Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-03-15T17:26:40Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AnaliseNaoParametrica.pdf: 5858237 bytes, checksum: 2ad3f6f508cede019d85d5bec0b35c8f (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-03-22T14:04:50Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AnaliseNaoParametrica.pdf: 5858237 bytes, checksum: 2ad3f6f508cede019d85d5bec0b35c8f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-22T14:04:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AnaliseNaoParametrica.pdf: 5858237 bytes, checksum: 2ad3f6f508cede019d85d5bec0b35c8f (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / Atualmente, o uso de cargas não lineares e equipamentos baseados em eletrônica de potência nas instalações residenciais, comerciais e industriais estão contribuindo para o aumento significativo dos níveis de distorção harmônica de corrente e, consequentemente de tensão, conforme observado no sistema brasileiro de distribuição de energia elétrica. O aumento contínuo dos níveis de distorção harmônica nas redes elétricas de distribuição tem causado preocupação nas concessionárias e clientes de energia, pois a presença dessas fontes de harmônico no sistema provoca, entre outros, perda da qualidade no fornecimento de energia. Com foco neste problema, a presente tese propõe o desenvolvimento de modelos de regressão não paramétrica para identificar e quantificar quais cargas não lineares podem ser consideradas fontes harmônicas principais, para as distorções de tensão em um ponto de interesse da rede elétrica. A metodologia proposta se baseia na análise de correlação de dados, utilizando modelos estatísticos de regressão não paramétrica para estabelecer a correlação entre as correntes harmônicas das cargas não lineares e a tensão harmônica no ponto de interesse. Este modelo é construído a partir das tensões e correntes harmônicas de mesma ordem respectivamente, obtidas em campanhas de medição através de qualímetros instalados nos pontos de interesse. Além disso, deve-se salientar que essas tensões e correntes harmônicas devem estar em sua unidade base, ao invés de grandezas normalizadas em relação à componente fundamental, de forma a impedir que a mesma influencie na criação do modelo de regressão. Um aspecto importante nesta metodologia está na utilização das técnicas de regressão polinomial local de Kernel, para a estimação das curvas de regressão entre a tensão e a corrente harmônica. Na validação dos modelos introduz-se o coeficiente de determinação R2, o qual pode ser obtido a partir do coeficiente de correlação de Pearson, para mensurar o grau de precisão dos modelos desenvolvidos. A regressão não paramétrica proporciona uma grande flexibilidade na estimação do modelo de regressão, uma vez que a mesma torna possível à realização de um ajuste mais efetivo do modelo às amostras de dados, e, portanto, é capaz de caracterizar a influência de cada fonte harmônica de forma mais detalhada para todo o período de medição. Essa técnica, apresentou resultados muito mais confiáveis e supera as deficiências dos modelos de regressão linear, o qual impõe que as correntes harmônicas das outras fontes, background, não variam quando se analisa uma determinada corrente de carga. Os modelos de regressão linear e não paramétrico foram simulados aplicando-se o programa R, que é uma linguagem e ambiente para cálculos estatísticos e gráficos, e como sistema teste utilizou-se a rede de distribuição elétrica da Universidade Federal do Pará, constituído de 84 (oitenta e quatro) barras de carga em tensão de 13,8 kV. Os resultados obtidos são comparados aos modelos de regressão linear e apresentaram bom desempenhos possibilitando sua aplicação por empresas de distribuição de energia elétrica. / Nowadays, the use of non-linear loads and power electronics-based equipment in residential, commercial and industrial facilities are contributing to the significant increase of current harmonic distortion levels and, consequently voltage harmonic distortions, as noted in the Brazilian distribution systems. Increasing levels of harmonic distortion in electrical distribution networks is a concern to electric utilities and customers, because the presence of these harmonic sources causes, among others, loss of quality in the energy supply. With a focus on this problem, this thesis proposes the development of non-parametric regression models to identify and quantify what non-linear loads can be considered main sources of voltage harmonic distortion at a point of interest in the electric network. The proposed methodology is based on data correlation analysis, using non-parametric regression statistical models to establish the correlation among the non-linear loads harmonic currents and harmonic voltage at a point of interest. This model is built from harmonic voltage and currents measurements, obtained in measuring campaigns using power quality analyzers installed at the points of interest. In addition, it should be pointed out that these harmonic voltages and currents must be express in base units, rather than percent values in relation to the fundamental component, in order to prevent the influence in the creation of the regression model. An important aspect in this methodology is the use of techniques based on Kernel local polynomial regression, for the estimation of the regression model between harmonic voltage and current. To validate the models it is introduced the determination coefficient R2, which can be obtained from the Pearson correlation coefficient, to measure the accuracy degree of the developed models. The non-parametric regression procedure provides a great flexibility in the estimation of regression models, since it makes possible to carry out a more effective model fit to the data samples, and therefore it is able to characterize the influence of each harmonic source in more detail for the entire measurement period. This technique presented more reliable results and overcomes the shortcomings of the linear regression model, which requires the harmonic currents of other sources, called background, not to vary when analyzing a particular load current. The linear and non-parametric regression models were simulated using the program R, which is a language and environment for statistical calculations and graphs, and as test system it was used the Federal University of Pará electric distribution network, consisting of 84 (84) load busbars in 13.8 kV. The results so obtained are compared to those obtained with the linear regression models, and presented good performance, allowing its application for electric power distribution companies.

Esta pesquisa apresenta o desenvolvimento e a implementação, em uma rotina computacional, de um algoritmo para a localização de faltas em redes primárias de distribuição. Este algoritmo de localização faz parte de um sistema automatizado de localização de faltas, em redes primárias radiais de distribuição, que foi desenvolvido para uma concessionária paulista. O método descrito é capaz de identificar de forma rápida os prováveis pontos de ocorrência do defeito, baseado em medições de tensões e correntes feitas somente na subestação, nos parâmetros elétricos do alimentador de distribuição e na sua topologia. / This research presents the development and implementation in a computational routine of an algorithm for fault location in primary distribution feeders. This algorithm is part of a complete automated fault location system developed to a Brazilian electricity utility. The described method is capable of identifying the most probable fault locations upon its occurrence, based on local measurements of currents and voltages only at the substation, on the electrical parameters of the distribution feeder and its topology.

O presente trabalho estuda o impacto das emissões atmosféricas provenientes da usina termelétrica de Iquitos - Peru. De início são calculados quantitativamente, os fluxos (g/s) dos principais poluentes atmosféricos (SO2, SO3, NOx, CO, MP, e C02) que estão sendo emitidos pela Central, e com estes resultados é realizada uma simulação da dispersão de SO2 e NOx na atmosfera, mediante a aplicação do modelo de dispersão SCREEN 3.0 da EPA. Da mesma forma, utilizando a taxa de emissão calculada inicialmente, em termos de kg de poluente/kWh gerado, projeta-se, para cada grupo gerador a emissão futura de SO2 segundo o crescimento da oferta de energia elétrica da usina termelétrica de Iquitos. Considerando que a usina se encontra no meio da cidade de Iquitos , analisam-se duas estratégias para a redução da emissão destes poluentes: primeiro, a implementação de equipamentos externos de controle da poluição do ar e segundo, a substituição dos equipamentos existentes de geração por equipamentos com tecnologia nova. Finalmente ; embora a implementação de equipamentos de controle da contaminação atmosférica, na usina termelétrica de Iquitos, resulte em major eficácia para reduzir a emissão total de SO2; a estratégia de substituir a atual tecnologia por um gerador mais eficiente é a mais econômica e pode ser considerada como a opção mais viável. / This work studies the environmental impacts of atmospheric emissions sent out by the Iquito\'s thermoelectric power station in Peru. Initially, we compute the quantitative flows (in g/s) of major gas pollutants (SO2, 503, NOx, CO, CO2 and MP) emitted by the power plant. Then, we calculate the station \'s emission rates per kWh generated (in kilogram of pollutant /kWh). Having those imputs, we adopt EPA\'s SCREEN3.0 dispersion model to simulate the SO2 and NOx into the local atmosphere. We also forecast the future evolution of SO2 emissions considering the potential growth of electricity generation in the power plant. Since the Iquito \'s power station is located within the city\'s urban area, with gas emissions having direct impacts upon the local population, we study different strategies for emissions reduction from the plant . Firstly , we consider the upgrading of the existing plant with additional equipment for a more strict emission control . Then, we analyze the option of shutting down the most critical machine (in terms of atmospheric emission) in the old plant , and its substitution by a new and more efficient machine. We concluded that, although the addition of more strict controle equipment is more efficient on reducing total emission, the strategy of exchanging machines is less costly and should be consider as the preferable option.

Este trabalho faz uma análise de opções de produção e uso racional de fertilizantes nitrogenados (FMN). Descreve as características do mercado de FMN e dos processos de Fabricação de amônia. Efetua um diagnóstico técnico das unidades de amônia brasileira que empregam o processo de fabricação de reforma com vapor d´água para indicar modificações que proporcionem a diminuição do consumo de matéria-prima e combustível (combustíveis fósseis). Realiza uma análise econômico-financeira das opções de conservação de energia indicadas pelo diagnóstico. Esta análise demonstra que existe a viabilidade de se efetuarem modificações visando elevar a eficiência energética das unidades de amônia de Camaçari, BA e Laranjeiras, SE, enquanto as modificações propostas para a unidade de amônia de Piaçaguera, SP não apresentaram viabilidade no atual contexto. Apresenta dados de consumo de nitrogênio na agricultura brasileira e descreve opções de utilização deste nutriente pelos agricultores que proporcionam sua utilização racional. Utiliza a metodologia DEFENDUS de construção de cenários para estimar a demanda de nitrogênio e energia derivada do requerimento de FMN para a cultura do milho no Brasil. Calcula os custos para se atender a esta demanda, mediante as opções disponíveis de oferta e economia do nutriente. Apresenta oito cenários de demanda de FMN onde analisa duas medidas de economia: a incorporação dos FMN em cobertura e a substituição total ou parcial da fonte mineral pela adubação verde. Conjuntamente à avaliação das medidas de uso racional, analisa o efeito de se aumentar a proporção da área cultivada com milho que emprega FMN. Conclui que a demanda por nitrogênio na cultura do milho deve crescer para atingir melhores resultados produtivos e que, mesmo com a inserção de outra fonte de nitrogênio e alternativas de manejo eficiente dos FMN, a importação ou a ampliação da capacidade produtiva deste insumo será necessária para atender a demanda nos próximos anos. O manejo eficiente dos FMN propicia uma pequena redução na demanda e pode ser difundido entre os agricultores porque apresenta viabilidade econômica. A adubação verde substitui o consumo de FMN, entretanto, ainda é uma prática de custo mais elevado que a fonte tradicional quando não se consideram os demais benefícios que ela traz ao sistema de produção agrícola. A produção de sementes de adubo verde na propriedade agrícola é uma alternativa para viabilizar economicamente a adoção desta técnica. Finalmente, o trabalho analisa as repercussões ambientais relacionadas à produção e ao uso de FMN, faz sugestões de opções para a implementação das medidas de economia do insumo e de trabalhos futuros. / This work analyzes rational production and utilization of mineral nitrogen fertilizer (MNF). Describes MNF market characteristics and ammonium industrial process. A description of the Brazilian ammonium units state of the art is presented alongside with indication of energy conservation options. A comparative economic analysis among the energy conservation options is performed. This analysis shows the economic feasibility of improving the process energy efficiency of Camaçari, BA and Laranjeiras, SE ammonium plants, while to Piaçaguera, SP ammonium plant modifications are not feasible under current. Brazilian nitrogen consumption data are presented farming rational nitrogen utilization opportunities are described. DEFENDUS scenarios construction methodology is used to estimate the nitrogen and energy demand derived from the MNF requirement for com in Brazil. Costs to meet this demand through supply and conservation available alternatives are calculated. Scenarios are constructed to evaluate two nitrogen conservation options: the farming process of incorporating the MNF into the soil and the totally or partial substitution of green manure for MNF. Consequences of incrementing proportion of land with corn that utilizes MNF are also evaluated. It is concluded that nitrogen demand for corn must increase to attain best production results and that, even switching the nitrogen source and adopting efficient farming fertilizer application techniques, it will be necessary to import MNF or increase the domestic production capacity to meet the future demand. Although the efficient application of MNF results only in a modest reduction of MNF demand, it is an economically attainable alternative that can be disseminated among the farmers. Green Manure has the potential of avoiding MNF consumption, but still is a more expensive option than the MNF when its benefits to the agricultural system are not considered. Yielding the green manure seeds at the farm is one choice to reduce its costs. Finally, the work analyzes the environmental effects related to MNF production and use and some suggestions on implementing the MNF saving opportunities are discussed together with the indication of future work.

Orientador: Antonio Roberto Balbo / Banca: Leonardo Nepomuceno / Banca: Márcia Marcondes Altimar Samed / Resumo: O problema multiobjetivo de despacho econômico e ambiental é formulado envolvendo a minimização de dois objetivos conflitantes: custo da geração termoelétrica de energia e a quantidade de emissão de poluentes, sujeitos ao atendimento da demanda e aos limites de operação dos sistema. A função objetivo relativa ao custo pode ser modelada de diferentes formas, entre elas, aquela que inclui os efeitos dos pontos de carregamento de válvula, que quando incorporados à função, transformam-na em não-diferenciável nesses pontos, além de não convexa, impossibilitando que métodos clássicos de otimização sejam empregados à resolução do problema. Devido a esse fato, grande parte dos trabalhos encontrados na literatura para resolução deste tipo de problema, não incluem esses efeitos ou, quando incluem utilizam-se de métodos heurísticos. No presente trabalho, um método híbrido envolvendo o primal-dual previsor-corretor barreira logarítima modificada, com estratégias de correção de inércia e de suavização de funções, acopladas nos métodos de solução de problemas multiobjetivo, é desenvolvido e aplicado à resolução do problema em destaque. A estratégia de correção de inércia possibilita a convergência do método para mínimos locais e a técnica de suavização tonra a função despacho econômico diferenciável nos pontos de carregamento de válvula, presentes nos termos modulares da função, possibilitando o uso do método híbrido proposto. Um novo método de resolução de problemas multi-objetivo é proposto e utilizado, variante do método Σ-restrito canalizado. Os métodos foram implementados em linguagem Matlab 2011a e aplicados em três casos-teste, demonstrando eficiência nos resultados obtidos quando comparados a outros encontrados na literatura / Abstract: The multiobjective economic and environmental dispatch problem is formulated involving the minimization of two conflicting goals: the cost of power thermoelectric generation and the amount of pollutant emissions, subject to meeting demand and system operating limits. The objective function related to the cost can be modeled in different ways, among them, one that includes the effects of valve loading points, which when incorporated to the function, turn it into non-differentiable at these points, as well as non-convex, precluding that classical optimization methods are employed to solve the problem. Due to this fact, most studies found in the literature for solving this type of problem, do not include these effects or, when they are included, the heuristic methods are used. In this study, a hybrid method involving the predictor -corretor-primal-dual modified logarithmic barrier method inertia correction strategies and smothing functions, coupled to the solution methods for multiobjective problems, is developed and applied to solve the highlighted problem. The inertia correction strategy ensures that the proposed method converges to local mínima and the smoothing technique makes the economic dispatch function differentiable in valve loading points, present in modular terms of function, enabling the use of the proposed hybrid method. Variant of the Σ-constraint method, a new multiobjective optimization method is proposed and used, and called the bounded Σ-constraint method. The proposed methods were implemented in Matlab 2011a language and applied in three test cases, and the results obtained show its efficiency when compared to others found in the literature / Mestre

Esse estudo teve como objetivo descrever de forma sistemática a evolução da política de preços da Tarifa Social de energia elétrica no período 1985/2002, de forma que fosse possível sua análise, superando as análises fragmentadas até então realizadas. A Tarifa Social consiste em um programa implementado pelo Ministério de Minas e Energia (MME), de barateamento do preço da energia elétrica para consumidores residenciais de energia elétrica, especialmente para famílias de baixa renda. A implementação da Tarifa Social foi caracterizada pela utilização dos mais diversos critérios para a concessão do benefício, foi influenciada por diferentes limites e condições regionais, sofreu alterações no montante do desconto concedido e na forma de cálculo do desconto. A diversidade de características na implementação dessa política tarifária dificultou a obtenção dos resultados pretendidos pelo Governo quando da sua implementação e a própria análise dessa iniciativa como uma política pública coerente ao longo do período considerado. A eficiência da política de Tarifa Social de energia elétrica apresenta-se de grande relevância pois pode implicar na inclusão ou exclusão de um grande número de famílias no mercado de consumo de energia elétrica. Atualmente o custo de concessão desses descontos concedidos à população de baixa renda superam R$ 500 milhões anuais em diminuição na receita das formas distribuidoras, custo esse que é compensado com tarifas mais elevadas aos consumidores de energia elétrica situados em outras classes. A descrição da evolução da Tarifa Social em função da evolução institucional da indústria de serviços elétricos brasileira (ISEB) permite superar a excessiva fragmentação de características que impedia a sua análise direta, dada a pressuposição de que sua evolução é dependente dos objetivos e parâmetros fixados para toda a indústria. Além da descrição da evolução da Tarifa Social realizou-se a análise da adequação dessa política aos pressupostos de eficiência econômica na fixação de preços descritos na literatura econômica. Para tanto essas políticas foram analisadas em função dos modelos descritos na teoria microeconômica, em especial aqueles da Teoria do Monopólio sob o enfoque do comportamento da firma monopolista de discriminação de preços. Também são descritas e analisadas outras políticas oficiais de ampliação do acesso da população de baixa renda ao serviço de energia elétrica, com enfoque na universalização do acesso físico da população às redes de distribuição de energia elétrica. / This study had the goal to describe systematically the evolution of the electricity’s price policy, referred as Social Tariff, between 1985 and 2002, to make possible the analysis of this price policy overcoming the partial analysis that had been made up to this time. The Social Tariff consists in a program of the Mining and Energy Ministry to charge lower tariffs for residential consumers of electricity, especially for the families with low incomes. Since the Social Tariff was implemented, had been used many different conditions for the concession of this benefit, as different regional limits, different amounts of discount and different procedures to calculate this discount. That variety of conditions and characteristics of the Social Tariff made hard to achieve the goal of the Mining and Energy Ministry as to analyze the efficiency of this price policy in the referred period. The efficiency of this electricity’s price policy for the low income families is relevant because it can implies in inclusion or exclusion from a large number of families in this market. Currently, the cost of these discounts for the electricity’s consumption of low income families exceed R$ 500 millions/year, in form of lower revenues for the electricity’s distribution firms. That revenue losses are compensate with higher tariffs imposed to the other consumers, classified in different tariff classes. The goal of this study was make possible analysis e describe the evolution of the Social Tariff, overcoming the major fragmentation of characteristics that avoid the direct analysis, comparing its evolution face to face with the evolution of institutional history of the electricity’s industry, assumed that the definition of a tariff policy depends of the goals and characteristics fixed for the industry. This study also analyze this tariff policy as an efficient way to fix prices in terms of economic efficiency, as defined in the economic theory. These price policies where analyzed in terms of the microeconomics models, specially in terms of the Monopoly Theory and the behavior of the monopolistic firm that uses price discrimination. Other official policies implemented to improve the access of low income families to electricity’s services where referred, specially the ones that intends to achieve the complete access of population to electricity’s distribution network.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Energia). Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Estágio realizado na EDP e orientado pelo Eng.º Rui Fiteiro e Eng.º Bruno Sérgio Silva / Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008