Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Professores Vladimiro Henrique Barrosa Pinto de Miranda e Ron Herman

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Professores Vladimiro Miranda e Maria Teresa Ponce de Leão

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Profs. Doutores Vladimiro Miranda e João Paulo Tomé Saraiva

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-12-14Bitstream added on 2014-06-13T20:09:47Z : No. of bitstreams: 1 marinho_gsp_me_ilha.pdf: 1619719 bytes, checksum: 5c730f6b0eeb54a1540528e6af35faaa (MD5) / No mundo de hoje, conforme aumenta o interesse sobre fontes renováveis de energia, muitas pesquisas envolvem a busca de uma configuração eficiente para melhorar a distribuição desta energia e locá-las de uma maneira otimizada. A microrrede apresenta-se como uma alternativa para isto já que consiste em um sistema de energia de pequeno porte contendo vários consumidores e unidades geradoras distribuídas, possivelmente utilizando-se de diferentes fontes de energia, podendo ser considerada como um sistema independente operado através da interligação com o sistema principal de energia e que pode ser desconectada deste sistema sem maiores impactos, de acordo com a situação. Diante desta descrição as indústrias sucroalcooleiras também podem ser inseridas como um exemplo típico de microrrede permitindo assim uma diferente visão sobre como estas indústrias são afetadas pelo sistema principal de energia, mas, principalmente, como elas o afeta. Neste trabalho será visto alguns conceitos pertencentes à microrrede e alguns estudos que estão sendo realizados nesta área apresentando ferramentas que poderão comprovar que a indústria sucroalcooleira pode ser definida como uma microrrede / Nowadays, with the interest increasing about sources that use renewable energy, many researches involve the search for an efficient configuration to improve the distribution of this energy and locate them with an optimized way. The microgrid is small power system that consists of several consumer’s loads and small size distributed generation resources, possibly using different energy sources, and can be considered an independent system operated by interconnecting to the power distribution system and could be disconnected from this system without major impacts according to situation. In view of this description, the sugar-ethanol industries can also be inserted as a typical example of microgrid allowing a different view of how these industries are affected by the main system power, but especially how they affects it. In this study will be seen some concepts belonging to microgrid and some studies that are being done in this area, presenting tools that can demonstrate that the sugar-ethanol industry can be defined as a microgrid

Orientador: Dionizio Paschoareli Junior / Banca: Mariângela de Carvalho Bovolato / Banca: Félix Abrão Neto / Resumo: No mundo de hoje, conforme aumenta o interesse sobre fontes renováveis de energia, muitas pesquisas envolvem a busca de uma configuração eficiente para melhorar a distribuição desta energia e locá-las de uma maneira otimizada. A microrrede apresenta-se como uma alternativa para isto já que consiste em um sistema de energia de pequeno porte contendo vários consumidores e unidades geradoras distribuídas, possivelmente utilizando-se de diferentes fontes de energia, podendo ser considerada como um sistema independente operado através da interligação com o sistema principal de energia e que pode ser desconectada deste sistema sem maiores impactos, de acordo com a situação. Diante desta descrição as indústrias sucroalcooleiras também podem ser inseridas como um exemplo típico de microrrede permitindo assim uma diferente visão sobre como estas indústrias são afetadas pelo sistema principal de energia, mas, principalmente, como elas o afeta. Neste trabalho será visto alguns conceitos pertencentes à microrrede e alguns estudos que estão sendo realizados nesta área apresentando ferramentas que poderão comprovar que a indústria sucroalcooleira pode ser definida como uma microrrede / Abstract: Nowadays, with the interest increasing about sources that use renewable energy, many researches involve the search for an efficient configuration to improve the distribution of this energy and locate them with an optimized way. The microgrid is small power system that consists of several consumer's loads and small size distributed generation resources, possibly using different energy sources, and can be considered an independent system operated by interconnecting to the power distribution system and could be disconnected from this system without major impacts according to situation. In view of this description, the sugar-ethanol industries can also be inserted as a typical example of microgrid allowing a different view of how these industries are affected by the main system power, but especially how they affects it. In this study will be seen some concepts belonging to microgrid and some studies that are being done in this area, presenting tools that can demonstrate that the sugar-ethanol industry can be defined as a microgrid / Mestre

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

Submitted by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-04-10T16:42:04Z No. of bitstreams: 2 TESE Thalles Vitelli Garcez .pdf: 3166900 bytes, checksum: 5ee2fb98b68c1e641b96c5265a106a86 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-10T16:42:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE Thalles Vitelli Garcez .pdf: 3166900 bytes, checksum: 5ee2fb98b68c1e641b96c5265a106a86 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-05-15 / Embora os sistemas subterrâneos de distribuição de energia elétrica sejam mais seguros comparados aos sistemas do tipo aéreo, com aumento do uso de sistemas subterrâneos e o seu envelhecimento, a falta de adequada manutenção e a interferência de outros sistemas subterrâneos próximos, tem causado muitos acidentes em áreas urbanas, pondo assim em risco a vida humana e gerando consequências à comunidade, à companhia distribuidora e às propriedades de terceiros. Normalmente, em abordagens tradicionais de avaliação de risco, o risco é avaliado em apenas uma dimensão, sob a perspectiva de impactos sobre os seres humanos. Como complemento a isso, sob o ponto de vista operacional, financeiro e de gerenciamento de risco, é importante avaliá-lo em outras dimensões, a fim de obter uma avaliação mais realista dos cenários de perigo. Neste contexto, este trabalho explora a avaliação de risco multidimensional de eventos acidentais em câmaras/caixas de sistemas subterrâneos de distribuição de energia elétrica. Outro ponto importante a ser considerado em uma “racional” tomada de decisão é a incorporação das preferências do decisor e as incertezas inerentes a este tipo de contexto, especialmente quando o que se quer é avaliar (escolher, classificar ou ordenar) centenas ou milhares de câmaras/caixas subterrâneas. Portanto, este estudo propõe um modelo multicritério de avaliação de risco, baseado na teoria da decisão e teoria da utilidade multiatributo (MAUT), tendo como objetivo a sua utilização como uma ferramenta de tomada de decisão, que pode auxiliar o gerenciamento de risco, planejamento da manutenção ou o desenvolvimento de ações de melhorias (upgrades) e modificações do sistema. Foi gerada uma aplicação numérica do modelo demonstrando os possíveis resultados e suas análises. Conclui-se, neste contexto, que uma hierarquia de risco é uma importante ferramenta para a definição de prioridades. Além disso, a análise das razões das diferenças dos valores de risco permitiu ao decisor visualizar o quanto uma alternativa ou um grupo de alternativas possui maior risco do que outra, e, ainda sob a análise intra-critério permitiu ao decisor visualizar em específico qual dimensão de risco deverá ser tratada de forma a reduzir o valor de risco multidimensional comparado às demais alternativas. Desta forma, auxiliou-se ao decisor a fazer uma análise aprofundada da gama de possibilidades sobre quais alternativas podem ser escolhidas de modo a desenvolver ações preventivas e de mitigação.

A troca de informações entre os vários sistemas de gerenciamento e outros sistemas de informação de uma empresa do setor elétrico não é apenas desejada, mas na maioria dos casos, necessária. Com a necessidade desenvolveu-se uma pesquisa com o objetivo de descrever as metodologias de integração entre Sistemas de Informações Geográficas e Sistemas de Projetos de Redes de Distribuição, incluindo referências a diversos trabalhos de integração no Brasil e no mundo. Como exemplo e caso prático, utilizou-se uma metodologia desenvolvida para a concessionária de distribuição de energia elétrica AES Eletropaulo. / The information interchanges between management systems and others information systems of an electrical distribution company is not only desirable, but in most cases necessary. Due this necessity it was developed one research aiming to describe the integration methodologies between geographic information systems and electrical grid expansion designer systems, including references for some integration works in Brazil and in World. As a practical example, it was used one methodology developed for the electrical distribution company AES Eletropaulo.