In this research were studied electrochemical properties of films polypyrrole, poly[(12-pyrrol-1’yldodecanoic acid)], poly[1-(3-brominepropylpyrrole)], poly[1-(3-iodinepropylpyrrole) and poly[4-(3-pyrrolyl)butyric acid] prepared by electrochemical methods and deposited onto Indium Tin doped Oxide. The polymers were obtained from the electrochemical deposition methods potentiodynamic, potentiostatic and galvanostatic and characterized by electrochemical and spectroscopic techniques. The polypyrrole and poly [4 - (3-pyrrolyl) butyric acid] showed capacitive behavior as poly[(12-pyrrol-1’yl dodecanoic acid)] e poly[1-(3-iodinepropylpyrrole) presented a redox couple attributed to the process of doping - undoping of polymers. The capacitive properties of the polymer were obtained from calculations coulombic efficiency and specific capacitance obtained from the charge-discharge curves of the films. The values obtained for these parameters demonstrated the possibility of application of these films in capacitors. All films showed color variations depending on the applied potential and the UV-Vis spectra for the films showed characteristic absorption bands and decrease of the energy gap by increasing the doping level of the polymer. The films were characterized by atomic force microscopy and showed good homogeneity. The values obtained for these parameters demonstrated the possibility of application of these films in electrochromic devices. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho foram estudadas as propriedades eletroquímicas dos filmes de polipirrol, poli[ácido(12-pirolildodecanóico)], poli[1-(3-bromopropilpirrol)], poli[1-(3-iodopropilpirrol)] e de poli[ácido4-(3-pirrolil)-butírico] preparados por métodos eletroquímicos e depositados sobre eletrodos de óxido de índio dopado com estanho. Os polímeros foram obtidos através dos métodos eletroquímicos de deposição potenciodinâmico, potenciostático e galvanostático e caracterizados por técnicas eletroquímicas e espectroscópicas. O polipirrol e poli[ácido-4-(3-pirrolil)-butírico] apresentaram comportamento capacitivo enquanto o poli [ácido (12-pirolildodecanóico)], poli[1-(3-bromopropilpirrol)] e o poli[1-(3-iodopropilpirrol)] apresentaram um par redox atribuído ao processo de dopagem-desdopagem dos polímeros. As propriedades capacitivas dos polímeros foram investigadas através de cálculos da eficiência coulômbica e da capacitância específicas obtidas a partir das curvas de carga-descarga dos filmes. Os valores obtidos para esses parâmetros demonstraram a possibilidade de aplicações destes filmes em capacitores. Todos os filmes apresentaram variações de coloração conforme o potencial aplicado e os espectros por UV-Vis para os filmes mostraram bandas de absorção características e diminuição da energia de gap pelo aumento do nível de dopagem dos polímeros. Os filmes foram caracterização por microscopia de força atômica e apresentaram boa homogeneidade. Os valores obtidos para esses parâmetros demonstraram a possibilidade de aplicações destes filmes em dispositivos eletrocrômicos.

Orientador: Ruben Augusto Romero Lazaro / Resumo: Este trabalho apresenta uma proposta baseada na meta-heurística Busca Tabu, chamada de Busca Tabu Reformulada para resolver o problema de operação ótima dos sistemas de distribuição, utilizando uma estratégia integrada de reconfiguração e alocação de bancos de capacitores fixos e chaveados para obter a topologia radial que apresente o menor custo de operação. Para encontrar a topologia radial inicial foi aplicado o algoritmo de Prim, em que foi obtida uma solução reconfigurada, e essa solução encontrada foi submetida à uma heurística para alocação de capacitores fixos e chaveados. A proposta de solução inicial é submetida ao algoritmo de Busca Tabu Reformulada que utiliza uma vizinhança que considera como solução vizinha uma topologia vizinha da topologia radial corrente e com a proposta de alocação de bancos de capacitores modificada. Como proposta da metodologia Busca Tabu Reformulada o procedimento é repetido até um critério de parada definido. Todos os programas foram escritos em linguagem FORTRAN 77. Os algoritmos propostos foram testados com os sistemas de 33, 70, 84 e 136 barras. / Abstract: This paper presents a proposal based on the Tabu Search metaheuristic called Tabu Search Reformulated to solve the problem of optimal operation of the distribution systems, using an integrated strategy of reconfiguration and allocation of fixed and switched capacitor banks to obtain the radial topology which presents the lowest operating cost. To find the initial radial topology the Prim algorithm was applied, in which a reconfigured solution was obtained, and this solution was submitted to a heuristic for the allocation of fixed and switched capacitors. The initial solution proposal is submitted to the Reformulated Tabu Search algorithm that uses a neighborhood that considers as neighbor solution a neighboring topology of the current radial topology and with the proposed allocation of modified capacitor banks. As a proposal of the Tabu Search Reformulated methodology, the procedure is repeated up to a defined stop criterion. All the programs were written in FORTRAN 77 language. The proposed algorithms were tested with the 33, 70, 84 and 136-node systems. / Mestre

Este trabalho tem o objetivo de utilizar métodos de otimização não linear a fim de desenvolver uma metodologia eficiente para alocação de bancos de capacitores visando a eliminar violações de tensão em redes de distribuição. A aplicação de capacitores em paralelo a sistemas elétricos de potência é comumente empregada com o intuito de se obter melhor controle do fluxo de potência, gerenciamento do perfil de tensão, correção do fator de potência e minimização de perdas. Tendo em vista estes benefícios, a metodologia deste trabalho se dará por meio da resolução de um problema de programação não linear associada com a aproximação linear da relação potência reativa versus tensão para determinar o número, a localização e o dimensionamento dos bancos capacitores ao longo das linhas de distribuição. Desta forma, pretende-se minimizar a injeção de reativos e reduzir as perdas ativas totais de modo que todas as restrições de operação e de carga sejam atendidas. Os resultados são avaliados pelo programa GAMS (General Algebraic Modeling System), pelo MATLAB TM (Matrix Laboratory) e por um programa elaborado em Fortran, sendo possível analisar e descrever as contribuições alcançadas pelo presente trabalho, considerando que este é um tema de grande relevância para a operação e planejamento da expansão dos sistemas elétricos de potência. / This work aims to use nonlinear optimization methods to develop an efficient methodology for capacitor banks allocation to eliminate voltage violations in distribution networks. The application of capacitors in parallel to the electric power systems are commonly employed in order to have better control of power flow, voltage profile management, power factor correction and loss minimization. To achieve these benefits, the methodology of this work will be done through the resolution of a nonlinear programming problem associated with the linear approach of Voltage Variations versus Reactive Power Variation, calculating the number, location and optimal design of capacitor banks along distribution lines. Thus, it looks forward to minimize reactive power injection and reduce losses subject to meeting the operating and the loading constraints. The results are evaluated by the program GAMS TM (General Algebraic Modeling System), by Matlab TM (Matrix Laboratory) and by a program written in FORTRAN TM, being able to analyze and describe the contributions achieved by this work, considering it is a topic of great relevance to the operation and expansion planning of electric power systems.

Esta dissertação tem por objetivo o desenvolvimento, e implantação em computador, de uma metodologia para tratamento do problema de restabelecimento de energia em sistemas de distribuição de grande porte (com milhares de linhas, barras de carga e chaves seccionadoras), que permita a obtenção de Planos de Restabelecimento de Energia (PREs) adequados considerando a existência de reguladores de tensão, bancos de capacitores e de diferentes tipos de chaves seccionadoras. A metodologia proposta deverá considerar as características de operação de diferentes tipos de chaves seccionadoras (existência de telecomando, possibilidade de abertura com carga e/ou em curto circuito, etc.) para obtenção de PREs. Vale lembrar que usualmente as metodologias desenvolvidas para obtenção de PREs consideram a existência apenas de chaves automáticas e não automáticas, não considerando outras características de funcionamento das chaves seccionadoras. Tendo em vista que o problema a ser tratado é combinatório, com múltiplos objetivos e restrições, a metodologia proposta será baseada em Algoritmos Evolutivos, em técnicas de otimização multi-objetivo e na estrutura de dados denominada Representação Nó-Profundidade (RNP). A RNP será utilizada para representar computacionalmente, de forma eficiente, a topologia elétrica dos sistemas de distribuição. Para validar a metodologia proposta serão realizadas simulações computacionais com sistemas de distribuição reais de grande porte. / This dissertation aims to develop a methodology to provide adequate Energy Restoration Plans (ERPs) in contingency situations to large-scale distribution systems (with thousands of lines, load buses and sectionalizing switches), considering the existence of voltage regulators, capacitors banks and different types of sectionalizing switches. The proposed methodology considers the operational characteristics of different types of sectionalizing switches (existence of remote control, possibility of open-load and/or short-circuit, etc.) for the purpose of obtaining ERPs. Usually the developed methodologies consider only the existence of remotely controlled and manually controlled switches, excluding other operational characteristics of the sectionalizing switches. As the service restoration problem is combinatory with multiple objectives and constraints, the proposed methodology is based on Evolutionary Algorithms, multiobjective optimization techniques and on the data structure named Node-Depth Encoding. The Node-Depth Encoding is used to computationally represent, in an efficient way, the topology of the distribution systems. The proposed methodology is validated through computational simulations performed in real large-scale distribution systems.

Esta dissertação tem por objetivo o desenvolvimento, e implantação em computador, de uma metodologia para tratamento do problema de restabelecimento de energia em sistemas de distribuição de grande porte (com milhares de linhas, barras de carga e chaves seccionadoras), que permita a obtenção de Planos de Restabelecimento de Energia (PREs) adequados considerando a existência de reguladores de tensão, bancos de capacitores e de diferentes tipos de chaves seccionadoras. A metodologia proposta deverá considerar as características de operação de diferentes tipos de chaves seccionadoras (existência de telecomando, possibilidade de abertura com carga e/ou em curto circuito, etc.) para obtenção de PREs. Vale lembrar que usualmente as metodologias desenvolvidas para obtenção de PREs consideram a existência apenas de chaves automáticas e não automáticas, não considerando outras características de funcionamento das chaves seccionadoras. Tendo em vista que o problema a ser tratado é combinatório, com múltiplos objetivos e restrições, a metodologia proposta será baseada em Algoritmos Evolutivos, em técnicas de otimização multi-objetivo e na estrutura de dados denominada Representação Nó-Profundidade (RNP). A RNP será utilizada para representar computacionalmente, de forma eficiente, a topologia elétrica dos sistemas de distribuição. Para validar a metodologia proposta serão realizadas simulações computacionais com sistemas de distribuição reais de grande porte. / This dissertation aims to develop a methodology to provide adequate Energy Restoration Plans (ERPs) in contingency situations to large-scale distribution systems (with thousands of lines, load buses and sectionalizing switches), considering the existence of voltage regulators, capacitors banks and different types of sectionalizing switches. The proposed methodology considers the operational characteristics of different types of sectionalizing switches (existence of remote control, possibility of open-load and/or short-circuit, etc.) for the purpose of obtaining ERPs. Usually the developed methodologies consider only the existence of remotely controlled and manually controlled switches, excluding other operational characteristics of the sectionalizing switches. As the service restoration problem is combinatory with multiple objectives and constraints, the proposed methodology is based on Evolutionary Algorithms, multiobjective optimization techniques and on the data structure named Node-Depth Encoding. The Node-Depth Encoding is used to computationally represent, in an efficient way, the topology of the distribution systems. The proposed methodology is validated through computational simulations performed in real large-scale distribution systems.

Este trabalho tem o objetivo de utilizar métodos de otimização não linear a fim de desenvolver uma metodologia eficiente para alocação de bancos de capacitores visando a eliminar violações de tensão em redes de distribuição. A aplicação de capacitores em paralelo a sistemas elétricos de potência é comumente empregada com o intuito de se obter melhor controle do fluxo de potência, gerenciamento do perfil de tensão, correção do fator de potência e minimização de perdas. Tendo em vista estes benefícios, a metodologia deste trabalho se dará por meio da resolução de um problema de programação não linear associada com a aproximação linear da relação potência reativa versus tensão para determinar o número, a localização e o dimensionamento dos bancos capacitores ao longo das linhas de distribuição. Desta forma, pretende-se minimizar a injeção de reativos e reduzir as perdas ativas totais de modo que todas as restrições de operação e de carga sejam atendidas. Os resultados são avaliados pelo programa GAMS (General Algebraic Modeling System), pelo MATLAB TM (Matrix Laboratory) e por um programa elaborado em Fortran, sendo possível analisar e descrever as contribuições alcançadas pelo presente trabalho, considerando que este é um tema de grande relevância para a operação e planejamento da expansão dos sistemas elétricos de potência. / This work aims to use nonlinear optimization methods to develop an efficient methodology for capacitor banks allocation to eliminate voltage violations in distribution networks. The application of capacitors in parallel to the electric power systems are commonly employed in order to have better control of power flow, voltage profile management, power factor correction and loss minimization. To achieve these benefits, the methodology of this work will be done through the resolution of a nonlinear programming problem associated with the linear approach of Voltage Variations versus Reactive Power Variation, calculating the number, location and optimal design of capacitor banks along distribution lines. Thus, it looks forward to minimize reactive power injection and reduce losses subject to meeting the operating and the loading constraints. The results are evaluated by the program GAMS TM (General Algebraic Modeling System), by Matlab TM (Matrix Laboratory) and by a program written in FORTRAN TM, being able to analyze and describe the contributions achieved by this work, considering it is a topic of great relevance to the operation and expansion planning of electric power systems.

Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Resumo: As redes elétricas de distribuição em sua maioria apresentam cargas elétricas desequilibradas. Por isso é necessário estudar as potências envolvidas em sistemas trifásicos desequilibrados e a compensação das mesmas. O desequilíbrio aumenta as perdas elétricas e diminui o fator de potência da rede elétrica. Esse trabalho propõe a compensação da potência reativa e do desequilíbrio na rede com a finalidade da diminuição das perdas elétricas e a compensação das componentes de sequência desequilibradas da corrente. A utilização da teoria da potência efetiva em sistemas desequilibrados permite calcular as potências reativas e de desequilíbrio, sendo estas as potências compensadas no método proposto. A teoria da potência efetiva mede a eficiência dos métodos testados. Os objetivos da compensação do desequilíbrio são reduzir as perdas elétricas no neutro e o fator de desequilíbrio da tensão, além da potência de desequilíbrio na rede, potência exclusiva do desequilíbrio e que não realiza trabalho. O método proposto para compensação do desequilíbrio e dos reativos na rede de distribuição a quatro fios consiste na alocação de capacitores em delta ou estrela nas barras trifásicas. O método proposto é comparado com dois métodos existentes na literatura. A comparação entre os métodos permite constatar que o método proposto é mais eficiente na redução do desequilíbrio conjuntamente com a compensação das perdas elétricas. Quanto maior é o desequilíbrio da rede elétrica maior é a vantagem da ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Distribution electrical networks mostly have unbalanced electrical loads. Therefore it is necessary to study the powers involved in unbalanced three-phase systems and their compensation. The unbalance increases the power losses and decreases the power factor of the electrical network. This work proposes the compensation of the reactive power and the unbalance in the network with the purpose of reducing the power losses and the compensation of the unbalanced sequence components of the current. The use of the effective power theory in unbalanced systems allows to calculate the reactive and unbalanced power, these being the powers compensated in the proposed method. Effective power theory measures the efficiency of the methods tested. The objectives of the unbalance compensation are to reduce the power losses in the neutral and the unbalance factor of the voltage, besides the unbalanced power in the network, exclusive power of the unbalance and that do not realize work. The proposed method for unbalance and reactive compensation in the four-wire distribution network consists of the allocation of delta or wye-connected capacitors to the three-phase bus. The proposed method is compared with two methods in the literature. The comparison between the methods allows to verify that the proposed method is more efficient in reducing the unbalance together with the compensation of the power losses. The greater the unbalance in power network, the greater the advantage of the compensation b... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: José Roberto Sanches Mantovani / Resumo: O problema de alocação ótima de banco de capacitores em sistema de distribuição radiais consiste em definir as barras onde devem ser alocados os bancos de capacitores, além de determinar os tipos, potência nominal e em quais fases eles devem ser alocados, atendendo a restrições físicas e operacionais das redes elétricas, juntamente com os padrões da qualidade de fornecimento normatizados pelas agências reguladoras do setor. Também deve-se definir o esquema de controle, ou seja, quando os bancos capacitivos variáveis devem operar em diferentes níveis de carregamentos. A alocação de bancos de capacitores em sistemas de distribuição é um problema de programação não-linear inteiro misto, não convexo, de difícil solução através de técnicas clássicas de otimização, pela sua natureza combinatória, devido o aumento no número de variáveis inteiras envolvidas na solução de problemas de médio e grande porte. Neste trabalho, propõe-se para a sua solução a meta-heurística de Evolução Diferencial (ED), que deve fornecer a localização e dimensionamento dos bancos de capacitores fixos e chaveados ao longo dos alimentadores primários, em sistemas de distribuição radiais trifásicos e desbalanceados. A alocação deve atender aos critérios de mínimo custo de investimento e operação do sistema, dados pela soma do custo de aquisição, instalação e manutenção dos bancos de capacitores, mais o custo de perdas ativas no sistema além de melhorar o fator de potência. São apresentados neste trabalho, resu... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The optimal allocation problem of capacitor bank in radial distribution systems is to define the bus where the capacitor banks must be allocated, furthermore determine the types, nominal power and which phase they must be allocated as they attended the physical and the operational constraints of power systems in conjunction with the supplier quality standards normalized by the sector regulatory agencies. Moreover, you must define the check schema, in the words, when the variable capacitor banks must operate at different load levels. The allocation of capacitor banks in distribution systems it's a not convex mixed integer nonlinear programming problem with a difficult solution through classical optimization techniques due to the increase of integer variables involved in the solution of large and medium-size problems. This works proposes for the solution, a metaheuristic based on Differential Evolution (DE) which provide the location and the sizing of fixed capacitor banks, switched over the primary feeders in unbalanced three-phase radial distribution systems, with the aim of minimizing the total investment and the system operation cost, given by sum of acquisition cost, installation and maintenance of capacitor banks, plus the cost of active losses in the system and to im-prove the power factor. Results for a 135-bus unbalanced three-phase system are presented. / Mestre

Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Resumo: The purpose of this research is to develop a tool for optimization in power system distribution that uses meta-heuristic based on a multi-start methodology to reconfigure and allocate fixed and switched capacitor banks to obtain the radial topology that presents the lowest operating cost. To find initial radial topologies for system reconfiguration, the Prim algorithm was applied and to the current solution an improvement process called “neighborhood search” was performed. The improved system is subjected to a capacitor allocation algorithm showing that it is possible to get a radial topology that presents more economic cost of operation. As a proposal of the multi-start methodology, the procedure is repeated until a desired stop criterion, then several solutions are generated and the best one can be the solution of the problem. All programs were written in C ++ and applied to systems of 69 nodes, 84 nodes and 135 nodes. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-11-17Bitstream added on 2014-06-13T18:49:33Z : No. of bitstreams: 1 mertensjunior_ea_me_ilha.pdf: 1934720 bytes, checksum: fe7d7a9f65b7d36be8112ffea7f317ae (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho avalia a viabilidade técnica da aplicação de compensação reativa em circuitos secundários aéreos de baixa tensão, através da aplicação de capacitores e / ou filtros para aplicação em Baixa Tensão, buscando assim uma otimização dos reativos presentes nas redes secundárias. Considerando-se as constantes mudanças que vêm ocorrendo no cenário de distribuição de energia elétrica, devido ao grande avanço da eletrônica de potência e de cargas não lineares cada vez mais presentes no sistema elétrico, fazem-se necessários estudos para diagnosticar como e em que níveis tais mudanças podem estar afetando as características das redes de distribuição. Verifica-se que tais cargas, possuem um baixo fator de potência, e podem aumentar significativamente o nível de correntes harmônicas devido às técnicas de chaveamento utilizadas nestes dispositivos. Com isto, acentuam-se os problemas da propagação das distorções de forma de onda das correntes às tensões da rede, além de aumentar consideravelmente as perdas de energia elétrica ao longo de seus condutores e transformadores. Há necessidade de se conhecer as características dessas cargas de forma a permitir a correta modelagem das mesmas. O objetivo deste trabalho é identificar o perfil da rede secundária frente aos níveis de harmônicos e fator de potência, permitindo a adequada aplicação de filtros e capacitores para instalação no secundário dos transformadores de distribuição, visando a correção do fator de potência nos circuitos, redução do reativo circulante, das perdas elétricas e eventualmente dos níveis de distorção harmônica. Avaliando-se as interferências no carregamento dos transformadores de distribuição e melhoria do perfil da tensão de alimentação. Neste sentido, foi feita uma campanha de monitoramento em alguns circuitos selecionados... / This paper seeks to evaluate the technical feasibility of applying for compensation reactive side air circuits in low-voltage, by the application of capacitors and / or filters for use in the Low Voltage, thereby seeking an optimization of reactive present in the secondary networks. Analysis with a focus on secondary distribution network should consider a new factor, which is the proliferation of non-linear loads. Considering the constant changes that are occurring in the scenario of distribution of electric energy, due to the general advancement of power electronics and nonlinear loads increasingly present in the electrical system, are made necessary studies to diagnose how and to what levels such changes may be affecting the characteristics of distribution networks. It appears that such loads, have a low power factor, and can significantly increase the level of harmonic currents because of the techniques used in these switching devices. With this, stressing the problems of the spread of distortions of waveform of the current tensions to the network, in addition to considerably increase the loss of power over their drivers and processors. Thus, the objective of this study is to identify the profile of the network front secondary levels of harmonics and power factor, allowing the proper implementation of filters and capacitors for installation of transformers in the secondary distribution, aiming to correct the power factor in circuits, Reducing the reactive stock, loss of electrical and possibly the levels of harmonic distortion. Judging is interference in the shipment of processors for distribution and improving the profile of the supply voltage. In this sense, there was a campaign tracking in some selected circuits, computer simulations were also conducted, equipment developed and deployed pilot projects.