Extração de harmônicos, inter e sub-harmônicos utilizando análise de componentes independentes

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Rufino Júnior, Carlos Antônio
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFLA
Texto Completo: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/35022
Resumo: The increase in demand for electricity, mainly due to the appearance of new electronic equipment and the increase in the number of consumers, has motivated the search for clean and renewable energy sources and the emergence of the context of distributed generation. Distributed generation is characterized by small generation plants connected to the main electrical system. This new context has contributed to the increase of electric power quality problems, with emphasis on the increase of sources of harmonic, inter-harmonic and sub-harmonic components in the Electric Power System. Such components generate a number of problems, such as improper protection operation, measurement errors, line overheating and losses in transformers. In this way, the extraction of harmonic, inter-harmonic and sub-harmonic components of the electric system is of paramount importance. The present work proposes the implementation of the Filters-Analysis of Independent Components (FICA) method adapted to the problem of extraction of harmonics, sub-harmonics and inter-harmonics of the voltage signal and/or current of the electric power system. We evaluated 10 synthetic signals known in the current literature containing harmonics, inter-harmonics and sub-harmonics. In these signals were introduced disturbances such as sagging, oscillatory transients and noise. The results showed that the FICA - adapted method is able to extract the fundamental component and the harmonic, inter-harmonic and sub-harmonic components present in the voltage and/or processed current signal. As metrics, MSE, RRMSE, SD and RSD were used. The results show that the proposed method presents competitive results in view of several advantages over other methods in the literature, since it does not require the clustering step as in methods that use Single Channel Independent Component Analysis (SCICA), as well as method is able to extract components with low energy and components with low and high frequencies. In addition, the proposed method does not require parameters of the monitored electric signal, acts as an adaptive filter, does not suffer from fundamental frequency variations, and has the ability to extract interharmonics and subharmonics adjacent to the harmonic components. For future work it is expected to implement the proposed method online.
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This new context has contributed to the increase of electric power quality problems, with emphasis on the increase of sources of harmonic, inter-harmonic and sub-harmonic components in the Electric Power System. Such components generate a number of problems, such as improper protection operation, measurement errors, line overheating and losses in transformers. In this way, the extraction of harmonic, inter-harmonic and sub-harmonic components of the electric system is of paramount importance. The present work proposes the implementation of the Filters-Analysis of Independent Components (FICA) method adapted to the problem of extraction of harmonics, sub-harmonics and inter-harmonics of the voltage signal and/or current of the electric power system. We evaluated 10 synthetic signals known in the current literature containing harmonics, inter-harmonics and sub-harmonics. In these signals were introduced disturbances such as sagging, oscillatory transients and noise. The results showed that the FICA - adapted method is able to extract the fundamental component and the harmonic, inter-harmonic and sub-harmonic components present in the voltage and/or processed current signal. As metrics, MSE, RRMSE, SD and RSD were used. The results show that the proposed method presents competitive results in view of several advantages over other methods in the literature, since it does not require the clustering step as in methods that use Single Channel Independent Component Analysis (SCICA), as well as method is able to extract components with low energy and components with low and high frequencies. In addition, the proposed method does not require parameters of the monitored electric signal, acts as an adaptive filter, does not suffer from fundamental frequency variations, and has the ability to extract interharmonics and subharmonics adjacent to the harmonic components. For future work it is expected to implement the proposed method online.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)O aumento da demanda por energia elétrica devido, sobretudo, ao surgimento de novos equipamentos eletrônicos e ao aumento do número de consumidores, tem motivado a busca por fontes de energia limpa e renováveis e o surgimento do contexto de geração distribuída. A geração distribuída é caracterizada por pequenas usinas de geração conectadas ao sistema elétrico principal. Este novo contexto tem contribuído para o aumento dos problemas de qualidade de energia elétrica, com destaque para o aumento das fontes de componentes harmônicos, inter-harmônicos e sub-harmônicos no Sistema Elétrico de Potência. Tais componentes geram diversos problemas, como operação indevida da proteção, erros de medição, sobreaquecimento de linhas e perdas nos transformadores. Desta forma, a extração de componentes harmônicos, inter-harmônicos e sub-harmônicos do sistema elétrico é de suma importância. O presente trabalho propõe a implementação do método Filtros-Análise de Componentes Independentes, em inglês, Filters Independent Component Analysis (FICA) adaptado ao problema de extração de harmônicos, sub-harmônicos e inter-harmônicos do sinal de tensão e/ou corrente do sistema elétrico de potência. Foram avaliados 10 sinais sintéticos conhecidos na literatura atual contendo harmônicos, inter-harmônicos e sub-harmônicos. Nesses sinais foram introduzidos distúrbios como afundamentos, transitórios oscilatórios e ruído. Os resultados mostram que o método FICA - adaptado é capaz de extrair o componente fundamental e os componentes harmônicos, inter-harmônicos e sub-harmônicos presentes no sinal de tensão e/ou corrente processado. Como métricas foram utilizados o MSE, RRMSE, SD e o RSD. Os resultados alcançados mostram que o método proposto apresenta resultados competitivos tendo em vista diversas vantagens em relação a outros métodos existentes na literatura pois não necessita da etapa de agrupamento como em métodos que utilizam o Análise de Componentes Independentes de Canal Único (Single Channel Independent Component Analysis (SCICA)), bem como, o método é capaz de extrair componentes com baixa energia e componentes com baixas e altas frequências. Além disso, o método proposto não requer parâmetros do sinal elétrico monitorado, atua como um filtro adaptativo, não sofre com variações na frequência fundamental e possui capacidade de extrair inter-harmônicos e sub-harmônicos adjacentes aos componentes harmônicos. Para trabalhos futuros espera-se implementar o método proposto de forma online.Universidade Federal de LavrasPrograma de Pós-graduação em Engenharia de Sistemas e AutomaçãoUFLAbrasilDepartamento de EngenhariaFerreira, Danton DiegoLima, Marcelo Antônio AlvesBarbosa, Bruno Henrique Groenner BarbosaSilva, Leandro Rodrigues MansoRufino Júnior, Carlos Antônio2019-06-28T16:44:40Z2019-06-28T16:44:40Z2019-06-282019-04-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfRUFINO JÚNIOR, C. A. Extração de harmônicos, inter e sub-harmônicos utilizando análise de componentes independentes. 2019. 91 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Sistemas e Automação)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/35022porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFLAinstname:Universidade Federal de Lavras (UFLA)instacron:UFLA2023-05-02T12:40:22Zoai:localhost:1/35022Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufla.br/oai/requestnivaldo@ufla.br || repositorio.biblioteca@ufla.bropendoar:2023-05-02T12:40:22Repositório Institucional da UFLA - Universidade Federal de Lavras (UFLA)false
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