Este trabalho tem por objetivo apresentar novos desenvolvimentos e a evolução do conceito de manobras de paralelismo entre alimentadores aéreos primários de distribuição, bem como os efeitos eletromagnéticos provocados por manobras em tempo real, visando a segurança operacional dos equipamentos e operadores de campo. São apresentadas propostas para fechamento de subestações transformadoras de transmissão em anel, através de alimentadores aéreos primários, além de algoritmo simplificado para a operação e despacho do sistema. Uma nova metodologia de operação em tempo real foi desenvolvida através de algoritmo de viabilidade usando dados do SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Esta metodologia de operação oferece algumas vantagens como o restabelecimento de cargas interrompidas, o isolamento de trechos defeituosos na rede de distribuição aérea, bem como o atendimento de serviços programados no sistema elétrico de potência. Para essa metodologia é feita uma análise das grandezas elétricas e capacidades dos equipamentos envolvidos, bem como dos ajustes e parâmetros dos dispositivos de proteção, de forma a obter sucesso na operação da rede em tempo real. O estudo foi baseado em manobras reais em alimentadores aéreos de distribuição da AES Eletropaulo. A validação do modelo que direcionou para o sucesso das manobras em tempo real foi baseada principalmente em simulações de transitórios eletromagnéticos, fluxo de carga e curto-circuito através dos programas ATP e CYMDIST. / This work aims to present new developments and the evolution of the parallelism switch operation concept among distribution primary overhead feeders, as well as the electromagnetic effects caused by switch operations in real time, in order to keep field operators and equipments in safety. Hereby are presented some proposals for closed-loop arrangement between two power transmission substations through overhead feeders and a simplified algorithm for the system\'s operation and dispatch as well. A new real time operation methodology was developed through viability algorithm using the SCADA\'s (Supervisory Control and Data Acquisition) database. This operation methodology offers some advantages such as restoration of interrupted loads, isolation of the faulty section in the overhead distribution network as well as scheduled services. For this methodology was made an analysis of the electric magnitudes and of the involved equipment capabilities, as well as the protection devices\' adjustments and parameters, so as to obtain successful in real time operation. The study was based on actual switch operations over the distribution overhead feeders of AES Eletropaulo. The validation of the model that drove to the real time switch operations success was mainly based on electromagnetic transients simulations, load flow and short-circuit in ATP (Alternative Transient Program) and CYMDIST softwares.

Este trabalho tem como objetivo descrever a implantação de um modelo para obtenção de sucesso na execução de obras oriundas do Planejamento de Distribuição, de forma a obter os benefícios integrais que as mesmas devem trazer tanto ao sistema elétrico como também à vida técnica e financeira da Distribuidora. Além de dotar as Distribuidoras de um mecanismo que possa atuar na otimização de seus custos, necessidade fundamental antes da publicação da Medida Provisória nº 579 de 11 de setembro de 2012 que dispõem sobre - Concessões de Geração, Transmissão e Distribuição de energia elétrica, sobre a redução de encargos setoriais, sobre a modicidade tarifária - que pressionam ainda mais as Distribuidoras na busca de soluções inovadoras e de impacto para buscar o equilíbrio de caixa. Considerando que o modelo atual de contratação de obras leva as Distribuidoras a não conseguirem executar toda a programação recomendada pelo Planejamento em função da falta de materiais ou por problemas vinculados à contratação das obras, não são obtidos os benefícios que a Distribuidora teria com a sua execução, pelo contrário, os atrasos causam prejuízos, atendimento deficiente, degradação da rede, etc. Desta forma o processo de gestão proposto é utilizado em um conjunto de obras determinadas pelo Planejamento, incluindo a definição dos materiais para a execução das mesmas. Os pontos importantes deste processo seriam a estrutura de contratação utilizando financiamento, além do repasse da responsabilidade de boa parte da cadeia de valor da gestão dos materiais para as empresas executoras dos serviços de obras, possibilitando a Distribuidora obter vantagem na alavancagem financeira, reduções de custos em sua estrutura, além de redução das perdas de não execução do Plano de Obras definido pelo Planejamento. Este processo de gestão busca mecanismos que possam alavancar a execução dos projetos que utilizam recursos de curto prazo já que a maioria dos projetos dura em média de 6 a 12 meses, salientando-se que ao se buscar novos mecanismos, as empresas distribuidoras conseguem reduzir seu desembolso de curto prazo, reduzir custos de estoques, contratação de pessoal, impactando tanto nos custos fixos como nos variáveis dentro da organização, e com isso obtendo equilíbrio no resultado do seu EBITDA (earnings before interest, taxes, depreciation and amortization). Principalmente após a publicação da MP Nº 579, ficou evidente, a necessidade de se buscar opções adequadas para atender o mercado de distribuição que tem dentro das novas premissas regulatórias, a imperiosa restrição de custos sejam eles de natureza operacionais ou econômicos. No modelo proposto foram utilizados dados e informações da modelagem executada em uma empresa de Distribuição do setor elétrico Brasileiro. Foi possível através desta modelagem, mostrar os benefícios tanto para os Stakeholders, as partes interessadas, empregados, investidores, como para os Shareholders, acionistas. É importante saber que a estruturação deste modelo proposto requer a utilização de ampla gama de instrumentos financeiros, comerciais, legais e técnicas para mitigação de riscos e um rigoroso controle dos fluxos financeiros para os empreendimentos necessários pela Empresa. / This research aims to describe the implementation of a model to succeed in the execution of works derived from Distribution Planning, in order to achieve the full benefits they could bring both to the electrical system as well as to the technical and financial life of the power distribution company (PDC); these benefits are defined, a priori, by the planning area. Besides providing the PDCs with a mechanism that can act to optimize their costs, a fundamental need before the publication of Provisional Measure No. 579 of September 11th, 2012, which provides about Generation Concessions, power Transmission and Distribution, the reduction of sector charges, the tariff affordability, Pushing PDCs further towards finding innovative solutions and impact to seek cash balance. Considering that the current model of contracting works leads the PDCs to fail to perform the whole schedule recommended by Planning due to the lack of materials or problems related to contracting works, the PDCs would not obtain the benefits expected with their execution; delays thus cause losses, inadequate service, network degradation, etc. Thus, the proposed management process is used in a number of works determined by Planning, including the definition of materials for their execution. The important points of this process would be the hiring structure using financing, along with the transfer of the responsibility for a large share of the materials management value chain for companies executing the works, allowing PDCs to take advantage from financial leverage, cost reductions in their structure, and reducing losses for not executing the work plan defined by Planning. This management process seeks mechanisms that can leverage the execution of projects that use short-term funds since most projects last about 6 to 12 months, noting that when seeking new mechanisms, distribution companies can reduce their short-term disbursement, reduce inventory costs, staffing, impacting both the fixed and the variable costs within the organization, thereby achieving balance in its EBITDA yield (earnings before interest, taxes, depreciation and amortization). The publication of MP Nº 579 made even more evident the need to find suitable options to meet the distribution market that has the overriding cost constraint, be they operational or economic, within the new regulatory premises. In the proposed model, we used data and information of the modeling performed in a Brazilian power distribution company. This modeling allowed us to show the benefits for stakeholders, employees, investors, and for the shareholders. It is important to know that the structure of this proposed model requires the use of a wide range of financial, commercial, legal and technical instruments to mitigate risks and a strict control of financial flows for the developments needed by the company.

O perfil de consumo de energia elétrica dos consumidores necessita ser conhecido em detalhe para muitos estudos, sejam eles técnicos ou comerciais. Esse conhecimento pode ser alcançado através da obtenção das curvas de carga de todos os clientes da empresa, porém, devido ao grande número de medidores necessários, essa prática é inviável. A alternativa utilizada atualmente nas revisões tarifárias do sistema elétrico brasileiro emprega a teoria de amostragem associada a técnicas de análise de dados. Após a obtenção das informações, são calculadas as tipologias de carga que representam cada cliente ou transformador, através de etapas de caracterização da carga. Os resultados obtidos permitem uma análise mais precisa do mercado de energia elétrica e, principalmente, o conhecimento da forma como cada classe de consumidores utiliza a rede. Este trabalho envolve parte do estudo mencionado sobre a análise dos dados coletados nas campanhas de medição, propondo e avaliando metodologias alternativas para duas etapas do processo de caracterização de tipologias de carga, a seleção de curvas típicas e a classificação de dados, adequadas às necessidades das revisões tarifárias e com base em métodos heurísticos e nas práticas do setor. Após o desenvolvimento e implementação das metodologias, foram realizados testes entre os processos propostos, comparando e avaliando suas particularidades para duas situações: a semelhança entre as tipologias encontradas para os transformadores e consumidores de um mesmo nível de tensão e o impacto nos custos marginais de capacidade. A análise das comparações realizadas permitiu a identificação dos impactos e características das metodologias desenvolvidas, para cada etapa estudada. / Knowing the way consumers use the energy is necessary for many studies, either commercial or technical. This knowledge can be reached by obtaining the load curves from all the customers of the company. However, given the great number of measurers necessary, this practice is not viable. The alternative used currently in tariff review in the Brazilian electrical system is based on the sampling theory associated with data analysis techniques. After obtaining the information, the load typologies that represent each transformer or customer are calculated through stages of load characterization. The results obtained allow a more precise analysis of the electric energy market and, specially, the knowledge of how each consumer class uses the electricity network. This research involves part of the previously mentioned study on the analysis of the data collected in the measurement campaigns, considering and evaluating alternative methodologies for two stages of the load typologies characterization process, the election of typical curves and the data classification, adjusted to the necessities of the tariff revisions and on the basis of heuristical methods and electricity sector practices. After the development and implementation of the methodologies, tests have been carried between the considered processes, comparing and evaluating their particularitities for two situations: the similarity between the typologies found for transformers and consumers on the same tension level and the impact in the marginal capacity costs. The analysis of the comparisons carried through allowed the identification of the impacts and characteristics of the developed methodologies, for each studied stage.

Nesta tese, foram desenvolvidas três metodologias para análise dos riscos de interrupções em processos eletro-eletrônicos provocadas por faltas nos sistemas de distribuição de energia elétrica. Estas metodologias são: Monte Carlo, Enumeração de Estados e Híbrido. Com a utilização destas metodologias, são avaliados índices relativos às interrupções de longa duração e às variações de tensão de curta duração (afundamentos, elevações e disrupções de tensão) em cada consumidor da rede de distribuição de energia elétrica. Em cada barra do sistema, as freqüências de ocorrências de cada índice são obtidas, classificadas por faixas de magnitude e duração dos eventos. Conhecendo informações sobre a configuração e parâmetros de rede e sobre os dispositivos de proteção, através de um conjunto de simulações, é possível mapear as áreas de risco relativas aos fenômenos de interrupção e variações de tensão de curta duração (VTCDs). Dispondo ainda do conjunto de curvas de sensibilidade dos processos industriais, avaliam-se as freqüências de disrupções de processos, esperadas por ano no ponto analisado, isto é, o número de vezes que um processo apresenta mau funcionamento e possivelmente interrupção devido a uma VTCD. Também é apresentada nesta tese uma formulação matemática que permite realizar a inclusão do custo do prejuízo pela falta da qualidade de energia nos consumidores em modelos clássicos para o tratamento de problemas de planejamento da operação e da expansão de sistemas de distribuição de energia elétrica. Os métodos para avaliação das áreas de risco e custos de interrupção de processos por faltas nas redes de distribuição foram implementados em um sistema computacional. Resultados da aplicação em redes de distribuição reais permitem avaliar vantagens e desvantagens de cada um dos métodos. Para observar o impacto do prejuízo nos consumidores, são utilizados resultados obtidos na literatura para realizar a comparação e obter o custo total envolvendo custos de investimento de novas obras, custo de perdas de energia e custo do prejuízo pela falta da qualidade de energia nos consumidores existentes na rede de distribuição de energia elétrica. / Three methodologies for risk assessment of interruptions in electrical and electronic sensitive devices are herein developed. These interruptions are mainly due to faults in electric power distribution systems. The methodologies are herein named Monte Carlo Method, State Enumerating Method and Hybrid Method. These methods allow for the evaluation of indices related to long duration interruptions and voltages sags and swells in each customer supplied by the distribution network. The power quality indices (expected number of events per year) are classified according to voltage amplitude and event duration. The information regarding network configuration and parameters as well as protection devices are input for a set of simulations that result in mapping the indices related to long duration interruptions and short duration voltage variations along the network. By considering the sensitivity curves for industrial processes, the method determines the frequency of process disruptions, i.e. the number of events in which the customer process malfunctions, or it is damaged or it is interrupted due to voltage sags or swells. This thesis also shows a mathematical formulation that includes costs regarding customer losses caused by poor power quality to conventional models that deal with operation and expansion planning of electric power distribution systems. The proposed methods for assessing risks and interruption costs in customer processes due to faults in distribution networks were implemented in a computational system. Case studies in real distribution networks show advantages and disadvantages of each method. In order to determine losses in customer processes, some literature results are taken as a basis to determine the total planning costs, that include the parcels corresponding to the reinforcement capital, power losses and power quality costs, that consider customer interruptions and disruptions due to voltage sags and swells.

Este trabalho apresenta um estudo de proteção de sobrecorrente de redes primárias aéreas de distribuição de energia elétrica através de uma abordagem probabilística. Abordagens convencionais para o problema de proteção de sobrecorrente não levam em conta a natureza probabilística das principais variáveis envolvidas: tipo da falta, localização da falta e impedância de defeito para faltas envolvendo a terra. Neste caso, por exemplo, torna-se muito difícil avaliar as conseqüências de situações nas quais a coordenação total entre os dispositivos não pode ser alcançada por alguma razão. A abordagem probabilística permite, por outro lado, quantificar o risco de não haver coordenação entre dois dispositivos de proteção adjacentes. Esta informação é extremamente valiosa para os engenheiros de proteção na fase de projeto da rede elétrica. No trabalho, a metodologia probabilística é apresentada em detalhe e sua aplicação é ilustrada através de alguns estudos de aplicação, nos quais procurou-se avaliar a influência dos principais parâmetros do modelo na coordenação dos dispositivos de proteção. / This work describes the study of distribution system overcurrent protection through a probabilistic approach. Conventional approaches for overcurrent protection do not consider the probabilistic nature of the main variables involved, such as fault location, fault type and fault impedance for faults involving the ground. In this case, for instance, it is very difficult to assess the impact of situations where full coordination cannot be attained for some reason. The probabilistic approach, on the other hand, allows quantifying the risk of two adjacent protective devices operating in a non-coordinated way. This information is extremely valuable for electrical engineers at design level. In this work, the proposed methodology is illustrated through a few detailed application studies, including various sensitivity analyzes for assessing the influence of model parameters on the coordination of protective devices.

Nos países em desenvolvimento, como o Brasil, novos requerimentos de conexão às redes elétricas são solicitados constantemente como conseqüência do crescimento econômico e da conseqüente expansão da rede elétrica. Uma empresa distribuidora que atenda a uma cidade de grande porte recebe a cada mês um elevado número de solicitações de conexão de novas cargas. Assim, um dos principais desafios das áreas de projeto das empresas distribuidoras é encontrar a melhor forma, tanto técnica como economicamente, de atender a estas solicitações. Devido ao volume do trabalho envolvido, bem como à escassez de dados detalhados da rede elétrica, a prática convencional estabelece filtros para reduzir o número de estudos associados às novas cargas. Normalmente, estes filtros são baseados em um valor limite de demanda máxima. Se a nova carga possui uma demanda máxima inferior ao limite, a nova carga é ligada diretamente, sem a execução de estudos elétricos. Se, por outro lado, a demanda máxima da nova carga excede o limite, então um estudo detalhado é iniciado. Esta prática pode levar a duas decisões equivocadas por parte da empresa: (i) não-execução de um estudo quando ele era necessário, e (ii) execução de um estudo desnecessariamente. A situação de escassez de dados detalhados está mudando rapidamente nos últimos anos no mundo da distribuição de energia elétrica. Há atualmente poderosos sistemas geo-referenciados que permitem associar cada elemento da rede elétrica a uma posição geográfica bem definida. Além disso, estes sistemas contam com o apoio de bases de dados que possuem recursos para cadastrar e administrar o enorme volume de dados associados às redes de distribuição de energia elétrica. Esta nova realidade conduz naturalmente ao desenvolvimento de modelos mais sofisticados que permitem aprimorar muito a qualidade dos serviços prestados pelas empresas distribuidoras. Este trabalho propõe, desenvolve e implementa uma nova metodologia de apoio à decisão no que se refere à ligação de novas cargas em redes de distribuição de energia elétrica. A metodologia está baseada no conceito inovador de folga de potência, estabelecido no âmbito deste trabalho, pelo qual calcula-se a priori e em cada ponto da rede a máxima carga que pode ser conectada sem que os critérios técnicos, de tensão mínima e máximo carregamento, sejam transgredidos. A natureza da metodologia proposta elimina automaticamente a possibilidade de ocorrência das duas decisões equivocadas comentadas anteriormente. A utilização da metodologia desenvolvida é ilustrada através de diversos exemplos de aplicação que utilizam redes reais de distribuição, em baixa e média tensão. / Economic growth and the associated expansion of the electrical power system naturally lead to a large number of new loads being connected to the existing network. As a consequence, one of the main challenges faced by the design areas in electrical utilities refers to the problem of finding the best solution among various alternatives for connecting a new load, from both technical and economic viewpoints. Owing to the large size of the problem, and also to the lack of detailed data associated with distribution systems, electrical utilities adopted in the past a few filtering techniques so as to reduce the amount of work to reasonable levels. These filters usually define a limit for the maximum demand declared by a new customer. If the required maximum demand does not exceed the limit, the new load is connected straight away without carrying out any electrical study. On the other hand, when the maximum demand does exceed this limit, a detailed analysis is executed. Despite the savings brought about by this technique, it may lead to two potentially wrong decisions: (i) overseeing a detailed analysis when it is needed, and (ii) carrying out a study when it is not necessary. Concerning the lack of detailed data, fortunately this situation has been improving rapidly in the last few years. Currently, there exist powerful georreferenced systems capable of associating every component of the electrical system with a well-defined geographical location. These systems usually rely on supporting databases which allow efficient management of the huge amount of data normally associated with distribution networks. This new standpoint naturally leads to the development of more sophisticated models which allow considerable improvements on the quality of services offered by the utilities. This work presents a new methodology aimed at supporting the decision-making process regarding the connection of new loads in electrical distribution networks. The methodology is based upon the innovative concept of capacity margin, established within this work, by which the maximum load that can be connected to any given point is computed in advance in offline mode. The criteria for finding the maximum load are based on the common requirements of minimum voltage and maximum loading. The proposed methodology automatically eliminates the two wrong decisions mentioned above. The application of the proposed methodology is illustrated through various examples which use real distribution networks, at both low and medium voltage levels.

Este trabalho apresenta um estudo de proteção de sobrecorrente de redes primárias aéreas de distribuição de energia elétrica através de uma abordagem probabilística. Abordagens convencionais para o problema de proteção de sobrecorrente não levam em conta a natureza probabilística das principais variáveis envolvidas: tipo da falta, localização da falta e impedância de defeito para faltas envolvendo a terra. Neste caso, por exemplo, torna-se muito difícil avaliar as conseqüências de situações nas quais a coordenação total entre os dispositivos não pode ser alcançada por alguma razão. A abordagem probabilística permite, por outro lado, quantificar o risco de não haver coordenação entre dois dispositivos de proteção adjacentes. Esta informação é extremamente valiosa para os engenheiros de proteção na fase de projeto da rede elétrica. No trabalho, a metodologia probabilística é apresentada em detalhe e sua aplicação é ilustrada através de alguns estudos de aplicação, nos quais procurou-se avaliar a influência dos principais parâmetros do modelo na coordenação dos dispositivos de proteção. / This work describes the study of distribution system overcurrent protection through a probabilistic approach. Conventional approaches for overcurrent protection do not consider the probabilistic nature of the main variables involved, such as fault location, fault type and fault impedance for faults involving the ground. In this case, for instance, it is very difficult to assess the impact of situations where full coordination cannot be attained for some reason. The probabilistic approach, on the other hand, allows quantifying the risk of two adjacent protective devices operating in a non-coordinated way. This information is extremely valuable for electrical engineers at design level. In this work, the proposed methodology is illustrated through a few detailed application studies, including various sensitivity analyzes for assessing the influence of model parameters on the coordination of protective devices.

Este trabalho tem por objetivo apresentar novos desenvolvimentos e a evolução do conceito de manobras de paralelismo entre alimentadores aéreos primários de distribuição, bem como os efeitos eletromagnéticos provocados por manobras em tempo real, visando a segurança operacional dos equipamentos e operadores de campo. São apresentadas propostas para fechamento de subestações transformadoras de transmissão em anel, através de alimentadores aéreos primários, além de algoritmo simplificado para a operação e despacho do sistema. Uma nova metodologia de operação em tempo real foi desenvolvida através de algoritmo de viabilidade usando dados do SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Esta metodologia de operação oferece algumas vantagens como o restabelecimento de cargas interrompidas, o isolamento de trechos defeituosos na rede de distribuição aérea, bem como o atendimento de serviços programados no sistema elétrico de potência. Para essa metodologia é feita uma análise das grandezas elétricas e capacidades dos equipamentos envolvidos, bem como dos ajustes e parâmetros dos dispositivos de proteção, de forma a obter sucesso na operação da rede em tempo real. O estudo foi baseado em manobras reais em alimentadores aéreos de distribuição da AES Eletropaulo. A validação do modelo que direcionou para o sucesso das manobras em tempo real foi baseada principalmente em simulações de transitórios eletromagnéticos, fluxo de carga e curto-circuito através dos programas ATP e CYMDIST. / This work aims to present new developments and the evolution of the parallelism switch operation concept among distribution primary overhead feeders, as well as the electromagnetic effects caused by switch operations in real time, in order to keep field operators and equipments in safety. Hereby are presented some proposals for closed-loop arrangement between two power transmission substations through overhead feeders and a simplified algorithm for the system\'s operation and dispatch as well. A new real time operation methodology was developed through viability algorithm using the SCADA\'s (Supervisory Control and Data Acquisition) database. This operation methodology offers some advantages such as restoration of interrupted loads, isolation of the faulty section in the overhead distribution network as well as scheduled services. For this methodology was made an analysis of the electric magnitudes and of the involved equipment capabilities, as well as the protection devices\' adjustments and parameters, so as to obtain successful in real time operation. The study was based on actual switch operations over the distribution overhead feeders of AES Eletropaulo. The validation of the model that drove to the real time switch operations success was mainly based on electromagnetic transients simulations, load flow and short-circuit in ATP (Alternative Transient Program) and CYMDIST softwares.

As descargas atmosféricas estão entre as principais causas de distúrbios nos sistemas elétricos, provocando sobretensões e ocasionando uma parcela significativa das interrupções não programadas. Tais distúrbios são cada vez mais percebidos pelos consumidores, ocasionando desde o mau funcionamento até a queima de aparelhos e equipamentos eletro-eletrônicos residenciais, comerciais e industriais. Antigamente eletromecânicos, tais aparelhos são atualmente, em grande parte, produzidos com componentes semicondutores, o que os torna mais sensíveis a interferências. As descargas atmosféricas também apresentam um agravante de, salvo raras exceções, não serem registradas nos bancos de dados das concessionárias, ao contrário das operações de manobra, faltas e variações de carga na rede de distribuição. Essa situação contribui para os conflitos cada vez mais freqüentes entre consumidores e empresas de energia a respeito dos pedidos de indenização por danos em aparelhos elétricos (PID). Dada a relevância do tema, muitos estudos têm sido realizados ao longo dos últimos anos, sem entretanto esclarecer todos os aspectos necessários para a minimização desses problemas. Neste trabalho são avaliadas as amplitudes e formas de onda das sobretensões transferidas à rede de baixa tensão via transformador quando da ocorrência de surtos no primário. Esses surtos podem ser oriundos de descargas diretas na rede primária ou decorrentes de descargas em suas proximidades. O estudo visa a obtenção de informações tendo em vista a melhoria do desempenho das redes de distribuição e conseqüentemente a minimização dos danos causados aos consumidores. Nas simulações, realizadas através do programa ATP (“Alternative Transients Program”), são consideradas linhas com configurações típicas, bem como modelos de comprovada validade para representação dos isoladores de média e de baixa tensão e do transformador de distribuição. O trabalho analisa a influência, nas sobretensões, de diversos parâmetros, como por exemplo amplitude e forma de onda da corrente da descarga, ponto da incidência da descarga, resistência de terra e presença de dispositivos de proteção contra surtos. Os resultados apresentados constituem-se em importantes subsídios para a definição de critérios de instalação de dispositivos de proteção contra surtos em redes de baixa tensão. / Lightning discharges are among the main causes of disturbances in electrical systems, causing overvoltages and leading to a significant portion of unscheduled interruptions. Such disturbances are increasingly noticed by consumers, causing from malfunction to the burnt-out of electrical-electronic devices and equipment in homes, businesses and industries. Formerly electromechanical, such devices currently are, in their majority, produced with semiconductors, what makes them more sensitive to interferences. Lightning discharges also present the aggravation of not being recorded in power suppliers’ databases, but for seldom exceptions, as opposed to switching operations, failures and charge variations in the distribution network. This situation contributes for the increasingly frequent conflicts among consumers and power companies regarding indemnity claims due to damages to electrical devices. Given the subject’s significance, many studies have been conducted along the past years, not explaining, however, all the aspects required to minimize those problems. On this work, the amplitudes and waveforms of overvoltages on medium and low voltage lines are evaluated upon the incidence of direct discharges on the primary. The voltages transferred to the low voltage side are also evaluated in case of strikes in the vicinity of the line. The study intends to obtain information in order to achieve a performance improvement of distribution networks and, as a consequence, the reduction of damages to consumers to a minimum. In the simulations conducted through ATP (“Alternative Transients Program”), lines with typical configurations are considered and models of proven validity are used to represent the low and medium voltage insulators and the distribution transformer. The work analyses the effect of several parameters on the overvoltages, such as amplitude and waveform of the stroke current, lightning strike point, grounding resistance and existence of surge protective devices. The results presented constitute an important foundation to define the installation criteria of surge protective devices on low voltage networks.

Este trabalho apresenta um estudo de viabilidade de um Sistema de Monitoramento de Baixo Custo (SMBC), por meio da observação de ganhos operacionais no caso de serem agregadas funções de monitoramento e controle aos relés eletrônicos dos protetores (equipamentos religadores do sistema de distribuição reticulado), visando a melhoria da qualidade no fornecimento de energia elétrica através da redução dos tempos de reação das concessionárias às falhas, do aumento da vida útil dos equipamentos e redução dos custos operacionais. Um relé para protetores de rede com características apropriadas foi desenvolvido pela empresa Futura, testado nos laboratórios do IEE/USP e instalado em campo, dentro do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento da ANEEL com a concessionária Companhia Energética de Brasília. A operação foi acompanhada por 13 meses avaliando as novas possibilidades de operação remota, os benefícios para a concessionária e os ganhos sociais. Os benefícios do uso do sistema, os ganhos operacionais, gerenciais e sociais, são relatados constatando a viabilidade técnica e econômica da adoção do sistema. Ao final, recomendações para a continuidade da pesquisa são feitas / This work presents a viability study for a Low-cost Monitoring System (SMBC), through the examination of the operational improvements on electrical network distribution systems when new functions are added to network protectors relays allowing remote monitoring and control using typical automation protocols. The improvements on energy supply quality by reducing response times to failures, extension of equipment life and pro-active actions are also evaluated. A network protector relay with the new features have been developed by Futura Automação and tested in the IEE/USP laboratories, within a Research & Development program promoted by the national electrical energy regulator, ANEEL, and the utility Companhia Energética de Brasília (CEB). The 7 new relays have been installed for field operation and for evaluation of the new possibilities of operation and possible gains for the utility took place in 13 months of continuous operation. The benefits, operational improvements, management and social gains are described assuring the technical and economical viability of the system. Recommendations for future research are made