Orientador: Fábio Bertequini Leão / Resumo: Com a crescente utilização de fontes renováveis de geração de energia por parte dos consumidores de energia elétrica, há a necessidade de se avaliar quais serão os impactos da conexão destes geradores no sistema de distribuição. De modo geral, um sistema onde há geradores distribuídos (GDs) conectados apresentará alteração na corrente de curtocircuito devido ao aumento do nível de tensão. A mudança na corrente de curto-circuito que passa pelos dispositivos de proteção pode leva-los a atuações indesejadas, a atuações descoordenadas e a não atuarem. Para observar com maior detalhe o que ocorre no sistema quando são inseridos GDs, desenvolveu-se neste trabalho equações que descrevem principalmente a corrente de curto-circuito de um sistema para este cenário. Com isso pode-se observar qual a relação que a corrente na saída da subestação possui com as outras variáveis do sistema (correntes das cargas, das gerações e impedância das linhas do sistema), pois o local onde a GD é inserida pode causar efeitos distintos na corrente da subestação. Considerando que o maior número de GDs conectados no sistema brasileiro é do tipo solar, geradores fotovoltaicos, este trabalho traz uma análise para este tipo de gerador conectado no sistema. Este tipo de geração é interessante também pelo fato de utilizar inversores para a sua conexão com a rede. Para observar este comportamento são utilizados três sistemas testes, o primeiro apresenta 17 barras e a análise é realizada em baixa tensão, o segun... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: With the increasing use of renewable energy sources by electricity consumers, it is necessary to evaluate the impact of the connection of these generators to the distribution system. Generally, a system where there are connected distributed generators (GDs) will show a change in the short-circuit current due to the increased voltage level. The change in the short-circuit current that passes through the protection devices can lead them to unwanted actions, uncoordinated actions and not acting. To observe in more detail what happens in the system when GDs are inserted, we have developed in this work equations that mainly describe the short-circuit current of a system for this scenario. Thus, it is possible to observe the relation that the current in the output of the substation has with the other variables of the system (loads, generators and impedances of the system lines), because the place where the GD is inserted can cause different effects in the substation current. Considering that the largest number of GDs connected in the Brazilian system is of the solar type, photovoltaic generators, this work brings an analysis for this type of generator connected in the system. This type of generation is also interesting because it uses inverters for its connection to the network. In order to observe this behavior, three test systems are used, the first presents 17 buses and the analysis is carried out at low voltage, the second is the IEEE 13 bus system, where the influence on the m... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

A Geração Distribuída no Brasil tem crescido ao longo dos anos, especialmente na fonte fotovoltaica e na categoria que a ANEEL denomina microgeração distribuída, que são centrais geradoras de energia elétrica com potência instalada menor ou igual a 75 kW e conectada na rede de distribuição por meio de instalações de unidades consumidoras. Apesar dos problemas tradicionais que podem ocorrer com a inserção em larga escala, como maiores perdas e desvios de tensão, as placas fotovoltaicas, conectadas à rede de distribuição por meio de um inversor, trazem a possibilidade de controlar a tensão no ponto de conexão, manipulando-se o fator de potência de saída do inversor, controlando a potência reativa. Neste contexto, considerando o uso dos inversores inteligentes com possibilidade de envio de sinal remotamente ao operador e a possibilidade de criação de Centros de Despacho de Geração Distribuída (CDGD), este trabalho tem por objetivo propor uma metodologia de regulação de tensão centralizada utilizando unidades de microgeração fotovoltaicas, em redes de distribuição com larga inserção. A metodologia proposta utiliza o conceito de despacho de potência reativa e fluxo de potência reativa ótimo, por meio de uma abordagem centralizada da rede, utilizando-se o software OpenDSS e MatLab, equipado com Algoritmo Genético (AG) para solucionar o problema de otimização. Para avaliar o desempenho do modelo, foram feitos estudos de caso no sistema IEEE 123 barras e em uma rede real em Alegrete. Os resultados obtidos validam a abordagem proposta, demonstra a aplicabilidade e limitações em casos reais. / The distributed generation in Brazil has increased in the past years, specially in photovoltaic power generation, at the category that Brazilian Electric Regulator ANEEL classifies as "distributed micro-generation", i.e., generation units in which the active power capacity is equal or bellow 75kW and conected on distribution network by the consumers. Despite the traditional problems that might occur due to high penetration of the units, e.g., higher losses and voltage sags and swells, they are conected to the network through an inverter that can be controlled in order to provide or consume reactive power, providing voltage regulation. In that context, considering the use of intelligent inverters that can be remotely operated by a centralized utility operator, this work aims to propose a centralized voltage regulation methodology using distributed micro-generation in distribution networks. The proposed methodology uses the concept of reactive power dispatch and optimal power flow, from a centralized view of the network, using the software MatLab and OpenDSS with Genetic Algorithm to solve the optimization problem. To evaluate the model, simulations were performed with the IEEE 123 bus system and with a real distribution network from the Alegrete city, in the Brazilian state of Rio Grande do Sul. The results show the proposed is valid, despite some limitations on real cases.

Neste trabalho propõe-se um modelo de otimização que visa alocar a geração distribuída e determinar a injeção de potência ótima neste ponto, considerados três níveis de carga. Com este fim, utiliza-se uma função objetivo onde são mensuradas as perdas de potência ativa no sistema de distribuição, assim como os desvios de tensão em cada barra, sendo estes termos da função objetivo agrupados por meio de uma constante de proporcionalidade. O modelo apresenta ainda uma série de restrições, sendo estas as variáveis de decisão quanto a alocação da GD, fluxo de potência, limite de injeção de potência no sistema, relação entre as potências aparente, ativa e reativa, fator de potência e fluxo reverso de potência na subestação. Neste contexto emprega-se programação não linear com derivadas descontínuas para resolver matematicamente o modelo do sistema elétrico de potência. Quanto aos resultados, o que se observa é a grande capacidade que a GD possui, quando adequadamente ajustada, em melhorar os valores dos principais parâmetros computados neste estudo. / In this work it is proposed an optimization model that aims to allocate distributed generation and determine the optimum power injection at this point, considering three load levels. For this purpose, it is utilized an objective function which measures active power losses in the distribution system, as well as the voltage deviations at each bus, being these terms of the objective function grouped by a constant of proportionality. The model also presents a series of constraints, which are the decision variables for the allocation of DG, power flow, power injection limit on the system, the relationship between the apparent, active and reactive power, power factor and substation reverse power flow. In this context it is employed a nonlinear with discontinuous derivatives programming to mathematically solve the power system model. As for the results, what is observed is the strong influence that DG has, when properly adjusted, in the improvement of the values of the main parameters computed in this study.

Submitted by ADRIANA LOPEZ VARGAS (adrialovargas@gmail.com) on 2016-04-14T14:20:54Z No. of bitstreams: 1 Analise de oportunidades de poligeração para edificações e cidades - Adriana Lopez Vargas.pdf: 3896010 bytes, checksum: 3c34d108a2a908648717c9ac5860cd3d (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-04-18T16:55:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 vargas_al_me_guara.pdf: 3896010 bytes, checksum: 3c34d108a2a908648717c9ac5860cd3d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-18T16:55:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 vargas_al_me_guara.pdf: 3896010 bytes, checksum: 3c34d108a2a908648717c9ac5860cd3d (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A geração de energia distribuída em edificações e cidades tem sido proposta como uma importante alternativa para que os países ampliem a base tecnológica de suas matrizes energéticas. No caso do Brasil, a possibilidade da incorporação da geração distribuída em edificações apresenta amparo legal por meio de recentes regulamentações do setor elétrico e das normas de melhoria da eficiência energética de edificações. Por estas razões, novos empreendimentos imobiliários com visão de sustentabilidade ambiental, estão avaliando o uso da geração distribuída na etapa de planejamento. Nesta dissertação, foi analisada uma proposta para atender as necessidades energéticas de um hospital (vapor, água quente, resfriamento e eletricidade) considerando as informações de demanda, classificadas em oito dias típicos do ano, dois por cada estação do ano (outono, inverno, primavera e verão) sendo um dia de trabalho normal e outro de final de semana. A proposta consiste na otimização de uma superestrutura composta de diferentes tecnologias de geração e cogeração incluindo equipamentos solares, para assim obter a melhor configuração em termos econômicos. A superestrutura é flexível, ou seja, permite a venda ou compra de eletricidade e analisa três casos, verificando-se a viabilidade de gerar mais eletricidade. Finalmente são apresentados os resultados da configuração final obtida pela otimização. / Distributed generation in buildings and cities has been proposed as an important option for countries in order to include more technologies in their energy mixes. In Brazil, the possibility of including distributed generation in buildings has recent advances in energy policy and building energy efficiency standards. For these reasons, new construction projects of sustainable buildings include the assessment of distributed generation in the initial stages. In this work, we present an approach for attending energy needs (steam, hot water, cooling and electricity) of a hospital. The information about demand is classified in eight typical days, two for each season of the year (autumn, winter, spring and summer); a workday and a weekend day. The approach consists in the optimization of a superstructure containing different energy generation and cogeneration technologies like solar panels, for obtaining the best configuration in economic terms. The superstructure is flexible, this is, it allows buying or selling electricity. It also analyzes three cases, verifying the feasibility for generating more electricity. Finally, the results present the final configuration obtained from the optimization process.

This work presents a novel recloser-fuse coordination protection for distributed generation systems based on the use of RMS current comparators. In real-time, these comparators are responsible for analyzing current magnitude in upstream and downstream network directions; identify faults; and assess the recloser-fuse coordination status based on critical margins identified by the protection system. Once a miscoordination is detected, some distributed generation units are strategically disconnected from the distribution network by gate turn-off thyristors. As a result of this action, short-circuit current is reduced to a satisfactory level, restoring the coordination between recloser and fuses in the grid. The proposed protection system has been implemented in a 12.47-kV grid and simulations have been carried out in ATP/EMTP. The main contributions in this work are the results obtained mainly throughout testing fault circumstances and operational conditions. Besides, this work proposes a protection methodology in the perspective of a national standardized regulation. Significantly, the approach contributes to the adequacy and modernization of distribution systems with considerable tendency of distributed generation insertion. / Neste trabalho, apresenta-se um sistema de proteção que preserva a coordenação e a seletividade entre religadores e elos fusíveis de sistemas de distribuição na presença de geração distribuída. A ideia principal desse sistema concentra-se no uso de comparadores de corrente RMS. Em tempo real, esses comparadores são responsáveis por analisar as correntes supridas pela geração distribuída, identificar faltas e constatar a perda da coordenação e da seletividade entre religadores e elos fusíveis do sistema elétrico de distribuição. Uma vez detectado o problema, somente os geradores causadores são automaticamente desconectados temporariamente através de tiristores comutáveis pelo gatilho. Aplica-se esse sistema em uma rede elétrica de distribuição desenvolvida no ATP/EMTP. Os resultados obtidos são analisados e discutidos através de um estudo de caso. Além disso, a partir dos resultados, desenvolve-se uma metodologia de proteção de modo a colaborar com a padronização e normatização dos procedimentos de acesso à rede elétrica nacional. Dessa maneira, propõem-se mudanças nos Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional (PRODIST). Significativamente, o sistema e a metodologia de proteção propostos contribuem na adequação dos atuais sistemas de distribuição com forte tendência de inserção de geração distribuída.

Orientador: José Roberto Sanches Mantovani / Resumo: O planejamento de sistemas de distribuição consiste em encontrar uma configuração otimizada, a um baixo custo, que permita manter a qualidade e confiabilidade do fornecimento de energia. Fontes de Geração Distribuída (GD) quando inseridas na rede alteram as suas características físicas e operacionais e tornam o problema de planejamento de curto prazo mais complexo para ser resolvido. Portanto, é importante desenvolver ferramentas computacionais eficientes para reduzir custos e o tempo na tomada de decisão para o setor de planejamento das empresas, indicando onde, quando e quais os tipos de componentes devem ser instalados e/ou substituídos nas redes de distribuição na presença de fontes de GD. Neste trabalho propõe-se uma metodologia para o planejamento de curto prazo para alocação das fontes de GD do tipo eólica (considerando as incertezas presentes neste tipo de fonte primária de energia), alocação de bancos de capacitores, dispositivos de proteção e controle, bem como a possibilidade de recondutoramento e troca de estruturas da rede de distribuição, mantendo-se os índices de qualidade para o fornecimento de energia dentro dos padrões estabelecidos pela agência reguladora. O problema de planejamento de curto prazo é formulado como um modelo de programação inteira multiobjetivo, o qual consiste em minimizar os custos de investimento e perdas técnicas na rede (energia não suprida e perdas ôhmicas nos condutores) e está sujeito a restrições físicas, econômicas e operacionais. ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-25Bitstream added on 2014-06-13T18:08:31Z : No. of bitstreams: 1 mathiasneto_wp_me_ilha.pdf: 1434881 bytes, checksum: 53cd385d84e1308e7b8ae91adeb1e5e7 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho propõe-se um algoritmo para a restauração de redes de distribuição de energia elétrica em tempo real baseado na meta-heurística GRASP (Greed Randomized Adaptative Search Procedure) considerando a inserção de geradores distribuídos. O problema é modelado como não linear inteiro misto e considera os dois principais objetivos da restauração de redes de distribuição: minimizar número de consumidores sem fornecimento de energia elétrica e o número de chaveamentos. O algoritmo desenvolvido a partir da metodologia proposta foi implementado em linguagem de programação C++ e testado em um sistema real de distribuição de grande porte. A partir dos resultados obtidos verificou-se o bom desempenho do algoritmo, tanto em termos de robustez quanto em desempenho computacional, ao encontrar um conjunto de soluções factíveis e de boa qualidade, dentro de um tempo computacional considerado adequado para o problema de restauração / This work proposes a methodology to distribution power system restoration considering distributed generators installed on the system. The methodology is based on GRASP (Greed Randomized Adaptive Search Procedure) metaheuristic and the restoration problem is established as nonlinear mixed-integer taking account two mainly goals: minimizing both the number of consumers without supply and the number of switching. The algorithm based on proposed methodology is implemented in C++ programming language and tested using a bulk real-life distribution power system. The results show the methodology is able to provide a set of feasible and good quality solutions in a suitable time for the restoration problem

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The considerable increase in energy demand has increased the interest in reducing costs, improving reliability, quality and stability of power generation systems. The connection of distributed generation (DG) can be used as a strategic element to improve the voltage levels in power system. Microturbines (MT) have certain advantages over other models of GD, such as the possibility of using various types of fuels. This thesis analyzes the main considerations that should be observed in the use of microturbines as a form of DG. At first is analyze the basic characteristics of a microturbine such as its operation cycle, fuel type, efficiency and modeling. To connect the microturbine to the distribution network is adopted a three-phase rectifier with a power factor regulation and a hybrid multilevel inverter. The three-phase rectifier hold interface synchronous generator between the MT and the high voltage cell of the multilevel inverter. The multilevel inverter operates with asymmetrical voltage in their cells. In each of its cells can be inserted energy sources such as fuel cells, photovoltaic panels and wind generators. For this work is adopted a multilevel inverter with voltage ratios (1:3:9). At higher voltage module will be inserted into the microturbine. In the other two subsequent modules is adopted fixed voltage which later could be replaced by some alternative sources of energy / O considerável aumento da demanda de energia elétrica tem aumentado o interesse por reduzir custos, aprimorando a confiabilidade, qualidade e estabilidade dos sistemas de geração de energia elétrica. A conexão da geração distribuída (GD) pode ser utilizada como elemento estratégico para melhorar os níveis de tensão no sistema elétrico de potência. As microturbinas (MT) apresentam algumas vantagens em relação a outros modelos de GD, como por exemplo, a possibilidade da utilização de vários tipos de combustíveis. Nesta dissertação serão apresentadas as principais considerações que devem ser observadas no uso de microturbinas como forma de GD. Em um primeiro momento serão analisadas as características básicas da microturbina como seu ciclo de funcionamento, tipos de combustíveis, eficiência e modelagem. Para a conexão da microturbina com a rede de distribuição será utilizado um retificador trifásico com correção de fator de potência e um inversor multinível híbrido. O Retificador trifásico realizará a interface do gerador síncrono da MT com uma das células do inversor multinível. O inversor multinível tem capacidade de operar com tensões assimétricas fazendo com que, cada uma dessas tensões, sejam fontes de energia como as Células a combustíveis, Painéis fotovoltaicos e Geradores eólicos. Para este trabalho será adotado um inversor multinível com as proporções de tensão de (1:3:9), visto que, no módulo de maior tensão, será inserida a microturbina, e para os outros dois módulos subseqüentes serão adotadas tensões fixas que posteriormente poderão ser substituídas por outras fontes alternativas de energia.

Submitted by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2016-01-27T12:02:02Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2243707 bytes, checksum: 00171b11e2c4e62b920d4e821b052696 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-27T12:02:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2243707 bytes, checksum: 00171b11e2c4e62b920d4e821b052696 (MD5) Previous issue date: 2015-09-04 / This M.Sc. dissertation includes four manuscripts, elaborated from the results obtained in a study case carried out at a public hospital in the Paraíba state (northeast Brazil), considering economic, legal and environmental aspects. Photovoltaic solar energy and biomass were included in the polygeneration superstructure for a large-sized consumer center, for distributed energy generation. An optimization model, based on Mixed Linear Integer Programming (MILP), was built and solved for the obtainment of optimal configuration and operation of the energy supply system under economic and environmental viewpoints. Environmental information was generated by the application of the Life Cycle Assessment methodology to the equipment of the superstructure as well as energy resources available. The regulation that encompasses distributed generation in Brazil is studied, in detail, on the basis of comparative law. It was verified, generally, that despite a rather advanced and consolidated regulation is in force, there is still a lack of fiscal and economic incentives to make distributed generation viable in Brazil. The economic optimization suggested the utilization of biomass in boilers for the production of hot water, and when compared to a conventional system, presented an annual cost 10.99% lower. The environmental optimal solution indicated trigeneration to minimize the envitonmental impacts produced by thesupply and conversion energy system. / São apresentados nesta dissertação quatro artigos elaborados a partir dos resultados obtidos no estudo de caso realizado em um hospital público do estado da Paraíba, considerando aspectos econômicos, jurídicos e ambientais. Energia solar fotovoltaica e a biomassa foram incluídas na superestrutura de poligeração de uma unidade consumidora de grande porte, para a geração distribuída de energia. Um modelo de otimização baseado em Programação Linear Inteira Mista (PLIM) foi construído e resolvido para obtenção da solução ótima (configuração e operação otimizadas), desde objetivos econômico e ambiental. Informação ambiental foi gerada pela aplicação da metodologia da Análise de Ciclo de Vida (ACV) para os equipamentos e recursos energéticos da superestrutura. Também se apresenta um estudo, com base no direito comparado, da norma que regula a geração distribuída no Brasil. Verificou-se, de forma geral, que, apesar do Brasil possuir uma legislação bastante avançada e consolidada, ainda se carece de incentivos fiscais e econômicos para tornar a geração distribuída viável. A otimização econômica sugeriu a utilização da biomassa como recurso nas caldeiras para produção de água quente e vapor, e quando comparado a um sistema convencional, apresentou custo anual 10,99% inferior. A solução ambiental otimizada indicou a trigeração para minimizar os impactos ambientais produzidos pelo sistema de abastecimento e conversão de energia.

Submitted by RODRIGO RODRIGUES DA CUNHA PAIVA null (rodrigorcp@hotmail.com) on 2017-01-27T17:19:53Z No. of bitstreams: 1 Tese_Rodrigo_Paiva.pdf: 2424828 bytes, checksum: 304f20862a283a2556f7f0f3576eb60e (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-01-31T15:33:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 paiva_rrc_dr_ilha.pdf: 2424828 bytes, checksum: 304f20862a283a2556f7f0f3576eb60e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-31T15:33:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 paiva_rrc_dr_ilha.pdf: 2424828 bytes, checksum: 304f20862a283a2556f7f0f3576eb60e (MD5) Previous issue date: 2016-12-09 / O planejamento de sistemas de distribuição consiste em encontrar uma configuração otimizada, a um baixo custo, que permita manter a qualidade e confiabilidade do fornecimento de energia. Fontes de Geração Distribuída (GD) quando inseridas na rede alteram as suas características físicas e operacionais e tornam o problema de planejamento de curto prazo mais complexo para ser resolvido. Portanto, é importante desenvolver ferramentas computacionais eficientes para reduzir custos e o tempo na tomada de decisão para o setor de planejamento das empresas, indicando onde, quando e quais os tipos de componentes devem ser instalados e/ou substituídos nas redes de distribuição na presença de fontes de GD. Neste trabalho propõe-se uma metodologia para o planejamento de curto prazo para alocação das fontes de GD do tipo eólica (considerando as incertezas presentes neste tipo de fonte primária de energia), alocação de bancos de capacitores, dispositivos de proteção e controle, bem como a possibilidade de recondutoramento e troca de estruturas da rede de distribuição, mantendo-se os índices de qualidade para o fornecimento de energia dentro dos padrões estabelecidos pela agência reguladora. O problema de planejamento de curto prazo é formulado como um modelo de programação inteira multiobjetivo, o qual consiste em minimizar os custos de investimento e perdas técnicas na rede (energia não suprida e perdas ôhmicas nos condutores) e está sujeito a restrições físicas, econômicas e operacionais. Este problema é resolvido através de um algoritmo genético multiobjetivo baseado no Non-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II), e a metodologia proposta e implementada foi testada em um sistema de distribuição real de 135 barras, e os resultados obtidos mostram eficácia e robustez da metodologia proposta. / The planning of distribution systems consists of finding an optimized configuration, at a low cost, which allows to maintain the quality and reliability of the power supply. Distributed Generation (DG) sources, when inserted into the network, change their physical and operational characteristics and make the short-term planning problem more complex to be solved. Hence, it is important to develop efficient computational tools aiming to reduce costs and the impact of time limits on decision making for the utility planning sector, indicating where, when and what types of components should be installed and / or replaced in distribution networks in the presence of sources. Accordingly, this work proposes a new methodology for the short-term planning which considers the allocation of wind-type DG sources (considering the uncertainties present in this type of primary energy source capacitor banks, protection and control devices, as well as the possibility of reconnecting and exchanging structures of the distribution network, maintaining the quality indices for the supply of energy within the standards established by the regulatory agency. The short-term planning problem is formulated as an integer multiobjective programming model, which consists of minimizing the investment costs and technical losses in the network (energy not supplied and ohmic losses in the conductors) by subjecting to physical, economic and operational constraints. Thus, this problem is solved here by using a multiobjective genetic algorithm based on the Non-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II). In order to testthe proposed methodology, a real distribution system, containing 135-buses, is implemented and analyzed. In short, the obtained results demonstrate its efficacy and robustness in light of the proposed methodology.