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dc.creatorIvankio, Alex Sandro-
dc.date.accessioned2026-03-30T20:58:00Z-
dc.date.available2026-03-30T20:58:00Z-
dc.date.issued2026-02-27-
dc.identifier.citationIVANKIO, Alex Sandro. Sensor óptico para o monitoramento de chaves seccionadoras de média tensão isoladas a ar. 2026. Dissertação (Mestrado em Sistemas de Energia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2026.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39911-
dc.description.abstractContinuous monitoring of equipment is essential to mitigate failures and defects, contributing to the reduction of financial losses for electric power utilities and consumers. In this context, this work presents the development of an optical sensor for monitoring medium voltage disconnect switches, equipment widely used in substations and power distribution networks. These switches allow, through operational maneuvers, the isolation of circuit breakers for maintenance without interrupting the power supply. The proposed system consists of a plastic optical fiber (PMMA), a biconvex lens, a reflective target, and an electronic circuit for signal conditioning and processing. The electronic circuit modulates the electrical signal into an optical signal using a laser diode operating at a wavelength of 650 nm and modulated at 1024 Hz. The optical signal emitted from the transmitting fiber (TX) is collimated by the biconvex lens and directed toward a target fixed to the blade of the disconnect switch. The beam is then retroreflected and partially returns to the lens, which focuses the beam onto a second plastic optical fiber receiver (RX), guiding it to the photodiode. The electronic circuit performs filtering and amplification of the received signal, which is then sent to a microcontroller responsible for analyzing the amplitude and spectral signature of the signal at the fundamental frequency of 1024 Hz, allowing the identification of the switch state. Prior to installation on the disconnect switch, the optical system was calibrated to optimize the signal response. In laboratory tests aimed at obtaining the sensor operating characteristic curve, 30 samples were collected at distances ranging from 2 cm to 50 cm. In the angular calibration tests, the system was able to detect, through variations in signal amplitude, a maximum angular opening of 3.11°, a condition associated with an increase in the contact resistance between the terminals of the disconnect switch. Additional tests were carried out under variations in temperature and humidity while maintaining the switch in the closed position, allowing the analysis of the signal amplitude and frequency behavior over time. Finally, in outdoor tests, the disconnect switch was exposed to rain and environmental conditions, with continuous monitoring of amplitude and frequency signals during the test period.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/pt_BR
dc.subjectFalhas de energia elétricapt_BR
dc.subjectDetectores ópticospt_BR
dc.subjectFibras ópticas de plásticopt_BR
dc.subjectEnergia elétrica - Distribuição - Manutenção e reparospt_BR
dc.subjectProcessamento de sinais - Técnicas digitaispt_BR
dc.subjectMecanismo de distribuição elétricapt_BR
dc.subjectElectric power failurespt_BR
dc.subjectOptical detectorspt_BR
dc.subjectPlastic optical fiberspt_BR
dc.subjectElectric power distribution - Maintenance and repairpt_BR
dc.subjectSignal processing - Digital techniquespt_BR
dc.subjectElectric switchgearpt_BR
dc.titleSensor óptico para o monitoramento de chaves seccionadoras de média tensão isoladas a arpt_BR
dc.title.alternativeOptical system for identifying the state of medium voltage disconnect switchespt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoO monitoramento contínuo de equipamentos é fundamental para mitigar falhas e defeitos, contribuindo para a redução de prejuízos financeiros às concessionárias de energia elétrica e aos consumidores. Nesse contexto, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sensor óptico para o monitoramento de chaves seccionadoras de média tensão (CSM), equipamentos amplamente utilizados em subestações e redes de distribuição. Essas CSM permitem, por meio de manobras operacionais, o isolamento de disjuntores para manutenção, sem interrupção do fornecimento de energia. O sistema proposto é composto por uma fibra óptica plástica (PMMA), uma lente biconvexa, um anteparo refletivo e um circuito eletrônico de condicionamento e processamento de sinais. O circuito realiza a modulação do sinal elétrico em sinal óptico por meio de um diodo laser operando em 650 nm, modulado a 1024 Hz. O sinal proveniente da fibra emissora (TX) é colimado pela lente biconvexa e direcionado a um anteparo fixado à lâmina da CSM. O feixe é então retrorefletido e retorna parcialmente à lente, que o focaliza em uma segunda fibra óptica plástica receptora (RX), conduzindo-o até o fotodiodo. O circuito eletrônico realiza a filtragem e amplificação do sinal recebido, que é enviado a um microcontrolador responsável por analisar a amplitude e a assinatura espectral na frequência fundamental de 1024 Hz, permitindo identificar o estado da CSM. Antes da instalação na chave seccionadora, realizou-se a calibração do sistema óptico para otimizar a resposta do sinal. Em ensaios laboratoriais, visando à obtenção da curva característica de operação do sensor, foram coletadas 30 amostras em distâncias entre 2 cm e 50 cm. Nos testes de calibração angular, o sistema detectou, por meio da variação da amplitude do sinal, uma abertura angular máxima de 3,11°, condição associada ao aumento da resistência de contato entre os terminais da CSM. Ensaios adicionais foram conduzidos com variações de temperatura e umidade, mantendo-se a CSM fechada, permitindo analisar o comportamento da amplitude e da frequência do sinal ao longo do tempo. Por fim, em testes em ambiente externo, a CSM foi exposta à chuva e às intempéries, com monitoramento contínuo dos sinais de amplitude e frequência durante o período de ensaio.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0001-8198-2322pt_BR
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/8019935693954788pt_BR
dc.contributor.advisor1Dreyer, Uilian José-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0001-9720-4410pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/6015434912116988pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Castellanos Rodriguez, Juan Camilo-
dc.contributor.advisor-co1Rambo, Marcos Vinicio Haas-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6422-2575pt_BR
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-1768-511Xpt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttps://lattes.cnpq.br/4289199315995255pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1121386710402716pt_BR
dc.contributor.referee1Dreyer, Uilian José-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-9720-4410pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttps://lattes.cnpq.br/6015434912116988pt_BR
dc.contributor.referee2Oliveira, Valmir de-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-5731-6127pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttps://lattes.cnpq.br/1276189869170012pt_BR
dc.contributor.referee3Silva, Vanderlei Aparecido da-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0001-8253-1179pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/3333705887357167pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Sistemas de Energiapt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIApt_BR
dc.subject.capesEngenharia Elétricapt_BR
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