Este trabalho apresenta um modelo para alocação e dimensionamento ótimo da geração distribuída em sistemas elétricos de potência. Com o objetivo de minimizar o custo da concessionária devido as perdas ativas e desvios de tensão em regime permanente, ambos foram transformados em valores monetários utilizando a normativa existente no Brasil. O problema de otimização considera uma curva de carga de 24 níveis com o intuito de simular uma curva de carga diária em intervalos de uma hora. Foram considerados limites de tensão de cada barra e corrente máxima em cada trecho do alimentador. O fluxo de potência foi estimado através do algoritmo clássico de Newton Raphson. A alocação da geração distribuída, a qual é considerada em mais de um local do alimentador, é tratada como uma variável binária no modelo desenvolvido. O modelo de otimização não-linear inteira mista é escrita mediante um algoritmo em Matlab na linguagem GAMS e enviado para o servidor de otimização NEOS e solucionado pelo solver KNITRO. O resultado é a obtenção do valor dos custos evitados para a concessionária facilitando o diagnóstico para a tomada de decisões. Por fim para verificação do método, realiza-se um estudo de caso em um sistema de distribuição de 33 barras da IEEE, sendo os resultados analisados e discutidos. / This work presents a model for optimal distributed generation sizing and allocation in power systems. The main objectives are to reduce costs for the power distribution company by power losses and compensation for voltage levels violation, both are converted in monetary values based on the Brazilian normative. The optimization problem considers a load curve with 24 levels to simulate one day in intervals of one hour. Also the model considers voltage limits for each bus and maximum currents for every line in the feeder. The power flow was formulated by the classical Newton Raphson theory. The distribution generation allocation is modeled as binary variables and can be allocated in more than one bus in the feeder. The mixed integer nonlinear model is written by a Matlab algorithm in GAMS language and solved by KNITRO through NEOS solver for optimization. The model was tested using the IEEE 33 buses, and the results were evaluated and discussed. The model lets power distribution companies reduce operational cost and penalties with optimal placement and sizing of distributed generation.

abstract: The combined heat and power (CHP)-based distributed generation (DG) or dis-tributed energy resources (DERs) are mature options available in the present energy mar-ket, considered to be an effective solution to promote energy efficiency. In the urban en-vironment, the electricity, water and natural gas distribution networks are becoming in-creasingly interconnected with the growing penetration of the CHP-based DG. Subse-quently, this emerging interdependence leads to new topics meriting serious consideration: how much of the CHP-based DG can be accommodated and where to locate these DERs, and given preexisting constraints, how to quantify the mutual impacts on operation performances between these urban energy distribution networks and the CHP-based DG. The early research work was conducted to investigate the feasibility and design methods for one residential microgrid system based on existing electricity, water and gas infrastructures of a residential community, mainly focusing on the economic planning. However, this proposed design method cannot determine the optimal DG sizing and sit-ing for a larger test bed with the given information of energy infrastructures. In this con-text, a more systematic as well as generalized approach should be developed to solve these problems. In the later study, the model architecture that integrates urban electricity, water and gas distribution networks, and the CHP-based DG system was developed. The pro-posed approach addressed the challenge of identifying the optimal sizing and siting of the CHP-based DG on these urban energy networks and the mutual impacts on operation per-formances were also quantified. For this study, the overall objective is to maximize the electrical output and recovered thermal output of the CHP-based DG units. The electrici-ty, gas, and water system models were developed individually and coupled by the devel-oped CHP-based DG system model. The resultant integrated system model is used to constrain the DG's electrical output and recovered thermal output, which are affected by multiple factors and thus analyzed in different case studies. The results indicate that the designed typical gas system is capable of supplying sufficient natural gas for the DG normal operation, while the present water system cannot support the complete recovery of the exhaust heat from the DG units. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Electrical Engineering 2013

abstract: The past few decades have seen a consistent growth of distributed PV sources. Distributed PV, like other DG sources, can be located at or near load centers and provide benefits which traditional generation may lack. However, distribution systems were not designed to accommodate such power generation sources as these sources might lead to operational as well as power quality issues. A high penetration of distributed PV resources may lead to bi-directional power flow resulting in voltage swells, increased losses and overloading of conductors. Voltage unbalance is a concern in distribution systems and the effect of single-phase residential PV systems on voltage unbalance needs to be explored. Furthermore, the islanding of DGs presents a technical hurdle towards the seamless integration of DG sources with the electricity grid. The work done in this thesis explores two important aspects of grid inte-gration of distributed PV generation, namely, the impact on power quality and anti-islanding. A test distribution system, representing a realistic distribution feeder in Arizona is modeled to study both the aforementioned aspects. The im-pact of distributed PV on voltage profile, voltage unbalance and distribution sys-tem primary losses are studied using CYMDIST. Furthermore, a PSCAD model of the inverter with anti-island controls is developed and the efficacy of the anti-islanding techniques is studied. Based on the simulations, generalized conclusions are drawn and the problems/benefits are elucidated. / Dissertation/Thesis / M.S. Electrical Engineering 2013

O objetivo deste trabalho foi determinar o potencial de geração fotovoltaica com sistemas de microgeração sobre os edifícios dentro do campus São Paulo da USP. As diferentes topologias de sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica foram descritas, apresentando as vantagens e desvantagens de cada uma delas. Em 2012, com a edição da Resolução Normativa n°482 pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), tornam-se possíveis no Brasil a instalação de sistemas de geração de energia a partir de fontes renováveis, de forma distribuída, onde o consumidor conectado à rede de distribuição injeta energia na rede elétrica e com isso gera créditos que são usados nos meses subsequentes. A Resolução Normativa n° 687 da ANEEL e o Convênio 16 do CONFAZ, ambos de 2015, estabeleceram novas regras que tornaram a geração distribuída mais atrativa economicamente, o que resultou no crescimento do número de instalações de forma acelerada a partir desse ano. A usina fotovoltaica do Instituto de Energia e Ambiente é formada por quatro instalações distintas e tem uma potência instalada de 540 kWp. Os dados de produção e de desempenho do primeiro ano de operação das instalações que se encontram sobre a Biblioteca Brasiliana Guita e José Mindlin e do Instituto de Estudos Brasileiros foram utilizados para que parâmetros mais adequados fossem inseridos no simulador de sistemas fotovoltaicos SISIFO. Com esses parâmetros, juntamente com dados solarimétricos do projeto SWERA e meteorológicos do INMET utilizou-se o software SISIFO para simular a capacidade de produção de energia elétrica a partir de sistemas fotovoltaicos de microgeração sobre os edifícios identificados no campus. A capacidade anual de produção de energia elétrica calculada para esses sistemas é de 2.600 MWh o que corresponde a 3,1% do consumo total de eletricidade do campus entre abril de 2015 e maio de 2016. / The goal of this work was to determine the potential of photovoltaic generation with microgeneration systems on the buildings within the São Paulo campus of USP. The different topologies of on grid photovoltaic systems were described, presenting the advantages and disadvantages of each one of them. In 2012, with the issuance of Normative Resolution No. 482 by the National Electric Energy Agency (ANEEL), it became possible in Brazil to install power generation systems from renewable sources in a distributed way, where consumers connected to the distribution network injects power into the grid and thereby generates credits that are used in the subsequent months. The Normative Resolution N ° 687 of ANEEL and CONFAZ Agreement 16, both of 2015, established new rules that made distributed generation more economically attractive, which resulted in an accelerated growth of the number of installations as of this year. The photovoltaic power plant of the Institute of Energy and Environment is formed by four distinct installations and has an installed power of 540 kWp. The production and performance data of the first year of operation of the facilities located on the Brasiliana Guita and José Mindlin Library and the Brazilian Institute of Studies were used to set the most appropriate parameters to be inserted in the SISIFO photovoltaic system simulator. With these parameters, together with solarimetric data from the SWERA project and meteorological data from INMET, SISIFO was used to simulate the electricity production capacity from photovoltaic microgeneration systems on the identified campus buildings. The annual electricity production capacity calculated for these systems is 2,600 MWh which corresponds to 3.1% of total campus consumption of electricity between April 2015 and May 2016.

O crescimento e o desenvolvimento do Brasil demandam novas fontes de energia, dentre as quais destaca-se a energia solar fotovoltaica, mas para que esse acréscimo aconteça de forma organizada e segura, faz-se necessária a criação de cursos para a formação e qualificação técnica para as boas práticas de manuseio, instalação e manutenção dos sistemas. O ensino profissionalizante é um dos mais importantes vetores de desenvolvimento e aplicação das áreas tecnológicas e deve acompanhar, de maneira contínua, a evolução da tecnologia do trabalho. Este trabalho apresenta uma análise para uma proposta de criação de curso de especialização pós-técnica de nível médio, para preparar os profissionais, de forma que eles possam atuar no mercado com a segurança, confiabilidade e qualidade necessárias para que a geração de eletricidade a partir da conversão fotovoltaica atenda aos anseios da sociedade brasileira. As Escolas Técnicas Estaduais (Etec) do Governo do Estado de São Paulo são avaliadas para receber o curso proposto nesta dissertação. / The growth and development of Brazil demands new sources of energy, among which we highlight the photovoltaic solar energy. But for this increase happens in an organized and safe manner, it is necessary to create courses for training and technical qualification to good handling practices, installation and maintenance of systems. This work presents an analysis for a proposal for mid-level post- technical specialization course to prepare the way professionals that they can act in the market with the necessary security, reliability and quality so that generation of electricity from the photovoltaic conversion fulfill the yearnings of Brazilian society. Public technical school (Etec) of Sao Paulo\'s State Government are evaluated to offer that proposed course at this dissertation.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Nowadays, the distribution networks of electricity are the segment of the electrical power systems that has experienced more changes, due in particular to the presence of distributed generation and the technological advances in the areas of instrumentation, automation, measurement, information technology and comunication. This work aims to present the modelling, the control and the operation management of a group of small-scale energy resources connected to the low voltage, which coordinated form a microgrid. The microgrid energy resources are solar photovoltaic sources, wind energy based on double fed induction generator and hydrogen fuel cell, and a storage system with batteries. Two conceptions are developed: a single-phase microgrid and a three-phase microgrid, both operating in connected mode and isolated from the utility. Each energy resource is connected to a point of common coupling through power converters. For each converter was designed a set of control loops. The master-slave strategy was used to control the converters and to microgrid management. In master-slave configuration only the master converter is designed to be the voltage reference and others operate as a current source. For managing the steady state operation of microgrids different operating scenarios were considered, with variation of load and generation levels, as well as changes in tariff flags, for load supply with economy and sources operating at maximum efficiency. The proposed systems operate satisfactorily fulfill the requirements of utility for synchronization and disconnection. The injected currents are below the allowed distortion level. In stand-alone mode, the system voltage remains within the appropriate level of amplitude and frequency. / Atualmente, as redes de distribuiÃÃo de energia elÃtrica sÃo o segmento dos siste-mas elÃtricos de potÃncia que mais tem experimentado mudanÃas, devido, em es-pecial, à presenÃa da geraÃÃo distribuÃda e aos avanÃos tecnolÃgicos nas Ãreas de instrumentaÃÃo, automaÃÃo, mediÃÃo, tecnologia da informaÃÃo e comunicaÃÃo. Este trabalho tem por objetivo apresentar a modelagem, o controle e o gerenciamento da operaÃÃo de um conjunto de recursos energÃticos de pequeno porte, conectados à baixa tensÃo, que coordenados formam uma microrrede. Os recursos energÃticos da microrrede sÃo fontes solar fotovoltaica, eolielÃtrica com gerador de induÃÃo de dupla alimentaÃÃo e cÃlula combustÃvel a hidrogÃnio, e um sistema de armazenamento de energia a baterias. Duas concepÃÃes de microrredes sÃo desenvolvidas: microrrede monofÃsica e microrrede trifÃsica, ambas operando em modo conectado e isolado da rede elÃtrica principal. Cada recurso energÃtico à conectado a um ponto comum de conexÃo atravÃs de conversores de potÃncia. Para cada conversor foi projetado um conjunto de malhas de controle. A estratÃgia mestre-escravo foi usada para o controle dos conversores e gerenciamento da microrrede. Na configuraÃÃo mestre-escravo apenas o conversor mestre à designado para ser a referÃncia de tensÃo que os outros conversores necessitam para operarem como fonte de corrente. Para o gerenciamento da operaÃÃo das microrredes em regime permanente, foram considerados diferentes cenÃrios de operaÃÃo, com variaÃÃo de nÃveis de carga e de geraÃÃo, bem como variaÃÃo de bandeiras e postos tarifÃrios, visando atender a carga com economicidade e fontes operando em mÃxima eficiÃncia. Os sistemas propostos operam de forma satisfatÃria obedecendo aos requisitos da concessionÃria para a sincronizaÃÃo e desconexÃo. As harmÃnicas de corrente injetada estÃo abaixo do nÃvel de distorÃÃo permitido. No modo isolado, a tensÃo dos sistemas permanece dentro do nÃvel adequado de amplitude e frequÃncia.

Este trabalho apresenta um modelo para alocação e dimensionamento ótimo da geração distribuída em sistemas elétricos de potência. Com o objetivo de minimizar o custo da concessionária devido as perdas ativas e desvios de tensão em regime permanente, ambos foram transformados em valores monetários utilizando a normativa existente no Brasil. O problema de otimização considera uma curva de carga de 24 níveis com o intuito de simular uma curva de carga diária em intervalos de uma hora. Foram considerados limites de tensão de cada barra e corrente máxima em cada trecho do alimentador. O fluxo de potência foi estimado através do algoritmo clássico de Newton Raphson. A alocação da geração distribuída, a qual é considerada em mais de um local do alimentador, é tratada como uma variável binária no modelo desenvolvido. O modelo de otimização não-linear inteira mista é escrita mediante um algoritmo em Matlab na linguagem GAMS e enviado para o servidor de otimização NEOS e solucionado pelo solver KNITRO. O resultado é a obtenção do valor dos custos evitados para a concessionária facilitando o diagnóstico para a tomada de decisões. Por fim para verificação do método, realiza-se um estudo de caso em um sistema de distribuição de 33 barras da IEEE, sendo os resultados analisados e discutidos. / This work presents a model for optimal distributed generation sizing and allocation in power systems. The main objectives are to reduce costs for the power distribution company by power losses and compensation for voltage levels violation, both are converted in monetary values based on the Brazilian normative. The optimization problem considers a load curve with 24 levels to simulate one day in intervals of one hour. Also the model considers voltage limits for each bus and maximum currents for every line in the feeder. The power flow was formulated by the classical Newton Raphson theory. The distribution generation allocation is modeled as binary variables and can be allocated in more than one bus in the feeder. The mixed integer nonlinear model is written by a Matlab algorithm in GAMS language and solved by KNITRO through NEOS solver for optimization. The model was tested using the IEEE 33 buses, and the results were evaluated and discussed. The model lets power distribution companies reduce operational cost and penalties with optimal placement and sizing of distributed generation.

Neste trabalho propõe-se um modelo de otimização que visa alocar a geração distribuída e determinar a injeção de potência ótima neste ponto, considerados três níveis de carga. Com este fim, utiliza-se uma função objetivo onde são mensuradas as perdas de potência ativa no sistema de distribuição, assim como os desvios de tensão em cada barra, sendo estes termos da função objetivo agrupados por meio de uma constante de proporcionalidade. O modelo apresenta ainda uma série de restrições, sendo estas as variáveis de decisão quanto a alocação da GD, fluxo de potência, limite de injeção de potência no sistema, relação entre as potências aparente, ativa e reativa, fator de potência e fluxo reverso de potência na subestação. Neste contexto emprega-se programação não linear com derivadas descontínuas para resolver matematicamente o modelo do sistema elétrico de potência. Quanto aos resultados, o que se observa é a grande capacidade que a GD possui, quando adequadamente ajustada, em melhorar os valores dos principais parâmetros computados neste estudo. / In this work it is proposed an optimization model that aims to allocate distributed generation and determine the optimum power injection at this point, considering three load levels. For this purpose, it is utilized an objective function which measures active power losses in the distribution system, as well as the voltage deviations at each bus, being these terms of the objective function grouped by a constant of proportionality. The model also presents a series of constraints, which are the decision variables for the allocation of DG, power flow, power injection limit on the system, the relationship between the apparent, active and reactive power, power factor and substation reverse power flow. In this context it is employed a nonlinear with discontinuous derivatives programming to mathematically solve the power system model. As for the results, what is observed is the strong influence that DG has, when properly adjusted, in the improvement of the values of the main parameters computed in this study.

Orientadores: João Carlos Camargo, Ennio Peres da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-16T18:59:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Donadon_AntonioRoberto_M.pdf: 1117953 bytes, checksum: 01a83592806648f889aea2c35b02b7c6 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O objetivo do trabalho foi propor uma minuta de norma de conexão de geradores ou pequenos sistemas de geração distribuída em baixa tensão (GDBT) com potência menor ou igual a 75 kW monofásico ou trifásico com conversão estática em paralelo com a rede de distribuição secundária da concessionária local. Para atingir esse objetivo realizou-se um levantamento do estado da arte em matéria de normas de conexão em países onde esse assunto já se encontra em situação mais avançada bem como da incipiente legislação brasileira sobre o assunto. Baseado nisso e nos os dados obtidos dos testes de operação das fontes estudadas no projeto de pesquisa Implantação de Geração Distribuída Junto à Rede de Distribuição relacionados aos aspectos de qualidade de energia e segurança chegou-se a um elenco de tópicos relevantes para a construção de uma norma. O trabalho concluiu também que fontes de GDBT que possuam conversores estáticos que atendam aos requisitos de segurança e qualidade de energia da norma internacional IEEE 1547 poderiam ser conectadas à rede de distribuição da concessionária / Abstract: The objective was to propose a draft standard for connecting small single-phase or three phase generators with rated power lower than or equal to 75 kW with static converter in parallel with low voltage utility grid (GDBT). To reach this goal it was carried out a survey of the state of the art in connection standards in countries where this matter is already more advanced state as well as the incipient Brazilian legislation on this matter. Based on this survey and the data obtained from operation tests of power sources studied in the R&D project Implementation of Distributed Generation in the Utility Grid related to safety and power quality was possible to obtain a range of relevant topics to build a connection standard. The study also concluded that GDBT power sources equipped with static converters that meet the international standard IEEE 1547 safety and power quality requirements could be connected to the utility grid / Mestrado / Engenharia Mecanica / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao alessandro ramos.pdf: 3510857 bytes, checksum: 4f913faa66790fd0df082b0105f19a77 (MD5) Previous issue date: 2009-09-21 / This work presents an impact analysis of the fault impedance and distributed ge- neration on the amplitude and annual average quantity of voltage sags in sensitive end-users. Phase-to-ground solid and non-solid faults were simulated in 62 transmission lines at 230, 138, 69 and 13.8 kV, which made part of the electrical system of the municipality of Goiânia, the capital city of the Goiás State, Brazil. For each fault position, a resistive fault impedance was considered. This impedance was considered equal to 0, 2, 5, 10, or 15  or even random. In this case, each one of the mentioned impedance values has a specific probability to occur. The voltage-behind-reactance synchronous machine model was used to model the distributed generation units. The analysis here described is based on simulation results obtained through the Fault Position Method in combination with the Monte Carlo Method. The faults were si-mulated through a frequency-domain fault simulation software called ANAFAS. In order to overcome some limitations and increase the flexibility of the simulation tool, a computational program, called ANAFAS-GUI, was developed in Java language. This program allows the automatic simulation of several cases, with different fault characteristics, by running ANAFAS in background mode. The Monte Carlo Method was implemented in MATLAB. Thus, an efficient computational tool has resulted from the combination of the developed computational tools for the purposes of this work. The main simulation results are the tenden-cy and probability density curves of the voltage sags and their classes. From the results it can be concluded that, if the fault impedance is considered as being a random variable, then the predict voltage sags quantity and severity at the sensitive end-user bus are more accurate when compared to the cases in which this impedance is not considered as such. It can also be concluded that, the connection of a distributed generation unit next to the sensitive end-user bus may result in a decreasing of the voltage sags quantity and severity at this bus, depending on the rated power of the unit / Este trabalho apresenta os impactos da impedância de falta e da geração distribuí-da na amplitude e quantidade média anual de afundamentos de tensão em consumidores sen-síveis. Foram simuladas faltas fase-terra sólidas e não sólidas em 62 linhas de 230, 138, 69 e 13,8 kV, as quais fazem parte do sistema elétrico do município de Goiânia, capital do Estado de Goiás, Brasil. Para cada posição de falta, uma impedância de falta resistiva foi considera-da. Esta impedância foi considerada igual a 0, 2, 5, 10 ou 15 Ω, ou mesmo aleatória. Neste caso, cada um dos valores de impedância mencionados tem uma probabilidade específica de ocorrer. O modelo de gerador síncrono fonte de tensão atrás de uma reatância , foi utilizado para a modelagem das unidades de geração distribuída. A análise descrita aquí é baseada em resultados de simulação obtidos através da combinação do Método das Posições de Falta e o Método de Monte Carlo. As faltas foram simuladas através de um software de simulação de faltas no domínio da frequência chamado ANAFAS. Visando eliminar algumas limitações e aumentar a flexibilidade deste software, um programa computacional, chamado ANAFAS-GUI, foi desenvolvido em linguagem JAVA. Este programa permite a simulação automática de diversos casos, com diferentes características de faltas, pela execução do ANAFAS em modo background. O método de Monte Carlo foi implementado em MATLAB. Assim, uma eficiênte ferramenta computacional resultou da combinação da ferramenta computacional desenvolvida e a ferramenta utilizada neste trabalho. Os resultados de simulação são apresen-tados através das curvas de tendência e de densidade de probabilidade dos afundamentos e de suas classes. A partir dos resultados pode-se concluir que, se a impedância de falta é conside-rada como sendo uma variável aleatória, então a quantidade e severidade dos afundamentos de tensão previstos em barras de consumidores sensíveis serão mais precisos quando compa-rados com os casos no qual esta impedância não é considerada como tal. Também pode ser concluído que, a conexão de unidades de geração distribuída próxima a barra de consumido-res sensíveis pode resultar em um decréscimo da quantidade e severidade dos afundamentos de tensão nesta barra, dependendo da potência nominal da unidade