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Mestrado em Engenharia Elétrica e Computação

 

Projetos

ANÁLISE DE MANTENABILIDADE, DISPONIBILIDADE E CONFIABILIDADE DE SISTEMAS CRÍTICOS

Docente responsável: Guilherme de Oliveira Kunz
Descrição: Este projeto consiste em propor métodos de análise que avaliem adequadamente a mantenabilidade, disponibilidade e confiabilidade de controladores utilizados em sistemas de proteção, supervisão e controle de sistemas de tempo real crítico (mecânicos e elétricos). Para compor uma abordagem que inclua a análise de falhas do sistema físico, da estrutura de comunicação e do controlador optou-se por utilizar autômatos estocásticos híbridos. O principal objetivo deste projeto está na avaliação de sistemas de proteção, operação e supervisão e propor ajustem que permitam baixa taxa de falhas e minimize suas consequências.

ANÁLISE DE SISTEMAS DE PROTEÇÃO E CONTROLE
Docente responsável: Daniel Motter
Descrição: Sistemas de proteção e controle são essenciais à operação adequada do sistema elétrico de potência. O sistema de proteção visa isolar e eliminar faltas, de forma a evitar que o defeito provoque maiores consequências. Já o sistema de controle permite suprir necessidades operativas na rede, como manter níveis adequados de frequência e tensão, por exemplo. O objetivo deste projeto de pesquisa é identificar, analisar e propor metodologias de análise de proteção e controle em sistemas elétricos de potência. Espera-se que como resultados sejam identificadas situações operativas e metodologias que auxiliem na operação e proteção dos sistemas elétricos de potências.

ANÁLISE E CONTROLE NÃO-LINEAR APLICADOS
Docente responsável: Romeu Reginatto
Descrição: Neste projeto aborda-se a aplicação de ferramentas de análise e controle de sistemas não-lineares em problemas de controle associados a aplicações específicas ou a classes de sistemas de interesse. Uma classe de sistemas que tem sido explorada é o caso dos sistemas com restrições no controle, incluindo estratégias de anti-windup. Outra aplicação de interesse neste projeto é o controle de motores de indução utilizando técnicas de orientação de campo e, mais recentemente, do gerador de indução aplicado a sistemas de geração eólica.


ANÁLISE INTELIGENTE DE DADOS
Docente responsável: Huei Diana Lee
Descrição: Este projeto tem como objetivo desenvolver metodologias e ferramentas que apoiem a análise inteligente de dados com foco na área biomédica. Três dis principais temas incluem: (1) mapeamento de informações, a partir de laudos médicos e formulários contendo informações médicas, para bases de dados estruturadas; (2) extração de características e análise de imagens biomédicas e (3) modelagem e análise de dados biomecânicos.

AVALIAÇÃO DE MÉTODOS DE INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL PARA DETECÇÃO DE ATAQUES COMPUTACIONAIS
Docente responsável: Renato Bobsin Machado
Descrição: O presente trabalho de pesquisa situa-se na área de segurança de redes computacionais e de informações, especificamente na detecção de intrusões empregando métodos de Inteligência Artificial (IA). Para esse propósito será realizado um levantamento do estado da arte referente a métodos de segurança para redes corporativas, em nuvem e IoT. Posteriormente serão avaliados e propostos métodos de detecção híbridos baseados em técnicas de IA, tais como: Redes Neurais Artificiais, algoritmo k-Nearest Neighbors, algoritmos evolutivos e algoritmos neuro-evolutivos. O objetivo maior é combinar tais métodos com a finalidade de alcançar melhores índices de detecção de ataques em relação as estas mesmas técnicas abordadas de maneira individual.

CLASSIFICAÇÃO AUTOMÁTICA DE LESÕES MAMÁRIAS ATRAVÉS DE PROCESSAMENTO DE IMAGENS DE ULTRASSOM.
Docente responsável: Adriana Tokuhashi Kauati.
Descrição: A análise de imagens de ultrassom é uma das técnicas mais pesquisadas como alternativa para classificar lesões mamárias em conjunto com outras formas de diagnóstico, como o exame de mamografia, por exemplo. A análise deste tipo de imagem diretamente por um especialista acarreta diversos problemas e dificuldades, principalmente devido a ruídos adquiridos no processo de captura da imagem e a interpretação subjetiva do operador/especialista. Para diminuir a dependência do operador e auxiliar no diagnóstico pretende-se desenvolver estudar as etapas de um de sistemas CAD (Computer-aided diagnosis) de detecção e classificação automática nódulos mamários em imagens de ultrassom. Para desenvolvimento do sistema será utilizado um banco de dados, disponibilizado pelo Laboratório de Ultrassom do PEB/COPPE / UFRJ, contendo as imagens segmentadas com 22 atributos extraídos e classificadas por especialistas. Neste projeto no sistema final o usuário facilmente carregará uma imagem de ultrassom de mama e obterá uma classificação automática do nódulo em normal ou patológico.

ESTUDO DE MÉTODOS ALTERNATIVOS PARA A APLICAÇÃO EM ANÁLISES DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA
Docente responsável: Carlos Roberto Mendonça da Rocha
Descrição: A função de um Sistema Elétrico de Potência é propiciar que a energia elétrica produzida pela industria chegue até os consumidores seguindo critérios de segurança e de qualidade.Este sistema é extremamente complexo, e fica difícil representa-lo sem realizar alguma setorização. Assim, é comum dividi-lo em termos de seus principais agentes: Sistema de Geração, Sistema de Transmissão e Sistema de Distribuição. O Transformador de Potência é um equipamento que é utilizado amplamente no sistema de potência, é encontrado em aplicações nos Sistemas de Geração, Transmissão e Distribuição. A principal função deste dispositivo para o sistema, é a sua capacidade de adequar os níveis de tensão, através da elevação ou do rebaixamento da tensão, contribuindo para que ocorra a melhor transferência de potência entre regiões com a menor perda de energia possível. O equipamento também contribui isolando eletricamente cada região com nível de tensão diferente. Em sua forma de operação, os transformadores de potência estão sujeitos a perdas, que estão relacionadas à dispersão de fluxo de campo magnético, perdas de histerese, perdas devido a magnetização do núcleo, perdas por corrente de Foucault e perdas no cobre. Assim, neste contexto, a proposta deste projeto de pesquisa vem de encontro à necessidade de avaliação do equipamento, através de análises, considerando métodos alternativos, no que diz respeito à sua operação no sistema.

ESTUDO E CARACTERIZAÇÃO DE NOVOS SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA ATRAVÉS DE BATERIAS DE SÓDIO
Docente responsável: Ricardo Luiz Barros de Freitas
Descrição: Atualmente existe uma imensa tentativa de crescimento de fontes renováveis de energia, visando principalmente mitigar os efeitos negativos ao meio-ambiente dos combustíveis fósseis. Fontes renováveis em geral, tais como as fontes solar e eólica, tem características de geração intermitente, assim há também uma busca por formas de reduzir as intermitências e tornar estas formas de geração confiáveis ao sistema elétrico. O armazenamento de energia pode ser um aliado no crescimento das fontes renováveis de energia. O armazenamento de energia através dos diversos dispositivos disponíveis pode vir a mitigar as variações de potência, aumentar a flexibilidade do sistema e permitir o armazenamento e despacho da eletricidade gerada por fontes de energia intermitentes. Assim, nota-se uma possível solução para a inserção das fontes renováveis de energia no sistema elétrico. Neste contexto apresenta-se a tecnologia das baterias ZEBRA (Zero Emissions Battery Research), ou baterias de sódio-níquel (Na-NiCl2), que é a denominação para as baterias que utilizam sódio (Na) e cloreto de níquel (NiCl2) como eletrodos e um eletrólito cerâmico sólido denominado beta-alumina (β’’- Al2O3). Além disso, há também a presença de um segundo eletrólito, este em forma líquida, denominado tetracloretoaluminato de sódio (NaAlCl4), o qual se dissocia em íons Na+ e AlCl4- permitindo a condução de íons de sódio através da superfície da beta-alumina e a zona de reação na superfície do eletrodo de NiCl2, tendo função principal no caso de falhas de células, permitindo a continuação do funcionamento da bateria. A temperatura de fusão de 157ºC do NaAlCl4 determina a mínima temperatura de operação da célula, porém a ótima temperatura de operação situa-se entre 270 e 350ºC, pois neste intervalo a contribuição do eletrólito Na-Beta para o aumento da resitência interna da célula é mínima. Esta temperatura de operação faz com que a bateria de Na-NiCl2 esteja entre as baterias de alta temperatura. A tensão de circuito aberto da célula de Na-NiCl2 a 300ºC é de 2,58 V e a energia específica é de aproximadamente 788 Wh/kg. A modelagem dinâmica das baterias de Na-NiCl2 apresentam-se como uma ferramenta essencial para o desenvolvimento da tecnologia. Modelos precisos de baterias podem auxiliar tanto na fase de desenvolvimento do projeta, para auxiliar na escolha e no dimensionamento da tecnologia, assim como no auxílio durante a operação em tempo real da bateria, para estimar de maneira precisa a resposta da bateria a determinadas condições de carga. As quatro principais categorias de modelos de bateria: modelos eletroquímicos, analíticos, estocásticos e elétricos, dentre os quais destaca-se o modelo elétrico, o qual utiliza circuitos elétricos equivalentes compostos por fontes de corrente, fontes de tensão, resistores e capacitores na representação do comportamento dinâmico das baterias. Modelos elétricos atingem uma eficácia de que está entre os modelos eletroquímicos e matemáticos (entre 1 a 5%) e, para aplicações na área da engenharia elétrica, são mais úteis, intuitivos e de mais fácil análise, principalmente se utilizados em aplicações de simulações de circuitos elétricos. Assim, para aplicações estacionárias, principalmente em sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia, os modelos elétricos se mostram como uma boa opção, devido a sua fácil adaptação em diferentes modelos que tenham forma de circuito elétrico. Diante do contexto apresentado, o presente trabalho tem como objetivo de elaborar e caracterizar um modelo na forma de circuito elétrico equivalente que represente o comportamento dinâmico das baterias de Na-NiCl2 de forma aproximada ao comportamento dinâmico de uma bateria de Na-NiCl2. Esse modelo será aplicado a uma célula que seja de fácil adaptabilidade para baterias compostas por diversas células conectadas.

MÉTODOS ALTERNATIVOS DE SINTONIA DE CONTROLADORES NÃO LINEARES UTILIZANDO INFORMAÇÃO DINÂMICA DE SISTEMAS DE PROPULSÃO
Docente responsável: Carlos Henrique Farias dos Santos
Descrição: Este projeto tem como objetivo o desenvolvimento de técnicas de sintonia de controladores não lineares aplicados à robótica móvel, utilizando as informações dinâmicas do próprio sistema a controlar. Com esta abordagem, pretende-se melhorar o desempenho e reduzir o consumo de energia.


MODELAGEM E ANÁLISE DE SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA
Docente responsável: Adriano Batista de Almeida.
Descrição: Este projeto tem como objetivo a criação de uma base de conhecimentos e um conjunto de protótipos computacionais com a finalidade de avaliar o planejamento e operação dos sistemas de energia elétrica devido ao aumento da inserção de geradores distribuídos, a inserção de microrredes ao sistema, e ao advento das redes inteligentes de energia elétrica.


OPERAÇÃO, PLANEJAMENTO E INVESTIMENTO EM SISTEMAS ELÉTRICOS COM GERAÇÃO DISTRIBUÍDA
Docente: Roberto Cayetano Lotero
Descrição: Devido à introdução da GD na rede elétrica, a hipótese de que os fluxos na rede de transporte são bastante previsíveis e que as redes de distribuição são passivas não é totalmente correta. Portanto, um novo enfoque do planejamento e da operação do sistema deve ter em conta os novos requisitos impostos pela GD, assim como o papel desempenhado pelos investidores privados. Para dar resposta a alguns destes problemas, o objeto deste projeto consiste em definir uma estrutura metodológica para estabelecer estratégias de expansão na rede elétrica, considerando algumas regras que favoreçam o s investimentos em GD. A ênfase é dada ao planejamento energético regional incorporando GD, haja vista que esta última pode ser vista como uma solução para o atendimento local/regional da demanda de energia elétrica e/ou térmica. A estrutura de modelagem buscará incorporar as características e requerimentos da região sob análise, porém, permitindo a integração às soluções globais. Para conseguir os resultados desejados é proposto um modelo modularizado que contemple: um modelo de simulação da operação do sistema elétrico regional, um modelo de previsão de demanda de energia elétrica regional, um modelo de definição de alternativas de suprimento que incorpore a análise de fatores sociais e ambientais, um modelo de investimento em GD, um modelo de expansão da rede onde existe GD, um modelo de análise financeira da empresa distribuidora regional e um modelo de tarifas. Um conjunto de ferramentas tais como: aprogramação matemática, modelos microeconomicos, técnicas de planejamento e modelos de análise de riscos serão utilizados para alcançar os objetivos propostos.


OTIMIZAÇÃO E PLANEJAMENTO DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA
Docente: Carlos Roberto Mendonça da Rocha
Descrição: Este projeto focaliza a pesquisa na área de sistemas de energia elétrica, com ênfase nos aspectos de planejamento e análise, nos segmentos de geração, transmissão e distribuição de energia. O Planejamento tem uma função primordial no setor elétrico brasileiro, devido ao impacto desse bem público (energia elétrica) na sociedade. Para que a produção deste bem chegue aos consumidores brasileiros é necessário um intrincadosistema de componentes sendo necessário a elaboração de metodologias, modelos e ferramentas para a correta expansão do sistema. Desta maneira, este projeto engloba assuntoscomo: algoritmos para otimização, modelagem matemática, programação linear, programação não linear, planejamento de sistemaselétricos.


PD-2866-0452/2017 - DESENVOLVIMENTO NACIONAL DE SISTEMA DE ARMAZENAMENTO PADRÃO DE ENERGIA COM BATERIAS RESIDENCIAIS (SÓDIO-NÍQUEL) E CONTROLE INTELIGENTE PARA O ARMAZENAMENTO DISTRIBUÍDO EM REDES DE BAIXA TENSÃO
Docente responsável: Oswaldo Hideo Ando Junior
Descrição: Produzir Protótipos de um Sistema Híbrido Modular Transportável (SHMT) para o Armazenamento e Gerenciamento da Qualidade da Energia Elétrica (software + hardware + supervisório) para operar em MT e BT. (i) Armazenamento de EE: consistirá de um banco de baterias que permitirá a gestão e a otimização da demanda, simultaneamente, para armazenamento e/ou despacho no sistema elétrico de recursos energéticos renováveis. (ii) Gerenciamento da QEE: Sistema em paralelismo infinito e rede ativa permitindo atuar em tempo real ou via supervisório permitindo controlar o despacho da energia tornando o sistema estático em dinâmico (Smart Grid) contribuindo para estabilidade do sistema elétrico frente às oscilações e intermitências causadas pela inclusão das fontes renováveis e da geração distribuída no Sistema Elétrico.

PLANEJAMENTO E OPERAÇÃO DE SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA NOS NOVOS PARADIGMAS DE REDES ATIVAS
Docente responsável: Oswaldo Hideo Ando Junior
Descrição: Recursos energéticos distribuídos; automação; comunicação eficiente em tempo real; estruturas de mercado; economia compartilhada; e outras tecnologias "disruptivas" estão se inserindo cada dia com mais força nos sistemas elétricos de potência, em especial nos sistemas de distribuição, levando o setor a mudar os paradigmas de planejamento e operação destas redes, antes consideradas passivas, para serem ativas, tanto no lado da oferta como da demanda. Assim, se faz necessário o desenvolvimento de novos modelos matemáticos e técnicas de solução para incorporar estas tecnologias nas atividades de planejamento e operação. Neste projeto de pesquisa se englobam vários subprojetos que tratam com diferentes problemas, como por exemplo modernização dos esquemas de proteção com fluxo bidirecional, modelagem de inversores, representação da rede, efeitos de políticas de resposta a demanda, entre outros.

PROGRAMA SAVE (SOL, ÁGUA, VIDA E ENERGIA), POIS ECONOMIZAR TAMBÉM É COISA DE CRIANÇA
Docente responsável: Oswaldo Hideo Ando Junior
Descrição: O programa SAVE (Sol, Água, Vida e Energia) pois ECOnomizar também é coisa de Criança consiste de ações temáticas integradoras que visam o produção e desenvolvimento de um conjunto de materiais e experimentos didáticos (baixo custo) para ensinar de forma lúdica, interativa e intuitiva a importância dos agentes intitulados SAVE (Sol, Água, Vida e Energia) e do conceito de ECOnomizar para promover a sustentabilidade. Recursos do projeto: R$ 99.600,00 (Noventa e nove mil e seiscentos Reais).

RECONFIGURAÇÃO DE ALIMENTADORES EM SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO USANDO BUSCA DISPERSA EM ESPAÇO DE BUSCA REDUZIDO
Docente responsável: Ricardo Luiz Barros de Freitas
O presente projeto de pesquisa considera a análise teórica e a implementação computacional de um algoritmo de busca dispersa especializado, que trabalha em um espaço de busca reduzido, aplicado ao problema da reconfiguração de alimentadores primários em sistemas de distribuição de energia elétrica. Assim, pretende-se desenvolver um algoritmo de busca dispersa que gera propostas de solução apenas em um espaço de busca reduzido do problema da reconfiguração de sistemas de distribuição. Como parte do projeto de pesquisa, deve-se implementar também um algoritmo especializado de fluxo de carga radial para encontrar as perdas de cada proposta de solução escolhida pela metaheurística e também para verificar se a proposta de solução é factível do ponto de vista operacional, isto é, se não existem violações de limites de corrente nos alimentadores ou limites de tensão nas barras do sistema. Adicionalmente, deve-se implementar uma estratégia heurística simples para gerar um conjunto de soluções iniciais radiais e diversificadas. Com o algoritmo desenvolvido, pretende-se testar sistemas de grande porte existentes na literatura especializada.
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