PPGEEL PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC Telefone/Ramal: Não informado http://propg.ufabc.edu.br/ppgeel
Projetos de Pesquisa

Título: Projetos de Pesquisa dos Docentes do Programa

 


Título: OPERAÇÃO, PLANEJAMENTO E REGULAÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA

 

Professor Responsável: Thales Sousa

 

O desenvolvimento tecnológico e o aumento da demanda, associados a diversificação da matriz de energia elétrica, têm trazido diversos desafios no âmbito da operação e do planejamento dos Sistemas Elétricos de Potência (SEP). Neste sentido, a intermitência das fontes renováveis, eólica e solar, e a nova dinâmica imposta às redes elétricas têm aumentado o número de pesquisas com o objetivo de mitigar possíveis impactos dessas características à operação das mesmas. Ademais, existe um conjunto de regras e requisitos que devem ser atendidos quando da operação e do planejamento dos SEP.

Assim, o presente projeto contempla os seguintes temas de pesquisa:

- Análise do impacto de novas regras regulatórias na operação e planejamento de sistemas elétricos de potência;

- Análise e valoração do fornecimento de Serviços Ancilares em sistemas elétricos de potência;

- Impacto da conexão de novas tecnologias, veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia, nas redes elétricas;

- Modelagem e análise do desempenho operativo de fontes intermitentes em sistemas elétricos de potência.

 

Título: PROJETO, FABRICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE MICRO/NANO DISPOSITIVOS FOTÔNICOS E ELETRÔNICOS EM WAFERS E SUBTRATOS FLEXÍVEIS

  

 

Professor Responsável: Segundo Nilo Mestanza Muñoz


 

O desenvolvimento de micro/nanodispositivos é um assunto interdisciplinar que demanda a integração de diversas áreas de pesquisa. Assim, estes dispositivos oferecem um grande potencial para desenvolver novas estruturas capaz de captar e transmitir informações diversas, por exemplo, Micro/nanosensores. Além disso, o recente progresso da nanotecnologia ganhou popularidade, causando a expansão de suas aplicações em diversas áreas. Nosso projeto está direcionado à pesquisa básica e aplicada de micro/nanodispositivos, incluindo microeletrônica, nanofotônica e novos materiais. Dentro dos objetivos associados a este projeto, destacam-se duas áreas:

 

* Parte experimental: voltada para a multidisciplinaridade com pesquisa quantitativa, básica e aplicada nas áreas de microeletrônica, microfotônica, materiais 0D, técnicas de fabricação, dispositivos baseados em nanomateriais tais como {sensores químicos, biomédicos, metamaterias (supercapacitores) e baterias}, prototipagem-3D {novos elementos de prototipagem rápida, eletrônica impressa (sensores flex feito por tinta condutiva a partir de nanopartículas), dispositivos impressos com fios condutores, próteses {mecânica/elétrica e mioelétrica)};

 

* Modelagem e análise de sistemas de comunicação: visa modelar e fazer simulações computacionais de parâmetros em casos de sensoriamento de hipertermia de tumores, utilizando nanopartículas magnéticas.

 




Título: ANÁLISE E OTIMIZAÇÃO DAS NOVAS REDES DE ENERGIA ELÉTRICA

 

Professor Responsável: Edmarcio Antonio Belati

 

As redes de energia elétrica vêm passando por transformações, principalmente pela inserção de geração distribuída (GD), dispositivos FACTS, armazenadores de energia (AE), além da mudança do consumo de energia, como exemplo, os carros elétricos. Buscando um planejamento e operação otimizados, várias ferramentas computacionais vêm sendo desenvolvidas. Os problemas clássicos, como exemplo, alocação de GD, alocação de dispositivos FACTS, reconfiguração da rede de distribuição (RRD) e despacho ótimo da geração, estão sendo resolvidos considerando as transformações das redes de energia. As GDs renováveis, como a geração fotovoltaica (GF) e a geração eólica (GE), vêm apresentando grande crescimento, com perspectivas de manutenção dessa trajetória. Outro destaque é a inserção de AE nas redes.


Neste contexto existe um leque de oportunidades de pesquisa voltadas para análise e otimização das redes de energia. Para tanto é necessário o desenvolvimento ou uso de ferramentas computacionais, que empregam diferentes técnicas, como exemplo as meta-heurísticas baseadas na natureza (PSO, FPA, SOS, dentre outras) e técnicas clássicas voltadas para programação linear e não linear. Para tanto é possível utilizar as linguagens de programação: OCTAVE, MATLAB, AMPL e PHTHON.


De forma resumida esse projeto ataca os seguintes problemas:
• Alocação de geração distribuída considerando fontes intermitentes;
• Controle de armazenadores de energia visando a minimização das perdas e melhora do perfil de tensão;
• Reconfiguração de rede com geração intermitente (solar e eólica);
• Despacho de unidades termoelétricas considerando a minimização das perdas e custo da energia.

Alunos interessados nestes temas são bem-vindos.

 

 

Título: ALOCAÇÃO OTIMIZADA DE CONCENTRADORES INTELIGENTES EM REDES DE BAIXA TENSÃO COM RECURSOS ENERGÉTICOS DISTRIBUÍDOS 

Professor Responsável: Joel David Melo Trujillo

 


Durante muitos anos, o planejamento e operação das redes de distribuição de baixa tensão foram feitos com base nas curvas de carga estimadas a partir de valores históricos registrados em campanhas de medição. Essa estratégia tem sido revista com a modernização dos sistemas de distribuição, onde as empresas concessionárias de energia elétrica têm utilizado concentradores inteligentes para coletar informações dos consumidores de baixa tensão. Porém, em redes elétricas extensas como no Brasil, a instalação de tais concentradores é bastante desafiadora e demanda um alto investimento. Por outro lado, consumidores em áreas urbanas estão usando cada vez mais recursos energéticos distribuídos como, por exemplo, sistemas fotovoltaicos e veículos elétricos. A utilização massiva desses recursos permite a criação de zonas de agregação a partir da região de cobertura dos concentradores para oferecer novas estruturas de mercado. Neste projeto de pesquisa, propõe-se desenvolver metodologias que auxiliem as empresas concessionárias na alocação ótima de concentradores inteligentes e criação de zonas de agregação. As zonas de agregação permitirão obter informações necessárias para o planejamento das redes de baixa tensão e para a análise de novas estruturas de mercado que possam surgir pelo uso de recursos energéticos distribuídos. Nessas metodologias serão consideradas tanto as características locais da zona de concessão das empresas distribuidoras, como as restrições relacionadas às tecnologias de comunicação usadas entre os concentradores e medidores inteligentes. Os objetivos específicos associado a este projeto são:


·      Desenvolver uma modelagem adequada para caracterizar a distribuição de recursos energéticos distribuídos na zona de estudo do problema;

·      Comparar técnicas de alocação ótima de concentradores inteligentes, considerando maximizar a observabilidade dos sistemas de distribuição e minimizar os seus custos de instalação e operação;

·      Propor estratégias de otimização de preços com restrições de rede para servir de suporte à participação de prosumers nos mercados de energia;

·      Analisar cenários de penetração de recursos energéticos distribuídos e as zonas de agregação que podem ser formados dentro de zonas urbanas. 

 

 

TÍTULO: DESENVOLVIMENTO DE SENSORES MINIATURIZADOS PARA DETECÇÃO DE VOCs BASEADOS EM MATERIAIS NANOESTRUTURADOS

 

Professor Responsável: Michel Oliveira da Silva Dantas

 

A monitoração e controle de espécies gasosas são primordiais em inúmeros processos industriais e acadêmicos, além de sua importância estar relacionada também com a integridade física de pessoas e a proteção do meio ambiente. O monitoramento contínuo de gases específicos pode ser efetuado através de equipamentos constituídos por sensores capazes de converter a presença de um determinado gás ou vapores com traços de gases em sinais elétricos. No entanto, a qualidade destes equipamentos está relacionada tanto com a capacidade de detecção como também pelo tratamento do sinal gerado por estes sensores. A elevada demanda por equipamentos mais precisos e compactos tem incentivado a pesquisa e o desenvolvimento de novos sensores. Desta forma, este projeto trata dos seguintes pontos específicos para alcançar os objetivos propostos:

- TIPOS DE NANOMATERIAS E FORMAS DISPONIVEIS PARA CONFECÇÃO DOS SENSORES MINIATURIZADOS: Pretende-se explorar principalmente nanotubos de carbono (CNT Carbon Nanotubes), grafeno, óxido de grafeno, e nanofios de óxido de zinco (ZnO) para desenvolvimento dos sensores;

- ESTUDO DE PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DOS SENSORES: Para a confecção dos sensores serão estudados os seguintes processos de deposição destes
nanomateriais em substratos: a deposição física (casting), a deposição eletroforética (EPD) e a deposição dieletroforética (DEP), além de métodos de microfabricação em silício para confecção de microeletrodos tridimensionais;

- CARACTERIZAÇÃO DOS DISPOSITIVOS: Os dispositivos fabricados serão caracterizados de duas maneiras distintas: em pressão ambiente (dispositivos com eletrodos planares interdigitados) e em vácuo (dispositivos com eletrodos tridimensionais). Almeja-se determinar características elétricas como condutividade e impedância dos dispositivos, buscando relacioná-las tanto com os parâmetros de processo adotados na fabricação dos dispositivos como com o ambiente gasoso a que serão submetidos. Técnicas de pós processamento de sinais baseadas em inteligência computacional também podem ser empregadas para melhorar a seletividade de detecção de gases.

 

 

 

Título: Aplicação de software-defined radios em compatibilidade eletromagnética (EMC) e rádio-frequencia (RF)

 

Professor Responsável: Marcelo Perotoni

 

Software-defined radios (SDRs) vem se popularizando como potentes instrumentos de baixo custo e amplo leque de aplicação, substituindo soluções baseadas em instrumentação comercial similares. Ferramentas de software livre (GNU Radio, Python) são usadas para articular a conexão com o hardware. Algumas aplicações em destaque já avaliadas no projeto:

 

1) Sistema para medição da potência de RF outdoor em canais celulares ou TV Digital, conectado a GPS e Raspberry PI.

 

2) Medida de potência de RF movida por um robot autônomo, para medida em ambiente indoor, faixa de sinais celulares, WiFi, LORA, etc.

 

3) Imageamento em campo próximo (near-field) para detecção de problemas de emissões eletromagnéticas usando sondas de campo magnético ou elétrico, tendo por base uma mesa posicionadora de 3 eixos.

 

4) Uso de SDR para aplicações de radar e imageamento, na faixa de micro-ondas.

 

5) Avaliação de SDRs para quantificar níveis de qualidade e melhora da capacidade em canais MIMO, com antenas descorrelacionadas, faixa UHF (TV Digital).

 

6) Desenvolvimento de jammers (geradores de ruído) para interrupção de serviços de telecomunicação.

 

 

 

 

Título: Desenvolvimento de metodologias para análise e melhoria da segurança dinâmica e estática de redes de energia elétrica com geração eólica e fotovoltaica

  

Professora Responsável: Ahda Pavani

 

 

Os níveis cada vez mais elevados de geração eólica e solar conectados em diferentes configurações de redes elétricas requerem análises detalhadas do impacto que essa geração tem na operação da rede, assim como o desenvolvimento de metodologias de controle para minimizar os impactos dessas fontes de geração na operação da rede. O projeto tem como objetivo estudar, analisar e propor metodologias de controle e uso dos recursos de unidades ou centrais de geração eólica e fotovoltaicas para manter a operação estável e segura tanto na transmissão quanto na distribuição, na qual pode operar como microrrede. Sendo os objetivos específicos classificados em duas áreas: (a) inclusão da geração eólica na análise de segurança de sistemas de potência; e (b) operação e controle de microrredes com geração eólica e fotovoltaica, sendo os objetivos específicos associados a esses dois tópicos descritos a seguir:

 

Inclusão da geração eólica na análise de segurança de sistemas de potência:

  • 1) Avaliação do impacto da proteção de centrais de geração eólica na estabilidade do sistema elétrico de potência.
  • 2) Modelagem de centrais de geração eólica em programas de análise de estabilidade de tensão.
  • 3) Desenvolvimento de metodologia para incluir geração eólica como controle preventivo para melhoraria da estabilidade de tensão de sistemas elétricos de potência.
  • 4) Estudo e análise do desempenho de métodos para suporte de frequência por centrais de geração eólica em sistemas elétricos de potência.

 

Operação e controle de microrredes com geração eólica e fotovoltaica:

  • 5) Estudo e desenvolvimento de métodos para manter a estabilidade de frequência microrredes durante transição para operação ilhada.
  • 6) Desenvolvimento de estratégias de controle para compensação de desequilíbrios de tensão em microrredes utilizando os conversores dos geradores eólicos.
  • 7) Desenvolvimento de metodologia para o agrupamento em microrredes tendo como objetivo aumentar a confiabilidade da rede elétrica.

 

 

 

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