Engenharia Elétrica (UACSA)
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TCC - Trabalho de Conclusão de Curso
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Item Análise da evolução de falta do tipo shunt em linhas de transmissão de energia em nível de distribuição: cálculo e modelagem de falta monofásica, bifásica e trifásica em sistema elétrico de potência(2025-08-07) Santos, Pedro Henrique Valentim; Silva, Mauren Pomalis Coelho da; http://lattes.cnpq.br/0240476673310276; https://lattes.cnpq.br/3768454766716749Dado o cenário de constante crescimento da demanda de energia elétrica, apontado pelos órgãos que acompanham, estudam e estimam dados associados ao Sistema Elétrico de Potência (SEP), expansão da capacidade de geração de energia elétrica instalada no Brasil e avanços tecnológicos em sistemas industriais no sentido de manufatura enxuta associada a conceitos de indústria 4.0 que utilizam componentes sensíveis à Qualidade de Energia Elétrica (QEE), é de suma importância que a rede elétrica possua, mais do que nunca, confiabilidade e continuidade. Isso significa que a rede elétrica precisa estar preparada para a ocorrência de eventos extremos como o curto-circuito, que tem a capacidade de danificar redes elétricas. Neste sentido, este trabalho traz uma contextualização acerca da importância do estudo de curto-circuito em todo e qualquer sistema elétrico de potência. Realizou-se uma revisão bibliográfica dos tipos de faltas shunt foi abordado o método de cálculo de corrente de faltas utilizando as componentes simétricas. Em seguida, foram apresentados dois sistemas elétricos de potência, ambos sistemas testes do Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (IEEE), uma organização profissional internacional renomada na área. Os denominados sistema alimentador 4-barras e sistema alimentador 34-barras, foram modelados com a utilização do programa ATP/ATPDraw. Na análise do sistema de 4 barras foram feitos cálculos de curto-circuitos numéricos com o auxílio da ferramenta Octave, para que os resultados esperados fossem comparados com as simulações no ATP/ATPDraw, validando a modelagem. Em seguida, foram simulados cenários de falta ao sistema de 34 barras, com a intenção, desta vez, de analisar como a rede responderia às faltas aplicadas em diferentes barras do sistema. Por fim, foi feita uma simulação com o relé de sobrecorrente instantâneo para avaliar a sua atuação frente a uma falta próxima à barra principal do sistema. Os resultados obtidos nas simulações do sistema 4-barras com faltas foram comparados aos teóricos, validando a metodologia. Os resultados obtidos nas simulações das faltas no sistema 34-barras nos mostraram que a severidade das correntes de falta irá depender do tipo de curto-circuito, impedância de falta, da sua localização e da topologia do circuito. O ajuste do relé de sobrecorrente também se mostrou eficaz ao atuar corretamente. O trabalho contribui significamente para a comunidade científica, pois oferece um guia de modelagem robusto e preciso para dois sistemas do IEEE. Foi concluído também que o ATP/ATPDraw é uma ferramenta confiável e pode auxiliar estudantes e engenheiros na modelagem, simulação e entendimento de sistemas em diversas áreas do estudo do sistema elétrico de potência.Item Implementação de algoritmo para cálculo da margem de transmissão para auxílio nos estudos de planejamento de Sistemas Elétricos de Potência(2024-12-10) Barros, Vinícius Estevam de; Macêdo, Ana Vitória de Almeida; Reis, Raphael Leite de Andrade; http://lattes.cnpq.br/1157321507564630; http://lattes.cnpq.br/9988705107409146Este trabalho, contextualizado no projeto de Pesquisa e Desenvolvimento da Eletrobrás Chesf, apresenta o estudo realizado para implementação de um algoritmo baseado no método numérico de Newton-Raphson, visando o cálculo do fluxo de potência em sistemas de transmissão de energia elétrica, que resultou na elaboração de um artigo, o qual foi apresentado no XIII Congresso Brasileiro de Planejamento Energético. Além disso, a solução implementada é aplicada para determinar a capacidade remanescente de escoamento de energia elétrica, também conhecida como margem de transmissão, a nível de barramento candidato. Para resolver este problema, são adotados critérios de segurança baseados nas grandezas limitantes da rede elétrica, com o objetivo de encontrar a capacidade remanescente para escoamento da geração, que podem ser suportadas pela infraestrutura existente, sem a necessidade de expansão ou de investimentos em curto prazo. A análise foi realizada utilizando o modelo IEEE 118 barras, que representa uma aproximação do sistema elétrico de potência dos Estados Unidos, conforme sua configuração de 1962. Os resultados obtidos pelo algoritmo foram validados por meio da comparação com os dados fornecidos pelo software Anarede®.Item Prevenção de falhas em transformadores de potência por meio da análise de gases dissolvidos (AGD) do óleo isolante.(2025-08-07) Souza Filho, Marcos Antonio de; Paiva, Rodrigo Cirilo de; http://lattes.cnpq.br/5913937446624081; https://lattes.cnpq.br/1661193017200302É fundamental para a continuidade do fornecimento de energia elétrica a confiabilidade operacional de transformadores de potência, o que torna necessário adotar medidas de monitoramento preventivo para possíveis falhas. Este estudo analisa a condição operacional de transformadores de potência isolados a óleo mineral por meio da análise de gases dissolvidos no óleo isolante, técnica não invasiva que possibilita identificar anomalias no equipamento. Inicialmente são apresentados os fundamentos teóricos sobre transformadores e óleos isolantes, detalhamento das diretrizes de coleta, preparação da amostra e métodos de interpretação e diagnóstico. Em seguida, é realizado um estudo de caso utilizando metodologias amplamente reconhecidas, como a análise dos gases-chave, o Triângulo de Duval e as relações da norma brasileira NBR 7274, com a finalidade de comparar a eficácia das abordagens e identificar falhas internas no equipamento. Os resultados indicaram que a aplicação desses métodos permite diagnosticar precocemente defeitos incipientes, ao que contribui para a extensão da vida útil dos transformadores, embora existam limitações em relação à interpretação em casos de condições operacionais atípicas.Item Modelagem e simulação de sistema elétrico de potência e parametrização da proteção na linha de transmissão(2025-07-21) Rocha, Bruno Julião da; Silva, Mauren Pomalis Coelho da; http://lattes.cnpq.br/0240476673310276; http://lattes.cnpq.br/9988158557110054O presente trabalho de conclusão de curso tem como objetivo produzir um estudo sobre faltas em linhas de transmissão, modelando e simulando um sistema elétrico de potência (SEP), além de realizar a parametrização de relés de proteção para garantir a segurança e a confiabilidade do circuito. O estudo contempla uma contextualização histórica sobre o desenvolvimento da energia elétrica e a construção das linhas de transmissão, seguida de uma revisão bibliográfica a respeito das faltas no sistema, características das linhas de transmissão, o funcionamento do software utilizado para análise de curtos-circuitos, e a proteção por relés. A metodologia adotada baseou-se na modelagem de um sistema, onde foram realizados cálculos manuais, aplicando as condições de contorno adequadas, para determinação das correntes de curto-circuito trifásico em diferentes pontos da linha, sendo posteriormente comparados aos resultados obtidos por meio de simulação computacional. A comparação entre os valores teóricos e simulados evidenciou a eficiência do software empregado, demonstrando não apenas sua precisão nos resultados, mas também sua praticidade. Essa característica contribui diretamente para a redução do tempo necessário ao projetar um sistema de proteção adequado, tornando-o mais ágil e aplicável a situações reais. Na etapa seguinte, realizou-se a parametrização de relés de sobrecorrente (ANSI 50/51) e de distância (ANSI 21) frente aos diferentes cenários de falta. Os ajustes aplicados nos relés tiveram como objetivo assegurar a coordenação e a seletividade do sistema de proteção, de modo a garantir sua atuação correta e eficiente diante de diferentes condições de operação.Item Aplicação de aprendizado de máquinas na detecção de anomalias em componentes de linhas de transmissão(2025-03-21) Melo, Isadora Rodrigues de; Ferreira, Felipe Alberti Barbosa Simão; http://lattes.cnpq.br/9939255113143786; https://lattes.cnpq.br/3445765194031185O avanço da tecnologia ao longo dos anos mudou bastante o Sistema Elétrico de Potência (SEP) e a indústria, melhorando a segurança na entrega de energia para todos. A inspeção de linhas de transmissão é um processo essencial que garante o funcionamento do sistema elétrico, mas apresenta desafios. Tradicionalmente, as inspeções são realizadas por equipes que se deslocam até locais de difícil acesso, que envolve altos riscos e custos financeiros. Com os novos recursos de inteligência artificial, usar aprendizado de máquina tem se mostrado uma solução viável para otimizar o processo na identificação de problemas estruturais nas linhas de transmissão. Neste projeto, foi desenvolvido um sistema baseado em aprendizado de máquina para detectar e analisar equipamentos nas linhas de transmissão. O sistema usa o modelo YOLOv5 para encontrar as peças e identificar onde elas estão na imagem. Em seguida, a rede neural convolucional ResNet, que permite uma análise eficiente das imagens, classifica cada peça identificada, determinando se existe avaria ou não. Os componentes da linha de transmissão sem avaria possuem uma caixa delimitadora da cor verde, e as com avarias da cor vermelha. Nos testes feitos, o sistema acertou 90,6% das vezes ao encontrar as peças e 81% ao dizer se tinham defeito. No entanto foi constado alguns desafios, como a falta de certas amostras do próprio banco de dados, o que pode impactar o desempenho do modelo para determinados componentes. Assim, obter um conjunto de dados com mais imagens e robusto é fundamental para melhorar a eficácia do sistema. Este trabalho ajuda na modernização da manutenção das linhas de transmissão usando técnicas avançadas de aprendizado de máquina. Quando usado junto com sistemas de monitoramento remoto, pode diminuir gastos e riscos das inspeções feitas por pessoas. Além disso, permite a identificação de problemas previamente, tornando o sistema elétrico mais confiável e eficiente.Item Controle de um pêndulo invertido(2025-06-12) Melo, Renan Velozo Herculino de; Aguedo, Reinel Beltrán; http://lattes.cnpq.br/2770313428458626; https://lattes.cnpq.br/9586024684527477Este estudo examina a investigação e a aplicação de métodos de controle voltados para alcançar a estabilização de um sistema de pêndulo invertido em uma base móvel. O texto explora a modelagem matemática do sistema por meio de uma abordagem que se vale da formulação advinda das Leis de Newton, além de abordar sua representação tanto em variáveis de estado quanto em função de transferência. Esta pesquisa explora duas estratégias de controle: o clássico controlador PID (proporcional - integral - derivativo) e suas duas variantes, PI-D e I-PD, e o controlador realimentado por estado observado. As simulações são executadas no Matlab/Simulink, o que permite a validação da modelagem e das estratégias de controle. A eficácia das estratégias de controle é avaliada por meio de duas abordagens complementares: índices integrais de erro (ISE, IAE, ITSE e ITAE) e parâmetros da resposta temporal, como tempo de subida, tempo de acomodação, sobressinal e erro em regime permanente.Item Elevador de carga comercial: automatização e estudo de casos(2025-07-28) Oliveira, Edlane Cavalcante; Aguedo, Reinel Beltrán; http://lattes.cnpq.br/2770313428458626; http://lattes.cnpq.br/0525812536975134Este trabalho apresenta a implementação de um sistema automatizado para um elevador de carga comercial em dois galpões de armazenamento. A pesquisa incluiu revisão bibliográfica sobre sistemas similares, análise de componentes elétricos e dimensionamento do sistema de controle e potência, considerando tecnologias modernas elementares de automação. A metodologia adotada priorizou simplicidade e eficiência, utilizando comandos elétricos convencionais em vez de controladores lógicos programáveis ou inversores de frequência. O sistema foi projetado com componentes básicos, como motor monofásico, disjuntores, contatores e sensores de fim de curso, garantindo segurança e conformidade com normas técnicas brasileiras e internacionais. O projeto foi desenvolvido e validado por meio de simulações no software CADe_SIMU, seguidas de ajustes iterativos, desde a versão piloto até a final, com otimização de temporização e inclusão de componentes adicionais. O dimensionamento dos eletrodutos e cabos considerou a corrente nominal máxima, incluindo a corrente de partida do motor monofásico, bem como a especificação do disjuntor motor. Testes práticos confirmaram a eficácia do sistema, demonstrando adequação às condições reais de operação e atendimento às exigências do cliente. Conclui-se que o projeto alcançou seus objetivos, oferecendo uma solução automatizada, segura e economicamente viável para elevadores de carga comerciais, dentro das especificações técnicas e restrições estabelecidas.Item Alternativas de controle aplicadas ao sistema de propulsão de veículos elétricos(2025-03-13) Macêdo Neto, João Pedro de; Cervantes, Ania Lussón; https://lattes.cnpq.br/5793691069517813; http://lattes.cnpq.br/5816830365314607Há décadas os veículos elétricos vêm chamando a atenção dos produtores e condutores de automóveis. As suas vantagens, principalmente em relação a emissão de gases poluentes, fizeram destes uma alternativa sempre a ser considerada para a substituição dos carros que fazem uso do motor a combustão. Assim como esses, os veículos elétricos são compostos por diversos sistemas, um deles, de extrema importância, é o sistema de propulsão que é composto basicamente pelo motor, conversor de potência e o controlador, de modo que os estudos a respeito dos automóveis se concentram na maioria das vezes na modelagem e simulação desse sistema. Nesse contexto, o presente trabalho tem por objetivo realizar a modelagem e controle do sistema de propulsão de um veículo elétrico, apresentando diferentes estratégias de controle e uma comparação entre elas. Para isso, foram elaborados os modelos dinâmicos do veículo para um movimento longitudinal e do motor de indução trifásico, bem como o modelo do conversor usado para fazer o acionamento do motor junto ao seu sistema de controle. O motor de indução usado no veículo é acionado por meio de um inversor de frequência, que sintetiza a tensão alternada para a máquina através da Modulação por Largura de Pulso. Para o controle de velocidade do motor, como alternativas são apresentadas o controle escalar, Fuzzy e preditivo. Para o emprego do controle escalar, é utilizado um controlador Proporcional-Integral na velocidade de referência. Junto a esse sistema de controle é acrescentado ainda um controlador Fuzzy com intuito de otimizar a resposta do sistema. Além disso, utilizando os conceitos do controle vetorial orientado por campo, se desenvolve um controlador preditivo para a velocidade do motor, mediante a técnica de controle preditivo de Torque e Fluxo. Os resultados das simulações demonstram a eficácia dos controladores, destacando-se com um desempenho satisfatório o controle Fuzzy e o preditivo no controle de velocidade do motor. As simulações foram realizadas por meio do software Matlab.Item Avaliação energética e tarifária de uma unidade administrativa no estado de Pernambuco(2025-03-28) Silva, Helton Felipe da; Alves, Denis Keuton; http://lattes.cnpq.br/7109075850257262; https://lattes.cnpq.br/3532394367557969A crescente demanda por energia elétrica e os custos inerentes à sua utilização impõem a implementação de estratégias para a otimização do uso da energia e a redução de despesas operacionais. Neste contexto, o presente trabalho objetiva-se realizar um diagnóstico energético e análise tarifária de uma unidade administrativa localizada no estado de Pernambuco. A pesquisa foi desenvolvida por meio de coleta de dados a partir de faturas de energia e medições nos principais quadros elétricos do empreendimento. Com base nesses dados foram simulados diferentes cenários tarifários nos Ambientes de Contratação Regulado e Livre, além da adequação da demanda contratada ao perfil identificado. Os resultados indicaram que a migração para a tarifa A4 Livre Azul no Ambiente de Contratação Livre, associada ao ajuste adequado da demanda contratada para 450kW, demonstrou-se a alternativa mais vantajosa. Além disso, a análise revela um consumo excedente de energia reativa, evidenciando a necessidade de medidas corretivas para adequação do fator de potência. Portanto, o estudo comprova a importância do planejamento energético e da gestão tarifária adequada para promover economias, contribuindo para práticas eficientes no controle e gerenciamento da energia elétrica.Item Previsão de consumo de energia elétrica no brasil: uma comparação entre métodos(2023-09-22) Fortes, Bruna Lavínia Santos; Ferreira, Felipe Alberto Barbosa Simão; http://lattes.cnpq.br/9939255113143786; https://lattes.cnpq.br/9302922458814221A previsão do consumo de energia elétrica desempenha um papel importante no gerenciamento eficaz dos recursos energéticos. Este estudo investiga métodos de previsão de consumo de energia elétrica aplicados no contexto brasileiro. Quatro técnicas de previsão amplamente reconhecidas foram exploradas: Suavização Exponencial, ARIMA (do inglês, Autoregressive Integrated Moving Average), Máquinas de vetores de suporte (MVS) e Redes Neurais Artificiais (RNA). A análise teve início com a decomposição da série temporal, permitindo a identificação de tendências, sazonalidades e variações aleatórias nos dados. A Suavização Exponencial de Holt-Winters e o modelo ARIMA foram utilizados para modelar os aspectos temporais subjacentes. A técnica das Máquinas de Vetores de Suporte (MVS) foi aprimorada por meio da otimização de parâmetros, resultando em previsões de alta precisão e confiabilidade. Embora exigisse esforços computacionais significativos, o MVS demonstrou notável capacidade na captura de relações complexas. As RNA foram investigadas e emergiram como a abordagem mais eficaz, fornecendo previsões excepcionalmente precisas e robustas. O método se destacou na captura de padrões complexos e sequenciais, sendo a escolha preferencial para prever o consumo de energia elétrica no Brasil. No entanto, a escolha final do modelo deve considerar não apenas métricas de avaliação, como MSE (do inglês, Mean Squared Error), MAE (do inglês, Mean Absolute Error), e RMSE (do inglês, Root Mean- Squared Error), mas também a adaptação aos dados específicos e as demandas computacionais.