O Estado do Pará é o quarto produtor e um grande exportador de energia elétrica no Brasil. Além disso, ele possui um elevado potencial energético para a geração de eletricidade a partir das fontes energéticas renováveis, com destaque para o potencial hidrelétrico, que está estimado em 61.096 MW. Paradoxalmente, em 2003, cerca de 27% da população paraense ou 1,8 milhão de habitantes não tinham acesso ao serviço público de energia elétrica. O atendimento elétrico deficiente nesse Estado é conseqüência da interação de oito elementos: fisiografia adversa, expansão demográfica acelerada, maximização dos lucros no fornecimento de eletricidade, crise econômico-financeira da Centrais Elétricas do Pará (CELPA), preferência pelo modelo de atendimento elétrico centralizado, elevados custos e tarifas da energia elétrica, omissão e ineficiência do poder público e descaso para com a eletrificação rural, que criaram um contexto que tem potencializado a dinâmica excludente do sistema elétrico no território paraense. Através de observações e análises sobre esse sistema e suas interações, busca-se compreender como cada um desses elementos tem dificultado a elevação dos índices de atendimento elétrico no Pará, com o objetivo de propor diretrizes para facilitar o acesso da população paraense ao serviço público de energia elétrica. As análises desenvolvidas nesta pesquisa mostram que a universalização na zona rural será problemática nesse Estado. Para que as políticas de atendimento elétrico tenham êxito em elevar os índices de atendimento elétrico para níveis satisfatórios no menor tempo possível, elas precisam minimizar ou eliminar os efeitos dos elementos anteriormente mencionados. Entende-se que a criação de uma instituição federal (agência), com atuação descentralizada nas unidades da federação, para promover a universalização do serviço público de energia elétrica na zona rural, é indispensável. / The State of Pará is the fourth largest generator and a large electricity exporter in Brazil. Besides, it has a high energy potential for the generation of electricity from renewable energy sources, with emphasis for the hydroelectric potential that is estimated at 61,096 MW. Paradoxically, in 2003, about 27% of the population of that state ? nearly 1.8 million people ? did not have access to electricity public service. The non-supply of electricity in Pará is a consequence of the interaction of eight elements: adverse physiography, accelerated demographic expansion, maximization of the profits in electricity public service, Centrais Elétricas do Pará ? CELPA\'s economic-financial crisis, preference for the model of centralized electricity supply, high costs and prices of electricity, government\'s omission and inefficiency, and negligence with respect to rural electrification. Those elements created a context that has been impeding the access to electricity public service of a part of the population. Through observations and analyses on the electric system of that state and their interactions, it seeks to understand as each one of those elements makes difficult the increase of electricity supply indexes and to propose guidelines for facilitating the access to electricity public service of the paraense population. The analyses developed in this study show that the large problem for universalizing in that state is in the rural area. So that electricity supply policies have success in increasing electricity supply indexes for acceptable levels in the smallest possible time in the paraense territory, they must to minimize or to eliminate the effects of the elements previously mentioned. That can be reached ? in a more efficient way ? through the establishment of an agency for universalizing electricity public service in the rural area.

Nesta dissertação é apresentada a análise, desenvolvimento e aplicação de ferramentas para melhoria no sistema de gestão da manutenção de subestações do sistema elétrico de uma empresa do ramo de bebidas composta por algumas dezenas de plantas que trabalham em regime ininterrupto. O sistema de gestão da manutenção aplicado nesta empresa é condizente com o que sugere a literatura e apresenta resultados satisfatórios em vários setores. No entanto, pode-se constatar algumas dificuldades e fatores negativos na gestão do sistema elétrico da empresa, que funciona em três turnos. As limitações impostas ao sistema de gestão da manutenção comprometem sua eficiência gerando um nível indesejado de indisponibilidade por energia elétrica. A manutenção preventiva é realizada em paradas de fabricas de tempo reduzido. A localização geográfica bem como a extensão do sistema elétrico das plantas impõe que sejam contratadas diversas empresas para realizar estas manutenções. Esta diversidade traz grande dificuldade no tratamento dos dados de ensaios e de anomalias detectadas e apresentados nos relatórios de manutenção. O objetivo principal desta dissertação é apresentar uma análise crítica do sistema atual de gestão da manutenção das subestações do setor elétrico e uma proposta para melhorar este sistema de gestão quanto à sua aplicação no setor elétrico. Esta proposta se baseia na correção das distorções no índice de indisponibilidade e em uma ferramenta para aperfeiçoar o tratamento das informações resultantes da manutenção preventiva para sua utilização tanto no monitoramento do sistema quanto para embasar o processo decisório de priorização das manutenções corretivas e de investimento. O trabalho apresenta ainda o emprego dos conceitos que fundamentam a ferramenta proposta antes da aplicação da mesma e os impactos em indisponibilidade resultantes da aplicação destes conceitos. / This work presents the analysis, development and application of tools to improve the electrical substations maintenance management system of a beverage company composed of dozens of plants working continuously. The maintenance management system used in this company is consistent with what the literature suggests and provides satisfactory results in various sectors. However, we can notice some difficulties and negative factors in managing the electrical system of the company, which operates in three shifts. The limitations imposed on the maintenance management system compromise their efficiency generating an undesirable level of electrical power unavailability. Preventive maintenance is carried out in short time factory interruptions. The geographical location and the extent of the electrical system of the plants requires several companies to be hired to perform these maintenances. This diversity brings great difficulty in the treatment of tests and deficiencies data presented in the reports. The main objective of this dissertation is to present a critical analysis of the current substations maintenance management system in the electrical sector and a proposal to improve the management system in its application in the electrical sector. This proposal is based on correcting the distortions in the unavailability index and a tool to enhance the processing of information resulting from preventive maintenance to be used both for monitoring the system and to support the decision making process of prioritization of corrective maintenance and investment. The paper also describes the use of the concepts on which the proposed tool is based before implementation and impact on unavailability resulting from the application of these concepts.

Operation of a pumped storage system is dictated by the time dependent price of electricity and capacity limitations of the generating plants. This thesis considers the optimization of the Smith Mountain Lake-Leesville Pumped Storage-Hydroelectric facility. The constraints include the upper and lower reservoir capacities, downstream channel capacity and flood stage, in-stream flow needs, efficiency and capacity of the generating and pumping units, storage-release relationships, and permissible fluctuation of the upper reservoir water surface elevation to provide a recreational environment for the lake shore property owners. Two formulations are presented: (1) a nonlinear mixed integer program and (2) a discretized linear mixed integer program. These formulations optimize the operating procedure to generate maximum revenue from the facility. Both formulations are general and are applicable to any pumped storage system. The nonlinear program retains the physical aspects of the system as they are but suffers from non-convexity related issues. The linear formulation uses a discretization scheme to approximate the nonlinear efficiency, pump, turbine, spillway discharge, tailrace elevation-discharge, and storage-elevation relationships. Also, there are binary unit dispatch and either/or constraints accommodating spill and gated release. Both formulations are applied to a simplified scheme of the Smith Mountain Lake and Leesville pumped storage system. The simplified scheme uses a reduced number of generating and pumping units at the upper reservoir to accommodate the software limitations. Various sensitivity analyses were performed to test the formulations. The linear formulation consistently performs better than the nonlinear. The nonlinear solution requires a good starting point for optimization. It is most useful as a verification tool for the solution from the linear program on all occasions. The formulations yield the best schedules for generating and pumping. A coarse time interval limits the use of all pumps in the presence of the spill constraint. A sufficiently large difference in the diurnal unit price encourages short-term pump back as opposed to a weekly cycle. The Leesville (downstream) reservoir affects the power production schedule with its large (approx. 9 ft) forebay rise for every foot drop at the Smith Mountain Lake. The linear formulation provides a valuable tool for studying the system under a wide range of conditions without having to worry about the computational difficulties associated with the nonlinear formulation. / Master of Science

Vários países ao redor do mundo têm procurado cada vez mais diversificar suas matrizes elétricas com o objetivo de diminuir a dependência de combustíveis fósseis e reduzir as emissões dos gases responsáveis pelo agravamento do efeito estufa na atmosfera. Com isso, tem crescido a participação de algumas fontes renováveis de energia que, até duas décadas atrás, não ocupavam lugar de destaque na matriz elétrica mundial, como por exemplo, a energia eólica. O gás natural, embora seja um recurso fóssil, é considerado menos poluente e este tem substituído os derivados de petróleo em várias aplicações, entre elas na geração de eletricidade. O Peru, no intuito de atender a sua demanda crescente por eletricidade, vem buscando novas alternativas energéticas, como por exemplo, a energia eólica e, em maior escala, a termeletricidade com o uso do gás natural, cuja disponibilidade aumentou consideravelmente após o início da exploração das jazidas de Camisea. O presente trabalho tem o objetivo de avaliar, tanto em um cenário de curto prazo como de longo prazo, o impacto de uma maior inserção da energia eólica e a expansão das térmicas a gás natural na operação econômica do sistema hidrotérmico Peruano. Esta avaliação é realizada com base na análise das seguintes figuras de mérito: custo marginal de operação (CMO), custo de operação do sistema, deslocamento de geração térmica e perfil de despacho de geração das unidades geradoras (MWh). Foram realizadas simulações do sistema elétrico peruano com e sem participação da geração eólica e a partir dos resultados obtidos, efetuou-se uma análise comparativa com base nos cenários propostos. Para efetuar as simulações foi utilizada a ferramenta computacional denominada PERSEO. Este programa, utilizado pelo setor Elétrico Peruano, permite simular o sistema hidrotérmico com característica de representação de um sistema multi-reservatório, multi-nodal e multi-cenário utilizando programação dinâmica estocástica. O trabalho também apresenta as principais características do Setor Elétrico Peruano enfocando sua evolução, desafios e plano de expansão, onde, com base neste se elaborou as simulações propostas. Os resultados obtidos com a inserção da geração eólica, baseados nas premissas e cenários propostos, foram considerados positivos. Houve uma diminuição média anual de 18% nos custos marginais de operação, o que representa uma diminuição nos custos de operação em torno de US$ 28 milhões ao ano, ou seja, 4% do total. Com relação à geração térmica a gás natural, o impacto da maior inserção desta no sistema também foi positivo, com redução dos custos de operação do sistema e deslocamento de geração térmica mais poluente (óleo combustível e carvão mineral). Adicionalmente efetuou-se uma análise do potencial de complementaridade da geração eólica e hídrica e do plano de expansão da geração hídrica com exportação de energia elétrica para o Brasil. / Several countries around the world have increasingly sought to diversify their electrical matrix in order to reduce dependence on fossil fuels and reduce emissions of gases responsible for worsening greenhouse effect in the atmosphere. As a result, has grown the participation of some renewable energy sources that until two decades ago did not occupied a prominent place in the world energy matrix, such as wind power. The Natural gas, although it is a fossil resource, is considered less pollutant and it has replaced petroleum products in various applications among them in the generation of electricity. The Peru, in order to meet its growing demand for electricity, has been seeking new alternatives between them wind power, and on a larger scale, thermoelectricity with the use of natural gas whose availability has increased considerably since the beginning of the exploitation of the fields of Camisea. This study has the objective of evaluate, both in a short-term outlook and long-term the impact of a greater insertion of wind energy and expansion of natural gas thermal on the economic operation of the hydrothermal Peruvian system. This evaluation is performed based on the analysis of the following arguments of merit: the marginal cost of operation (CMO), cost of system operation, displacement of thermal generation and profile and generation dispatch of generating units (MWh). Simulations of Peruvian electric system \"with\" and \"without\" participation of wind generation were realized and from the results obtained, it was performed a comparative analysis based on the proposed scenarios. To effectuate the simulations, it was used a computational tool called PERSEO. This program, used by the Peruvian electricity sector, allows simulating the hydrothermal system with features of a representation of system multi-reservoir, multi-nodal and multi-scenario using stochastic dynamic programming. The study also presents the main characteristics of the Peruvian Electric Sector focusing on its evolution, challenges and expansion plan, where, based on this proposal were elaborated the simulations. The results obtained with the insertion the wind generation, based on premises and proposed scenarios, were considered positive. There was an average annual decline of 18% in the marginal costs of operation, which represents a decrease in operating costs around U.S. $ 28 million a year, i.e. 4% of the total. With respect to natural gas thermal generation, the impact of greater insertion of this in the system was also positive, with reduction the cost system operation and displacement of more polluting thermal generation (fuel oil and coal). Additionally it was performed an analysis of the complementarity potential of generation wind and hydro and of the plan for expansion of hydro power with electrical energy export to Brazil.

Vários países ao redor do mundo têm procurado cada vez mais diversificar suas matrizes elétricas com o objetivo de diminuir a dependência de combustíveis fósseis e reduzir as emissões dos gases responsáveis pelo agravamento do efeito estufa na atmosfera. Com isso, tem crescido a participação de algumas fontes renováveis de energia que, até duas décadas atrás, não ocupavam lugar de destaque na matriz elétrica mundial, como por exemplo, a energia eólica. O gás natural, embora seja um recurso fóssil, é considerado menos poluente e este tem substituído os derivados de petróleo em várias aplicações, entre elas na geração de eletricidade. O Peru, no intuito de atender a sua demanda crescente por eletricidade, vem buscando novas alternativas energéticas, como por exemplo, a energia eólica e, em maior escala, a termeletricidade com o uso do gás natural, cuja disponibilidade aumentou consideravelmente após o início da exploração das jazidas de Camisea. O presente trabalho tem o objetivo de avaliar, tanto em um cenário de curto prazo como de longo prazo, o impacto de uma maior inserção da energia eólica e a expansão das térmicas a gás natural na operação econômica do sistema hidrotérmico Peruano. Esta avaliação é realizada com base na análise das seguintes figuras de mérito: custo marginal de operação (CMO), custo de operação do sistema, deslocamento de geração térmica e perfil de despacho de geração das unidades geradoras (MWh). Foram realizadas simulações do sistema elétrico peruano com e sem participação da geração eólica e a partir dos resultados obtidos, efetuou-se uma análise comparativa com base nos cenários propostos. Para efetuar as simulações foi utilizada a ferramenta computacional denominada PERSEO. Este programa, utilizado pelo setor Elétrico Peruano, permite simular o sistema hidrotérmico com característica de representação de um sistema multi-reservatório, multi-nodal e multi-cenário utilizando programação dinâmica estocástica. O trabalho também apresenta as principais características do Setor Elétrico Peruano enfocando sua evolução, desafios e plano de expansão, onde, com base neste se elaborou as simulações propostas. Os resultados obtidos com a inserção da geração eólica, baseados nas premissas e cenários propostos, foram considerados positivos. Houve uma diminuição média anual de 18% nos custos marginais de operação, o que representa uma diminuição nos custos de operação em torno de US$ 28 milhões ao ano, ou seja, 4% do total. Com relação à geração térmica a gás natural, o impacto da maior inserção desta no sistema também foi positivo, com redução dos custos de operação do sistema e deslocamento de geração térmica mais poluente (óleo combustível e carvão mineral). Adicionalmente efetuou-se uma análise do potencial de complementaridade da geração eólica e hídrica e do plano de expansão da geração hídrica com exportação de energia elétrica para o Brasil. / Several countries around the world have increasingly sought to diversify their electrical matrix in order to reduce dependence on fossil fuels and reduce emissions of gases responsible for worsening greenhouse effect in the atmosphere. As a result, has grown the participation of some renewable energy sources that until two decades ago did not occupied a prominent place in the world energy matrix, such as wind power. The Natural gas, although it is a fossil resource, is considered less pollutant and it has replaced petroleum products in various applications among them in the generation of electricity. The Peru, in order to meet its growing demand for electricity, has been seeking new alternatives between them wind power, and on a larger scale, thermoelectricity with the use of natural gas whose availability has increased considerably since the beginning of the exploitation of the fields of Camisea. This study has the objective of evaluate, both in a short-term outlook and long-term the impact of a greater insertion of wind energy and expansion of natural gas thermal on the economic operation of the hydrothermal Peruvian system. This evaluation is performed based on the analysis of the following arguments of merit: the marginal cost of operation (CMO), cost of system operation, displacement of thermal generation and profile and generation dispatch of generating units (MWh). Simulations of Peruvian electric system \"with\" and \"without\" participation of wind generation were realized and from the results obtained, it was performed a comparative analysis based on the proposed scenarios. To effectuate the simulations, it was used a computational tool called PERSEO. This program, used by the Peruvian electricity sector, allows simulating the hydrothermal system with features of a representation of system multi-reservoir, multi-nodal and multi-scenario using stochastic dynamic programming. The study also presents the main characteristics of the Peruvian Electric Sector focusing on its evolution, challenges and expansion plan, where, based on this proposal were elaborated the simulations. The results obtained with the insertion the wind generation, based on premises and proposed scenarios, were considered positive. There was an average annual decline of 18% in the marginal costs of operation, which represents a decrease in operating costs around U.S. $ 28 million a year, i.e. 4% of the total. With respect to natural gas thermal generation, the impact of greater insertion of this in the system was also positive, with reduction the cost system operation and displacement of more polluting thermal generation (fuel oil and coal). Additionally it was performed an analysis of the complementarity potential of generation wind and hydro and of the plan for expansion of hydro power with electrical energy export to Brazil.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-01T17:53:19Z No. of bitstreams: 1 MarcosCavalcanteFilho.pdf: 3427983 bytes, checksum: 5e82591a0024b1ad3cdc6916f97459c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-01T17:53:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarcosCavalcanteFilho.pdf: 3427983 bytes, checksum: 5e82591a0024b1ad3cdc6916f97459c7 (MD5) Previous issue date: 2016-04-18 / The well-being of man, with regard to continued use of electricity, translates to energy distributors in a challenging mission. The face of adversity as weather, vandalism, human error and even robustness of the electrical system itself, great advances have been achieved over the years, especially with the adoption of failure decreased methodologies as well as the emergence of technologies more reliable. To illustrate this current scenario, this paper will address the results of the implementation of the pillar Early Management of Total Productive Management (TPM) to identify the gains in reliability of the continuous supply of electricity, this methodology implemented to protect equipment from power substations. For this, the structure will be observed in the electricity sector, substations and their protective equipment, especially the system protection equipments, and finally the implementation of the Early Management to mitigate the failures of the equipment in order to ensure the continuous supply of energy. / O bem-estar do homem, no que diz respeito ao uso contínuo da energia elétrica, traduz-se para as distribuidoras de energia em uma missão desafiadora. Diante das adversidades como condições climáticas, vandalismo, falha humana e até mesmo robustez do sistema elétrico em si, grandes avanços tem-se conseguido ao longo dos anos, principalmente com a adoção de metodologias de diminuição de falhas, bem como o surgimento de tecnologias mais confiáveis. Para ilustrar esse atual cenário, este trabalho abordará os resultados da aplicação do pilar Controle Inicial da Gestão Produtiva Total (GPT) para identificar os ganhos na confiabilidade do fornecimento contínuo da energia elétrica, metodologia essa implementada aos equipamentos de proteção das subestações de energia. Para isto, será observado a estrutura do setor elétrico, das subestações e dos equipamentos de proteção, em especial os equipamentos de proteção do sistema, e por fim, a implementação do Controle Inicial para mitigação das falhas do equipamento afim de garantir o fornecimento contínuo da energia.

Atualmente, nos países em desenvolvimento, observa-se certo grau de obsolescência dos sistemas elétricos. Os sistemas não são plenamente confiáveis e possuem índice de desligamentos não desejáveis. Neste contexto, a implantação de Redes Elétricas Inteligentes - REIs constitui-se como ferramenta poderosa para transformar o atual cenário e tem como principal desafio garantir o atendimento à crescente demanda por energia elétrica. Em países como Itália, Estados Unidos, China, Colômbia e Índia estão sendo realizados investimentos significativos em REIs, considerando-se aportes do governo e de empresas detentoras de serviços públicos. No entanto, os orçamentos não incluem recursos futuros para realizar manutenção da infraestrutura a ser implantada, incluindo redes de transmissão e distribuição elétrica. Dentre os benefícios esperados com a utilização da tecnologia das REIs podem ser citados a redução da emissão de gases que causam efeito estufa, valores de contas de energia mais atrativas para o consumidor, melhoria da qualidade do fornecimento de energia elétrica e maior durabilidade dos sistemas elétricos, postergando novos investimentos financeiros. Em alguns países estão sendo implantadas medidas de conservação de energia e empreendimentos que utilizam fontes renováveis, principalmente solar, eólica e biomassa, já são uma realidade. A implantação da nova tecnologia no sistema elétrico brasileiro é pertinente e pode elevar o sistema a um novo patamar tecnológico. Portanto, é necessária a definição de políticas públicas para estabelecer um programa coordenado e permitir a implantação de projetos em grande escala. A pesquisa revela os aspectos a serem considerados para a implantação dos projetos de REIs, entretanto, cada projeto deve ter uma característica própria, considerando particularidades dos sistemas. Com ações coordenadas e correto investimento, o Brasil poderá usufruir dos benefícios das Redes Elétricas Inteligentes - REIs. / Currently in developing countries we can observe some degree of obsolescence of electrical systems. The systems are not fully reliable and present a rate of unwanted shutdowns. In this context, the deployment of Smart Grids constitutes itself as a powerful tool for transforming the current scenario. Its main challenge is to ensure service the growing demand for electricity. Countries like Italy, USA, China, India and Colombia are being made significant investments in Smart Grids, considering contributions from the government and the public service companies. However, the budget does not include funds for the future maintenance of the infrastructure, including transmission and distribution grids. Benefits expected of the use of the technology from the Smart Grids are reduction of the emission of greenhouse gases, energy bills more attractive for the consumers, improvement in the quality of electricity supply and durability of electrical systems, postponing new investments. In some countries are being implemented energy conservation projects and developments from renewable sources mainly solar, wind and biomass are a reality. The implementation of new technology in the Brazilian electrical system is relevant and can elevate the system to a new technological level. Therefore it is necessary to define policies to establish a coordinated program and to allow the deployment of large-scale projects. This research indicates aspects to be considered for implementation of projects of Smart Grids. However, each project must consider some peculiarities of the systems. With coordinated actions and correct investments, Brazil can enjoy the benefits of Smart Grids.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Quando o sistema elÃtrico experimenta qualquer distÃrbio uma avalanche de alarmes à reportada ao Centro de OperaÃÃo do Sistema (COS) dificultando ao operador na identificaÃÃo da causa do distÃrbio. O grande volume de informaÃÃes disponibilizado pelos sistemas supervisÃrios em condiÃÃo de falta no sistema elÃtrico à de pouco valor se nÃo possibilitar um rÃpido diagnÃstico, para uma pronta e correta tomada de decisÃo e restabelecimento à condiÃÃo normal de operaÃÃo. Usando como entrada os dados informados pelo SCADA foi desenvolvido um Sistema de DiagnÃstico de Faltas (SDF), baseado em Redes de Petri Coloridas (RPC), que filtra as informaÃÃes do SCADA e à capaz de fornecer em tempo real aos operadores o diagnÃstico para as faltas no sistema. O diagnÃstico à obtido a partir da simulaÃÃo off-line de um expressivo nÃmero de possÃveis faltas no sistema em que a marcaÃÃo final da RPC para cada falta à convertida em diagnÃstico. Um Programa Especialista foi desenvolvido para a interpretaÃÃo da marcaÃÃo final fornecida pela RPC para geraÃÃo automÃtica do diagnÃstico de falta. O Programa Especialista interpreta os resultados do modelo RPC independente do sistema elÃtrico monitorado, diagnosticando os eventos que ocorrem tanto em uma subestaÃÃo quanto nas linhas de transmissÃo que ligam as subestaÃÃes, fornecendo um diagnÃstico rÃpido, sucinto, e com formato e linguagem comuns ao operador. / When a fault occurs in an electrical system often an avalanche of information is made available to the System Operation Center making it difficult to the operator to identify the cause of the fault. The great deal of information provided by the supervisory system is of any value if it does not make easy to the operator, to take a right and prompt decision to bring the system back to normal operation. Based on the SCADA information a Fault Diagnosis System (SDF) was developed, which uses the Colored Petri Nets (CPN) method to filter out the large amount of information made available by the SCADA system and then to give the fault diagnosis. The drawback of the SDF is that the fault diagnosis is developed off line from the CPN final markings for all the likely fault conditions on the power system. In this work an Expert Program is developed to automatically convert the CPN final markings into the system fault diagnosis. The Expert Program interprets the results of the CPN model independent of the monitored electrical system, it diagnosis events that occur in substations as much as the transmission lines that connect the substations, providing a fast and concise diagnosis with common format and language to the operator.

Wireless Sensor and Actor Networks (WSANs) are composed of heterogeneous nodes referred to as sensors and actors. Sensors are low-cost, low-power, multi-functional devices that communicate untethered in short distances. Actors collect and process sensor data and perform appropriate actions on the environment. Hence, actors are resource-rich devices equipped with higher processing and transmission capabilities, and longer battery life. In WSANs, the collaborative operation of the sensors enables the distributed sensing of a physical phenomenon. After sensors detect an event in the deployment field, the event data is distributively processed and transmitted to the actors, which gather, process, and eventually reconstruct the event data. WSANs can be considered a distributed control system designed to react to sensor information with an effective and timely action. For this reason, in WSANs it is important to provide real-time coordination and communication to guarantee timely execution of the right actions. The energy efficiency of the networking protocols is also a major concern, since sensors are resource-constrained devices. Hence, the unique characteristics and challenges coupled with the limitations of wireless environments call for novel networking protocols for WSANs. The objective of this research is to develop new communication protocols to support real-time and reliable event data delivery with minimum energy consumption in WSANs. The proposed solutions dynamically adjust their protocol configurations to adapt to the heterogeneous characteristics of WSANs. Specifically, the interactions between contention resolution and congestion control mechanisms as well as the physical layer effects in WSANs are investigated. Next, a real-time and reliable transport protocol is proposed to achieve reliable and timely event detection with congestion avoidance in WSANs. In addition, a resource-aware and link-quality-based routing protocol is presented to address energy limitations and link quality variations in WSANs. Finally, the electric utility automation applications of WSANs are presented and the propagation characteristics of wireless channel in different utility environments are investigated.

In Electric Power Systems understand the future behavior of electric loads is crucial to make a decision. The long, medium and short term load forecast is essential power systems. Considering the gradual transformation of the traditional distribution systems to smart grids, where the electric system automation and online communication are effective, the forecast in very short term gets new challenges. Based on these facts, the objective of this thesis is to identify the most appropriate methods to accomplish these forecasts to contribute to decision-making in distribution systems operation. Various techniques of forecasting and simulations in different methods were studied, in order to identify which of these offers the best results regarding demand the forecast in the very short term. The quantities considered to make predictions and, which have more relevance to the horizon under study are electrical and climate. The methods used in the simulations were the Artificial Neural Networks (ANN) type recurrent Elman e NARX and Neurofuzzy. / Em Sistemas Elétricos de Potência conhecer o comportamento futuro das cargas elétricas é de fundamental importância para tomada de decisões. A previsão de cargas elétricas é essencial nos horizontes de longo, médio, curto e curtíssimo prazo. Tendo em vista a gradual transformação dos sistemas de distribuição tradicionais para sistemas inteligentes de distribuição, onde a automação do sistema elétrico e a comunicação online estejam efetivas, a previsão no curtíssimo prazo ganha novos desafios. Com base nesses fatos esta dissertação busca identificar os métodos mais adequados para realizar essas previsões de forma a contribuir com a tomada de decisões na operação dos sistemas de distribuição de energia elétrica. Foram estudadas várias técnicas de previsão e realizadas simulações em diferentes métodos de forma a identificar qual desses apresenta melhor resultado com relação à previsão de demanda no curtíssimo prazo. As grandezas consideradas para realizar as previsões e que apresentam maior relevância para o horizonte em estudo são elétricas e climáticas. Os métodos utilizados nas simulações foram as Redes Neurais Artificiais (RNAs) do tipo recorrente Elman e NARX e Neurofuzzy.