Modelagem computacional de cargas não-lineares residenciais via interface gráfica ATPDraw/ Computational modeling of residential nonlinear loads via ATPDraw graphical interface

Quando um sistema apresenta uma onda senoidal com corrente e tensão em estado de equilíbrio, e a sua frequência e amplitude são constantes, dizemos que isso é representação de uma boa qualidade de energia elétrica. De acordo com o desenvolvimento tecnológico e social, e a crescente demanda de produtos eletroeletrônicos, quando estes são conectados à rede, eles são responsáveis por causar interferências em todo o sistema devido às suas características não lineares. Este trabalho tem como intuito caracterizar os harmônicos decorrentes do uso de tais aparelhos eletroeletrônicos, pelos consumidores residenciais, tal caracterização é dada pelas simulações computacionais realizadas utilizando o ATPDraw. A partir da escolha de quatro cenários essenciais, baseados em horários de maior fluxo, as simulações individuais de cada aparelho foram feitas, constituindo um conjunto de cargas. E diante disso, foi possível avaliar o seu impacto em forma senoidal de corrente e tensão, e ao volume de harmônicos produzidos, quando não há conexão com a rede da concessionária de energia, e logo após, as simulações foram realizadas com conexão com a rede a fim de mensurar o impacto harmônico causado pelas cargas não lineares provenientes do uso de aparelhos eletroeletrônicos em uma residência específica. Os resultados obtidos mostram que, individualmente, uma residência é capaz de gerar um considerável conteúdo harmônico, e que, a mesma única residência não é capaz de causar um impacto significativo quando conectada à concessionária de energia elétrica.

Protótipo Trifásico para Monitoramento de Consumo de Energia Elétrica Utilizando A Plataforma Arduino / Three-phase Prototype for Monitoring Eletric Power Consumption Using the Arduino Platform

A partir da década de 1990, o elevado consumo de energia elétrica se tornou um ponto indispensável para o desenvolvimento econômico, o que vem resultando em grandes impactos ambientais devido a construção de novos meios de obtenção da energia elétrica. Diante disto, a procura pelo consumo consciente é de suma importância para que haja harmonia entre o processo de desenvolvimento e o meio ambiente. Ou seja, o acompanhamento do consumo de energia e do valor gasto em tempo real passa a ser um fator crucial. Assim, o presente trabalho consiste no desenvolvimento de um protótipo trifásico de monitoramento de consumo de energia elétrica, em tempo real, que permite que o consumidor consiga ter uma estimativa de seus gastos de instantaneamente, utilizando sensores não-invasivos em conjunto com a plataforma Arduino. O protótipo fornece os valores obtidos em um display LCD, informando as medidas de tensão e corrente nas três fases do sistema, o tempo total de monitoramento, a energia consumida e, por fim, o custo aproximado a ser pago pelo consumidor. Os resultados obtidos foram satisfatórios, já que os valores medidos se encontram de acordo com os sinais de entrada e os valores calculados se apresentam próximos aos calculados teoricamente

Análise da viabilidade da implementação de projetos elétricos de eficiência energética considerando o conforto térmico de ambientes residenciais: Analysis of the feasibility of implementing electrical energy efficiency projects considering the thermal comfort of residential environments

Cada vez mais é notória a dependência e consequentemente, demanda da população mundial e seus mais variados setores por energia elétrica. Ainda se sabe que, para que se tenha um adequado conforto térmico em qualquer ambiente é necessário um alto consumo de energia elétrica para abastecer todos os equipamentos envolvidos neste processo. Devido e este fato, a busca por novas fontes alternativas de energia menos custosas vem sendo realizada. Neste sentido, surge como uma das mais viáveis fontes de energia e recomendadas por profissionais da área, a energia solar fotovoltaica. Assim, o presente trabalho fez o levantamento do consumo mensal de energia elétrica de uma residência a partir de seu projeto arquitetônico, e teve como objetivo verificar o valor médio inicial de investimento considerando a instalação de um sistema fotovoltaico de geração de energia elétrica, de modo a comparar quando não se realiza esse tipo de instalação. Estes valores foram obtidos junto a empresas do ramo de instalação da região Norte do estado de Minas Gerais. Os resultados apontam que o valor de investimento inicial quando se considera a instalação do sistema fotovoltaico de energia é bem maior do que quando não se considera. Contudo, como o tempo de retorno do investimento é em torno de 3 a 4 anos, o investimento ainda pode ser considerado viável uma vez que este tipo de sistema tem vida útil de, no mínimo 25 anos

Simulação computacional via ATPDraw das alternativas para expansão da capacidade de transmissão de energia elétrica na região de Jaíba e Janaúba em Minas Gerais/ Computational simulation via ATPDraw of alternatives for expanding electricity transmission capacity in the Jaíba and Janaúba region in Minas Gerais

A inserção de fontes de energia alternativas renováveis na matriz elétrica do país se torna cada vez mais presente, tornando-se necessário implantar e potencializar sistemas capazes de explorar todo o potencial elétrico das regiões onde se faz mais presente o uso deste potencial, seja ele eólico, solar ou hídrico. Todavia, para que os sistemas implantados sejam capazes de escoar o máximo de potencial elétrico de uma região, é necessário um período de análises e estudos específicos, com a utilização de critérios também específicos para cada tipo de região utilizada como referência. No caso da região norte do estado de Minas Gerais, ao observar a conexão entre os municípios de Jaíba e Janaúba, nota-se que a subestação Janaúba 3 apresenta problemas para escoamento de potencial elétrico devido a ultrapassagem dos limites de carregamento com a atual quantidade de autotransformadores presentes nesta subestação. A adição do 3° e 4° bancos de autotransformadores nesta subestação foi a solução encontrada para resolver o problema do escoamento. Sendo que, esta solução teve sua eficácia comprovada por meio de simulações realizadas pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE) utilizando o programa computacional Anarede, que requer a aquisição de uma licença para uso. No presente trabalho foram replicadas as mesmas simulações, porém utilizando-se o software livre ATPDraw, apresentando resultados plenamente satisfatórios em suas análises, comprovando a eficácia de sua utilização se comparando com os resultados obtidos pelo software Anarede

Montagem de baixo custo para obtenção de curvas características de um micro aerogerador usando anemômetro a laser / Low cost assembly to obtain characteristic curves from a micro aerogenerator using a laser anemometer

No Brasil, as principais fontes de energia distribuída são a hídrica e a petrolífera, classificadas como não renováveis. Devido à escassez de chuva, a diminuição dos poços de petróleo e o crescimento populacional, o país poderá passar por uma grande necessidade de racionamento de energia, atrelado ao aumento constante de sua tarifa. Diante do exposto, pesquisadores têm proposto novas fontes de energia, capazes de minimizar esses problemas. Visto que, no Brasil há uma grande incidência solar e poucos acidentes geográficos, o que contribui para uma ótima ocorrência de ventos, o uso de um aerogerador pode ser uma alternativa bastante viável. Esta tecnologia é constituída por um gerador elétrico integrado ao eixo de um cata-vento, pelo qual é possível converter energia eólica em energia elétrica. Desta forma, o objetivo deste trabalho é obter e analisar as curvas características de um micro aerogerador, utilizando um anemômetro a laser com aquisição de dados via plataforma Arduino, ambos desenvolvidos com materiais de baixo custo de produção. Por meio dessa análise, ao empregar uma frequência de 2800 rpm, a energia elétrica foi obtida com 58% de eficiência

Hybrid intelligent algorithm for the diagnosis of operating conditions of power transformers in the context of power quality

Esta pesquisa teve como objetivo o desenvolvimento de um algoritmo computacional capaz de diagnosticar as condições operativas de transformadores de potência. As variáveis tomadas como base para classificar as condições apresentadas se referem às usualmente empregadas pela lógica de proteção diferencial, ou seja, a corrente diferencial e o conteúdo harmônico presente nos sinais em análise. Além disto, foi também verificada a relação entre alguns dos fenômenos associados à falta de qualidade da energia elétrica originados pelos consumidores conectados no secundário e refletidos ao primário do transformador. O algoritmo desenvolvido utilizou-se da Transformada Wavelet e de técnicas de inteligência artificial (Lógica Fuzzy e Redes Neurais Artificiais), com o objetivo de inferir sobre os relacionamentos supracitados. Todos os testes para validação da metodologia proposta foram realizados dispondo de um sistema elétrico simulado no software ATP (Alternative Transients Program). Os resultados encontrados denotam que, frente às condições analisadas, correntes diferenciais e conteúdo harmônico indesejado podem vir a surgir, fazendo com que a lógica implementada venha a diagnosticar erroneamente a condição de operação enfrentada. Os resultados avaliam ainda a propagação destas condições do secundário para o primário do transformador em análise.This research aimed to develop an algorithm able to diagnose the operating conditions of power transformers. The variables considered to classify the presented conditions were the normally used by differential protection logic, i.e., the differential current and the harmonic content in the signals in analysis. Moreover, the relationship between some phenomena associated to a poor power quality originated from consumers connected to the secondary and reflect to the primary side of the transformer was also verified. In order to infer the relationships above mentioned, the developed algorithm used the Wavelet Transform and artificial intelligence techniques (Fuzzy Logic and Artificial Neural Networks). All the tests applied to validate the proposed methodology were performed making use of the ATP (Alternative Transients Program). In face of the analyzed conditions, the results show that differential currents and undesired harmonic content can arise and the implemented logic will erroneously diagnose the operation condition addressed. The results also illustrate the propagation of these conditions from secondary to primary side of the analyzed transformer

Monitoring system for three-phase harmonic state estimation for distribution systems using singular values decomposition

Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia de monitoramento a partir da alocação de medidores voltada para a estimação de estado harmônico trifásica em sistemas de distribuição de energia elétrica desequilibrados. O algoritmo de estimação de estado harmônico desenvolvido tem como entrada os fasores de tensão e de corrente em pontos pré-definidos de medição sobre os alimentadores em análise. Para a alocação dos medidores, verificou-se a necessidade de a mesma ser realizada e direcionada para este problema, e um algoritmo de otimização em específico foi desenvolvido utilizando algoritmos genéticos. Para a estimação de estado harmônico, a técnica de Decomposição em Valores Singulares foi utilizada, por ser adequada a sistemas não completamente observáveis. Em relação às simulações, cargas não lineares (ou perturbadoras) foram conectadas ao longo dos alimentadores testes do IEEE de 13, 34 e 37 barras, considerando configuração trifásica assimétrica para as linhas e cargas desbalanceadas. Todas as simulações computacionais foram realizadas dispondo do programa DIgSILENT PowerFactory. Os resultados satisfatórios encontrados denotam que o desempenho do estimador desenvolvido é dependente dos pontos de medição pré-definidos a partir da alocação dos medidores realizada. Pela metodologia implementada e aplicada, o algoritmo de estimação de estado harmônico veio a corretamente calcular todas as variáveis de estado e, consequentemente, os sistemas testes em análise tornaram-se completamente observáveis para todas as fases e ordens harmônicas caracterizadas.This research aims for the development of a monitoring methodology through the allo-cation of meters in order to perform a three-phase harmonic state estimation in unbalanced distribution systems. The harmonic state estimation algorithm developed has voltage and current phasors as inputs at predefined measurement points on the feeders about analysis. For an allocation of the meters, there was a need for it to be performed and directed to this problem, and a specific optimization algorithm was developed using Genetic Algorithms. For a harmonic state estimation, the Singular Value Decomposition technique was made, because it is suitable for systems that are not completely observable. Regarding the simulations, the non-linear (or disturbing) loads were connected along the test feeders of the IEEE of 13, 34 and 37 bus, considering the three-phase asymmetric configuration for lines and loads. All computational simulations were performed in the DIgSILENT PowerFactory software. The satisfactory results found note that the performance of the developed estimator depends on the pre-defined measurement points from the allocation of the realized meters. By the applied methodology, the harmonic state estimation algorithm came to correctly calculate all the state variables and, consequently, the test systems about analysis became fully observable for all phases and harmonic orders characterized

Hybrid intelligent algorithm for the diagnosis of operating conditions of power transformers in the context of power quality

Esta pesquisa teve como objetivo o desenvolvimento de um algoritmo computacional capaz de diagnosticar as condições operativas de transformadores de potência. As variáveis tomadas como base para classificar as condições apresentadas se referem às usualmente empregadas pela lógica de proteção diferencial, ou seja, a corrente diferencial e o conteúdo harmônico presente nos sinais em análise. Além disto, foi também verificada a relação entre alguns dos fenômenos associados à falta de qualidade da energia elétrica originados pelos consumidores conectados no secundário e refletidos ao primário do transformador. O algoritmo desenvolvido utilizou-se da Transformada Wavelet e de técnicas de inteligência artificial (Lógica Fuzzy e Redes Neurais Artificiais), com o objetivo de inferir sobre os relacionamentos supracitados. Todos os testes para validação da metodologia proposta foram realizados dispondo de um sistema elétrico simulado no software ATP (Alternative Transients Program). Os resultados encontrados denotam que, frente às condições analisadas, correntes diferenciais e conteúdo harmônico indesejado podem vir a surgir, fazendo com que a lógica implementada venha a diagnosticar erroneamente a condição de operação enfrentada. Os resultados avaliam ainda a propagação destas condições do secundário para o primário do transformador em análise.This research aimed to develop an algorithm able to diagnose the operating conditions of power transformers. The variables considered to classify the presented conditions were the normally used by differential protection logic, i.e., the differential current and the harmonic content in the signals in analysis. Moreover, the relationship between some phenomena associated to a poor power quality originated from consumers connected to the secondary and reflect to the primary side of the transformer was also verified. In order to infer the relationships above mentioned, the developed algorithm used the Wavelet Transform and artificial intelligence techniques (Fuzzy Logic and Artificial Neural Networks). All the tests applied to validate the proposed methodology were performed making use of the ATP (Alternative Transients Program). In face of the analyzed conditions, the results show that differential currents and undesired harmonic content can arise and the implemented logic will erroneously diagnose the operation condition addressed. The results also illustrate the propagation of these conditions from secondary to primary side of the analyzed transformer