Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Banca: Rubén Augusto Romero Lázaro / Banca: Jose Roberto Sanches Mantovani / Banca: Edgar Manuel Carreño Franco / Banca: Carlos Alberto Castro Júnior / Resumo: Dentre as profundas mudanças que os sistemas de distribuição de energia elétrica vêm experimentando nas últimas décadas, a crescente penetração da Geração Distribuída (GD) representa ainda uma série de desafios técnicos para as redes de distribuição tradicionalmente concebidas. Essa tendência na alteração do paradigma de concepção, planejamento e operação das redes de distribuição de energia elétrica tem suscitado a necessidade de inovação nas metodologias e ferramentas computacionais de análise. Assim, este trabalho procura investigar as potencialidades das meta-heurísticas de otimização multiobjetivo (OM) como ferramenta para a análise de impacto da penetração da GD nas redes de distribuição de média tensão. Esse esforço pode ser dividido em duas etapas: a primeira concentrada sobre as técnicas de solução de modelos de OM e a segunda dirigida para o estudo do impacto causado pela GD em aspectos técnicos da rede de distribuição, como nível de tensão, curto-circuito e capacidade, considerando-se o problema de planejamento da expansão das redes de distribuição. Quanto ao estudo das técnicas de OM, fez-se um conjunto de investigações sobre os conceitos de otimização multiobjetivo, os principais métodos baseados em meta-heurísticas e na aplicação de OM a problemas de sistemas de potência, especialmente os relacionados à inserção da GD nas redes de distribuição. Foram implementados os métodos Nondominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II), baseado em Algoritmos Genéticos, e Busca Tabu multiobjetivo (BTMO). Finalmente, desenvolveu-se no âmbito desta tese o algoritmo Multi- objective Evolutionary Particle Swarm Optimization (MEPSO) com o objetivo de explorar os ganhos de desempenho verificados com a meta-heurística híbrida... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The Distributed Generation (DG) plays an important role in the profound changes that distribution power systems are facing in the last decades. The impacts caused by high DG penetration are still a challenge for traditional distribution networks. Then, there is a need for innovation and development of computational tools for system analysis considering the new trends for designing, planning and operating distribution networks. This work investigates the potential of meta-heuristics for multi-objective optimization (MO) to evaluate the impact of the penetration of DG in medium voltage distribution networks. The research may be divided in two parts: firstly, the study is focused on the techniques for solving MO problems and the second part aimed to evaluate the impact of DG on technical aspects of the distribution network, such as voltage levels, short-circuit and current capacity, considering the problem of expansion planning of the distribution network. Regarding the study of the techniques of MO, the concepts of multi-objective optimization was investigated as well as the main meta- heuristic based methods and the application of the MO to power systems problems, especially those related to the integration of DG in distribution. Two methods were implemented: the Nondominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II), based on Genetic Algorithms and a multi-objective Tabu Search (MOTS). Finally, the algorithm of a Multi-objective Evolutionary Particle Swarm Optimization (MEPSO) was developed within this thesis in order to exploit the performance gains observed with the hybrid meta-heuristic Evolutionary Particle Swarm Optimization (EPSO) in single-objective optimization problems. Concerning the study of the impact of DG, a methodology for analysis of the Pareto front was proposed which allows, in addition to obtaining... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Coorientador: Carlos Roberto Minussi / Banca: Jose Roberto Sanches Mantovani / Banca: André Nunes de Souza / Resumo: As perdas de energia elétrica por fraudes, ligações clandestinas ou erro na medição são denominadas Perdas Não-Técnicas ou Perdas Comerciais e seu combate tem sido prioridade quer por empresas concessionárias de distribuição de energia elétrica, quer por órgãos reguladores. Nesse contexto, neste trabalho, implementa-se computacionalmente um sistema inteligente híbrido intercomunicativo específico que se baseia no emprego de diferentes técnicas oriundas da área de sistemas inteligentes tais como redes neurais e lógica fuzzy em módulos independentes e que se comunicam entre si. O sistema é baseado em três pilares: extração automática de conhecimento a partir da base de dados da concessionária, incorporação na metodologia do conhecimento e experiência de especialistas e, em último, consultas na base de dados por características específicas de cada cliente. A metodologia utiliza simultaneamete inúmeros dados reais de entrada de natureza diversa e combina várias técnicas a fim de verificar o risco percentual de cada cliente de possuir alguma anomalia que implique em perda comercial. Além dos dados cadastrais e do histórico de consumo mensal dos clientes, comumente utilizados pelos trabalhos orientados à detecção de perdas comerciais, a metodologia proposta utilizou também dados adicionais tais como a lista de nomes e de atividades suspeitas. A utilização de dados adicionais possibilitou uma melhoria na detecção de clientes anômalos, grande parte dos quais seriam possivelmente considerados normais pelos trabalhos da literatura avaliada. Neste trabalho, pretende-se detectar as perdas comerciais de maneira mais rápida e precisa possível. Investigações adicionais devem ser feitas posteriormente para encontrar quais são as causas que culminaram em altas perdas comerciais em... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Electrical energy losses due to theft, fraud or error in the measurement are called Non-Technical Losses and their reduction has been a priority utilities power and by regulators. In this context, this paper presents the computational implementation of an intelligent hybrid system that combines techniques such as neural networks and fuzzy logic. The system is based on three pillars: knowledge extraction from the database utility, incorporating the methodology of knowledge and experience of experts and queries the database for specific features of each client. The methodology uses several simultaneous input of diverse nature and combines several techniques to verify the percentage risk of each customer to have some problem to configure non-technical losses as fraud, defective in the measurement system. In this paper, the main objective is to locate the focus of the problem more quickly. Further investigations should be made later to find what are the causes that resulted in high nontechnical losses in a feeder or in a specific region. This work covers the registered customers at utilities power, especially residential... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Banca: Falcondes Jose Mendes de Seixas / Banca: Dionizio Paschoareli Junior / Banca: Luiz Carlos de Freitas / Banca: João Batista Vieira Junior / Resumo: Esta tese apresenta o desenvolvimento e os principais resultados para um retificador monofásico pré-regulador "boost" para aplicação em sistema trólebus, possibilitando sua alimentação em corrente alternada (CA) ou em corrente contínua (CC), mantendose o sistema tradicional de distribuição da alimentação a dois fios. A estrutura proposta é composta por um retificador monofásico convencional, conectado a um conversor "boost" entrelaçado com cinco células, operando no modo de condução descontínua (MCD), reduzindo as perdas de comutação no diodo "boost", interferências eletromagnéticas (EMI - electromagnetic interference) e propiciando o controle de forma simples, robusta e confiável para a estrutura. Além disso, devido às características das linhas de distribuição, a estrutura proposta pode atuar como conversor CA para CC ou CC para CC, fornecendo nível de tensão dentro da faixa adequada para o barramento CC. Quando alimentado pelo sistema em CA monofásico, o conversor propicia elevado fator de potência com reduzida distorção harmônica total de corrente (DHTi), atendendo plenamente às restrições da norma internacional IEC 61000-3-4. Adicionalmente, uma técnica de correção para a corrente de entrada, utilizando referência da tensão de entrada, é utilizada para garantir os baixos níveis de distorção harmônica, uma vez que a operação do pré-regulador retificador "boost" entrelaçado em MCD ocorre com reduzido ganho estático. Para a implementação do controle da regulação de tensão e correção da corrente de entrada, é empregado um dispositivo FPGA (field programmable gate array) utilizando linguagem de descrição de hardware (VHDL - verilog hardware description language). Utilizando o mesmo dispositivo FPGA, foi desenvolvido um controle de gerenciamento da operação, promovendo a comutação automática quando... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This thesis presents the development and experimental analysis of a special input stage converter for a Trolleybus type vehicle allowing its operation in AC (two wires, singlephase) or DC distribution networks. The proposed input stage architecture is composed by a conventional single-phase rectifier connected with a five interleaved boost rectifiers operating in discontinuous conduction mode (DCM), avoiding commutation boost diode losses, electromagnetic interference (EMI) and promoting simple control actions, robustness and reliability for the structure. Furthermore, due to the power lines characteristics, the proposed input power structure can act as AC to DC or as DC to DC converter providing a proper DC output voltage range required to the DC bus. When operating as AC to DC, the converter is capable to provide high power factor with reduced input current harmonic distortion, complying with the imposed restrictions by IEC 61000-3-4 standard. In addition, a special input current correction technique, using input voltage reference, is employed in order to achieve low harmonic distortions considering operation with low voltage static gain for the DCM interleaved boost rectifier pre-regulator. For implementation of the output voltage control and input current correction was used a field programmable gate array (FPGA) device with verilog hardware description language (VHDL). In addition using the same FPGA device, a management control system was implemented, promoting the required automatic operation changes when the vehicle is commuted from the DC power supply to the AC power supply and viceversa, keeping the original electrical DC bus characteristics for the trolleybus. After a brief review, a development work process is presented, containing the design methodology with all needed mathematical expressions, simulations, control circuits, as well as a 3D Computer-Aided Designs... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor