No novo ambiente do setor elétrico brasileiro, a partir das mudanças no modelo em 1993, os agentes setoriais ingressaram em um mercado altamente competitivo e, particularmente no caso dos consumidores, surgiu a possibilidade de escolha do fornecedor de energia elétrica, de acordo com regras e restrições que foram sendo alteradas com o passar dos anos. O consumidor enquadrado neste perfil, foi denominado consumidor livre, o qual, de acordo com as regras e restrições ditadas pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), passa a ter a opção por fornecimento através de outras empresas, que não a concessionária que detém a área de concessão onde o consumidor em questão está fisicamente localizado. Os demais consumidores, não qualificados como livres, permanecem cativos, ou seja, não tem a possibilidade de optar por fornecimento a partir de empresas externas à área de concessão inicial onde esteja localizado. Os estudos aqui apresentados são um importante ponto de partida para a pesquisa sobre os consumidores livres de energia elétrica e seu comportamento no mercado. Nesse sentido, o conteúdo foi estabelecido de modo a propiciar aos leitores subsídios para um melhor entendimento sobre o histórico do setor energético brasileiro, bem como sobre o ambiente de livre contratação. Tratou-se com particular ênfase os consumidores livres (CL), visando assim permitir ao potencial CL bases para um possível estudo de migração para o ambiente de contratação livre (ACL). / In the new environment of the Brazilian electric power sector, since the changes in the institutional model beginning in 1993, electrical sector agents entered into a highly competitive market, particularly in the case of the consumers which have had the possibility to choose their supplier of electricity in accordance with rules and restrictions that have been modified over the years. The consumer that fits this profile, was named free consumer whom in accordance with the rules and restrictions dictated by the National Electric Energy Agency (ANEEL), will have the option of electrical energy delivery through other companies, instead of the company that holds granting of the area where the consumer in question is physically located. The other costumers, that couldn\'t be qualified as free, remain captive, unable to choose for their supply from outside the area where the original grant is located. The studies presented here are an important starting point for research on free energy consumers and their behavior in order to provide subsidies to the readers to get a better understanding of the history of the Brazilian energy sector and the free market, with emphasis on free consumers (CL), to thereby enable the CL potential bases for a possible study of migration to the free market.

Neste trabalho é proposta uma modelagem matemática para a otimização do problema de corte de carga em sistemas de distribuição de energia elétrica radiais. O problema de corte de carga consiste em uma estratégia de reconfiguração topológica da rede elétrica para interrupção do fornecimento de energia elétrica. O objetivo principal é desligar a quantidade mínima de carga do sistema, de forma a manter restrições físicas e operacionais dentro dos limites da rede elétrica. Um segundo objetivo é alterar o mínimo possível a estrutura topológica inicial do sistema. Para isso, é feita a minimização de chaveamentos. Inicialmente foi modelado como uma programação não-linear inteira mista, e transformado em uma programação cônica de segunda ordem inteira mista, que pode ser resolvida de forma eficiente usando vários solver comerciais. O modelo matemático foi implementado dentro do ambiente de programação matemática GAMS e resolvido utilizando o solver comercial CPLEX. Testes foram realizados no sistema de distribuição de 53 barras. Os resultados encontrados evidenciam a consistência e a eficiência da modelagem proposta neste trabalho. / This research proposed a mathematical model to optimize the load shedding problem in radial distribution power systems. The load shedding problem consists in a topological reconfiguration strategy of the power grid in order to interrupt the power supply. The main goal is to disconnect the minimum amount of system loads while respecting the physical and operational restrictions of the grid. The second goal of this research was to modify as little as possible the initial topological structure of the system. To achieve this, a switching minimization was performed. First, the problem was modeled as a mixed integer nonlinear programming, and then it was transformed into a mixed integer second order cone programming using various commercial solvers. The mathematical model was implemented in the mathematical programming environment GAMS and solved using the CPLEX commercial solver. Tests were performed at the 53 nodes distribution system. The test results showed the consistency and efficiency of the model proposed in this dissertation.

Em todos os segmentos da sociedade, a utilização de equipamentos eletrônicos projetados e construídos com avançadas tecnologias eletrônicas e controlados por microprocessadores aumenta a cada dia. Na área de saúde, denominados de equipamentos eletromédicos, dão suporte aos setores de diagnóstico, tratamento ou, procedimento cirúrgico, melhorando a qualidade dos serviços e o atendimento aos pacientes. No entanto, o sucesso global do processo deverá considerar a qualidade das instalações elétricas nesses ambientes, bem como a qualidade da energia elétrica fornecida a esses equipamentos. Este trabalho tem como objetivo comprovar, por meio de pesquisa em laboratório, o risco de diagnósticos médicos baseados em informações fornecidas por equipamentos eletromédicos, alimentados em redes elétricas que não atendem às normas vigentes ou, totalmente perturbadas por outros equipamentos típicos dos ambientes médico-hospitalares. A metodologia aplicada consistiu em medições dos parâmetros referentes à qualidade de energia elétrica nos estabelecimentos assistenciais de saúde. Atenção especial foi dada ao conteúdo harmônico de tensão e aos afundamentos de tensão de curta duração produzidos por equipamentos de raios X, mamografia, tomografia computadorizada, ressonância magnética nuclear e motores elétricos de indução. Em seguida, essas perturbações foram reproduzidas em fontes de tensão específicas para essa finalidade, instaladas no Laboratório do Centro Tecnológico de Qualidade de Energia da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, conhecido como Enerq-ct. Equipamentos eletromédicos portáteis, gentilmente cedidos por diversos fabricantes nacionais, foram submetidos a esses sinais para verificação do seu desempenho. Os resultados obtidos demonstram a importância da qualidade de energia elétrica bem como, a qualidade dos serviços de manutenção nas instalações elétricas desses ambientes. / Through all segments of our society, there is a daily increase in the use of electronic equipment designed and built with advanced electronic technology and computerized control. In the health-medical area, designated electromedical equipment, they provide support to sectors in charge of diagnosis, treatment or surgical procedures, improving the quality of services and the manner patients are cared for. However, the global success of this process must take into consideration the quality of electrical installations at these facilities, as well as the electrical power supplied to the equipment. The aim of this work is to attest through laboratory research the risk of medical diagnoses based on information provided by electromedical equipment powered through electrical networks which do not meet the standards in effect, or which are completely disturbed by other equipment typical of electromedical environments. The methodology applied consisted of measurements of the parameters referring to the quality of electrical power in health care facilities. Especial attention was given to the voltage harmonic content and to short duration voltage sags caused by X-ray, mammography, computerized tomography and nuclear magnetic resonance equipment or by induction motors. Later, these disturbances were reproduced in power supplies which are specific to this objective, installed at Laboratório do Centro Tecnológico de Qualidade de Energia da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo- Energy Quality Technological Center of the Technical School of the University of Sao Paulo , known as Enerq-ct. Portable electromedical equipment, kindly supplied by national manufacturers, were subjected to these signals for assessment of their performance. The results obtained demonstrate the importance of the quality of electrical power as well as the quality of maintenance of electrical installations within these environments.

Neste trabalho é proposta uma modelagem matemática para a otimização do problema de corte de carga em sistemas de distribuição de energia elétrica radiais. O problema de corte de carga consiste em uma estratégia de reconfiguração topológica da rede elétrica para interrupção do fornecimento de energia elétrica. O objetivo principal é desligar a quantidade mínima de carga do sistema, de forma a manter restrições físicas e operacionais dentro dos limites da rede elétrica. Um segundo objetivo é alterar o mínimo possível a estrutura topológica inicial do sistema. Para isso, é feita a minimização de chaveamentos. Inicialmente foi modelado como uma programação não-linear inteira mista, e transformado em uma programação cônica de segunda ordem inteira mista, que pode ser resolvida de forma eficiente usando vários solver comerciais. O modelo matemático foi implementado dentro do ambiente de programação matemática GAMS e resolvido utilizando o solver comercial CPLEX. Testes foram realizados no sistema de distribuição de 53 barras. Os resultados encontrados evidenciam a consistência e a eficiência da modelagem proposta neste trabalho. / This research proposed a mathematical model to optimize the load shedding problem in radial distribution power systems. The load shedding problem consists in a topological reconfiguration strategy of the power grid in order to interrupt the power supply. The main goal is to disconnect the minimum amount of system loads while respecting the physical and operational restrictions of the grid. The second goal of this research was to modify as little as possible the initial topological structure of the system. To achieve this, a switching minimization was performed. First, the problem was modeled as a mixed integer nonlinear programming, and then it was transformed into a mixed integer second order cone programming using various commercial solvers. The mathematical model was implemented in the mathematical programming environment GAMS and solved using the CPLEX commercial solver. Tests were performed at the 53 nodes distribution system. The test results showed the consistency and efficiency of the model proposed in this dissertation.

O presente trabalho tem como objetivo propor uma metodologia para avaliar o impacto das diversas técnicas de repotenciação no desempenho de linhas de transmissão em regime permanente, visto que na atual literatura não existe uma análise abrangente que possa ser aplicada em qualquer linha de transmissão carente de repotenciação. A metodologia busca fornecer subsídios para escolha da técnica mais vantajosa para repotenciar uma linha, utilizando de forma extensiva, os fatores de desempenho, e de forma sintetizada, os índices de mérito agregado, que, avaliados individualmente e/ou em conjunto, propiciam informações qualificadas para as conclusões técnicas. Destaca-se que a proposição dos fatores de desempenho e dos índices de mérito são as principais contribuições deste trabalho. Para complementar a metodologia, uma análise de curtos-circuitos foi proposta. Os resultados da utilização da metodologia foram positivos, possibilitando verificar os ganhos de potência na transmissão de energia. Vale destacar a eficiência dos índices de mérito agregado, que identificaram a melhor técnica de repotenciação de forma sintetizada, resguardando a qualidade e enquadramento dos resultados nas normas regulamentadoras. / This work aims at proposing a methodology to assessing the impact of power upgrade techniques on the steady-state performance of transmission lines, since there is not anything similar to this in the technical literature. The proposed methodology aims at providing technical information to subside the choice of the best power line upgrade technique, by the extensive application of the performance factors and of the aggregate merit indices. It must be pointed out that the proposition of the performance factors and of the aggregate merit indices are the main contributions of this work. Additionally, a short circuit analysis was also proposed to assess the power upgrade techniques. The results after the method application were satisfactory and allowed verifying the surplus of power related to each upgrade technique. The contribution of the aggregate merit indices was very important to identifying the most favorable upgrade technique in a simple way, so that all statutory technical limits were not violated.

Esta dissertação trata do problema de projeto e fortalecimento de sistemas de medição, para efeito de estimação de estado em sistemas elétricos de potência. São dois os objetivos principais desta dissertação. O primeiro é o desenvolvimento e implementação, em computador, de uma metodologia para projeto e fortalecimento de sistemas de medição confiáveis que fazem uso de medidas convencionais obtidas pelo sistema SCADA e de medidas fasoriais sincronizadas. Haja vista a existência de medidas redundantes que apresentam a característica de não refletirem grande parcela de seus erros nos resíduos do estimador por mínimos quadrados ponderados, definidas em (BENEDITO et al., 2013) como medidas com elevado índice UI, o segundo objetivo desta dissertação é o desenvolvimento e implantação, em computador, de uma metodologia para projeto e fortalecimento de sistemas de medição confiáveis que, além de considerar os critérios técnicos de confiabilidade para efeito de estimação de estado, considere também o índice UI das medidas. A metodologia possibilita a obtenção de sistemas de medição confiáveis formados por medidas com índice UI baixo. Para o desenvolvimento das metodologias propostas são utilizados como base algoritmo evolutivo monobjetivo e o método para projeto de sistemas de medição que faz uso da chamada matriz HΔT, que é obtida via um processo de fatoração triangular da matriz jacobiana transposta do estimador de estado por mínimos quadrados ponderados. / This thesis focuses on the problem of metering system planning for state estimation purposes and has two main objectives. The first one is to develop a methodology for metering system planning that allows the project of reliable metering systems considering both conventional and synchronized phasor measurements. Because of the existence of redundant measurements that have the characteristics of not reflecting their errors into the residuals of the weighted least squares estimator, called in (BENEDITO et al., 2013) as measurements with high Undetectability Index (UI), the second objective of this thesis is to develop a methodology, for metering system planning, that allow the project of reliable metering systems formed by measurements with UI lower than a pre-specified value. The background to develop the proposed methodologies are evolutionary algorithms and the method to metering system planning based on the analysis of the HΔt matrix, that is obtained from the triangular factorization of the transpose Jacobian matrix of the weighted least squares estimator.

O objetivo deste trabalho é estudar a identificação, classificação, localização e setorização de faltas em redes de distribuição radiais, verificar a maneira de aplicar e integrar diversas ferramentas numéricas convencionais, assim como ferramentas de sistemas inteligentes, visando identificar a ocorrência de uma falta, classificar as fases envolvidas com a mesma, e aplicar as diversas ferramentas existentes a fim de localizar em tempo real o eventual local onde houve a ocorrência da falta, permitindo que a mesma possa ser setorizada dentro do sistema da concessionária e informada ao centro de operações, usando uma nova abordagem inteligente baseada em análise espectral de sinais. / The aim of this work is study the identification, classification, location and sectorization of a fault in distribution radial networks, check how to implement and integrate various conventional numerical tools, as well as intelligent systems based tools, to identify the occurrence of a fault, classify the phases involved with it, and apply the various tools available to locate the place where a fault was occurred in real time, enabling it to be sectorized into the utility system and informed to operational center using a new intelligent approach based on spectral signals analysis.

Em todos os segmentos da sociedade, a utilização de equipamentos eletrônicos projetados e construídos com avançadas tecnologias eletrônicas e controlados por microprocessadores aumenta a cada dia. Na área de saúde, denominados de equipamentos eletromédicos, dão suporte aos setores de diagnóstico, tratamento ou, procedimento cirúrgico, melhorando a qualidade dos serviços e o atendimento aos pacientes. No entanto, o sucesso global do processo deverá considerar a qualidade das instalações elétricas nesses ambientes, bem como a qualidade da energia elétrica fornecida a esses equipamentos. Este trabalho tem como objetivo comprovar, por meio de pesquisa em laboratório, o risco de diagnósticos médicos baseados em informações fornecidas por equipamentos eletromédicos, alimentados em redes elétricas que não atendem às normas vigentes ou, totalmente perturbadas por outros equipamentos típicos dos ambientes médico-hospitalares. A metodologia aplicada consistiu em medições dos parâmetros referentes à qualidade de energia elétrica nos estabelecimentos assistenciais de saúde. Atenção especial foi dada ao conteúdo harmônico de tensão e aos afundamentos de tensão de curta duração produzidos por equipamentos de raios X, mamografia, tomografia computadorizada, ressonância magnética nuclear e motores elétricos de indução. Em seguida, essas perturbações foram reproduzidas em fontes de tensão específicas para essa finalidade, instaladas no Laboratório do Centro Tecnológico de Qualidade de Energia da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, conhecido como Enerq-ct. Equipamentos eletromédicos portáteis, gentilmente cedidos por diversos fabricantes nacionais, foram submetidos a esses sinais para verificação do seu desempenho. Os resultados obtidos demonstram a importância da qualidade de energia elétrica bem como, a qualidade dos serviços de manutenção nas instalações elétricas desses ambientes. / Through all segments of our society, there is a daily increase in the use of electronic equipment designed and built with advanced electronic technology and computerized control. In the health-medical area, designated electromedical equipment, they provide support to sectors in charge of diagnosis, treatment or surgical procedures, improving the quality of services and the manner patients are cared for. However, the global success of this process must take into consideration the quality of electrical installations at these facilities, as well as the electrical power supplied to the equipment. The aim of this work is to attest through laboratory research the risk of medical diagnoses based on information provided by electromedical equipment powered through electrical networks which do not meet the standards in effect, or which are completely disturbed by other equipment typical of electromedical environments. The methodology applied consisted of measurements of the parameters referring to the quality of electrical power in health care facilities. Especial attention was given to the voltage harmonic content and to short duration voltage sags caused by X-ray, mammography, computerized tomography and nuclear magnetic resonance equipment or by induction motors. Later, these disturbances were reproduced in power supplies which are specific to this objective, installed at Laboratório do Centro Tecnológico de Qualidade de Energia da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo- Energy Quality Technological Center of the Technical School of the University of Sao Paulo , known as Enerq-ct. Portable electromedical equipment, kindly supplied by national manufacturers, were subjected to these signals for assessment of their performance. The results obtained demonstrate the importance of the quality of electrical power as well as the quality of maintenance of electrical installations within these environments.

O objetivo do desenvolvimento deste trabalho é tecer uma análise da viabilidade técnica - econômica da modernização do sistema de Proteção da Distribuição, comparando a utilização dos relés digitais aos quais foram incorporadas novas funções, em relação aos relés eletromecânicos e estáticos. As informações apresentadas nesse trabalho mostram que os relés digitais oferecem uma significante economia quanto ao custo de aquisição e implantação, no desenvolvimento dos projetos de aplicação e na manutenção destes equipamentos após instalados em campo. Os relés eletromecânicos tem sido largamente utilizados nos esquemas de proteção de consumidores industriais e residencias de grande porte e nos sistemas de proteção das companhias de eletricidade. Devido a quantidade de peças móveis e freqüentes re-ajustes que estes tipos de equipamentos necessitam, os mesmos demandam muitas horas dispendidas pelo pessoal de calibração e manutenção das empresas de eletricidade. A realização de Estudos de Proteção, com a parametrização destes relés muitas vezes torna-se inviável, sob o ponto de vista de sensibilidade e da coordenação das proteções, devido ao fato de que estes equipamentos possuem ajustes limitados tanto de valores de corrente de partida como na seleção de curvas tempo x corrente utilizadas para temporização das proteções, no caso de relés eletromecânicos de sobrecorrente. Durante os últimos anos, com o advento da evolução da indústria, da micro eletrônica e do desenvolvimento de softwares, os relés digitais veêm substituíndo os relés eletromecânicos e estáticos, tanto em instalações novas como também nas remodelações das instalações mais antigas, nos sistemas elétricos de proteção industrial e de empresas de eletricidade. Realizou-se uma análise quanto ao histórico dos relés de proteção, mostrando o seu desenvolvimento desde os relés mais antigos, tipos eletromecânicos, após os relés estáticos, que foram a evolução dos anteriores e finalmente estudando os relés digitais. Os relés digitais oferecem muitas vantagens se comparados com os relés eletromecânicos e estáticos, as quais serão abordandos em items específicos da revisão de literatura neste trabalho. O trabalho é finalizado com uma análise de casos, onde foram computados e analisados casos, como índices de fornecimento, custos de instalação de relés digitais em substituição à relés e sistemas eletromecânicos e estáticos, utilizados convencionalmente para a proteção em alimentadores de Subestações da Copel - Companhia Paranaense de Energia, com o objetivo de coletar-se e analisar-se, ao longo de 12 meses as reais vantagens e desvantagens da utilização destes equipamentos nos sistemas elétricos de proteção dos circuitos de distribuição de energia. / The purpose of this study is to carry out a technical and economic feasibility assessment of the updating of the Distribution Protection system, comparing the use of digital relays, to which new functions have been integrated, with electromechanical and static relays. Information hereby presented shows that digital relays are significantly cost-effective in terms of acquisition and implementation for developing application projects and in maintaining that equipment after it has been set up in the field. Electromechanical relays have been largely used in protection schemes for large-scale industrial and residential consumers, as well as in security schemes for power plant companies. Because of the large number of moving parts and frequent readjustments required by that type of equipment, many manhours must be put in by calibration and maintenance staff employed by power plant companies. Carrying out a Protection Study that establishes parameters for those relays is often unfeasible given the sensitivity and coordination of the protections, in that the equipment in question has limited adjustments, both in terms of pick-up currents values and of the selection of time curve vs. current used in the protection timer, in the case of overcurrent electromechanical relays. During the last years, with the rise of industrial evolution, microelectronics and software development, digital relays are replacing electromechanical and static relays in electrical security systems used by industrial and power plant company protection, both in new facilities and in refurbished facilities. A study was carried out on the history of protection relays showing how they developed from the older, electromechanical type after the static relays, which evolved form the former, and was concluded with the study of digital relay models. Digital relays provide significant advantages compared to electromechanical and static relays, which will be covered under specific revision items of the references provided herein. The study is concluded by assessing case studies that were accounted for and assessed, such as supply rates, installation costs of digital relays to replace electromechanical and static systems used traditionally to provide protection for COPEL´s (Power Company of the State of Paraná) Substations. The purpose was to collect and analyze, over a 12-month period, the actual advantages and disadvantages of using that type of equipment in electrical systems that provide circuit protection for power distribution.

No novo ambiente do setor elétrico brasileiro, a partir das mudanças no modelo em 1993, os agentes setoriais ingressaram em um mercado altamente competitivo e, particularmente no caso dos consumidores, surgiu a possibilidade de escolha do fornecedor de energia elétrica, de acordo com regras e restrições que foram sendo alteradas com o passar dos anos. O consumidor enquadrado neste perfil, foi denominado consumidor livre, o qual, de acordo com as regras e restrições ditadas pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), passa a ter a opção por fornecimento através de outras empresas, que não a concessionária que detém a área de concessão onde o consumidor em questão está fisicamente localizado. Os demais consumidores, não qualificados como livres, permanecem cativos, ou seja, não tem a possibilidade de optar por fornecimento a partir de empresas externas à área de concessão inicial onde esteja localizado. Os estudos aqui apresentados são um importante ponto de partida para a pesquisa sobre os consumidores livres de energia elétrica e seu comportamento no mercado. Nesse sentido, o conteúdo foi estabelecido de modo a propiciar aos leitores subsídios para um melhor entendimento sobre o histórico do setor energético brasileiro, bem como sobre o ambiente de livre contratação. Tratou-se com particular ênfase os consumidores livres (CL), visando assim permitir ao potencial CL bases para um possível estudo de migração para o ambiente de contratação livre (ACL). / In the new environment of the Brazilian electric power sector, since the changes in the institutional model beginning in 1993, electrical sector agents entered into a highly competitive market, particularly in the case of the consumers which have had the possibility to choose their supplier of electricity in accordance with rules and restrictions that have been modified over the years. The consumer that fits this profile, was named free consumer whom in accordance with the rules and restrictions dictated by the National Electric Energy Agency (ANEEL), will have the option of electrical energy delivery through other companies, instead of the company that holds granting of the area where the consumer in question is physically located. The other costumers, that couldn\'t be qualified as free, remain captive, unable to choose for their supply from outside the area where the original grant is located. The studies presented here are an important starting point for research on free energy consumers and their behavior in order to provide subsidies to the readers to get a better understanding of the history of the Brazilian energy sector and the free market, with emphasis on free consumers (CL), to thereby enable the CL potential bases for a possible study of migration to the free market.