Vigência: 2008 - 2011

Objetivo: Tradicionalmente, reatores de neutro nos reatores de linha são utilizados para aumentar as chances de extinção do arco nos esquemas de religamento monopolar. Mais recentemente, foi proposto o E-STATCOM, concebido para identificar e atuar na extinção do arco secundário, aumentando as chances de sucesso do religamento monopolar. O E-STATCOM, além das funcionalidades associadas à extinção do arco, realiza todas as funções típicas de um STATCOM convencional. O E-STATCOM foi concebido de forma pioneira em 2007, não havendo na literatura técnica internacional qualquer equivalente. Neste novo projeto de P&D, o objetivo maior é permitir que o E-STATCOM torne-se realidade e conhecido internacionalmente.

Resultado: Identificação no Sistema Integrado Nacional (SIN) de pontos críticos onde o arco elétrico não se extingue naturalmente; Protótipo laboratorial do condicionador proposto (E-STATCOM) para extinção do arco secundário.

Status: Concluído

VIgência: 2005 - 2007

Objetivo: Este projeto trata de analisar o desempenho e otimizar os circuitos de potência e controle de um compensador estático, particularmente no que se refere a três dos problemas mais importantes conhecidos em linhas de transmissão longas: o religamento monopolar, o limite de estabilidade e, adicionalmente, o efeito Ferranti (redução de sobretensões).

Resultado: O projeto foi desenvolvido ao longo de 24 meses e apresentou a concepção e implementação computacional de um novo compensador estático – denominado E-STATCOM –, cujas funções se assemelham às de um STATCOM convencional, com o adicional de permitir a extinção do arco secundário para obtenção do religamento monopolar. Em resumo, pode-se dizer que o elo CC do STATCOM fornece a energia necessária à produção da tensão CA controlada, que por sua vez permite a injeção de correntes indutivas ou capacitivas no sistema. Como não há em princípio balanço de potência ativa, os capacitores não se descarregam. No caso da necessidade da extinção do arco secundário, contudo, a situação se modifica ligeiramente em relação à operação descrita no parágrafo anterior, já que os disjuntores terminais da fase sob defeito estão abertos. Deste modo, a atuação do STATCOM simplesmente como um inversor trifásico não é adequada nem suficiente para resolver o problema. Foi proposta então a criação do E-STATCOM (Enhanced STATCOM), que inicialmente contemplará esta alteração, podendo futuramente agregar ainda mais funções, até mesmo com a flexibilidade de se conectar em série com o sistema, funcionando também como um compensador série (SSSC). O E-STATCOM funcionaria da seguinte maneira:

• Durante a operação normal do sistema, o equipamento propiciaria o controle sobre a tensão e o fluxo de potência, funcionando como um STATCOM convencional (inversor trifásico);
• Na ocorrência de um curto-circuito monofásico com posterior arco secundário, o controle passa a atuar em modo de extinção, a fim de extingui-lo.

Vigência: 2008 - 2011

Objetivo: O objetivo maior deste projeto é avaliar a possibilidade de implementação de novas estratégias de controle, visando dotar o SVC de Bom Jesus da Lapa das seguintes funcionalidades adicionais: (i) amortecimento do modo de oscilação eletromecânico Norte/Sul na faixa de 0,25 a 0,40 Hz; e (ii) atenuação de propagações harmônicas nas interligações Norte/Sul e Sudeste/Nordeste.

Resultado: Quatro equivalentes dinâmicos foram desenvolvidos com o objetivo de reproduzir as oscilações eletromecânicas que ocorrem entre os sistemas Norte/Nordeste e Sul/Sudeste/Centro-Oeste. Em paralelo foram feitas atualizações na topologia dos circuitos Norte/Sul e Sudeste/Nordeste. Para as condições simuladas, foram observadas oscilações de frequência de aproximadamente 0,25 Hz. Uma estratégia de controle adicional para o SVC foi desenvolvida. O método consiste em alterar o ângulo de disparo do TCR em caso de sobrecarga. A produção de harmônicos do SVC, uma função do ângulo de disparo, é utilizada para diminuir o componente harmônico quando necessário, mantendo a tensão no ramo de BJL em limites aceitáveis de operação ao mesmo tempo. Tal metodologia pretende reduzir a corrente de 5º harmônico quando ocorre sobrecarga, evitando que o SVC tenha de ser retirado de operação. Os resultados da simulação são satisfatórios em relação à carga no filtro. Um artigo em relação a esta estratégia foi produzido e apresentado no COBEP 2011. Outra estratégia de controle adicional para o SVC foi desenvolvido. O método consiste em produzir um sinal adicional na referência de tensão a partir da oscilação medida na potência ativa nas linhas de transmissão Serra de Mesa – Gurupi. Tal metodologia pretende aumentar o amortecimento do modo de oscilação eletromecânico Norte/Sul na faixa de 0,25 a 0,40 Hz. Os resultados da simulação mostram-se satisfatórios em relação ao amortecimento sem implicar significativamente no controle de tensão. De fato, até a tensão na barra do SVC é mais estabilizada com o controle adicional depois de um curto circuito no sistema. Ambas as estratégias podem operar em conjunto. A primeira estratégia utiliza a própria medição da proteção do filtro enquanto a segunda estratégia necessita de um transmissor de sinal da Serra de Mesa para Bom Jesus da Lapa. O último requisito pode ser dispensado. Neste caso é preciso verificar a estratégia de amortecimento em base de uma medição na linha de transmissão de Bom Jesus da Lapa.

Foram modelados no PSCAD/EMTDC dos sistemas de transmissão Norte/Sul e Sudeste/Nordeste: Uma representação detalhada das linhas de transmissão das interligações, contendo modelos que permitam a análise de fenômenos para frequências diferentes da industrial. O modelo digital representa os bancos de capacitores série, dos reatores shunt e dos TCSC da interligação Norte/Sul. Foram desenvolvidos equivalentes dinâmicos para representação dos sistemas Norte/Nordeste e Sul/Sudeste/Centro-Oeste no PSCAD/EMTDC: cálculo de equivalentes dinâmicos que reproduzam os modos de oscilação característicos verificados nas interligações Norte/Sul e Sudeste/Nordeste. Identificação de ressonâncias no sistema da TSN. Baseado na resposta em frequência do sistema foi realizado uma investigação harmônica nos pontos críticos da rede.

Status: Concluído

Vigência: 2009 - 2011

Objetivo: Em geral, a compensação do fator de potência significa uma otimização da capacidade de transmissão de energia elétrica em corrente alternada e agrega benefícios importantes para os sistemas elétricos, tais como: Melhorias na regulação de tensão ao longo dos ramais de distribuição; Redução das perdas globais; Adiamento da expansão da própria rede de distribuição. Atualmente a compensação do fator de potência é realizada através da instalação de bancos de capacitores nos barramentos de média tensão das subestações. Contudo, se a compensação fosse realizada diretamente no seu foco, ou seja, próximo aos pontos de entrega ao consumidor de baixa tensão, é esperado uma redução ainda maior das perdas técnicas, além de maiores economias na expansão da rede. O objetivo principal deste projeto de pesquisa é incentivar a correção do fator de potência diretamente nos consumidores de baixa tensão, de forma a reduzir as perdas técnicas da concessionária e conscientizar os consumidores para o uso racional da energia elétrica. Contudo, também serão analisados diversos cenários considerando os potenciais problemas que podem surgir devido a uma prática descontrolada e excessiva da instalação de capacitores por parte dos consumidores, em suas instalações de baixa tensão.

Resultado:

• Metodologia para caracterização da viabilidade e benefícios da compensação de potência reativa na baixa tensão do sistema da LIGHT.
• Diretrizes para implementação do processo de compensação de potência reativa na baixa tensão, tendo em vista os divesos aspectos envolvidos.
• Redução das perdas globais e adiamento da expansão da rede da LIGHT, em virtude do movimento natural de seus clientes no sentido de compensar suas cargas.
• Assessoria a equipe de comunicação da Light para do desenvolvimento do FAQ sobre compensação do fator de potência;
• Medições em campo do fator de potência das áreas de interessa da concessionária;
• Desenvolvimento de modelos digitais para a avaliação de diversos cenários de compensação do fator de potência para avaliação de possíveis problemas oriundas da instalação em massa de bancos de capacitores na baixa tensão;
• Desenvolvimento das diretrizes para implementação do processo de compensação do fator de potência na baixa tensão.
  
  

Status: Concluído

Vigência: 2010 - 2015

Objetivo: Objetivo deste Projeto de P&D é conceber um conversor eletrônico capaz de produzir tensões trifásicas, a partir de uma rede elétrica monofásica, para o acionamento de motores de pequeno porte (motores fracionados). Este conversor é denominado por Monotri Motor. O conversor deverá ter a capacidade de drenar uma corrente elétrica de alta qualidade, assim como também possuir um tamanho adequado que permita conceber um sistema Monotri + Motor trifásico, capaz de substituir um motor monofásico, de forma a possibilitar a competitividade do produto no mercado de eletrodomésticos.

Resultado: 

• Definição da topologia do conversor Monotri Motor, em que, diversas topologias foram analisadas, e a que foi escolhida Topologia Enjeti .
• Estudos e análises através de simulações em pro-grama de transitórios eletromagnéticos, em que é possível modelar o conversor de forma deta-lhada e avaliar o seu funcionamento.
• Implementação e Teste das funcionalidades do Monotri Motor, tais como:

i) corrente de entra-da com baixo conteúdo harmônico,
ii) fator de potência unitário,
iii) baixa corrente de partida (soft-starter),
iv) tensão de saída (motor) trifásica e regulada e
v) controle contínuo de velocidade do motor.

• Projeto e dimensionamento do conversor Monotri Motor para testes em laboratório.
• Desenvolvimento do protótipo laboratorial para testes em ambiente controlado.
• Melhoria do projeto do conversor para miniaturização do conversor, para torná-lo um produto comercial.
• Avaliação do mercado e a inserção do produto no contexto atual da economia.
• Busca por parceiros do setor industrial para produção do produto final.

Vigência: 2002 - 2005

Objetivo: Este projeto desenvolveu um conversor estático de baixo custo que receba alimentação monofásica e que possa suprir cargas trifásicas. A aplicação deste conversor é o suprimento de motores trifásicos de pequeno porte (potência fracionária) e uso em larga escala, pois estes são muito mais eficientes que os pequenos motores monofásicos. Outra aplicação importante é a dos conversores monofásicos para trifásicos, agora de maior potência, para redes rurais de média tensão com retorno metálico ou pela terra (MRT). Deve-se ressaltar que não se trata do mesmo conversor desenvolvido para acionamento e em escala maior. Os controles e as topologias dos conversores desenvolvidos para acionamentos e para aplicações rurais são diferentes, pois estes últimos devem realizar uma conversão para sistema trifásico a quatro fios (com neutro).

Resultado: Este projeto tem como resultado obtido um protótipo industrial de 15kVA para aplicações rurais, patenteado e com direitos de comercialização cedidos para a empresa CERJ.

Vigência: 2004 - 2006

Objetivo: O projeto teve como objetivo o desenvolvimento de um protótipo de um D-STATCOM adequado a sistemas de distribuição. O protótipo foi projetado para disponibilizar ± 20 kvar de potência reativa em sistemas de baixa tensão (220 V entre fases), promovendo uma regulação contínua da tensão do barramento controlado, ou ainda a compensação do fator de potência da carga compensada. O projeto do equipamento passa pela definição da melhor estratégia de controle a ser adotada, considerando a necessidade de preservação dos níveis de tensão em um determinado consumidor. A idéia foi projetar um sistema de controle que permitia a plena utilização do conversor eletrônico, com resposta rápida para proteção da carga frente a variações de tensão. Neste caso, o equipamento pode ser empregado na proteção de cargas sensíveis, contribuindo significativamente para a melhoria da qualidade do fornecimento.

Resultado: Neste projeto foi obtido um Modelo digital do D-STATCOM e um Protótipo Laboratorial do D-STATCOM (220V). Três artigos publicados em congressos (VII INDUSCON 2006, IEEE IECON 2007 E COBEP), um artigo publicado em revista (SOBRAEP) e duas dissertações de mestrado, uma defendida e outra em andamento.

Vigência: 2002 - 2006

Objetivo: Este projeto trata de desenvolver um protótipo “cabeça-de-série” de um condicionador universal de potência – UPQC – em parceria entre universidade, concessionária e fabricante. O UPQC se configura como um dos mais avançados condicionadores de energia baseado em Eletrônica de Potência, devido a sua topologia constituída de um filtro ativo paralelo e um filtro ativo série interligados através de um elo de corrente contínua. Pretende-se transferir ao corpo técnico da BANDEIRANTE os modernos conceitos de aplicações de eletrônica de potência em sistemas de energia e capacitar seu pessoal para lidar com problemas atuais de qualidade de energia.

Resultado: Neste projeto foi obtido um Protótipo “cabeça-de-série” do UPQC, quatro artigos internacionais (ISIE) e dois artigos nacionais (XV Congresso Brasileiro de Automática e SBQEE).

Status: Concluído

Objetivo: Parte integrante de um projeto de P&D maior submetido à ANEEL, este item cabe à equipe executora da UFRJ, tendo como foco a geração centralizada por fonte renováveis, tais como a geração eólica e a solar. O projeto, sob responsabilidade da COPPE, visa o cumprimento de três etapas, sendo elas: 1) planta piloto de armazenamento de energia (SIGERA-SOLAR) da Usina Fotovoltaica de Alto do Rodrigues (UFV-AR); 2) estudos regulatórios e de impacto do uso em larga escala e o mapeamento da tecnologia e 3) desenvolvimento de um protótipo inovador (SIGERA-LEMT).

A última etapa trata da elaboração de uma nova tecnologia de Sistema de Gerenciamento e Armazenamento de Energia para uso conjugado em geração fotovoltaica centralizada.  À medida que se compara a potência e a capacidade de seu banco de baterias, um protótipo inovador de sistema de armazenamento de energia, utilizando um conversor de potência reduzida, será integralmente concebido e desenvolvido no Laboratório LEMT da COPPE/UFRJ. 

Além das possibilidades de redução de custos, essa inovação permitirá sua conexão direta no barramento de corrente contínua (CC) do conversor principal da usina fotovoltaica, que encontra-se em operação e impõe uma estratégia de controle de máxima geração dos painéis fotovoltaicos, conhecido como MPPT (Maximum Power Point Tracking).

Resultado:  O protótipo passará por experimentos exaustivos em uma plataforma experimental, denominada micro rede do laboratório LEMT e terá uma capacidade em torno de 10% do empreendimento citado acima, o SIGERA-SOLAR da UFV-AR.

Vigência: 2001 - 2003

Objetivo: Este projeto trata dos problemas relacionados com voltage sags (afundamentos momentâneos de tensão) propagados em sistema de distribuição até uma carga crítica de um consumidor. Nele foi desenvolvido um compensador série (DVR) através de equipamentos baseados em eletrônica de potência, capaz de evitar que afundamentos momentâneos de tensão provenientes da rede atinjam uma carga crítica, protegida pelo DVR, diminuindo assim os desligamentos indesejáveis.

Resultado: Neste projeto foi obtido um Protótipo laboratorial de DVR, três dissertações de mestrado e dez artigos técnicos em congressos nacionais e internacionais.

Situação: O projeto encontra-se concluído e aguarda novos investimentos para seguir com os desenvolvimentos até tornar o equipamento um produto nacional disponível no mercado.

Vigência: 2010 - 2013

Objetivo: Este projeto de pesquisa, intitulado “Desenvolvimento de um Compensador Universal com correção de VTCD-iUPQC” tem como principal objetivo desenvolver um novo compensador ativo, baseado em Eletrônica de Potência, que impeça a ocorrência de Variações de Tensão de Curta Duração no barramento de baixa tensão, onde está conectada a carga crítica do cliente especial que está sendo protegida pelo iUPQC. Dessa forma, além da compensação do VTCD, o iUPQC compensa todos os distúrbios de qualidade de energia compensados pelo UPQC, porém de forma indireta, o que resulta numa melhor dinâmica de compensação. A principal diferença entre o iUPQC e o UPQC é a inversão das variáveis a serem sintetizadas pelos condicionadores série e paralelo. No iUPQC, o condicionador série deve sintetizar correntes ao invés de tensões. O mesmo acontece para o condicionador paralelo, que deve sintetizar tensões ao invés de correntes.

Resultado: Os principais resultados da pesquisa são: um equipamento industrial desenvolvido para ser instalado numa planta industrial de um cliente especial da concessionária, diversas publicações nacionais e internacionais acerca do equipamento e, uma dissertação de mestrado.

Status: Concluído

Vigência: 2006 - 2009

Objetivo: O objetivo deste projeto é o desenvolvimento de um Regulador de Tensão com Comutador Eletrônico de Tap (RECET) baseado em unidades monofásicas, operando em média tensão (7.97kV) para nível de corrente nominal aproximadamente de 220 A. Tal regulador será implementado na forma de um protótipo industrial “cabeça-de-série” a ser utilizado pela BANDEIRANTES ENERGIA S/A, e terá as seguintes inovações:

• Sistema de comutação em carga “on-load tap changer”, baseado em dispositivos semicondutores de potência (tiristores), com tempo de resposta a partir de meio ciclo da freqüência fundamental do sistema CA;
• Concepção de uma topologia eletromagnética que permita a comutação direta entre quaisquer taps, evitando a comutação seqüencial e reduzindo assim o tempo total de comutação;
• Otimização do desempenho do regulador na correção de Variações de Tensão de Curta Duração (VTCDs), por meio da comutação direta acima mencionada;
• Função “Flex”, aumenta a confiabilidade do equipamento permitindo que, mesmo com defeito em uma das chaves (tiristor) do circuito de chaveamento, o controle atue colocando o regulador na condição mais próxima do valor de referência.
• Função “Blackout”, permitindo que no momento da reconexão do regulador, numa situação de pós-falta, o mesmo seja restabelecido com arranjo de Tap’s correto condizente com a condição de tensão no momento deste restabelecimento.
• Todas as funções e condições operadas serão transmitidas pelo sistema de comunicação ao painel de controle onde será sinalizado para o operador. No painel de operação o operador poderá enviar sinais de comando diversos a serem especificados no projeto.

Resultado: Neste projeto foi obtido um Modelo digital do RECET e um Protótipo do RECET em escala reduzida (220V).

Vigência: 2008 - 2010

Objetivo: Este projeto consiste no desenvolvimento de um Sistema de Alerta baseado em Redes Neurais Artificiais (RNA) para a detecção de distúrbios de origem sistêmica em torno da subestação Porto Primavera (PPTE), pertencente ao grupo Plena Transmissoras. As entradas do Sistema de Alerta são as medições de tensão, corrente e frequência - obtidas a partir das simulações realizadas no programa Anatem/CEPEL de perturbações externas em relação ao sistema PPTE - que constituem padrões de distúrbios possíveis de serem detectados por uma RNA.

Resultado: Deseja-se que o algoritmo baseado em Redes Neurais Artificiais seja capaz de detectar uma gama de perturbações externas em relação ao sistema PPTE.

Vigência: 2013

Objetivo: O conversor a ser desenvolvido será parte de uma Mini–Rede de Geração Distribuída de 30 kWp de potência (composta de fontes de energia eólica e solar) instalada no Laboratório LEMT através do Edital FAPERJ Nº 19/2011 “Pensa Rio – Apoio ao Estudo de Temas Relevantes e Estratégicos Para o Estado do Rio de Janeiro- 2011”. A usina da Mini-Rede está em fase de instalação conforme foto abaixo. O projeto visa ainda a reestruturação da área de fontes alternativas de energia do Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão – LEMT para se adequar a esta nova realidade de pesquisa. Para tanto, a aquisição de equipamentos e instrumentos específicos e participações em congressos visando o compartilhamento do conhecimento adquirido serão fundamentais, tanto para o LEMT como para os futuros projetos.

Resultado: Este projeto tem como principal objetivo o desenvolvimento de um conversor com funcionalidades avançadas, que permite a operação estável dos sistemas distribuídos quando conectados à rede ou durante a operação em modo ilhado. Desta forma, com a conclusão de todas as etapas citadas terá sido desenvolvida uma série de estudos que irão colaborar com a literatura no tocante a geração das principais fontes de energias renováveis, sua problemática e possíveis soluções na interconexão com a rede elétrica. A implementação deste projeto permitirá ainda o desenvolvimento futuro de projetos piloto de equipamentos baseados em eletrônica de potência visando à flexibilização e a interconexão das gerações distribuídas com as redes de distribuição locais.

Vigência: 2007 - 2009

Objetivo: Este projeto teve como principal objetivo dar continuidade a um projeto de P&D finalizado em março de 2006, entre a concessionária Bandeirante Energia e o Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão da COPPE, cujo resultado final foi a realização de uma parceria com o fabricante nacional ADELCO Sistemas de Energia Ltda para a construção de um protótipo industrial, cabeça-de-série, do Condicionador Universal de Potência - UPQC (Unified Power Quality Conditioner). O UPQC é uma combinação de filtros ativos, um filtro ativo série que atua como fonte controlada de tensão e um filtro ativo paralelo que atua como fonte controlada de corrente. O UPQC é aplicado para melhorar a qualidade de energia, cujas principais funcionalidades são: a compensação simultânea de harmônicos e desbalanços da tensão da rede e da corrente da carga, além da correção do fator de potência. Portanto, o UPQC permite uma ação combinada entre concessionária e consumidor para garantir melhoria da qualidade para ambos.

Resultado: O controlador do UPQC implementado num sistema digital baseado em DSP foi aprimorado, com ajustes específicos para ser instalado numa planta industrial de um cliente especial da concessionária.

Status: Concluído

Vigência: 2012

Objetivo: O objetivo principal deste projeto é a captação de recursos através deste edital vislumbrando o financiamento de parte da instalação e implementação de uma Mini–Rede de Distribuição baseada em Geração Distribuída. Esta Mini-Rede de potência instalada de 40 KW é composta de fontes de energia eólica e solar e condicionadores de energia voltados para aplicações em Eletrônica de potência. O projeto visa ainda à reestruturação da área de fontes alternativas de energia do Laboratório de Eletrônica de Potência e Média Tensão – LEMT para se adequar a esta nova realidade de pesquisa. Para tanto, a aquisição de equipamentos e instrumentos específicos e participações em congressos visando o compartilhamento do conhecimento adquirido serão fundamentais, tanto para o LEMT como para os futuros projetos.

Resultado: Este projeto propiciará amplas contribuições para a tecnologia de geração distribuída para as aplicações em sistemas voltados para eletrônica de potência vislumbrando a problemática na interconexão com a rede elétrica. A COPPE/UFRJ contará com o laboratório de fontes alternativas de energia com um protótipo de geração distribuída composta por duas fontes de energia renováveis mais presentes: a energia solar fotovoltaica e a energia eólica. Além disso, a instituição consolidará os códigos de rede brasileira na interconexão das duas fontes de energias limpas mais abundantes na matriz energética brasileira.

Vigência: 2008 - 2011

Objetivo: Os objetivos do projeto envolveram a análise do desempenho dos TCSCs da interligação Norte/Sudeste, tendo como foco a interação dinâmica destes dispositivos de controle sistêmico. Os resultados obtidos evidenciaram um comportamento pouco harmonioso dos TCSCs na configuração atual (com três circuitos); contudo, não foi observada deterioração do desempenho dinâmico global do SIN. Não obstante, para os problemas de controle identificados, foram propostas adequações visando a melhoria do desempenho dinâmico dos TCSCs da interligação.

Resultado: 

• O processo de validação dos modelos digitais dos TCSCs da TAESA demonstrou que os mesmos apresentam desempenho compatível com as informações disponibilizadas pelo fabricante. Foram validadas as principais funções de controle, em particular a função de transferência principal, a estratégia de ganho variável e de determinação do BIAS e dos limites operativos;
• Os equivalentes dinâmicos desenvolvidos apresentaram desempenho satisfatório, reproduzindo oscilações eletromecânicas coerentes com aquelas observadas (no campo) entre os sistemas Norte/Nordeste e Sul/Sudeste/Centro-Oeste. Os equivalentes desenvolvidos permitiram reproduzir oscilações na faixa de 0,35-0,4 Hz nas simulações no PSCAD/EMTDC, compatíveis com a condição atual verificada no campo;
• Os modelos desenvolvidos para os TCSCs de Furnas (Siemens) e Eletronorte (ABB) apresentaram desempenho compatível com aquele verificado nas simulações ANATEM, utilizando a base de dados oficial disponibilizada pelo ONS;
• A Interligação Norte/Sudeste foi representada em detalhes no PSCAD/EMTDC, incluindo o novo circuito de 500 kV entre as subestações Marabá e Serra da Mesa 2;
• Foram identificados dois potenciais problemas de controle, associados ao desempenho dos TCSCs da Interligação Norte/Sudeste. O primeiro refere-se à possibilidade de ocorrência de variações abruptas na reatância do TCSC de Furnas; o outro diz respeito a diferenças no comportamento dinâmico dos dispositivos da SE Imperatriz. Ressalta-se que as análises demonstram que os problemas identificados não afetam o desempenho dinâmico global do SIN, estando restritos à operação dos TCSCs;
• De forma a mitigar os problemas identificados, recomenda-se: (i) a desativação da estratégia de detecção de dP/dt no TCSC de Furnas e (ii) o reajuste dos ganhos dos dispositivos de Serra da Mesa e Imperatriz. Estas medidas são efetivas para obtenção de um desempenho mais harmonioso dos TCSCs e permitem reduzir riscos de eventuais desligamentos intempestivos destes dispositivos;
• Ressalta-se que as adequações propostas não trazem conseqüência negativas para o desempenho do SIN.

Vigência: 2003 - 2005

Objetivo: O objetivo principal deste projeto foi o desenvolvimento de uma metodologia para análise de problemas relacionados com a propagação e sobrecargas harmônicas. O projeto foi todo conduzido de modo a fornecer subsídios para o estabelecimento desta metodologia, tanto no que se refere à modelagem computacional quanto a medições reais em campo.

Resultado: Durante o desenvolvimento do projeto, diversos resultados intermediários relevantes foram alcançados, dentre os quais podem ser citados:

• Modelo digital da estação de Ibiúna e adjacências, em PSCAD/EMTDC e com nível de detalhamento adequado para estudos de 1º/3º/5º harmônicos na estação.
• Aquisição de dois medidores de qualidade de energia elétrica ION 7600, da Power Measurement, utilizados no sistema provisório de medição juntamente com o medidor disponível na COPPE/UFRJ.
• Especificação de um sistema padrão de medição de componentes harmônicos, que pode ser implementado em qualquer subestação onde o problema de sobrecarga em um equipamento esteja ocorrendo.

Também foram obtidos dois artigos, um internacional para o ISIE e um nacional para o CITENEL.

Status: Concluído

Data: 2017 - 2021

Objetivo: A utilização de técnicas de classificação com redes neurais profundas (deep learning) vem, atualmente, provando ser altamente eficiente no auxílio ao homem à resolução de problemas complexos e sem solução trivial. Desta forma, visando desenvolver técnicas para a determinação de problemas em isoladores, a equipe da COPPE/UFRJ se propôs a desenvolver um sistema que monitore, detecte, classifique e alerte aos operadores defeitos que gerem pontos quentes e/ou vazamentos de corrente devido a condições atmosféricas adversas ou problemas nos isoladores utilizando sistemas de aprendizado de máquinas por redes neurais profundas.

Esse projeto visa desenvolver um equipamento, em fase de protótipo laboratorial, para aquisição de dados em média tensão, capaz de medir as principais características elétricas que resolvam o problema da classificação por redes neurais profundas; um software classificador, que processará os dados dos medidores de forma a executar a categorização dos eventos registrados e um banco de dados com os principais problemas devidamente elencados com suas principais características elétricas e formas de onda individualizadas.

Resultado: A solução final visa reduzir os resultados experimentais insatisfatórias e eliminar o uso de equipamentos de altos custos, tais como, ultrassom, rádio frequência e termovisores e, com isso, fomentar a criação de tecnologias inovadoras, que beneficiem todo o cenário de operação e manutenção preventiva em isoladores.

Vigência: 2005 - 2006

Objetivo: O projeto trata de desenvolver um modelo digital para os TCSCs de Serra da Mesa e Imperatriz, juntamente com seus sistemas de controle associados, viabilizando a representação/simulação em programa de transitórios eletromagnéticos e a análise de seus comportamentos harmônicos. Enfatizando aspectos de qualidade de energia elétrica, considerando conjuntamente medições de campo e simulações digitais. Os resultados permitiram demonstrar os baixos níveis de distorção harmônica de corrente e tensão presentes nos pontos de conexão. Considerando os parâmetros reais dos equipamentos, buscando informações detalhadas dos fabricantes sobre o circuito de potência e sistemas de controle associados. Os resultados serviram de sólida base para a concessionária para eventuais análises que se façam necessárias no futuro. A ênfase foi dada à problemática vivenciada pelas concessionárias nas subestações de Serra da Mesa e Imperatriz, onde equipamentos de fabricantes diferentes operam em paralelo.

Resultado: Neste projeto foi obtido um Modelo digital detalhado da interligação Norte-Sul contendo os controles dos TCSCs e uma analise do comportamento harmônico dos TCSCs.

Vigência: 2005 - 2007

Objetivo: Este projeto trata de desenvolver um novo conversor baseado em Eletrônica de Potência para drenar energia de forma confiável e economicamente viável para sistemas auxiliares de subestações de alta tensão e sem transformadores de potência. Trata-se de subestações de manobras ao longo de grande corredores de energia, particularmente aquelas localizadas em áreas isoladas, de difícil acesso a uma rede de distribuição.

Resultado: Desenvolvimento no programa de transitórios eletromagnéticos EMTDC/PSCAD de duas topologias de conversores de potência para alimentar o sistema auxiliar de uma subestação sem a necessidade de transformadores de potência ou ramais de distribuição oriundos de outras concessionárias. Neste projeto foi obtido um artigo nacional, apresentado no congresso CITENEL.

Status: Concluído

Objetivo: Este projeto insere-se dentro de uma estratégia maior para viabilizar a marinização de equipamentos e sistemas elétricos. Com isso, tornando possível a exploração através de bombeio, em cenários onde existe restrição de espaço nas plataformas de petróleo e/ou para longas distâncias e um agrupamentos de cargas, cuja transmissão (cabo elétrico umbilical) até o solo marinho e uma distribuição elétrica submarina poderia representar redução de CAPEX da solução tecnológica para o sistema elétrico de potência submarino.

Entende-se que a geração e a propagação de harmônicos de corrente e/ou tensão em sistemas de potência dependem de diversos fatores. Sendo assim, o presente projeto limitou-se às questões da qualidade de energia no suprimento das cargas dos sistemas elétricos de potência submarinos (SEPS), mais especificamente estudos dos problemas da propagação harmônica causados pelo uso de conversores de potência instalados no solo marinho, que servem de acionamento a velocidade variável (VSD) das máquinas elétricas (sistemas de processamento e bombeamento do petróleo). Dessa forma, projetos inovadores de filtros passivos, filtros ativos ou filtros híbridos foram avaliados tecnicamente, tendo em vista sua possível marinização.

Resultado: Na fase inicial do projeto, realizou-se um cenário-base envolvendo conversores de potência instalados no solo marinho e outros equipamentos com tendências a serem disponibilizados no mercado, a curto prazo, assim como suas interligações até a plataforma (Topside). Em seguida, foram desenvolvidos modelos digitais dos equipamentos, componentes e sistemas de controle utilizados neste cenário.  Vale ressaltar que esse sistema elétrico de potência submarino (SEPS) foi estudado no simulador de transitórios eletromagnéticos denominado PSCAD/EMTDC.

Vigência: 2003 - 2005

Objetivo: Este projeto trata da análise da propagação harmônica numa importante região do sistema de transmissão de FURNAS e suas principais interligações, que envolve o sistema de transmissão em corrente contínua de Itaipu. Medições de campo e simulações computacionais contribuíram para caracterizar os problemas reais de sobrecarga harmônicas nos filtros da subestação de Ibiúna.

Resultado: Desenvolvimento de duas topologias de filtros híbridos (uma topologia série e outra paralela) capazes de solucionar o problema de sobrecarga harmônica nos filtros passivos da Subestação de Ibiúna e o desenvolvimento de um modelo digital, no programa PSCAD/EMTDC, do sistema da rede CA interligada a Subestação de Ibiúna, bem como o elo de corrente continua (HVDC). Neste projeto foi obtida uma dissertação de mestrado, quatro artigos nacionais (CITENEL, INDUSCON, SEPOPE e CBA), um artigo internacional (ISIE) e um artigo em periódico (revista) nacional (ISOBRAEP).

Status: Concluído

Vigência: 2010 - 2013

Objetivo: Implementação de um Regulador de Tensão com Comutação Eletrônica de taps em redes de distribuição de média tensão (13,8kV) através de uma topologia composta por um circuito magnético (autotransformador) e chaves estáticas (tiristores), com capacidade de compensar VTCDs (Variações de Tensão de Curta Duração).

Resultado: Foi desenvolvido um protótipo laboratorial monofásico (8kV) com potência de 400kVA. Na figura acima pode ser visto os principais componentes do equipamento, onde: 1 – autotransformador; 2 comutador eletrônico de Tap’s; 3 e 4 banco de transformadores utilizados na elevação e redução da tensão do sistema.

Status: Concluído

Vigência: 2017-2019

Objetivo: O Sistema Nautilus é um sistema submarino de injeção de produtos químicos em ciclo fechado, para garantir o escoamento de poços de petróleo em águas profundas. Sendo assim, o desenvolvimento de conversores de potência capazes de atuar em ambientes de alta pressão representa, senão a principal, uma importante parte da redução de custos que o Sistema Nautilus propõe. 

Resultado: O LEMT foi responsável por adaptar as plataformas experimentais de eletrônica de potência para realização de testes em conversores de potência em ambiente pressurizado, assim como planejar o trabalho de modelagem e simulação de topologias de conversores de potência. Além disto, realizou testes dos componentes dos conversores, módulos e building blocks, em ambiente de alta pressão, desenergizado e energizado, bem como modelagem e simulação de novas possibilidades de topologia para conversores de potência. Além dos conhecimentos já adquiridos para o desenvolvimento de conversores de potência CC/CA submarinos, agora, o LEMT conta com uma plataforma experimental capaz de realizar testes de conversores em pleno funcionamento dentro de uma câmera hiperbárica que pode ser pressurizada até 330bar e com fator de segurança 1,5. Isso atende às necessidades de desenvolvimentos para extração de petróleo em águas profundas, condizentes com nossa realidade de exploração do pré-sal.

Situação: Concluído

VIgência: 2007 - 2011

Objetivo: Este projeto trata do desenvolvimento e implementação de um sistema SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) voltado para a medição e análise em tempo real da propagação de correntes harmônicas em Estações Conversoras de Sistemas de Transmissão em Corrente Continua (Sistema HVDC) e suas interligações com o SIN (Sistema Interligado Nacional). O sistema a ser desenvolvido será implantado na SE de Ibiúna. Com a implantação do sistema SCADA, será possível medir de forma sincronizada as correntes em diversos pontos da Estação Conversora. Tal propósito oferece uma supervisão em tempo real aos operadores da SE Ibiúna, através de uma interface gráfica, retratos atuais do fluxo de correntes harmônicas e outras informações úteis, que poderão ser utilizadas para aliviar as sobrecargas nos filtros da subestação.

Resultado: O hardware do sistema SCADA foi definido e especificado e a tecnologia é 100% LEMT.

Status: Concluído

Vigência: 2011 - 2015

Objetivo: -

Resultado: O produto final deste projeto de pesquisa e desenvolvimento é um software que recebe dados em tempo real do sistema de monitoração e controle da transmissão (um SCADA, como o SAGE) e, a pedido do operador, produz um diagnóstico de uma sequência não trivial de alarmes e outras mensagens, indicando um ou mais eventos raiz desta sequência, explicitando as sequências mais importantes.

Vigência: 2012 - 2015

Objetivo: O objetivo deste projeto é o desenvolvimento de um UPS industrial trifásico singelo 60Hz (configuração retificador/inversor/by-pass), controlado por microcontrolador dual core (ARM/DSP), com características industriais, conforme norma Petrobras N-2760, norma IEC62040 e demais normas vinculadas. O firmware a ser realizado pelo microcontrolador deve possuir funcionalidades de medição e comunicação com a interface homem-máquina superiores às existentes no UPS analógica da Adelco e o controle deverá ser capaz de atender às normas já especificadas, superando os atuais UPSs industriais equivalentes, comercializados pela ADELCO. O desenvolvimento será executado de forma conjunta, pelo Laboratório de Eletrônica de Potencia e Media Tensão (LEMT) da COPPE/UFRJ e pela ADELCO.

Resultado: Desenvolvimento e implementação do(s) controle(s), incluindo firmware,hardware e software; - Desenvolvimento de um hardware visando a possibilidade futura de paralelismo entre UPS; - Interface de comunicação externa e com demais componentes do UPS (IHM, etc); - Fabricação de protótipo funcional do hardware; - Testes laboratoriais de conformidade com as normas; - Transferência completa da tecnologia, incluindo documentação; - Transferência de know-how do uso de DSP em equipamentos industriais, com base neste projeto;