dc.creator |
VILLIBOR, Jansen Paula |
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dc.date.issued |
2025-04-11 |
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dc.identifier.citation |
VILLIBOR, Jansen Paula Villibor. Desenvolvimento de solução técnica com integração de software e hardware para medição, separação e identificação de descargas parciais em equipamentos elétricos. 2025. 137 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2025. |
pt_BR |
dc.identifier.uri |
https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4256 |
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dc.description.abstract |
The costs from electrical equipment failures and the unavailability of the power supply
directly impact the utilities' operational results. Therefore, improving the reliability of the
electricity supply is one of the technical reasons for investing in the electrical power system,
especially power substations. Investments in measurement and monitoring systems allow a
more assertive diagnosis of equipment insulation and are essential to improve condition-based
maintenance protocols, increasing reliability and minimizing fault occurrence. In this context,
diagnosing the equipment insulation quality with partial discharges (PD) measurements is a
valuable resource that is widely used. However, there are difficulties in analyzing the measured
signals since, during PD measurements, it is common for more than one phenomenon to cooccur,
whether noise or multiple PD sources, compromising the analysis and subsequent
identification and classification of the PD activities. In this light, to contribute to solving this
problem, the objective is to develop a cost-effective solution that allows for assertively
measuring, separating, and classifying the basic types of partial discharges found during PD
measurements in electrical equipment: corona, superficial, and internal. The proposed solution
consists of hardware integrated with software capable of measuring, separating, and classifying
partial discharges. The solution has digitizing hardware suitable for PD measurements and
flexibility to work with conventional (IEC 60270) and non-conventional methods. The software
allows the control of measurement settings by applying noise mitigation techniques and PD
pulse extraction; it also allows the separation of the measured phenomena in different PRPD
(Phase Resolved Partial Discharges) patterns with a Time-Frequency Map (T-F Map). The
measurement validation process, which includes measurements with a PD simulator,
demonstrates the solution's reliability. The work evaluated the separation of partial discharges
with the PD pulses measured in the stator of a generator and measurements of simultaneous
partial discharge sources provided by the PD simulator. Finally, this work validates the results
of the identification mechanism for PD categories, corona, surface, and internal, with a test
dataset extracted from the general database developed. The results indicate that the proposed
solution could adequately measure the partial discharge signals, producing PRPD patterns
equivalent to those obtained with the commercial system, with deviations of less than 4% for
the parameters evaluated, as well as for the measurement of apparent charge, in which the
average error was 1.3%. Despite its limitations, the separation provided by the T-F Map was
satisfactory and could separate overlapping PD. The identification mechanism classified the
three basic PD types with an accuracy of 95.4%. |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.publisher |
Universidade Federal de Itajubá |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.subject |
Descargas parciais |
pt_BR |
dc.subject |
Diagnóstico da isolação |
pt_BR |
dc.subject |
Medição de descargas parciais |
pt_BR |
dc.subject |
Separação de descargas parciais |
pt_BR |
dc.subject |
Classificação de descargas parciais |
pt_BR |
dc.subject |
Aprendizado de máquinas |
pt_BR |
dc.subject |
Sistema de inferência Fuzzy |
pt_BR |
dc.title |
Desenvolvimento de solução técnica com integração de software e hardware para medição, separação e identificação de descargas parciais em equipamentos elétricos |
pt_BR |
dc.type |
Tese |
pt_BR |
dc.date.available |
2025-09-04 |
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dc.date.available |
2025-09-04T12:35:13Z |
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dc.date.accessioned |
2025-09-04T12:35:13Z |
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dc.creator.Lattes |
99999999999999999999999 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
WANDERLEY NETO, Estácio Tavares |
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dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/0509196775353499 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 |
LOPES, Gustavo Paiva |
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dc.contributor.advisor-co1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/7177995175215604 |
pt_BR |
dc.description.resumo |
Os custos provenientes de falhas de equipamentos elétricos e da indisponibilidade de
fornecimento de energia têm impactos diretos sobre o resultado operacional das concessionárias
e, portanto, melhorar a confiabilidade do fornecimento de energia elétrica é uma das razões
técnicas para a realização de investimentos no sistema elétrico, e, principalmente, em
subestações. Investimentos em sistemas de medição e monitoramento permitem realizar o
diagnóstico mais assertivo da isolação de equipamentos e são essenciais para melhorar os
protocolos de manutenção baseados na condição do equipamento, e, assim, aumentar a
confiabilidade e reduzir a ocorrência de falhas. Neste contexto, o diagnóstico da qualidade da
isolação de equipamentos por meio da medição de descargas parciais (DP) é um recurso valioso
e que tem sido amplamente empregado. Entretanto, existem dificuldades em analisar os sinais
medidos, pois, durante medições de DP, é comum, que mais de um fenômeno ocorra
simultaneamente, sejam eles ruídos ou múltiplas fontes de descargas parcial, prejudicando a
análise e a posterior classificação dos fenômenos encontrados. Para contribuir com a resolução
deste problema, objetiva-se o desenvolvimento de uma solução que permita realizar
assertivamente a medição, separação e classificação dos tipos básicos de descargas parciais,
geralmente, encontrados durante medições de DP em equipamentos elétricos, que são:
descargas tipo corona, superficial e interna. A solução proposta é composta por um Hardware
integrado a um software capaz de medir, separar e classificar descargas parciais. A solução
conta com um hardware digitalizador adequado para medições e que possui flexibilidade para
ser utilizado com o método convencional (IEC 60270) e métodos não-convencionais. O
software permite o controle das configurações de medição com a aplicação de técnicas de
mitigação de ruído e extração de pulsos de DP, além de permitir separação dos fenômenos
medidos em diferentes padrões PRPD (Phase Resolved Partial Discharges) com um mapa de
Tempo-Frequência (T-F Map). Por último, o software possui um mecanismo de identificação
baseado em Aprendizado de Máquinas (Machine Learning), conhecido como Sistema de
Inferência Fuzzy. A validação das medições foi realizada com um simulador de DP, com seus
resultados comparados com um sistema comercial. A separação de descargas parciais foi
avaliada com os pulsos de DP medidos no estator de um gerador e medições de fontes de
descargas parciais simultâneas fornecidas pelo simulador. Finalmente, o mecanismo de
identificação foi validado para as categorias de DP: corona, superficial e interna, com um
conjunto de dados de teste proveniente do banco de dados desenvolvido. Os resultados obtidos
indicam que a solução proposta foi capaz de medir adequadamente os sinais de descargas
parciais, produzindo padrões PRPD equivalentes aos obtidos com os sistemas comerciais com
diferenças percentuais menores que 4% para os parâmetros avaliados, inclusive, na medição de
carga aparente na qual o erro médio foi de 1,3%. A separação com o T-F Map, apesar de ter
limitações, teve desempenho satisfatório e conseguiu separar os fenômenos sobrepostos. O
mecanismo de identificação conseguiu identificar e classificar os três tipos básicos de DP com
acurácia de 95,4%. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
pt_BR |
dc.publisher.department |
IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação |
pt_BR |
dc.publisher.program |
Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Elétrica |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UNIFEI |
pt_BR |
dc.subject.cnpq |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELÉTRICA |
pt_BR |