O desafio atual para a regulação e fiscalização dos serviços públicos de distribuição de energia elétrica é incentivar a melhoria da qualidade nos serviços, promovendo uma melhor satisfação dos usuários, e garantir que sejam criados incentivos à expansão do setor. Devido à sua extensão e à diversidade de suas instalações, aliadas à regulação ainda em consolidação, a função das agências reguladoras e fiscalizadoras ainda depende da discricionariedade para a resolução de alguns problemas isolados, compreendidos ou não pelo arcabouço legal constituído para o setor. Devido a estes fatores, além da própria limitação física das agências, torna-se fundamental e imprescindível uma ferramenta de apoio à fiscalização. O sistema proposto neste trabalho está baseado nas regras atuais de fiscalização exercidas pelas agências de fiscalização de energia elétrica. Compreende as áreas de atendimento comercial, fiscalização econômico-financeira, informações da engenharia de distribuição, mercado energético, operação e manutenção das redes de distribuição, informações de planejamento, qualidade do fornecimento, segurança e monitoração dos níveis de tensão, parte dos requisitos para a avaliação global da qualidade dos serviços prestados, exercício fundamental para garantir que a fiscalização exerça a sua função primordial: controlar e fazer cumprir as regras definidas pela regulação. / The current challenge for the electric energy distribution utilities regulation and fiscalization is to stimulate the improvement of the quality in the services, promoting better satisfaction of the customers, and to guarantee that incentives to the expansion of the sector are created. Due to its extension and diversity of its installations, allied to the regulation still in consolidation, the function of the Brazilian regulation and fiscalization agencies still depends on the discretionary power for the resolution of some isolated problems, understood or not for the sector law outline constituted. These factors, beyond the proper physical limitation of the agencies, a support tool becomes essential and indispensable to the fiscalization. The developed system in this project is based on the current rules of fiscalization exerted by the electric energy fiscalization agencies. It includes the areas of commercial attendance, economic-financier fiscalization, distribution engineering information, energy market, operation and maintenance of the power distribution systems, corporate plan information, power supply quality, security and supervision of the tension levels, requirement parts for the global evaluation of the public services quality, basic exercise to guarantee the fiscalization primordial function: to control and to make implement the regulation defined rules.

Atualmente, o setor elétrico se prepara para o terceiro ciclo de revisões tarifárias das distribuidoras. Com o cenário regulatório mais consolidado em termos de definição da receita requerida, os agentes estão voltando suas atenções para a necessária adequação e correção da estrutura de tarifas. De fato, a ANEEL definiu temas para os projetos de pesquisa e desenvolvimento (P&D) considerados estratégicos para o desenvolvimento do setor elétrico nacional, dentre eles, o de Estrutura Tarifária. Recentemente, a agência também divulgou consultas públicas que tratam da alocação dos custos de referência que formam as tarifas, dos sinais de preço e das tarifas para os consumidores atendidos em BT. Em sintonia com a discussão atual do setor de distribuição de energia elétrica, a tese defendida neste trabalho procura analisar a metodologia de cálculo das tarifas, sistematizando um conhecimento disperso em várias referências bibliografias. Para isso são discutidos os principais aspectos da teoria de precificação de ponta, abrangendo as abordagens americana, britânica e francesa, e pesquisada a conexão entre a lógica embutida na alocação horária dos custos e os critérios de dimensionamento do sistema de distribuição de energia elétrica. Visando refletir os custos decorrentes do atendimento de cada tipo de consumidor, indicando o melhor aproveitamento do sistema elétrico de distribuição, são apresentadas propostas de aprimoramentos e inovação cujos destaques são a mudança de paradigma da alocação dos custos de expansão somente no horário de ponta do sistema, a definição ex-post dos postos tarifários, a agregação média dos custos horários para formar as tarifas de referência dos postos tarifários e um estudo de caso com a aplicação da metodologia sobre as curvas de carga abstraídas do possível efeito do sinal tarifário existente. A tese defendida neste trabalho busca provar, então, que a metodologia atual, embora desenhada na época em que o setor elétrico era verticalizado, pode ser adaptada segundo os aprimoramentos e inovações propostas e, assim, aplicada ao ambiente atual no qual as empresas e as tarifas estão segregadas. / Currently, the electric energy sector is preparing for the third round of the distributors tariff revisions. Since the regulatory environment is more consolidated in terms of required revenue, the agents are turning their attention to the necessary adjustment and correction of the tariff structure. In fact, ANEEL (regulatory agency) set topics for R&D projects considered strategic for the development of national energy sector, among them, the Tariff Structure Project. Recently, the regulatory agency also announced public hearings dealing with the costs allocation, price signals and tariffs for low-voltage consumers. In line with this debate, the thesis finds to analyze the methodology for calculating tariffs, systematizing knowledge dispersed in various references. For this, it discusses the major aspects of peak pricing theory, including American, British and French approaches, and researches the connection between the logic built into the costs allocation by hour and the criteria for electricity distribution system planning. Aiming to reflect the costs of each customer type, indicating a better utilization of the distribution system, are proposed improvements and innovation whose highlights are: shifting the idea that expansion costs should be only allocated in peak time of the system, setting the periods after calculating the costs, changing how to derive the reference charges by average aggregation of the costs and applying the methodology on altered load curves. Finally, this thesis seeks to prove that the current methodology, although designed by the time in which the electricity sector was aggregated, can be adapted according to the proposed improvements and innovations, and thus applied to the current environment in which electric energy businesses and tariffs are separated in generation, transmission, and distribution and retail areas.

Com a reestruturação do modelo do setor elétrico brasileiro, a partir do Projeto RE-SEB, as empresas de distribuição de energia elétrica no Brasil tiveram que se adequar às novas regras de mercado, bem como alterar a sua maneira de administrar a empresa. Com o conceito de regulação por incentivos e competição por mercado, e não competição no mercado, novos mecanismos de mitigação de riscos de mercado foram introduzidos no modelo do setor elétrico, de tal forma que as empresas de distribuição de energia elétrica sejam ressarcidas de maneira justa pelo serviço prestado à sociedade. Diante desse contexto, a gestão eficiente da empresa e, conseqüentemente, o fato de atingir as metas de desempenho pré-estabelecidas pela alta administração de cada distribuidora depende cada vez mais do conhecimento das regras de mercado por seus colaboradores, bem como da utilização dos mecanismos de mitigação de riscos de mercado das distribuidoras. Assim, esse trabalho pretende analisar os principais mecanismos de mitigação de riscos de mercado das distribuidoras envolvidos no processo de repasse dos custos de aquisição de energia elétrica às tarifas dos consumidores finais, bem como avaliar os dispositivos previstos na regulamentação legal, inserindo um estudo de caso que analisa o portfólio de contratação de uma empresa de distribuição de energia elétrica fictícia, simulando variações nos níveis de contratação da mesma bem como no portfólio, avaliando a utilização dos mecanismos de mitigação de riscos de mercado e as alternativas simuladas, como também identificando os pontos de sucesso e os pontos a serem melhorados na gestão e contratação da distribuidora. / As the restructuring of the model of the Brazilian electric sector, with the Project RE-SEB, the electric energy distribution companies in Brazil had to adjust themselves to the new rules of the market, as well as modify their way of manage the company. As the concept of regulation for incentives (price cap model) and competition by market, and not competition in the market, new mechanisms to reduce the risks of the market had been introduced in the model of the electric sector, in such a way that the electric energy distribution companies receive a fair revenue for the service delivered to the society. In this perspective, the efficient management of the company and, consequently, the fact of reaching the goals in the performance targets established by the high administration, depends on the deep knowledge of the rules of market by its technical team , as well as the use of the mechanisms to reduce the risks of the market of the distribution utilities. In this way, this work intends to analyze (i) the main mechanisms available to the distribution companies in order to mitigate the market risks in the process of contract energy supply and to pass-though such costs to the final consumers, as well as (ii) evaluate the rules implemented in the legal regulation framework. Furthermore, to illustrate the analysis, a case study was developed focusing the contract portfolio of a fictitious distribution company, simulating variations in the contracted energy volume as well as in the portfolio composition, evaluating the uses of the mitigation mechanisms of the market risks and solution alternatives to minimize such risks, searching for improvements that could be made in the management strategy of energy supply contracting.

As redes elétricas inteligentes significam um novo paradigma de fornecimento de energia, cuja concepção integra várias áreas de concentração, novas funcionalidades e funções até então não realizáveis, bem como uma pluralidade de tecnologias e a necessidade de infraestrutura de apoio para a sua realização. A transição das redes elétricas atuais para o modelo de rede inteligente constitui-se num processo complexo, que envolve aspectos técnicos, econômicos, regulatórios e sociológicos. Esta pesquisa visa contribuir significativamente para a solução dessa questão pela proposição das bases conceituais para realizar efetivamente um plano de implementação, respeitando condições vigentes e impostas por cenários de outros setores. O modelo proposto, centrado na expansão da automação, lança as bases para a análise dos impactos da rede elétrica inteligente, para a formulação, análise e seleção de alternativas de implementação. É introduzido o conceito e forma de avaliação de uma rede por meio da definição de um índice de inteligência de uma rede elétrica, composto de vários indicadores, de forma a expressar padrões de eficiência energética e operativa, aspectos de gestão de ativos e da qualidade do serviço. A proposta de alternativas para evolução da automação se baseia em um conjunto de funções pré-estabelecidas, que melhoram os indicadores de desempenho e apresentam custos e benefícios quantificáveis. / The smart grids mean a new paragon for energy supply, whose concept integrates several areas of concentration, functionalities and functions non achievable up to now, as well as a plurality of technologies and the need of supporting infrastructure for its accomplishment. The transition of the present electrical networks to the smart grid model constitutes a complex process, which involves technical, economical, regulatory and sociological aspects. This research aims to contribute significantly to the solution of this issue by proposing the conceptual basis for effectively perform an implementation plan taking into account the constraints imposed by scenarios from other sectors. The proposed model, focused in automation expansion, launches the basis for the impact analysis of Smart Grid in order to formulate, analyze and selection alternatives of implementation. The concept and evaluation method of grid through the definition of a grid intelligence index, composed by several indicators is introduced in order to express standards of energy and operational efficiency, asset management and quality of supply. The proposal of alternatives for automation evolution is based on a set of pre established functions, which improve the performance indicators and present valuable costs and benefits.

Atualmente, o setor elétrico se prepara para o terceiro ciclo de revisões tarifárias das distribuidoras. Com o cenário regulatório mais consolidado em termos de definição da receita requerida, os agentes estão voltando suas atenções para a necessária adequação e correção da estrutura de tarifas. De fato, a ANEEL definiu temas para os projetos de pesquisa e desenvolvimento (P&D) considerados estratégicos para o desenvolvimento do setor elétrico nacional, dentre eles, o de Estrutura Tarifária. Recentemente, a agência também divulgou consultas públicas que tratam da alocação dos custos de referência que formam as tarifas, dos sinais de preço e das tarifas para os consumidores atendidos em BT. Em sintonia com a discussão atual do setor de distribuição de energia elétrica, a tese defendida neste trabalho procura analisar a metodologia de cálculo das tarifas, sistematizando um conhecimento disperso em várias referências bibliografias. Para isso são discutidos os principais aspectos da teoria de precificação de ponta, abrangendo as abordagens americana, britânica e francesa, e pesquisada a conexão entre a lógica embutida na alocação horária dos custos e os critérios de dimensionamento do sistema de distribuição de energia elétrica. Visando refletir os custos decorrentes do atendimento de cada tipo de consumidor, indicando o melhor aproveitamento do sistema elétrico de distribuição, são apresentadas propostas de aprimoramentos e inovação cujos destaques são a mudança de paradigma da alocação dos custos de expansão somente no horário de ponta do sistema, a definição ex-post dos postos tarifários, a agregação média dos custos horários para formar as tarifas de referência dos postos tarifários e um estudo de caso com a aplicação da metodologia sobre as curvas de carga abstraídas do possível efeito do sinal tarifário existente. A tese defendida neste trabalho busca provar, então, que a metodologia atual, embora desenhada na época em que o setor elétrico era verticalizado, pode ser adaptada segundo os aprimoramentos e inovações propostas e, assim, aplicada ao ambiente atual no qual as empresas e as tarifas estão segregadas. / Currently, the electric energy sector is preparing for the third round of the distributors tariff revisions. Since the regulatory environment is more consolidated in terms of required revenue, the agents are turning their attention to the necessary adjustment and correction of the tariff structure. In fact, ANEEL (regulatory agency) set topics for R&D projects considered strategic for the development of national energy sector, among them, the Tariff Structure Project. Recently, the regulatory agency also announced public hearings dealing with the costs allocation, price signals and tariffs for low-voltage consumers. In line with this debate, the thesis finds to analyze the methodology for calculating tariffs, systematizing knowledge dispersed in various references. For this, it discusses the major aspects of peak pricing theory, including American, British and French approaches, and researches the connection between the logic built into the costs allocation by hour and the criteria for electricity distribution system planning. Aiming to reflect the costs of each customer type, indicating a better utilization of the distribution system, are proposed improvements and innovation whose highlights are: shifting the idea that expansion costs should be only allocated in peak time of the system, setting the periods after calculating the costs, changing how to derive the reference charges by average aggregation of the costs and applying the methodology on altered load curves. Finally, this thesis seeks to prove that the current methodology, although designed by the time in which the electricity sector was aggregated, can be adapted according to the proposed improvements and innovations, and thus applied to the current environment in which electric energy businesses and tariffs are separated in generation, transmission, and distribution and retail areas.

As redes elétricas inteligentes significam um novo paradigma de fornecimento de energia, cuja concepção integra várias áreas de concentração, novas funcionalidades e funções até então não realizáveis, bem como uma pluralidade de tecnologias e a necessidade de infraestrutura de apoio para a sua realização. A transição das redes elétricas atuais para o modelo de rede inteligente constitui-se num processo complexo, que envolve aspectos técnicos, econômicos, regulatórios e sociológicos. Esta pesquisa visa contribuir significativamente para a solução dessa questão pela proposição das bases conceituais para realizar efetivamente um plano de implementação, respeitando condições vigentes e impostas por cenários de outros setores. O modelo proposto, centrado na expansão da automação, lança as bases para a análise dos impactos da rede elétrica inteligente, para a formulação, análise e seleção de alternativas de implementação. É introduzido o conceito e forma de avaliação de uma rede por meio da definição de um índice de inteligência de uma rede elétrica, composto de vários indicadores, de forma a expressar padrões de eficiência energética e operativa, aspectos de gestão de ativos e da qualidade do serviço. A proposta de alternativas para evolução da automação se baseia em um conjunto de funções pré-estabelecidas, que melhoram os indicadores de desempenho e apresentam custos e benefícios quantificáveis. / The smart grids mean a new paragon for energy supply, whose concept integrates several areas of concentration, functionalities and functions non achievable up to now, as well as a plurality of technologies and the need of supporting infrastructure for its accomplishment. The transition of the present electrical networks to the smart grid model constitutes a complex process, which involves technical, economical, regulatory and sociological aspects. This research aims to contribute significantly to the solution of this issue by proposing the conceptual basis for effectively perform an implementation plan taking into account the constraints imposed by scenarios from other sectors. The proposed model, focused in automation expansion, launches the basis for the impact analysis of Smart Grid in order to formulate, analyze and selection alternatives of implementation. The concept and evaluation method of grid through the definition of a grid intelligence index, composed by several indicators is introduced in order to express standards of energy and operational efficiency, asset management and quality of supply. The proposal of alternatives for automation evolution is based on a set of pre established functions, which improve the performance indicators and present valuable costs and benefits.

Com a reestruturação do modelo do setor elétrico brasileiro, a partir do Projeto RE-SEB, as empresas de distribuição de energia elétrica no Brasil tiveram que se adequar às novas regras de mercado, bem como alterar a sua maneira de administrar a empresa. Com o conceito de regulação por incentivos e competição por mercado, e não competição no mercado, novos mecanismos de mitigação de riscos de mercado foram introduzidos no modelo do setor elétrico, de tal forma que as empresas de distribuição de energia elétrica sejam ressarcidas de maneira justa pelo serviço prestado à sociedade. Diante desse contexto, a gestão eficiente da empresa e, conseqüentemente, o fato de atingir as metas de desempenho pré-estabelecidas pela alta administração de cada distribuidora depende cada vez mais do conhecimento das regras de mercado por seus colaboradores, bem como da utilização dos mecanismos de mitigação de riscos de mercado das distribuidoras. Assim, esse trabalho pretende analisar os principais mecanismos de mitigação de riscos de mercado das distribuidoras envolvidos no processo de repasse dos custos de aquisição de energia elétrica às tarifas dos consumidores finais, bem como avaliar os dispositivos previstos na regulamentação legal, inserindo um estudo de caso que analisa o portfólio de contratação de uma empresa de distribuição de energia elétrica fictícia, simulando variações nos níveis de contratação da mesma bem como no portfólio, avaliando a utilização dos mecanismos de mitigação de riscos de mercado e as alternativas simuladas, como também identificando os pontos de sucesso e os pontos a serem melhorados na gestão e contratação da distribuidora. / As the restructuring of the model of the Brazilian electric sector, with the Project RE-SEB, the electric energy distribution companies in Brazil had to adjust themselves to the new rules of the market, as well as modify their way of manage the company. As the concept of regulation for incentives (price cap model) and competition by market, and not competition in the market, new mechanisms to reduce the risks of the market had been introduced in the model of the electric sector, in such a way that the electric energy distribution companies receive a fair revenue for the service delivered to the society. In this perspective, the efficient management of the company and, consequently, the fact of reaching the goals in the performance targets established by the high administration, depends on the deep knowledge of the rules of market by its technical team , as well as the use of the mechanisms to reduce the risks of the market of the distribution utilities. In this way, this work intends to analyze (i) the main mechanisms available to the distribution companies in order to mitigate the market risks in the process of contract energy supply and to pass-though such costs to the final consumers, as well as (ii) evaluate the rules implemented in the legal regulation framework. Furthermore, to illustrate the analysis, a case study was developed focusing the contract portfolio of a fictitious distribution company, simulating variations in the contracted energy volume as well as in the portfolio composition, evaluating the uses of the mitigation mechanisms of the market risks and solution alternatives to minimize such risks, searching for improvements that could be made in the management strategy of energy supply contracting.

O desafio atual para a regulação e fiscalização dos serviços públicos de distribuição de energia elétrica é incentivar a melhoria da qualidade nos serviços, promovendo uma melhor satisfação dos usuários, e garantir que sejam criados incentivos à expansão do setor. Devido à sua extensão e à diversidade de suas instalações, aliadas à regulação ainda em consolidação, a função das agências reguladoras e fiscalizadoras ainda depende da discricionariedade para a resolução de alguns problemas isolados, compreendidos ou não pelo arcabouço legal constituído para o setor. Devido a estes fatores, além da própria limitação física das agências, torna-se fundamental e imprescindível uma ferramenta de apoio à fiscalização. O sistema proposto neste trabalho está baseado nas regras atuais de fiscalização exercidas pelas agências de fiscalização de energia elétrica. Compreende as áreas de atendimento comercial, fiscalização econômico-financeira, informações da engenharia de distribuição, mercado energético, operação e manutenção das redes de distribuição, informações de planejamento, qualidade do fornecimento, segurança e monitoração dos níveis de tensão, parte dos requisitos para a avaliação global da qualidade dos serviços prestados, exercício fundamental para garantir que a fiscalização exerça a sua função primordial: controlar e fazer cumprir as regras definidas pela regulação. / The current challenge for the electric energy distribution utilities regulation and fiscalization is to stimulate the improvement of the quality in the services, promoting better satisfaction of the customers, and to guarantee that incentives to the expansion of the sector are created. Due to its extension and diversity of its installations, allied to the regulation still in consolidation, the function of the Brazilian regulation and fiscalization agencies still depends on the discretionary power for the resolution of some isolated problems, understood or not for the sector law outline constituted. These factors, beyond the proper physical limitation of the agencies, a support tool becomes essential and indispensable to the fiscalization. The developed system in this project is based on the current rules of fiscalization exerted by the electric energy fiscalization agencies. It includes the areas of commercial attendance, economic-financier fiscalization, distribution engineering information, energy market, operation and maintenance of the power distribution systems, corporate plan information, power supply quality, security and supervision of the tension levels, requirement parts for the global evaluation of the public services quality, basic exercise to guarantee the fiscalization primordial function: to control and to make implement the regulation defined rules.

Nesta dissertação é proposto e avaliado um modelo de caracterização da carga para utilização no planejamento operacional dos sistemas de distribuição baseado na caracterização dos consumidores através de curvas típicas de carga. A identificação dos padrões de curvas típicas baseou-se na aplicação da rede neural tipo mapa auto organizável, sobre a grande massa de dados de medições de clientes da campanha de medidas realizada pela distribuidora no processo de revisão tarifária o que permitiu a identificação dos padrões de consumo de energia ativa e fator de potência para os consumidores ao longo do dia. O módulo de agrupamento baseado no mapa auto organizável associado a técnica clássica de agrupamento das k-médias mostrou-se uma ferramenta extremamente robusta e eficaz na identificação de padrões para grandes bases de dados. A comparação dos resultados das estimativas de carga para cerca de 200 alimentadores de distribuição medidos através do sistema SCADA complementa e valida a aplicação desta metodologia, que culmina com a proposição de um modelo de otimização, que com base nas medições, possibilita melhorias significativas na estimativa de carga dos alimentadores estudados. A metodologia proposta neste trabalho demonstra ser uma ferramenta eficaz para que a distribuidora de energia elétrica possa constantemente realimentar os dados sobre os hábitos de consumo de seus clientes, garantindo assim a manutenção de estimativas consistentes para o planejamento operacional de seu sistema de distribuição. / This dissertation presents and validate a load characterization framework for the operational planning of electric distribution networks based on characterization of customer typical load curves. The pattern recognition of typical load curves was based on the usage of self organizing maps, a type of neural network, over the huge database of customer field measurements performed by the electric energy utility for tariff review process, allowing the characterization of daily active energy consumption and power factor behaviors. The grouping module is based on self organizing map technique along with classic k-means technique, which proved to be an extremely effective tool for pattern recognition over large databases. The results of load estimation for 200 distribution feeders measured by SCADA system ensures the quality and accuracy of this framework which presents also an optimization model based on such measures, resulting significant improvement on load estimation for these feeders. This framework proves to be an effective tool for electric energy utilities for constant evaluation of customer’s power consumption behavior, allowing the maintenance of accurate estimations for operational planning of distribution networks.

Orientador: Fábio Bertequini Leão / Resumo: Este trabalho propõe abordar o problema de alocação de dispositivos indicadores de faltas (IFs) em redes de distribuição de energia elétrica por meio da técnica do Algoritmo Genético Adaptativo (AGA). O algoritmo busca obter uma configuração eficiente de instalação de IFs no sistema e reduzir o custo anual da energia não suprida (CENS) e por outro lado, o custo anual de investimento dos sensores (CINV). Estes custos conflitantes devem ser minimizados como um problema combinatório utilizando o AGA que possui taxas de recombinação e mutação dinamicamente calibradas baseadas na diversidade de cada população no processo. Os resultados mostram que o AGA é um método efetivo para encontrar soluções para o problema de alocação de IFs. Quando comparado com o AG clássico em vários testes, é observado que o AGA tem uma convergência mais rápida mostrando ser mais eficiente. Além disso, o AGA é utilizado para obter uma variedade de soluções numa Fronteira de Pareto aproximada variando os pesos do CENS e o CINV na função objetivo. Portanto, esta metodologia permite obter um conjunto de soluções em lugar de uma única solução e a partir da Fronteira de Pareto é possível escolher a solução que melhor satisfaz os interesses técnicos e econômicos da concessionária de distribuição de energia elétrica. / Mestre