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Detecção de anomalias em poços produtores de petróleo usando aprendizado de máquina
Authors: Fernandes Júnior Wander , Vaz Vargas Ricardo Emanuel , Satie Komati Karin , Assis de Souza Gazolli Kelly
Published: December 2020

Anomalias em poços produtores de petróleo podem provocar impactos financeiros significativos. O uso de aprendizado de máquina para detectar essas situações podem prevenir interrupções indesejadas de produção bem como custos de manutenção. Nesse contexto, este trabalho propõe a aplicação e comparação de classificadores para detecção de anomalias em poços de produção de petróleo e gás. Classificadores de classe única Floresta de Isolamento, \textit{One-class Support Vector Machine} (OCSVM), \textit{Local Outlier Factor} (LOF) e Envelope Elíptico foram aplicados em uma base de dados com casos reais, sendo o melhor desempenho obtido pelo LOF com medida F1 de 88,2\%, seguido da Floresta de Isolamento com 74,3\%. Os resultados obtidos apresentam melhoria em comparação ao \textit{benchmark} de referência e estimulam a continuação do trabalho com a experimentação de outras famílias de classificadores.
Análise do Desempenho Dinâmico e de Transitórios Eletromagnéticos em Microrredes
Authors: H. Eisenkraemer Pedro , S. Ortiz Mauro , R. da Silva Émerson , A. M. Moura Fabrício , P. Bernardon Daniel
Published: December 2020

Em virtude do significativo aumento do consumo de energia nos últimos anos, o interesse pela instalação de unidades de geração distribuída tem se tornado cada vez maior, sobretudo por apresentarem menores impactos ambientais e se configurarem como uma boa alternativa para aprimorar o fornecimento de energia elétrica aos consumidores. Nesse sentido, com o crescimento da quantidade de produtores independentes atuando no setor elétrico, são necessários estudos para analisar seus efeitos no sistema. Dessa forma, o objetivo deste trabalho consiste em analisar diferentes situações de ilhamento intencional frente a uma situação de perturbação em um sistema de distribuição de energia. O foco das análises será em torno da atuação dinâmica dos sistemas de controle de um gerador distribuído, bem como os impactos relacionados aos transitórios eletromagnéticos decorrentes de contingências, as quais os sistemas de distribuição estão suscetíveis. Com isso, pretende-se investigar a importância da filosofia de controle empregada para amenizar ou mitigar os efeitos da mudança de configuração do sistema.
SIMUMAQ: uma ferramenta desenvolvida em JAVA para simulação de Máquinas de Indução Trifásicas em contexto educacional
Authors: F. Silva Carolina , M. F. Ferreira Flávia , G. Parma Gustavo , S. Batalha Rose Mary
Published: December 2020

No presente artigo é apresentado o Simumaq, um software de simulação de máquinas elétricas de indução trifásica (MIT), implementado em Java, desenvolvido para auxiliar professores e alunos no processo de aprendizado. O programa computacional permite simular o regime permanente, o transitório em uma partida direta e o controle vetorial de velocidade, fornecendo a visualização de gráﬁcos como velocidade, conjugado, tensões, correntes entre outros. Neste artigo, inicialmente são identiﬁcados o problema e a motivação para elaboração de um software com ﬁns didáticos e educacionais. É apresentado, então, um estudo da máquina elétrica de indução pela análise de seu circuito equivalente fasorial, o modelamento matemático dinâmico nos eixos de referência α−β e o desenvolvimento do controle vetorial de velocidade utilizado. O programa foi codiﬁcado utilizando a linguagem Java, com o Netbeans. Optou-se por tais recursos devido às possibilidades de desenvolvimento disponíveis, ampla documentação e por se tratar de uma ferramenta gratuita. A validação do programa é realizada comparando-se os resultados obtidos pela simulação do software com aqueles matematicamente esperados.
Metaheuristic Search for Optimum Cost-Benefit Resilience Level by Redundancy Adding
Authors: R. M. Ribeiro Rafael , S. S. Fogliatto Matheus , O. Caetano Henrique , R. P. Junior Benvindo , D. Maciel Carlos
Published: December 2020

Modern systems have become increasingly more complex, and their analysis becomes signicantly more complex. Many practical aspects of complex network tools have mainly been applied to critical infrastructure, in particular, to study power systems' resilience. Blackout prevention, system resilience, and restoration consider the ability of the system's self-healing. The self-healing strategies depend, basically, on the existence of extra lines to re-route energy.Some studies suggested that there is an optimum cost-benefit point when adding power lines redundancies to a system considering the systems' resilience. One method to solve this optimisation problem is the use of a metaheuristic algorithm. These algorithms combine exploration and exploitation on the search for a solution. In this paper, a Chu-Beasley genetic algorithm is used to search for the optimum cost-benefit level of redundancy in a system. Thesystem used is from the Repository of Distribution Systems (REDS), and the function used to evaluate the resilience considers an efficiency coecient so that the resilience by cost curve would have a maximum point. This experiment is executed as a topological analysis. The expected results were obtained using estimated curves from Monte-Carlo simulations for a wide range of combination of parameters. The results from three different parameters of efficiency coefficient were compared to the expected values obtained. The results show that there is a best cost-benefit level of redundancy when an efficiency level is determinate. Also, the GA used has excellent performance for finding this point.
Alocação ótima de geradores distribuídos em sistemas de distribuição radiais usando uma estratégia GRASP
Authors: De Souza Santos Ygor Patrick , M. Home-Ortiz Juan , Romero Rubén
Published: December 2020

O problema de alocação ótima de geração distribuída (GD) pretende aumentar a eficiência e a confiabilidade da operação de um sistema elétrico. Neste trabalho é realizada a alocação de GD para minimizar as perdas de potência ativa de um sistema de distribuição radial considerando uma quantidade especificada de GDs que se pretende alocar no sistema. A estratégia de otimização proposta escolhe as barras em que devem ser alocados esses geradores e a potência ativa fornecida por cada gerador. Dessa forma, apresenta-se um algoritmo Greedy Randomized Adaptive Search Procedure (GRASP) especializado para resolver o problema de alocação de GD enquanto o despacho ótimo de potência ativa dos GDs é determinado através de uma proposta analítica melhorada. Os testes realizados mostram o desempenho promissor da estratégia GRASP desenvolvida.
Desenvolvimento de Aplicação Web para Gerenciamento e Eficientização de Sistema de Iluminação
Authors: W. M. Monteiro D. , M. Tabora J. M. Tabora , C. Paixão Jr U. , P. de S. Lobato E. , R. M. de Sousa A. , C. M. de M. Carvalho C. , De L. Tostes M. E.
Published: December 2020

A automação e supervisão de sistemas tem sido crescente, propiciando o aumento da comodidade e confiabilidade, bem como o reduzido gasto de processos. Vinculado a aplicativos web com interface amigável, os sistemas automatizados proporcionam a eficientização de sistemas elétricos de edificações com extrema praticidade. Após o desenvolvimento de um sistema de automação de baixo custo, este artigo apresenta o desenvolvimento de uma aplicação web capaz de gerenciar um sistema automatizado de iluminação elétrica a partir de diferentes dispositivos com acesso à internet. Como estudo de caso, o trabalho apresenta o impacto da automação associado ao aplicativo web no consumo e custo de energia elétrica de um edifício de uma instituição de ensino público.
Proposta de medidor inteligente para consumo e qualidade de energia
Authors: G. Motter Giuliano , De M. França Maria Bernadete
Published: December 2020

O sistema de energia elétrica Brasileiro existe da forma como o conhecemos há anos. Modernizações neste setor tem sido feitas em um ritmo lento. A integração das redes elétricas com novas tecnologias tal como internet das coisas ou computação em nuvem apresenta diversas oportunidades de melhoria e vem ocorrendo recentemente de maneira gradual principalmente em países desenvolvidos. Nesses casos o setor elétrico vem se adequando com a nova realidade de uma prestação de serviços ágil e transparente e também se preparando para a crescente participação da geração distribuída e aumento no número de veículos elétricos. Neste trabalho é feita uma avaliação dos benefícios da integração de novas tecnologias na rede elétrica, mais especificamente nos medidores de consumo energético. O trabalho apresenta o processo de desenvolvimento de um protótipo de medidor inteligente com comunicação de rádio frequência bidirecional de alto alcance e aquisição de mais de 30 parâmetros de qualidade e consumo de energia, o qual possibilitará profundas análises da rede elétrica. Com o protótipo desenvolvido será possível fazer medidas de energia elétrica nos quatro quadrantes, o desligamento/religamento remoto de unidades consumidoras, além da identificação de furtos ou violações das instalações.
Detecção de falhas com Stacked Autoencoders e técnicas de reconhecimento de padrões em poços de petróleo operados por gas lift
Authors: Scoralick Fontoura do Nascimento Rodrigo , Henrique Groenner Bruno , Vaz Vargas Ricardo Emanuel , Ferreira dos Santos Ismael Humberto
Published: December 2020

A indústria offshore é responsável pela maior parte da produção de petróleo e gás no Brasil. Devido ao elevado nível de complexidade nessa indústria, ela vem sendo a precursora de novas tecnologias ao longo dos últimos anos. O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema para detecção de falhas em poços de produção de petróleo operados com elevação por gas lift. São utilizados autoencoders empilhados para redução de dimensionalidade e diferentes técnicas de reconhecimento de padrões, verificando métricas de desempenho dos modelos em observações reais de operação disponíveis. Após o desenvolvimento dos classificadores, obteve-se valores de recall elevado (boa parte superior a 0,98), o que mostra a grande aplicabilidade do sistema proposto em detectar falhas em poços de produção offshore.
Method for Detecting Transmission Link Failure in Industrial Wireless Networks
Authors: M. Radke Leomar , Cainelli Gustavo , Feldman Max , Pereira Carlos Eduardo , C. Netto João , Müller Ivan
Published: December 2020

Industrial Wireless Networks have been increasingly employed in industry. In manyindustrial environments device failures can occur. The detection of failures is essential for theproper network operation. This work aims to accomplish link failure detection in an IndustrialWireless Network. A link failure can occur if the radio Power Amplifier presents problems. Ifthe power amplifier does not work properly, asymmetry may occur in communications sincethe Power Amplifier is responsible only for the transmission. It is proposed an algorithm whichperiodically analyses the Receive Signal Level of transmissions and infer whether happening aPower Amplifier fault in some device. The proposed method contributes to the correct diagnosisof network problems since link asymmetry can induce the Network Manager and also the userto understand that healthy devices are not working correctly.
Seguimento de Caminho Usando Espaço Nulo para uma Formação VANT-VTNT
Authors: Pacheco Bacheti Vinícius , Santos Brandão Alexandre , Sarcinelli-Filho Mário
Published: December 2020

Neste artigo é discutido o controle de uma formação composta por um veículo terrestre não tripulado (VTNT) e um veículo aéereo não tripulado (VANT) utilizando conceitos de Espaço Nulo. A formação navega de maneira coordenada, com o VANT seguindo o VTNT, mantendo uma pose relativa em relação a ele, enquanto o VTNT segue um caminho especificado, para que o VANT possa pousar nele a qualquer momento desejado. Neste sentido, as técnicas de Espaco Nulo são utilizadas para melhorar a pose relativa entre os robôs e, consequentemente, aumentar a conabilidade do pouso. São apresentados resultados experimentais, os quais validam a abordagem adotada para realizar tal tarefa.
Conversor Ressonante LLC Aplicado a um Sistema de Iluminação LED com a Utilização de um Transformador Variável
Authors: Martins Sebastian , Roggia Leandro , R. Seidel Álysson
Published: December 2020

Este trabalho propõe a utilização de uma técnica de variação de indutância aplicada ao transformador de um conversor ressonante LLC inserido em um sistema de iluminação LED. Têm-se como objetivo a modificação do valor da indutância magnetizante do transformador, além da relação de ganho de tensão. Esta ação torna possível o funcionamento em ressonância para uma dada faixa de dimmerização proposta, e desta fazer com que o conversor proposto trabalhe em seu ponto ótimo de desempenho. São apresentados os pontos teóricos referente ao projeto do conversor, simulações e resultados práticos da aplicação em bancada.
PROPOSTA E ANÁLISE DE MÉTODOS DE RASTREIO DO PONTO DE MÁXIMA POTÊNCIA EM AEROGERADORES DE VELOCIDADE VARIÁVEL
Authors: E. S. Neto Miguel , A. B. Amora Marcio , P. Pinto Vandilberto
Published: December 2020

Algoritmos de rastreio do ponto de máxima potência (Maximum Power Point Tracking - MPPT), associados a conversores bidirecionais (back-to-back) e geradores síncronos de imã permanente (Permanent Magnet Synchronous Generator - PMSG), são vastamente utilizados para extrair a máxima potência de sistemas eólicos (Wind Energy Conversion System - WECS) de velocidade variável. Neste trabalho são avaliados e comparados diversos métodos comumente utilizados em sistemas eólicos, indicando vantagens e desvantagens. Esses métodos apresentam diversos pontos que dificultam sua utilização em sistemas de baixa potência. Também, é proposto neste trabalho modificações em um método baseado em controle adaptativo. As simulações apresentadas indicam que o método com modificação é o mais eficiente na extração de potência elétrica disponível na turbina.
Modelagem e Controle de duas Topologias de Conversores Usadas em Sistemas de Geração Eólica
Authors: F. da Rocha Lorrana , L. Valle Rodolfo , G. Barbosa Pedro
Published: December 2020

Este artigo apresenta a modelagem e o controle de duas topologias de conversores de capacidade plena aplicados a um sistema de geração eólica conectado a rede elpetrica. Os modelos matemáticos são desenvolvidos no sistema de coordenadas síncrono (dq0). O controle dos conversores é realizado em espaço de estados sendo os ganhos calculados usando a metodologia baseada no regulador linear quadrático. Resultados de simulação são usados para verificar amodelagem e os controladores projetados para duas as topologias de conversores investigadas.
Sistema híbrido de suporte à decisão de investimentos em criptomoedas
Authors: G. Lazo Lazo Juan , H. Herrera Medina Gonzalo , Faleti Almeida Luciana , Talavera Alvaro
Published: December 2020

As criptomoedas nos últimos anos vêm atraindo todo tipo de investidores, desde pessoas até instituições financeiras, que buscam altos retornos, com base em sua rápida valorização. No entanto, esse mercado é caracterizado pelo nível de volatilidade e incerteza, levando os preços a níveis muito altos e também a níveis baixos, estas características geram uma grande dificuldade para a toma de decisões dos gestores de investimentos. Este artigo propõe uma metodologia de apoio à toma de decisões no gerenciamento de investimentos no mercado de criptomoedas, que considera uma posição conservadora de investimento, que busca reduzir o risco e maximizar o retorno do investimento. A metodologia visa, com base no preço histórico das criptomoedas, estabelecer níveis de retorno e estimar as probabilidades de transição dos retornos para cada nível, isso é feito com base na análise das cadeias de Markov, que são integradas nas múltiplas árvores de decisão para identificar a criptomoeda que projeta o maior retorno quando é vendida um ou dois períodos após a aquisição. Os resultados são comparados com os dados reais e a eficiência da metodologia é verificada.
A Robust Digital Control of a Gyroscope with an Implicit Derivative Estimator
Authors: Mussi Brugnolli Mateus , Pereira das Neves Gabriel , De P. Carvalho Leonardo , Do Valle Costa Oswaldo Luiz , Angélico Bruno Augusto
Published: December 2020

Recently, a new state-space representation has been developed for output feedback control design. With this transformation, many mechanical systems can be represented with the system output measurements as the full state vector. Therefore, these models allow the design of output feedback controllers using state feedback gains. For this work, a set of uncertain models for a Control Moment Gyroscope is assembled and a polytope discretization is performed. The resulting set of models is transformed into the Implicit Derivative Estimator and integrators are added for the output tracking. Finally, a robust H2 digital control is designed, considering the set of uncertain models. The controller is validated through simulation and practical experiments.
Classificação de faltas em linhas de transmissão utilizando florestas aleatórias e filtro notch
Authors: Ferreira Danton Diego , Fonseca Gabriel Aparecido , Bezerra Costa Flávio , Rocha Almeida Aryfrance
Published: December 2020

Sistemas de transmissão de energia elétrica externos estão altamente susceptı́veis a falhas. Alguns pesquisadores já investigaram o uso de técnicas de inteligência computacional como redes neurais artificiais e lógica fuzzy com etapas de pré-processamento que compreendem o uso de transformada wavelet, Fourier ou estatı́stica de ordem superior. Esse trabalho visa mostrar o uso do método de florestas aleatórias com uma etapa de pré-processamento com filtro notch para classificação de faltas em linhas de transmissão. O desempenho do modelo foi comparado com o obtido por uma rede neural para mostrar sua eficiência. Utilizando-se a validação cruzada k-fold para treinar, testar e comparar os modelos, obteve-se nesse processo a acurácia média de 89,59% para a rede neural e 91,96% para o modelo de florestas aleatórias. No processo de validação foi obtida acurácia de 96,49% para o primeiro modelo e 91,49% para o segundo.
Aplicação Do Deep Learning Para Análise De Fissuras Em Testes De Quedas De Pelotas
Authors: J. H. Magnani Marconi , R. Souza Thiago , J. F. Filho Jorge , A. D. S. L. Cuadros Marco
Published: December 2020

As pelotas de minério de ferro são um insumo nobre na produção de ferro. Por tanto tem uma necessidade de um controle rigoroso da qualidade das pelotas para aplicação das mesmas no processo industrial. As pelotas sofrem degradações devido aos impactos provocados pelos seus sistemas de manuseio ou transporte. Como resultado dessas degradações muitos carregamentos de pelotas chegam ao cliente com uma proporção de fissuras. São necessários ensaios de testes de queda laboratoriais realizados em pelotas cruas úmidas para avaliação de sua resistência às diversas quedas que as mesmas sofrem no processo industrial. Atualmente o ensaio do teste de queda é realizado de forma manual, onde todo o processo do teste, desde a manipulação das pelotas e obtenção dos dados, depende de uma ação humana. O presente trabalho tem como objetivo a aplicação de aprendizagem profunda para realizar a análise das fissuras das pelotas, sendo apresentado inicialmente neste artigo a segmentação da pelota.
Modelagem Térmica de Transformadores de Potência Baseada em SODA e Sistema de Inferência Fuzzy Otimizado por Enxame de Partículas
Authors: P. M. de Souza Danilo , P. de Aguiar Eduardo , Sa T. R. Alves Kaike , V. G. da Rocha Marcos , E. Fernandes Thiago , B. Hell Michel , L. C. Oliveira Fernando , Da S. Christo Eliane
Published: December 2020

Diversos estudos tem sido orientados no sentido de desenvolver modelos térmicos mais precisos e com menor custo computacional para transformadores de potência. Motivados pela necessidade de sistemas adaptáveis, os sistemas inteligentes evolutivos vêm recebendo grande atenção em problemas de vários tipos de problemas. Este trabalho apresenta um novo método de ajuste de parâmetros de um sistema de inferência fuzzy (FIS) através de otimizaçãopor enxame de partículas (PSO). Para a determinação do número de funções de pertinência do FIS, é utilizado o algoritmo Self-organized direction aware (SODA). Este novo modelo, denominado SODA-FIS-PSO, tem como principal objetivo minimizar o erro durante o processo de aprendizagem. O modelo é aplicado em dados de um transformador real para diversas condições de carregamento. Os resultados apresentam melhor desempenho quando comparadoscom abordagens alternativas evolutivas e não evolutivas sugeridas na literatura.
Requirements Derivation for RoboCup Small Size League Robot
Authors: B. Farias Gabriel , R. O. A. Máximo Marcos , J. M. Afonso Rubens
Published: December 2020

This work develops a method for deriving requirements for the goalkeeper of the robot soccer competition RoboCup Small Size League (SSL) using Monte Carlo simulation. Initially, an overview of the SSL competition is presented and related works are shown. Then, the parameters of interest are selected and the developed method is discussed. Afterwards, different models and control laws are designed to simulate the goal defense performance for different parameter values. Finally, the data generated is analyzed and a set of requirements for the mobile robot is selected. Lastly, the method utility is evaluated and possible extensions of this work are proposed.
Comparing Action Aggregation Strategies in Deep Reinforcement Learning with Continuous Action
Authors: Garcia Oliveira Renata , Caarls Wouter
Published: December 2020

Deep Reinforcement Learning has been very promising in learning continuous control policies. For complex tasks, Reinforcement Learning with minimal human intervention is still a challenge. This article proposes a study to improve performance and to stabilize the learning curve using the ensemble learning methods. Learning a combined parameterized action function using multiple agents in a single environment, while searching for a better way to learn, regardless of the quality of the parametrization. The action ensemble methods were applied in three environments: pendulum swing-up, cart pole and half cheetah. Their results demonstrated that action ensemble can improve performance with respect to the grid search technique. This article also presents as contribution the comparison of the effectiveness of the aggregation techniques, the analysis considers the use of the separate or the combined policies during training. The latter presents better learning results when used with the data center aggregation strategy.
Controle LPV aplicado a uma máquina de relutância variável 6/4
Authors: A. de Mesquita Vinícius , Taleires Filho Jucelino , G. Nogueira Fabrício , C. Torrico Bismark
Published: December 2020

Este artigo apresenta um controlador Linear com Parâmetros Variáveis (LPV) robusto na estrutura RST (Reference Signal Tracking) para o controle de velocidade de uma Máquina de Relutância Variável (MRV) 6/4. Esta máquina possui um simulador que considera as não linearidades presentes na operação da MRV. A dinâmica da malha de velocidade foi baseada em um modelo ARX LPV identificado para uma determinada faixa de operação a partir de dados coletados em simulação, sendo o nível de corrente normalizado e filtrado o parâmetro variante. Em posse dos parâmetros do modelo, os parâmetros do controlador LPV foram determinados por meio de um problema de otimização convexa, na forma de uma LMI parametrizada (PLMI). Desse modo, foi observado o desempenho do controlador LPV submetido à variação dos parâmetros e comparado com controladores convencionais com parâmetros fixos.
Controle de Sistemas Incertos via Método ADRC - Um novo Paradigma
Authors: A. Gouvêa Josiel , C. P. de Vasconcellos Mauro , R. L. Zachi Alessandro
Published: December 2020

Este artigo trata do problema de controle robusto de sistemas não lineares incertos pelo método de Controle com Rejeição Ativa de Distúrbios (ADRC). A escolha do método se dá por conta de sua conhecida propriedade de robustez contra incertezas paramétricas e dinâmicas não modeladas do sistema. Embora já tenham sido reportadas algumas variantes deste método de controle, a abordagem deste artigo se concentra na versão linear do mesmo conhecida pelo termo LADRC (Linear ADRC). Contudo, uma característica comum a todas as variantes deste método é a utilização de um observador estendido para estimar os estados e os sinais não mensuráveis da planta, para alimentar uma lei de controle por realimentação de estados parametrizada. A mudança de paradigma ADRC proposta no presente trabalho consiste em modificar a estrutura do observador estendido para projetar o sinal da lei de controle utilizando apenas uma única estimativa do observador. Apesar da modificação proposta, demonstra-se que as propriedades de estabilidade e convergência resultantes são equivalentes às do paradigma ADRC tradicional. O desempenho do controlador é ilustrado por simulação numérica.
Conversor SEPIC-Buck Modificado com Ampla Atenuação de Tensão e Maior Ciclo de Trabalho
Authors: M. A. Luz Caio , H. Camargos Pedro , B. Rodrigues Wélington , Silva Audrei , R. Ribeiro Enio
Published: December 2020

Esse artigo apresenta uma modificação na estrutura do conversor SEPIC-buck. A alteração é realizada por meio da substituição de um dos capacitores do conversor por uma estrutura conhecida como capacitor comutado. Mediante a análise matemática, verificou-se uma maior capacidade de atenuação da tensão de entrada, com a operação de ciclos de trabalhos mais elevados, quando comparado com outras estruturas de conversão similares. A modificação proposta não acarreta em adição nos esforços de tensão e corrente do interruptor e dos demais elementos semicondutores. O conversor SEPIC-Buck modificado foi avaliado por meio computacional e os resultados de simulação validam seu equacionamento e modos de operação.
Interpretable Machine Learning for COVID-19 Diagnosis Through Clinical Variables
Authors: M. Thimoteo Lucas , M. Vellasco Marley , M. do Amaral Jorge , Figueiredo Karla , Lie Yokoyama Cátia , Marques Erito
Published: December 2020

This work proposes an interpretable machine learning approach to diagnosesuspected COVID-19 cases based on clinical variables. Results obtained for the proposed models have F-2 measure superior to 0.80 and accuracy superior to 0.85. Interpretation of the linear model feature importance brought insights about the most relevant features. Shapley Additive Explanations were used in the non-linear models. They were able to show the difference between positive and negative patients as well as offer a global interpretability sense of the models.
Alocação de Eletropostos com Análise Integrada de Tráfego e Impactos Técnicos nos Sistemas de Distribuição de Energia Elétrica
Authors: C. G. Andrade José , C. Marçal Manuella , P. Cancian Bruno. , Freitas Walmir , P. L. Junior Eduardo
Published: December 2020

A mobilidade elétrica é um fenômeno de escala mundial, de natureza irreversível, com distintas motivações identificadas nos vários países precursores em sua adoção. Para garantir a adoção em massa dos veículos elétricos (VEs), é crucial que exista uma infraestrutura de recarga adequada, sendo eletropostos públicos parte significativa deste processo. O objetivo deste artigo é desenvolver uma metodologia de alocação escalonável de eletropostos em locais públicos com base em análises de tráfego e elétricas. A metodologia é aplicada na cidade de Campinas-SP, que possui aproximadamente 1,2 milhão de habitantes em uma área de 800 km2 e 27 subestações elétricas. No estudo de caso foram alocados 50 eletropostos semirrápidos tanto em baixa tensão (BT) quanto em média tensão (MT). Os resultados indicaram que instalações em MT são recomendadas para evitar impactos técnicos nos sistemas dedistribuição de energia elétrica, porém instalações em BT também são viáveis desde que utilizando transformadores sobredimensionados.
Cálculo dos parâmetros do arco elétrico em sistemas de corrente contínua utilizando teoria de identificação de sistemas
Authors: P. Pessoa Felipe , S. Acosta Jhair , C. Tavares Maria
Published: December 2020

Este artigo apresenta uma aplicação da teoria de identificação de sistemas no cálculo dos parâmetros dos modelos de arco elétrico de Cassie e de Mayr. O objetivo deste trabalho é verificar a aplicação de modelos de arco elétrico conhecidos na literatura na representação de transitórios eletromagnéticos em sistemas de corrente contínua (CC). Os modelos matemáticos do tipo caixa-preta descrevem com boa precisão a interação do arco elétrico com o circuito, sendo uma ferramenta de grande utilidade na simulação de circuitos elétricos.
H2/H∞ Robust Control Design for Rotary Inverted Pendulum
Authors: Vieira Silva Luís Felipe , Damasceno Cordeiro Thiago , Queiroz de Araújo Ícaro Bezerra , Judiss Savino Heitor
Published: December 2020

This works presents a H2/H∞ robust control scheme for a rotary inverted pendulum using Linear Matrix Inequality (LMI) approach based on Lyapunov theory and taking into account the uncertainty of the position of the pendulum to the servo-basis of the system. The dynamic model of the system is obtained by Euler-Lagrange formulation and the controller is obtained by solving a convex optimization problem. Experiments using this control scheme with changes in the position of the pendulum were made to compare the performance with another controller using pole placement control design. Results show that only H2/H∞ controller is able to maintain the stability of the system for all experiments performed in this work.
Análise Dinâmica de um Conversor CC-CC Trifásico Bidirecional Alimentado em Corrente para Aplicação de Armazenadores de Energia na Mitigação de Oscilações em Redes de Distribuição de Baixa Tensão
Authors: N. S. Costa Gilmar , M. Oliveira Filho Herminio , P. Praça Paulo , V. Silva Neto Cícero , A. L. Henn Gustavo , S. Oliveira Jr Demercil
Published: December 2020

O presente trabalho apresenta a modelagem e análise dinâmica de um conversor CC-CC trifásico isolado bidirecional alimentado em corrente. A topologia, que se propõe a realizar o estágio CC-CC de um sistema ativo bidirecional para conexão de armazenadores de energia à rede elétrica, possui duas variáveis de controle, a razão cíclica nas chaves do lado primário e o ângulo de phase-shift para controle do fluxo de potência. É realizada a modelagem da planta de corrente de entrada em função da razão cíclica a partir do modelo dinâmico do conversor boost clássico, enquanto que para a malha da tensão de saída é utilizado a teoria do gyrator. Resultados de simulação são apresentados de modo a validar a estratégia e modelagem do sistema de controle discreto implementado.
Implementação e análise de métodos de estimação de frequência no DSP F2877s
Authors: R. Ramos Caison , Marchesan Gustavo , L. C. Santos Laura , P. Moraes Adriano
Published: December 2020

A frequência elétrica, em Sistemas Elétricos de Potência (SEPs), é uma característica de elevada importância pois influência diretamente no funcionamento dos equipamentos presentes na rede e na qualidade de energia fornecida. Esse artigo apresenta a implementação de algoritmos de estimação de frequência em Digital Signal Processor (DSP) F28377s com intuito de utilização em simulações de sistemas elétricos de potência em simuladores de tempo real. Os algoritmos apresentados são baseados em detecção por passagem por zero, Transformada Rápida Fourier (FFT) e Transformada Discreta Fourier (DFT). Os métodos foram submetidos a casos de sinal com frequência contante, com frequência variada com degrau, rampa, adição de harmônicas e presença de ruído gaussiano. Os resultados apresentados pelos métodos foram comparados pela análise dos índices de tempo de convergência e erro de estimação em regime permanente. Os resultados dos métodos aqui apresentados foram satisfatórios e evidenciaram vantagem dos algoritmos baseados em Transformada de Fourier.
Metodologia Multicritério para Gerenciamento da Vida Útil de Transformadores de Distribuição
Authors: R. da Silva Émerson , L. P. Feil Dion , P. Bernardon Daniel , B. Marchesan Tiago , S. Ortiz Mauro , H. Eisenkraemer Pedro
Published: December 2020

Este trabalho propõe uma análise multicritério para tomada de decisão no gerenciamento de Transformadores de Distribuição (TD's) usando o método Analytical Hierarchy Process (AHP). Com base no AHP, o objetivo deste artigo é fornecer um ranking que auxilie na tomada de decisão sobre a prioridade de substituição ou mesmo a realocação dos equipamentos. Os TD's são muito importantes no Sistema de Distribuição (SD) porque realizam um grande esforço durante períodos críticos de demanda. Uma vez que o aquecimento gerado nos enrolamentos resulta em temperaturas que são distribuídas pelo óleo isolante em um sistema termodinâmico, e sabendo que a durabilidade do transformador está relacionada com a suportabilidade térmica do seu sistema isolante (papel e óleo), constata-se que a perda da vida útil do transformador depende do seu carregamento durante a operação. A finalidade deste artigo, portanto, é apresentar uma metodologia para auxiliar no gerenciamento de TD's, em relação à avaliação de sua vida útil, confiabilidade, relevância por proximidade de centro de carga e distância do alimentador.
Projeto de Freio de Foucault Aplicado para Medição de Potência em Turbina Eólica Savonius
Authors: Rech Charles , Balafa Pericles , Ritter Greice , Frandasolo Maidana Cristiano , Caldeira André Francisco , Ferigolo Venturini Simone
Published: December 2020

Neste trabalho é proposto o dimensionamento de um freio dinamométrico baseado nas correntes parasitas de Foucault para medição de torque e potência disponibilizada por um modelo de uma turbina do tipo Savonius em um túnel de vento. O sistema de medição empregado é do tipo open source utilizando a plataforma Arduino. Para a medição da força de reação foi utilizada uma célula de carga com conversor e amplificador H711 e para a medição de rotação um sensor fotoelétrico com resolução de um pulso por volta. Para o dimensionamento do dinamômetro utilizou-se os parâmetros de desempenho da turbina calculados a partir de equações disponíveis na literatura. O fio empregado nas bobinas para gerar o fluxo magnético é o AWG24, para suportar uma corrente elétrica de 0,5 A e tensão elétrica de 1,0 V. As dimensões das bobinas foram de 3,1 cm de diâmetro e 3,0 cm de comprimento. Para atender a demanda da turbina duas bobinas foram empregadas. Como resultado, foram obtidas as características dimensionais de um freio de Foucault capaz de medir uma potência de até 0,5 W gerada por uma turbina Savonius, com incerteza de medição de 0,01 W, sendo adequada para a turbina analisada.
Variação de Tensão em Rede de Distribuição de Energia Elétrica com Alta Penetração de Geração Distribuída Fotovoltaica
Authors: Oliveira Queiroz Luann Georgy , Altoé Mendes Mariana , Cobe Vargas Murillo , G. Riva Tonini Luiz , S. Fernandes Rocha Amanda , R. S. Soares Araujo Maeva , Elias Batista Oureste
Published: December 2020

A utilização de sistemas fotovoltaicos por meio da Geração Distribuída (GD) vem crescendo em um ritmo acelerado em todo mundo, sendo impulsionada principalmente pelos potenciais benefícios que tal modalidade pode proporcionar. No entanto, a utilização massiva dessa tecnologia pode acarretar impactos significativos nas redes de distribuição, alterando, por exemplo, os níveis de tensão do sistema. O presente trabalho realiza uma avaliação quantitativa da variabilidade de tensão em uma rede de distribuição de energia baseada no sistema IEEE 13 Node Test Feedder e utilizando um modelo simplificado de geradores fotovoltaicos. A demanda das cargas do sistema e os níveis de potência fornecida pelos geradores foram variados de acordos com dados de curva de carga e condições meteorológicas específicas. Os resultados obtidos apontaram uma elevação da tensão nos nós analisados, gerando uma variação máxima de 3,69%, 5,85% e 6,11% nos Nós 634, 671 e 675, respectivamente.
Fluxo e Gerenciamento de Bagagens em Aeroportos com Inclusão da Tecnologia RFID
Authors: S. Arreguy-Sena Célia , J.R. Reis Agnaldo , G. Oliveira Janaína
Published: December 2020

Informações públicas que abordam o fluxo de bagagens e situações que as envolvem apontam fragilidades no sistema de gerenciamento, cujos conhecimentos em controle e automação podem auxiliar na resolução dos problemas. Objetivou-se analisar o sistema de gerenciamento de bagagens e propor possíveis configurações e estratégias de automação, controle, integração e padronização do gerenciamento com a possibilidade de acompanhamento online pelos passageiros cujos resultados possam reduzir interferências espúrias. A tecnologia de identificação por radiofrequência (RFID) foi proposta para ser implementada em nove pontos do itinerário das bagagens com possibilidade de interface para passageiros acessá-las remotamente ou em terminais aeroportuários. A RFID possibilita a integração, o gerenciamento e a identificação dos fluxos do itinerário das bagagens, inserindo-se na prevenção de perda e extravio e critério de qualidade.
Alocação Ótima De Geradores Distribuídos Para Redução De Perdas Em Sistemas Elétricos De Distribuição Considerando Incertezas Da Demanda
Authors: Viana Batista Rodrigo , R. de Araujo Leandro , R. R. Penido Débora
Published: December 2020

Este artigo apresenta uma abordagem para alocação ótima de geradores distribuídos (GD) em sistemas de distribuição de energia para a redução total de perdas utilizando a técnica de algoritmos genéticos. No processo de otimização, as incertezas da demanda das cargas e os cenários de carregamento ao longo do dia foram considerados, visando uma representação adequada da operação real dos sistemas de distribuição, o que permite uma avaliação mais criteriosa da barra ideal para alocação de GD. A abordagem proposta foi executada nos sistemas teste IEEE 13, IEEE 34 e IEEE 123, que apresentam características inerentes aos sistemas de distribuição.
Projeto de uma Bancada Instrumentada para Avaliação de Ferramenta de Corte Rotativa para Preparação de Emenda de Correias
Authors: Dias de Barros Luiz Guilherme , Fernandes Santos Luan , Von Pritzelwitz Philip , Medeiros Freitas Gustavo
Published: December 2020

Os transportadores de correias são equipamentos essenciais na mineração, o que faz da emenda de correias um ponto crítico na manutenção destes. Atualmente o procedimento de emenda leva em média 48 horas para ser realizado. Outro fator importante é que ao realizar tal tarefa os operadores estão expostos a riscos e a qualidade da emenda, que está diretamente ligada a vida útil desta, depende da experiência da equipe de manutenção. Pensando em melhorar o processo, o Instituto Tecnológico Vale e a Vale iniciaram um projeto para realizar a emenda de correias de forma automatizada. Na etapa atual do projeto foi proposto o estudo de uma ferramenta de corte para remoção da cobertura da correia, que possa ser acoplada a um braço manipulador. Como o procedimento é complexo e as forças a serem suportadas pelo manipulador são desconhecidas, uma bancada de ensaios instrumentada foi desenvolvida para mapear os esforços e assim ajudar na seleção de um robô industrial adequado. A bancada será utilizada em ensaios de remoção de borracha da correia, possibilitando alterar a velocidade dos motores e a profundidade de corte, visando encontrar parâmetros ótimos de operação para maximizar o volume removido e minimizar o tempo gasto na tarefa.
Programação Estocástica Aplicada ao Controle Ótimo de Geração Fotovoltaica em Redes de Distribuição de Energia Elétrica
Authors: L. Pereira Michael Douglas , M. de Sá Sarah , T. Faria Lucas , F. Franco John
Published: December 2020

O aumento da geração fotovoltaica na rede de distribuição de energia elétrica pode trazer bene-fícios como redução na conta de energia dos usuários e aproveitamento do potencial renovável. Entretanto, o excesso de geração pode causar problemas na operação da rede de distribuição como sobretensão, sobre-cargas e aumento nas perdas. Uma alternativa para mitigar esses problemas é o controle da geração fo-tovoltaica, de forma que o excesso de geração seja cortado para manter uma operação dentro dos limites técnicos (tensões nas barras e correntes nas linhas). Este trabalho propõe um modelo de otimização cônico de segunda ordem a fim de reduzir esforços computacionais e garantir soluções de boa qualidade. Um modelo linearizado é também derivado, sendo ambas abordagens baseadas em Programação Estocástica, para o problema de controle da geração fotovoltaica no sistema de distribuição. Os modelos foram desen-volvidos na linguagem de modelagem matemática AMPL e resolvidos usando o solver CPLEX. Seu de-sempenho foi avaliado por meio de sistemas de distribuição de 33 e 136 barras para o gerenciamento das unidades de geração distribuída de forma a maximizar a captação de energia renovável. A proposta identi-ficou o corte de geração necessário para resolver efetivamente os problemas de operação do sistema de distribuição.
Seleção de modelos epidemiológicos via análise de sensibilidade global
Authors: Tosin Michel , Cunha Jr Americo , C. Coelho Flávio
Published: December 2020

Este paper propõe uma metodologia de seleção de modelos epidemiológicos via critério da informação de Akaike trazendo como novidade a construção de uma função de verossimilhança baseada nos resultados de uma análise de sensibilidade global através dos índices de Sobol obtidos usando expansão em polinômios caos. A ideia geral é incorporar a informação sobre a influência dos parâmetros na resposta para selecionar um modelo mais interessante dentro do conjunto de candidatos. A estratégia é aplicada a um conjunto de modelos compartimentais compatíveis aos usados para analisar a pandemia de COVID-19 recente, permitindo compará-los sem a presença de dados experimentais.
Sistema de Recomendação de Distribuição Ótima de Carga para as Unidades Geradoras da Usina Hidrelétrica de Santo Antônio
Authors: Pereira Gosmann Rodrigo , Pereira Airton Isaac , Weiss Leonardo Augusto , Toldo Mendes Pablo , Brito Brunno Henrique , Dos Santos Abreu David Lucas , Finardi Erlon Cristian , Yutaka Kuwabata Takigawa Fabrício , Teixeira Silva de Assis Morais Douglas , Fernandes Argemiro
Published: December 2020

O problema de distribuição ótima de carga (DOC) em uma usina hidrelétrica (UHE) visa determinar, em tempo real, o despacho de cada unidade geradora (UG) da maneira mais eficiente possível. As não linearidades e não convexidades da função de produção hidrelétrica (FPH) de cada UG tornam desafiadora a busca por uma solução ótima neste problema. Uma das maneiras de lidar eficientemente com as não linearidades do problema de DOC é através da linearização e do tratamento do problema como uma programação linear inteira-mista (PLIM). Neste cenário, este artigo apresenta um sistema de recomendação de DOC baseado em um modelo de PLIM para a UHE de Santo Antônio. Diversas peculiaridades desta UHE tornam esse problema desafiador, destacando-se o elevado número de UGs, turbinas com diferentes curvas-colina, queda bruta dependente da localização da UG e ainda, perdas hidráulicas em função do elevado grau de obstrução nas grades advindas dos detritos do Rio Madeira. O sistema de recomendação faz uso de uma série de medições em tempo real, resolve o modelo de PLIM e apresenta a DOC para os operadores da usina. Os resultados deste sistema indicam um potencial de aumento de geração de 1,0 % na UHE, particularmente em período de seca.
Modelagem dinâmica para previsão dos casos novos de COVID-19 no Estado do Paraná
Authors: R. Oro Sheila , Hellmann Liliane , R. Mafioleti Tereza , N. B. Di Domênico Camila , L. Campos Guilherme
Published: December 2020

Desde o mês de março de 2020 o Paraná tem registrado casos de uma doença infecciosa causada pelo novo coronavírus SARS-COV-2, a COVID-19. A velocidade da propagação da doença não é constante, o que requer frequente revisão dos cálculos das estimativas para o número futuro de infectados. Neste sentido, o uso de métodos estatísticos pode auxiliar na avaliação da evolução e nas projeções da propagação da doença. Este estudo, objetivou realizar a modelagem e previsão do número de casos novos diários de COVID-19, no Estado do Paraná, por meio dos modelos autorregressivos de defasagens distribuídas, considerando o atraso na divulgação dos casos novos, dos casos em investigação e a taxa de transmissão. Os resultados indicaram que o modelo ajustado é capaz de prever o número de casos novos diário da doença, com boa precisão para 14 dias.
Atributos físicos do solo e produtividade da soja em diferentes sistemas de preparo após consórcio sorgo-brachiaria
Authors: Borges Monica Cristina Rezende Zuffo , Nogueira Kenio Batista , Roque Cassiano Garcia , Barzoto Gustavo Ribeiro
Published: December 2020

O preparo do solo é uma prática que atua diretamente sobre a estrutura, modificando as variáveis a ela ligadas e sendo determinante na resistência a compactação do solo, influenciando a porosidade e densidade do solo e interferindo diretamente no desenvolvimento e produtividade das culturas. O presente trabalho teve como objetivo avaliar atributos físicos do solo e a produtividade da soja implantada em sistema de semeadura direta, sistema de cultivo mínimo e sistema de semeadura convencional, após o consórcio de Sorgo-Brachiária e Sorgo solteiro. O experimento foi conduzido no ano de 2012 na área experimental do Campus de Chapadão do Sul da UFMS no município de Chapadão do Sul/ MS. O delineamento experimental foi em blocos casualizados em esquema de parcelas subdivididas. As parcelas foram constituídas pelos três sistemas de preparos (Sistema de Semeadura Convencional-SC, Sistema de Semeadura Direto-SSD e Sistema de Cultivo Mínimo-CM), e as subparcelas sistema de cultivo: (plantio consorciado de Sorgo+ Brachiária; plantio solteiro de Sorgo). Os sistemas de preparo e de cultivo não interferiram na produtividade de grãos de soja cultivada em sucessão. O consorcio sorgo + braquiária promovem uma melhora nas características físicas do solo na camada de 0,30-0,40 m.
Coeficientes da equação de Angström-Prescott para a região de Guarapuava-PR
Authors: Lena Bruno Patias , Jadoski Sidney Osmar , Jadoski Cléber Junior , Rigo Josiel Francisco
Published: December 2020

A radiação solar global é uma informação importante em estudos climáticos e ambientais e necessária para determinar a evapotranspiração de referência. Esse valor pode ser satisfatoriamente estimado a partir da equação de Angström-Prescott, porém essa equação deve ser ajustada para cada região em específico. O objetivo desse estudo foi ajustar os coeficientes “a e b” da equação de Angström-Prescott para a região de Guarapuava-PR. O estudo foi realizado utilizando dados climáticos fornecidos pela Estação Meteorológica da Unicentro, compreendendo o período de 1984 a 2014. A equação foi ajustada com aplicação de dispersão para dados diários pela razão entre a relação radiação solar global e radiação extraterrestre, e a relação insolação e fotoperíodo. Através de regressão linear foram determinados os coeficientes quinzenais, mensais e anuais. Os coeficientes médios de “a” variaram de 0,145 a 0,227 e “b” de 0,358 a 0,472.