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Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2022. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). A integração de geradores distribuídos (GD) vem crescendo significativamente em âmbito nacional e mundial, tendo como origem a busca pelo aproveitamento de diferentes fontes primárias de energia e a reestruturação do setor elétrico. A conexão de GDs traz diversos benefícios, entretanto também afeta o sistema elétrico de diversas maneiras. Dessa forma, tendo em vista essa tendência crescente de utilização dos GDs, torna-se fundamental avaliar os seus impactos, e dentre eles a detecção do ilhamento não-intencional. Nesse sentido a proteção anti-ilhamento deve detectar tal condição operativa para desconectar o GD da rede ou chavear para outro modo de controle, e simultaneamente não deve atuar incorretamente para eventos de outra natureza. Neste contexto, esta dissertação de mestrado lida com a avaliação das proteções anti-ilhamento baseadas nas medições de tensão e frequência. Com o intuito de avaliar o desempenho destes elementos de proteção, simulações computacionais foram realizados em um sistema de distribuição modelado no software ATPDraw (Alternative Transients Program), contendo simultaneamente GDs fotovoltaicos, interfaceados por inversores, e térmico, conectados diretamente à rede via gerador síncrono (GS). As simulações computacionais consistiram na análise da resposta em regime transitório, além de análise de sensibilidade paramétrica. De acordo com os resultados obtidos, verifica-se que os tempos de atuação das funções de detecção analisadas são significativamente afetados quando existem GSs conectados à ilha, e a depender da situação, como no caso da abertura monopolar, a operação das funções foram significativamente afetadas. Os resultados obtidos indicam a necessidade de maior cuidado na parametrização das funções de detecção, bem como a necessidade de complementação com funções de detecção mais robustas e sensíveis para os casos específicos analisados, a fim de garantir maior confiabilidade e segurança para a rede elétrica. The integration of distributed generators (DG) has been growing significantly nationally and worldwide, having its origin on the search for the use of different primary energy sources and the restructuring of the electric sector. The connection of DGs brings several benefits, however it also affects the electrical system in several ways. Thus, given this growing trend in the use of DGs, it is essential to assess their impacts, and among them the detection of unintentional islanding. In this context, the anti-islanding protection must detect such an operating condition to disconnect the DG from the network or switch to another control mode, and simultaneously it must not act incorrectly for events of another nature. In this context, this master’s dissertation deals with the evaluation of anti-islanding protections based on voltage and frequency measurements. In order to evaluate the performance of these protection elements, computer simulations were carried out in a distribution system modeled in ATPDraw (Alternative Transients Program), containing simultaneously photovoltaic GDs, interfaced by inverters, and thermoelectric, connected directly to the grid via a synchronous generator. The computer simulations consisted of the transient response analysis, in addition to parametric sensitivity analysis. According to the results obtained, it appears that the operating times of the analyzed detection functions are significantly affected when there are GSs connected to the island, and depending on the situation, as in the case of single-pole tripping, the operation of the functions were significantly affected. The results obtained indicate the need for greater care in the parameterization of the islanding detection functions, as well as the complementation of more robust and sensitive functions for the specific cases analyzed, in order to guarantee greater reliability and safety for the electrical network.

A conexão de recursos energéticos distribuídos (REDs) em sistemas de distribuição de energia elétrica (SDEE) traz novas questões técnicas que devem ser analisadas e debatidas pelas distribuidoras e pelos operadores do sistema. Compreender os impactos no comportamento dinâmico do SDEE, causados pela integração dos REDs, é fundamental para garantir a operação dentro dos critérios de qualidade e segurança estabelecidos pelos órgãos reguladores. Dentro deste contexto, este trabalho apresenta a avaliação da proteção e estabilidade transitória de um sistema de distribuição desbalanceado, composto por uma versão modificada do sistema de 34 nós do IEEE, sendo conectados um gerador síncrono (GS) e quatro plantas de geração solar fotovoltaica (PVs). Além disso, foram implementadas funções de proteção satisfazendo os requisitos de desempenho quanto a seletividade, confiabilidade e sensibilidade, de forma a garantir a segurança do sistema. Através de simulações no programa DIgSILENT PowerFactory, a estabilidade transitória e a influência do sistema de proteção foram avaliados considerando diferentes eventos, os quais incluem faltas, operação de religador, ilhamento e variação no número de PVs conectadas no sistema. Limites operacionais relacionados a tensão, frequência e esforços torcionais no GS são levados em consideração nos casos simulados. Os resultados mostram mudanças no perfil de tensão ao longo do alimentador frente à variação da quantidade de PVs conectadas no sistema, e que o sistema é capaz de permanecer ilhado quando a carga do alimentador é próxima da geração. Ainda, considerando o esquema de prote- ção implementado, foi possível atender os limites operacionais em grande parte dos casos simulados. The connection of distributed energy resources (DERs) in power distribution systems (PDSs) brings new technical issues that must be analyzed and discussed by power distribution utilities and system operators. Understanding the impacts on the dynamic behavior of the PDS, caused by the integration of the DER, is fundamental to guarantee the operation within the quality and safety criteria established by regulatory agencies. Within this context, this work presents the evaluation of protection and transient stability of an unbalanced distribution system, composed of a modified version of the 34-node IEEE system, with a synchronous generator (SG) and four photovoltaic solar generation plants connected (PVs). In addition, protection functions have been implemented to satisfy the performance requirements in terms of selectivity, reliability and sensitivity, in order to guarantee the safety of the system. Through simulations in the DIgSILENT PowerFactory program, the transient stability and the influence of the protection system were evaluated considering different events, which include faults, recloser operation, islanding and variation in the number of PVs connected to the system. Operational limits related to voltage, frequency and torsional efforts in the SG are taken into account in the simulated cases. The results show changes in the voltage profile along the feeder due to the variation in the number of PVs connected in the system and that the system is able to remain islanded when the feeder load is close to generation. Still, considering the protection scheme implemented, it was possible to atend the operational limits in most of the simulated cases.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2021. A detecção de faltas em seu estágio inicial em geradores síncronos é fundamental para evitar danos severos e paradas de máquinas não programadas, além de melhorar a confiabilidade do sistema elétrico. Neste contexto, o monitoramento da condição de máquinas é uma tendência atual em procedimentos de manutenção, o qual é realizado no acompanhamento de grandezas geralmente eletromecânicas. O objetivo deste trabalho é estudar e aplicar técnicas para a detecção de alterações em componentes harmônicas do campo magnético externo de geradores síncronos, visando sua aplicação em um sistema de monitoramento de condição. Seis técnicas de detecção foram aplicadas, sendo elas: funções de distribuição de probabilidade (PDFs), divergência de Kullback-Leibler (KLD), principal component analysis (PCA), singular spectrum analysis (SSA), empirical mode decomposition (EMD) incluindo a análise de energia, e autoencoders. As técnicas foram aplicadas em dados sintéticos, obtidos com a simulação de um modelo analítico do gerador síncrono, e em dados experimentais, obtidos a partir de medições em um gerador da usina hidrelétrica de Itá, no estado de Santa Catarina. Foram detectadas alterações com a maioria das técnicas nos dois tipos de dados. As técnicas foram analisadas comparando-se os resultados e considerando suas principais características observadas na aplicação. Abstract: Early-stage fault detection in synchronous generators is essential to avoid severe damage and unscheduled machine maintenance, in addition to improving the reliability of the electrical system. In this context, machine condition monitoring is a current trend in maintenance procedures, which is applied to the monitoring of generally electromechanical quantities. This dissertation aims to study and apply techniques for alteration detection in harmonic components of the external magnetic field of synchronous generators, for its application in a condition monitoring system. Six detection techniques were applied, namely: probability distribution functions (PDFs), Kullback-Leibler divergence (KLD), principal component analysis (PCA), singular spectrum analysis (SSA), empirical mode decomposition (EMD) including energy analysis, and autoencoders. The techniques were applied in synthetic data, obtained with simulations from an analytical model of the synchronous generator, and in experimental data, obtained from measurements in a hydroelectric plant generator. Alterations were detected with most techniques using both types of data. The techniques were analyzed comparing the results and considering their main characteristics observed with its application.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES This work aims to evaluate the behavior of synchronous generators against total (TLOE) and partial (PLOE) loss of excitation, to demonstrate the behavior of the main electrical variables involved, to analyze the performance, propose modifications and to perform a comparative study among the several LOE protection methodologies proposed in the literature. The methods are presented in order to provide the main variables to be parameterized according with the protection technique, in order to facilitate the use of these by professionals in the area, besides helping to identify the circumstances in which a method is more appropriate than the other. In order to identify the performance of each technique, computational simulations of LOE are performed, with the excitation voltage being reduced to 100%, 80% and 60% of the steady state excitation voltage. Also in this context, trying to understand the influence of the FACTS controllers of the type STATCOM, simulations are realized with this equipment. As the methods have adjustments that are based on the parameters of the protected generator, tests were performed on two different systems with different machines at different operational points. In this way, it was possible to conclude that the methods do not behave in the same way for generators of different sizes and in different systems, it is still possible to conclude that the methods currently used commercially have difficulty of acting against PLOE and end up suffering influence of the STATCOM device in its performance, delaying the trip of the protection or, often, sub-reaching the protection zones. Since the method proposed by Mahamedi, Zhu e Hashemi (2015) has a good performance against TLOE, it is recommended to use this in order to guarantee the reliability and efficiency of the protection against TLOE, mainly because it is a method of easy parameterization and have as a characteristic do not vary their behavior according to the nominal power of the generator. Also, it is recommended to use the technique proposed by Amini, Davarpanah e Sanaye-Pasand (2015) with the modifications proposed in this dissertation, as this method proved to be the best for PLOE detection. Este trabalho visa avaliar o comportamento de geradores síncronos frente a perdas de excitação total (PET) e parcial (PEP), demonstrar o comportamento das principais variáveis elétricas envolvidas, analisar o desempenho, propor modificações e realizar um estudo comparativo entre as diferentes metodologias de proteção contra a PE propostas na literatura. Os métodos são apresentados de forma a dispor as principais variáveis a serem parametrizadas de acordo com a técnica de proteção, de forma a facilitar o uso dessas pelos profissionais da área, além de auxiliar na identificação das circunstâncias em que um método é mais apropriado do que o outro. Com o objetivo de identificar o desempenho de cada técnica são realizadas simulações computacionais de PE, sendo a tensão de excitação reduzida em 100%, 80% e 60% da tensão de excitação em regime permanente. Ainda neste contexto, procurando compreender a influência dos controladores FACTS, do tipo STATCOM, são realizadas simulações com esse equipamento. Como alguns dos métodos possuem ajustes que são em função dos parâmetros do gerador protegido, realizaram-se testes em dois diferentes sistemas com máquinas distintas em diferentes pontos operacionais. Desta forma, foi possível perceber que os métodos não se comportam da mesma maneira para geradores de diferente porte e em diferentes sistemas, ainda é possível concluir que os métodos atualmente utilizados comercialmente possuem dificuldade de atuação frente a PEP e acabam sofrendo influência do dispositivo STATCOM em sua performance, atrasando o disparo da proteção ou, muitas vezes, subalcançando as zonas de proteção. Visto que o método proposto por Mahamedi, Zhu e Hashemi (2015) obteve um bom desempenho frente a PET recomenda-se o uso desse visando garantir a confiabilidade e eficiência da proteção contra a PET, principalmente pelo fato de ser um método de fácil parametrização e ter como característica não variar seu comportamento de acordo com a potência nominal do gerador. Ainda, recomenda-se o uso da técnica proposta por Amini, Davarpanah e Sanaye-Pasand (2015) com as modificações propostas nesta dissertação, pois esse método mostrou ser o melhor para detecção de PEP.

As metas de redução da dependência de recursos fósseis e a crescente demanda por energia têm impulsionado investimentos na aplicação de fontes alternativas de energia. Inserido nesse contexto, este trabalho apresenta uma proposta que consiste no projeto, análise e construção de um gerador síncrono de ímãs permanentes com estator modular, conectado à rede por meio de um conversor CA/CC/CA. Essa proposta tem como principal diferencial o fato de o gerador elétrico ser construído nas extremidades das pás da turbina eólica, que por sua vez está inserida em um concentrador eólico que aumenta a velocidade do vento na turbina e, consequentemente, a potência convertida. Desse modo, a principal contribuição científica desse trabalho é o estudo e a análise, por meio da implementação de um modelo analítico, das possibilidades de modularização do estator para essa configuração de gerador e o projeto deste último. A modularização do estator tem como objetivo reduzir a complexidade da construção e da montagem, pois nessas circunstâncias o diâmetro do gerador aumenta a dificuldade da execução do projeto. O projeto é desenvolvido com base nas informações do potencial eólico, na curva de conjugado em função da rotação da turbina eólica, e conduzido de forma a avaliar o comportamento da variação dos parâmetros que compõem o projeto do gerador. O projeto da estrutura mecânica e aerodinâmica da turbina e do concentrador eólico não faz parte do desenvolvimento deste trabalho, de modo que são utilizadas apenas as informações relativas às dimensões para o encaixe do gerador síncrono e à curva de conjugado em função da velocidade de rotação da turbina eólica. São apresentadas três propostas para os módulos do estator juntamente com os procedimentos adotados para o seu dimensionamento preliminar. Essas propostas são avaliadas com relação ao volume de ferro e de cobre e à estimativa de perdas em ambos. A modelagem analítica que utiliza o método de subdomínio é implementada e a partir das formas de onda das componentes radial e tangencial e da densidade de campo magnético são calculadas as indutâncias, a tensão induzida, a reação da armadura e o conjugado eletromagnético. Os módulos propostos são simulados pelo método de elementos finitos, e os resultados obtidos são comparados com aqueles encontrados na modelagem analítica. A partir do dimensionamento preliminar e com base na validação dos resultados obtidos pelos métodos analítico e de elementos finitos, é desenvolvido o projeto mecânico do protótipo e da estrutura de sustentação para testes em laboratório. Os métodos de fabricação das peças e as etapas de montagem do protótipo e da estrutura de sustentação são apresentados. Os testes experimentais são conduzidos de forma a validar os resultados obtidos pelos métodos analítico e de elementos finitos. Os resultados experimentais mostram que existem diferenças com relação aos modelos desenvolvidos na fase de projeto e a fonte dessas diferenças são discutidas ao longo da análise dos resultados. Apesar das diferenças encontradas na fase experimental, são realizadas adequações com relação à operação do protótipo que fazem o mesmo atingir os objetivos estabelecidos previamente de conjugado e de potência. The targets for reducing dependence on fossil resources and increasing demand for energy have driven investments in the application of alternative energy sources. In this context, this work presents a proposal that consists of the design, analysis and construction of a direct-drive synchronous generator with permanent magnets and a modular stator, connected to the grid by means of an AC/DC/AC converter. This proposal has as main differential the fact that the electric generator is assembled on the tips of the blades of the wind turbine, which is inserted in a diffuser that increases the speed of the wind in the turbine and, consequently, the converted power. Thus, the main scientific contribution of this work is the study and analysis, through the implementation of an analytical model, of the modularization possibilities of the stator for this generator configuration and the design of the latter. The modularization of the stator aims to reduce the complexity of the construction and assembly, because in these circumstances the generator diameter increases the difficulty of the project execution. The design of the generator is developed based on wind potential information, the torque versus speed curve of the wind turbine, and conducted in order to evaluate the behavior of the variation of the parameters that make up the generator project. The design of the mechanical and aerodynamic structure of the turbine and the wind concentrator is not part of the development of this work, thus only the information regarding the dimensions to fit the synchronous generator in and the torque curve depending on the speed of rotation of the turbine are used. Three proposals are presented for the stator modules along with the procedures adopted for their preliminary design. These proposals are evaluated in relation to the volume of iron and copper and the estimation of losses in both. The analytical modeling that uses the subdomain method is implemented and from the waveforms of the radial and tangential components of the magnetic field density the inductances, the induced voltage, the armature reaction and the electromagnetic conjugate are calculated. The proposed modules are simulated by the finite element method, and the results obtained are compared with those found in the analytical modeling. From the preliminary dimensioning and based on the validation of the results obtained by the analytical and finite element methods, the mechanical design of the prototype and the support structure for laboratory tests is developed. The manufacturing methods of the parts and the assembly steps of the prototype and the support structure are presented. The experimental tests are conducted in order to validate the results obtained by the analytical and finite element methods. The experimental results show that there are differences with respect to the models developed in the design phase and the source of these differences are discussed throughout the analysis of the results. Despite the differences found in the experimental phase, adjustments are made in relation to the operation of the prototype that make it reach the previously established goals of conjugate and power.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2019. Geradores síncronos de polos salientes (GSPS) são equipamentos não seriados que possuem alto valor agregado. Neste trabalho buscou-se desenvolver um algoritmo para dimensionar um gerador, determinar seu desempenho e por fim otimizá-lo. Um modelo analítico para a máquina foi desenvolvido, sendo o mesmo validado através de comparação com simulação numérica através do método de elementos finitos (MEF). A otimização é baseada em algoritmos genéticos multiobjetivo, sendo os objetivos maximizar o rendimento e minimizar o custo da máquina. Também foram impostas restrições para determinar a faixa de desempenho do gerador. Para calcular o custo da máquina foi criada a variável fator custo que leva em consideração a influência do material ferromagnético e do cobre no cálculo da máquina. Ao fim da execução do algoritmo é apresentada um gráfico que relaciona todas as soluções encontradas e são destacadas as soluções não dominadas. A partir das soluções não dominadas é feita a simulação e escolhida a melhor solução para o problema apresentado. Por fim, é feita a comparação da geometria inicial com as geometrias otimizadas não dominadas. Abstract: Salient pole synchronous generators (GSPS ? in portuguese) are non-serial equipment and have high added value. This work aims to develop an algorithm to size a generator, determine its performance and finally optimize it. An analytical model for the machine was developed and validated by comparing it with numerical simulation based on the finite element method (FEM). The optimization is based on multiobjective genetic algorithms, being the objectives maximization of the yield and minimization of the machine cost. Restrictions were also imposed to determine the generator performance range. To calculate the cost of the machine, a cost factor variable which takes into account the influence of ferromagnetic material and copper in the calculation of the machine was defined. At the end of the algorithm execution, a graph is presented that lists all the solutions found and the non-dominated solutions are highlighted. From the non-dominated solutions the simulation is made and the best solution for the presented problem is chosen. Finally, the initial geometry is compared with the non-dominated optimized geometry.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2018. Este trabalho apresenta duas metodologias que permitem a identificação de um subconjunto dos parâmetros fundamentais de geradores síncronos com base em medidas instantâneas obtidas do gerador em operação normal e conectado à rede. A primeira metodologia proposta baseia-se no modelo do gerador síncrono operando em regime permanente. A segunda metodologia baseia-se em um modelo simplificado da máquina síncrona para condições de operação com pequenas perturbações, considerando a dinâmica do campo da máquina e a determinação do ângulo de carga a partir do desvio de velocidade. Para realizar a identificação de parâmetros, os modelos são manipulados para fornecerem funções dependentes de parâmetros da máquina, aptas a serem utilizadas em processos de otimização numérica para tratar de problemas de mínimos quadrados não linear, cuja solução é dada pelo método Primal-Dual de Pontos Interiores. A aplicação destas técnicas permite a estimação de um subconjunto dos parâmetros fundamentais do gerador síncrono, que permitem caracterizar seu funcionamento nas condições de operação analisadas. As metodologias propostas foram aplicadas e avaliadas tanto para dados sintéticos, obtidos por simulação, como para dados reais de um gerador de 25 MVA de uma usina hidrelétrica. Abstract : This work presents two methods for the identification of the synchronous machine parameters based on instantaneous measurements obtained from the generator connected to the network in normal operating conditions. The first proposed method is based on the synchronous generator model operating in steady state. The second method is based on a synchronous machine simplified model suited for operating conditions under small perturbations, considering the dynamics of the machine field and the determination of the load angle from the speed deviation. In order to perform parameter identification, functions suitable to pose the identification as a numerical optimization problem are derived from the models. This optimization problem leads to a least squares problem solved by the interior point method. The application of these techniques allows the estimation of a subset of the fundamental parameters of the synchronous generator, sufficient to characterize its operation under the analyzed operating conditions. The proposed methods were applied and evaluated both for synthetic data, obtained by simulation, and for real data from a 25MVA hydroelectric plant.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2017. Os Geradores Síncronos Trifásicos de Polos Salientes (GSTPS) são equipamentos de grande importância para o ramo de geração de energia elétrica estando amplamente consolidados na área de sistemas elétricos de potência. O desempenho desta máquina pode ser analisado através de um conjunto de parâmetros que permite a modelagem da mesma. Este trabalho tem como objetivo determinar os valores dos parâmetros de circuito equivalente e dos parâmetros elétricos em regime permanente de GSTPS. Apresenta-se a comparação e a análise dos valores dos parâmetros de GSTPS obtidos por metodologia analítica, simulação numérica via método de elementos finitos (MEF) e através de ensaios experimentais definidos em normas. Os resultados por metodologia analítica e MEF são obtidos através de dados de projeto e os resultados experimentais são obtidos através dos ensaios realizados na máquina real. Inicialmente, apresentam-se as equações para o cálculo analítico e é desenvolvida uma metodologia de cálculo de GSTPS. Posteriormente, apresentam-se os ensaios experimentais realizados para a obtenção dos valores dos parâmetros da máquina. Em seguida, apresenta-se a comparação dos valores dos parâmetros calculados analiticamente e via MEF. Por fim, os valores dos parâmetros obtidos analiticamente, pelo MEF e através de ensaios são comparados, sendo que os resultados apresentam-se coerentes. A análise dos resultados apresenta as possíveis causas de discordâncias, além da verificação experimental dos conceitos de cálculo analítico de GSTPS. Abstract : Three-phase salient-pole synchronous generators (GSTPS, in Portuguese) have a great importance to the field of electric power generation and are widely consolidated in the area of electric power systems. The performance of these machines can be analyzed through a set of parameters that allow its modeling. This work aims at the determination of the equivalent circuit parameters and other electrical parameters at of GSTPS steady-state. These parameter values are obtained through three approaches, whose resulting values are analyzed and compared: analytical methodology; numerical simulation employing the finite element method (FEM); experimentally through standard tests. The analytical methodology and the FEM employ project data, while the experimental data are obtained from tests on the real machine. Initially, the equations for the analytical calculation are presented, and a calculation methodology for GSTPS is developed. The experimental tests performed to obtain the parameters of the machine are also presented. The results from different methods allow a comparative analysis of the parameters obtained from the same available geometry, which show a coherent agreement. Finally, the analysis indicates the possible causes of deviation between results, as well as the experimental verification of the concepts of analytical calculation of GSTPS.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2017 O presente trabalho teve como objetivo desenvolver e validar um método de identificação de parâmetros de geradores síncronos de polos salientes utilizando dados sintéticos coletados a partir de um sistema teste operando em regime quase que permanente. Para uma melhor estruturação do método foram desenvolvidos cinco módulos. Cada módulo possui como função principal identificar um conjunto de parâmetros e todos os módulos se complementam. Foram desenvolvidos modelos simplificados para representar a corrente de campo e para representar a tensão de campo do gerador síncrono. Com esses modelos foi possível identificar os parâmetros R_(s(pu)),L_(q(pu)), L_(d(pu)), L_(ls(pu)) e R_(f(pu)). A partir do conhecimento desses parâmetros foi possível desenvolver observadores não convencionais para estimar as correntes de amortecimento, possibilitando identificar os parâmetros R_(D(pu)),R_(Q(pu)), L_(D(pu)), L_(Q(pu)) e L_(f(pu)). Para identificar os parâmetros foi utilizado o método dos mínimos quadrados (linear e não-linear). O método de identificação proposto foi validado pois identificou com baixo erro de estimação todos os parâmetros do gerador síncronos de polos salientes utilizados no sistema teste, com exceção dos parâmetros R_(Q(pu)) eL_(Q(pu)) que apresentaram alto erro de estimação. Abstract: The present work had the objective of developing and validating a method of identification of parameters of synchronous generators of salient poles using synthetic data collected from a test system operating in almost permanent regime. Five modules were developed for a better structuring of the method. Each module has as main function to identify a set of parameters and all modules complement each other. Simplified models were developed to represent the field current and to represent the field voltage of the synchronous generator. With these models it was possible to identify the parameters R_(s(pu)), L_(q(pu)), L_(d(pu)), L_(ls(pu)) and R_(f(pu)). From the knowledge of these parameters it was possible to develop non-conventional observers to estimate the damping currents, making it possible to identify the parameters R_(D(pu)), R_(Q(pu)), L_(D(pu)), L_(Q(pu)) and L_(f(pu)). To identify the parameters, the least squares method (linear and non-linear) was used. The proposed identification method was validated because it identified with low estimation error all the parameters of the synchronous generator of salient poles used in the test system, except for the parameters R_(Q(pu)) and L_(Q(pu)) with presented high estimation error.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. Este trabalho apresenta o dimensionamento elétrico e magnético de um gerador síncrono de ímãs permanentes de fluxo magnético radial que será acoplado em um dispositivo de conversão eletromecânica de energia, cuja energia primária é proveniente do movimento das ondas do mar. Primeiramente, calcula-se a geometria do rotor e do estator a partir de especificações das induções magnéticas, da tensão tangencial do rotor, da densidade máxima de corrente nos enrolamentos, e das características elétricas do gerador na condição nominal. Em seguida, aplica-se uma técnica de otimização a fim de maximizar a potência transferida no entreferro considerando como restrição o valor máximo de densidade linear de corrente do gerador na condição nominal. A otimização permite redimensionar a geometria do estator e diminuir a massa de aço elétrico utilizado, reduzindo assim o custo do gerador. Com a geometria e os materiais definidos, realiza-se a modelagem do gerador usando o método de elementos finitos para verificar se as grandezas como induções magnéticas, força eletromotriz induzida (em vazio), tensões elétricas (com carga), e torque eletromagnético atendem as especificações do projeto. Analisando os resultados das simulações, conclui-se que as induções da máquina estão em faixas de operação aceitáveis e que não há saturação magnética no gerador na condição nominal, e que as condições de potência e torque especificadas são atendidas. Abstract : This work presents the electric and magnetic sizing of a permanent magnet synchronous generator of radial flux, which will operate coupled to an electromechanical device for energy conversion whose primary source of power are sea waves. Initially, the rotor and stator geometry is calculated based on specifications of magnetic induction, rotor tangential tension, maximum current density on windings and electrical characteristics of the generator at rated condition. Then, an optimization technique is employed to maximize the air-gap power, considering as a restriction the maximum value of current linear density of the generator at rated condition. The optimization process allows the adjustment of the stator geometry in order to reduce the weight of the magnetic core, thus reducing the cost of the generator. Once the geometry and the materials are defined, the generator is modeled through the finite element method in order to verify if the values of magnetic induction, induced voltage at no load condition, voltage under load and electromagnetic torque meet the project specifications. From the analysis of the simulation results it is concluded that the values of magnetic induction stand within acceptable operating ranges without magnetic saturation and that the specified power and torque conditions are met.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. Atualmente, os geradores síncronos produzem praticamente toda a energia elétrica consumida no país. Por se tratar de um ativo importante às empresas geradoras de energia elétrica, sua monitoração a fim de programar manutenções preventivas e preditivas fornece segurança nas operações e aumenta o grau de confiabilidade do sistema elétrico. Neste trabalho, desenvolveu-se um equipamento para monitoração destas máquinas através do campo magnético externo. Para o desenvolvimento do equipamento utilizou-se hardware e software apropriados para tratar sinais de baixíssimas amplitudes. O objetivo do equipamento é registrar eventos que aconteçam no gerador síncrono que podem advir de faltas incipientes na máquina. Apresenta-se uma descrição do desenvolvimento do equipamento bem como resultados obtidos com uma versão inicial do equipamento instalada na usina hidroelétrica de Itá. Medições efetuadas em uma bancada na universidade e com o equipamento instalado na usina de energia elétrica são apresentadas e discutidas. Abstract: Nowadays, synchronous generators produce roughly the electricity consumed in the country. Because it is an important asset to companies that generate electricity, its monitoring to schedule preventive maintenance provides security operations and enhances the reliability of the electrical system. In this work, we developed a device for monitoring these machines through the external magnetic field. For the development of the equipment used is appropriate hardware and software to handle signals of very low amplitude. The purpose of the equipment is to record events that occur in the synchronous generator that can come of incipient faults in the machine. It presents a description of the development of the equipment as well as results with an early version of the equipment installed in a hydroelectric power plant. Measurements made on a workbench at the university and with the equipment installed in the power plant are presented and discussed.

This work presents a new Loss-of-Excitation in synchronous generators protection scheme based on the Continuous Apparent Impedance Calculation. This methodology aiming to improve security and dependability to the ANSI 40 function in order to distinguish cases of loss of excitation from other external disturbances such as stable power swings caused by the elimination of short circuits, for instance. Traditional loss of excitation protection methods may operate incorrectly in the occurrence of this kind of disturbance. Since the proposed methodology have settings related to the reactance parameters of the protected generator (Xd e X d), tests have been carried out considering two different machines with distinct parameters of the WSCC 9-bus system. Aiming to test the proposed technique and compare it with other widely used methods Mason, Berdy and Positive Offset, three kinds of events were simulated, namely, total loss of excitation, partial loss of excitation and stable power swing, for different initial generator loading. The computer simulation results demonstrate that the proposed method correctly identifies the occurrence of loss-of-excitation and does not operate in situations of stable power swings, regardless of the parameters of generators and their operating condition. Its alarm function allows taking the underexcited machine out faster by using manual intervention, which is especially useful when the initial loading is light or when it‟s a partial loss of excitation case. Another highlight is the ease adjustment of the method, which is related only with the generator‟s reactances data. Este trabalho apresenta um novo método de proteção contra perda de excitação de geradores síncronos fundamentado no Cálculo Contínuo da Impedância Aparente. Este novo conceito visa garantir segurança e disponibilidade para a função de proteção ANSI 40 através da distinção de casos de perda de excitação e outros distúrbios externos ao gerador, tais quais as oscilações estáveis de potência ocorridas após a eliminação de curto-circuitos. As técnicas tradicionais de proteção contra perda de excitação podem apresentar operações indevidas quando da ocorrência de tais distúrbios. Considerando que a metodologia desenvolvida possui ajustes em função dos parâmetros das reatâncias do gerador protegido (Xd e X d), são feitos testes com duas máquinas de parâmetros distintos do sistema WSCC 9-barras. Visando testar a técnica proposta e compará-la com métodos amplamente utilizados Mason, Berdy e Offset Positivo, foram simulados três tipos de eventos, ou seja, perda de excitação total, perda de excitação parcial e oscilação estável de potência, para diferentes pontos operacionais do gerador. Os resultados das simulações computacionais demonstraram que o método proposto identifica corretamente a ocorrência de perda de excitação e não opera em situações de oscilação estável de potência, independentemente dos parâmetros do gerador e de sua condição de operação. A função de alarme permite desligar a máquina subexcitada mais rapidamente através de intervenção manual, o que é especialmente útil quando o carregamento inicial é baixo ou a perda de excitação é parcial. Destaca-se ainda a facilidade de ajuste do método, o qual depende apenas dos dados das reatâncias do gerador.

Nesta dissertação apresenta-se um estudo sobre o desempenho dinâmico do sistema elétrico de potência, frente à conexão de um parque eólico ligado através de conversores de frequência e de geradores síncronos de fontes hidrelétricas e termoelétricas. Dependendo da forma com que é gerenciado, este tipo de geração pode causar impactos significativos no sistema de energia elétrica. Este trabalho analisa o comportamento da estabilidade transitória nos sistemas de potência do ponto de vista da geração com inserção de fontes renováveis. Um sistema elétrico é proposto com dados reais do Rio Grande do Sul e modelado nos programas ANAREDE e ANATEM, considerando seus principais componentes, entre eles, linhas de transmissão, cargas, geradores e transformadores. São utilizadas estratégias de controle do programa ANATEM para a operação dos mesmos e estudar o comportamento do sistema elétrico de potência frente a diferentes eventos. Simulações são realizadas para investigar a influência de diversos fatores na resposta transitória do sistema. Os fatores analisados são: tempo de eliminação da falta, carregamento do sistema, níveis de geração das fontes tradicionais e das fontes eólicas. A análise dos resultados mostrara o impacto deste tipo de fontes instaladas no sistema em regime permanente e transitório. This thesis introduces a study of an electric power system’s dynamic performance with traditional generation sources (hydro and thermoelectric) and wind farms. Depending on how it is managed, significant impact in the electric power system may occur. The power system transient stability is analyzed in this thesis considering the insertion of renewable energy resources. An equivalent power system is proposed with real data of Rio Grande do Sul and modeled using ANAREDE and ANATEM software, including as its main components, transmission lines, loads, generators and transformers. The control strategies present in the software ANATEM are used for the operation of these components, and then, to study the behavior of the electric power system against different events. Simulations are performed to investigate the influence of various factors on the transient response of the system. The factors analyzed are: time of fault clearing, system load, generation levels from traditional sources and wind sources. The analysis of the results shows the impacts of these specific resources in the system performance for steady state operation and transient state.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. Apresenta-se nessa dissertação um estudo das reatâncias não saturadas de máquinas síncronas de polos lisos laminados, considerando-se duas configurações diferentes de rotores. Em uma primeira configuração o enrolamento amortecedor é distribuído simetricamente ao longo de toda a periferia do rotor, enquanto que na segunda o enrolamento amortecedor é distribuído somente sobre os polos do rotor. O objetivo principal desse estudo é determinar as reatâncias não saturadas dessas duas configurações de máquinas síncronas de polos lisos a partir de cálculos analíticos que consideram a geometria e dados de bobinagem da máquina em questão. A fabricação de dois geradores, considerando ambas configurações, e os ensaios realizados nos mesmos, foram utilizados na análise e validação dos cálculos analíticos. Abstract : This dissertation presents an unsaturated reactance investigation for non salient poles synchronous machines, considering two different configurations of laminated cylindrical rotors. In the first configuration the damper winding is distributed symmetrically along the entire periphery of the rotor, while in the second one the damper winding is distributed only on the poles of the rotor. The main objective of this study is to determine the unsaturated reactances of both configurations of non salient poles synchronous machines by means of analytical calculations that take into account the geometry and windings of the machine. The manufacture of two generators, considering both settings, and the tests performed were essential for analysis and validation of analytical calculations.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. O método clássico de projeto de máquinas elétricas é geralmente baseado apenas em equações analíticas e hipóteses, e é aprimorado com o auxílio de métodos numéricos. Devido a estes fatores este processo pode ser lento e muito dependente da experiência do projetista. Este trabalho traz uma metodologia de projeto de geradores síncronos a ímãs permanentes que, além das equações, utiliza redes de relutâncias e algoritmos de otimização, de modo a obter projetos de alta qualidade de maneira mais eficiente. Este método é apresentado com o desenvolvimento de dois geradores síncronos simultaneamente, onde a cada etapa é aplicado o Método de Elementos Finitos para avaliação dos resultados e validação dos modelos. A última seção do texto introduz o conceito de Otimização de Gamas, uma teoria que tem por objetivo encontrar a solução ótima para uma série de máquinas diferentes ao invés de otimizar cada máquina individualmente.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica No século XXI, mudanças são esperadas nas formas em que a produção de energia ocorre. Com o desenvolvimento de novas tecnologias, o custo da eletricidade a partir da geração eólica caiu mais de 80% durante os últimos anos. A geração de energia através de sistemas de conversão de energia eólica representará uma parcela considerável da energia elétrica gerada. Nesse contexto, turbinas eólicas equipadas com geradores síncronos a ímãs permanentes apresentam vantagens importantes sobre outros tipos de geradores. No entanto, esses geradores precisam ser conectados a uma rede de distribuição através de conversores estáticos de capacidade nominal. Estes conversores permitem que o sistema de conversão de energia eólica seja utilizado em seu ponto ideal de operação a todo instante. Além disto, os conversores estáticos modernos garantem a melhoria da qualidade da energia gerada e que esta seja transmitida à rede com alto rendimento de conversão e de maneira confiável e flexível. Este trabalho propõe uma nova estratégia de controle de corrente de alto desempenho e elevado fator de potência. A estratégia proposta baseia-se na técnica de autocontrole de corrente para retificadores PWM trifásicos, incrementando-a no que diz respeito à compensação de reativos no gerador. Utiliza-se um estágio retificador PWM trifásico robusto e com baixas perdas de condução. Este retificador é analisado e um esquema apropriado de modulação vetorial é proposto. O sistema de conversão de energia eólica é estudado por simulações numéricas e a técnica de controle de corrente proposta é verificada também de forma experimental em um protótipo de laboratório de 6,5 kVA.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 O projeto de máquinas síncronas com ímãs permanentes é abordado nesta Dissertação. Assumem-se valores iniciais para fazer abordagens de dimensionamento. A partir das principais dimensões de um gerador eólico previamente estabelecido, usa-se o EFCAD para fazer cálculos eletromagnéticos em Elementos Finitos bidimensionais. Partindo de frentes de projeto mecânico, elétrico, magnético e térmico, faz-se uma avaliação de engenharia para buscar fontes de informações para obter a melhor comparação entre cálculos analíticos e simulações. No decorrer deste trabalho, todos os cálculos são feitos visando à construção de um protótipo de 3 kW/220 V. Trata-se de um gerador eólico cujo acompanhamento fez parte das rotinas deste trabalho e em conjunto com questões de fabricação, procurou-se alinhar ou pelo menos se buscou a melhor aproximação entre as possíveis medições físicas e os resultados analíticos e das simulações. Ao final, três apêndices são mostrados para complementar parte dos fundamentos teóricos eventualmente necessários para melhor compreensão de aspectos de modelagem. Visualizações tridimensionais também estão disponíveis. Taking part in mechanical design, electrical, magnetic and thermal loadability, it is an engineering evaluation interesting to take sources of information and obtain the best comparison between analytical calculations and simulations. In this work, most calculations are made for the construction of a 3 kW/220V prototype. This is a wind generator which was part of routine monitoring of this work and in conjunction with manufacturing concerns, sought to align or at least sought the best possible rapprochement between the physical measurements and analytical results and simulations. Finally, three appendices are completing some aspects of theoretical foundations that may be needed for better understanding modeling aspects. Tridimensional views are also available.

A conexão de geradores em sistemas de distribuição, usualmente chamados de geradores distribuídos, traz novos aspectos técnicos que devem ser analisados pelas empresas distribuidoras, uma vez que os dispositivos de proteção e controle, bem como as técnicas de planejamento e otimização da operação destes sistemas consideram um sistema radial, ou seja, sem a presença de geradores. Em se tratando de geradores síncronos, sabe-se que os sistemas de excitação podem ser equipados com meios para o ajuste automático de tensão, potência reativa ou fator de potência, sendo que três diferentes modos de controle podem ser aplicados a geradores síncronos: regulação de tensão, regulação de potência reativa ou fator de potência e controle de potência reativa ou fator de potência. Ainda, sabe-se que não há um consenso entre as empresas distribuidoras de energia sobre qual o melhor modo de controle destas máquinas, e na maioria dos casos a estratégia de controle de excitação é definida através de um acordo operativo entre a empresa de distribuição de energia e o produtor independente ou autoprodutor que opera o gerador distribuído. Neste contexto, esta dissertação de mestrado tem como objetivo apresentar contribuições com relação à avaliação da estabilidade transitória de geradores síncronos conectados em sistemas de distribuição, avaliando o impacto que os diferentes modos de controle de excitação podem ocasionar, em diferentes condições de operação do sistema. Como parâmetro principal de análise tem-se o tempo crítico de eliminação de falta, obtido através de exaustivas simulações dinâmicas utilizando dados de um sistema real e considerando diferentes condições de operação do sistema, sendo estas: diferentes modos de controle da geração distribuída, modificação do ganho proporcional do controlador de fator de potência, diferentes pontos de operação da geração distribuída, diferentes cenários de carregamento do sistema e diferentes potências de geração. The connection of generators in distribution systems, commonly called distributed generation, brings new technical issues that must be analyzed by the utilities, since protection and control devices, as well as techniques for system planning and operation optimizing consider radial systems, i.e. without the presence of generators. In the case of synchronous generators, it is known that the excitation systems can be equipped with means for automatic adjustment of voltage, reactive power or power factor, and three different control modes can be applied to synchronous generators: voltage regulation, reactive power or power factor regulation and reactive power or power factor control. It is also known that there is no consensus among the power distribution companies about which is the best control mode for use in these machines, and in most cases the excitation control strategy is defined by an operating agreement between the company and the energy producer that operates the distributed generator. In this context, this work aims to provide contributions about the transient stability of synchronous generators connected to distribution systems, evaluating the impacts that different control modes may result in different system operating conditions. The main analysis parameter is the critical clearing fault time, obtained through extensive simulations using real system data. The different system operating conditions considered in the simulations are: different control modes, variation of the power factor controller proportional gain, different operating points of the distributed generation, different system loadings and power generation.

This work analyzes the technical and regulatory aspects of reactive power supply ancillary services of synchronous generators and emphasizes that Brazilian rules do not stimulate investment for such purpose and this can degrade those resources. In the past, the electrical worldwide systems used to have a centralized public utility which could include the several costs of ancillary services for electric power supply in the final price of the active power. After the privatization and decentralization, there was the need to separate the remuneration for such ancillary services. The resolutions that rule the reactive power ancillary services of synchronous generators have developed differently in several world regions. In this work it is given a description of some foreign legislations, which are then compared to the present status of Brazilian legislation, indicating its questionable aspects. Indexes are proposed for the selection of generators to supply reactive power to some electric power system area. It is proposed the public bidding for this supply taking the indexes into account, so that the price will depend on the effective contribution of each generator to the voltage rise in the target area. Simulations are presented to illustrate that the generator choice depends upon its localization. The need of reactive power support to improve the security margin against voltage collapse can be indicated by several indexes. It is shown a top view of the voltage collapse proximity indicators, with emphasis to those selected for this work. Often the electric power system operators call for a reactive power redispatch for voltage profile correction, but it is shown that sometimes this procedure leads to a risk of voltage collapse The dynamical behavior of synchronous generator excitation systems is very important for the reactive power dispatch. The operator requirements from Brazil, USA and Canada are presented. It is proposed a technique for voltage regulator adjustment, taking into account the time constant, the regulation error and the ceiling voltage, with illustration by means of simulations. Concluding, several suggestions are synthesized towards the evolution of the legislation concerning to reactive power supply from synchronous generators. Este trabalho analisa aspectos técnicos e regulatórios dos serviços ancilares de geradores síncronos, no suporte de reativos, e enfatiza que as regras brasileiras, não estimulam investimentos para atender este propósito e isto pode degradar estes recursos. No passado, os sistemas elétricos ao redor do mundo costumavam ser serviços públicos centralizados que podiam incluir os vários custos dos serviços ancilares do suprimento de energia elétrica no preço final da potência ativa. Após a privatização e a descentralização foi necessário separar a remuneração dos serviços ancilares. As resoluções que regem o serviço ancilar de potência reativa dos geradores síncronos vêm evoluindo de modo diferente, em diversas regiões do mundo. Neste trabalho são descritas algumas legislações estrangeiras, as quais são comparadas com a legislação brasileira, indicando aspectos polêmicos da mesma. São propostos índices para seleção de geradores, destinados ao suporte de reativos para certa área do sistema elétrico. É proposta a concorrência pública para este fornecimento, considerando estes índices, de modo que o preço dependerá da contribuição efetiva de cada gerador para a elevação da tensão na área alvo. São apresentadas simulações ilustrando que a escolha do gerador depende de sua localização. A necessidade de suporte de potência reativa para melhorar a margem de segurança, em relação ao colapso de tensão, pode ser indicada por diversos índices. É apresentada uma visão panorâmica dos indicadores de proximidade do colapso de tensão, com ênfase nos utilizados neste trabalho. Freqüentemente os operadores de sistemas elétricos solicitam um re-despacho de potência reativa para corrigir o perfil de tensão, mas é mostrado que algumas vezes este procedimento leva a um risco de colapso de tensão. O comportamento dinâmico dos sistemas de excitação dos geradores síncronos é de fundamental importância durante o despacho de potência reativa. São apresentadas exigências de operadores do Brasil, dos EUA e do Canadá. É proposta uma técnica para ajuste do regulador de tensão, considerando a constante de tempo, o erro de regulação e a tensão de teto ( ceiling voltage ), com ilustração por meio de simulações. Finalizando, foram sintetizadas diversas sugestões para a evolução da legislação pertinente ao fornecimento de potência reativa pelos geradores síncronos. Doutor em Ciências

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. A força magnética de atração entre estator e rotor presente em máquinas síncronas é um tópico bastante debatido na comunidade de profissionais que lidam com estes equipamentos. O desequilíbrio destas forças de origem magnética leva a um desbalanceamento do rotor, principalmente vinculado à não uniformidade do entreferro, comumente caracterizada por uma excentricidade do rotor em relação ao estator. Este fenômeno é conhecido como "Empuxo Magnético" Desbalanceado (UMP - Unbalanced Magnetic Pull). Todavia, o estudo de um procedimento para mitigar esse efeito, com a inclusão de conexões equipotenciais, tem sido pouco explorado. A adição de tais conexões conduz a um aumento das correntes de circulação entre os circuitos paralelos do enrolamento estatórico, alterando desta maneira a força magnetomotriz de reação da armadura (FMRA). O produto da FMRA com a permeância específica do entreferro leva a uma distribuição de densidade de fluxo magnético de reação da armadura, que conjugada com a distribuição de densidade de fluxo magnético de excitação produzida pelos pólos, define a indução magnética resultante no entreferro. Sendo as forças magnéticas de atração diretamente proporcionais ao quadrado da indução magnética resultante no entreferro, a alteração em seus valores ao longo da circunferência do rotor, com o auxílio das conexões eqüipotenciais, conduz a uma mitigação do empuxo magnético desbalanceado. Além de discorrer sobre os fenômenos presentes no cálculo das forças de atração, apresenta-se também como a distribuição dos enrolamentos estatóricos e de seus caminhos paralelos influem na FMRA, na indução magnética resultante e conseqüentemente no UMP. A metodologia desenvolvida foi aplicada a um caso real e seus resultados teóricos são apresentados. Sua implementação prática esta sendo executada como parte de um projeto de pesquisa e desenvolvimento conjunto da Companhia Energética de São Paulo com a Alstom Hydro Energia Brasil Ltda.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior At present, the electricity generation through wind energy has an importance growing in the world, with the existence of very large plans for future wind power installation worldwide. Thus, the increasing the electricity generation through wind power requires, more and more, analysis of studies of interaction between wind parks and electric power systems. This paper has as purposes to implement equivalent models for synchronous wind generators to represent a wind park in ATP program and to check behavior of the models through simulations. Simulations with applications of faults were achieved to evaluate the behavior of voltages of system for each equivalent model, through comparisons between the results of models proposed, to verify if the differences obtained allows the adoption of the simplest model A geração de eletricidade através da energia eólica teve, recentemente, um importante crescimento em todo planeta, com a existência de vários planos de instalações de potência eólica para o futuro. Dessa forma, o aumento na geração de eletricidade através da energia eólica requer, cada vez mais, análise de estudos da interação entre os parques eólicos e os sistemas elétricos de potência. Este trabalho tem como objetivos implementar modelos equivalentes de aerogeradores síncronos para representar um parque eólico no programa ATP e examinar o comportamento dos modelos através de simulações. Simulações com aplicações de faltas foram realizadas para avaliar o comportamento das tensões do sistema para cada modelo equivalente, através de comparações entre os resultados dos modelos propostos, para verificar se as diferenças obtidas permitem a adoção do modelo mais simples

Relés de proteção baseados em medidas de freqüência são usualmente empregados para detectar ilhamento de geradores síncronos conectados em redes de distribuição de energia elétrica. O desempenho desses relés é fortemente dependente do desbalanço de potência ativa na rede ilhada. Para avaliar diferentes tipos de relés de freqüência de forma sistemática, utiliza-se, neste trabalho, uma metodologia de análise baseada em um conjunto de curvas relacionando tempo de detecção do ilhamento e desbalanço de potência ativa. A partir dessas curvas, obtidas por meio de simulação dinâmica não-linear, o conceito de desbalanço crítico de potência ativa também é apresentado. Essa metodologia é aplicada aos relés de sub/sobrefreqüência, relés de taxa de variação da freqüência (Rate of Change of Frequency Relays - ROCOF Relays) e relés de deslocamento de fase (Vector Surge ou Vector Jump Relays). Frequency-based relays are usually employed in anti-islanding protection of synchronous generators connected to distribution systems. Since the relays performances are strongly dependent on the amount of active power imbalance in the islanded system, a set of detection time versus power imbalance curves is employed to evaluate the performance of these relays. Such curves are obtained by non-linear dynamical simulation. The concept of critical active power imbalance is also presented by using these curves. This methodology is applied to analyze under and over-frequency relays, rate of change of frequency relays (ROCOF relays) and vector surge or vector jump relays (VS relays).