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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-6481-6629
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Desenvolvimento e implementação de uma metodologia para agregação temporal de ângulos de fase de componentes harmônicas
Alternate title (s): Development and implementation of a methodology for temporal aggregation of harmonic phase angles
Author: Xavier, Guilherme Leal
First Advisor: Macedo Junior, José Rubens
First member of the Committee: Resende, José Wilson
Second member of the Committee: Teixeira, Mateus Duarte
Third member of the Committee: Simonetti, Domingos Sávio Lyrio
Fourth member of the Committee: Gondim, Isaque Nogueira
Summary: Atualmente, as normas que definem os protocolos e procedimentos para medição dos parâmetros de Qualidade da Energia Elétrica, a exemplo das distorções harmônicas, baseiam-se apenas na quantificação das amplitudes das tensões e das correntes em cada uma das frequências harmônicas. Assim, os ângulos de fase das componentes harmônicas, necessários para alguns tipos de análises em se tratando de sistemas elétricos, são simplesmente ignorados. Diante deste cenário, o presente trabalho visa colaborar para o tema, propondo uma metodologia para realizar as agregações temporais dos ângulos de fase das componentes harmônicas de tensão e de corrente. O embasamento para a proposição desta nova técnica está no conceito das energias harmônicas associadas aos períodos de agregação. Inicialmente, realizou-se uma análise a respeito do comportamento dos ângulos de fase das componentes harmônicas, de tensão e de corrente, considerando cargas isoladas, instalações alimentadas por redes de baixa tensão e um alimentador de distribuição em média tensão. A partir destas análises, verificou-se uma prevalência dos fluxos de potências harmônicas, onde os mesmos podem estar no sentido fonte-carga ou carga-fonte. Todas as análises foram realizadas com base em diversas medições realizadas, tanto em laboratório, quanto em campo, considerando a aquisição das formas de onda de tensão e de corrente. Na sequência dos trabalhos, foi então desenvolvida a metodologia proposta, contemplando desde os desenvolvimentos analíticos necessários até sua implementação em hardware em um medidor de parâmetros de qualidade da energia elétrica, através de uma parceria com um fabricante nacional de medidores. O equipamento desenvolvido foi submetido a uma bateria de testes para verificar a conformidade das medições dos ângulos de fase, para finalmente, ser instalado em algumas instalações elétricas reais com o objetivo de promover a realização de uma pequena campanha de medições. Os resultados obtidos demonstraram a total convergência da metodologia proposta para os propósitos almejados, sendo que comparações realizadas entre a metodologia desenvolvida e outras poucas metodologias existentes na literatura técnica internacional demonstrou, de forma inequívoca, a grande relevância da metodologia desenvolvida neste trabalho.
Abstract: Currently, the standards that define the protocols and procedures for measuring power quality parameters, such as harmonic distortions, are based only on quantifying the amplitudes of voltages and currents in each of the harmonic frequencies. Thus, the phase angles of the harmonic components, necessary for some types of analysis in power systems, are simply ignored. In view of this scenario, the present work aims to collaborate on the theme, proposing a methodology to perform the time aggregations of the phase angles of the harmonic components of voltage and current. The basis for proposing this new technique is the concept of harmonic energies associated with time intervals of aggregation. Initially, an analysis was carried out regarding the behavior of the phase angles of the harmonic voltage and current components, considering: individual loads (like some home appliances), low voltage customers and a medium voltage distribution feeder. From these analyzes, there was a prevalence of harmonic power flows, where they can be in the source-load or load-source direction. All analyzes were performed based on several measurements performed, both in the laboratory and in the field, considering the acquisition of voltage and current waveforms. Next, the proposed methodology was then developed, covering the necessary analytical developments to its implementation in hardware in a power quality meter, through a partnership with a national meter manufacturer. The developed device was submitted to a set of tests to verify the conformity of the measurements regarding the phase angles, to finally be installed in some real electrical installations in order to promote the realization of a small measurement campaign. The results obtained demonstrated the total convergence of the proposed methodology for the intended purposes, and comparisons made between the developed methodology and other few existing methodologies in the international technical literature demonstrated, unequivocally, the great relevance of the methodology developed in this work.
Keywords: Ângulo de fase das componentes harmônicas
Harmonic phase angle
fluxo de potência harmônico
harmonic power flow
prevalência do fasor harmônico
prevailing harmonic phasor
parâmetros de medição
measurement parameters
Engenharia elétrica
Electrical engineering
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA
Subject: Engenharia elétrica
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Quote: XAVIER, Guilherme Leal. Desenvolvimento e implementação de uma metodologia para agregação temporal de ângulos de fase de componentes harmônicas. 2020. 155f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.648.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.648
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/30284
Date of defense: 19-Oct-2020
Appears in Collections:TESE - Engenharia Elétrica

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