Orientador: Falcondes José Mendes de Seixas / Co-orientador: Dionízio Paschoareli Júnior / Banca: Fábio Berequini Leão / Banca: Rogério Andrade Flauzino / Resumo: Este trabalho apresenta análises do impacto da conexão de sistemas fotovoltaicos conectados à rede de distribuição na qualidade de energia elétrica em três consumidores de uma cidade aonde está se iniciando um projeto de Smart City. É utilizado como referência para as análises o módulo 8 dos Procedimentos de Distribuição (PRODIST). As análises realizadas são de grande importância para se ter uma avaliação de como a qualidade da energia elétrica dos consumidores será afetada quando os sistemas fotovoltaicos forem conectados as suas residências, aos seus estabelecimentos ou até as suas industrias. Os conceitos apresentados no levantamento bibliográfico foram utilizados para a compreensão tanto da temática de Smart Cities e Smart Grid, como dos problemas de qualidade de energia elétrica que foram analisados. Os resultados das medições de qualidade de energia são analisados a partir de uma comparação dos parâmetros encontrados antes e após a instalação dos sistemas fotovoltaicos nos consumidores. Ao se observar as diferenças entre os resultados foi possível concluir quais foram os impactos causados pela presença da fonte de geração distribuída em questão / Abstract: This paper presents analysis of the impact of PV systems connected to the distribution network in the electric power quality in three consumers in a city where is launching a Smart City project. It is used as a reference for the analysis the module 8 of Distribution Procedures (PRODIST). The analyzes are of great importance to have an evaluation of how the consumers power quality will be affected when PV systems are connected to their homes, their businesses or even to their industries. The concepts presented in the literature were used for the understanding subjects such as Smart Cities, Smart Grid and power quality problems. The results of power quality measurements are analyzed from a comparison of estimated coefficients before and after the installation of photovoltaic systems on consumers. By observing the differences between the results it was possible to conclude which the impacts were caused by the presence of the source of distributed generation in question / Mestre

O mercado das distribuidoras de energia elétrica é composto por consumidores cativos, especiais potencialmente livres e potencialmente livres. Neste trabalho, considera-se consumidores cativos aqueles com demanda menor que 500kW, especiais potencialmente livres aqueles com demanda igual ou superior a 500kW e menor que 3MW e potencialmente livres aqueles com demanda igual ou superior a 3 MW. De acordo com a Lei no 9427 de 1996, consumidor especial é qualificado segundo o critério de demanda contratada, ou seja, com demanda igual ou superior a 500 kW. Esse consumidor tem a alternativa de migrar para o mercado livre, desde que adquira energia somente de fontes incentivadas, como, pequenas centrais hidroelétricas, eólicas, biomassa e solar. Esta alternativa de migração resulta em uma fonte de incerteza nos estudos de mercado da distribuidora e, consequentemente, no volume de energia a ser adquirida para atendimento de seu mercado. A metodologia tradicional de projeção de mercado de energia elétrica da classe industrial não considera o consumidor especial de forma explícita. Neste sentido, o presente trabalho apresenta uma metodologia para projeção de mercado da classe industrial a longo prazo, considerando os consumidores especiais. Para avaliar o efeito desta migração sobre o mercado das distribuidoras foi construído um modelo de simulação, que contempla a decisão dos consumidores especiais. Com base no modelo proposto, são apresentados cenários de projeção de mercado, que comprovam a necessidade de considerar os consumidores especiais de forma explícita nos estudos de mercado e os efeitos na evolução do mercado das distribuidoras. / The market for power utilities consists of captive consumers, special potentially free and potentially free. Here, one considers captives consumer, those with less than 500kW demand, special potentially free, those with demand greater than or equal to 500kW and less than 3 MW, and potentially free, those with demand greater than or equal to 3 MW. According to Law n. 9427 of 1996, special consumer is qualified according to the contracted demand criteria with demand equal to or greater than 500 kW. This consumer has the option to migrate to the free market, provided that they acquire energy only from encouraged sources, such as small hydropower, windpower, biomass power and solar power. This alternative of migration leads to an uncertainty in the power utilities market research and, consequently, in the amount of energy to be purchased to supply their market. The traditional methodology of forecasting the market the electrical energy for industrial class does not consider the particular consumer explicitly. In this sense, this work presents a methodology for forecasting the market for industrial class long-term, considering the special consumers. In order to evaluate the effect of migration on the distribution market, a simulation model was built, which includes the decision of the special consumers. Based on the proposed model, one presents scenarios of market forecasting, establishing the need to consider the special consumers explicitly in power utilities market research and its effects on evolution of market distribution.

Os Sistemas de Distribuição de Energia Elétrica (SDEE) estão constantemente expostos à ocorrência de faltas, o que torna de primordial importância para as concessionárias que estas sejam localizadas com rapidez e precisão. Com isso, a degradação da confiabilidade do sistema e as perdas econômicas são minimizadas. Com este intuito, diversas pesquisas vêm sendo conduzidas nas últimas décadas tendo em vista o desenvolvimento de métodos computacionais para Localização de Faltas (LF) em SDEE. Embora as técnicas disponíveis atualmente sejam capazes de estimar a distância das faltas com relativa exatidão, algumas características intrínsecas aos SDEE ainda impõem limitações à LF em alimentadores radiais. Em geral, o aspecto econômico requer o uso de dados provenientes de um único terminal de medição. Ainda, a quantidade significativa de ramais laterais tipicamente presentes nos SDEE faz com que o problema das múltiplas estimativas da LF seja considerado como a principal limitação à efetividade das técnicas existentes na atualidade. Neste contexto, este trabalho apresenta uma metodologia baseada na análise dos transitórios de alta frequência gerados pelas faltas, a qual é capaz de fornecer uma estimativa única para a LF em SDEE ramificados a partir de medições somente no terminal local. O ramal em falta e a distância da falta em relação ao terminal de medição são determinados através da comparação entre as frequências características identificadas no espectro do transitório, e as frequências teóricas calculadas para os possíveis caminhos de propagação. Uma das principais contribuições deste trabalho consiste na formulação de um modelo detalhado das linhas de distribuição desequilibradas. A formulação proposta é baseada na modificação nas equações de Carson, considerando a dependência da frequência e a inclusão dos efeitos pelicular e da corrente de retorno pela terra para altas frequências. Como resultado, esta abordagem permite uma maior exatidão na determinação dos parâmetros modais que descrevem a propagação de transitórios em SDEE desequilibrados, eliminando as aproximações adotadas pela maioria das técnicas propostas na literatura atual. A técnica proposta foi avaliada considerando simulações de faltas nos alimentadores IEEE 13 e 34 barras através do ATP/EMTP. Os resultados apresentados incluem diversos cenários de faltas, bem como a comparação com um método de LF para SDEE considerado estado da arte atualmente. / Electric power distribution systems (EPDS) are continuously exposed to faults, therefore fast and accurate fault location is of paramount importance for utilities. Thus, degradation of system reliability and economic losses are minimized. In this sense, several studies have been conducted in the last decades aiming to the development of computational methods for Fault Localization (FL) in EPDS. Although the currently available techniques are able to estimate fault distance with relative accuracy, some intrinsic characteristics of EPDS still impose limitations to FL in radial feeders. In general, the economic aspect requires use of data from one-terminal measurements. Also, typical EPDS have a large number of branches, which makes the problem of multiple FL estimates the main limitation to the effectiveness of the existing techniques. In this context, this work presents a methodology based on the analysis of the high frequency transient generated by faults, which is able to provide a unique FL estimate in branched EPDS by using only one-terminal measurements. The faulted branch and the fault distance from the measurement terminal are determined by correlating the characteristic frequencies identified in the transient spectrum and theoretical frequencies calculated for the possible propagation paths. One of the main contributions of this work is the formulation of a detailed model of unbalanced distribution lines. The proposed formulation is based on the modification of Carson’s equations, considering frequency dependence and inclusion of skin effects and the ground current return at high frequencies. As a result, this approach allows a greater accuracy in determining the modal parameters that describe the transients’ propagation in unbalanced EPDS, thus eliminating the approximations adopted by most of the techniques proposed in the current literature. The proposed technique was evaluated considering fault simulations in the IEEE 13 and 34 nodes feeders through the ATP/EMTP. Results presented include several fault scenarios as well as the comparison with a FL method for SDEE currently considered as the state of the art.

Os afundamentos de tensão são distúrbios que afetam grandemente a qualidade da energia fornecida aos consumidores, se mostrando especialmente danosos para os consumidores industriais que dependem de tensões em níveis adequados para a continuidade de seus processos de fabricação. O desempenho das redes elétricas frente aos afundamentos de tensão é usualmente mensurado através de indicadores, que dentre outros propósitos, fornecem as informações necessárias ao planejamento de ações voltadas à mitigação dos efeitos dos afundamentos de tensão causados por faltas. Em geral, as regiões da rede vulneráveis a este tipo de distúrbio são identificadas através de medições em pontos de interesse ao longo da rede. No entanto, esta abordagem se mostra restritiva, pois abrange áreas pontuais e intervalos de tempo pouco representativos. Neste contexto, o presente trabalho propõe uma metodologia para estimar os indicadores de afundamentos de tensão, utilizando medições em um único terminal da rede. A técnica é baseada na determinação da localização das faltas para estimar as magnitudes dos afundamentos em todos os nós da rede. Estas informações são utilizadas para caracterizar o desempenho dos sistemas de distribuição em relação aos afundamentos de tensão que ocorrem em um dado período de estudo. A validação da metodologia foi efetuada a partir de simulações de faltas nos sistemas testes IEEE 13 nós e 34 nós. Os testes incluem a análise da sensibilidade da técnica frente a variações no carregamento da rede, considerando diversos cenários de faltas. / Voltage sags are disturbances that greatly affect the power quality supplied to customers and are especially damaging to industrial customers which rely on adequate voltage levels for the continuity of manufacturing processes. Electrical networks’ performance against voltage sags is usually measured by indices that among other purposes, provide the necessary information for planning actions aiming to mitigate the effects of voltage sags caused by faults. In general, areas vulnerable to this type of disturbance are identified by measurements at points of interest along the network. However, this approach is restrictive, since it covers punctual areas and reduced time intervals. In this context, this work proposes a methodology for estimating voltage sags indices using measurements at a single terminal. The technique is based on the fault location to estimate the magnitudes of voltage sags in all network nodes. This information is used to evaluate the performance of distribution systems in relation to the occurrence of voltage sags in a given period of study. The method’s validation was performed by fault simulations in the IEEE 13 node and 34 node test systems. The tests include a sensitivity analysis considering load variation and several fault scenarios.

No novo contexto do setor elétrico brasileiro, as concessionárias passam a ter uma nova postura quanto à gestão. A energia elétrica, como produto, como negócio, deve levar lucro às empresas concessionárias. Começam a dar mais importância aos custos, entendendo que vários aspectos técnicos devem ser analisados, visando reduzir perdas substanciais. Assim sendo, o transformador de potência assume uma posição destacada, considerando sua posição estratégica no sistema elétrico, fundamental no processo de transporte e entrega de energia elétrica. Por este motivo vem despertando o interesse no desenvolvimento de estudos e pesquisas no sentido de aumentar sua vida útil. O método de Análise da Resposta em Frequência da impedância do transformador permite obter a “assinatura” do mesmo, a fim de verificar futuras degradações. Este método é adotado por várias empresas em todo o mundo, há mais de três décadas. Embora sua ampla aplicação entre muitas técnicas utilizadas na monitoração e análise de falhas em equipamentos, até agora não houve consenso na interpretação dos resultados obtidos por este método. A dificuldade de correlacionar parâmetros com prováveis falhas tem suscitado pesquisas para obtenção de resultados confiáveis e de interpretação fácil. Este trabalho objetiva determinar um modelo elétrico que represente a característica da resposta em frequência para fins de armazenamento de dados e simulações. A partir de dados reais do teste de resposta em frequência da impedância inseridos no modelo proposto, através de um programa computacional, foi verificada a confiabilidade nas respostas obtidas, comparadas com as reais. Os resultados obtidos asseguram que o modelo proposto é viável de ser aplicado. / In the new context of the Brazilian electric industry, the electric power provider companies have adopted a new administration posture. The electric power, as a product and business, should make the companies profitable. They have been paying more attention to the costs, .learning that many technical aspects should be analyzed in order to reduce substantial losses. Therefore, the power transformer takes an outstanding position, considering its strategic position in the electric system and being essential in the process of transport and delivery of the electric power. For this reason, there has been an interest in the development of studies and research in order to increase its useful life. The method of Frequency Response Analysis of impedance of the power transformer permits to obtain reference parameters of this one, in order to verify future degradations. This method has been adopted by many companies throughout the world for over three decades. Despite its wide application among several techniques used in the supervision and analysis of faults of equipments, there has been no consensus in the interpretation of the results obtained by this method so far. The difficulty of correlating the parameters with probable faults have increased research in order to obtain reliable results and of easy interpretation. This study aims to determine an electric model that represents the characteristic of the frequency response in order to store data and simulations. Starting from the real data of the FRA test inserted in the proposed model through a computer program, the reliability of the obtained responses were verified and compared with the real data. The obtained results assure that the proposed model is viable and can be applied.

Orientador: Sérgio Kurokawa / Banca: Luiz Fernando Bovolato / Banca: Afonso José do Prado / Resumo: Esta dissertação descreve um processo alternativo para decompor uma linha de transmissão trifásica, simétrica e não transposta nos seus modos exatos por meio da utilização de duas matrizes de transformação. A primeira é a matriz de Clarke que desacopla a linha em suas componentes a, ß e zero. A componente ß é um modo exato enquanto que as componentes a e zero são acopladas. Em seguida, as componentes a e zero são representadas por uma linha bifásica que pode ser decomposta em seus modos exatos por meio de uma matriz de transformação adequada, cujos elementos podem ser sintetizados, no domínio do tempo, por técnicas de aproximações por curvas. O método pretende unir as vantagens da matriz de transformação exata (que produz modos exatos) com as vantagens da matriz de Clarke, que é real, independente da freqüência e facilmente representável em programas que realizam simulações de transitórios, como é o caso do EMTP. Assim, o método pode ser utilizado em situações em que o acoplamento entre as componentes a e zero não possa ser desconsiderado. O processo foi utilizado para simular a energização de uma linha trifásica, sem transposição, com um plano de simetria vertical, 440 kV e comprimento de 500 km que foi representada no domínio modal por meio do método proposto e também por meio do uso da matriz de autovetores (como sendo a matriz de decomposição modal). O método é coerente, pois foram obtidos resultados semelhantes com os dois métodos de decomposição modal, enquanto que com o uso somente da matriz de Clarke, verificou- se certa diferença em relação aos valores esperados. / Abstract: This dissertation describes an alternative procedure to decompose a non-transposed threephase transmission line into exact modes, by using two transformation matrices. The first one is Clarke's matrix, which separates the line into quasi-modes a, ß e zero. The ß component is an exact mode while a and zero are coupled. After that, the coupled components are represented by using a two-phase transmission line without a vertical symmetry plane that can be decomposed with a modal transformation matrix whose elements can be achieved, in timedomain, through standard curve-fitting techniques. The method intends to join the Clarke's matrix advantages which crucial aspect is being real, frequency-independent and easily represented in computational transient programs (EMTP) with eigenvector's matrix used in situations where the coupling between a and zero components cannot be disconsidered. The process was used to energize a three-phase transmission line with a vertical symmetry plane, which nominal voltage is 440kV and its length, 500km. It was represented in the modal domain by considered method and, on the other hand, by using eigenvector's matrix (as being the decomposition matrix). In fact, the obtained results had shown that the method is coherent, because it is obtained similar results with the application of the two mentioned modal decomposition methods, whereas with the use of Clarke's matrix, a perceptible difference in relation to the expected values was verified. / Mestre

Orientador: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Ruben Augusto Romero Lazaro / Banca: Antonio Padilha Feltrin / Banca: Elizete de Andrade Amorim / Banca: Roberto Chouhy Leborgne / Resumo: Nos estudos de planejamento da operação de sistemas de energia elétrica a formulação e solução dos problemas de despacho econômico-ambiental e multi-área são considerados dois problemas de otimização desafiadores. Neste trabalho propõem-se dois novos modelos matemáticos que visam contribuir e contornar algumas desvantagens dos modelos existentes na literatura para os problemas de fluxo de potência ótimo ativo-reativo econômico- ambiental (FPOAREA), e uma formulação integrada para problema multi-área (FPOAREA- MA). No FPOAREA propõe-se uma formulação eficaz para obter um compromisso adequado entre os custos de geração e de emissão, através de um paradigma baseado em normalização inequívoca (PBNI). Ao contrário dos métodos comumente utilizados, que são principalmente aplicáveis a problemas de FPO simples (despacho econômico, despacho econômico com restrições de segurança, etc.), na abordagem PBNI, ao invés de usar um custo do controle da poluição com base na potência máxima (CCPBPM), utiliza-se um custo de controle adaptativo da poluição (CCAP), que representa o custo de controle baseado na topologia atual de operação da rede. A principal contribuição desse paradigma é utiliza a teoria da normalização para o FPO econômico-orientado, o FPO ambiental-orientado, e até mesmo para o fator CCAP. No modelo proposto para o FPOAREA-MA em vez de usar metodologias de decomposição descritas na literatura que têm várias desvantagens e problemas de coordenação, uma formulação integrada que considera as restrições ambientais é proposta. Esta formulação integrada foi desenvolvida com base nos conceitos de modelos centralizados e descentralizados. Este modelo pode ser facilmente resolvido através de solvers comerciais e a sua resposta é precisa, e os resultados obtidos podem ser usados em mercados de eletricidade, planejamento de linhas de interconexões entre sistemas vizinhos, etc. Para mostrar... / Abstract: In a power system, the economic and emission dispatch and multi-area-based problems are considered as the two most challenging optimization problems. This work presents two novel mathematical models to address some drawbacks of the existing models in the domain of the aforementioned problems, including an economic and emission active- reactive optimal power flow (AROPF), and an integrated formulation for multi-area environmentally-constrained AROPF. In order to obtain an effective formulation to make an appropriate compromise between cost and emission, an unequivocal normalization-based paradigm (UNBP) is presented that solves the dynamic economic and emission AROPF problems. Unlike the commonly used methods, which are mostly applicable to simple OPF problems (economic dispatch, security-constrained economic dispatch, etc.), in the UNBP approach, rather than using a maximum output-based pollution control cost (MOPCC), an adaptive pollution control cost (APCC) is employed, which is a topology-based control cost is used. The main contribution of this paradigm is to make use of the normalization theory for the economic- oriented OPF, the environment-oriented OPF, and even for the APCC factor. In addition, in this work a multi-area active-reactive optimal power flow (MA- AROPF) is proposed. In the MA-AROPF model, instead of using decomposition methodologies that have several disadvantages and shortcomings, an integrated formulation that considers the environmental constraints is proposed. This integrated formulation has been created based on the concepts of centralized and decentralized models. This model can be easily solved via commercial solvers and because of its precise answer, it can be used in electricity markets, tie line planning, etc. In order to show the easy implementable characteristic of the MA-AROPF, it is applied on a tie line planning problem. In this work, in order to obtain optimal tie lines, the planning is performed under ... / Doutor

Orientador: Pedro Magalhães Sobrinho / Coorientador: Jamil Haddad / Banca: Celso Eduardo Tuna / Banca: Teófilo Miguel de Souza / Banca: Roberto Akira Yamachita / Banca: Christian Jeremi Coronado Rodriguez / Resumo: O Programa de Eficiência Energética (PEE) das distribuidoras de energia elétrica é, atualmente, o principal mecanismo de destinação de recursos para a promoção do uso racional de energia no Brasil. Ao longo do período de 2000 a 2017, este instrumento proporcionou importantes alterações, como a implementação da Lei nº 12.212/2010, que determinou a aplicação da maior parcela dos recursos aos projetos de iluminação, troca de refrigeradores, reforma das instalações elétricas e aquecedores destinados a população de baixa renda. Neste contexto, para este estudo, foi desenvolvido um Software de Análise PEE responsável pela seleção das informações dos relatórios propostos e realizados do PEE, disponibilizado pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), possibilitando o acesso às informações relevantes contidas nos projetos. Em posse desses dados, foi possível determinar a economia de energia total de 3.190,12 GWh e redução de demanda na ponta de 1.168,05 MW para o período de análise abordado de 2009 a 2015, para os usos finais em iluminação e refrigeração. Na sequência do estudo, foi realizada uma avaliação sobre o impacto ambiental relacionado à redução de emissão de CO2, com a aplicação da metodologia proposta para o PEE da ANEEL, e pode-se verificar que foi evitada a emissão total de 1.244.457,02 tCO2 para o uso final em iluminação e 169.570,05 tCO2 para refrigeração (refrigerador), totalizando 1.414.027,07 tCO2 ao longo do período de 2009 a 2015. O foco principal desse estu... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The Energy Efficiency Program (PEE) of energy distributors is currently the main mechanism for allocating resources for the advancement of rational energy use in Brazil. Over the period from 2000 to 2017, this tool has undergone important changes, such as the implementation of Law 12,212 / 2010, which has determined the application of most of the resources to lighting projects, fridge replacement, electrical and heaters installation aimed at a low-income population. In this context, a PEE Analysis Software was developed for this study, which was used to select information from PEE proposed and performed reports, provided by the National Electric Energy Agency (ANEEL), allowing access to the relevant information contained in the projects. Based on these data, it was possible to determine a total energy saving of 3,190.12 GWh and demand reduction at peak of 1,168.05 MW for the analysis period from 2009 to 2015. Following the study, it was conducted an assessment on the environmental impact related to CO2 emission reduction, with the application of the methodology proposed for the ANEEL PEE, and it can be verified a total emission of 1,244,457.02 tCO2 for the end use in illumination and 169,570.05 tCO2 for cooling (fridge), totalizing 1,414,027.07 tCO2 over the period from 2009 to 2015. The study main focus was the development of the new Cost-benefit Ratio (RCB), where an RCB between 0.10 and 0.18 was obtained for the end use in lighting for traditional calculations and RCB between 0.08 to 0.17 adopting the Certified Emissions Reductions (CERs) calculated with the reduction of CO2, proving that both results were lower than the maximum established by ANEEL, thus providing a significant contribution to the other SES projects. For the end use in cooling, the results presented a traditional RCB between 0.97 and 1.62 and, increasing the CERs, ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

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: Dionizio Paschoareli Júnior / Banca: Júlio Borges de Souza / Banca: Marcelo Gradella Villalva / Resumo: Esta pesquisa tem como objetivo principal apresentar uma alternativa aos circuitos de iluminação pública convencionais, através de Microssistemas Isolados de Geração e Distribuição de Energia Elétrica (MIGDI), alimentados em corrente contínua, por meio de painéis fotovoltaicos. O circuito proposto é radial e conformado por vinte nós, que compõem um circuito de iluminação de um loteamento urbano composto de 293 nós no total. Para a alocação da geração distribuída (GD), foi solucionado um problema de Programação Quadrático Inteiro Misto (PQIM), através da linguagem de modelagem algébrica AMPL (Modeling Language for Mathematical Programming), utilizando o solver CPLEX, que faz uso do algoritmo de otimização clássica Branch and Bound (B&B). É feita uma análise comparativa considerando aspectos técnicos, construtivos, ambientais e econômicos, considerando o investimento inicial para o circuito proposto para a conexão com lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão (VSAP) de 70 W e 220 Vca, normalmente usadas em iluminação pública, e a tecnologia LED (Light - Emitting Diode) de 30 W de alto brilho de 12 e 24 Vcc. É estimado um tempo de retorno (payback) para um horizonte de vinte cinco anos (vida útil dos painéis solares fotovoltaicos), para determinar o ganho e economia obtida com a troca de lâmpada VSAP por LED no circuito proposto / Abstract: This research presents an alternative to conventional street lighting circuits through a Microsystem Isolated Generation and Distribution of Electric Power (MIGDI) fed by direct current through photovoltaic panels. The proposed radial circuit is formed of 20 points of lighting, which comprises a subdivision of an urban lighting circuit composed of 293 nodes in total. For the allocation of distributed generation (DG), a Mixed Integer Quadratic Programming (PQIM) was solved using algebraic modeling language AMPL ( Modeling Language for Mathematical Programming ) in the CPLEX solver, which uses optimization algorithm classical Branch and Bound ( B & B ). A comparative analysis, considering technical, constructive, environmental and economic aspects is made, from an initial investment, comparing vapor lamps high pressure sodium ( HPS ) of 70 W, 220 Vac, normally used in public lighting, and LED ( Light - Emitting Diode) technology 30W high brightness, 12 and 24 Vdc . Time of return ( payback ) for a horizon of twenty five years ( lifetime of photovoltaic solar panels) is estimated to determine the savings from the replacement of HPS lamp by LED technology in the proposed circuit / Mestre