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Adaptive instantaneous overcurrent relay settings in real brazilian system with distributed generation
(IJSER, 2016-10) Souza Júnior, F. C.; Sanca, H. S.; Costa, Flávio Bezerra; Souza, B. A. de
Recently a large number of small units of electric generation are being installed in the electric power distribution system in Brazil, due to the governmental investments on renewable energy. Modifications in the settings of the protection system may be caused by the high penetration of distributed generation (DG) in the electric system and parameterize the protection system for this new setting is necessary. However, this task is being made with much difficulty in many companies which use the conventional methods. In this paper, an adaptive protection scheme is proposed to determine instantaneous overcurrent relay setting. Frequency estimation was used to determine load and power supply changes in a real Brazilian system, and these modifications on the system were used to the adaptive protection block to determine the update on relays settings. The application of frequency estimation methods to adaptive overcurrent protection presented good results and improvements on the protection of the electric system
Análise de desempenho de abordagens orientadas a fluxo de dados aplicadas à detecção de falhas de processos industriais
(2017-07-31) Germano, Amanda Lucena; Oliveira, Luiz Affonso Henderson Guedes de; https://orcid.org/0000-0003-2690-1563; http://lattes.cnpq.br/7987212907837941; http://lattes.cnpq.br/8467088298601366; Costa, Flávio Bezerra; https://orcid.org/0000-0002-7554-1480; http://lattes.cnpq.br/7510091283933216; Costa, Bruno Sielly Jales; http://lattes.cnpq.br/2486327435960311
Com a necessidade do aumento da qualidade dos produtos e do desempenho dos processos, o grau de automação cresceu bastante nas indústrias. Com isso, os sistemas estão cada vez mais complexos e vêm acompanhados por problemas difíceis de resolver devido à alta dimensionalidade desses sistemas e do grande volume do fluxo de informações necessárias, além da aleatoriedade de falhas e defeitos. Uma falha inesperada pode levar a riscos operacionais, por isso a importância de detectar e localizar a falha, principalmente quando a planta industrial ainda está operando em uma região controlável e é possível agir para trazer o processo de volta para o estado normal, seguro e operacional. Assim, é desejável que o sistema de detecção de falhas forneça respostas rápidas e confiáveis com um esforço computacional adequado para processamento em tempo real, mesmo necessitando tratar com grandes quantidades de dados. Para trabalhar com grandes quantidades de dados em tempo real, surgiu o modelo de fluxo de dados, que consiste de uma sequência ordenada de pontos que só podem ser lidos apenas uma ou algumas poucas vezes. Essa área cresceu bastante nos últimos anos, principalmente devido a grande quantidade de sistemas que precisavam tratar com dados desse tipo, que incluem desde dados do mercado financeiro, registros telefônicos, transações web a dados médicos, redes de sensores ou mesmo dados multimídia. Diante da relevância do tema de detecção de falhas, nessa tese foram utilizados o TEDA (Typicality and Eccentricity Data Analytics), o RDE (Recursive Density Estimation) e o R-PCA (Recursive Principal Component Analysis) como ferramentas para detecção de falhas em processos industriais. Para a análise do desempenho de cada uma dessas abordagens foi utilizado o clássico benchmark Tennessee Eastman Process.
Análise de impactos na rede de distribuição de energia elétrica decorrentes da inserção de sistemas de geração fotovoltaicos
(2017-06-30) Nunes, Evandro Ailson de Freitas; Ribeiro, Ricardo Lúcio de Araújo; http://lattes.cnpq.br/6628177274865696; http://lattes.cnpq.br/8374333578947971; Oliveira, Alexandre Cunha; http://lattes.cnpq.br/6699829609793478; Costa, Flávio Bezerra; http://lattes.cnpq.br/7510091283933216; Rocha, Thiago de Oliveira Alves; http://lattes.cnpq.br/0526030044370008
Atualmente, os incentivos à geração de energia elétrica a partir da fontes consideradas limpas vêm aumentando consideravelmente devido à escassez dos combustíveis fósseis, até então utilizados em abundância. Em paralelo, unidades de geração distribuída que utilizam fontes renováveis também ganha força com a diminuição dos impostos aplicados sobre os componentes constituintes dos sistemas de geração que utilizam este tipo de fonte de energia. No entanto, a qualidade da energia elétrica tem sido severamente afetada pelo aumento do número desses sistemas ligados às redes de distribuição de baixa tensão. Com base nisso, nesta dissertação são avaliados os impactos na rede de distribuição de energia elétrica decorrentes da conexão de instalações fotovoltaicas, em vários níveis de penetração. Nesse intuito, é realizado um estudo de caso que consiste em operar uma planta fotovoltaica de 9 kWp conectada ao ponto de acoplamento comum de uma subestação com potência nominal de 15 kVA. O sistema fotovoltaico utilizado, se divide em: i) sistema trifásico fixo de 8 kWp e ii) sistema monofásico fixo de 1 kWp. A avaliação é feita com base nos indicadores da qualidade da energia elétrica, que indicam as características de potência, harmônicos de tensão e corrente, desequilíbrios entre fases do sistema e regulação do fator de potência. A partir da análise desses indicadores, obtidos com auxílio da transformada discreta de Fourier, é realizada uma análise do impacto gerado pela planta fotovoltaica no ponto de conexão com a rede elétrica. Por meio de resultados experimentais, os indicadores são estimados durante a operação do sistema fotovoltaico e são analisados e comparados com o padrão internacional estabelecido pelo IEEE (do inglês, Institute of Electrical and Electronics Engineers).
Arquitetura fuzzy hierárquica com defuzzificação adicional de camadas e aplicações ao diagnóstico de qualidade da energia elétrica
(2019-04-30) Nolasco, Diego Habib Santos; Costa, Flávio Bezerra; Palmeira, Eduardo Silva; ; ; ; Bedregal, Benjamin Rene Callejas; ; Ferreira, Danton Diego; ; Coury, Denis Vinicius; ; Oliveira, Luiz Affonso Henderson Guedes de; ; Ribeiro, Ricardo Lucio de Araújo;
Dos diversos métodos de tomada de decisão existentes, os métodos fuzzy hierárquicos vêm se destacando como ferramentas adequadas para tratar de aplicações complexas, com alto grau de subjetividade. Neste contexto, insere-se o produto energia elétrica. Em geral, o diagnóstico de qualidade da energia é uma prática difícil devido as subjetividades inerentes ao processo de análise, as nuances dos diferentes padrões existentes em todo o mundo, e características de incerteza dos parâmetros de avaliação. Nesta tese, propõe-se uma nova metodologia de diagnóstico de qualidade da energia baseada na teoria hierárquica fuzzy tipo cascata. O método proposto analisa parâmetros de qualidade em regime permanente a partir de vários padrões existentes no mundo, e fornece um diagnóstico linguístico/quantitativo, no qual, as contribuições dos índices analisados são ponderadas sobre a qualidade da energia do sistema avaliado. O método de diagnóstico foi implementado primeiramente a partir de duas arquiteturas hierárquicas difusas existentes na literatura (convencional e livre de defuzzificação), e posteriormente, por uma nova arquitetura (com defuzzificação adicional de camadas). A arquitetura proposta foi desenvolvida para agregar as principais vantagens das arquiteturas convencional e livre de defuzzificação no intuito de tornar o método de diagnostico mais completo e robusto. Este estudo propõe que a saída de cada subsistema obtida a partir de um processo primário de tomada de decisão seja transferida diretamente entre as camadas hierárquicas, sem perda de informação linguística, para obtenção de um diagnóstico resultante de qualidade da energia. Ademais, um processo secundário de tomada de decisão é realizado em conjunto com um método de defuzzificação adicional no intuito de obter um diagnóstico específico complementar na saída de cada subsistema da hierarquia. O método de diagnóstico desenvolvido a partir da arquitetura proposta, apresentou resultados satisfatórios em comparação as duas arquiteturas existentes. Após validação do método de diagnóstico e da arquitetura hierárquica fuzzy, apresentados nesta tese, como resultado final da presente pesquisa, é proposto um sistema wavelet-fuzzy com método de inferência genérica baseado em funções overlap estendidas, como uma nova ferramenta capaz de monitorar a qualidade da energia em sistemas elétricos com inserção de energias renováveis.
Aumento da eficiência do controle do fluxo de potência de sistemas de geração distribuída utilizando impedância virtual implementada por controle de estrutura variável
(2018-07-10) Fonsêca, Thales Queiroz; Ribeiro, Ricardo Lúcio de Araújo; Costa, Flávio Bezerra; ; ; ; Araújo, Fábio Meneghetti Ugulino de; ; Pinheiro, José Renes; ; Rocha, Thiago de Oliveira Alves;
O avanço da eletrônica de potência e das restrições ambientais têm possibilitado a inserção de sistemas de geração que utilizam fontes renováveis na rede elétrica. Geralmente, tais sistemas de geração utilizam a energia solar e/ou eólica como fonte primária de energia e são conectados à rede elétrica por meio de conversores de potência. A integração desses sistemas à rede elétrica pode produzir instabilidade do sistema elétrico de potência por se tratarem de fontes não despacháveis de energia. Sendo assim, estratégias de controle são essenciais para garantir o funcionamento adequado do sistema. Dentre as estratégias empregadas, a utilização da técnica de impedância virtual tem apresentado crescente interesse, permitindo modificar o comportamento dinâmico da unidade de geração para melhorar a transferência de energia à rede elétrica. Atualmente, têm-se diversas aplicações com a implementação da impedância virtual, tais como: controle do fluxo de potência, compensação de harmônicos e desbalanceamentos, estabilização ativa, entre outros. Nesta dissertação de mestrado propõe-se uma técnica de impedância virtual implementada em um sistema fotovoltaico, trifásico, padrão e interconectado à rede elétrica, para regular o seu fluxo de potência e garantir a estabilidade do sistema elétrico.
Back-to-back converter state-feedback control of DFIG (doubly-fed induction generator)-based wind turbines
(Elsevier, 2015-07-14) Taveiros, Filipe Emanuel Vieira; Barros, Luciano Sales; Costa, Flávio Bezerra
Control of DFIG (doubly-fed induction generator) is traditionally based on PI (proportional-integral) controllers and recently many papers have proposed sliding-mode based controllers. However, such controllers may excite unmodeled high-frequency system transients due to chattering, resulting in oscillations or even in unforeseen instability. In order to overcome these drawbacks, this paper proposes a internal model state-feedback control strategy for regulation of rotor direct and quadrature currents for wind driven DFIG, which can keep the smooth control signal of the classical PI controller and, at the same time, provides robustness to external disturbances. The currents are controlled in order to accomplish reactive power support to the grid and MPPT (maximum power point tracking). The proposed statefeedback control strategy as well as the classical PI and the VS-MRAC (variable-structure model reference adaptive control) sliding-mode strategy were discretized and implemented in a digital signal processor in order to interact with a real-time digital simulation of the DFIG-based wind energy conversion system. The proposed control structure achieved the fastest and the most robust dynamic response without stressing the converters or deteriorating the power quality
A cascade-type hierarchical fuzzy system with additional defuzzification of layers for the automatic power quality diagnosis
(Elsevier, 2019-04-04) Nolasco, Diego Habib Santos; Palmeira, Eduardo Silva; Costa, Flávio Bezerra
In general the power quality diagnosis of low-voltage electrical systems is a difficult issue due to the nuances of different power quality standards around the world and the uncertainties characteristics of the evaluation parameters. In this framework, this paper proposes a new methodology for diagnosing the power quality by means of a cascade-type hierarchical fuzzy system with additional defuzzification of layers (C-HFS-ADL), also proposed in this paper, which is able to evaluate the power quality indices in steady-state (total harmonic distortions, power factor, voltage variation, and unbalance voltage) considering several standards and provides a proper and complete diagnosis of the power quality in electrical systems. In the proposed C-HFS-ADL each output of a subsystem is transferred between inner layers of the hierarchical system and a total power quality diagnosis is obtained taking into account a secondary decision-making process with additional defuzzification in order to have a partial diagnosis for each subsystem of the hierarchy. In addition, an algorithm was implemented considering different inference systems for analyzing the behavior of the C-HFS-ADL on a database (power quality indices) obtained from a real electrical substation for observing its advantages and disadvantages
Comitê de agrupamentos hierárquicos que preserva a Ttransitividade
(2018-10-05) Moura, Ronildo Pinheiro de Araújo; Bedregal, Benjamin Rene Callejas; ; ; Canuto, Anne Magaly de Paula; ; Costa, Flávio Bezerra; ; Santos, Araken de Medeiros; ; Palmeira, Eduardo Silva;
A ideia principal do aprendizado por comitês é aprimorar os resultados de métodos de aprendizagem de máquina combinando múltiplos modelos. Inicialmente aplicada a problemas de aprendizagem supervisionada, esta abordagem permite produzir resultados com qualidade superior em relação a um único modelo. Da mesma forma, aprendizagem de comitê aplicados ao aprendizado não supervisionado, ou consenso de agrupamento, produz agrupamentos de alta qualidade. A maioria dos métodos de comitê para agrupamento de dados são destinados a algoritmos particionais, e apresentam resultados de qualidade superior aos agrupamentos simples. Deste modo, é razoável esperar que a combinação de agrupamentos hierárquicos possa levar a um agrupamento hierárquico de melhor qualidade. Os estudos recentes não consideram as particularidades inerentes aos diferentes métodos de agrupamento hierárquico durante o processo do consenso. Este trabalho investiga a consistência dos resultados do consenso considerando diferentes métodos de agrupamento hierárquico utilizados para gerar o comitê. Uma abordagem é proposta para preservar um tipo de transitividade presente nos dendrogramas. Neste algoritmo, os dendrogramas representando os resultados individuais dos agrupamentos bases são convertidos em matrizes ultramétricas. Então, após um processo de fuzzificação, alguns operadores de agregação com a capacidade de preservar uma t-transitividade geram uma matriz consenso. O agrupamento hierárquico final é obtido a partir da matriz consenso. A análise de resultados dos experimentos realizados em conjuntos de dados conhecidos e a visualização da operação do algoritmo em conjunto de dados visuais (duas dimensões) indica que esta abordagem consegue melhorar a acurácia enquanto é consistente com o método gerador.
Contribuição ao melhoramento da operação durante afundamentos de tensão de geradores de indução duplamente alimentados baseados em conversores modulares multinível
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-05-02) Souza, Victor Ramon França Bezerra de; Barros, Luciano Sales; Costa, Flávio Bezerra; https://orcid.org/0000-0002-7554-1480; http://lattes.cnpq.br/7510091283933216; http://lattes.cnpq.br/5175817442792763; http://lattes.cnpq.br/9502552663634758; Oliveira, Kleber Carneiro de; Salazar, Andres Ortiz; Lima, Francisco Kleber de Araújo
Uma das principais características dos sistemas de conversão de energia eólica (WECS) baseados em Gerador de Indução Duplamente Alimentado (DFIG) é a sua alta sensibilidade à distúrbios elétricos, especialmente a afundamentos de tensão, devido ao fato da conexão direta do estator à rede elétrica. Essa característica evidencia um desafio fundamental que é prover suportabilidade a faltas. Considerando a relevância desse problema, esta tese apresenta uma proposta direcionada ao melhoramento da suportabilidade do DFIG a um afundamento de tensão na rede por meio de uma recente topologia de conversor multinível, o Conversor Modular Multinível (MMC). A proposta baseia-se no aproveitamento das características específicas do MMC por meio da presença das impedâncias de braço e do número de níveis, de forma a prover o amortecimento significativo dos transitórios das correntes de falta do rotor e do estator do DFIG durante um afundamento de tensão na rede elétrica, contribuindo efetivamente para a permanência da conexão do DFIG, mantendo a controlabilidade e evitando o acionamento da proteção, sem a necessidade de inclusão de novos dispositivos no sistema ou malhas de controle adicionais. Resultados obtidos por meio de simulação em cenários de faltas simétricas e assimétricas considerando afundamentos de tensão de 20, 50 e 80% indicam a capacidade efetiva do MMC com 3, 21, 51 e 101 níveis para o amortecimento das correntes de falta do estator e rotor do DFIG, o que provê o aumento da suportabilidade à cenários de faltas na rede elétrica.
Contribuições à estratégia de controle sem detecção de harmônicos aplicada a um filtro ativo de potência paralelo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014-11-24) Sousa, Raphaell Maciel de; Ribeiro, Ricardo Lúcio de Araújo; ; http://lattes.cnpq.br/6628177274865696; ; http://lattes.cnpq.br/5853412338946452; Lima, Antonio Marcus Nogueira; ; http://lattes.cnpq.br/2237395961717699; Costa, Flávio Bezerra; ; http://lattes.cnpq.br/7510091283933216; Cavalcanti, Marcelo Cabral; ; http://lattes.cnpq.br/4941009238623926; Roda, Valentin Obac; ; http://lattes.cnpq.br/4823406157799513
Os esquemas de controle convencionais aplicados em Filtros Ativos de Potência Paralelos (FAPPs) utilizam extração de hamônicos, de modo que o desempenho da compensação depende da velocidade e precisão com que os componentes harmônicos da carga não linear são identificados. O FAPP pode ser implementado sem o uso de extratores de harmônicos. Neste caso, a compensação dos componentes harmônicos é obtida a partir do balanço de potência do sistema. O desempenho da compensação no caso em que o balanço de potência é utilizado depende da velocidade com que o sistema entra em estado de equilíbrio. Neste caso, as correntes de fase são indiretamente reguladas por um controlador de dupla sequência (Double sequence controller - DSC) com dois graus de liberdade, cujo o princípio do modelo interno (internal mode principle - IMP) é utilizado para evitar transformações de coordenadas e garantir erro nulo em regime permanente. Adicionalmente o DSC apresenta robustez quando o FAPP opera sob condições de desbalanceamento. Além disso, o FAPP implementado sem esquemas de detecção compensam simultaneamente harmôncos e reativos da carga. Suas capacidades de compensação, entretanto, são limitadas pela potência disponível no conversor do FAPP. Tal restrição pode ser minimizada se o nível de potência reativa compensada for flexibilizado. Um esquema de estimação que determina as correntes do filtro é introduzido para conferir flexibilidade na compensação de reativos da carga. Resultados experimentais são apresentados para demonstrar o desempenho do sistema proposto.
Contribuições na estratégia de controle por modos deslizantes aplicados a conversores formadores de rede
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-11-09) Sousa, Alan Rodrigues de; Ribeiro, Ricardo Lúcio de Araújo; https://orcid.org/0000-0001-5295-340X; http://lattes.cnpq.br/6628177274865696; http://lattes.cnpq.br/5135345292757684; Oliveira, Alexandre Cunha; Costa, Flávio Bezerra; Rocha, Thiago de Oliveira Alves
Os sistemas de geração distribuída que utilizam fontes renováveis de energia, estão cada vez mais presentes no sistema elétrico devido à necessidade de suprir a demanda de energia e as restrições ambientais. Geralmente, tais sistemas de geração são conectados à rede elétrica por meio de conversores de potência e, a sua integração à rede, pode produzir instabilidade no sistema elétrico. Com o avanço da eletrônica de potência e a vasta gama de aplicações que envolvem os conversores de tensão monofásicos, é possível, com a estratégia de controle adequada, contornar os problemas de instabilidade e oferecer, também, melhorias na qualidade da energia fornecida. Para isso, diversas técnicas de controle têm sido estudadas com esse intuito, no entanto, as técnicas convencionais falham por não possuírem robustez às incertezas paramétricas e por serem dependentes do modelo do sistema. Assim, o controle por modos deslizantes tem ganhado espaço no controle de conversores, por se tratar de uma técnica robusta às incertezas paramétricas e ser independente do modelo do sistema. Apesar disso, a presença de ondulações na variável controlada em regime permanente é sua principal desvantagem. Nesse sentido, nessa dissertação é apresentada uma estratégia de controle por modos deslizantes aplicada a conversores monofásicos formadores de rede. A estratégia proposta emprega ferramentas analíticas de sistemas lineares em conjunto com a teoria do controle equivalente para determinar a localização adequada dos polos em malha fechada do sistema quando restritos a superfície e deslizamento. Além disso, é utilizado uma estrutura simplificada para limitar a amplitude máxima da corrente que passa pelas chaves do conversor. Para emular inércia e garantir o controle adequado da potência fornecida pelo conversor, é implementada uma malha de potência utilizando a estratégia de controle por potência síncrona. Resultados de simulação obtidos de um VSI monofásico formador de rede conectado à rede operando em diferentes condições operacionais demonstram a eficácia da solução proposta.
Contribuições para estratégia de controle aplicada à geração fotovoltaica interconectada à rede elétrica
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-12-09) Rocha, Thiago de Oliveira Alves; Ribeiro, Ricardo Lúcio de Araújo; Costa, Flávio Bezerra; ; http://lattes.cnpq.br/7510091283933216; ; http://lattes.cnpq.br/6628177274865696; ; http://lattes.cnpq.br/0526030044370008; Roda, Valentin Obac; ; http://lattes.cnpq.br/4823406157799513; Lima, Antonio Marcus Nogueira; ; http://lattes.cnpq.br/2237395961717699; Limongi, Leonardo Rodrigues; ; http://lattes.cnpq.br/3424760452548457
Os sistemas de geração, que utilizam fontes renováveis, estão se tornando cada vez mais populares devido à necessidade do incremento do uso da energia elétrica. Atualmente, as fontes renováveis cooperam com a geração convencional, em decorrência da limitação do sistema na entrega da potência requerida, da necessidade da redução dos efeitos indesejados das fontes que utilizam combustíveis fosseis (poluição) e a dificuldade de construção de novas linhas de transmissão e/ou distribuição. Esta cooperação se dá por meio da geração distribuída. Desta forma, neste trabalho são propostas contribuições para o sistema de controle utilizado para a interconexão de sistemas PV (do inglês, Photovoltaic) de geração distribuída com a rede elétrica trifásica, por meio de filtros de conexão do tipo LCL. A compensação da qualidade de energia no ponto de acoplamento comum (PAC) é realizada garantindo-se que a rede elétrica forneça, ou consuma apenas potência ativa e que suas correntes possuam baixo teor harmônico. Diferentemente das técnicas tradicionais, que necessitam de esquemas para a detecção harmônica, a técnica utilizada realiza a compensação harmônica sem a utilização desses esquemas, controlando as correntes de saída do sistema de uma forma indireta. Para que haja um efetivo controle da tensão do barramento CC (Corrente Contínua) é utilizado o controlador robusto em modo dual DSM-PI (Proporcional Integral Dual em Modo Deslizante), que durante o transitório se comporta como um controlador em modo deslizante SM-PI (Proporcional Integral em Modo Deslizante), e em regime permanente se comporta como um PI (Proporcional Integral) convencional. Para o controle das correntes é utilizado a estratégia de controle repetitivo, onde são utilizados controladores de dupla sequência (DSC) sintonizados na componente fundamental, no quinto e no sétimo harmônico. As correntes de referência são alinhadas ao ângulo de fase do vetor tensão da rede elétrica, obtido a partir do uso de um SRF-PLL (do inglês, Synchronous Reference Frame Phase-Locked-Loop). Com o intuito de obter a máxima potência do array fotovoltaico é utilizado um algoritmo de MPPT (do inglês, Maximum Power Point Tracking) sem a necessidade de adição de sensores. Resultados experimentais são apresentados para demonstrar a eficácia do sistema de controle proposto.
Contribuições para o gerenciamento de energia de microrredes CA monofásicas usadas em comunidades isoladas
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-04-26) Bissiriou, Aziz Oloroun Shola; Ribeiro, Ricardo Lúcio de Araújo; https://orcid.org/0000-0001-5295-340X; http://lattes.cnpq.br/6628177274865696; http://lattes.cnpq.br/1494157127105544; Oliveira, Alexandre Cunha; Costa, Flávio Bezerra; https://orcid.org/0000-0002-7554-1480; http://lattes.cnpq.br/7510091283933216; Rocha, Thiago de Oliveira Alves
As comunidades remotas precisam de assistência para manter um sistema de energia confiável que possa fornecer um fluxo de potência eficiente aos seus consumidores, pois muitas vezes não estão conectadas a grandes sistemas de transmissão. Para atender às necessidades energéticas locais são criados pequenos sistemas de potência, denominados de microrredes. Normalmente, essas microrredes utilizam Fontes de Energia Renováveis RESs (do inglês, Renewable Energy Resources) e Sistemas de Armazenamento de Energia (SAEs) para controlar o fluxo de potência e manter a qualidade da energia dentro do especificado. No entanto, devido à intermitência das fontes renováveis, principalmente as fontes eólica e solar, encontrar a topologia adequada e definir um sistema de gerenciamento de potência para essas microrredes têm sido desafiador. Este trabalho de dissertação apresenta uma metodologia para determinar uma topologia adequada para uma microrrede CA monofásica, a fim de fornecer energia à comunidade de Adjarra/Benin. Além disso, propõe um esquema de gerenciamento de energia para garantir um fluxo de energia confiável, levando em consideração os custos mínimos de implantação e operação da microrrede. Por fim, a viabilidade da operação da microrrede em diferentes cenários é avaliada por meio de experimentos de simulação.
Controle cooperativo do fluxo de potência de microrrede CC com uso de sistema de armazenamento de energia
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-12-18) Oliveira, Gabriel Pereira de; Ribeiro, Ricardo Lucio de Araújo; Costa, Flávio Bezerra; ; http://lattes.cnpq.br/7510091283933216; ; http://lattes.cnpq.br/6628177274865696; ; http://lattes.cnpq.br/2340427873121127; Dorea, Carlos Eduardo Trabuco; ; http://lattes.cnpq.br/0143490577842914; Santos Júnior, Euzeli Cipriano dos; ; http://lattes.cnpq.br/6627811177270508; Rocha, Thiago de Oliveira Alves; ; http://lattes.cnpq.br/0526030044370008
A crescente demanda energética mundial e o aumento da preocupação social/política com a questão ambiental têm impulsionado a inserção de fontes de energias renováveis (FERs) no sistema elétrico de potência (SEP), como sistemas fotovoltaicos e sistemas eólicos de geração. Geralmente essas fontes são inseridas no SEP como sistemas de geração distribuída (SGDs) no novo modelo de matriz energética organizada por microrredes. Essas microrredes são redes em escala reduzida compostas por fontes baseadas em SGDs, cargas elétricas e sistemas de armazenamento de energia (SAEs). A dependência dessas fontes de energia à condições meteorológicas as torna intermitentes e estocásticas. Portanto, para prover o equilíbrio energético dessas microrredes é necessária a utilização dos SAEs. Nesse sentido, neste trabalho é proposta uma estratégia de controle cooperativo para regular o fluxo de potência de uma microrrede CC com um SAE interconectado. A estratégia proposta coordena o controle de tensão do barramento CC pelo Interlink CC (ILC) e pelo SAE, provendo a suavização da potência fornecida a rede elétrica. Para desacoplar as malhas de controle é utilizada uma função de inferência gaussiana baseada na informação do desvio de tensão no barramento CC. A técnica proposta é validada por meio de simulações digitais e testes experimentais.
Detecção de faltas evolutivas e múltiplos distúrbios em registros oscilográficos baseada na transformada wavelet discreta
(Sociedade Brasileira de Automática (SBA), 2009-05-11) Costa, Flávio Bezerra; Brito, Núbia Silva Dantas; Souza, Benemar Alencar de
Apresenta-se neste artigo um método de detecção automática de faltas baseado na análise da energia janelada dos coeficientes wavelet das tensões e correntes de fase. O método é capaz de detectar faltas evolutivas e de múltiplos distúrbios transitórios, a exemplo de uma falta seguida por um religamento automático, capturados no mesmo registro oscilográfico. O método também consegue distinguir faltas de algumas ocorrências relacionadas à qualidade da energia elétrica, tais como afundamento de tensão e transitórios de chaveamento.O método é eficaz na identificação dos instantes inicial e final da falta, além de conseguir analisar sinais referentes a linhas de transmissão de diferentes classes de tensão e que tenham sido registrados com frequências de amostragem diversas. Em avaliação de desempenho com registros oscilográficos simulados e reais, o método apresentou bons resultados
Development of an FPGA-based real-time power system simulator for traveling wave-based protective relay validation
(2019-09-06) Leal, Marcos Sérgio Rodrigues; Costa, Flávio Bezerra; ; ; Fernandes, Marcelo Augusto Costa; ; Ribeiro, Ricardo Lúcio de Araújo; ; Rocha, Thiago de Oliveira Alves; ; Neves, Washington Luiz Araújo;
Neste trabalho é proposto o desenvolvimento de um simulador digital em tempo real de sistemas de potência utilizando uma plataforma customizada de baixo custo baseada em FPGA do inglês, field-programmable gate array, adequada para realizar a validação em tempo real de métodos de proteção aplicados a linhas de transmissão baseadas em ondas viajantes. A descrição do simulador se desenvolve a partir das etapas de modelagem, implementação e simulação de um sistema de transmissão, que é usado para destacar a capacidade do simulador de representar fenômenos transitórios de alta freqüência em linhas de transmissão. Assim, inicialmente, o equacionamento matemático dos modelos implementados bem como o desenho geral do solver, que é desenvolvido tomando como referência o programa de transitórios eletromagnéticos (EMTP), são apresentados. Em seguida, são apresentadas as características do simulador, como a arquitetura de hardware, software de desenvolvimento, estratégias de comunicação, interface gráfica, módulos de entrada/saída e exportação de dados, bem como os estágios de implementação do sistema de teste. Adicionalmente, neste trabalho propõe-se a implementação de um relé protótipo usando um dispositivo de hardware baseado em DSP do inglês, digital signal processing, executando um esquema de proteção baseado na teoria ondas viajantes, além de sua integração em malha fechada com a simulação. Uma interface gráfica (GUI do inglês, graphical user interface) é desenvolvida para que os parâmetros de simulação sejam definidos, incluindo as condições para aplicação de faltas elétricas, e monitorar a dinâmica do sistema de potência utilizado como estudo de caso. Simulações offline obtidas do Matlab/Simulink são usadas para validar os resultados em tempo real.
Effects of the fault inception angle in fault-induced transients
(The Institution of Engineering and Technology, 2011-08-16) Costa, Flávio Bezerra; Souza, B.A.; Brito, N. S. D.
The analysis of fault-induced transients in three-phase overhead transmission lines can provide extensive information about the fault type, detection, location, direction and sustained time in satisfactory agreement with real application in protective relays. These transients depend on the system topology, load condition and the fault parameters, such as the fault type, resistance, inception angle and location. This study addresses the fault inception angle effects in the energies of the fault-induced transients in both voltages and currents by means of the wavelet coefficient energy analysis at the first three wavelet scales, in which a generic energy equation regarding the fault-induced transients as a function of the fault inception angle in all kinds of faults was established
Estabilizador de sistema de potência baseado na transformada Wavelet para sistemas de geração
(2016-12-09) Sousa Neto, Cecílio Martins de; Ribeiro, Ricardo Lúcio de Araújo; Costa, Flávio Bezerra; ; http://lattes.cnpq.br/7510091283933216; ; http://lattes.cnpq.br/6628177274865696; ; http://lattes.cnpq.br/8481859916853920; Lima, Antonio Marcus Nogueira; ; http://lattes.cnpq.br/2237395961717699; Neves, Francisco de Assis dos Santos; ; http://lattes.cnpq.br/5631067058249781; Ferreira, Jossana Maria de Souza; ; http://lattes.cnpq.br/7691693293898376; Silveira, Luiz Felipe de Queiroz; ; http://lattes.cnpq.br/4139452169580807
Os estabilizadores de sistemas de potência são empregados para mitigar oscilações eletromecânicas, de baixa frequência, e estender os limites de estabilidade de geradores síncronos, enquanto que reguladores automáticos de tensão são utilizados na regulação da tensão terminal de geradores síncronos. Propõe-se nesta tese uma nova estrutura para concepção do conjunto regulador automático de tensão e estabilizador de sistema de potência aplicados no controle da excitação de um gerador síncrono de polos salientes. O estabilizador de sistema de potência proposto é baseado na transformada wavelet e emprega uma nova metodologia para extração e compensação de oscilações eletromecânicas em sistemas elétricos de potência por meio da energia dos coeficientes escala. Por outro lado, a energia dos coeficientes wavelet é utilizada na detecção de oscilações elétricas e geração do sinal de gatilho do estabilizador de sistema de potência. O regulador automático de tensão é baseado em uma estrategia de controle híbrida que combina o controle de modo deslizante com um controlador linear. O desempenho do estabilizador de sistema de potência proposto foi avaliado experimentalmente por meio de um estudo comparativo com o estabilizador de sistema de potência convencional. Por outro lado, o desempenho do regulador automático de tensão foi avaliado e comparado com um controlador linear e com outras duas estratégias de controle híbridas. Além disso, o desempenho da transformada wavelet foi avaliado experimentalmente, na detecção de oscilações elétricas e eletromecânicas, no qual foi verificado melhor desempenho para a transformada wavelet com efeito de borda.
Estimação de potência em tempo real utilizando a transformada wavelet
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-06-19) Alves, Denis Keuton; Costa, Flávio Bezerra; ; http://lattes.cnpq.br/7510091283933216; ; http://lattes.cnpq.br/7109075850257262; Ribeiro, Ricardo Lúcio de Araújo; ; http://lattes.cnpq.br/6628177274865696; Guimarães, Alexandre Magnus Fernandes; ; http://lattes.cnpq.br/4171253034582522; Lira, George Rossany Soares de; ; http://lattes.cnpq.br/7283717300126094
A monitoração das grandezas elétricas em sistemas elétricos de potência tem como objetivo promover a confiabilidade, bem como a qualidade da energia elétrica distribuída. Diante disso, propõe-se nessa dissertação um estudo sobre uma nova teoria de potência baseada na transformada wavelet para estimação em tempo real dos valores RMS da tensão e corrente e alguns valores de potências, tais como: potência ativa, potência reativa, potência aparente e fator de potência. A estimação adequada dos valores RMS e das potências são importante para diversas aplicações, como por exemplo: projetos e análise de sistemas de energia, dispositivos de compensação para melhorar a qualidade da energia elétrica e instrumentos de medição de energia. Os resultados de simulação e experimentais obtidos pelo método proposto baseado na transformada wavelet discreta redundanteforam comparados por meio do padrão IEEE 1459-2010 e por um osciloscópio comercial, respectivamente, apresentando resultados equivalentes. O método proposto apresentou bom desempenho para wavelets mães curtas, o que torna viável para aplicações em tempo real.
Estimação em tempo real de potência e impedância da rede elétrica utilizando a Transformada Wavelet Packet Estacionária
(2019-04-23) Alves, Dênis Keuton; Costa, Flávio Bezerra; Ribeiro, Ricardo Lúcio de Araújo; ; ; ; Martins, Allan de Medeiros; ; Watanabe, Edson Hirokazu; ; Silveira, Luiz Felipe de Queiroz; ; Ribeiro, Paulo Fernando;
Propõe-se nesta tese a aplicação da transforma wavelet packet discreta redundante (TWPDR) para estimar, em tempo real, valores eficazes de tensões e correntes, potências básicas (potência ativa, potência total aparente, potência não-ativa e fator de potência) e de distorção. Adicionalmente, as ferramentas de análise de sinais desenvolvidas neste trabalho possibilitaram a proposição de um método para estimação de impedância da rede elétrica. A TWPDR fornece uma banda de frequência uniforme e possui a propriedade de invariância no tempo, o qual é ideal para estimação de índices de qualidade da energia associadas às potências e a impedância da rede em tempo real. O método de estimação de índices de qualidade da energia foi avaliado e comparado com o padrão IEEE 1459-2010 aplicado a diferentes cenários de operação, em que formas de onda sintéticas e distúrbios de qualidade da energia elétrica em regime estacionário e não-estacionário foram emulados em uma plataforma experimental. No que se refere a estimação de impedância da rede elétrica, o presente estudo foi desenvolvido com o objetivo de identificar a impedância de redes elétricas de baixa tensão interconectadas com sistemas de geração distribuída. A validação do método proposto foi realizada em uma geração distribuída implementada por uma planta fotovoltaica de 8 kWp conectada ao ponto de acoplamento comum de um alimentador trifásico composto por um trafo de potência nominal de 15 kVA.

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