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Uma Metodologia Baseada em Algoritmo Genético para Priorização de Inspeções em Concessionárias de Distribuição de Energia Elétrica
Authors: Matos de Vasconcelos Fillipe , Meschini Almeida Carlos Frederico , Kagan Nelson , D. S. Júnior James , Expedito Viana Fabrício , Dominice Alexandre , De Souza Júnior José Dorlando
Published: February 2021

A crescente necessidade de garantir níveis adequados de confiabilidade, lucratividade e satisfação do consumidor leva as concessionárias a desenvolver estratégias para identificar ativos obsoletos por meio de inspeções programadas. No entanto, considerando a necessidade de aplicação criteriosa de recursos, , é desejável a definição de uma estratégia eficiente para alocação de equipes nos segmentos mais críticos das redes de distribuição. Até recentemente, o planejamento da inspeção era realizado com base no desempenho dos indicadores de continuidade compilados em planilhas eletrônicas. Este artigo propõe uma abordagem baseada em Algoritmo Genético (AG) para avaliar os parâmetros das redes, definir metablocos (ou seja, segmentos de alimentador entre dispositivos de proteção) e priorizar aqueles que melhoram ainda mais os indicadores de qualidade de energia. Os resultados demonstram que o conceito de metablocos priorizados é viável para aplicação na realidade de uma maneira abrangente.
Diagnóstico de Degradação de Isolamento de Cabos Elétricos de Baixa Tensão por Análise de Imagem e Classificação por Rede Neural Artificial
Authors: P. Vieira Murilo , R. Fernandes Mariana , R. Muniz Pablo
Published: February 2021

PVC (policloreto de vinila) é o material de isolamento mais comumente utilizado em cabos elétricos de baixa tensão. A deterioração do polímero é causada pelo aumento da temperatura quando em regime de operação, que pode favorecer o rompimento do isolamento de cabo elétrico e propiciar fugas de correntes elétricas ou curtos circuitos. Este trabalho avalia experimentalmente a usabilidade da análise de imagem digital e rede neural artificial como ferramenta não invasiva e não destrutiva para indicação do fim da vida útil de cabos elétricos de baixa tensão. O modelo de cor HSV (Tonalidade, Saturação, Brilho) através da componente brilho foi utilizado para caracterizar e avaliar a condição operacional dos cabos elétricos, e a rede neural de múltiplas camadas para analisar os dados. Por fim, a rede neural forneceu resultados bem-sucedidos na determinação do fim da vida útil de cabos elétricos.
Simulação Computacional no Processo de M&V: Um Estudo de Caso da Universidade de Brasília
Authors: P. A. Honorato João , N. Velasco Loana , Alex Reis  , A. de Matos Junio , Barbosa Elias
Published: February 2021

Visando aumentar a confiabilidade das ações de eficiência energética e demonstrar de forma quantitativa seus ganhos econômicos e ambientais foi desenvolvido o processo de Medição e Verificação (M&V) que consiste em metodologias para calcular a energia economizada neste tipo de projeto. Há diversos métodos para aplicação do M&V todos descritos no Protocolo Internacional de Medição e Verificação de Performance (PIMVP), tais métodos podem ser divididos em físicos, nos quais utiliza-se um analisador de energia para obter os dados de consumo do sistema ou instalação, ou computacionais, nos quais a instalação é simulada para obtenção do consumo. Contudo os mais comuns são os métodos físicos, além disso, observou-se que existem poucos estudos divulgados abordando a aplicação da simulação computacional para calcular a economia de energia deste tipo de projeto. Deste modo, o presente trabalho visa demonstrar a utilização da simulação computacional calibrada para obtenção dos ganhos das ações de eficiência energéticas realizadas na Faculdade de Tecnologia da Universidade de Brasília no âmbito do Programa de Eficiência Energética da CEB – D, para tal foram escolhidos ambientes modelos que foram simulados e serviram para desenvolver a calibração do programa que em seguida pode ser expandida permitindo a simulação do edifício como um todo. Por fim, os resultados da simulação foram comparados a resultados obtidos teoricamente.
Aplicação de método inteligente para classificação da perda de sincronismo em geradores síncronos
Authors: Prudente Peres Gontijo Felipe , Luiz Magalhães Coelho Aurélio , Carvalho Izidoro Sandro , Paulo de Faria Ivan
Published: February 2021

A perda de sincronismo é caracterizada através da ocorrência de eventos que provocam variações do ângulo de carga e aceleração ou frenagem do rotor e, dependendo da severidade da ocorrência, pode o sistema se tornar instável, não sendo possível o gerador retornar à velocidade síncrona. Portanto, dada a ocorrência deste evento, a máquina estará sujeita a diversas consequências que são capazes de ocasionar danos ao gerador síncrono e, consequentemente, prejuízos econômicos. Sendo assim, este trabalho aborda a implementação de um método inteligente visando a classificação da perda de sincronismo em geradores síncronos. Busca-se também realizar a comparação entre a técnica de classificação proposta e os métodos convencionais existentes utilizados em relés de proteção.
Estimação de Estado Harmônico Para Sistemas de Distribuição de Energia Elétrica Frente a Condições Reais de Monitoramento
Authors: Oliveira Fernandes Júlia , Vitor Gomes de Araújo João , Fernando Dias Breda Jáder , Carlos de Melo Vieira Júnior José
Published: February 2021

Diante da crescente evolução tecnológica, distúrbios das mais diversas classes e ordens acometem os sistemas de distribuição de energia elétrica. Dentre todos os distúrbios o que mais se destaca são as distorções harmônicas, devido à crescente inserção de cargas não lineares que se agregam aos sistemas elétricos de potência. Por sua vez, esses distúrbios provocam alterações na forma de onda fundamental das correntes e tensões ocasionando enormes prejuízos financeiros. Neste cenário, o ideal seria monitorar as tensões harmônicas em cada ponto do sistema por meio de medidores de qualidade da energia elétrica, contudo este procedimento ainda é inviável financeiramente. Assim, a proposta deste trabalho é analisar o desempenho de um estimador de estado harmônico que leve em consideração situações reais de monitoramento e que seja capaz de estimar os valores de tensão em todas as barras de sistemas de distribuição e, portanto, as distorções harmônicas presentes em todo um sistema teste de 34 barras do IEEE.
Exploratory Factor Analysis of Distribution Networks Characterization by Metrics of Complex Networks Theory
Authors: Bessani Michel , A. da Mata Diego
Published: February 2021

Distribution networks are responsible for supplying electricity to most consumers, and also are the power system part where the majority of electricity interruptions occurs. These infrastructures are in urban and rural regions and are organized to meet different geographical and operational restrictions and the energy demand. In this study, the use of metrics from complex networks theory to describe the organization of such important systems in topological and electrical perspectives was evaluated. A variety of metrics were extracted from different distribution networks. They were calculated considering topological and active power flow in nominal conditions information. The values obtained were investigated using exploratory factor analysis approach. Results indicated that the metrics can be grouped into three distinct factors, and there is a metric, unrelated to such factors, which describes how the power  flow is distributed over the network structure. Considering the importance of such systems and the various possibilities of the operational and topological organization, the knowledge of metrics capable of characterizing, in a systemic perspective, is significant for the analysis of current and future challenges related to energy distribution. This topic and its applications will be furtherexplored in future research.
Influence of Clandestine Connections on Energy Loss Evaluation in Electrical Distribution Networks
Authors: B. Donadel Clainer , C. D. Sousa Gilberto , M. Varejão Flávio
Published: February 2021

In the literature, there are several methodologies to estimate technical losses in electrical distribution networks. The range of techniques is broad, ranging from basic techniques (based on loss factor, for example) to sophisticated ones (based on artificial intelligence). These methodologies are important, because the costs of technical losses represent a huge part of the total operation costs of distribution network operators (DNOs). However, the presence of clandestine connections, common in developing countries, was not considered in the methodologies encountered in the literature. Clandestine connections occur when a consumer has made his/her connection without DNO permission. In these cases, the amount of energy consumed by a clandestine "consumer" is a nontechnical loss (and, therefore, should be correctly computed as nonbilled energy). Therefore, a new methodology is proposed to consider the presence of clandestine connections in energy loss estimation in distribution systems.
Ponderação de Critérios de Otimização Utilizados em Fluxo de Potência Ótimo Dinâmico que Realiza Despacho de Geração Hidrotérmico Mensal Discretizado por Patamares de Carga
Authors: Lachovicz Felipe José , S. Piazza Fernandes Thelma , R. Bessa Marcelo , De Geus Klaus
Published: February 2021

Este trabalho descreve uma metodologia aplicada para ponderação de critérios de otimização que compõem um Fluxo de Potência Ótimo Dinâmico (FPOD) que determina despacho hidrotérmico mensal discretizado por patamares de carga. Esse FPOD é utilizado em formulação que determina despacho hidrotérmico de médio prazo não linear, com modelagem estocástica e que adota representação detalhada de todas as usinas hidroelétricas e termoelétricas e inclui restrições elétricas do sistema interligado brasileiro. Os critérios de otimização considerados no FPOD são os seguintes: minimização do custo de geração das usinas térmicas, do custo de déficit, das perdas elétricas, minimização de fluxo de potência nas linhas de intercâmbio e do desvio de potência térmica em relação ao fornecido pelo problema energético. A consideração concomitante desses critérios de otimização requer análises quanto a busca da melhor combinação dos pesos associados a cada parcela da função objetivo. A metodologia aplicada utiliza matriz de esforço versus impacto para auxiliar na obtenção da melhor combinação de pesos que atendem critérios pré-estabelecidos, como também normaliza resultados de cada parcela a fim de melhor caracterizar a atuação de cada uma delas na solução do problema. A utilização dessa metodologia faz parte de um projeto de P&D ANEEL, proposto pela COPEL, PD-6491-0307/2013, que prevê otimização em larga escala aplicada ao despacho hidrotérmico brasileiro. O processo de ponderação descrito foi testado para o caso PAR-ONS referente ao ano de 2017 (inverno) que possui 6352 barras e 9269 linhas para cada patamar de carga.
Detecção e Classificação de Faltas de Alta Impedância usando Estatística de Ordem Superior e Rede Neural MLP
Authors: S. Carvalho José Genilson , R. Almeida Aryfrance , Sekeff Budaruiche Sousa José  Vitor , O. Sobreira Danillo , D. Ferreira Danton
Published: February 2021

Neste trabalho é desenvolvido um método de detecção e classificação de faltas de alta impedância (FAIs) em redes de distribuição de energia usando Estatística de Ordem Superior (EOS) em conjunto com uma rede neural artificial (RNA) do tipo Multilayer Perceptron (MLP). Sinais de dois tipos de faltas para dois casos foram obtidos a partir da simulação e modelagem no software ATPDraw. A EOS foi utilizada para extrair as características dos sinais e o Discriminante Linear de Fisher (DLF) para selecionar as melhores características gerando um conjunto reduzido de dados que possa indicar a separabilidade entre os tipos de falta. Ao final foi formado um espaço de seleção de características para cada caso, onde a distinção do tipo de falta é nítida, sendo estes dados tratados fornecidos a RNA, onde se obteve resultados satisfatórios na classificação do tipo de falta, comprovando a eficiência do método proposto.
Avaliação da Performance em uma Caldeira de Recuperação de Calor com a Utilização de Tubos Aletados Tipo H
Authors: S. Passos Leandro , O. Guimarães Lucas , S. Monteiro Victor , Zamboti Fortes Marcio , G. Pacheco Jr. José , C. Furtado Rafael
Published: February 2021

Este artigo apresenta um estudo de caso aplicado a uma caldeira de recuperação de calor instalada em uma planta de produção de coque de uma siderúrgica integrada localizada no estado do Rio de Janeiro. Neste estudo de caso foi avaliada a eficiência térmica da caldeira a partir da substituição dostubos aletados do economizador e do evaporador. Os resultados mostraram um aumento na performance da caldeira após a modificação. Além disso, a proposta se mostrou favorável financeiramente economizando com manutenção e um tempo de payback relativamente curto.
Ferramentas de Prototipação Aplicadas a Sistemas de Potência: Matlab versus Python
Authors: O. Daniel Luciano , L. Varricchio Sergio
Published: February 2021

O principal objetivo deste trabalho é apresentar uma comparação entre as ferramentas Matlab e Python aplicadas à criação de protótipos para análise de sistemas elétricos de potência. Serão realizados testes comparativos de precisão entre as ferramentas para os principais métodos de transformação tempo-frequência, de quadratura numérica e de álgebra linear numérica aplicados à análise de sistemas de potência. Também será apresentada a visão crítica dos autores em relação às facilidades oferecidas por tais ferramentas, como ambientes de programação, editores de texto do código-fonte, funções para traçado de gráficos e depuradores de erros.
Conexão Ótima de Parques Eólicos Offshore com Maximização da Capacidade Eólica Considerando Transmission Switching
Authors: B. Altomar Mariana , A. Passos Filho João , A. Vasconcelos Leandro , W. de Oliveira Leonardo , Luiz R. Pereira José
Published: February 2021

O crescimento contínuo da energia eólica nos últimos anos fez o Brasil se destacar no ranking mundial que mede a capacidade instalada deste tipo de geração. Estudos recentes estão sendo focados em parques eólicos offshore (PEOs). A determinação dos melhores pontos de conexão para novos PEOs na rede requer uma análise abrangente, que leva em consideração as restrições técnicas, econômicas e ambientais. Este artigo propõe uma metodologia baseada na técnica Transmission Switching para determinar o ponto ideal da conexão do PEO em um sistema de energia, a fim de acomodar uma maior utilização da energia eólica firme considerando as perdas elétricas do sistema de transmissão existente. A metodologia também considera limites de linhas de transmissão. O algoritmo proposto é avaliado considerando o Sistema 24-barras do IEEE.
Previsão de Carga Elétrica para o Horizonte de Curto Prazo via Redes Neurais Artificiais Utilizando C++ e Python
Authors: Eugênio Maick , A. Assis Fernando , Nascimento Luiz Carlos
Published: February 2021

Os avanços tecnológico e social observados atualmente em todo o mundo implicam na exigência de níveis cada vez melhores de eficiência e de qualidade no fornecimento da energia elétrica. Neste sentido, para garantir a operação segura e econômica dos sistemas elétricos de potência, o estudo de previsão futura do estado das cargas elétricas desempenha um papel de fundamental importância. Com essa motivação, nesse trabalho é aplicado um método difundido na literatura para previsão diária de cargas elétricas no horizonte de curto prazo, o método Perceptron Multicamadas (MLP), via Algoritmo de Retropropagação (BP) para treinamento. A implementação da técnica de previsão é realizada para avalização do desempenho de duas diferentes linguagens de programação, C++ e Python. A validação da ferramenta e a análise dos resultados se baseiam na aplicação de três diferentes bases de dados, sendo um delas obtida a partir de informações atuais disponibilizadas pelo Operador Nacional do Sistema (ONS).
Voltage Unbalance Effect on the Behavior of IE2, IE3 And IE4 Induction Motor Classes
Authors: M. Tabora Jonathan , O. de Matos Edson , M. Soares Thiago , De L. Tostes Maria Emília
Published: February 2021

More than 30 million electric motors are sold every year in the world, in the last 20 years the appearance of more efficient electric motors resulted in the replacement of more than 70% of the old motors installed. New technologies are being presented by manufacturers as substitutes for the squirrel cage induction motor (SCIM). Given this scenario, studies should be carried out to analyze the performance of these motors in the same operating conditions to know their main advantages and drawbacks. This study presents a comparison of the performance of electric motors classes IE2, IE3 and IE4 in the presence of voltage unbalance (VU) with under and over voltage. Results show that not only the unbalance percentage present impacts the motor performance, but also the magnitudes of the voltages present. The VU also results in an increase in the harmonics present in each motor, mainly in the permanent magnet hybrid motor, which presents non-linear characteristics.
Ferramentas de Manutenção Preditiva em Máquinas Elétricas: Diagnóstico x Status
Authors: De S. M. Torres Igor , G. Costa Edson , A. Moreira Fernando
Published: February 2021

As ferramentas de manutenção preditiva provaram ser extremamente valiosas para verificação do es-tado das máquinas elétricas e aferição do seu envelhecimento ao longo de sua vida útil. Entretanto, é importante garantir a correlação entre os testes e a condição da máquina. O objetivo desse artigo é apresentar estudos de caso, com uso de ferramentas preditivas e discutir hipóteses para melhorar a garantia de correlação do teste com a realidade encontrada.
Álgebra de Clifford aplicada a análise da potência elétrica em sistemas monofásicos sob condições não sonoidais
Authors: Furquim Junior Rafael , Roberto Ferreira. Niraldo , Augusto Moreira Fernando
Published: February 2021

A primeira teoria criada para fazer a análise da potência em circuitos elétricos no regime permanente não senoidal foi devida a Budeanu em 1927. Ela se baseia numa extrapolação do método clássico utilizado para o regime puramente senoidal. Por não explicar apropriadamente alguns aspectos do comportamento do fluxo de potências permitiu a proposição de diversas outras teorias. Entre as mais recentes está a proposta de Castro-Núñez, que para modelar adequadamente a potência não ativa e o caráter multivetorial da potência elétrica utiliza uma ferramenta matemática chamada Álgebra de Clifford ou Álgebra Geométrica. Neste artigo apresenta-se uma abordagem modificada da Álgebra Geométrica que se mostra capaz de reproduzir os resultados da análise da potência instantânea no domínio do tempo.
Cenários de emissões de carbono para os táxis elétricos e verdes utilizando movimento geométrico browniano
Authors: Joaquim Faustino Fausta , Alberto Somocurcio Holguín Erick , David Melo Trujillo Joel
Published: February 2021

No atual cenário de preocupação pelas mudanças climáticas, diversos governos tem incentivado a mobilidade elétrica nas grandes metrópoles. A partir desses incentivos, algumas empresas de frotas de táxis têm começado a incorporar veículos elétricos. Porém, em alguns países, a penetração de táxis elétricos pode concorrer com outras fontes como: álcool e gás natural, sendo estes conhecidos como táxis verdes pois contribuem com a diminuição de gases poluentes. Assim, os planejadores precisam a criação de cenários de emissões de carbono, a fim de mensurar os impactos no planejamento energético para esse tipo de transporte. Os valores dessas emissões estão em função das viagens realizados pelos táxis. Em geral, no cálculo anual de emissões se consideram um número médio do total de viagens, percorrendo uma quantidade média de quilômetros. No entanto, o total de viagens no horizonte pode ser alterado pela variação nos valores de penetração de veículos elétricos. Igualmente, o total de viagens pode apresentar volatilidade ou dispersão por causa do trânsito urbano. Com o intuito de criar cenários de emissões, nestetrabalho se apresenta uma metodologia fundamentada no movimento geométrico browniano que considera a variação no número de viagens e dispersão das viagens durante o horizonte de análise. Os resultados da proposta são curvas que mostram os valores máximos e mínimos das emissões esperadas para os táxis elétricos e verdes em cada ano analisado. Tais resultados podem ajudar aos planejadores a definir políticas energéticas para os incentivos aos taxis elétricos e verdes, assim como, os impactos ambientais e econômicos no país.
Avaliação de Índices de Estabilidade de Tensão para Utilização em Sistemas de Medições Fasoriais
Authors: Michael Lentz Geovane , F. C. Alberto Luís
Published: February 2021

A busca por metodologias para avaliar a estabilidade da tensão em tempo real é atualmente um dos maiores desafios para os pesquisadores. Alguns autores usaram medições da \emph{Phasor Measurement Unit} (PMU) para calcular índices e monitorar o quão perto o sistema está do Ponto de Máximo Carregamento (PMC). No entanto, para poder aplicar corretamente esses índices, deve funcionar para todos os tipos de aumento de carga. Este artigo investiga o desempenho de alguns índices existentes para avaliar a margem de estabilidade. Apenas PMC devido a Bifurcação do tipo Sela-Nó (BSN) foi considerado neste artigo. Os resultados indicam que esses índices são fortemente dependentes da direção do aumento da carga e não conseguem detectar corretamente o ínicio de um colapso de tensão.
Controle Inercial e de Frequência para Sistemas com Dominância da Geração Eólica e Fotovoltaica Centralizada
Authors: Tessaro Heitor José , Vasques de Oliveira Ricardo , Feldmann Darlei
Published: February 2021

A geração renovável intermitente e centralizada, representada principalmente pelas fazendas eólicas e fotovoltaicas, tem apresentado percentuais de inserção significativos e crescentes nos sistemas de potência. Acompanhado dessa expansão, surgem problemas operacionais atrelados à resposta inercial e à margem de potência dos sistemas de potência. Nesse contexto, este trabalho avalia a capacidade da geração eólica e fotovoltaica em fornecer resposta inercial, operar com margem de potência e participar do controle da frequência, bem como o impacto dessa estratégia operacional sobre a frequência do sistema. Os resultados obtidos mostram que a estratégia operacional e de controle melhora significativamente a resposta da frequência do sistema ao mesmo tempo que minimiza o impacto das variações da velocidade de vento e irradiância solar na frequência.
Um Algoritmo VNS para a Reconfiguração de Sistemas de Distribuição com a Alocação Simultânea de Geradores Distribuídos
Authors: K. A. Bueno Nathan , H. Macedo Leonardo , Romero Rubén
Published: February 2021

Este artigo apresenta um novo método para resolver o problema de reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica com a alocação simultânea de geradores distribuídos. É proposta uma meta-heurística baseada no algoritmo de busca em vizinhança variável (VNS) que realiza a reconfiguração do sistema e alocação de geradores distribuídos e utiliza o método cíclico coordenado com a busca unidimensional de Fibonacci para o dimensionamento dos geradores distribuídos nas barras candidatas do sistema. Diferentes cenários são considerados para verificar a efetividade do algoritmo proposto nos sistemas de 33 e 69 barras. Os resultados obtidos demonstram a eficiência dessa estratégia integrada de otimização.
Localização de Faltas em Sistemas de Distribuição de Energia Elétrica Por Meio da Otimização por Nuvem de Partículas
Authors: C. F. Freitas Paulo , G. Zvietcovich Wilingthon , J. S. Damião Laerty , R. A. C. Baracho Francisco , F. Souza Laura
Published: February 2021

Em sistemas de distribuição, informações precisas sobre a localização de faltas são necessárias para a restauração rápida do serviço frente à interrupção da energia elétrica, causada por uma falta permanente. Consequentemente, tal localização também é importante para evitar grandes prejuízos nos indicadores de qualidade de energia. Assim, neste trabalho é proposta uma metodologia para a localização de faltas em sistemas de distribuição através da meta-heurística Otimização por Nuvem de Partículas. Para isso, são utilizadas as informações dos canais de medidores instalados na rede elétrica. Foram considerados diferentes tipos de curtos-circuitos: monofásico (fase-terra), bifásico (fase-fase e fase-fase-terra) e trifásico com diferentes valores de impedância de falta. Para validar a metodologia, foram utilizadas redes de 33 e 202 barras. Os resultados mostraram a eficiência do método para localizar os locais de falta, em diferentes casos abordados, com elevada precisão e baixo tempo de processamento.
Um algoritmo baseado em evolução diferencial para coordenação ótima de relés de sobrecorrente
Authors: Leonarda de Araujo Pereira Ramayana , Pinheiro Nascimento Jamile , Silva Dantas Brito Núbia , De Macêdo Braz Helon David
Published: February 2021

É desenvolvida uma meta-heurística baseada no método de otimização Differential Evolution Algorithm para se obter os melhores ajustes dos relés de sobrecorrente direcional. O trabalho tratou o Time Dial Setting como variável de decisão, enquanto que o tipo de curva e a corrente de sensibilização foram considerados pré-definidos, caracterizando assim um problema linear. Para avaliar a eficácia do algoritmo utilizou-se dois sistemas radiais e um malhado. Os resultados obtidos pelo algoritmo foram comparados com outros métodos consolidados na literatura, e conclui-se que o método proposto obteve resultados idênticos aos melhores ajustes reportados na literatura.
Sistema aéreo de volumetria automática para controle de estoque de carvão mineral em termelétricas
Authors: C. Branco Italo , T. Souza Nadson , D. Forte Marcus , T. Santos Judá , R. Paula Adriano , G. Nogueira Fabrício , C. Torrico Bismark , B. Correia Wilkley
Published: February 2021

Um desafio enfrentado pelas usinas termelétricas à carvão mineral é a realização de uma quantificação confiável de matéria-prima. Desvios acentuados entre as quantidades medidas e reais impactam diretamente no custo e na segurança da operação de geração de energia elétrica, podendo totalizar 75.000 t em um período de doze meses. Como solução para esta questão, o artigo propõe a adoção de um sistema prático, replicável e escalável para o controle desse tipo de inventário. O desenvolvimento apresenta o sistema proposto e sua composição física e lógica. Na seção de resultados, os experimentos de campo são descritos e seus dados discutidos.
Um Crit´erio para a Coordena¸c˜ao da Prote¸c˜ao de uma Rede de Distribui¸c˜ao: Estudo de Caso da UFRB
Authors: J. de Queiroz N. Aurino , S. Sanca Huilman , P. de Ara´ujo N Alfredo , C. Souza J. Francisco , A. Moreira Fernando
Published: February 2021

Neste trabalho apresenta-se uma metodologia para a coordena¸c˜ao entre os dispositivos de prote¸c˜ao de uma rede de distribui¸c˜ao de m´edia tens˜ao. Esta an´alise ´e um estudo de caso da rede da Universidade Federal do Recˆoncavo da Bahia (UFRB). Com esta finalidade, apresentam-se metodologias para a coordena¸c˜ao entre fus´ıveis, entre fus´ıvel e religador e entre religador e rel´e de sobrecorrente. Para a obten¸c˜ao dos resultados, utiliza-se os dados reais da rede de distribui¸c˜ao em 13,8 kV da UFRB campus Cruz das Almas. Os resultados obtidos mostram-se satisfat´orios para a nova coordena¸c˜ao de prote¸c˜ao entre os dispositivos de prote¸c˜ao, pois estes resultados ser˜ao utilizados para a instala¸c˜ao do novo religador `a rede do campus.
Impactos das Variações de Tensão de Curta Duração na Geração de Harmônicos por Aerogeradores Síncronos
Authors: Arvelos Moraes Márcio , Carlos de Oliveira José
Published: February 2021

Os parques eólicos se apresentam com crescente participação nas matrizes de geração elétrica dos mais diversos países, dentre os quais o Brasil. Não obstante as constantes evoluções das tecnologias utilizadas, os complexos eólicos continuam à base dos geradores de indução e síncronos, atrelados com suas respectivas estruturas eletrônicas de conversão. Estes, dentre outros fenômenos, promovem impactos sobre os indicadores de qualidade. À luz deste fato, os agentes reguladores, através de seus documentos normativos, determinam que as autorizações aos acessos somente são concedidas após a aprovação dos estudos de impactos, em cujo cenário está inserida a questão das distorções harmônicas provocadas nas redes de conexão. Também, após o comissionamento das instalações, há ainda necessidade de estudos pós-operatórios, quando são empregados bancos de dados advindos de medições e não mais dos fabricantes. Sob tais circunstâncias, os conteúdos espectrais podem evidenciar alterações das amplitudes das ordens harmônicas características, e ainda, o surgimento de outras frequências não previstas, principalmente quando as redes de interligação se apresentam com anomalias. Neste cenário, o presente trabalho tem por meta apresentar resultados de investigações computacionais da geração de harmônicos pelas estruturas à base da geração síncrona, sujeitas a variações de tensão de curta-duração.
Geração Eólica e a Estabilidade de Tensão em Regime Permanente
Authors: De O. Sampaio Júnior , T. V. de Lima Lorena , M. da Silva Reginaldo , F. da Silva Eduardo
Published: February 2021

Este trabalho tem por objetivo analisar, com a ajuda do programa ANAREDE, os efeitos da geração eólica sobre a estabilidade de tensão, em regime permanente, causados pela inserção de aerogeradores síncronos ou de indução no sistema elétrico de potência. O método do fluxo de potência continuado é utilizado para a realização de simulações e análise do colapso de tensão pela curva PV, gerada pelo próprio programa. Com base nas análises realizadas, é possível avaliar as contribuições do gerador síncrono e do gerador de indução diretamente ligado à rede, para o máximo carregamento e para a estabilidade de tensão do sistema.
Avaliação do Consumo de Energia do Hospital de Clínicas da Universidade Federal do Triângulo Mineiro
Authors: R. G. Oliveira Álvaro , J. P. Rosentino, Jr Arnaldo , L. Silva Jr Nivaldo
Published: February 2021

O monitoramento de subestações de distribuição, onde se encontram cargas de alta relevância, é fundamental para garantir sua operação de forma confiável, eficiente e segura. Este estudo propõe analisar o consumo de energia do hospital de clínicas da Universidade Federal do Triângulo Mineiro através de medição nos principais transformadores de distribuição da subestação. A partir dos resultados de medição, tem-se a criação de um banco de dados de referência para monitoramento contínuo. Além disso, da condição de operação dos transformadores, permite-se avaliar a confiabilidade e qualidade no fornecimento de energia, bem como identificar pontos de atenção, propondo-se melhorias da instalação. Considerando o cenário de pandemia causada pelo coronavírus (Covid-19), este estudo torna-se ainda mais relevante.
Avaliação da abordagem dos impactos ambientais no planejamento da expansão dos sistemas de transmissão de energia elétrica no Brasil: Análise do caso da linha de transmissão de 230 kV Osório 3 – Gravataí 3
Authors: S. Castiglio Guilherme , Klas Juliana , A. Dal Forno Marlise
Published: February 2021

O presente trabalho apresenta uma avaliação da abordagem dos possíveis impactos ambientais causados pela implementação de novas Linhas de Transmissão (LT’s) no planejamento da expansão do sistema elétrico brasileiro. Como estudo de caso, avaliou-se a alteração do traçado proposto originalmente da LT 230 kV Osório 3 – Gravataí 3, para um traçado que buscasse reduzir os impactos ambientais, para este novo traçado foram revisados e discutidos indicadores de sustentabilidade e impacto econômico. Verificou-se que a alteração do traçado resultou em um acréscimo de 29% no custo da linha, no entanto aumentou o índice de sustentabilidade da mesma.
Análise e Implementação de um Amplificador Bidirecional Trifásico no Contexto de Simulações Power Hardware-in-the-Loop (PHIL)
Authors: Canedo de Souza Lallamand , Ribeiro Soares Júnior Lélio , Cardoso Melo Fernando , Barbosa de Alvarenga Elias
Published: February 2021

O presente artigo aborda a implementação de um amplificador de potência bidirecional trifásico, o qual possibilitará simular interações de um sistema elétrico real com um virtual. O amplificador funciona como interface de potência entre o dispositivo elétrico estático (ou eletromecânico) de potência e o Simulador em Tempo Real (STR) de sistemas elétricos da OPAL®. Será apresentada a estrutura laboratorial, ainda em desenvolvimento, que permitirá a simulação PHIL a partir da inserção de um sistema de geração distribuída, composto por um arranjo fotovoltaico e um microinversor, em uma rede elétrica modelada computacionalmente.
Ressonâncias Harmônicas em Redes de Distribuição de Baixa Tensão Modernas
Authors: Almeida Pedro , Torquato Ricardo , Freitas Walmir
Published: February 2021

A modernização das redes de distribuição de baixa tensão (BT) criou a possibilidade de conexão de novos tipos de componentes nas mesmas. Uma possibilidade atualmente considerada é a conexão de bancos de capacitores para compensação de potência reativa. Este artigo apresenta um estudo extensivo de caracterização das potenciais ressonâncias harmônicas criadas por esta conexão, considerando 66.433 redes de BT reais. Os resultados mostram que a conexão deste capacitor cria uma ressonância paralela e uma série na rede. Ambas podem ocorrer entre a 3ª e 15ª harmônicas, coincidindo com a faixa de distorções tipicamente produzidas por cargas não lineares das redes de BT. Estudos de sensibilidade são utilizados para identificar o impacto de diferentes parâmetros da rede na frequência das ressonâncias e no seu amortecimento. O estudo também mostrou que, de forma geral, a ressonância paralela apresenta maior potencial de causar problemas que a ressonância série.
Computation of Transient Voltages on the Interconnected Grounding Grids
Authors: Manzi de Azevedo Walter Luiz , Justo de Araújo Anderson Ricardo , Pissolato Filho José
Published: February 2021

Grounding grids play a fundamental role to provide safety during electromagnetic transients and reliable operation of any electrical system under normal conditions. In this context, when lightning strikes a transmission line, surge currents will propagate to the electrical substations where grounding grids must dissipate these impulsive currents into the soil. Grounding grids are composed of horizontal bars welded with vertical forming a large mesh. Additionally, the interconnected grids are largely employed to guarantee safety for personnel and equipment in facilities. Due to several natural conditions, horizontal bars can be damaged and compromise the performance of the grounding grid in power plants. In this paper, transient voltages are computed for whole and damaged grids when lightning strikes a transmission line. Results have shown that there is a difference in the transient voltage peaks in these two conditions. To decrease these voltages, vertical rods are installed in the border of the grounding grids, which has been shown as an effectivesolution to lower these voltage peaks in the damaged grounding grids.
Controladores baseados em lógica fuzzy para gerenciamento de carga e descarga de veículos elétricos a bateria em uma rede elétrica inteligente
Authors: A. A. Viegas Marcel , Tavares da C. Jr. Carlos
Published: February 2021

Este artigo apresenta uma ferramenta de gerenciamento de energia de uma rede elétrica inteligente que contém veículos elétricos. A técnica de otimização utilizada foi o Recozimento Simulado, a fim de minimizar o custo total de energia da rede em estudo. Foram adotadas 3 estratégias de carregamento: carregamento na ponta, carregamento fora de ponta e carregamento inteligente, além de técnicas de gerenciamento pelo lado da demanda. Além do processo de carregamento, também será estudada a descarga da bateria dos veículos elétricos, preferencialmente na ponta da curva de carga, através da criação de uma estação de carregamento / descarregamento. Neste trabalho, o sistema usado é o IEEE-39 barras New England. Dois controladores fuzzy foram desenvolvidos, a saber, o controlador da estação de carregamento e o controlador Vehicle-to-Grid (V2G). Juntos, eles gerenciam o fluxo de energia adequado entre os Veículos Elétricos (VEs) e a rede. A descarga de energia para a rede a partir dos VEs ou a energia necessária para carregar os VEs é controlada e testada para o cenário em tempo real. Os resultados comprovaram a eficácia do método proposto e a importância de considerar além da distribuição e geração e transmissão em estudos de planejamento e expansão de sistemas de energia elétrica que contêm Veículos Elétricos.
A computational dynamic analysis of sustainable electric vehicle fast charging station
Authors: A. A. Viegas Marcel , Tavares da C. Jr. Carlos
Published: February 2021

This paper proposes the design and dynamic analysis of a possible topology of Electric Vehicle Fast Charging Station (EVFCS), which interconnects Photovoltaic Generator (PV); Stationary Batteries (SB); DC Bus; Electric Vehicle (EV); Power Switches; DC-DC Power Converters (Buck, Boost, and Bidirectional DC-DC Converter); Bidirectional AC-DC Converter; High Frequency Transformer (HFT); Matrix Converter (MC) and LCL Filter, with the possibility of connecting to the Utility Grid. The Stationary Battery will be charged slowly through the Photovoltaic System in the morning and afternoon hours and by the Utility Grid at night. Later, the Stationary Batteries will be discharged and will charge the Electric Vehicle Battery quickly (about 20-30 minutes) through a Bidirectional DC-DC Converter and through the Utility Grid, but with an effort much less to process high power in short time intervals in the distribution transformers. The power and control projects of the system were performed through calculations and validated by performing simulations. The simulations will be done in MATLAB / Simulink software. Three operating scenarios will be created, where the use or not of the Utility Grid will be analyzed, according to the intermittent of the Photovoltaic Generator, the State-of-Charge (SOC) of the Stationary Batteries and the Electric Vehicle. For this, there will be the management of the power flows that will be performed by Power Switches. The results indicate the effectiveness of the proposed strategies.
Performance of Frequency Anti-Islanding Protection Considering Different Frequency Estimation Methods
Authors: F. Friedemann Daniel , Motter Daniel
Published: February 2021

Frequency anti-islanding protections use frequency measures to determine an islanding condition, which are usually filtered to eliminate high frequency components. Digital relays can use different frequency estimation methods, which could lead to different results between different methods and filter lengths. This paper compares three frequency estimation methods found in digital relays against noise, harmonics, DC decays, steps and slopes of frequency, showing their intrinsic differences. Islanding events are simulated to show the importance of investigating frequency measurement methods and filter lengths before performing any protection study.
Modelagem de Linhas de Transmissão em Programas EMTP: Um Estudo sobre a Propagação de Ondas Viajantes
Authors: M. A. Ribeiro Luiza , P. A. Ribeiro Eduardo , A. Cunha Gustavo , V. Lopes Felipe
Published: February 2021

Apresenta-se nesse trabalho uma análise sobre o impacto de diferentes tipos de modelos de linhas de transmissão (LTs) disponíveis em programas Electromagnetic Transients Program (EMTP) sobre estudos relacionados à propagação de ondas viajantes (OVs). Os modelos considerados são: Bergeron e J. Martí, os quais são implementados assumindo LTs perfeitamente transpostas, transpostas e não transpostas. No estudo proposto, consideram-se transitórios induzidos por faltas monofásicas, os quais são avaliados por meio de um método típico de filtragem de OVs. Em cada caso, sinais nos domínios de fases e modal são avaliados, revelando diferenças do ponto de vista da propagação de OVs quando diferentes modelos de LT são utilizados. Dos resultados obtidos, conclui-se que cada modelo de LT resulta em diferentes padrões de propagação das OVs, especialmente nas ondas de modo terra.
Aplicação de Diagramas de Estabilização para a Identificação de Dinâmicas Oscilatórias Eletromecânicas a partir da Estimação Modal em Sinais de μPMU’s
Authors: Zibetti dos Passos Eduardo , Kuiava Roman , Henrique da Costa Oliveira Gustavo , Pedretti André
Published: February 2021

O monitoramento dos modos eletromecânicos de baixa frequência em sistemas de geração e transmissão (G&T) por processamento de sinais com unidades de medição fasorial (PMUs) é uma realidade nos sistemas elétricos atuais. Sendo a maioria das PMUs em operação localizadas em redes de distribuição de baixa tensão, espera-se que as mesmas também sejam utilizadas para monitorar modos eletromecânicos associados à recursos energéticos distribuídos (RED) presentes nessa rede. Este artigo aplica o algoritmo N4SID para estimar modos eletromecânicos em dados ambiente. Uma necessidade na utilização desses métodos de estimação modal é a classificação entre modos reais (com significado eletromecânico) e modos espúrios (sem significado físico). Propõem-se aqui uma adaptação da técnica de Diagrama de Estabilização para essa tarefa, ainda pouco aplicada em sistemas de potência, porém, que fornece uma análise gráfica fácil e intuitiva dos modos reais presentes no sistema. Visando validar a técnica proposta, são utilizados dois conjuntos de dados, um proveniente de simulações computacionais de um sistema teste de distribuição com RED, e outro conjunto constituído por dados reais coletados de μPMU`s que monitoram uma minirrede localizada na Universidade Federal do Paraná (UFPR). O diagrama de estabilização se mostrou eficiente na classificação dos modos reais e espúrios, tanto para o monitoramento dos modos eletromecânicos de sistemas de G&T quanto para sistemas de distribuição com RED.
Adjoint Method Applied in Optimization of the Overhead Transmission Lines Configuration
Authors: Luiz Paganotti André , Matias Afonso Márcio , Aurélio de Oliveira Schroeder Marco , R. Saldanha Rodney , J. da Silva Marielle
Published: February 2021

In this paper, a new methodology is applied for the optimization process of the geometry of the bundle of conductors of the overhead transmission lines. This methodology is based on the application of the Adjoint Method to calculate the sensitivity of the parameters related to the charge electric of the transmission lines. This information is used with a Gradient Method and a Gold Section algorithm for the minimize the electric field at ground level. The Surge Impedance Loading is calculated after the optimization process for check improvements in energy capacity transportation.
Extending the Application of One-Terminal Fault Location Method Available in Actual Time Domain Relay
Authors: A. Cunha Gustavo , V. Lopes Felipe , H. Honorato Tiago
Published: February 2021

Traveling wave-based fault location has attracted more and more attention from industries worldwide. This theory allowed the implementation of functions in order to increase the reliability of the obtained fault location results. Among existing functions, the classical one-terminal method requires the detection of the wave reflected from the fault, which is still considered a challenging task. A commercial relay was released with a function able to identify these reflected waves by evaluating patterns and weighted hypotheses, identifying the wavefront most likely to be the one re ected from the fault. However, as this function is embedded into a relay, it is not possible to change the method settings. Thus, this paper presents a validation of this function which is implemented externally to the relay. Besides, its application is extended for transmission lines to which the relay can not be applied, such as huge HVDC lines.
Avaliação do efeito da resistência de falta na proteção de distância de linhas de transmissão
Authors: Paula de Oliveira e Silva Suellen , Santoro Gonçalves Pena Jéssica , Melo e Silva Kleber
Published: February 2021

Este artigo apresenta uma avaliação de dois algoritmos relatados na literatura para mitigar o efeito da resistência de falta em linhas de transmissão, na proteção de distância. Para tanto, seus desempenhos foram comparados aos da formulação tradicional. O Programa ATP (Alternative Transients Program) foi utilizado para modelar uma linha de transmissão de 60 Hz/500 kV com 200 km de comprimento. Os desempenhos dos algoritmos são avaliados alterando parâmetros de localização de falta, ângulo de carregamento, força da fonte e resistência de falta. Os resultados obtidos revelam que os algoritmos avaliados apresentam melhorias significativas, se comparados a formulação tradicional.
Desempenho de Linhas de Distribuição de 138 kV Frente a Descargas Atmosféricas: Um Estudo de Caso de uma Linha Real
Authors: Tassara Calenzani Henrique , José da Silva Lopes Ivan
Published: February 2021

Este artigo tem como objetivo realizar um estudo de desempenho de uma linha de distribuição de 138 kV frente a descargas atmosféricas. O estudo de caso em questão utiliza a metodologia do Método dos Dois Pontos, a partir do software IEEE FLASH, considerando os vãos da linha separadamente. Também são apresentadas simulações computacionais a partir do software ATP, de modo a avaliar os valores de corrente crítica da linha de 138 kV. Com as análises e resultados foi possível verificar os parâmetros de importância em relação ao desempenho da linha, bem como a recomendação de melhorias.
Fault Impedance Analysis in Half-Wavelength Transmission Lines
Authors: Santiago Ortega Javier , Tavares Maria Cristina
Published: February 2021

Half-wavelength (HWL) line has excellent steady-state properties to power transmission over very long distances, and technical and economic advantages over HVDC very long lines. However, protection system based on impedance calculations need carefully attention due to specific behavior of HWL line under fault. This paper analyzes the fault impedance on HLW lines to produce more insight about the effect of the capacitance, the point of fault, the resonance phenomenon, the transmission line model and the phasor estimation to the impedance measurement process in protective devices. This paper shows that the phase impedance estimation suffers higher deviation from ideal values as faults are applied far away from terminals and transposition introduces an additional deviation. Three characteristic impedance zones can be observed in HWL line. The steady-state phase impedance can be measured with a small error in the first zone and the third zone. Faults in the second zone (the middle of line) introduce a very high deviation due to line transposition.
Comparison of Virtual Synchronous Generator Strategies for Control of Distributed Energy Sources and Power System Stability Improvement
Authors: Penha da Silva Júnior Guilherme , Figueiredo do Nascimento Thiago , Sales Barros Luciano
Published: February 2021

The high integration of distributed generation (DG) system based on renewable energy sources (RES) in the power system requires changes regarding the control mode of these sources with some urgency. Such changes seek to maintain the stability of the power systems. Thus, there is a demand for using control techniques on DGs/RESs that can mitigate the disturbances caused by low inertia and the lack of control over the dispatched powers. As a solution, one can use virtual synchronous generator (VSG) techniques making the voltage  source inverter (VSI) control behave similarly to the traditional synchronous generator (SG). This paper presents a literature review and performance tests for the main VSG topologies used in DGs/RESs: ISE, VSYNC, VISMA and Synchronverter. The implementation of VSG in the DGs/RESs has made possible increase inertia in the grid and, additionally regulate the active and reactive powers separately and bidirectionally. So, it has been possible to meet power system requirements; being able to operation both grid-connected or island-mode, which is ideal for microgrids. The results obtained confirm the literature reports. It was observed that the Synchronverter topology presented advantages over the other VSG topologies.