comportamentos distintos no espectro harmônico e no domínio do tempo, e uma grande parte dos testes realizados não se encontra dentro dos limiares estabelecidos pela literatura. Além disso, destaca-se que foi realizada a avaliação do espectro harmônico da tensão, que geralmente não é considerado em algoritmos de detecção de FAIs.
Desconhecido
Diagnóstico de eficiência energética com base no INI-C e RTQ-C: estudo de caso da envoltória do Clube de Ciências da UFPA
(Universidade Federal do Pará, 2022-02-09) GOMES, Raphaele Samua Barata; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
Poupar energia tornou-se urgente e não está relacionado apenas à redução de custos. Mundialmente esse tema foi abordado em diversos acordos e tratados feitos entre países desde a década de 1970 a fim de reduzir os impactos do consumo de energia e com enfoque nas edificações, devido elas serem responsáveis por cerca de 60% do consumo global de eletricidade segundo o Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA). Foi a partir de então que surgiram programas e medidas de incentivos para esse setor. No Brasil, surgiu em 2001 o Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE) do Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (INMETRO) com o objetivo de testar e classificar eletrodomésticos, eletrônicos, veículos e mais produtos dentro de 24 categorias de acordo com sua eficiência energética. A metodologia nacional de etiquetagem de edifícios especifica os requisitos técnicos e diretrizes de classificação de edificações energeticamente sustentáveis através de uma regulamentação para edifícios comerciais, de serviços e públicos e, outra para edifícios residenciais (BRASIL, 2010). O Regulamento Técnico da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edificações Comerciais, de Serviços e Públicas (RTQ-C) estabelece critérios e métodos para avaliação e classificação de edificações comerciais, de serviços e públicas quanto à sua eficiência energética visando à etiquetagem dessas edificações. O INMETRO aprovou no último dia 09 de março de 2021 a nova Instrução Normativa para a Classificação de Eficiência Energética de Edificações Comerciais, de Serviços e Públicas (INI-C) que aperfeiçoa o RTQ-C. Neste estudo avaliou-se a envoltória através do método simplificado do INI-C e essa análise foi feita através do método prescritivo do RTQ-C da edificação do Clube de Ciências da UFPA a fim de comparar seus resultados e identificar as diferenças na atualização do regulamento. Optou-se pelo estudo da envoltória devido a importância dela na eficiência energética de uma edificação já que é a maior área que troca calor entre o meio externo e interno. Os resultados encontrados divergem e isto nota-se devido alguns pontos em que o regulamento sofreu alteração, sendo um dos principais pontos a análise dos pré-requisitos no qual a edificação sofreu penalização na absortância dos materiais. Importante citar que, ao longo deste estudo foram feitas algumas recomendações técnicas com o intuito de tornar o prédio do Clube de Ciências energeticamente eficiente enquanto este ainda se encontra em fase de projeto.
Desconhecido
Estimação das parcelas de contribuição de cargas não lineares na distorção harmônica de tensão de um barramento de interesse do sistema elétrico de potência utilizando rede neural artificial
(Universidade Federal do Pará, 2019-09-06) MANITO, Allan Rodrigo Arrifano; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148; BEZERRA, Ubiratan Holanda; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813
Apresenta-se neste trabalho uma metodologia para estimar a contribuição de cargas não lineares na distorção harmônica de tensão de um barramento de interesse do sistema elétrico de potência. A estimação é realizada através da construção de um modelo com base em redes neurais artificiais (RNA) juntamente com uma análise de sensibilidade nos neurônios de entrada da rede neural. A entrada do modelo neural é constituída pelas correntes harmônicas provenientes das cargas não lineares que compõem o sistema estudado, e a saída da RNA corresponde aos valores de tensão harmônica no barramento sob estudo, para a mesma frequência harmônica. O estudo é realizado para cada ordem harmônica individualmente e os dados necessários para a construção do modelo bem como para validação dos resultados são obtidos a partir de campanhas de medição sincronizadas e por meio de simulação computacional, através de estudos de fluxo de carga harmônico. A partir de comparações dos resultados de referência via simulação computacional com os resultados obtidos via modelo neural, é observado que a metodologia desenvolvida é capaz de classificar corretamente o grau de impacto de cargas não lineares na distorção de tensão em uma barra de interesse do sistema elétrico. Adicionalmente, é demonstrada a eficácia da metodologia em dois sistemas reais a fim de verificar o bom desempenho desta metodologia diante de dados reais obtidos durante campanhas de medição.
Desconhecido
Estimador de estado harmônico trifásico incorporando Saturação de transformadores
(Universidade Federal do Pará, 2019-06-28) SOARES, Thiago Mota; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148; BEZERRA, Ubiratan Holanda; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813
Desconhecido
Estrutura de redes neurais auto-associativas aplicadas ao processo de identificação de equipamentos elétricos em sistemas de monitoramento não intrusivo de cargas
(Universidade Federal do Pará, 2019-10-23) MORAIS, Lorena dos Reis; CASTRO, Adriana Rosa Garcez; http://lattes.cnpq.br/5273686389382860
A busca pela redução e racionalização do consumo de energia elétrica vem cada vez mais se tornando uma prioridade para todos consumidores em nível mundial. Ambientes residenciais são responsáveis por uma grande parte do consumo de energia elétrica. Os sistemas de monitoramento não intrusivo de cargas surgiram exatamente com o objetivo de auxílio aos consumidores, trazendo a possibilidade de se obter informações a respeito do consumo individual dos equipamentos e permitindo assim um consumo monitorado e o consequente aumento da eficiência energética. Em um sistema de Monitoramento não intrusivo de cargas - NILM quatro etapas são fundamentais: a aquisição de dados agregados através de um sensor único, a detecção de eventos de liga/desliga dos equipamentos a partir da carga agregada, a extração de características dos sinais desagregados e a identificação de equipamentos a partir das características extraídas do sinal desagregado. Neste contexto, este trabalho propõe uma nova metodologia para identificação de equipamentos elétricos em ambiente residencial empregando uma estrutura competitiva de Redes Neurais Auto-Associativas. O sistema proposto é baseado nas medidas do sinal de potência obtido a partir de eventos de liga/desliga dos equipamentos. Para testar a metodologia proposta foram desenvolvidos 3 cenários utilizando 3 diferentes bancos de dados públicos. Devido aos bons resultados alcançados, analisados com uso de métricas estatísticas, avalia-se que a metodologia proposta é capaz de executar de forma eficiente a tarefa de identificação de equipamento elétricos, podendo desta forma contribuir para o desenvolvimento de futuros sistemas de monitoramento não intrusivo que atendam as demandas do mercado.