Apesar dos modelos usados em engenharia serem, em sua maioria, reconhecidamente aproximados, acredita-se que a matemática usada na física e nos próprios modelos é infinitamente precisa e que tais teorias físicas poderiam prever completamente qualquer evento relacionado às variáveis equacionadas. No limite, seria possível prever o estado do universo em qualquer instante, crença esta chamada de determinismo. Claro está que essa pretensão é apenas de princípio, sendo impossível na prática. No entanto, pesquisas sobre os fundamentos da matemática e outras teorias matemáticas desenvolvidas no século XX sugerem que a matemática (e, consequentemente, a física) teria certos limites inerentes. A análise feita nesta tese fundamenta seus argumentos na Teoria das Funções Recursivas e Computabilidade Efetiva e na Teoria do Caos Determinístico. O objetivo principal é tratar de apurar a existência de limites inerentes e como tais limites se aplicariam aos sistemas elétricos de potência (mais especificamente nos tópicos fluxo de carga, transitórios eletromecânicos, transitórios eletromagnéticos e eletrônica de potência) e à engenharia de controle. / Although the models used in engineering are, in most cases, admittedly approximated, it is believed that the Mathematics used in Physics and in these models, is infinitely precise and that such physical theories could fully predict any event related to variables in equations. In the limit, it would be possible to predict the state of the universe at any moment, this belief is called determinism. It is clear that this claim is only in principle, impossible in practice. However, research on the foundations of Mathematics and other mathematical theories developed in the 20th century suggest that the Mathematics (and hence Physics) would have certain inherent limitations. The analysis made in this thesis has the arguments based on the Theory of Recursive Functions and Effective Computability and the Theory of Deterministic Chaos. The main objective is to find out the existence of inherent limits and how these limits could be applied to electric power systems (more specifically to the topics load flow, electromechanical transient and electromagnetic transient and power electronics) and control engineering.

Neste trabalho realizamos um estudo do Despacho de Potência Ativa AC, o qual é uma estratégia de alocação da geração de potência entre as usinas de um sistema. Para isto, obtivemos dados teóricos, a partir de levantamento bibliográfico, que explicitaram os conceitos de Despacho Ativo. Fundamentamos, metodologicamente, nossa pesquisa no Método da Função Lagrangeana Aumentada. O sistema de equações resultantes das condições de otimalidade foram resolvidos pelo Método de Newton Modificado. Apresentamos os resultados de estudos de casos acadêmicos para a validação e verificação da eficiência da abordagem proposta. Os resultados indicaram uma coerência com as perspectivas reais de contribuição na resolução do Despacho Ótimo de Potência Ativa AC. / In this work we accomplished a study of the AC Active Power Dispatch, which is a strategy of distribution of the power generation among the plants of a system. For this, we obtained theoretical data, starting from bibliographical investigation, that elucidated the concepts of Active Dispatch. We based our research in the Method of the Augmented Lagrangian Function. The equation system originated of the optimal conditions was solved for Modified Newton\'s Method. We presented the results of studies of academic cases for the validation and verification of the efficiency of the proposal approach. The results indicated a coherence with the real perspectives of contribution in the resolution of the AC Active Optimal Power Dispatch.

Neste trabalho realizamos um estudo do Despacho de Potência Ativa AC, o qual é uma estratégia de alocação da geração de potência entre as usinas de um sistema. Para isto, obtivemos dados teóricos, a partir de levantamento bibliográfico, que explicitaram os conceitos de Despacho Ativo. Fundamentamos, metodologicamente, nossa pesquisa no Método da Função Lagrangeana Aumentada. O sistema de equações resultantes das condições de otimalidade foram resolvidos pelo Método de Newton Modificado. Apresentamos os resultados de estudos de casos acadêmicos para a validação e verificação da eficiência da abordagem proposta. Os resultados indicaram uma coerência com as perspectivas reais de contribuição na resolução do Despacho Ótimo de Potência Ativa AC. / In this work we accomplished a study of the AC Active Power Dispatch, which is a strategy of distribution of the power generation among the plants of a system. For this, we obtained theoretical data, starting from bibliographical investigation, that elucidated the concepts of Active Dispatch. We based our research in the Method of the Augmented Lagrangian Function. The equation system originated of the optimal conditions was solved for Modified Newton\'s Method. We presented the results of studies of academic cases for the validation and verification of the efficiency of the proposal approach. The results indicated a coherence with the real perspectives of contribution in the resolution of the AC Active Optimal Power Dispatch.

Apresenta-se uma metodologia que tem como base a análise de campos magnéticos no monitoramento da qualidade da energia de sistemas elétricos. Em particular, são avaliados os aspectos referentes à detecção de faltas em sistemas elétricos. Diferente do processo de monitoração tradicional, cujos sensores precisam estar fisicamente conectados aos circuitos analisados, propõe-se estudar a viabilidade da utilização dos sinais provenientes da assinatura magnética resultante no exame do desempenho dos sistemas elétricos. Ressalta-se, assim, a característica não invasiva deste processo. Em uma primeira instância, simulações numéricas e medidas experimentais são usadas para estimar a validade deste método. Com base em valores das correntes de falta fase-terra, relacionados a configurações reais de sistemas de distribuição, provenientes de simulações numéricas e disponibilizadas na literatura, são calculados os campos magnéticos em regiões pré-selecionadas próximas às linhas. A seguir, aplicam-se os conceitos relacionados a wavelets no tratamento dos sinais resultantes. É nesta etapa que, por meio da decomposição da assinatura magnética correspondente, serão obtidos os dados necessários para se correlacionar os componentes dos sinais ao diagnóstico das faltas, nos sistemas elétricos. A Análise de múltirresolução é aplicada. Além destes resultados teóricos, aqueles provenientes de uma bancada experimental são examinados. Algumas configurações canônicas foram pré-selecionadas, visando estudar a eventual influência dos aspectos geométricos nos resultados relacionados à decomposição do sinal em análise. Embora métodos analíticos pudessem ser empregados na determinação da assinatura magnética resultante, os métodos numéricos, tais como o método dos elementos finitos, foram utilizados visando agilizar a obtenção de resultados teóricos a serem avaliados. Da mesma forma, aplicativos já disponibilizados comercialmente foram utilizados na decomposição dos sinais. Esta metodologia foi aplicada, também, para identificar faltas, aplicando-se a análise da variância para os diversos níveis do detalhe wavelet. A validação da metodologia foi feita pela comparação entre os resultados simulados e obtidos experimentalmente. / A methodology based on the analysis of magnetic fields for monitoring the quality of energy in electrical systems is presented herein. Aspects referring to fault detection in electrical systems in particular are evaluated. Contrary to the traditional monitoring process, in which sensors must be physically linked to the circuits under analysis, the results are presented from a feasibility study on the use of signals arising from the resulting magnetic signature by means of the electrical systems analysis. Thus the non-invasive characteristic of this process should be pointed out. First, numerical simulations and experimental measures were used to estimate the validity of this method. Based on values of the current of phase-earth fault related to actual features of the distribution systems and derived from numeric simulations found in the literature, the magnetic fields, in pre-established regions, were calculated. Following this, the concepts related to wavelets in the treatment of resulting signals were applied. It is in this phase that, by means of the decomposition of the corresponding magnetic signature, the data necessary to correlate the signal components for the diagnosis of faults in electrical systems were obtained. A Multiresolution Analysis (MRA) was applied. In addition to these theoretical results, the results from a laboratory workbench were also examined. Some canonical features were pre-selected, aiming to study the influence of geometric aspects on the results related to the signal decomposition analyzed. Although analytical methods could be employed to determine the resulting magnetic signature, numerical methods, such as the finite element method, were used to expedite obtaining the theoretical results to be analyzed. Likewise, commercial software was also used for the decomposition of signals. This methodology was validated by comparing the measured and simulated magnetic flux density. This methodology was also applied to identify and classify faults by means of the variance curve towards the wavelet detail.

Apresenta-se uma metodologia que tem como base a análise de campos magnéticos no monitoramento da qualidade da energia de sistemas elétricos. Em particular, são avaliados os aspectos referentes à detecção de faltas em sistemas elétricos. Diferente do processo de monitoração tradicional, cujos sensores precisam estar fisicamente conectados aos circuitos analisados, propõe-se estudar a viabilidade da utilização dos sinais provenientes da assinatura magnética resultante no exame do desempenho dos sistemas elétricos. Ressalta-se, assim, a característica não invasiva deste processo. Em uma primeira instância, simulações numéricas e medidas experimentais são usadas para estimar a validade deste método. Com base em valores das correntes de falta fase-terra, relacionados a configurações reais de sistemas de distribuição, provenientes de simulações numéricas e disponibilizadas na literatura, são calculados os campos magnéticos em regiões pré-selecionadas próximas às linhas. A seguir, aplicam-se os conceitos relacionados a wavelets no tratamento dos sinais resultantes. É nesta etapa que, por meio da decomposição da assinatura magnética correspondente, serão obtidos os dados necessários para se correlacionar os componentes dos sinais ao diagnóstico das faltas, nos sistemas elétricos. A Análise de múltirresolução é aplicada. Além destes resultados teóricos, aqueles provenientes de uma bancada experimental são examinados. Algumas configurações canônicas foram pré-selecionadas, visando estudar a eventual influência dos aspectos geométricos nos resultados relacionados à decomposição do sinal em análise. Embora métodos analíticos pudessem ser empregados na determinação da assinatura magnética resultante, os métodos numéricos, tais como o método dos elementos finitos, foram utilizados visando agilizar a obtenção de resultados teóricos a serem avaliados. Da mesma forma, aplicativos já disponibilizados comercialmente foram utilizados na decomposição dos sinais. Esta metodologia foi aplicada, também, para identificar faltas, aplicando-se a análise da variância para os diversos níveis do detalhe wavelet. A validação da metodologia foi feita pela comparação entre os resultados simulados e obtidos experimentalmente. / A methodology based on the analysis of magnetic fields for monitoring the quality of energy in electrical systems is presented herein. Aspects referring to fault detection in electrical systems in particular are evaluated. Contrary to the traditional monitoring process, in which sensors must be physically linked to the circuits under analysis, the results are presented from a feasibility study on the use of signals arising from the resulting magnetic signature by means of the electrical systems analysis. Thus the non-invasive characteristic of this process should be pointed out. First, numerical simulations and experimental measures were used to estimate the validity of this method. Based on values of the current of phase-earth fault related to actual features of the distribution systems and derived from numeric simulations found in the literature, the magnetic fields, in pre-established regions, were calculated. Following this, the concepts related to wavelets in the treatment of resulting signals were applied. It is in this phase that, by means of the decomposition of the corresponding magnetic signature, the data necessary to correlate the signal components for the diagnosis of faults in electrical systems were obtained. A Multiresolution Analysis (MRA) was applied. In addition to these theoretical results, the results from a laboratory workbench were also examined. Some canonical features were pre-selected, aiming to study the influence of geometric aspects on the results related to the signal decomposition analyzed. Although analytical methods could be employed to determine the resulting magnetic signature, numerical methods, such as the finite element method, were used to expedite obtaining the theoretical results to be analyzed. Likewise, commercial software was also used for the decomposition of signals. This methodology was validated by comparing the measured and simulated magnetic flux density. This methodology was also applied to identify and classify faults by means of the variance curve towards the wavelet detail.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:11:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao final - Larissa Machado.pdf: 2232680 bytes, checksum: c4734e0ca68a87c9dfd0e29dda715f6f (MD5) Previous issue date: 2013-09-06 / The introduction of distributed generation (DG) in distribution systems should cause a paradigm change on the expansion planning. Few authors have been concerned about evaluating the long term impact caused by these local power sources in the distribution networks. Therefore, this paper proposes the extension of an expansion planning model for distribution systems, to include the DG problem in different regulation scenarios. The model is used to analyze the DG insertion impact in the expansion planning, as well as the impact of the regulation and market parameters associated to it. It was verified through simulation and analysis that, under the conditions established during the study, the DG may bring planning benefits, reducing the overall network expansion cost. Nevertheless, the regulation scenario and the market conditions might have a great impact on the benefits due to the DG presence. / A introdução da geração distribuída (GD) nos sistemas de distribuição deve provocar uma mudança nos paradigmas do planejamento da expansão. Poucos autores se preocuparam em avaliar qual pode ser o impacto no longo prazo da presença dessas fontes locais de potência nas redes de distribuição. Dessa forma, este trabalho propõe a ampliação de um modelo do planejamento da expansão de sistemas de distribuição, para incluir o problema da GD em diferentes cenários regulatórios. O modelo é utilizado para analisar o impacto da inserção da GD no planejamento da expansão, bem como o impacto de parâmetros regulatórios e de mercado associados a ela. Verificou-se através de simulações e análise que, sob as condições estabelecidas durante o estudo, a GD pode trazer benefícios ao planejamento, reduzindo o custo total da expansão com a rede. Porém, o cenário regulatório e as condições de mercado podem ter um grande impacto nos benefícios percebidos devido à presença da GD.