Esta tese trata do controle integrado de tensão e reativos (volt/var) em alimentadores de distribuição; no âmbito de planejamento; através da inserção de bancos de reguladores de tensão e de capacitores. Um algoritmo genético multiobjetivo incrementado por lógica fuzzy é apresentado para resolver o problema volt/var; uma vez que este se constitui um problema de otimização combinatória multiobjetivo. O conhecimento especialista é aplicado através da lógica fuzzy para promover uma redução do espaço de busca; utilizando reguladores em unidades padronizadas; bem como avaliando a sensibilidade das barras para receberem capacitores. Os objetivos da resolução do problema volt/var são para minimizar: desvio de tensão de barra e custo total das perdas. Segundo os preceitos da otimização multiobjetivo; um conjunto de soluções ótimas é obtido; o qual representa a solução de todos os objetivos; concomitantemente; onde são respeitadas as restrições operacionais do sistema. O algoritmo é aplicado a um alimentador de 69 barras; conhecido da literatura e depois a um alimentador real de 167 barras. Os resultados mostram uma boa aproximação da fronteira de Pareto no conjunto de soluções e que houve correção do perfil de tensão aliada a uma significativa redução nas perdas. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT: This thesis deals with integrated voltage and reactive power control (volt/var) for radial distribution feeders in planning issues, by means of the application of automatic voltage regulators (AVRs) banks and capacitors. A multiobjective genetic algorithm (SPEA2) improved using fuzzy logic is presented to solve the volt/var problem, since it is a combinatorial multiobjective optimization problem. The expert knowledge is taken into account via fuzzy logic in order to reduce the search space using voltage regulators in standard units as well doing capacitors sensitivity analysis. According to the multiobjective optimization fundamentals, an optimal solution ensemble is obtained, which concomitantly represents the solutions to both objectives, in such a way that the operational constraints of systems are satisfied. The algorithm is evaluated for a known 69- bus feeder in the literature of the subject and to 167-bus real feeder. The obtained results demonstrate that the proposed method provides good concordance between the obtained solution and the Pareto front, correction of voltage profile jointly with losses reduction.

Esta tese trata do controle integrado de tensão e reativos (volt/var) em alimentadores de distribuição; no âmbito de planejamento; através da inserção de bancos de reguladores de tensão e de capacitores. Um algoritmo genético multiobjetivo incrementado por lógica fuzzy é apresentado para resolver o problema volt/var; uma vez que este se constitui um problema de otimização combinatória multiobjetivo. O conhecimento especialista é aplicado através da lógica fuzzy para promover uma redução do espaço de busca; utilizando reguladores em unidades padronizadas; bem como avaliando a sensibilidade das barras para receberem capacitores. Os objetivos da resolução do problema volt/var são para minimizar: desvio de tensão de barra e custo total das perdas. Segundo os preceitos da otimização multiobjetivo; um conjunto de soluções ótimas é obtido; o qual representa a solução de todos os objetivos; concomitantemente; onde são respeitadas as restrições operacionais do sistema. O algoritmo é aplicado a um alimentador de 69 barras; conhecido da literatura e depois a um alimentador real de 167 barras. Os resultados mostram uma boa aproximação da fronteira de Pareto no conjunto de soluções e que houve correção do perfil de tensão aliada a uma significativa redução nas perdas. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT: This thesis deals with integrated voltage and reactive power control (volt/var) for radial distribution feeders in planning issues, by means of the application of automatic voltage regulators (AVRs) banks and capacitors. A multiobjective genetic algorithm (SPEA2) improved using fuzzy logic is presented to solve the volt/var problem, since it is a combinatorial multiobjective optimization problem. The expert knowledge is taken into account via fuzzy logic in order to reduce the search space using voltage regulators in standard units as well doing capacitors sensitivity analysis. According to the multiobjective optimization fundamentals, an optimal solution ensemble is obtained, which concomitantly represents the solutions to both objectives, in such a way that the operational constraints of systems are satisfied. The algorithm is evaluated for a known 69- bus feeder in the literature of the subject and to 167-bus real feeder. The obtained results demonstrate that the proposed method provides good concordance between the obtained solution and the Pareto front, correction of voltage profile jointly with losses reduction.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:41:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo8972_1.pdf: 8899967 bytes, checksum: 52c9ca9c9a6d1c5bc0fa2bbf2a62cebe (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O desenvolvimento da indústria de dispositivos eletrônicos de potência observado nas últimas décadas beneficiou a proliferação de cargas não lineares, tais como forno elétrico, fontes de alimentação chaveada, reguladores de tensão e retificadores. Essas cargas não lineares absorvem correntes distorcidas e dessa maneira "poluem"a rede elétrica com harmônicos. A circulação de harmônicos nos sistemas de potência representa um grande problema na qualidade de energia elétrica. Esses harmônicos distorcem as tensões de alimentação, aumentam as perdas nos sistemas elétricos e podem provocar problemas de ressonâncias e mau funcionamento de vários equipamentos eletroeletrônicos. Os prejuízos econômicos provocados por harmônicos são enormes e a questão da qualidade de energia elétrica entregue aos consumidores finais é motivo de grande preocupação. Essa dissertação aborda o inversor de três níveis com função de filtro ativo paralelo. O princípio de funcionamento do filtro, a técnica de modulação escolhida, as correntes na saída do inversor e o controle da tensão no ponto central dos capacitores são discutidos nessa dissertação. Também são apresentadas duas técnicas para obter as correntes de referência de controle do filtro, sendo feitas comparações por simulação. Além disso, é realizado um estudo comparativo das técnicas de controle de corrente para o filtro ativo paralelo trifásico. A comparação é feita em termos de conteúdo harmônico, esforço computacional e dificuldade de implementação

Nowadays, the quality of energy supplied to customers is an important aspect that must be taken into account in distribution systems analysis. The Brazilian national agency which regulates the distribution systems standards is applying punishments to the energy supplying companies which can not keep the voltage levels inside the allowed limits. Besides, in most cases, energy supplying companies are trying to improve the quality of energy without make use of large investments. The voltage control through the regulation of distribution transformers taps and transformer under load tap changer (ULTC) are being used in most of distribution systems. These types of voltage control may reduce or eliminate the condition which voltage levels exceeding the allowed limits. It is important to observe that use of estimations with few or unfaithful information about secondary networks requires appropriate methodologies. Therefore, this study uses simplified models of secondary networks which may estimate the final results, even in cases without any information. The adjustment of transformers taps is defined to reduce undervoltage in primary and secondary networks. As regards secondary networks, voltage drop are considered up to the center of load, which provides an appropriate voltage levels to the most of customers in analysis. The adjustment of ULTC uses the voltage control law, in order to complement the adjustment earlier described. In this case, the ULTC allows an automaticregulation, which provides a balance of the voltage drop variation during a day. The voltage control law considers voltage drop up to the center of load in secondary networks. Thus the substation voltage control law is calculated by the weighed mean for the power of the voltage drop until the center of load of each distribution transformer. This work also implements an indicator, called energy supplied outside the allowed limits (EFFP). This indicator allows to measure the efficiency of networks, considering voltage levels violations. Thus, it is possible to evaluate the algorithms used in this analysis. As regards the final results, the software called ASD-CT was developed to implement all the algorithms here proposed. This software uses the Java proceedings, according to modern concepts applied on software engineering. Finally, it is important to emphasize that the ASD-CT software presented excellent outputs, considering radially operated distribution networks belong to the State Company of Electric Energy (CEEE-D) / A qualidade da energia fornecida é uma característica cada vez mais desejada. Os órgãos que regulam a distribuição de energia no Brasil aplicam pesadas multas às concessionárias que transgridem os níveis aceitáveis de tensão. Em contrapartida, as concessionárias buscam reduzir os seus custos operacionais, ou seja, melhorar o produto fornecido sem fazer maiores investimentos. A utilização dos meios básicos de controle de tensão, como os tapes dos transformadores de distribuição e comutador de tapes sob carga na Subestação, são meios que já existem na maior parte dos sistemas de distribuição e que, se ajustados corretamente, podem minimizar ou até mesmo sanar o problema das transgressões nos níveis de tensão. Entretanto, realizar a estimação de estado onde as informações sobre as redes secundárias são pouco confiáveis, ou mesmo ausentes requer tratamento e metodologias adequadas. Este trabalho propõe o uso de modelos simplificados de redes de baixa tensão tornando possível a estimação de estado mesmo nos casos de ausência de informações. O ajuste dos tapes dos transformadores de distribuição é realizado de forma a compensar as quedas existentes na rede primária, quedas de tensão do transformador de distribuição e na rede secundária até o centro de carga da mesma. A realização desta regulação de tensão para o centro de carga da rede de baixa tensão proporciona um regime adequado de tensão, senão para todos os consumidores do circuito, pelo menos para a maioria deles. O ajuste do comutador de tapes sob carga da Subestação, através da Lei de Controle de Tensão, funciona de forma complementar ao ajuste anterior, visto que o comutador de tapes sob carga possibilita uma regulação automática, onde se podem compensar as variações na queda de tensão que ocorrem ao longo do dia. A Lei de Controle de Tensão também considera as quedas de tensão até o centro de carga da rede secundária. Desta forma a lei de controle de tensão na subestação é calculada pela média ponderada pela potência das quedas de tensão até o centro de carga de cada transformador da Subestação. O trabalho também propõe e implementa um indicador, nomeado Energia Fornecida Fora do Padrão EFFP, para que seja possível a medição do desempenho das redes quanto às transgressões nos níveis de tensão. Este indicador também serve para medir o desempenho dos algoritmos de ajuste dos meios de controle de tensão utilizados. No que diz respeito aos resultados do trabalho foi desenvolvido um Software, o ASD-CT, que implementa todos os algoritmos aqui propostos. O Software foi desenvolvido totalmente em linguagem Java, utilizando os mais modernos conceitos de Engenharia de Software. O Software ASD-CT obteve ótimos resultados em alimentadores reais da Companhia Estadual de Distribuição de Energia Elétrica (CEEE-D).

Com o advento da geração distribuída foi permitido aos sistemas de distribuição a possibilidade de operação de forma ilhada dos sistemas interligados de grande porte. Apesar de suas vantagens, do ponto de vista técnico, ainda existe uma série de desafios que necessitam ser superados para a plena aplicação desse conceito. Um desses desafios é definido pela transição dos modos operativos dos geradores distribuídos durante o processo de ilhamento. Da forma em que é reportada na literatura, infere-se que tal transição é realizada de um modo inadequado, amplificando os transitórios observados nas grandezas do gerador distribuído - e por consequência, da rede em que o mesmo se conecta - durante o processo de ilhamento, o que não é desejável. No contexto apresentado, a principal contribuição desta pesquisa está em propor uma estrutura híbrida de controle a ser aplicada aos sistemas de excitação de geradores síncronos que operam em sistemas de distribuição que permitem a operação ilhada de determinadas porções de suas redes. A principal característica da estrutura proposta está em atenuar os transitórios das variáveis do gerador controlado durante o processo de ilhamento. Além disso, o arranjo da estrutura proposta estabelece um compromisso entre a potência reativa e a tensão terminal do gerador controlado, quando o mesmo opera em paralelo com os sistemas interligados de grande porte. Nessa condição, o sistema de controle mantém a potência reativa próxima da referência ajustada atendendo a uma faixa adequada de valores de tensão terminal. / With the advent of distributed generation, the possibility of autonomous operation regarding the bulk power systems was allowed to the distribution systems. Despite its advantages, from the technical point of view, there are lots of challenges that need to be overcome for the full application of this concept. One of these challenges is the transition of distributed generators operating modes during the islanding process. Based in the literature survey, it is inferred that transition is performed in a wrong way, which amplifies the transients in controlled generator quantities and consequently, of the network connected to it during the islanding process, which is undesirable. In this context, the main contribution of this research is the proposal of a hybrid control structure to be applied to the excitation systems of synchronous generators that operate in distribution systems whose islanded operation of determined portions of its grids is permitted. The main characteristic of the proposed structure is the attenuation of transients of the controlled generator quantities during the islanding process. Furthermore, the design of this structure provides a compromise between the generator reactive power and terminal voltage when it operates in parallel with the bulk power systems. That way, the control system maintains the reactive power close to the adjusted reference attending an appropriate range of terminal voltage values.

Orientador: Jose Roberto Sanches Mantovani / Resumo: Neste trabalho, propõe-se uma nova metodologia para abordar de forma integrada os problemas de restauração automática e sequenciamento de operação de abertura e fechamento de chaves em redes de distribuição de grande porte. Na literatura os problemas de restauração e sequência de chaveamentos são normalmente considerados de forma separada e sequencial, em que o resultado do algoritmo de restauração é o dado de entrada para o algoritmo que gera a sequência de chaveamento. A inconsistência com esta abordagem é que não necessariamente o resultado convencional do algoritmo de restauração (conjunto de chaves que devem ser manobradas), é o melhor dado de entrada para o algoritmo que elabora o sequenciamento ótimo de abertura/fechamento das chaves. Isso porque quando ambos os problemas são resolvidos separadamente, eles possuem funções objetivos diferentes. O problema de restauração tem por objetivo minimizar a quantidade de carga desconectada com o menor número de chaveamentos possíveis, enquanto que o problema de sequenciamento de chaves tem o objetivo de reduzir a energia não suprida no sistema durante um evento de falta permanente. Uma nova abordagem baseada na meta-heurística de Busca Tabu com Vizinhança Variável Reativa é proposta para explorar o espaço de busca do problema em análise, simultaneamente com uma nova heurística para gerar a sequência de chaveamento em sistemas de grande porte com milhares de nós de carga. A existência em operação na rede de controle de equipament... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, a new methodology is proposed to address, in an integrated approach, the automatic restoration problem and the switching sequence problem for large scale distribution networks. In the literature, the restoration and switching sequence problems are usually addressed separately and sequentially. Thus, the result of the distribution restoration algorithm is the initial data for the switching sequence algorithm. The inconsistency with this approach is that, not necessarily the conventional result of the restoration algorithm (a set of switches to be maneuvered) is the best initial data for the switching sequence algorithm. It is explained by the fact that both problems have different objective functions. The distribution restoration problem aims to minimize the amount of disconnected load with the fewest number of possible switching, whereas the switching sequence problem aims to minimize the energy not supplied in the network after a permanent fault. A new approach based on the Tabu Search with Reactive Variable Neighborhood meta-heuristic is proposed to explore the search space of the problem, along with a new heuristic to generate the switching sequence in large size distribution systems with thousands of load buses. The presence of voltage control devices, as switched capacitors and voltage regulators, are considered to improve the quality of solutions. The presence of distributed generation with black start capability is also considered. The cold load pick up c... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Os métodos convencionais para o controle de tensão concentram-se na média tensão. Em alguns casos não são suficientes para a correção da tensão na rede secundária. Este trabalho apresenta os problemas relacionados à regulação de tensão na baixa tensão, os métodos convencionais para correção da tensão e uma estratégia para o controle de tensão na rede secundária de sistema de distribuição de energia elétrica. A solução final proposta é um conjunto de transformador com taps no lado de baixa tensão, hardware e software que promovem a comutação das derivações do transformador de forma automática. Para o desenvolvimento dessa estratégia será abordada a aplicação de sistemas inteligentes, o sistema fuzzy, e a estimação de modelos elétricos dos transformadores de distribuição. O objetivo desse produto é ser uma solução prática, viável técnica e economicamente para a regulação da tensão em cenários onde os métodos convencionais não o são. Os protótipos dessa solução foram montados e testados em laboratório e em campo e os resultados atenderam ao objetivo proposto. / The conventional methods for voltage control concentrated in medium voltage. In some case, they are not enough to correct the voltage on secondary grid of distribuition. This paper presents a strategy to control the voltage on the low voltage of the distribution grid. As proposed for dealing of this problem is made the presentation of an architecture for the intelligent automatic control, that is composed of distribuition transformer with tap on the low side, hardware and software. For the development of this strategy will be approached the application the intelligent systems, Fuzzy Systems, and the estimation of electrical model of distribuition transformers. The goal with this design is to provide grants to set up a system for regulating the voltage on the low side which is technically and economically feasible to be deployed where conventional solutions, with the inclusion of line regulators, are not.

A operação de um Sistema Elétrico de Potência é complexa, principalmente, devido ao grande número de restrições impostas às variáveis e às grandezas do sistema, sejam elas de natureza física ou de requisito para a qualidade e a continuidade do fornecimento de energia elétrica entregue aos consumidores. O gerenciamento das tensões e dos fluxos de potência, ativa e reativa, é crucial para que o SEP opere de modo seguro, com qualidade e com o menor custo. O gerenciamento, das tensões e das potências, é realizado através dos ajustes dos dispositivos de controle do SEP, contudo, determinar os estados dos dispositivos controlados do SEP não é uma tarefa trivial. A determinação dos estados dos dispositivos controlados torna-se ainda mais difícil, pois, para garantir o fornecimento, de energia elétrica, contínuo e de qualidade, diversos cenários (contingências) devem ser analisados e as ações de controle impostas ao SEP devem satisfazer todos os requisitos operacionais do SEP para todos os cenários. Diversos blecautes ocorreram devido à instabilidade de tensão no SEP e quando estão em condições de alto carregamento, o problema torna-se ainda mais evidente. Este trabalho propõe uma ferramenta computacional para o planejamento das ações de controles de reativo e tensão em Sistemas Elétricos de Potência que mantenham, ao longo do dia, as variáveis e as grandezas do sistema dentro da região factível de operação e, ainda, garantam margem de estabilidade de tensão suficiente para que o colapso de tensão seja evitado. Para desenvolver esta ferramenta, o problema de planejamento de controle de tensão e reativo foi formulado como um problema de otimização, onde, neste problema, dois objetivos e metodologias foram realizados. No primeiro, buscou-se determinar os estados dos dispositivos controlados que minimizassem as perdas nas linhas de transmissão dentro de um intervalo de tempo e de potência e, no segundo, determinar os estados dos dispositivos controlados que mantivessem as variáveis e grandezas do sistema dentro da região factível durante o maior intervalo de potência, minimizando, assim, as mudanças nas ações de controle do SEP. Também foi proposta, neste trabalho, uma metodologia para identificação de contingências críticas do SEP. Os resultados obtidos através das resoluções dos problemas indicaram que as formulações propostas são capazes de determinar os estados dos dispositivos controlados do sistema ao longo do dia, de modo a garantir que não ocorressem violações nas restrições operacionais do sistema enquanto houvesse medidas de controle, onde foi considerado o caso base e uma lista de contingências. Além disso, as margens de estabilidade de tensão do caso base e das contingências foram sempre mantidas acima do valor de segurança especificado. Os resultados também mostraram que a metodologia para identificação da contingência crítica proposta é capaz de identificar a contingência que limita o crescimento de carga do sistema, de modo a garantir que o SEP esteja operando com o menor risco à instabilidade de tensão, mantendo as variáveis e as grandezas do sistema dentro da região factível para o maior número de cenários. / The operation of an Electric Power System is complex, mainly due to the great number of restrictions imposed on the variables and the magnitudes of the system, whether of a physical nature or a requirement for the quality and continuity of the electricity supply delivered to consumers. The management of voltage and the power flow, active and reactive, is crucial for the safely operation of the Electric Power System, with quality and low cost. The management of the voltages and powers is performed through the adjustments of the Electric Power System control devices, however, determine the states of the Electric Power System controlled devices is not a trivial task. The determination of the states of the controlled devices becomes even more difficult, since, to guarantee the supply of electricity, continuous and of quality, several scenarios (contingencies) must be analyzed and the control actions imposed on the Electric Power System must satisfy all the Electric Power System operational requirements for all scenarios. Several blackouts occurred due to the voltage instability in the Electric Power System and when they are in high load conditions, the problem becomes even more evident. This work proposes a computational tool for the planning of the actions of reactive and voltage controls in Electric Power Systems that maintain, throughout the day, the variables and the magnitudes of the system within the feasible region of operation and, also, guarantee voltage stability margin sufficient to avoid the voltage collapse. To develop this tool, the planning problem of voltage control and reactive control was formulated as an optimization problem, where, in this problem, two objectives and methodologies were used. In the first one, it was tried to determine the controlled devices states that minimize the transmission lines losses at a time and power interval, and, in the second, to determine the controlled devices states that maintain the variables and quantities of the system within feasible region during the largest power interval, thus the control actions changes in the Electric Power Systems are minimize. Was also proposed, in this work, a methodology for identify the critical contingencies of Electric Power Systems. The results obtained through problem resolutions indicated that the proposed formulations are able to determine the controlled devices states of the system throughout the day, so that there were no violations of the system\'s operational constraints while there were control measures, assessment the base case and a list of contingencies. In addition, the base case and contingencies voltage stability margins have always been maintained above the specified safety value. The results also showed that the methodology for the identification of the critical contingency is able to identify the contingency that limits the system load growth, in order to ensure that the Electric Power Systems is operating with the lowest risk to voltage instability, maintaining the system variables and magnitudes within the feasible region for the largest number of scenarios.

A operação de um Sistema Elétrico de Potência é complexa, principalmente, devido ao grande número de restrições impostas às variáveis e às grandezas do sistema, sejam elas de natureza física ou de requisito para a qualidade e a continuidade do fornecimento de energia elétrica entregue aos consumidores. O gerenciamento das tensões e dos fluxos de potência, ativa e reativa, é crucial para que o SEP opere de modo seguro, com qualidade e com o menor custo. O gerenciamento, das tensões e das potências, é realizado através dos ajustes dos dispositivos de controle do SEP, contudo, determinar os estados dos dispositivos controlados do SEP não é uma tarefa trivial. A determinação dos estados dos dispositivos controlados torna-se ainda mais difícil, pois, para garantir o fornecimento, de energia elétrica, contínuo e de qualidade, diversos cenários (contingências) devem ser analisados e as ações de controle impostas ao SEP devem satisfazer todos os requisitos operacionais do SEP para todos os cenários. Diversos blecautes ocorreram devido à instabilidade de tensão no SEP e quando estão em condições de alto carregamento, o problema torna-se ainda mais evidente. Este trabalho propõe uma ferramenta computacional para o planejamento das ações de controles de reativo e tensão em Sistemas Elétricos de Potência que mantenham, ao longo do dia, as variáveis e as grandezas do sistema dentro da região factível de operação e, ainda, garantam margem de estabilidade de tensão suficiente para que o colapso de tensão seja evitado. Para desenvolver esta ferramenta, o problema de planejamento de controle de tensão e reativo foi formulado como um problema de otimização, onde, neste problema, dois objetivos e metodologias foram realizados. No primeiro, buscou-se determinar os estados dos dispositivos controlados que minimizassem as perdas nas linhas de transmissão dentro de um intervalo de tempo e de potência e, no segundo, determinar os estados dos dispositivos controlados que mantivessem as variáveis e grandezas do sistema dentro da região factível durante o maior intervalo de potência, minimizando, assim, as mudanças nas ações de controle do SEP. Também foi proposta, neste trabalho, uma metodologia para identificação de contingências críticas do SEP. Os resultados obtidos através das resoluções dos problemas indicaram que as formulações propostas são capazes de determinar os estados dos dispositivos controlados do sistema ao longo do dia, de modo a garantir que não ocorressem violações nas restrições operacionais do sistema enquanto houvesse medidas de controle, onde foi considerado o caso base e uma lista de contingências. Além disso, as margens de estabilidade de tensão do caso base e das contingências foram sempre mantidas acima do valor de segurança especificado. Os resultados também mostraram que a metodologia para identificação da contingência crítica proposta é capaz de identificar a contingência que limita o crescimento de carga do sistema, de modo a garantir que o SEP esteja operando com o menor risco à instabilidade de tensão, mantendo as variáveis e as grandezas do sistema dentro da região factível para o maior número de cenários. / The operation of an Electric Power System is complex, mainly due to the great number of restrictions imposed on the variables and the magnitudes of the system, whether of a physical nature or a requirement for the quality and continuity of the electricity supply delivered to consumers. The management of voltage and the power flow, active and reactive, is crucial for the safely operation of the Electric Power System, with quality and low cost. The management of the voltages and powers is performed through the adjustments of the Electric Power System control devices, however, determine the states of the Electric Power System controlled devices is not a trivial task. The determination of the states of the controlled devices becomes even more difficult, since, to guarantee the supply of electricity, continuous and of quality, several scenarios (contingencies) must be analyzed and the control actions imposed on the Electric Power System must satisfy all the Electric Power System operational requirements for all scenarios. Several blackouts occurred due to the voltage instability in the Electric Power System and when they are in high load conditions, the problem becomes even more evident. This work proposes a computational tool for the planning of the actions of reactive and voltage controls in Electric Power Systems that maintain, throughout the day, the variables and the magnitudes of the system within the feasible region of operation and, also, guarantee voltage stability margin sufficient to avoid the voltage collapse. To develop this tool, the planning problem of voltage control and reactive control was formulated as an optimization problem, where, in this problem, two objectives and methodologies were used. In the first one, it was tried to determine the controlled devices states that minimize the transmission lines losses at a time and power interval, and, in the second, to determine the controlled devices states that maintain the variables and quantities of the system within feasible region during the largest power interval, thus the control actions changes in the Electric Power Systems are minimize. Was also proposed, in this work, a methodology for identify the critical contingencies of Electric Power Systems. The results obtained through problem resolutions indicated that the proposed formulations are able to determine the controlled devices states of the system throughout the day, so that there were no violations of the system\'s operational constraints while there were control measures, assessment the base case and a list of contingencies. In addition, the base case and contingencies voltage stability margins have always been maintained above the specified safety value. The results also showed that the methodology for the identification of the critical contingency is able to identify the contingency that limits the system load growth, in order to ensure that the Electric Power Systems is operating with the lowest risk to voltage instability, maintaining the system variables and magnitudes within the feasible region for the largest number of scenarios.

Com o advento da geração distribuída foi permitido aos sistemas de distribuição a possibilidade de operação de forma ilhada dos sistemas interligados de grande porte. Apesar de suas vantagens, do ponto de vista técnico, ainda existe uma série de desafios que necessitam ser superados para a plena aplicação desse conceito. Um desses desafios é definido pela transição dos modos operativos dos geradores distribuídos durante o processo de ilhamento. Da forma em que é reportada na literatura, infere-se que tal transição é realizada de um modo inadequado, amplificando os transitórios observados nas grandezas do gerador distribuído - e por consequência, da rede em que o mesmo se conecta - durante o processo de ilhamento, o que não é desejável. No contexto apresentado, a principal contribuição desta pesquisa está em propor uma estrutura híbrida de controle a ser aplicada aos sistemas de excitação de geradores síncronos que operam em sistemas de distribuição que permitem a operação ilhada de determinadas porções de suas redes. A principal característica da estrutura proposta está em atenuar os transitórios das variáveis do gerador controlado durante o processo de ilhamento. Além disso, o arranjo da estrutura proposta estabelece um compromisso entre a potência reativa e a tensão terminal do gerador controlado, quando o mesmo opera em paralelo com os sistemas interligados de grande porte. Nessa condição, o sistema de controle mantém a potência reativa próxima da referência ajustada atendendo a uma faixa adequada de valores de tensão terminal. / With the advent of distributed generation, the possibility of autonomous operation regarding the bulk power systems was allowed to the distribution systems. Despite its advantages, from the technical point of view, there are lots of challenges that need to be overcome for the full application of this concept. One of these challenges is the transition of distributed generators operating modes during the islanding process. Based in the literature survey, it is inferred that transition is performed in a wrong way, which amplifies the transients in controlled generator quantities and consequently, of the network connected to it during the islanding process, which is undesirable. In this context, the main contribution of this research is the proposal of a hybrid control structure to be applied to the excitation systems of synchronous generators that operate in distribution systems whose islanded operation of determined portions of its grids is permitted. The main characteristic of the proposed structure is the attenuation of transients of the controlled generator quantities during the islanding process. Furthermore, the design of this structure provides a compromise between the generator reactive power and terminal voltage when it operates in parallel with the bulk power systems. That way, the control system maintains the reactive power close to the adjusted reference attending an appropriate range of terminal voltage values.