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Micro-redes elétricas: estado da arte e contribuição para o dimensionamento, aplicação e comercialização da energia produzida. / Microgrid systems: a study on the state-of-the-art and contribution for the dimensioning, application and trading of the power produced.Tesoro Elena Del Carpio Huayllas 16 June 2015 (has links)
As conseqüências e repercussões do recente blecaute de grande escala ocorrido no Brasil em 2009, que afetou as regiões Sudeste, Sul, Centro-Oeste e Nordeste além do Paraguai todo; assim como aqueles que afetaram a região do Norte e Nordeste dos Estados Unidos (2003) e toda Itália, também em 2003, mostraram mais uma vez que na atualidade a sociedade tem uma dependência quase total da energia elétrica. Em todos os casos, a falta de energia elétrica atingiu de forma significativa vários setores da economia, ao passo que sistemas de transporte elétrico, indústrias e hospitais sem sistemas de geração emergencial, instituições acadêmicas, iluminação pública e residencial e, inclusive, sistemas de comunicação, ficaram praticamente inoperantes. Após esses eventos, houve uma busca por algumas alternativas que ofereçam maior confiabilidade no fornecimento de energia elétrica ou, pelo menos, alternativas que ajudem a minimizar o seu impacto. O estabelecimento de sistemas baseados em micro-redes elétricas mostrou-se como uma alternativa que poderia ser utilizada para tal finalidade, de tal forma que não apenas cargas críticas, mas também boa parte das atividades mencionadas poderia continuar operando durante períodos de contingência. Por outro lado, o conceito das micro-redes elétricas tem ganho recentemente maior atenção em virtude da crescente penetração de fontes de geração distribuída e dos incentivos providos pelos governos para promover a geração de energia através de fontes renováveis como por exemplo a energia eólica, solar, biomassa, hidrelétrica, e outras. Nos mais diversos países do mundo, atualmente, populações assentadas em regiões remotas utilizam esquemas baseados em micro-redes elétricas para o suprimento de energia elétrica. Assim, neste trabalho serão apresentados os resultados referentes ao estudo da tecnologia das micro-redes elétricas, especificamente o seu desempenho diante de condições operativas como o modo de operação ilhado e o modo conectado com a rede elétrica. Particularmente, a transição para o modo de operação ilhado demandou um estudo, através das simulações, mais dedicado. No que se refere à negociação da energia entre a micro-rede e a rede principal, quando da disponibilidade de energia excedente nos períodos de carga reduzida na micro-rede, será apresentada uma análise crítica dos possíveis métodos de tarifação, os quais até agora são apenas utilizados na forma de incentivos governamentais. Será também apresentada uma análise referente à viabilidade econômica de micro-redes, já que para que estas tenham atratividade econômica, os custos de aquisição de equipamentos e operação devem também ser competitivos. / After the occurrence of some major blackouts like the one that affected the Northern and Northeastern part of the United States in 2003, the one that affected the Southeast, Midwest and Northeastern part of Brazil including Paraguay, in 2009; and the blackout that affected the whole Italy in 2003, to mention a few a few of them, there was a rush for seeking some alternatives to deal with such events or at least find out feasible solutions that can contribute to diminish their impact. The lack of electric power, for whatever reason it was, unveiled one common fact, our modern society is so dependent on electricity that during the blackouts areas like the electrical transport system, financing activity, academic institutions, industries, health centers with no emergency or standby generation, public and residential lighting and even some communication systems failed to operate. The establishment of microgrid systems proved to be an alternative that could be used for this purpose; thus, not only critical loads, but also some of the activities mentioned earlier on could continue their operation during such emergency periods. In addition, the concept of micro-grid systems has recently gained particular attention due to the increasing penetration of distributed generation and also due to the incentives provided by the governments to promote the generation of electricity from renewable sources such as wind power, solar, biomass, small hydroelectric schemes, etc. At present, countless settlements located in remote areas worldwide use microgrid systems to generate and distribute electricity. In this work, the results related to the microgrid technology, specifically its performance towards system conditions such as the islanding mode and grid connected mode of operation will be presented. Particularly, the transition to the islanded mode of operation demanded a more dedicated study during the simulations performed. As for the energy trading between the microgrid and the utility, which can occur when the microgrid generators are lightly loaded, it will be presented a critical analysis about the possible tariff methods to be applied. Such tariffs are so far only applied in the form of government subsidies to promote the use of renewable energy sources. Additionally, an analysis of a microgrid economic feasibility to show how competitive or complimentary this technology is with the utility will be presented herein.
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Uma metodologia para otimização de sistemas elétricos de distribuição A N condutores / A methodology for optimization of N conductors electrical distribution systemsVieira, Felipe de Alcântara 28 August 2013 (has links)
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Previous issue date: 2013-08-28 / Este trabalho propõe uma metodologia com foco na resolução de problemas de
otimização de sistemas elétricos de potência, que por ser extremamente genérica e
abrangente, permite a inserção de qualquer tipo de equipamento na modelagem do
sistema sob estudo, bem como a análise de desequilíbrios, da geração distribuída e de
cabos neutros e aterramentos, em sistemas com N condutores. A metodologia
desenvolvida utiliza como base o Método dos Pontos Interiores Primal-Dual aplicado ao
Método de Injeção de Correntes para a análise do sistema elétrico considerando
equações de injeções de correntes em cada nó, escritas por meio de variáveis complexas
em sua forma retangular. A amplitude de utilização do método proposto o faz
interessante inclusive para estudos de smart grids, uma vez que possibilita um grau de
detalhamento bastante elevado nas representações e análises dos sistemas de
distribuição. / This work proposes a methodology focusing on the solution of electrical power
systems problems, which for being extremely generical and embracing, allows the
inclusion of any type of equipment, in the modeling of the system under study, as well
as the analysis of imbalances, distributed generation and of neutral cables and
groundings on N conductors systems. The methodology developed is based on the
Primal-Dual Interior Point Method applied in the Current Injection Method for the
analysis of the electrical system considering the current injections equations at each
node, written using complex variables in rectangular formulation. The proposed method
has a range of use that make it interesting even for smart grids studies, since it allows a
higher degree of details in the representation and analysis of distribution systems.
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Estimação de estados em redes de distribuição de energia elétrica baseada em medições fasoriaisPereira, Ingrid Soares 31 August 2015 (has links)
Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-04-15T15:27:12Z
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Previous issue date: 2015-08-31 / Este trabalho apresenta uma nova abordagem para o problema de Estimação de Estados em
Redes de Distribuição de Energia Elétrica utilizando os dados históricos de cargas e medidas
obtidas pelos Sistemas de Medição Fasorial Sicronizada (PMUs – Phasor Measurement
Units). Nesta formulação as tensões em módulo e fase são escolhidas como variáveis de
estados e o problema é matematicamente formulado como um problema de otimização com
restrições de igualdade e desigualdade. A função objetivo é formada pela soma quadrática dos
resíduos de estimação, definidos como a diferença entre os valores medidos através das PMUs
e os valores calculados. As restrições de igualdade são as injeções de potencia ativa e reativa
nulas nas barras de passagem. As restrições de desigualdade estão associadas às potências
ativas e reativas das barras não monitoradas, onde admite-se limites inferiores e superiores em
função dos dados históricos das cargas (potências ativas e reativas).
Estudos de casos são realizados utilizando-se um sistemas simples 10 barras, e os sistemas
IEEE da literatura de 33 e 84 barras. Os dados de medições fasoriais foram obtidos utilizandose
um programa computacional de cálculo de fluxo de potência. Os resultados da estimação
de estados utilizando a metodologia proposta foram obtidos através de simulações no
ambiente MATLAB e comparados com os resultados do programa de fluxo de potência para
validação.
A utilização de medição fasorial sincronizada nos entroncamentos e no final dos ramais do
sistema de distribuição associada à utilização de restrições de desigualdade para as potências
ativas e reativas das cargas não monitoradas são as principais contribuições deste trabalho. / This work presents a new approach to the State Estimation problem in Electrical Distribution
Networks using historical data loads and measurements obtained by Phasor Measurement
Units (PMUs). In this formulation voltage magnitudes and angles are chosen as state variables
and the problem is mathematically formulated as an optimization problem with equality and
inequality constraints. The objective function is formed by the quadratic sum of weighted
measurements residues, which are defined as the difference between the PMU measurements
and the calculated values. The equality constraints are defined as the zero injections of active
and reactive power at the no load buses. The inequality constraints are associated with active
and reactive powers of non-monitored buses, bounded by a given limit, superior or inferior in
relation to historical data loads (active and reactive powers).
Case studies are performed using a simple 10-bus test system, and the 33 and 84 buses IEEE
test systems. The data phasor measurements were obtained using a computer program that
calculates power flow. The state estimation results using the proposed methodology were
obtained through simulations in MATLAB environment and compared with the results of
power flow program for validation.
The use of synchronized phasor measurement at the beginning and at the end of the lateral
feeders of the distribution system associated with the use of inequality constraints for active
and reactive power for the non-monitored loads are the main contributions of this work.
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Reconfiguração e alocação ótima de geração distribuída em sistemas de energia elétrica / Optimal reconfiguration and distributed generation allocation in electric power systemsRosseti, Gustavo José Santiago 15 September 2011 (has links)
Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-09-12T12:17:41Z
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gustavojosesantiagorosseti.pdf: 1406328 bytes, checksum: e250ced1df20ff9c96f2e06c95c77543 (MD5) / Approved for entry into archive by Diamantino Mayra (mayra.diamantino@ufjf.edu.br) on 2016-09-13T13:22:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2011-09-15 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este trabalho apresenta uma metodologia para reconfiguração e alocação ótima de geração distribuída em redes elétricas de distribuição com o objetivo de minimizar as perdas técnicas de energia elétrica. A metodologia proposta é composta de dois algoritmos heurísticos passo a passo baseados em índices de sensibilidade, sendo um para a reconfiguração e o outro para a alocação de geração distribuída. O índice proposto para reconfiguração é baseado nos parâmetros operativos e o índice para alocação de geração distribuída baseia-se em uma estimativa dos multiplicadores de Lagrange, obtida a partir da solução do problema de fluxo de potência. O modelo proposto considera a variação da demanda do sistema através das curvas de carga e a opção de construir um novo circuito para conexão de um gerador distribuído a uma barra do sistema. Os algoritmos propostos são aplicados em sistemas da literatura, incluindo um sistema real de médio porte. / This work presents a methodology for optimal reconfiguration and optimal distributed generation allocation aiming to minimize technical energy losses in electric power distribution systems. The proposed methodology includes two step by step heuristic algorithms, based on sensitivity indexes, one for the reconfiguration and the other for the distributed generation allocation. The index proposed for reconfiguration is based on operating parameters and the index for distributed generation allocation uses the Lagrange multipliers obtained from the power flow solution. The proposed model considers the demand variation from the system load curves and the options to build a new branch for connecting a distributed generator to a bus of the network. The proposed algorithms are applied in systems of the literature, including a medium scale practical system.
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Planejamento da geração distribuida com foco na confiabilidadeBotelho, Daniel Fioresi 31 August 2018 (has links)
Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-10-16T12:46:06Z
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Previous issue date: 2018-08-31 / O presente trabalho apresenta uma metodologia para a alocação de unidades de Geração Distribuída no Sistema de Distribuição de Energia Elétrica visando a melhoria dos indicadores de confiabilidade da rede. O objetivo é avaliar qual o melhor ponto do sistema para realizar a inserção da unidade GD. Realiza-se também a análise de como essa alocação afeta os indicadores de qualidade e as perdas elétricas do sistema em estudo. A inclusão de limite para um indicador de qualidade considerado na distribuição de energia elétrica é explorada neste trabalho, verificando que a inserção de geração distribuída na rede pode fazer com que tal restrição seja atendida. A metodologia proposta é baseada nas técnicas meta-heurísticas Sistema Imunológico Artificial e Algoritmo Genético afim de comparar os resultados obtidos por ambas as técnicas. A função objetivo avaliada é composta por um somatório dos custos de confiabilidade, custos de investimento em geração distribuída e os custos das perdas elétricas do sistema; buscando assim sempre minimizar estes custos. Os algoritmos propostos são testados em sistemas conhecidos da literatura. / The present work presents a methodology for the allocation of Distributed Generation units in the Electric Energy Distribution System aiming at the improvement of network reliability indicators. The objective is to evaluate the best point of the system to perform the insertion of the GD unit. An analysis of how this allocation affects the quality indicators and the electrical losses of the system under study is also carried out. The inclusion of a limit for a quality indicator considered in the distribution of electric energy is explored in this work, verifying that the insertion of distributed generation in the network can cause that such restriction is met. The proposed methodology is based on the metaheuristic techniques Artificial Immune System and Genetic Algorithm in order to compare the results obtained by both techniques. The objective function evaluated is composed of a sum of the costs of reliability, costs of investment in distributed generation and the costs of the electrical losses of the system; always seeking to minimize these costs. The proposed algorithms are tested in systems known in the literature.
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Sistema de apoio à decisão para elaboração de projetos de redes aéreas de distribuição de energia elétrica / Decision support system to design electric power distribution networks projectsAlmeida, Joselaine de, 1981- 10 January 2007 (has links)
Orientadores: Paulo Morelato França, Celso Cavelucci / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T09:06:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2013 / Resumo: As concessionárias de energia elétrica devem projetar adequadamente as redes de distribuição, incluindo: definição da localização e capacidade dos transformadores; definição dos traçados de rede primária (15 kV) e de rede secundária (127/220V); e definição e instalação de elementos construtivos, tais como postes, estruturas primárias, estruturas secundárias, transformadores. Projetar estas redes é uma tarefa complexa e demorada que exige amplo conhecimento das normas técnicas e experiência por parte dos projetistas. Neste trabalho é proposto um Sistema de Apoio à Decisão (SAD) para projetos de redes aéreas de distribuição de energia elétrica, englobando as diversas etapas de especificação do projeto. Também é detalhado um sistema especialista para definição dos elementos construtivos (módulo de projeto de execução da rede). Os ganhos potenciais desta abordagem são avaliados em estudos de caso de diversos tipos de projetos. Os principais benefícios da utilização do SAD são: diminuição da dispersão das soluções de projeto; diminuição dos erros; soluções de menor custo e redução no tempo de elaboração dos projetos / Abstract: Electric power companies must design distribution networks, which is a task that includes: the determination of the capacity and position of distribution transformers; the routing of primary feeders (15 kV) and secondary distribution circuits (127/220V); and the selection and installation of constructive elements such as poles, primary structures, secondary structures, street transformers. The design of these networks is a complex and demanding task that requires a great knowledge about technical norms and experience from the network designers. This thesis presents a Decision Support System (DSS) to assist designers to elaborate the several steps of the distribution networks projects specification. An expert system that defines the constructive elements (Network Execution Project module) is also proposed. The advantages of this approach are evaluated through case studies based on different types of projects. The benefits of this DSS are the less variation of project solutions and the reduction of errors, solution costs and completion time / Mestrado / Automação / Mestra em Engenharia Elétrica
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Técnicas para restabelecimento de sistemas de distribuição de energia elétrica / Algorithm for service restoration in distribuiton systemsRosseti, Gustavo José Santiago 31 August 2015 (has links)
Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-01-19T10:31:58Z
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gustavojosesantiagorosseti.pdf: 1281297 bytes, checksum: 0d547bba728df4c23bbf1317541f6e39 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-01-25T17:44:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1
gustavojosesantiagorosseti.pdf: 1281297 bytes, checksum: 0d547bba728df4c23bbf1317541f6e39 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-25T17:44:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2015-08-31 / Esta tese apresenta uma metodologia para maximizar o
restabelecimento de cargas em sistema de distribuição de energia elétrica após
à ocorrência de uma ou simultâneas contingências. Para tanto, um algoritmo
heurístico construtivo é proposto, determinando passo a passo os
procedimentos operativos a serem adotados. Aspectos associados com as
restrições de radialidade e de tensão nas barras, minimização de manobras de
chaves, consumidores prioritários e mínimo corte discreto de carga são
considerados a fim de uma representação mais realista do problema. A
metodologia é aplicada em sistemas tradicionais da literatura, incluindo um
sistema real de médio porte. / This thesis presents a methodology for maximizing the load restoration in
power distribution system after simultaneous occurrence of contingency.
Therefore, a heuristic constructive algorithm is proposed to determine step by
step the operation procedures to be adopted. Aspects associated with the
radiality and bus voltage constraints, minimization of maneuvering switches,
priority consumers and minimum discrete load shedding are considered to
provide a more realistic representation of the problem. The proposed approach
is applied in traditional systems from literature including a real medium size test
system.
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Compactação e elevação da vida útil de transformadores de distribuição empregando óleo vegetal isolante. / Reduction and extension life of distribution transformers using insulating vegetable oil.Vagner Vasconcellos 14 April 2016 (has links)
A busca no aumento da vida útil dos transformadores de distribuição, redução dos custos de manutenção e mitigação de falhas, leva ao desenvolvimento de novos materiais e critérios de exploração diferenciados desses ativos. Esta pesquisa apresenta o desenvolvimento de um novo transformador de distribuição compacto e mais eficiente utilizando óleo vegetal isolante totalmente biodegradável. Além de biodegradável, o óleo vegetal utilizado possui menor agressividade ambiental e maior capacidade térmica aumentando, a capacidade de carregamento do transformador sem comprometer a sua vida útil. A fim de atestar essa menor agressividade em relação ao óleo mineral, ensaios foram efetuados em um equipamento que permaneceu 12 anos em operação. O equipamento foi totalmente desmontado para análise e coleta de amostras de papel e óleo vegetal isolante. As análises visam comprovar a menor agressividade em relação ao óleo mineral, apresentadas na revisão bibliográfica. A menor agressividade torna possível a proposição de uma nova filosofia de planejamento de redes de distribuição utilizando uma quantidade menor dos novos transformadores para uma mesma carga, tornando-a mais compacta e eficiente. / The search of increase on the life expectancy of distribution transformers, reducing maintenance costs and mitigation failures, leads to the development of new materials and different operating criteria of these assets. This research presents the development of a new distribution transformer compact and more efficient with insulating in vegetable oil totally biodegradable. In addition to biodegradable, the vegetable oil used has less environmental aggressiveness and greater thermal capacity, increasing the loading capacity of the transformer without compromising its life expectancy. To prove that the vegetable oil is less aggressive than mineral oil, tests were done out in a transformer that worked for 12 years. The equipment was disassembled for analysis and collection of samples of vegetable oil and paper insulation. The analyses aim to prove the lesser aggressiveness compared to mineral oil, presented in the literature review. This situation makes it possible the proposition of a new philosophy of planning of distribution networks using a smaller amount of new transformers for the same load, making it more compact and efficient.
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Otimização do problema de reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica por meio das Meta-Heurísticas Busca Tabu, GRASP e Path Relinking /Marinho, Max Robert January 2020 (has links)
Orientador: Rubén Augusto Romero Lazaro / Resumo: O problema de reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica consiste em encontrar uma configuração radial por meio da permutação do estado das chaves (abertura ou fechamento) dos ramos de um sistema elétrico. O objetivo é de se alcançar a minimização das perdas elétricas. Cada configuração radial só é considerada factível se respeitar certas restrições operacionais como o limite de tensão nas barras e os limites de correntes nos circuitos. O modelo tratado neste trabalho apresenta explosão combinatória e difícil tratabilidade por meio de métodos convencionais de otimização. O problema, computacionalmente falando, é considerado Não-Polinomial Completo (NPC), pois não possui uma resposta em tempo polinomial a partir de uma entrada definida. Neste trabalho são apresentadas três técnicas meta-heurísticas para se tratar o problema de reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica, totalmente diferentes entre uma e outra, atuando em conjunto, para somente um nível de demanda, no intuito de se encontrar a topologia ótima, com o objetivo de se minimizar as perdas elétricas ativas. Além disso, propôs-se modificar o paradigma clássico de implementação estático deste tipo de problema para o paradigma de programação dinâmica por meio de árvores com filhos variados a fim de que a estrutura de dados utilizada representasse fielmente um sistema de distribuição de energia elétrica na memória do computador. As meta-heurísticas implementadas foram a Greedy Rand... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor
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Mitigação de variações de tensão causadas pela proteção anti-ilhamento de geradores distribuídos via controle de taps de reguladores de tensão / Mitigating voltage variations caused by the anti-islanding protection of distributed generator via voltage regulator tap controlLima, Daniel Ferreira 04 August 2017 (has links)
A conexão de geradores distribuídos em sistemas de distribuição deve ser cuidadosamente avaliada para que os mesmos auxiliem efetivamente na melhoria do desempenho das redes elétricas, buscando reduzir ou eliminar eventuais situações que causem a degradação da qualidade da energia elétrica fornecida aos consumidores, entre outros aspectos. Neste contexto, existem vários trabalhos que analisam a influência da conexão de geradores distribuídos no perfil de tensão da rede elétrica, frequência, desequilíbrio de fases e distorção harmônica. No entanto, há poucos trabalhos analisando os efeitos da desconexão de geradores distribuídos na qualidade da energia fornecida aos consumidores. Uma vez operando em paralelo com a rede de distribuição, esses geradores influenciam o perfil de tensão e o comportamento dos dispositivos reguladores de tensão. Como consequência, sua desconexão pode provocar variações de tensão intensas causando danos ou mau funcionamento às cargas. A desconexão pode ser repentina ou devido à atuação da proteção anti-ilhamento, seguida dos procedimentos de religamento automático do alimentador, se houver. Visando estudar este problema, o qual tende a se tornar uma nova preocupação das concessionárias de energia elétrica, e no intuito de minimizar e/ou eliminar os possíveis efeitos negativos dessas variações de tensão, esta pesquisa propõe o desenvolvimento de um método de controle dos taps dos reguladores de tensão. Neste método, o controle dos taps foi modelado como um problema de otimização, minimizando as violações de tensão mencionadas anteriormente e também a quantidade de operações dos reguladores de tensão ao longo de um dia típico. A otimização foi solucionada com um Algoritmo Genético e os resultados obtidos indicaram que é possível minimizar as variações de tensão usando a curva de carga do sistema para planejar a operação dos reguladores de tensão. / The connection of distributed generators in an electric power system should be evaluated carefully to ensure that they effectively assist in improving the performance of electrical networks, reducing or eliminating any situations that cause degradation of the power quality of the consumers, and other issues. In this context, there are several studies that analyze the influence of generators connected to distribution systems and how they affect the frequency, cause variations in voltage magnitude, voltage unbalance and harmonic distortion. However, there are a few studies analyzing the effects that the disconnection of distributed generators induces to the power quality of consumers. Once operating in parallel with the distribution network, these generators have an effect on voltage variations and voltage regulator devices. As a result, disconnection can cause severe voltage variations causing damage or malfunction to the loads. The disconnection may be sudden or due to the action of anti-islanding protection, followed by the procedure to reconnect the substation, if it is possible. In order to study this problem, which tends to become a new power quality concern for electric utilities, and in order to minimize and / or eliminate the possible side effects of the voltage variations, this research proposes the development of a control method of voltage regulators\' taps. In this method, the control of taps was modeled as an optimization problem which aimed to minimize these voltage variations aforementioned and also the amount of voltage regulator operations over a typical day. The optimization was solved by a Genetic Algorithm and the results obtained demonstrate that it is possible to minimize the voltage variation by using the system load curve to plan the operation of voltage regulators.
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