Desenvolvimento de um sistema de monitoramento online de descargas parciais para transformadores de potência

Serious failures in power transformers are usually driven by problems in the insulation structures, whether internal to the tank or in the bushings, and constitute one of the most critical occurrences of the power system. Thus, the evaluation of the insulation condition of a transformer is of great importance for the operational efficiency of the transmission and distribution of electrical energy. However, as insulation systems are complex, many challenges are seen in terms of measurement systems and modes of analysis of critical parameters such as partial discharges (PDs), which are recognized as a phenomenon that carries relevant information regarding the health of a high voltage equipment. In this context, this dissertation addresses the development of an online monitoring system for partial discharges for power transformers. The system applies the electrical method to detect the discharge pulses through capacitive coupling in condenser bushings and is integrated by a proprietary software for data processing and communication with supervisory systems through the DNP 3 protocol. The robustness of the developed system and the guarantee of integrity of the monitored equipment, as well as the ability to correlate data to track the condition of the asset, were verified by laboratory tests and real applications in substations. In the latter case, the results were explored to show how information from a PD can be interpreted in practical situations to analyze the conditions of the asset and assist in defining diagnoses.As falhas graves em transformadores de potência são normalmente impulsionadas por problemas nos componentes isolantes, sejam eles internos ao tanque ou nas buchas, e constituem uma das ocorrências mais críticas do sistema elétrico. Desse modo, a avaliação da condição de isolamento de um transformador é de grande importância para a eficiência operacional da transmissão e distribuição de energia elétrica. No entanto, como os sistemas de isolamento são complexos, muitos desafios são vistos em termos dos sistemas de medição e modos de análises de parâmetros críticos como as descargas parciais (DPs), que são, reconhecidamente, um fenômeno que carrega informações relevantes sobre a saúde de um equipamento de alta tensão. Neste contexto, esta dissertação aborda o desenvolvimento de um sistema de monitoramento online de descargas parciais para transformadores de potência. O sistema aplica o método elétrico para detectar os pulsos de descargas através de acoplamento capacitivo em buchas condensivas com terminal de teste acessível e é integrado por um software proprietário para processamento de dados e comunicação com sistemas supervisórios através do protocolo DNP 3. A robustez do sistema desenvolvido e a garantia da integridade do equipamento monitorado, bem como a capacidade de correlacionar dados para rastrear as condições do ativo foram verificados por testes laboratoriais e aplicações reais em subestações. Nesse último caso, os resultados foram explorados para mostrar como as informações de uma DP podem ser interpretadas em situações práticas para analisar as condições do ativo e auxiliar na definição diagnóstico

Remoção da interferência de 60 hz no sinal de ECG usando filtro notch digital / Removal of 60 Hz interference on the ECG signal using digital notch filter

A interferência de 60 Hz AC pode ser um problema em qualquer situação de medição de biopotencial. A fonte dessa interferência é o potencial AC da rede de alimentação de energia elétrica que está inevitavelmente presente em qualquer situação clínica, ou para iluminação do ambiente ou como fonte de suprimento dos equipamentos de medição.  A interferência causada pela rede elétrica, em 60 Hz, pode ser difícil de detectar visualmente em sinais tendo formas de onda não-regulares, como o EEG ou o EMG. Não obstante, a interferência é facilmente visível quando presente em sinais com formas de onda bem definidas, como é o caso do sinal de ECG (Eletrocardiograma).  Em todo caso, o espectro de potência do sinal deve fornecer uma indicação clara da presença da interferência da rede como um impulso em 60 Hz. Os harmônicos, caso presentes, aparecem como impulsos adicionais em múltiplos inteiros da frequência fundamental. Neste trabalho é demonstrada uma técnica de filtragem, empregando um filtro “Notch” digital, o qual remove o artefato de 60 Hz do sinal de ECG, aumentando a confiabilidade do diagnóstico clínico a partir da interpretação do mesmo. 

Técnica de localização de faltas em linhas de transmissão empregando o método dos mínimos quadrados / Fault location technique in transmission lines using the minimum square method

A investigação de diferentes tipos de faltas em linhas de transmissão é uma tarefa complexa e de extrema importância para o Sistema Elétrico de Potência (SEP). A modelagem da linha de transmissão deve ser estabelecida da forma mais rigorosa possível, visando à precisão das distâncias de faltas simuladas a partir dos modelos levantados. Neste trabalho será modelada uma linha de transmissão em circuito simples usando o programa de cálculo de transitórios eletromagnéticos ATPDraw® e, posteriormente, o algoritmo de localização de falta baseado no emprego do método dos mínimos quadrados será implementado no MATLAB®. O desempenho do método será discutido em termos de precisão e robustez dos resultados. 

Técnica de localização de faltas em linhas de transmissão empregando o método dos mínimos quadrados / Transmission line fault location technique using the least squares method

A investigação de diferentes tipos de faltas em linhas de transmissão é uma tarefa complexa e de extrema importância para o Sistema Elétrico de Potência (SEP). A modelagem da linha de transmissão deve ser estabelecida da forma mais rigorosa possível, visando à precisão das distâncias de faltas simuladas a partir dos modelos levantados. Neste trabalho será modelada uma linha de transmissão em circuito simples usando o programa de cálculo de transitórios eletromagnéticos ATPDraw® e, posteriormente, o algoritmo de localização de falta baseado no emprego do método dos mínimos quadrados será implementado no MATLAB®. O desempenho do método será discutido em termos de precisão e robustez dos resultados. 

Abordagem sobre o projeto de amplificadores de biopotenciais / Approach on biopotential amps project

As medições dos biopotenciais nos seres humanos são muito sensíveis e susceptíveis às interferências eletromagnéticas. Os biopotenciais são medidos como sinais de tensão gerados por nervos e músculos. Esses sinais envolvem níveis de tensão muito baixos, tipicamente na faixa de 1 ?V(microvolt) a 100 mV (milivolt). Consequentemente, eles são susceptíveis à interferência eletromagnética, presente inevitavelmente no ambiente de medição. Os amplificadores utilizados para medir esses sinais são projetados para satisfazer certos requisitos específicos. Eles devem fornecer uma amplificação seletiva do sinal fisiológico, apresentar expressiva rejeição aos sinais de ruído e interferências sobrepostas e garantir a proteção quanto a surtos de tensão e corrente, tanto para o paciente quanto para o próprio equipamento de medição

Abordagem sobre o projeto de amplificadores de biopotenciais/ Approach on biopotential amps project

 As medições dos biopotenciais nos seres humanos são muito sensíveis e susceptíveis às interferências eletromagnéticas. Os biopotenciais são medidos como sinais de tensão gerados por nervos e músculos. Esses sinais envolvem níveis de tensão muito baixos, tipicamente na faixa de 1 ?V(microvolt) a 100 mV(milivolt). Consequentemente, eles são susceptíveis à interferência eletromagnética, presente inevitavelmente no ambiente de medição. Os amplificadores utilizados para medir esses sinais são projetados para satisfazer certos requisitos específicos. Eles devem fornecer uma amplificação seletiva do sinal fisiológico, apresentar expressiva rejeição aos sinais de ruído e interferências sobrepostas e garantir a proteção quanto a surtos de tensão e corrente, tanto para o paciente quanto para o próprio equipamento de medição

Remoção da interferência de 60 hz no sinal de ECG usando filtro notch digital / Removal of 60 Hz interference on the ECG signal using digital notch filter

A interferência de 60 Hz AC pode ser um problema em qualquer situação de medição de biopotencial. A fonte dessa interferência é o potencial AC da rede de alimentação de energia elétrica que está inevitavelmente presente em qualquer situação clínica, ou para iluminação do ambiente ou como fonte de suprimento dos equipamentos de medição.  A interferência causada pela rede elétrica, em 60 Hz, pode ser difícil de detectar visualmente em sinais tendo formas de onda não-regulares, como o EEG ou o EMG. Não obstante, a interferência é facilmente visível quando presente em sinais com formas de onda bem definidas, como é o caso do sinal de ECG (Eletrocardiograma).  Em todo caso, o espectro de potência do sinal deve fornecer uma indicação clara da presença da interferência da rede como um impulso em 60 Hz. Os harmônicos, caso presentes, aparecem como impulsos adicionais em múltiplos inteiros da frequência fundamental. Neste trabalho é demonstrada uma técnica de filtragem, empregando um filtro “Notch” digital, o qual remove o artefato de 60 Hz do sinal de ECG, aumentando a confiabilidade do diagnóstico clínico a partir da interpretação do mesmo.