O objetivo deste trabalho é propor uma metodologia para a priorização de obras do sistema de distribuição de média tensão - até 36 kV - voltada ao cumprimento do índice de continuidade DEC e FEC imposto pela ANEEL, visando reduzir a quantidade de conjuntos que estão fora dos limites e que geram multas para a empresa frente ao órgão regulador e aos consumidores. Inicialmente, os diversos tipos de obras têm seu benefício calculado com o uso do Método do Payoff Simplificado, baseado no Método do Payoff COPEL, que consiste na extração somente da parcela relativa a interrupção, no DEC ou FEC, que determinada obra trará ao sistema. De posse deste benefício estimado, as obras foram analisadas de duas maneiras: geral e por conjunto. A análise Geral consiste em observar as obras propostas de maneira independente, preocupando-se com o benefício que elas trarão para a empresa como um todo. Na análise por conjunto, as obras são agrupadas por conjunto ANEEL, e o objetivo é a colocação da maior quantidade de conjuntos dentro dos limites de continuidade impostos pelo órgão regulador. A definição do objetivo apropriado é que irá orientar todo o processo de seleção das obras. Para isso são propostos modelos matemáticos, e para trabalhar com eles, foi utilizada como ferramenta a programação matemática. Foram realizadas simulações divididas em dois grupos: no primeiro, análise geral, a otimização é executada diretamente. Já no segundo, na análise por conjunto, é aplicada a programação multi-nível, mais especificamente, a programação em dois níveis (\"Bilevel Programming Problem\"), utilizando a programação inteira ou por metas (\"goal programming\"). Os resultados das simulações mostraram que o objetivo principal, que é tirar a maior quantidade de conjuntos da transgressão, foi atingido com menor orçamento com o uso da metodologia e dos modelos matemáticos empregados neste trabalho. A metodologia proposta pretende ser uma ferramenta adicional para as concessionárias de distribuição de energia elétrica que normalmente elaboram programas de obras específicos para redução de índices de continuidade ou quando pressionados pelo órgão regulador elaboram programas alternativos que competem pelo mesmo orçamento frente aos programas de obras tradicionais. / The purpose of this paper is to propose a methodology to prioritize planned works in the medium-voltage distribution system - up to 36 kV - aiming to adequate the DEC and FEC continuity index to the limits defined by the Brazilian regulatory agency (ANEEL) through the reduction of the number of sets out of target and consequently the reduction of monetary penalties to the utility imposed by the regulatory agency and consumers. At first every planned work has its benefit calculated by the Simplified Payoff Method which is based on COPEL Payoff Method and which consists in extracting just the interruption event from the DEC or FEC which a given work will bring to the system. Once you have got the estimated benefit, the planned works are analyzed in two different ways - general analysis and set analysis. General analysis consists in checking up proposed works independently, focusing on the benefit they will bring to the company as a whole. In the set analysis, works are grouped by \"ANEEL sets\" and the main aim is to gather the greatest number of sets into the continuity limits defined by the regulatory agency. The aims definition will lead the whole work selection process. To achieve that mathematical models are proposed and mathematical programming tools are used. Two groups of simulations were done - in the first one which is also called general analysis, optimization is executed directly. The second one called set analysis, is applied the bilevel programming using the integer programming or goal programming. The simulation results showed that the main aim which was to eliminate the greatest number of sets from the transgression was reached with a lower budget using the methodology and mathematical models. The proposed methodology intends to be an additional tool to the electricity distribution companies (utilities). These companies usually plan specific works to reduce the continuity index or when they are pressed by regulatory agencies, they plan alternative programs which compete by the same budget facing traditional work programs.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-03-19T18:02:26Z No. of bitstreams: 1 saulocustodiodeaquinoferreira.pdf: 1364913 bytes, checksum: efa844157e53551961fc063ecd615818 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-03-21T13:30:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 saulocustodiodeaquinoferreira.pdf: 1364913 bytes, checksum: efa844157e53551961fc063ecd615818 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-21T13:30:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 saulocustodiodeaquinoferreira.pdf: 1364913 bytes, checksum: efa844157e53551961fc063ecd615818 (MD5) Previous issue date: 2017-12-04 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho apresenta uma nova metodologia para a reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica através da aplicação da técnica matemática de decomposição de Benders. Esta técnica possibilita dividir o problema global em dois subproblemas, mestre e escravo, que se comunicam através de restrições denominadas cortes, geradas a partir de informações do segundo subproblema e incluídas no primeiro de forma iterativa até que um critério de convergência seja alcançado. O objetivo do problema é a minimização de perdas técnicas na rede de distribuição através de redefinição de sua topologia, observando-se restrições operativas como níveis de tensão, conectividade e radialidade. A redução de perdas é atrativa por implicar em melhores níveis de tensão, menores esforços aos equipamentos do sistema e maior confiabilidade, proporcionando, portanto, benefícios para as concessionárias de distribuição e maior qualidade da energia aos consumidores. O problema de reconfiguração é de programação não linear inteira mista, de difícil tratamento. Na metodologia proposta, o primeiro subproblema determina as decisões de chaveamento considerando-se apenas restrições lineares associadas à topologia da rede, enquanto que o segundo avalia a operação mediante a decisão do primeiro considerando as não linearidades e as restrições de balanço de carga. A vantagem da aplicação da técnica de decomposição é que ela permite a inclusão de incertezas operativas no modelo, como a representação da aleatoriedade das cargas demandadas a rede conforme presente nesse trabalho. A representação destas incertezas é realizada no contexto de reconfiguração robusta, em que a tomada de decisões sobre topologia da rede deve otimizar a operação para o conjunto de cenários pré-definidos. Sistemas conhecidos da literatura especializada são utilizados para a avaliação da metodologia proposta. / This work shows a new methodology for the reconfiguration of electric energy distribution systems by the application of the mathematical technique named Benders decomposition. This technique makes it possible to divide the global problem into two subproblems, master and slave, which communicate with each other through constraints called slices, generated from information of the second subproblem and included in the first one iteratively until a convergence criterion is reached. The objective of the problem is to minimize technical losses in the distribution network by redefining its topology, observing operational constraints such as levels of voltage, connectivity and radiality. Loss reduction is attractive because it implies better voltage levels, less system equipment effort and greater reliability, thus providing benefits to distribution dealers and higher energy quality to consumers. The reconfiguration problem is non-linear mixed integer programming, difficult to process. In the proposed methodology, the first subproblem determines the switching decisions considering only linear constraints associated with the network topology, while the second one evaluates the operation by means of the decision of the first recital considering the nonlinearities and the load balance constraints. The advantage of the application of the proposed technique is that the decomposition model is potential for the representation of operational uncertainties, as well as the load demands according to the present work. The representation of these uncertainties is carried out in the context of robust reconfiguration, in which the decision making on network topology must optimize the operation under scenarios of a predefined set. Systems known in the literature are used for the evaluation of the proposed methodology.

Orientador: Walmir de Freitas Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T08:13:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Borges_RicardoTorquato_M.pdf: 3452590 bytes, checksum: db90e4d373020ef903f89b6b280df04a (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Os impactos causados pela instalação de geradores trifásicos de médio porte (? 1 MVA) diretamente em redes primárias de distribuição de energia elétrica (com tensão ? 10 kV) têm sido intensivamente investigados nos últimos 10 anos. Por conseguinte, atualmente, práticas de análise, operação e proteção são relativamente bem definidas e aceitas. No período de amadurecimento dessa mudança de paradigma em relação à geração de energia elétrica, de forma geral os engenheiros das concessionárias analisam uma solicitação de um novo acessante por vez, emitindo um relatório sobre as necessidades ou não de alteração do projeto. Contudo, com a publicação da Resolução Normativa #482 e outras ações, verifica-se o interesse do governo brasileiro em incentivar a conexão de geração distribuída baseada em fontes renováveis (sobretudo geradores fotovoltaicos) em redes secundárias de forma intensa e extensa. Isso produz um cenário diferente do previamente investigado na maioria dos projetos de pesquisa realizados nos últimos 10 anos, criando a necessidade de novos estudos e metodologias de análise. Neste contexto, esta dissertação de mestrado apresenta uma metodologia de análise probabilística que utiliza simulações Monte Carlo para identificar o impacto agregado de múltiplos geradores fotovoltaicos. São apresentadas técnicas para modelar todas as incertezas do problema, as quais estão relacionadas principalmente com a potência produzida pelos geradores e consumida pelas cargas em cada instante do dia. São desenvolvidas também duas aplicações práticas do método de análise proposto. A primeira aplicação consiste no desenvolvimento de índices técnicos capazes de estimar de forma simples e rápida (sem realizar nenhuma simulação) a potência máxima que pode ser injetada em redes secundárias sem a ocorrência de violações técnicas. A segunda aplicação consiste em uma técnica para estimar o impacto futuro da geração fotovoltaica em determinado alimentador da concessionária, de forma a auxiliar os engenheiros no planejamento da expansão das redes de distribuição. O método de análise e as aplicações apresentadas neste trabalho podem auxiliar na redução do número de barreiras existentes para a conexão de geradores distribuídos fotovoltaicos / Abstract: Impacts caused by the connection of three-phase, medium size generators (? 1 MVA) directly to primary distribution networks (with voltage ? 10 kV) have been intensively investigated over the last 10 years. As a consequence, analysis, operation and protection practices are relatively well defined and accepted. During the maturation of this paradigm change on the electric energy generation, in general, utility engineers used to evaluate new connection requests individually, providing a report with possible requirements for project modifications. However, with the publication of Normative Resolution #482 and other actions, one may notice the interest of Brazilian government on encouraging the connection of renewable-based distributed generation (mainly photovoltaic generation) to secondary distribution networks. Such fact leads to a new scenario, different from the one investigated over the last 10 years, creating the need for new studies and analysis methodologies. In such context, this M.Sc. dissertation presents a probabilistic analysis methodology that adopts Monte Carlo simulations to identify the aggregated impact of multiple photovoltaic generators. Modelling techniques are presented for all problem uncertainties, which are mainly related to the power produced by generators and consumed by loads at each instant of the day. Two practical applications of the proposed method are also developed. The first application consists in developing technical indices that provide a simple and quick estimate (without performing any simulation) of the maximum power that may be injected into secondary networks without the occurrence of technical violations. The second application consists in a technique to estimate the future impact of photovoltaic generation on a utility feeder, in order to support engineers on the expansion planning of distribution networks. The analysis methodology and applications presented in this work can help to overcome the barriers for the interconnection of photovoltaic distributed generators / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

[pt] O aumento do consumo de energia elétrica leva os sistemas de distribuição a operar próximo do seu limite, podendo ocorrer situações de máximo fluxo de potência ativa e reativa nos ramos, ou seja, problemas de estabilidade de tensão. A mudança da topologia da rede permite encontrar uma configuração em que os índices de estabilidade de tensão estão distantes do ponto de máximo carregamento do sistema, reduzir as perdas técnicas e tornar a distribuição de carga nos alimentadores mais uniforme. Contudo, o número de possibilidades de chaveamento cresce com o aumento da dimensão da rede elétrica e a busca pela solução ótima requer esforço computacional elevado. O uso do algoritmo heurístico de Busca Tabu permite direcionar a busca por novas configurações de qualidade, armazenando suas características e proibindo a adição e/ou remoção de atributos por um período, evitando que a busca termine em um valor mínimo (máximo) local. Os resultados das análises em diferentes níveis de carregamento, que representam a operação do sistema radial de distribuição com carga leve, pesada e crítica, mostram que o algoritmo de Busca Tabu adotado neste trabalho consegue maximizar a margem de potência da barra crítica do sistema, levando o ponto de operação original à uma distância maior do ponto de máximo carregamento do sistema, na região normal de operação e minimizando as perdas técnicas. Com isso, evita-se que o sistema opere no ponto de máximo carregamento ou, na pior das hipóteses, na região anormal de operação, onde as ações de controle têm efeito oposto ao esperado. / [en] The increase of the consumption of electric energy takes the distribution systems to operate next to its limits, which might cause situation of maximum active and reactive power flow in the branches, that is, problems of voltage stability. The change of the topology of the network allows to find a configuration where de voltage stability indexes are far from de maximum loading point, improve voltage profile, reduce power losses and load balancing. However, the number of possible switching grows with the dimension of network and searching for optimal solution requires high computational effort. Using Tabu Search heuristics allows guiding the search for new configuration of high quality, being storing its characteristics and forbidding the addition and/or removal of attributes for a period, avoiding that the search finishes in a local minimum (maximum) value. The results in different loading levels, that represent the operation of radial distribution system with normal, weighed and critical load, show that the Tabu Search algorithm maximizes the voltage stability margin, leading the original operation point to a new one that is far from the maximum loading point, in the normal region of operation. With this, it is prevented that the system operates next to the maximum loading point or, in the worse case, in the abnormal region of operation, where the actions of control have opposing effect to the waited one.

Short circuit, electrical overloads, power line losses and electrical injury, but also circuit breaker and fuse, leakage current protector, power transformation and protection against electric shock. All these terms are connected with the mystery of operation in eletric power distribution systems. Let us join electricity on its journey from power station to everyone's socket. What do we experience on this adventurous journey? Sometimes there may be even a risk of death! Fortunately, thanks to the sophisticated application of physical principles of electricity and magnetism, most of the threats are avoided. Will we be able to uncover the veil of physical electricity site or will it defend its secrets?

Neste trabalho, apresenta-se um método para o Planejamento de Redes de Distribuição Secundária. O modelo básico desenvolvido baseia-se em técnica de programação dinâmica a fim de selecionar a política de evolução de trocas de transformadores de distribuição e rede secundária, com mínimo custo operacional dentro de limites de qualidade de serviço, para o atendimento de carga crescente no tempo em uma área de estudo restrita. Inicialmente, apresenta-se a filosofia básica do método, incluindo-se os dados necessários, critérios de planejamento e metodologia para o cálculo elétrico de redes secundárias. Em sequência, são apresentados três modelos para a solução do problema; tais modelos são diferenciados pela eliminação progressiva de hipóteses simplificativas. Nos dois primeiros modelos, a carga e seu crescimento são supostos uniformemente distribuídos ao longo dos trechos da rede secundária. No terceiro modelo, a distribuição da carga dos pontos presentes na rede secundária, durante o período de estudo, é estabelecida por procedimento randômico, com o único vínculo de serem mantidos os mercados globais de demanda e número de consumidores na área em estudo. Posteriormente, estabelece-se um exemplo de aplicação que permite proceder à comparação entre os três modelos desenvolvidos. Finalizando o trabalho, são estabelecidas as conclusões, possibilidades de aplicação do método em diversos estudos do sistema de Distribuição Secundária e são tecidos comentários sobre tópicos para ulterior desenvolvimento. / This work focuses on a method for the Planning of Secondary Distribution Systems. The basic model deals with dynamic programming in order to get an optimized design - Distribution Transformer and Secondaries - which presents the lowest operation cost within service quality limits in order to supply growing load on a restricted area. Initially the basic concepts of the method are presented, including the establishment of the data base, planning criteria and methodology in order to get operating conditions at secondary networks. Concerning this method, three computational models were established. These models differ form each other as far as some of the simplified hypothesis are eliminated. The first two models consider a uniform distribution of loads along the secondary system. The third model establishes a randomic distribution of loads on the restricted studying area. Following an application example, comparison is proceeded among the developed models. Eventually the conclusions, some possible applications of the method on Distribution system studies and research topics for further developments are settled.

Water crises are predicted to be amongst the risks of highest concern for the next ten years, due to availability, accessibility, quality and management issues. Knowledge of the microbial communities indigenous to drinking water is essential for treatment and distribution process control, risk assessment and infrastructure design. Drinking water distribution systems (DWDSs) ideally should deliver to the consumer water of the same microbial quality as that leaving a treatment plant (“biologically stable” according to WHO). At the start of this Ph.D. program water microbiology comprised conventional culturedependent methods, and no studies were available on microbial communities from source to tap. A method combining 16S rRNA gene pyrosequencing with flow cytometry was developed to accurately detect, characterize, and enumerate the microorganisms found in a water sample. Studies were conducted in seven fullscale Dutch DWDSs which transport low-AOC water without disinfectant residuals, produced from fresh water applying conventional treatment. Full-scale studies were also conducted at the desalination plant and DWDS of KAUST, Saudi Arabia where drinking water is produced from seawater applying RO membrane treatment and then transported with chlorine residual. Furthermore, biological stability was evaluated in a wastewater reuse application in the Netherlands. When low-AOC water was distributed without disinfectant residuals, greater bacterial richness was detected in the networks, however, temporal and spatial variations in the bacterial community were insignificant and a substantial fraction of the microbiome was still shared between the treated and transported water. This shared fraction was lower in the system transporting water with chlorine residual, where the eukaryotic community changed with residence time. The core microbiome was characterized and dominant members varied between the two systems. Biofilm and deposit-associated communities were found to drive tap water microbiology regardless of water source and treatment scheme. Network flushing was found to be a simple method to assess water microbiology. Biological stability was not associated with safety. The biological stability concept needs to be revised and quantified. Further research is needed to understand microbial functions and processes, how water communities affect the human microbiome, and what the “drinking” water microbiome is like in undeveloped countries. / The research presented in this doctoral dissertation was financially supported by and conducted in collaboration with Delft University of Technology (TU Delft) and Evides Waterbedrijf in the Netherlands.

[pt] A Geração Distribuída (GD) tem modificado profundamente a estrutura clássica dos sistemas elétricos. No Brasil, o modelo tarifário adotado pela regulação atual, denominado Sistema de Compensação de Energia, estabelece que a energia injetada pela GD na rede da distribuidora desconta integralmente a energia consumida, com todas suas componentes tarifárias. Em voga, a discussão para novas regras a respeito das formas de remuneração e valoração da GD envolve por um lado as distribuidoras, que alegam que o atual mecanismo de compensação não remunera adequadamente o uso do sistema de distribuição e, por outro lado, consumidores que optam pela GD, pontuam seus benefícios à sociedade e defendem o atual modelo. Neste sentido, é proposta nesta tese de doutorado uma nova metodologia de quantificação e alocação de benefícios e custos da GD em sistemas de distribuição, que gere um sinal tarifário capaz de traduzir os efeitos da sua localização e presença na rede. A concepção básica abrange a identificação, contabilidade e partilha do que são denominadas na metodologia proposta como funções, que representam características tarifáveis e consideradas adequadas na averiguação da remuneração da GD. Neste trabalho, as funções que serão avaliadas representam o impacto da GD no uso, nas perdas, no pico de carga e na confiabilidade da rede de distribuição. A alocação entre os geradores é realizada utilizando-se o Valor Shapley da Teoria de Jogos Cooperativos. Para aplicação da metodologia proposta, dois sistemas testes e um sistema real de distribuição são utilizados e os resultados obtidos são amplamente discutidos. / [en] Distributed Generation (DG) has deeply changed the classical structure of electrical power systems. In Brazil, the tariff model adopted by the current regulation, called the Energy Compensation System, establishes that the energy injected by DG into the distribution grid fully discounts the energy consumed, with all its tariff components. In vogue, the discussion for new rules regarding the forms of remuneration and valuation of DG involves, on the one hand, distributors, who claim that the current compensation mechanism does not adequately remunerate the use of the distribution system, and, on the other hand, consumers who choose for DG, point out its benefits to society and defend the current model. In this sense, this doctoral thesis proposes a new method for quantifying and allocating DG benefits and costs in distribution systems, which generates a tariff signal capable of translating the effects of its location and presence in the network. The basic concept covers the identification, accounting and sharing of what are called in the proposed method as functions, which represent chargeable characteristics and considered adequate in the study of DG remuneration. In this work, the functions that will be evaluated represent the DG impact on the usage, losses, peak load and reliability of the distribution network. The allocation between generators is performed using the Shapley Value of Cooperative Game Theory. In order to apply the proposed method, two test systems and a real distribution system are used and the obtained results are widely discussed.

No description available.

No description available.