Eduardo Coelho Marques da Costa.

O Programa de Tutoria Acadêmica da Poli faz parte do Projeto "Estou na Poli", representando uma das vertentes do Programa de Acolhimento em Saúde da Poli. O projeto promove uma troca entre alunos politécnicos ingressantes e veteranos, sob supervisão de um professor da Poli, com o intuito de tornar mais produtiva e gratificante a jornada do politécnico durante sua graduação.

Projeto de Pré-Iniciação Cientifica (PIBIC-EM / CNPq) desenvolvido junto aos alunos do ensino médio da E. E. Prof. João Carlos Gomes Cardim, Diadema. O projeto aborda a aplicação da teoria de números complexos na resolução e análise de circuitos elétricos com elementos resistivos, capacitivos e indutivos. Propõe-se o desenvolvimento de circuitos elétricos em bancada e manuseio de ferramentas de medição e fontes de alimentação em corrente alternada e contínua, como aplicação prática da teoria estudada ao longo do projeto. O projeto visa estimular e contextualizar a teoria de números complexos, abordada parcialmente no ensino médio, as suas várias aplicações na Engenharia Elétrica em suas diversas ênfases

Projeto de Pré-Iniciação Cientifica (PIBIC-EM / CNPq) desenvolvido junto aos alunos do ensino médio da E. E. Prof. Clemente Quaglio, São Paulo. O projeto aborda a aplicação da teoria de números complexos na resolução e análise de circuitos elétricos com elementos resistivos, capacitivos e indutivos. Ademais, propõe-se o desenvolvimento de circuitos elétricos em bancada e fazendo uso de simulação por meio de ferramentas computacionais. O projeto visa estimular e contextualizar a teoria de números complexos, abordada parcialmente no ensino médio, as suas várias aplicações na Engenharia Elétrica em suas diversas ênfases.

O projeto de pesquisa propõe a análise da confiabilidade e monitoramento de sistemas de transmissão aéreos e submersos (cabos subterrâneos ou submarinos) por meio da estimação dos parâmetros elétricos em tempo real, baseando-se em medições fasoriais ou temporais disponíveis nos terminais do sistema. O monitoramento de tais sistemas é possível a partir da análise dos indices de estabilidade calculados em função de tais parâmetros a serem estimados. Considerando-se os valores de corrente e tensão acessíveis, de forma continua e periódica nos terminais do sistema, o monitoramento é possível em tempo real. A literatura técnica mostra que a estabilidade de tensão de um sistema está diretamente relacionada aos parâmetros presentes na matriz de admitância do mesmo, constituída pelos elementos primitivos da rede (geradores, transformadores, linhas, cargas). No entanto, a abordagem convencional considera tal matriz constante, ou seja, desconsidera a dinâmica dos parâmetros ao longo do tempo, resultante da progressiva degradação estrutural dos condutores e cabos, envelhecimento e efeito de agentes externos. Ademais, os modelos de cálculo fazem uso de aproximações e formulações analíticas para geometria e condições ambientais locais, as quais influenciam na determinação dos parâmetros elétricos. Logo, espera-se que a abordagem convencional incorra em erros intrínsecos relacionados à acurácia de tais parâmetros e consequentemente no monitoramento e predição da operação dos sistemas de transmissão. Baseando-se em uma ampla revisão bibliográfica, objetiva-se o desenvolvimento de métodos alternativos, capazes de incorporar a estimativa em tempo real dos parâmetros da rede ao estudo da estabilidade de tensão e avaliação fidedigna da confiabilidade, ou seja, determinar os limites operacionais do sistema ou rede como um todo. O desenvolvimento proposto representa uma nova abordagem para a estimação dos parâmetros e monitoramento da confiabilidade da rede de transmissão, considerando aspectos modernos dos sistemas de energia, como a utilização de unidades de medição fasorial, presença de fontes alternativas de energia, modelagem estocástica de medidas elétricas e estimativa em tempo real, determinando o caráter inovador da pesquisa (FAPESP 2024/00261-3).

O projeto de pesquisa propõe o estudo da estabilidade de tensão em um sistema de transmissão de energia, considerando a estimativa em tempo real dos parâmetros da rede. A literatura técnica mostra que a estabilidade de tensão de um sistema está diretamente relacionada aos parâmetros presentes na matriz de admitância do mesmo, constituída pelos elementos primitivos da rede (geradores, transformadores, linhas, cargas). No entanto, a abordagem convencional considera essa matriz como fixa, ou seja, desconsidera a dinâmica dos parâmetros ao longo do tempo, decorrente da degradação estrutural dos cabos, envelhecimento e presença de agentes externos. Além disso, os modelos de cálculo offline utilizam aproximações nas formulações analíticas para geometria e condições ambientais locais que influenciam no valor dos parâmetros elétricos. Sendo assim, tal abordagem apresenta um erro intrínseco relacionado à acurácia com que os parâmetros são utilizados. Dessa forma, com base em uma ampla revisão bibliográfica, objetiva-se o desenvolvimentode métodos alternativos que sejam capazes de incorporar a estimativa em tempo real dos parâmetros da rede ao estudo da estabilidade de tensão. O desenvolvimento proposto representa uma nova abordagem para o estudo desse fenômeno, considerando aspectos modernos dos sistemas de energia, como a utilização de unidades de medição fasorial, presença de fontes alternativas de energia, modelagem estocástica de medidas elétricas e estimativa em tempo real, caracterizando o caráter inovador da pesquisa (CNPq Proc. 2024/1158).

Desenvolvimento de metodologia para estimação dos parâmetros de admitância e impedância, baseada em técnicas de identificação e filtragem ótima, a partir de medições de corrente e tensão ruidosas nos terminais emissor e receptor de sistemas submarinos de transmissão de energia elétrica. Ao assumir uma fonte de medição acessível e periódica, os parâmetros dos cabos podem ser estimados periodicamente e, portanto, importantes índices de estabilidade de tensão e capacidade de carga podem ser monitorados em tempo real, tais como: potência natural (surge impedance load SIL), potência crítica e margem de estabilidade. Nesse sentido, a premissa da metodologia recai sobre o monitoramento periódico e contínuo dos parâmetros e da margem de estabilidade, pois ambos estão intrinsecamente relacionados à integridade dos cabos submersos, em termos mecânicos e elétricos. Este projeto é desenvolvido em colaboração com o RCGI Research Centre of Greenhouse Innovation, programa InnovaPower Total Energies, sob regulação da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis ANP.

O projeto propõe um método aplicado à estimação dos parâmetros elétricos de cabos submarinos utilizados na transmissão de energia elétrica a partir de parques eólicos offshore. Observa-se uma grande quantidade de pesquisas publicadas sobre a geração propriamente dita; i.e. pesquisas sobre o desenvolvimento dos aerogeradores e técnicas de controle; no entanto, poucas pesquisas são encontradas sobre tecnologias aplicadas à transmissão de energia elétrica por meio de cabos submarinos. Convencionalmente, a impedância e admitância de sistemas de transmissão são calculadas por meio de métodos analíticos e consideradas constantes durante toda operação. Todavia, sabe-se que os cabos e condutores estão sujeitos a ação do tempo (e.g. envelhecimento, oxidação, corrosão) e eventos de ordem técnica (e.g. descarga disruptivas, efeito corona, falha na isolação elétrica). Neste contexto, propõe-se uma metodologia de estimação a partir de medições fasoriais nos terminais dos cabos, levando-se em conta eventuais ruídos presentes durante o processo de medição e aquisição dos dados. A partir dos fasores de corrente e tensão nos terminais, os parâmetros podem ser estimados fazendo uso de técnicas de filtragem ótima e identificação de sistemas. Dessa forma, o sistema adquire um caráter dinâmico, em função da variação de tais parâmetros, e consequentemente, outras características elétricas podem ser analisadas de forma mais acurada, tais como: perdas, carregamento do cabo, características de propagação, margem de estabilidade de tensão, e potências natural e crítica em um dado instante. Técnicas similares foram utilizadas na estimação dos parâmetros de linhas aéreas de transmissão em Projeto Universal do CNPq, proposto anteriormente por este mesmo coordenador, mostrando resultados precisos para qualquer condição de operação. Logo, essas mesmas técnicas serão utilizadas como ponto de partida para o desenvolvimento de métodos aplicados aos cabos de transmissão submarino (Projeto Universal CNPq faixa B - Grupos Consolidados, Proc. 402830/2021-0).

As Fontes Renováveis de Energia (FRE) têm atraído o interesse da sociedade como a principal solução do setor elétrico para o combate às mudanças climáticas. Por conta de sua natureza variável, as FRE oferecem um grande desafio do ponto de vista da operação de sistemas de potência modernos. A adoção de sistemas Multi-Terminais em Alta Tensão em Corrente Contínua (MT-HVDC) é uma alternativa que possibilita a operação de sistemas de potência com elevados níveis de penetração de FRE. Um sistema MT-HVDC pode integrar sistemas elétricos vizinhos com características complementares, fazendas eólicas offshore e sistemas de armazenamento de energia, aumentando a flexibilidade da operação do sistema. Porém, a modelagem e o controle destas redes são tarefas complexas, especialmente se cabos submarinos estão envolvidos. O Conversor Modular Multinível (MMC) empregado em sistemas de alta tensão possui uma dinâmica complexa, envolvendo o controle da potência de saída, o balanço de energia entre as fases e a regulação das correntes circulantes, o que cria um desafio do ponto de vista de controle. Já os cabos empregados no circuito em corrente contínua possuem características particulares que variam de acordo com as necessidades de cada aplicação, criando um desafio do ponto de vista da modelagem do sistema. Assim, este projeto tem como objetivo a proposição de técnicas para a modelagem e o controle das redes MT-HVDC. O foco da modelagem será na obtenção de parâmetros baseados em medições nos terminais; o foco do controle será em estratégias que permitam aumentar a flexibilidade da operação do sistema elétrico com elevados níveis de FRE. Os resultados esperados pretendem contribuir para o desenvolvimento da nova infraestrutura de transmissão de energia em alta tensão que será necessária para a exploração de fazendas eólicas offshore e da nova estrutura de conexão entre os subsistemas elétricos brasileiros a fim de aumentar a flexibilidade da operação com elevados níveis de FRE. - CHAMADA CNPQ/MCTI 25/2022 - Linha 2.

O projeto de pesquisa propõe o estudo da estabilidade de tensão de um sistema elétrico de potência considerando os parâmetros reais das linhas de transmissão trifásicas, obtidos por meio de técnicas de identificação de sistemas aplicadas a medidas provenientes dos terminais emissor e receptor da linha. A literatura técnica mostra que a estabilidade de tensão de um sistema é diretamente relacionada aos parâmetros presentes na matriz de admitância do mesmo, que é constituída pelos elementos primitivos da rede (geradores, transformadores, linhas, cargas). No entanto, a abordagem convencional considera que essa matriz é fixa, ou seja, desconsidera a dinâmica dos parâmetros ao longo do tempo, bem como as aproximações inicias usadas para obtê-los. Sendo assim, tal abordagem apresenta um erro intrínseco relacionado a acurácia com que os parâmetros são utilizados. Dessa forma, com base em uma ampla revisão bibliográfica, objetiva-se o desenvolvimento de métodos alternativos que sejam capazes de incorporar a estimação em tempo real dos parâmetros das linhas de transmissão que compõe o sistema ao estudo da estabilidade de tensão. O desenvolvimento proposto representa uma nova abordagem aplicada ao estudo da estabilidade de tensão, até então não utilizada em sistemas de potência, determinando assim o caráter inovador da pesquisa (Proc. 2021/01325-7).

O projeto de pesquisa propõe o desenvolvimento de novos métodos para estimação dos parâmetros elétricos de linhas de transmissão por meio de registros oscilográficos nos terminais emissor e receptor, obtidos por meio de dispositivos de medição digitais. Conhecendo-se as formas de onda das correntes e tensões no domínio do tempo em ambos os terminais da linha transmissão, supõe-se que as matrizes de impedância e admitância da linha podem ser estimadas por meio das equações diferenciais referentes à representação da linha por circuito À equivalente. No entanto, a literatura técnica mostra que tal técnica não é um procedimento trivial e apresenta restrições tanto em métodos desenvolvidos no domínio do tempo quanto no domínio da frequência. Dessa forma, com base em uma ampla revisão bibliográfica, propõe-se o desenvolvimento de métodos alternativos, utilizando um conjunto de técnicas de identificação de sistemas amplamente utilizados em processamento de sinais e processos diversos. O desenvolvimento proposto representa uma nova abordagem aplicada à identificação dos parâmetros de linhas de transmissão por meio de medições de corrente e tensão, até então não utilizada em sistemas de potência, determinando assim o caráter inovador da pesquisa (Proc. FAPESP 2019/05381-9).

O projeto de pesquisa propõe uma análise do comportamento de sistemas de transmissão em corrente contínua (High Voltage Direct Current - HVDC) frente transitórios eletromagnéticos resultantes de impulsos atmosféricos. Serão analisadas várias topologias de rede (monopolar, bipolar e multiterminal) e o comportamento dos conversores do tipo fonte de tensão VSC (Voltage Source Converter - VSC), em função da incidência de descargas atmosféricas tanto na rede conectada ao terminal em corrente alternada CA quanto em corrente contínua CC. Com base nos resultados obtidos a partir da modelagem e simulação computacional das várias topologias de sistemas VSC-HVDC, será avaliado o desempenho da proteção fazendo uso de varistores de óxido metálico convencionais, junto aos terminais CA e CC dos conversores por fonte de tensão, ressaltando que tal técnica encontra-se madura apenas em sistemas HVDC compostos por conversores do tipo fonte de corrente (Line Commuted Converter - LCC), amplamente utilizados para transmissão de energia elétrica ponto a ponto por longas distâncias. Dessa forma, propõe-se uma análise criteriosa sobre aspectos técnicos e operacionais dos modernos sistemas VSC-HVDC em resposta aos transitórios eletromagnéticos resultantes de impulsos de corrente e tensão com frente de onda íngreme, visto que tal assunto é praticamente inexplorado pela literatura técnica clássica e recente sobre o objeto de estudo (Auxilio Regular FAPESP, Proc. 2018/10952-2).

Este projeto propõe o desenvolvimento de novos métodos para estimação de parâmetros elétricos de linhas de transmissão por meio de registros oscilográficos de eventos, obtidos por meio de relés digitais. Conhecendo-se as formas de onda das correntes e tensões durante a ocorrência de uma falta, em ambos os terminais da linha transmissão, supõe-se que as matrizes de impedância e admitância da linha podem ser obtidas por meio das equações diferenciais na representação da linha no domínio do tempo. No entanto, a literatura técnica mostra que a estimação dos parâmetros de linhas de transmissão não é um procedimento trivial e apresenta diversas restrições tanto em métodos desenvolvidos no domínio do tempo quanto no domínio da frequência. Nesse contexto e com base em uma ampla revisão bibliográfica, o projeto em questão propõe o desenvolvimento de métodos alternativos, utilizando um conjunto de técnicas de identificação de sistemas amplamente utilizados na teoria de controle e processos industriais. Dessa forma, o desenvolvimento proposto representa uma nova abordagem aplicada à identificação dos parâmetros de linhas de transmissão por meio de medições de corrente e tensão, até então não utilizada em sistemas de potência, determinando assim o caráter inovador do projeto. Em suma, propõe-se a utilização de ferramentas de identificação de sistemas na estimação dos parâmetros de linhas de transmissão por meio de registros de falta. Dessas ferramentas é possível citar Auto Regressiva com Entrada Exógena (Auto-Regressive with Exogenous Input - ARX), FIR (Finite Impulse Response), Auto Regressiva com Média Móvel e Entrada Exógena (AutoRegressive Moving Average with Exogenous Input - ARMAX), Modelo de Erro na Saída (Output Error - OE), Box-Jenkins (BJ) e Filtro de Kalman (Projeto Universal CNPq, faixa B, Proc. 408681/2016-0)

A energia eólica é uma das formas de geração de eletricidade que mais cresce no mundo. A utilização de energia eólica no Brasil ainda é pequena, no entanto, está em forte crescimento. Desta maneira, o entendimento do funcionamento dos geradores eólicos é de fundamental importância para o controle e proteção destes equipamentos. Nos geradores eólicos há uma crescente utilização de eletrônica de potência. Um tópico de pesquisa ainda pouco explorado é análise dos transitórios eletromagnéticos que ocorrem nos aerogeradores durante a ocorrência de faltas nos geradores elétricos. Sobretudo quando estes estão associados a conversores/inversores de potência. O objetivo principal deste projeto é a proposição de novas técnicas de proteção para aerogeradores baseados em geradores de indução duplamente alimentados e geradores síncronos de rotor bobinado. Para tanto, será realizado um extenso levantamento bibliográfico seguido da avaliação das técnicas de proteção atualmente empregadas e propostas para aerogeradores de velocidade variável. O entendimento do comportamento transitório dos aerogeradores será fundamental para a proposição de técnicas inovadoras de proteção. O estudo do comportamento transitório será realizado por meio de simulações e ensaios realizados em laboratórios em máquinas elétricas reais. Além disso, as formas de ondas coletadas em conjunto com as informações obtidas nas simulações servirão para testar o desempenho das técnicas de proteção sob avaliação (Proc. FAPESP 2017/09554-0).

O projeto de pesquisa propõe uma ampla revisão bibliográfica sobre as principais características técnicas, operacionais e construtivas de para-raios de óxido metálico, amplamente utilizados em sistemas de energia elétrica para contenção de transitórios eletromagnéticos resultantes de impulsos atmosféricos e manobras. Com base nas referências clássicas e no estado da arte sobre o objeto de estudo, o modelo equivalente de para-raios de óxido metálico será representado por meio de um circuito elétrico equivalente, abordado de diversas formas na literatura técnicas. Propõe-se a modelagem do para-raios junto a um sistema de transmissão convencional e simulação de transitórios eletromagnéticos fazendo uso de ferramentas computacionais, tais como o Alternative Transient Program - ATP e o software comercial PSCAD. Serão analisados transitórios resultantes de impulsos atmosféricos e de manobra, seguindo a norma técnica vigente sobre ensaios em alta tensão descrita pela International Electrotechnical Commission - IEC (Proc. FAPESP 2016/16078-7)

Diversos trechos de linha de transmissão, compostos por torres com 120 a 350 metros de altura, são propostos para superar barreiras naturais e de ordem técnica em alguns países asiáticos e também na interconexão da região norte do Brasil com o Sistema Interligado Nacional (SIN). As características geométricas e do meio em que essas torres estão imersas influenciam diretamente no desempenho elétrico desses sistemas, considerando que tais fatores são intrinsecamente relacionados aos parâmetros elétricos desses trechos, tanto em regime permanente quanto transitório. Em uma primeira abordagem, propõe-se a avaliação das principais variações elétricas desses trechos em relação a uma seção de linha convencional, com aproximadamente 40 metros de altura. Serão analisados e comparados os parâmetros elétricos e as características de propagação nos dois trechos, com altura elevada e convencional. Na segunda etapa, será avaliada a compatibilidade na utilização dos modelos convencionais de torres, utilizados no estudo de transitórios rápidos e impulsivos (descargas atmosféricas), na simulação de transitórios eletromagnéticos nos trechos de linha com altura elevada. Propõe-se uma avaliação da impedância de surto e possíveis sobretenções em função da altura da torre e dos métodos utilizados para modela-la. As mesmas técnicas desenvolvidas para modelagem de torres pode ser facilmente estendida para modelagem de malhas ou eletrodos de aterramento dessas mesmas estruturas ou de diversas outras instalações elétricas ou prediais (Auxilio Regular FAPESP, Proc. 2015/10204-8)

Desenvolvimento de um novo método de estimação dos parâmetros elétricos de linhas de transmissão em função das correntes e tensões de fase medidas nos dois terminais da linha durante a ocorrência de faltas. O método proposto será aplicado na estimação dos parâmetros de linhas trifásicas assimétricas com comprimento variável. Sabe-se que um sistema de transmissão é caracterizado pelos parâmetros elétricos da linha; portanto, o conhecimento prévio desses parâmetros resulta em uma estimação mais precisa das possíveis correntes de curto-circuito, análise de possíveis faltas e ajuste adequado da proteção (FAPESP Proc. 2013/00974-5)

Para-raios de distribuição são largamente utilizados pelas empresas de energia elétrica na proteção de redes de distribuição aéreas. Atualmente, a grande maioria dos para-raios adquiridos pelas empresas distribuidoras são do tipo poliméricos, com uma demanda de aquisição média anual da ordem de 500.000 unidades. Informações das distribuidoras de energia apontam para um aumento crescente nos índices de falhas de para-raios, em especial quando aplicados em regiões com ambientes contaminados e com variações significativas de umidade ao longo ao ano. A justificativa deste projeto resulta da necessidade de um estudo científico mais detalhado desses efeitos sobre o comportamento elétrico e mecânico dos para-raios, de modo a obter um melhor entendimento dos mecanismos de degradação associados a esses efeitos sobre os diferentes projetos construtivos e materiais utilizados nos pára-raios poliméricos permitindo, desta forma, a redução dos índices de falhas nas empresas do Grupo Energisa

Esse projeto está vinculado ao Programa de Doutorado Sanduiche no Exterior - PDSE (Proc. 4570-11-1) da CAPES. Visa o desenvolvimento de modelos adequados para simulação de perturbações e faltas resultantes de transitórios eletromagnéticos rápidos e impulsivos em sistemas de transmissão de energia elétrica