ISEL - Eng. Electrotécn. - Dissertações de Mestrado
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- Uma abordagem à manutenção de postos de transformação aéreosPublication . Cardoso, José Pedro Mendes; Mendes, Victor Manuel FernandesEsta dissertação aborda a manutenção de equipamentos em postos de transformação aéreos. Reúne informação retirada de fontes técnicas que têm escrito sobre esta manutenção. É apresentada uma revisão da literatura sobre manutenção, abordando alguns dos tipos de manutenção existentes e assuntos relacionados com a gestão da manutenção. São identificados os tipos e componentes dos postosde transformação aéreos existentes em Portugal. Acções a serem desenvolvidas no âmbito da manutenção preventiva, acções de manutenção condicionada e uma avaliação dos riscos utilizando o método da matriz simples de Somerville são apresentadas.
- Abordagem à previsão do preço de energia elétrica via métodos de suavização exponencialPublication . Soares, Ricardo André dos Reis; Camus, Cristina Inês; Eusébio, Eduardo Adelino Mateus NunesAtualmente a energia elétrica é indiscutivelmente um dos produtos essenciais na sociedade, tendo dessa forma um peso muito importante na economia global e na sua competitividade. Nos últimos anos temos vindo a verificar mudanças significativas na natureza estrutural e regulamentar no sector da energia elétrica, conduzindo a mercados de energia mais competitivos. Neste contexto surge em 2007 a integração dos mercados de eletricidade da Península Ibérica, constituindo-se o Mercado Ibérico de Eletricidade (MIBEL), no qual se realiza transações de energia elétrica e se negoceiam instrumentos financeiros que têm como referência essa mesma energia. A presente dissertação incide sobre a problemática da previsão do preço da energia elétrica de curto prazo, aplicada, diretamente, a sistemas de energia elétrica. A metodologia utilizada para a previsão englobará uma análise às séries de preços do MIBEL e, posteriormente a aplicação dos modelos de previsão nomeadamente os de alisamento exponencial , vulgarmente, designados por métodos de Holt-Winters. Os resultados obtidos através dos vários modelos serão sujeitos a uma rigorosa análise e comparação, para que seja escolhido o melhor modelo que conduza aos resultados pretendidos. Os melhores resultados serão aqueles que apresentem o menor erro e que melhor modelizem a série de dados e produzam boas previsões.
- Adaptação de variadores industriais à excitação de geradores assíncronos: aplicação em turbinas SavoniusPublication . Pereira, Ricardo Jorge Lopes; Margato, Elmano da Fonseca; Palma, João Carlos Pires daEste trabalho é um contributo para o desenvolvimento de sistemas de conversão de energia eólica em energia eléctrica em equipamentos comercialmente disponíveis. Com base na recolha de dados meteorológicos, foi caracterizada a disponibilidade da energia eólica num local de instalação de um sistema de geração de energia eléctrica. A exploração dos recursos eólicos pode ser caracterizada por intermédio de geradores eléctricos accionados por turbinas de eixo vertical ou de eixo horizontal. O sistema de geração projectado utiliza como gerador eléctrico a máquina assíncrona de rotor em curto-circuito accionada por uma turbina de eixo vertical do tipo Savonius. No que respeita a conversão electromecânica de energia, para realizar a excitação do gerador de indução e o controlo da potência entregue à rede, foi utilizado um conversor electrónico industrial do tipo regenerativo dedicado a accionamentos de velocidade variável. A estratégia de controlo utilizada, nos modelos desenvolvidos para simulação do sistema de geração proposto, utiliza a técnica de controlo vectorial de orientação de campo para realizar o controlo do binário do gerador de indução, colocando-o em modo de frenagem, através do qual é recolhida energia eléctrica. Tendo em vista a comprovação experimental do desempenho do sistema proposto, foi realizado em laboratório um protótipo. Neste protótipo a turbina Savonius é simulada por um accionamento mecânico constituído por um conjunto variador de velocidade - máquina síncrona de magnetos permanentes. O controlo do sistema é feito por intermédio de um processador digital de sinal (DSP). O DSP impõe a dinâmica desejada para turbina ao seu simulador electromecânico, faz o tratamento dos dados adquiridos no sistema gerador, implementa o seu controlo e estabelece a interface humano-máquina. O modelo teórico proposto para o sistema de geração e a estratégia de controlo adoptada são validados por comparação entre resultados de simulação numérica e os correspondentes resultados experimentais.
- Afectação de unidades térmicas considerando as emissões poluentesPublication . Laia, Rui Jorge Ribeiro; Mendes, Victor Manuel FernandesEste trabalho incide sobre o planeamento de produção de unidades térmicas de geração de energia eléctrica num horizonte temporal de uma semana. O objectivo deste trabalho é realizar a afectação das unidades térmicas considerando simultaneamente o custo de operação e o custo das emissões poluentes.
- Agentes comerciais: modelos de avaliação de risco e rentabilidadePublication . Nascimento, Marco Nuno Velosa do; Camus, Cristina Inês; Eusébio, Eduardo Adelino Mateus NunesFace aos novos desafios colocados pela liberalização dos mercados de energia elétrica, poderá surgir um novo tipo de agente de mercado, designadopor agente comercial ou agregador. Esse agente comercial ou agregador terá que ter um conhecimento profundo dos diagramas de carga dos seus clientes, assim como dos preços de energia elétrica negociados nos mercados de energia. Porém, esse conhecimento por si só não é suficiente, sendo que terá que ter ferramentas de apoio às suas decisões de investimento. Esta dissertação incide sobre a aplicação de uma teoria económica que poderá ser aplicada por esses agentes comerciais ou agregadores, denominadade teoria de otimização de carteiras de investimento.
- Algoritmos evolutivos na determinação das máximas injeções nodais em redes de energia elétricaPublication . Alves, Pedro Miguel Dias dos Santos; Reis, Francisco Alexandre Ganho da SilvaA presente dissertação tem como objetivos analisar e propor soluções para o problema da máxima injeção nodal de geração distribuída, simultânea e não simultânea, que é possível integrar numa rede de energia elétrica. Desta forma, consegue-se obter a localização mais adequada para a instalação de novos centros produtores. Para o efeito, foram analisados e desenvolvidos em Matlab, recorrendo ao Matpowerpara avaliação das soluções, dois algoritmos evolutivos distintos, algoritmos genéticos e differential evolution, para obtenção de melhores perfis de injeção nodal simultânea. Foi também proposta e desenvolvida uma variante do algoritmo differential evolution, denominado differential evolution modificado, que altera o modo de operação do algoritmo convencional de crossover. Embora todos os algoritmos evolutivos possam ser aplicados em qualquer topologia de rede, o algoritmo genético destaca-se dos demais, apresentando resultados superiores aos outros algoritmos desenvolvidos. No entanto, é de referir que o algoritmo differential evolution modificado apresentou resultados de melhor qualidade em comparação aos resultados obtidos por aplicação do differential evolution.
- Análise à qualidade de energia nas instalações elétricas do Instituto Superior de Engenharia de LisboaPublication . Ferrolho, César Augusto da Silva; Barata, Filipe André de Sousa Figueira; Gamboa, Paulo José Duarte LandeiroA qualidade de energia elétrica tem sido alvo de interesse e discussão nos últimos anos, muito devido a questões relacionadas com custos, continuidade de serviço e eficiência energética das instalações. A fraca qualidade de energia elétrica pode-se revelar de diferentes formas, na faturação da energia reativa, nos disparos sucessivos de proteções, no sobreaquecimento ou sobrecarga dos equipamentos e condutores, na redução significativa da vida útil dos condensadores e nos fenómenos de ressonância com a rede. Esta dissertação apresenta como principal objetivo a análise da qualidade de energia nas instalações do campus escolar ISEL, em concreto o trabalho incidiu na monitorização dos dois Postos de Transformação e nos quadros elétricos dos diferentes edifícios que constituem o campus. A recolha de dados de foi efetuada através de um analisador de rede LEM Topas 1000. A informação recolhida possibilitou o tratamento gráfico de diferentes grandezas e a sua subsequente análise quantitativa e qualitativa, sustentadas nas normas e legislação existente, nomeadamente NP EN 50160; IEC 61000-2-3 e IEEE Std 1159-2019. Foi também desenvolvido neste trabalho o modelo em Matlab/Simulink da rede do ISEL, para que quando identificadas as anomalias seja possível simular e verificar o efeito de diferentes soluções na mitigação das mesmas.
- Análise da influência do produtor-consumidor doméstico numa rede elétrica inteligentePublication . Carvalhuço, João Miguel Monteiro; Pereira, Rita Marcos Fontes Murta; Fonte, Pedro Miguel Neves daCom o aumento da população tem-se verificado um aumento no consumo energético, como tal, atualmente um dos principais desafios do século prende-se com a procura de uma economia sustentável e mais “verde”. Para tal, e no sentido de encontrar uma solução que responda a estes desafios têm sido definidos e adotados vários planos de ação a nível mundial. Nos últimos anos os sistemas de distribuição de energia elétrica têm sofrido alterações, tendo-se verificado uma transição dos sistemas passivos tradicionais com fluxo de energia unidirecional da alta para a baixa tensão para redes de energia elétrica com fluxo de energia multidirecional. Nesta dissertação é analisado o papel dos intervenientes na rede elétrica, desde os produtores até aos consumidores. É analisado um novo interveniente, o prosumer, sendo este produtor e simultaneamente consumidor de energia elétrica. Realiza-se a previsão da produção de energia elétrica a partir de fontes renováveis com o recurso a redes neuronais artificiais. É apresentado e analisado um modelo de gestão de energia que permite a resolução do problema de despacho económico considerando a utilização de armazenamento de energia. São analisados diversos cenários diários e mensais, considerando a existência de sazonalidade. São apresentados os resultados obtidos, tendo-se concluído que a utilização de um sistema de armazenamento de energia com recurso a baterias permite uma redução da fatura energética. Quer seja através do armazenamento da energia proveniente de produção renovável ou adquirida à rede elétrica.
- Análise da integração dos mercados de banda de reserva secundária de Portugal e EspanhaPublication . Carvalho, Ivo Filipe Lameirão; Sousa, Jorge Alberto Mendes de; Lagarto, João Hermínio NinitasAs tendências europeias relativamente ao setor elétrico sugerem a integração dos vários mercados de eletricidade. Neste sentido, verificou-se um esforço agregado dos vários países, criando mercados regionais com a participação dos mesmos. No caso de Portugal, o MIBEL criou um mercado único de energia elétrica na Península Ibérica, mas os mercados de serviços de sistema, encontram-se isolados nos dois países. Estes serviços não possuem uma definição e classificação uniformizada internacionalmente, mas são eles que garantem o correto funcionamento e a segurança de um sistema elétrico. Orientações mais recentes, por parte da União Europeia, levam ao desenvolvimento e criação de projetos de integração de mercados de reservas. Um dos serviços contratados na forma de mercado é a reserva secundária, que tem como função manter o equilíbrio entre a geração e o consumo, de modo a que a frequência volte aos valores de referência quando ocorre uma perturbação, ou desequilíbrio no sistema elétrico. No presente trabalho foi desenvolvido um modelo que possibilita a simulação de mercados de banda de regulação secundária, com o qual se faz uma análise de preços e quantidades transacionadas no mercado de reservas secundárias português e espanhol. Foi também feita uma análise ao Despacho n.º 4694/2014 e à Diretiva n.º 3/2017 de modo a compreender a sua influência no preço da banda de regulação secundária portuguesa. Através do modelo e fazendo algumas considerações é possível simular a integração dos dois mercados e notar aspetos onde poderá ser necessária a harmonização de algumas regras. Os resultados da integração revelam benefícios para os consumidores portugueses e para os produtores espanhóis, porém verificam-se prejuízos para os produtores portugueses e para os consumidores espanhóis. Relativamente à influência do Despacho n.º 4696/2014, foi constatada uma evolução do preço da banda de regulação secundária portuguesa mais próxima com o preço da banda espanhola.
- Análise da Qualidade de Energia Elétrica em Variadores de Velocidade IndustriaisPublication . Semedo, João David Castanho Pereira; Gambôa, Paulo José Duarte Landeiro; Chaves, Miguel Cabral FerreiraA necessidade de utilização dos recursos energéticos de forma mais eficiente aliada ao desenvolvimento tecnológico, mais especificamente da eletrónica de potência, tornam-na num poderoso aliado da eficiência energética. Conjugando técnicas de comando e controlo adequadas com conversores de eletrónica de potência, constroem-se soluções de armazenamento de energia ou de produção de energia eólica, dando dois exemplos. Componentes semicondutores como díodos ou IGBTs fazem parte da constituição destes conversores. Estes componentes usados em conversores, e em resultado da sua comutação, constituem cargas não lineares, gerando conteúdo harmónico, isto é, tensões ou correntes sinusoidais de frequência múltipla inteira da frequência fundamental da tensão. Vários tipos de conversores são abordados, nomeadamente os DC/DC/AC, AC/DC/AC e AC/AC, bem como as suas variantes. Dos vários tipos destes conversores, é estudado e testado o AC/DC/AC de um VEV, alimentado pela rede elétrica, com retificação não controlada e com um ondulador controlado com técnica de controlo de modulação de largura de impulso (PWM). Este sistema acionou um motor assíncrono trifásico com rotor em curto-circuito ou em “gaiola de esquilo”. O conteúdo harmónico nas correntes de entrada e saída do VEV foi analisado. Para atenuar esta perturbação e melhorar a distorção harmónica total (THD), foram aplicadas medidas de mitigação de harmónicas de corrente. Os resultados com e sem medidas de mitigação serão analisados e comparados, recorrendo a modelos de simulação (Matlab/Simulink) e experimentais.