Orientador: John Fredy Franco Baquero / Resumo: Nesta dissertação é proposta a aplicação do algoritmo genético de chaves aleatórias viciadas para a solução do problema de reconfiguração de sistemas de distribuição. Esse problema de otimização consiste em encontrar a configuração radial que apresenta perdas mínimas, satisfazendo as restrições topológicas e as restrições operacionais, sendo modelado como um problema de Programação Não Linear Inteira Mista. O método proposto utiliza o algoritmo de Prim na geração de configurações radiais e emprega um algoritmo de fluxo de carga de varredura para avaliar cada proposta de solução. O algoritmo genético de chaves aleatórias viciadas foi desenvolvido na linguagem de programação FORTRAN e foi testado em quatro sistemas de distribuição da literatura especializada (14 barras, 33 barras, 84 barras e 136 barras). Os resultados obtidos da aplicação do algoritmo permitem avaliar o seu desempenho e eficiência em comparação com a melhor solução encontrada na literatura especializada. / Abstract: The application of the biased random-key genetic algorithm for the reconfiguration of distribution systems is proposed in this Dissertation. The problem of reconfiguration in distribution systems consists of finding the radial configuration that presents the minimum losses, satisfying topological and operating constraints and is commonly modeled as a mixed-integer nonlinear programming problem. The proposed method uses the Prim's algorithm to generate radial configurations that are evaluated through a backward/forward sweep power flow method. The biased random-key genetic algorithm used was developed in the programming language FORTRAN and was tested in four systems (14-bus, 33-bus, 84-bus and 136-bus). The obtained results show the performance and efficiency of the proposed method in comparison to the best solution found in the specialized literature. / Mestre

Submitted by Rommel Gregorio Vargas Peralta (rgvp88@gmail.com) on 2018-07-11T22:12:08Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Mestrado - Rommel Gregorio Vargas Peralta.pdf: 3543837 bytes, checksum: 233f1b03c9cd16d58a1c981ab331ee0f (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-07-12T20:17:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 vargasperalta_rg_me_ilha.pdf: 3732403 bytes, checksum: eb45069beb69cdfd8b2cc75bf47668bf (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-12T20:17:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 vargasperalta_rg_me_ilha.pdf: 3732403 bytes, checksum: eb45069beb69cdfd8b2cc75bf47668bf (MD5) Previous issue date: 2018-04-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nesta dissertação é proposta a aplicação do algoritmo genético de chaves aleatórias viciadas para a solução do problema de reconfiguração de sistemas de distribuição. Esse problema de otimização consiste em encontrar a configuração radial que apresenta perdas mínimas, satisfazendo as restrições topológicas e as restrições operacionais, sendo modelado como um problema de Programação Não Linear Inteira Mista. O método proposto utiliza o algoritmo de Prim na geração de configurações radiais e emprega um algoritmo de fluxo de carga de varredura para avaliar cada proposta de solução. O algoritmo genético de chaves aleatórias viciadas foi desenvolvido na linguagem de programação FORTRAN e foi testado em quatro sistemas de distribuição da literatura especializada (14 barras, 33 barras, 84 barras e 136 barras). Os resultados obtidos da aplicação do algoritmo permitem avaliar o seu desempenho e eficiência em comparação com a melhor solução encontrada na literatura especializada. / The application of the biased random-key genetic algorithm for the reconfiguration of distribution systems is proposed in this Dissertation. The problem of reconfiguration in distribution systems consists of finding the radial configuration that presents the minimum losses, satisfying topological and operating constraints and is commonly modeled as a mixed-integer nonlinear programming problem. The proposed method uses the Prim's algorithm to generate radial configurations that are evaluated through a backward/forward sweep power flow method. The biased random-key genetic algorithm used was developed in the programming language FORTRAN and was tested in four systems (14-bus, 33-bus, 84-bus and 136-bus). The obtained results show the performance and efficiency of the proposed method in comparison to the best solution found in the specialized literature.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo deste trabalho é contribuir com o desenvolvimento de uma técnica baseada em sistemas inteligentes que possibilite a localização exata ou aproximada do ponto de origem de uma Variação de Tensão de Curta Duração (VTCD) (gerada por uma falta) em um sistema de distribuição de energia elétrica. Este trabalho utiliza um Phase-Locked Loop (PLL) com o intuito de detectar as faltas. Uma vez que a falta é detectada, os sinais de tensão obtidos durante a falta são decompostos em componentes simétricas instantâneas por meio do método proposto. Em seguida, as energias das componentes simétricas são calculadas e utilizadas para estimar a localização da falta. Nesta pesquisa, são avaliadas duas estruturas baseadas em Redes Neurais Artificiais (RNAs). A primeira é projetada para classificar a localização da falta em um dos pontos possíveis e a segunda é projetada para estimar a distância da falta ao alimentador. A técnica aqui proposta aplica-se a alimentadores trifásicos com cargas equilibradas. No desenvolvimento da mesma, considera-se que há disponibilidade de medições de tensões no nó inicial do alimentador e também em pontos esparsos ao longo da rede de distribuição. O banco de dados empregado foi obtido através de simulações de um modelo de alimentador radial usando o programa PSCAD/EMTDC. Testes de sensibilidade empregando validação-cruzada são realizados em ambas as arquiteturas de redes neurais com o intuito de verificar a confiabilidade dos resultados obtidos. Adicionalmente foram realizados testes com faltas não inicialmente contidas no banco de dados a fim de se verificar a capacidade de generalização das redes. Os desempenhos de ambas as arquiteturas de redes neurais foram satisfatórios e demonstram a viabilidade das técnicas propostas para realizar a localização de faltas em redes de distribuição. / The aim of this work is to contribute to the development of a technique based on intelligent systems that allows the accurate location of the Short Duration Voltage Variations (SDVV) origin in an electrical power distribution system. Once the fault is detected via a Phase-Locked Loop (PLL), voltage signals acquired during the fault are decomposed into instantaneous symmetrical components by the proposed method. Then, the energies of the symmetrical components are calculated and used to estimate the fault location. In this work, two systems based on Artificial Neural Networks (ANN) are evaluated. The first one is designed to classify the fault location into one of predefined possible points and the second is designed to estimate the fault distance from the feeder. The technique herein proposed is applies to three-phase feeders with balanced loads. In addition, it is considered that there is availability of voltage measurements in the initial node of the feeder and also in sparse points along the distribution power grid. The employed database was made using simulations of a model of radial feeder using the PSCAD / EMTDC program. Sensitivity tests employing cross-validation are performed for both approaches in order to verify the reliability of the results. Furthermore, in order to check the generalization capability, tests with faults not originally contained in the database were performed. The performances of both architectures of neural networks were satisfactory and they demonstrate the feasibility of the proposed techniques to perform fault location on distribution grids.

abstract: The smart grid initiative is the impetus behind changes that are expected to culminate into an enhanced distribution system with the communication and control infrastructure to support advanced distribution system applications and resources such as distributed generation, energy storage systems, and price responsive loads. This research proposes a distribution-class analog of the transmission LMP (DLMP) as an enabler of the advanced applications of the enhanced distribution system. The DLMP is envisioned as a control signal that can incentivize distribution system resources to behave optimally in a manner that benefits economic efficiency and system reliability and that can optimally couple the transmission and the distribution systems. The DLMP is calculated from a two-stage optimization problem; a transmission system OPF and a distribution system OPF. An iterative framework that ensures accurate representation of the distribution system's price sensitive resources for the transmission system problem and vice versa is developed and its convergence problem is discussed. As part of the DLMP calculation framework, a DCOPF formulation that endogenously captures the effect of real power losses is discussed. The formulation uses piecewise linear functions to approximate losses. This thesis explores, with theoretical proofs, the breakdown of the loss approximation technique when non-positive DLMPs/LMPs occur and discusses a mixed integer linear programming formulation that corrects the breakdown. The DLMP is numerically illustrated in traditional and enhanced distribution systems and its superiority to contemporary pricing mechanisms is demonstrated using price responsive loads. Results show that the impact of the inaccuracy of contemporary pricing schemes becomes significant as flexible resources increase. At high elasticity, aggregate load consumption deviated from the optimal consumption by up to about 45 percent when using a flat or time-of-use rate. Individual load consumption deviated by up to 25 percent when using a real-time price. The superiority of the DLMP is more pronounced when important distribution network conditions are not reflected by contemporary prices. The individual load consumption incentivized by the real-time price deviated by up to 90 percent from the optimal consumption in a congested distribution network. While the DLMP internalizes congestion management, the consumption incentivized by the real-time price caused overloads. / Dissertation/Thesis / M.S. Electrical Engineering 2013

Orientador: Walmir de Freitas Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T01:48:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pavani_AhdaPionkoskiGrilo_D.pdf: 1263424 bytes, checksum: a9bc6ef797b8137921a5148c04dc44f7 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Esta tese apresenta o desenvolvimento de diversos métodos analíticos para análise de geradores de indução com rotor em gaiola de esquilo conectados em redes de distribuição de energia elétrica. Foram desenvolvidas metodologias para investigar as seguintes questões técnicas: análise de estabilidade de geradores de indução frente a grandes perturbações; análise de estabilidade de geradores de indução frente a pequenas perturbações; determinação dos valores ótimos dos resistores utilizados por diferentes técnicas de energização de geradores de indução e determinação das correntes de curto-circuito fornecidas por geradores de indução durante faltas desequilibradas. Os métodos analíticos desenvolvidos foram validados por meio de comparações dos resultados obtidos através da aplicação das fórmulas propostas com aqueles obtidos através de simulações computacionais empregando-se típicos programas de análise de sistemas de potência e/ou testes experimentais. Os resultados obtidos comprovam que os métodos analíticos propostos são suficientemente precisos para avaliar o comportamento dos geradores de indução com rotor em gaiola de esquilo, reduzindo o esforço usualmente necessário na realização de análise através de simulações computacionais / Abstract: This thesis presents the development of analytical methods for analysis of squirrel-cage induction generators connected to distribution systems. It was developed analytical methods for evaluation of the following technical issues: large-disturbance stability analysis of induction generators; small-disturbance stability analysis of induction generators; determination of optimum resistances employed by energization devices of induction generators and development of formulas to determine the short-circuit currents of induction generators during unbalanced faults. The analytical methods developed were validated by comparing the results obtained by the proposed formulas with those determined by computational simulations employing typical programs of analysis of power systems and/or experimental tests. The results showed that the proposed analytical methods are enough accurate to evaluate the behavior of the squirrel-cage induction generators, reducing the usually necessary effort for analysis by computational simulations / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-05-18T13:24:16Z No. of bitstreams: 1 jorgejaviergimenezledesma.pdf: 4002237 bytes, checksum: 74e94889e9e4afbc4463915274bf7e33 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-18T14:07:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 jorgejaviergimenezledesma.pdf: 4002237 bytes, checksum: 74e94889e9e4afbc4463915274bf7e33 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-18T14:07:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 jorgejaviergimenezledesma.pdf: 4002237 bytes, checksum: 74e94889e9e4afbc4463915274bf7e33 (MD5) Previous issue date: 2017-02-12 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho propõe o desenvolvimento de modelos e métodos numéricos, baseados em redes neurais artificiais, para a detecção e localização de áreas com defeitos de alta impedância em sistemas de distribuição. De forma paralela, também é avaliada a eficiência da utilização de diferentes tipos de formas de medição de dados no desempenho do método, que é implementada através de duas etapas. A primeira etapa consiste na adaptação de um programa existente para cálculo de faltas, tendo como objetivo gerar de forma aleatória vários tipos de defeitos, assim como a localização dos mesmos. A metodologia de cálculo de defeitos foi desenvolvida utilizando as equações de injeção de correntes em coordenadas retangulares. Neste programa, também serão considerados os modelos de carga variantes com a tensão durante os defeitos e modelos de diversas gerações distribuídas, convencionais e não convencionais. Em seguida, foi desenvolvido e implementado um método baseado em redes neurais artificiais, para detecção e identificação de faltas, assim como para estimar a localização de faltas em um sistema de distribuição. Esta rede neural possui como entrada módulos e ângulos das tensões e correntes do sistema elétrico, obtidas através das medições fasoriais dos PMUs e/ou IEDs. As saídas da rede neural correspondem à detecção e localização de áreas de defeitos. O método proposto foi desenvolvido no ambiente MatLab® e com o intuito de avaliar sua eficiência, foi testado em alguns sistemas IEEE e em um sistema real. Os resultados obtidos dos estudos são apresentados sob a forma de tabelas e gráficos com suas respectivas acurácias, números de neurônios e as diferentes configurações adotadas. / This work proposes the development of numerical models and methods, based on artificial neural networks, for the detection and localization of high impedance faults in distribution systems. In parallel, the efficiency is also evaluated using different types of measurement data techniques in the performance of the method, which is implemented through two steps. The first step consists in the adaptation of an existing program for calculation of faults, aiming to generate randomly several types of faults, as well as their location. The faults calculation methodology was developed using current injection equations in rectangular coordinates. In this program the models of load variation with the voltage during the faults and a variety of conventional and unconventional models for distributed generation, are considered. Next, a method based on artificial neural networks is developed and implemented for the detection and identification of faults, as well as to estimate the fault location within a distribution system. The neural network inputs are modules and angles of the voltages and currents of the electrical system, obtained from the PMUs and / or IEDs. The outputs of the neural network correspond to the detection and location of faults. The proposed method was developed in MatLab® environment and tested in some IEEE systems and in a real system in order to evaluate its efficiency. The results obtained from the studies was presented in the form of tables and graphs with their respective accuracy, numbers of neurons and the different configurations adopted.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nowadays, the Brazilian electric systems need the development of new researches and tools, in order to obtain a logic solution to maintain and improve the reliability and the quality of the power delivered to customers. Therefore, the study of the appropriate connection of distributed generation sources is an essential topic to be analyzed, since this process may provide positive impacts along the feeders. An appropriate DG site is an important aspect mentioned in the PRODIST (Proceedings of Electric Energy Distribution on Electrical National System), inside section 3. For now, the PRODIST is just an orientating tool established by the ANEEL - National Regulatory Agency of Electric Energy. It is important to observe that after the approval of PRODIST, this tool will be the standard for several processes considering planning and operation of distribution systems in Brazil. During the development of this work the main types of distributed energy sources were presented in order to observe their characteristics and their applications on distributions networks. Besides, the main effects of the DG operation inside three distribution system models were analyzed through the software DigSilent®, considering power losses and voltage levels. Moreover, this study intends to perform a multi-objective analysis defining some quantitative and qualitative parameters evaluated by specific softwares, according to the types of parameters. It is important to emphasize that the appropriate choice of these parameters is essential to support the final results, since a wrong choice or a lacking of an import parameter may provide undesirable outputs. These parameters were applied on the Bellman-Zadeh algorithm and the membership fuzzy functions, in order to find the appropriate DG site inside a distribution system model. These two methods are described separately. However, the methods are applied on a practical example together. Therefore it is possible to analyze the main characteristics of each method, emphasizing its applications on the multi-objective analysis. The developed methodology intends to provide positive effects in distribution networks and also work towards the planning of distribution systems. It is important to observe that the methodology presented in this study may be applied to distribution system feeders to find in which feeder will be the most appropriate DG location, and to any node inside a determined feeder providing a specific place for the appropriate DG site. / Avaliando o momento atual do setor elétrico brasileiro, percebe-se a crescente necessidade de se encontrar novos caminhos para o avanço dos setores de distribuição de energia elétrica. Desta forma a inserção de fontes de geração distribuída (GD) apresenta-se como uma alternativa estratégica para o desenvolvimento do sistema energético brasileiro. A adequada localização das fontes de GD é um importante aspecto citado nos Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional (PRODIST) Módulo 3, sendo este um instrumento orientativo criado pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). Durante o desenvolvimento deste trabalho foram pesquisados os principais tipos de fontes de geração distribuída com o objetivo de avaliar as características e aplicações das mesmas. Além disso, foram observadas as principais conseqüências da conexão de fontes de GD em três protótipos de sistemas de distribuição, considerando perdas de potência e níveis de tensão, simulados através do software DigSilent®. Com base em uma análise multicriterial foram definidos parâmetros quantitativos e qualitativos, avaliados previamente através de softwares específicos para cada tipo de parâmetro. Deve-se observar a importância da correta escolha destes parâmetros, pois a ausência de um único parâmetro, que possua uma elevada importância para o sistema em questão, pode comprometer a validade dos resultados obtidos. Estes parâmetros foram aplicados em uma metodologia utilizando o algoritmo de Bellman-Zadeh e os conjuntos fuzzy, com o objetivo de encontrar a localização mais adequada de uma fonte de geração distribuída em um sistema de distribuição. Estes dois métodos serão descritos separadamente e avaliados de forma conjunta, visando estabelecer suas principais características a suas diferentes aplicações em análises multicriteriais. A metodologia desenvolvida neste estudo visa o correto desenvolvimento dos sistemas de distribuição de média tensão, contribuindo para futuros planejamentos deste sistema. Outro importante fato a ser observado é que a metodologia proposta neste estudo pode ser aplicada tanto na análise de um sistema de distribuição com intuito de determinar qual é o alimentador mais adequado a se instalar a fonte de GD, quanto na análise de determinados alimentadores buscando especificamente qual é o local dentro de cada alimentador onde deve ser instalada a fonte de GD.

This thesis deals with the issue of power flow analysis in a medium voltage (22kV) distribution network with a focus on the influence of distributed energy generation recources. At first the issue of operation of distributed energy resources and their reverse effects on the distribution system is presented in the thesis. Furtherly there are described their operational conditions from the legislation point of view. The part dealing with calculation compares two network configurations in terms of power quality and how the power quality is impacted by distributed energy resources. The attention is given to voltage conditions, short-circuit power, power conditions, losses and flicker. The first configuration corresponds to the real situation in the network, the other one is describing the changes after the new 110/22 kV substation implementation to the power supply area and the overal change of network configuration. The network model and run simulation is done using the E-Vlivy program.

This paper deals with possible ways of voltage regulation. Theoretical part includes a search of published methods and the available voltage regulators. Acquired theoretical knowledge has been applied in the development of mathematical models of two selected controllers applied to the testing network. The result of this work is a summary of the outcomes of dynamic simulations with two selected regulators at various locations in testing network. Comparing the results of dynamic simulation for two selected states was chosen the most appropriate regulator and its optimal location in testing network.

This master’s thesis is about earth fault locator testing on the model of unsymmetrical lines. The introductory part of thesis describes the function of the selected locator, mainly for the used calculation algorithm of fault location, options setting of fault locator and connection of the locator to the network. Master’s thesis in its practical part deals, with the setting fault locator for a particular test system on the model of the MV line and implementation of selected testing on the model unsymmetrical lines. The first part of the testing is focusing on verify the accuracy locator on an unsymmetrical line. The second test is then designed for obtaining the most accurate information on the distance of the fault, which fault locator can give. The final part is focused on verification algorithm for more accurate calculation of the fault location.