Baseado nas melhores práticas internacionais, este trabalho apresenta uma proposta de melhoria do arcabouço regulatório baseados em quatro instrumentos regulatórios: indicadores, limites, compensações e incentivos/penalidades, com o objetivo de incentivar a melhoria da qualidade do serviço nos aspectos técnicos, comerciais, coletivos e individuais. Em relação aos indicadores, a proposta está focada no acompanhamento da duração e a frequência das interrupções por meio de indicadores acumulados em períodos de apuração mensais e anuais. Desta forma, é desconsiderado o acompanhamento da máxima interrupção no período mensal, a fim de garantir que as concessionárias de energia que estão em melhor estágio de qualidade não sejam excessivamente penalizadas pelos limites estabelecidos para uma única interrupção. Na política de compensações, a proposta consiste em trazer um maior equilíbrio entre os montantes pagos pelas concessionárias e o verdadeiro ressarcimento dos clientes com má qualidade do serviço. Para isto, são fixados limites individuais únicos para cada empresa, segregados em níveis de tensão e localização, utilizando o percentil 97% dos histogramas de frequência acumulada dos indicadores individuais realizados nos três anos anteriores ao ano da revisão tarifária periódica (limites mais flexíveis). No entanto, a fórmula de compensações foi modificada de tal forma que estes limites, quando violados, gerem compensações para o tempo total de desligamento, e não somente para o período acima do limite (metodologia ANEEL). Para os clientes, o resultado é o expressivo aumento de compensações, condizentes com os valores pagos pelo serviço. Para as empresas, abre-se a possibilidade de ter uma maior gestão dos tempos de reparo, tanto de atendimento emergencial quanto dos desligamentos programados. Na metodologia de incentivos e penalidades a proposta visa direcionar as distribuidoras de energia, que estão em diferentes níveis de qualidade do serviço técnico e comercial, a melhorar de forma integral a qualidade dos serviços prestados. Para tanto, utiliza-se mecanismos baseados em curvas exponenciais de custos vs. qualidade para os indicadores técnicos de duração e frequência das interrupções, e uma metodologia linear para o indicador comercial que representa os serviços comerciais executados dentro do prazo. Tal conceito traduz com maior fidedignidade os esforços/relaxamentos das distribuidoras para melhoria/piora dos indicadores e, por consequência, a definição de incentivos justos e condizentes com o atual estágio de qualidade das mesmas. / Based on best international practices, this work presents a proposal to improve the regulatory framework based on four regulatory instruments: indicators, limits, compensation and incentives/penalties, in order to encourage the improvement of quality of service (QoS) in technical, commercial, collective and individual aspects. Regarding the indicators, the proposal is focused on monitoring the duration and frequency of interruptions through accumulated indicators measured in monthly and annual periods. Thus, it does not consider the maximum measured interruption in the monthly period, in order to ensure that electricity distribution companies (EDC) in better quality stages are not excessively penalized by the limits for a single interruption. In the compensation policy, this proposal shows a better balance between the amounts paid by EDC and the real compensation for customers with poor QoS. In order to achieve this goal, individual limits are fixed for each company, divided into voltage levels and location, using the 97% percentile of cumulative frequency histograms of individual indicators made in the three previous years of the periodic tariff review (more flexible limits). However, the compensation formula was modified such that these limits, when violated, can generate compensations for the total shutdown time, and not only for the period above the limit (ANEEL methodology). For customers, the result is a significant increase in compensation, consistent with the amounts paid for the service. For EDC, it opens up the possibility of having greater management of repair times, both for emergency assistance and scheduled shutdowns. In this methodology of incentives and penalties the proposal aims to direct EDC, which are in different levels of quality of service (technical and commercial), to improve holistically the QoS provided. To do so, it uses mechanisms based on exponential cost curves vs. quality for the technical indicators of duration and frequency of interruptions, and a linear methodology for commercial indicator representing the commercial services performed by the deadline. This concept better translates the effect of reliability efforts/relaxations by the EDC on the improvement/worsening of indicators and, consequently, the definition of fair and balanced incentives that are consistent with the current state of it QoS.

Dissertação de mestrado. Engenharia Electrotécnicae de Computadores (Área de especialização de Sistemas de Energia). 2001. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto

Baseado nas melhores práticas internacionais, este trabalho apresenta uma proposta de melhoria do arcabouço regulatório baseados em quatro instrumentos regulatórios: indicadores, limites, compensações e incentivos/penalidades, com o objetivo de incentivar a melhoria da qualidade do serviço nos aspectos técnicos, comerciais, coletivos e individuais. Em relação aos indicadores, a proposta está focada no acompanhamento da duração e a frequência das interrupções por meio de indicadores acumulados em períodos de apuração mensais e anuais. Desta forma, é desconsiderado o acompanhamento da máxima interrupção no período mensal, a fim de garantir que as concessionárias de energia que estão em melhor estágio de qualidade não sejam excessivamente penalizadas pelos limites estabelecidos para uma única interrupção. Na política de compensações, a proposta consiste em trazer um maior equilíbrio entre os montantes pagos pelas concessionárias e o verdadeiro ressarcimento dos clientes com má qualidade do serviço. Para isto, são fixados limites individuais únicos para cada empresa, segregados em níveis de tensão e localização, utilizando o percentil 97% dos histogramas de frequência acumulada dos indicadores individuais realizados nos três anos anteriores ao ano da revisão tarifária periódica (limites mais flexíveis). No entanto, a fórmula de compensações foi modificada de tal forma que estes limites, quando violados, gerem compensações para o tempo total de desligamento, e não somente para o período acima do limite (metodologia ANEEL). Para os clientes, o resultado é o expressivo aumento de compensações, condizentes com os valores pagos pelo serviço. Para as empresas, abre-se a possibilidade de ter uma maior gestão dos tempos de reparo, tanto de atendimento emergencial quanto dos desligamentos programados. Na metodologia de incentivos e penalidades a proposta visa direcionar as distribuidoras de energia, que estão em diferentes níveis de qualidade do serviço técnico e comercial, a melhorar de forma integral a qualidade dos serviços prestados. Para tanto, utiliza-se mecanismos baseados em curvas exponenciais de custos vs. qualidade para os indicadores técnicos de duração e frequência das interrupções, e uma metodologia linear para o indicador comercial que representa os serviços comerciais executados dentro do prazo. Tal conceito traduz com maior fidedignidade os esforços/relaxamentos das distribuidoras para melhoria/piora dos indicadores e, por consequência, a definição de incentivos justos e condizentes com o atual estágio de qualidade das mesmas. / Based on best international practices, this work presents a proposal to improve the regulatory framework based on four regulatory instruments: indicators, limits, compensation and incentives/penalties, in order to encourage the improvement of quality of service (QoS) in technical, commercial, collective and individual aspects. Regarding the indicators, the proposal is focused on monitoring the duration and frequency of interruptions through accumulated indicators measured in monthly and annual periods. Thus, it does not consider the maximum measured interruption in the monthly period, in order to ensure that electricity distribution companies (EDC) in better quality stages are not excessively penalized by the limits for a single interruption. In the compensation policy, this proposal shows a better balance between the amounts paid by EDC and the real compensation for customers with poor QoS. In order to achieve this goal, individual limits are fixed for each company, divided into voltage levels and location, using the 97% percentile of cumulative frequency histograms of individual indicators made in the three previous years of the periodic tariff review (more flexible limits). However, the compensation formula was modified such that these limits, when violated, can generate compensations for the total shutdown time, and not only for the period above the limit (ANEEL methodology). For customers, the result is a significant increase in compensation, consistent with the amounts paid for the service. For EDC, it opens up the possibility of having greater management of repair times, both for emergency assistance and scheduled shutdowns. In this methodology of incentives and penalties the proposal aims to direct EDC, which are in different levels of quality of service (technical and commercial), to improve holistically the QoS provided. To do so, it uses mechanisms based on exponential cost curves vs. quality for the technical indicators of duration and frequency of interruptions, and a linear methodology for commercial indicator representing the commercial services performed by the deadline. This concept better translates the effect of reliability efforts/relaxations by the EDC on the improvement/worsening of indicators and, consequently, the definition of fair and balanced incentives that are consistent with the current state of it QoS.

Este trabalho apresenta os resultados obtidos em uma pesquisa, visando utilizar a corrente de fuga como parâmetro indicativo do estado de degradação de materiais poliméricos de rede compacta de média tensão, instalados em ambientes agressivos. Testes foram realizados em laboratório de modo a investigar o comportamento da corrente de fuga com o estado de degradação do material polimérico. Os resultados mostram que a corrente de fuga pode fornecer informações valiosas sobre a degradação. Uma análise minuciosa das características da corrente de fuga mostrou que a freqüência de ocorrência da razão terceira harmônica sobre a componente fundamental é a que melhor caracteriza o fenômeno da degradação. Novos testes foram realizados de forma a definir valores de referência para sua utilização como controle de campo para subsidiar a manutenção preventiva. Para o estado de atenção, foi estabelecida freqüência de ocorrência de 50 para a relação entre 0,35 e 0,40 para um período de 24 horas. Para o estado de alerta, foi estabelecida a freqüência de ocorrência de 80, para um período de 24 horas. Um equipamento foi construído e instalado para indicação no caso de ocorrência de trilhamento elétrico e erosão de materiais poliméricos de uma rede compacta instalada na orla marítima. / This paper presents results obtained after research, aiming at the utilisation of the leakage current to indicate the degradation of polymeric material of distribution line spacer and covered cables located in agressive enviroment. Tests were performed at the laboratory in order to investigate the behavior of the leakage current as function of the stage of degradation of polymeric material. The results showed that the leakage current can provide valuable information about the degradation. A closer analysis of the leakage current caracteristics revealed that the frequency of occurrence of the ratio of third harmonic to fundamental component is the the one that best characterize the degradation phenomenon. New analysis were carried out in order to define reference values to be used in the field, obtaining frequencie of occurrence of 50 and 80, for a ratio between 0,35 and 0,40, in a period of 24 hours, for the warning state and the preventive maintenance alert, respectively. A device was built and installed to indicate tracking and erosion of polymeric material in distribution lines located near the coast.

O presente trabalho tem como objetivo analisar as correntes de inrush que surgem nos momentos de energização dos alimentadores de sistemas de distribuição. Desta forma, são relevantes em projetos cotidianos de concessionárias de energia elétrica como por exemplo, nos cálculos de ajustes dos dispositivos de proteção. Foram estudadas 291 (duzentas e noventa e uma) amostras extraídas de oscilografias de medidores alocados nas saídas de alimentadores de distribuição, os quais armazenaram informações de tais correntes nos momentos em que houveram religamentos bem sucedidos (carga quente), bem como em energizações após longos períodos de interrupção (carga fria). Todos os alimentadores analisados pertencem a AES-ELETROPAULO. Os valores (em magnitude) das correntes de inrush foram analisados nos primeiros instantes (16,66 ms e 100 ms) logo após o momento da energização dos alimentadores, sendo os valores estudados como variáveis probabilísticas. As análises desta dissertação fundamentaram-se na comparação dos dados oriundos de medição com os resultados de cálculo segundo o modelo tradicional (aplicação de fatores multiplicativos), na qual se observa uma clara majoração que tende a sobredimensionar os resultados das correntes. Desta forma este trabalho sugere a adoção de valores (ou faixa de valores) mais adequados e que tendem a garantir uma aproximação mais consistente com as medições. Comparando os valores (magnitude) dos fatores multiplicativos para as correntes de inrush entre carga quente e carga fria, verifica-se que as correntes de inrush em carga fria tendem a ser maiores do que em carga quente. Bem como em ambas as cargas, observa-se a relação direta de proporcionalidade do fator multiplicativo com a potência instalada dos alimentadores em termos dos transformadores de distribuição. / The purpose of this dissertation is to analyze the inrush currents generated upon the energization of distribution system feeders. These said currents are relevant for typical designs in electric power concessionaries, for example upon calculating the ideal settings for protection devices. It was analyzed (or studies) 291 (two hundred and ninety one) oscilography samples extracted from measuring devices oscilographs were analyzed. These devices were placed in the beggining of distribution feeders, and stored information on such currents both in successful reclosing (hot load) events and re-energization after long periods of outage (cold load) events. All feeders analyzed belong to the AES-Eletropaulo. The inrush current values (in magnitude) were analyzed right after (more specifically 16.66 ms and 100 ms) the feeder energization. For this reason, its corresponding values were studied as a probabilistic variables. This analysis was based on the comparison between measured data and traditional model (application of factor coefficients) calculation results, in this way, observed it that the traditional model yields over-dimensioned results which lead to oversizement of the results currents. It has thus suggested revised, more suitable values (or bands of values) which are bound to ensure a more consistent approximation to the real measurements. Upon comparing the final value (in magnitude) results on the analysis of the factor coefficients for inrush currents for hot load and cold load, it is observed that the cold load inrush currents tend to be higher than those for hot load. Furthermore, it was observed the direct relation of proportionality of the factor coefficients to the ratings capacity transformer power installed along the feeder lines.

Os sistemas de distribuição de energia elétrica, sujeitos a um crescimento contínuo de uso, tornam-se cada vez mais complexos e sofisticados na demanda atual de mercado. Neste contexto, surge a necessidade de respostas rápidas para diagnósticos da manutenção preventiva e corretiva da rede de distribuição. Quatro das principais aplicações necessárias são: 1) os cálculos de índices de continuidade, a partir de um circuito elétrico; 2) a definição das topologias com os equipamentos de proteção no circuito; 3) simulação do comportamento do circuito elétrico diante de uma série histórica de contingências de ocorrências na rede; e 4) análise do conjunto dos equipamentos de proteção existentes no inventário da concessionária. Este trabalho tem por objetivo apresentar os estudos preliminares na busca de um modelo de circuito elétrico otimizado, sob os pontos de vista técnicos e operacionais. Em seguida, passa-se à realização e detalhamento dos cálculos apresentados, de acordo com o modelo brasileiro. O uso de uma metodologia para o desenvolvimento das soluções de software, em especial o modelo em cascata, permite desenvolver todos os seus blocos funcionais dentro do processo. Os resultados revelaram que estas soluções, desenvolvidas com inteligência artificial (algoritmos genéticos - AG), alcançam bons resultados quanto ao circuito otimizado, apresentando valores compatíveis quando comparados aos modelos estudados: resultou ainda em um esforço computacional otimizado e boa convergência de valores. A análise do histórico de contingências também retorna o estado final do circuito e os índices de continuidade (DIC, FIC e DMIC). A otimização do uso de um inventário prévio de equipamentos baseada em AG retornou o melhor circuito otimizado, considerando-se a realidade da concessionária. Um aspecto relevante, que pode ser aplicado pelas concessionárias, refere-se aos arquivos de saída: os valores finais dos índices de continuidade e as informações gráficas do circuito otimizado proporcionam uma análise rápida sobre o comportamento do circuito. / The electric power distribution systems, submitted to a continuous growth, become each time more complex and sophisticated in the current demand of market. In this context, appears the need of fast answers for diagnosis of the preventive and corrective maintenance of the distribution network. Four of the main necessary applications are: 1) the calculations of continuity indices, from an electric circuit; 2) the definition of the topologies of the equipments of protection in the circuit; 3) simulation of the behavior of the electric circuit ahead of a historical series of contingencies of occurrences in the network; and 4) analysis of the set of the existing equipment of protection in the inventory of the electric power company. This thesis aims at presenting the preliminary studies in the search of a model of optimized electrical circuit, under the technical and operational view points. After that, it is transferred the accomplishment and detailing of the presented calculations, in accordance with the Brazilian model. The use of a methodology for the development of the solutions of software, in special the waterfall model, allows to develop all its functional blocks inside of the process. The results had disclosed that these solutions, developed with artificial intelligence (genetic algorithms - GA), reach good resulted how much to the optimized circuit, presenting compatible values when compared with the studied models: it still resulted in a computational effort optimized and good convergence of values. The analysis of the description of contingencies also returns the final state from the circuit and the continuity indices (DIC, FIC and DMIC). The optimization of the use of a previous inventory of equipments based on GA returned the best optimized circuit, considering the reality of the electric power company. An excellent aspect, that can be applied by the electric power companies, makes the reference to the output archives: the final values of the continuity indices and the graphical informations of the optimized circuit provide a fast analysis on the behavior of the circuit.

A reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica consiste em alterar a topologia das redes através da abertura ou fechamento das chaves de interconexão existentes nos alimentadores de distribuição primários, de forma a otimizar uma determinada função objetivo. Normalmente os objetivos são a minimização de perdas ativas, o isolamento de faltas, o balanceamento de cargas entre alimentadores e/ou a melhoria dos níveis de tensão. Neste trabalho considera-se a minimização da perda ativa total. As dificuldades do problema de reconfiguração de redes de distribuição resultam do tamanho dos sistemas reais, aos quais correspondem um número elevado de variáveis binárias que representam as chaves, e também da relação quadrática existente entre a perda elétrica e a corrente que flui nos elementos da rede. Este trabalho desenvolve algumas novas formulações para o problema de reconfiguração de redes de distribuição, utilizando Programação Não Linear Inteira Mista. Além disso, demonstra-se que a parte contínua de todas as formulações é convexa, o que garante a unicidade da solução ótima para um dado estado das chaves na rede. Esta propriedade permitiu a utilização do Método de Newton na resolução do problema contínuo, com as seguintes vantagens: impossibilidade de o método identificar mínimos locais em vez do mínimo global procurado, e convergência em apenas uma iteração, proporcionada pela natureza quadrática das formulações. As formulações desenvolvidas foram implementadas na forma de programas computacionais. O desempenho das formulações é descrito e analisado através de diversos casos de estudo. / The reconfiguration of electricity distribution systems is concerned with finding the state of switching and protective devices so as to optimize a given objective function, which is usually defined as minimization of total loss, fault isolation, load balancing among feeders, or improvement of voltage profile. In this work, the objective function is defined as the minimization of total active loss. The main difficulties associated with this problem arise from the high number of binary variables that represent the switching and protective devices, as well as the quadratic relationship between electric loss and currents flowing through the network branches. This work develops some new formulations for the distribution system reconfiguration problem, which are then solved through mixed-integer nonlinear programming. In addition, it is shown that the continuous part in all formulations is convex, which guarantees the uniqueness of the optimal solution for a given switch profile. This property allows using the Standard Newton Method for solving the continuous part of the problem, with the following advantages: impossibility of the Newton Method identifying a local minimum instead of the desired global minimum, and convergence in just one iteration owing to the quadratic nature of all formulations. The proposed formulations were implemented as computational programs and their performance was evaluated through various study cases.

Análises de confiabilidade do fornecimento de energia elétrica em redes de distribuição têm sido intensificadas, principalmente nas últimas três décadas. Este trabalho apresenta uma metodologia capaz de quantificar os impactos de vários tipos de ações de engenharia, nos indicadores de confiabilidade, para grandes sistemas reais. Dessa forma, é possível prever – ainda na etapa de planejamento – como, cada uma das opções de obras afetará a confiabilidade do fornecimento. São apresentados métodos para cálculo das estimativas: da Duração Equivalente de Interrupção por Consumidor (DEC), da Freqüência Equivalente de Interrupção por Consumidor (FEC), da Duração de Interrupção Individual por Consumidor (DIC), da Freqüência de Interrupção Individual por Consumidor (FIC) e da Energia não Distribuída (END), para os sistemas de distribuição primário e secundário, considerando-se as interrupções não programadas, dentro do novo contexto de regulamentação do Setor Elétrico Brasileiro. A partir dessa metodologia, são apresentadas diversas simulações e discutidos os efeitos provocados por cada uma das proposições de planejamento, sobre cada um dos indicadores de confiabilidade. Paralelamente, está sendo desenvolvida uma rotina computacional, que integrada a um programa de planejamento já existente, contribuirá para o aprimoramento dos estudos na área. / Reliability analysis due to power distribution systems have been increased specially in the last three decades. This publication presents a methodology which be able to measure the impact of several engineering proposals, in the reliability index, for real large systems. Thus it’s possible forecast – during the planning – how each action affects the reliability. It presents an analytical method for estimate: System Average Interruption Duration Index (SAIDI), System Average Interruption Frequency Index (SAIFI), Interruption Duration for Each Individual Costumer Index (DIC), Interruption Frequency for Each Individual Costumer Index (FIC) and Energy not Supplied (ENS), for medium and low voltage distribution systems, regarding not scheduled interruptions, within the new context of Brazilian regulation. After presentation of the method, several simulations are processed and discussed the effects of each engineering proposals in each reliability index. One software is being developed simultaneously and will be integrated to another software of planning already implemented. Thus, this new tool will be a powerful aid to improve planning studies.

Análises de confiabilidade do fornecimento de energia elétrica em redes de distribuição têm sido intensificadas, principalmente nas últimas três décadas. Este trabalho apresenta uma metodologia capaz de quantificar os impactos de vários tipos de ações de engenharia, nos indicadores de confiabilidade, para grandes sistemas reais. Dessa forma, é possível prever – ainda na etapa de planejamento – como, cada uma das opções de obras afetará a confiabilidade do fornecimento. São apresentados métodos para cálculo das estimativas: da Duração Equivalente de Interrupção por Consumidor (DEC), da Freqüência Equivalente de Interrupção por Consumidor (FEC), da Duração de Interrupção Individual por Consumidor (DIC), da Freqüência de Interrupção Individual por Consumidor (FIC) e da Energia não Distribuída (END), para os sistemas de distribuição primário e secundário, considerando-se as interrupções não programadas, dentro do novo contexto de regulamentação do Setor Elétrico Brasileiro. A partir dessa metodologia, são apresentadas diversas simulações e discutidos os efeitos provocados por cada uma das proposições de planejamento, sobre cada um dos indicadores de confiabilidade. Paralelamente, está sendo desenvolvida uma rotina computacional, que integrada a um programa de planejamento já existente, contribuirá para o aprimoramento dos estudos na área. / Reliability analysis due to power distribution systems have been increased specially in the last three decades. This publication presents a methodology which be able to measure the impact of several engineering proposals, in the reliability index, for real large systems. Thus it’s possible forecast – during the planning – how each action affects the reliability. It presents an analytical method for estimate: System Average Interruption Duration Index (SAIDI), System Average Interruption Frequency Index (SAIFI), Interruption Duration for Each Individual Costumer Index (DIC), Interruption Frequency for Each Individual Costumer Index (FIC) and Energy not Supplied (ENS), for medium and low voltage distribution systems, regarding not scheduled interruptions, within the new context of Brazilian regulation. After presentation of the method, several simulations are processed and discussed the effects of each engineering proposals in each reliability index. One software is being developed simultaneously and will be integrated to another software of planning already implemented. Thus, this new tool will be a powerful aid to improve planning studies.

Este trabalho apresenta os resultados obtidos em uma pesquisa, visando utilizar a corrente de fuga como parâmetro indicativo do estado de degradação de materiais poliméricos de rede compacta de média tensão, instalados em ambientes agressivos. Testes foram realizados em laboratório de modo a investigar o comportamento da corrente de fuga com o estado de degradação do material polimérico. Os resultados mostram que a corrente de fuga pode fornecer informações valiosas sobre a degradação. Uma análise minuciosa das características da corrente de fuga mostrou que a freqüência de ocorrência da razão terceira harmônica sobre a componente fundamental é a que melhor caracteriza o fenômeno da degradação. Novos testes foram realizados de forma a definir valores de referência para sua utilização como controle de campo para subsidiar a manutenção preventiva. Para o estado de atenção, foi estabelecida freqüência de ocorrência de 50 para a relação entre 0,35 e 0,40 para um período de 24 horas. Para o estado de alerta, foi estabelecida a freqüência de ocorrência de 80, para um período de 24 horas. Um equipamento foi construído e instalado para indicação no caso de ocorrência de trilhamento elétrico e erosão de materiais poliméricos de uma rede compacta instalada na orla marítima. / This paper presents results obtained after research, aiming at the utilisation of the leakage current to indicate the degradation of polymeric material of distribution line spacer and covered cables located in agressive enviroment. Tests were performed at the laboratory in order to investigate the behavior of the leakage current as function of the stage of degradation of polymeric material. The results showed that the leakage current can provide valuable information about the degradation. A closer analysis of the leakage current caracteristics revealed that the frequency of occurrence of the ratio of third harmonic to fundamental component is the the one that best characterize the degradation phenomenon. New analysis were carried out in order to define reference values to be used in the field, obtaining frequencie of occurrence of 50 and 80, for a ratio between 0,35 and 0,40, in a period of 24 hours, for the warning state and the preventive maintenance alert, respectively. A device was built and installed to indicate tracking and erosion of polymeric material in distribution lines located near the coast.