Orientadores: Vivaldo Fernando da Costa, Igor Kopcak / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T08:36:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Custodio_DiogoTotti_M.pdf: 700213 bytes, checksum: 071ac399f9273553cbddde7ce6f5eedf (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Esta dissertação aborda um estudo sobre a contribuição do HVDC (High Voltage Direct Current) para o amortecimento de oscilações eletromecânicas de baixa frequência quando o sistema de energia elétrica sofre uma pequena perturbação. O modelo matemático do elo HVDC foi incluído no Fluxo de Potência, bem como as características de regime permanente dos dispositivos dinâmicos (modelagem dos controles de corrente ou potência) como em um Fluxo de Potência Expandido. Foi utilizado o MSP (Modelo de Sensibilidade de Potência) para inclusão do modelo dinâmico dos geradores, reguladores automáticos de tensão, controles de corrente do elo HVDC para possibilitar a análise modal. Para prover um amortecimento adequado das oscilações eletromecânicas, foi necessário projetar um POD (Power Oscillation Damping Controller) para inserir um sinal suplementar junto ao sinal de referência do controlador de corrente ou potência no retificador, consequentemente modulando estas grandezas do elo HVDC. O projeto do controlador e a análise de estabilidade foram baseados em técnicas de resposta em frequência e análise modal. Os resultados obtidos mostram a viabilidade do elo HVDC na contribuição da estabilidade de ângulo dos geradores. / Abstract: This dissertation presents a study about the HVDC (High Voltage Direct Current) link contribution for damping low frequency electromechanical oscillations when Electric Energy System suffers small-signal disturbances. The HVDC link components models were included in the Power Flow method as well as the steady-state characteristics of the dynamic devices (current or power controls modeling). It was utilized the MSP (Power Sensitivity Model) to include the generators dynamic model, automatic voltage regulators, HVDC link current controls to perform the modal analysis. For damping the electromechanical oscillations, it was designed a POD (Power Oscillation Damping Controller) to include a supplementary signal added to reference signal of the rectifier current or power controller, in order to modulate these HVDC link quantities. The design of controller and stability analysis are based on frequency response techniques and modal analysis. The results obtained shown the HVDC link viability for damping electromechanical oscillations. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

A reestruturação do setor elétrico brasileiro, iniciado em meados da década de 1990, deve ser vista dentro de uma perspectiva histórico-estrutural, envolvendo em uma mesma análise a privatização, a crise do setor elétrico e a garantia à cidadania. Para entender as reformas ocorridas no setor, é necessário evidenciar um pouco da trajetória histórica do setor, vocação hidrelétrica, as opções político-econômicas para a reestruturação em curso e as respostas dadas pelo governo à crise elétrica brasileira. O que se nota, a priori, é que a crise do setor elétrico foi deflagrada tanto por fatores estruturais, de ausência ou de baixos investimentos no setor durante a década de 1990, como pelo processo de privatização engendrado na mesma década. A privatização também foi acompanhada de baixa capacidade técnica das agências reguladoras em realmente regular e fiscalizar as novas concessionárias de energia elétrica, geração e distribuição. Tal deficiência é evidenciada pelos constantes aumentos tarifários. O objetivo desse trabalho é, portanto, estudar o modelo de privatização e regulamentação do setor elétrico, apontando suas limitações e conseqüências, sugerindo mudanças legais que prevejam dificuldades, mecanismos para melhor atuação das empresas e órgãos envolvidos, sugerindo condutas que possam impedir que a sociedade seja afetada por falta de planejamento adequado. / The reconstruction of the brazilian eletric sector, initiated in the 1990 decade, should be regarded within a historic-strutural view, involving, in an identical analysis, the eletric sector privatization and its crisis, and, additionally, the guarantee for citizenship. To understand the reforms occurred in the sector, is necessary to evidence some of the historical trajectory of the sector, the hydroelectric vocation, the political-economic choises to the current reconstrution, and the answers given by the government to the brazilian eletric crisis. What is noticied, is that the crisis in the eletric sector was deflagrated by structural factors, concerning to low investments the sector during the decade, as well as by privatization process, itself, engendred in the regularting agencies in actually ruling and supervising the new concessioners of eletric energy, including generation and distribution, obviously. The objective by this work is, hence, to study the model of privatization an regulamentation of eletric sector, indicating your limitations and results, suggesting legal changes that generate difficulties, mechanisms for the best performance of enterprises and envolved companies, suggesting conducts that to impede that the society to be affect by lack of adequate projection, utilizing all the juridical framework and internationals experiences in the same sector.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Clodomiro Vila.pdf: 902676 bytes, checksum: d7063c604a6454a942f50fabc4998fe7 (MD5) Previous issue date: 2003-07-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In order to promote the competition and economic efficiency in electric energy markets, it has been established the transmission open access. In consequence, it is necessary to allocate the transmission cost between all of the transmission users. In most of literature work, costs due to the utilization of the transmission system and transmission loss are allocated according to the level of power flowing in the network. Thus, an accurate and non discriminatory decomposition of flows and losses into individual contributions for each market agent is imperative. Nevertheless, this is a complex, non trivial problem, mainly because of the non linear nature of the power flow and losses. In this dissertation, a methodology for transmission utilization and losses allocation under pool-bilateral electricity markets is proposed. The methodology uses the power flow base case, combined with electric circuit techniques and a decomposition transaction pairs energy based scheme. Our model is accurate in the decomposition of the power flows and losses in the transmission system branches for each market agent, whether or not it is operating within a pool type, bilateral contract market or in both. Moreover, our method also computes the nodal allocation and decomposition of the power flows and losses for each agent, exactly reflecting the branches allocations and decompositions at each bus system. For comparison and analysis of the proposed approach, several tests have been done using the following test systems: a 5-bus system; IEEE-14 and IEEE-118 systems. Results and comparisons with other three methods clearly illustrate the better performance of the proposed methodology. / Com o objetivo de promover a competição e eficiência econômica em mercados de energia elétrica, tem sido estabelecido o acesso aberto ao sistema de transmissão. Conseqüentemente, surgiu a necessidade de alocar o custo da utilização do sistema de transmissão entre os diferentes usuários dessa rede. Na maioria dos trabalhos da literatura, os custos pelo uso do sistema de transmissão e o custo das perdas na rede são alocados a cada usuário de acordo com o seu nível de potência circulando pela rede. Sendo assim, uma decomposição precisa e não-discriminatória dos fluxos e perdas em contribuições individuais para cada agente do mercado faz-se fundamental. No entanto, este problema é complexo e não trivial, devido principalmente à natureza não-linear do fluxo de potência e perdas. Nesta dissertação é proposta uma metodologia para alocação de fluxos de potência e perdas no sistema de transmissão em mercado elétrico pool-bilateral. A metodologia proposta utiliza o estado base do fluxo de potência, em combinação com técnicas de circuitos elétricos e um esquema de decomposição baseado em pares de transações de energia. O modelo proposto é exato na decomposição dos fluxos de potência e perdas nos ramos do sistema de transmissão para cada agente do mercado elétrico independentemente que este esteja operando em um mercado tipo pool, mercado de contratos bilaterais ou na presença de ambos. Além disso, o método proposto também calcula a decomposição nodal de fluxos de potência e perdas para cada agente, refletindo exatamente às alocações ou decomposições nos ramos em cada barra. Para efeito de análise e comparação dos resultados da metodologia proposta foram feitos vários testes utilizando os seguintes sistemas-teste: sistema cinco barras, sistema IEEE-14 e IEEE-118. Os resultados e comparações com outros três métodos mostram claramente o melhor desempenho da metodologia proposta.

Os sistemas de distribuição de energia elétrica, sujeitos a um crescimento contínuo de uso, tornam-se cada vez mais complexos e sofisticados na demanda atual de mercado. Neste contexto, surge a necessidade de respostas rápidas para diagnósticos da manutenção preventiva e corretiva da rede de distribuição. Quatro das principais aplicações necessárias são: 1) os cálculos de índices de continuidade, a partir de um circuito elétrico; 2) a definição das topologias com os equipamentos de proteção no circuito; 3) simulação do comportamento do circuito elétrico diante de uma série histórica de contingências de ocorrências na rede; e 4) análise do conjunto dos equipamentos de proteção existentes no inventário da concessionária. Este trabalho tem por objetivo apresentar os estudos preliminares na busca de um modelo de circuito elétrico otimizado, sob os pontos de vista técnicos e operacionais. Em seguida, passa-se à realização e detalhamento dos cálculos apresentados, de acordo com o modelo brasileiro. O uso de uma metodologia para o desenvolvimento das soluções de software, em especial o modelo em cascata, permite desenvolver todos os seus blocos funcionais dentro do processo. Os resultados revelaram que estas soluções, desenvolvidas com inteligência artificial (algoritmos genéticos - AG), alcançam bons resultados quanto ao circuito otimizado, apresentando valores compatíveis quando comparados aos modelos estudados: resultou ainda em um esforço computacional otimizado e boa convergência de valores. A análise do histórico de contingências também retorna o estado final do circuito e os índices de continuidade (DIC, FIC e DMIC). A otimização do uso de um inventário prévio de equipamentos baseada em AG retornou o melhor circuito otimizado, considerando-se a realidade da concessionária. Um aspecto relevante, que pode ser aplicado pelas concessionárias, refere-se aos arquivos de saída: os valores finais dos índices de continuidade e as informações gráficas do circuito otimizado proporcionam uma análise rápida sobre o comportamento do circuito. / The electric power distribution systems, submitted to a continuous growth, become each time more complex and sophisticated in the current demand of market. In this context, appears the need of fast answers for diagnosis of the preventive and corrective maintenance of the distribution network. Four of the main necessary applications are: 1) the calculations of continuity indices, from an electric circuit; 2) the definition of the topologies of the equipments of protection in the circuit; 3) simulation of the behavior of the electric circuit ahead of a historical series of contingencies of occurrences in the network; and 4) analysis of the set of the existing equipment of protection in the inventory of the electric power company. This thesis aims at presenting the preliminary studies in the search of a model of optimized electrical circuit, under the technical and operational view points. After that, it is transferred the accomplishment and detailing of the presented calculations, in accordance with the Brazilian model. The use of a methodology for the development of the solutions of software, in special the waterfall model, allows to develop all its functional blocks inside of the process. The results had disclosed that these solutions, developed with artificial intelligence (genetic algorithms - GA), reach good resulted how much to the optimized circuit, presenting compatible values when compared with the studied models: it still resulted in a computational effort optimized and good convergence of values. The analysis of the description of contingencies also returns the final state from the circuit and the continuity indices (DIC, FIC and DMIC). The optimization of the use of a previous inventory of equipments based on GA returned the best optimized circuit, considering the reality of the electric power company. An excellent aspect, that can be applied by the electric power companies, makes the reference to the output archives: the final values of the continuity indices and the graphical informations of the optimized circuit provide a fast analysis on the behavior of the circuit.

Este trabalho utiliza indicadores de energia para caracterizar unidades consumidoras da Universidade de São Paulo pelo comportamento no uso da eletricidade e estabelecer prioridades de atuação para gestão dos recursos e ações de eficiência energética. Os indicadores foram aplicados na base de dados de consumo de energia extraídos da ferramenta de gestão da USP, o SISGEN, juntamente com as informações físicas, de ocupação, principais usos finais e custos de utilização da energia, em 48 unidades da Cidade Universitária Armando de Sales Oliveira. Os resultados foram utilizados para elaborar listas de prioridades de atuação para cada um dos indicadores e, a partir da análise desses resultados foi possível identificar tendências e semelhanças de comportamento no uso da energia elétrica no campus. Visando auxiliar na análise dos resultados, utilizou-se de uma classificação prévia por especialidades de ensino ou atividades desenvolvidas e, dois períodos distintos, cujo comportamento tende a sofrer alterações, ou seja, letivo e férias escolares. De posse de todas as informações e resultados elaborou-se uma classificação final no intuito de auxiliar os gestores na priorização das ações de gestão dos recursos e eficiência energética. / The work here presented uses indicators to classify energy consumption units at Universidade de São Paulo by consumption behavior and also to prioritize actions on resources management and establish energy efficiency actions. Such indicators have been applied to the energy consumption data base from the USP management tool, called SISGEN, together with current information on: occupation; main final uses and energy use costs gathered from 48 consumption units at Cidade Universitária Armando de Sales Oliveira. The results have been used to elaborate action priority lists to each one of the mentioned indicators. Besides, based on the analysis of these results, it has been possible to identify tendencies and similarities on the electric energy use at the campus. In order to support the results analysis, units have been previously classified in education specialties or activity developed, and also in two different periods of the year, when their behavior tend to vary: school vacation and teaching period. With all results and necessary information in hands a final classification has been established which goal was to support managers on prioritizing manage resources and establish energy efficiency actions.

Este trabalho utiliza indicadores de energia para caracterizar unidades consumidoras da Universidade de São Paulo pelo comportamento no uso da eletricidade e estabelecer prioridades de atuação para gestão dos recursos e ações de eficiência energética. Os indicadores foram aplicados na base de dados de consumo de energia extraídos da ferramenta de gestão da USP, o SISGEN, juntamente com as informações físicas, de ocupação, principais usos finais e custos de utilização da energia, em 48 unidades da Cidade Universitária Armando de Sales Oliveira. Os resultados foram utilizados para elaborar listas de prioridades de atuação para cada um dos indicadores e, a partir da análise desses resultados foi possível identificar tendências e semelhanças de comportamento no uso da energia elétrica no campus. Visando auxiliar na análise dos resultados, utilizou-se de uma classificação prévia por especialidades de ensino ou atividades desenvolvidas e, dois períodos distintos, cujo comportamento tende a sofrer alterações, ou seja, letivo e férias escolares. De posse de todas as informações e resultados elaborou-se uma classificação final no intuito de auxiliar os gestores na priorização das ações de gestão dos recursos e eficiência energética. / The work here presented uses indicators to classify energy consumption units at Universidade de São Paulo by consumption behavior and also to prioritize actions on resources management and establish energy efficiency actions. Such indicators have been applied to the energy consumption data base from the USP management tool, called SISGEN, together with current information on: occupation; main final uses and energy use costs gathered from 48 consumption units at Cidade Universitária Armando de Sales Oliveira. The results have been used to elaborate action priority lists to each one of the mentioned indicators. Besides, based on the analysis of these results, it has been possible to identify tendencies and similarities on the electric energy use at the campus. In order to support the results analysis, units have been previously classified in education specialties or activity developed, and also in two different periods of the year, when their behavior tend to vary: school vacation and teaching period. With all results and necessary information in hands a final classification has been established which goal was to support managers on prioritizing manage resources and establish energy efficiency actions.

A previsão do consumo de energia elétrica do Brasil é muito importante para os órgãos reguladores do setor. Uma série de metodologias têm sido utilizadas para a projeção desse consumo. Destacam-se os modelos de regressão com dados em painel, modelos de cointegração e defasagem distribuída, modelos estruturais de séries temporais e modelos de Box & Jenkins de séries temporais, dentre outros. Neste trabalho estimar-se um modelo de previsão do consumo comercial, industrial e residencial de energia brasileiro por meio de modelos SARMAX. Nesses modelos o consumo de energia pode ser estimado por meio de uma regressão linear múltipla considerando diversas variáveis macroeconômicas como variáveis explicativas. Os resíduos desse modelo são explicados por meio de um modelo de Box & Jenkins. Neste estudo realiza-se uma pesquisa bibliográfica sobre fatores que influenciam no consumo de energia elétrica e levantam-se variáveis proxies para prever este consumo no Brasil. Utiliza-se uma base de dados mensal no período entre Janeiro de 2003 e Setembro de 2010 para construção de cada um dos três modelos de previsão citados. Utilizase uma amostra de validação de Outubro de 2010 até Fevereiro de 2011. Realiza-se a avaliação dos modelos estimados em termos de adequação às premissas teóricas e ao desempenho nas medidas de acurácia MAPE, RMSE e coeficiente de determinação ajustado. Os modelos estimados para o consumo de energia elétrica dos setores comercial, industrial e residencial obtêm um MAPE de 2,05%, 1,09% e 1,27%; um RMSE de 144,13, 185,54 e 158,40; e um coeficiente de determinação ajustado de 95,91%, 93,98% e 96,03% respectivamente. Todos os modelos estimados atendem os pressupostos de normalidade, ausência de autocorrelação serial e ausência de heterocedasticidade condicionada dos resíduos. Os resultados confirmaram a viabilidade da utilização das variáveis macroeconômicas testadas para estimar o consumo de energia elétrica por setores e a viabilidade da metodologia para a previsão destas séries na amostra de dados selecionada. / The prediction of electricity consumption in Brazil is very important to the industry regulators. A number of methodologies have been used for the projection of this consumption. Noteworthy are the regression models with data in panel, co-integration and distributed lag models, time series structural models and Box & Jenkins time series models among others. In this work we intend to estimate a forecasting model of the Brazilian commercial, industrial and residential consumption of energy by means of SARMAX models. In these models the power consumption can be estimated by a multiple linear regression considering various macro-economic variables as explanatory variables. The residues of this model are explained by a Box & Jenkins model. In this study it is carried out a bibliographic research on factors that influence energy consumption and proxy variables are risen to predict the consumption in Brazil. The consumption of electricity is estimated for the commercial, industrial and residential sectors. It is used a monthly data base over the period between January 2003 and September 2010 for the construction of each of the three prediction models mentioned. It is used a validation sample from October 2010 to February 2011. It is carried out the assessment of the estimated models in terms of compliance with the theoretical premises and the performance on measures of accuracy MAPE, RMSE and adjusted determinant coefficient. The estimated models for the energy consumption of commercial, industrial and residential sectors obtain a MAPE of 2.05%, 1.09% and 1.27%; a RMSE of 144.13, 185.54 and 158.40; and a adjusted determinant coefficient of 95.91%, 93.98% and 96.03% respectively. All estimated models satisfy the assumptions of normality, absence of serial autocorrelation and absence of conditioned heteroscedasticity of the residues. The results confirmed the viability of the usage of the macroeconomic variables tested to estimate the energy consumption by sector and the viability of the methodology for the prediction of these series in the selected data sample.

A previsão do consumo de energia elétrica do Brasil é muito importante para os órgãos reguladores do setor. Uma série de metodologias têm sido utilizadas para a projeção desse consumo. Destacam-se os modelos de regressão com dados em painel, modelos de cointegração e defasagem distribuída, modelos estruturais de séries temporais e modelos de Box & Jenkins de séries temporais, dentre outros. Neste trabalho estimar-se um modelo de previsão do consumo comercial, industrial e residencial de energia brasileiro por meio de modelos SARMAX. Nesses modelos o consumo de energia pode ser estimado por meio de uma regressão linear múltipla considerando diversas variáveis macroeconômicas como variáveis explicativas. Os resíduos desse modelo são explicados por meio de um modelo de Box & Jenkins. Neste estudo realiza-se uma pesquisa bibliográfica sobre fatores que influenciam no consumo de energia elétrica e levantam-se variáveis proxies para prever este consumo no Brasil. Utiliza-se uma base de dados mensal no período entre Janeiro de 2003 e Setembro de 2010 para construção de cada um dos três modelos de previsão citados. Utilizase uma amostra de validação de Outubro de 2010 até Fevereiro de 2011. Realiza-se a avaliação dos modelos estimados em termos de adequação às premissas teóricas e ao desempenho nas medidas de acurácia MAPE, RMSE e coeficiente de determinação ajustado. Os modelos estimados para o consumo de energia elétrica dos setores comercial, industrial e residencial obtêm um MAPE de 2,05%, 1,09% e 1,27%; um RMSE de 144,13, 185,54 e 158,40; e um coeficiente de determinação ajustado de 95,91%, 93,98% e 96,03% respectivamente. Todos os modelos estimados atendem os pressupostos de normalidade, ausência de autocorrelação serial e ausência de heterocedasticidade condicionada dos resíduos. Os resultados confirmaram a viabilidade da utilização das variáveis macroeconômicas testadas para estimar o consumo de energia elétrica por setores e a viabilidade da metodologia para a previsão destas séries na amostra de dados selecionada. / The prediction of electricity consumption in Brazil is very important to the industry regulators. A number of methodologies have been used for the projection of this consumption. Noteworthy are the regression models with data in panel, co-integration and distributed lag models, time series structural models and Box & Jenkins time series models among others. In this work we intend to estimate a forecasting model of the Brazilian commercial, industrial and residential consumption of energy by means of SARMAX models. In these models the power consumption can be estimated by a multiple linear regression considering various macro-economic variables as explanatory variables. The residues of this model are explained by a Box & Jenkins model. In this study it is carried out a bibliographic research on factors that influence energy consumption and proxy variables are risen to predict the consumption in Brazil. The consumption of electricity is estimated for the commercial, industrial and residential sectors. It is used a monthly data base over the period between January 2003 and September 2010 for the construction of each of the three prediction models mentioned. It is used a validation sample from October 2010 to February 2011. It is carried out the assessment of the estimated models in terms of compliance with the theoretical premises and the performance on measures of accuracy MAPE, RMSE and adjusted determinant coefficient. The estimated models for the energy consumption of commercial, industrial and residential sectors obtain a MAPE of 2.05%, 1.09% and 1.27%; a RMSE of 144.13, 185.54 and 158.40; and a adjusted determinant coefficient of 95.91%, 93.98% and 96.03% respectively. All estimated models satisfy the assumptions of normality, absence of serial autocorrelation and absence of conditioned heteroscedasticity of the residues. The results confirmed the viability of the usage of the macroeconomic variables tested to estimate the energy consumption by sector and the viability of the methodology for the prediction of these series in the selected data sample.

The first part of the research is motivated to provide citations deeper to the literature of optimal control principles that could be linked to the system optimization problem, discuss these principles and various ways to apply them. Then we describe one fuel cell, accumulator and photovoltaic standalone system along with the most used equations from the literature. Next, we formulate the problem of optimal control for this system to optimize the system financial cost in the best case and we process to describe and discuss the numerical optimal control algorithm - multiple shooting - that will be used to solve the problem, that was not used in literature so far in conjunction with the problem. The codes and numerical simulations are also provided. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

[pt] O objetivo desta pesquisa é compreender a dinâmica competitiva no setor elétrico brasileiro, especificamente no segmento de distribuição de energia elétrica. Buscaremos compreender como as empresas se posicionaram em seu ambiente competitivo, por meio da identificação de suas estratégias genéricas realizadas, e inferir quais destas estratégias apresentaram melhor desempenho. Esta análise foi feita tendo como base a tipologia de estratégias genéricas de Michael Porter, formando 5 grupos estratégicos. Para isto, selecionamos uma amostra de 45 distribuidoras de energia elétrica, das quais foram analisados detalhadamente, utilizando ferramentas de análise multivariada, o posicionamento estratégico e o desempenho no período de 2002 a 2004. Concluímos que a estratégia genérica de diferenciação é a que apresentou o melhor desempenho e confirmamos a hipótese de Porter que as empresas stuck in the middle apresentam o pior desempenho. / [en] The aim of this research is to understand the competitive dynamics on the Brazilian power sector, focusing on the distribution segment. We will try to understand how distribution companies have positioned themselves on their competitive environment, by the identification of their generic strategies and analyzing which of these strategies yielded a better performance. This study was carried out utilizing Michael Porter´s generic strategies typology, used to form five strategic groups. Our sample consists of 45 power distribution companies, which we thoroughly analyzed their strategic positioning and perfomance for the years 2002 to 2004, using multivariate analysis tools. We have concluded that the generic strategy of differentiation is the one that yielded the best performance and confirmed Porter hypothesis that firms that are stuck in the middle have the worst performance.