Neste trabalho propõe-se um modelo de otimização que visa alocar a geração distribuída e determinar a injeção de potência ótima neste ponto, considerados três níveis de carga. Com este fim, utiliza-se uma função objetivo onde são mensuradas as perdas de potência ativa no sistema de distribuição, assim como os desvios de tensão em cada barra, sendo estes termos da função objetivo agrupados por meio de uma constante de proporcionalidade. O modelo apresenta ainda uma série de restrições, sendo estas as variáveis de decisão quanto a alocação da GD, fluxo de potência, limite de injeção de potência no sistema, relação entre as potências aparente, ativa e reativa, fator de potência e fluxo reverso de potência na subestação. Neste contexto emprega-se programação não linear com derivadas descontínuas para resolver matematicamente o modelo do sistema elétrico de potência. Quanto aos resultados, o que se observa é a grande capacidade que a GD possui, quando adequadamente ajustada, em melhorar os valores dos principais parâmetros computados neste estudo. / In this work it is proposed an optimization model that aims to allocate distributed generation and determine the optimum power injection at this point, considering three load levels. For this purpose, it is utilized an objective function which measures active power losses in the distribution system, as well as the voltage deviations at each bus, being these terms of the objective function grouped by a constant of proportionality. The model also presents a series of constraints, which are the decision variables for the allocation of DG, power flow, power injection limit on the system, the relationship between the apparent, active and reactive power, power factor and substation reverse power flow. In this context it is employed a nonlinear with discontinuous derivatives programming to mathematically solve the power system model. As for the results, what is observed is the strong influence that DG has, when properly adjusted, in the improvement of the values of the main parameters computed in this study.

As perdas técnicas e comerciais apresentam valores significativos nas empresas de distribuição de energia elétrica, prejudicando o seu desempenho técnico e financeiro. A aplicação e avaliação das técnicas de redução de perdas estão diretamente relacionadas à correta estimação das mesmas. Este trabalho tem o objetivo de analisar o desempenho dos métodos baseados em fluxo de carga e estimação de estados na estimação de perdas, considerando sistemas de distribuição equilibrados. O método de fluxo de carga utilizado é o Newton-Raphson. Considerando este fluxo de carga, os métodos de comparação com medições e de fatores de correção são descritos e aplicados, ambos revisados da literatura. Utilizando o estimador de estados por mínimos quadrados ponderados, a estimação das perdas é dada com o auxílio da análise de erros grosseiros. Nos métodos utilizados, o primeiro aplica a análise dos resíduos, conforme é apresentado na literatura, no outro método, é proposta a aplicação da análise dos erros compostos. O estudo de caso é realizado em um sistema de distribuição equilibrado, considerando predições de carga e um número restrito de medições. Nos casos propostos, são inseridos diferentes níveis de perdas comerciais, em diferentes barras, e é considerado que as predições de carga e as medições estão sujeitas a erros. Para cada caso proposto, os resultados apresentam os erros dos métodos na estimação das perdas técnicas e comerciais. Adicionalmente, é realizada uma análise da relação dos erros com o nível de inserção de perdas comerciais. O trabalho também apresenta o desempenho dos métodos na localização das perdas comerciais e um estudo do custo computacional das metodologias. Os resultados demonstram que a precisão da predição de carga é determinante na estimação das perdas comerciais. O método baseado em estimador de estados com a aplicação da análise de erros compostos, proposto neste trabalho, apresentou os melhores resultados na estimação e identificação de perdas. A expansão deste método para sistemas de distribuição maiores e desequilibrados aparenta ser uma alternativa interessante para a estimação e combate de perdas. / The technical and commercial energy losses are significant in distribution companies, hampering the technical and financial performance. The application and evaluation of techniques to reduce losses are directly related to the proper loss estimation. This work aims to analyze the performance of loss estimation using methods based on load flow and state estimation, considering balanced distribution systems. The method of load flow used is the Newton-Raphson. Considering this load flow, the methods of comparison with measurements and correction factors are described, both of them from the literature. Using the weighted least squares state estimator, the losses are estimated using the gross error analysis. One of the methods uses the residue analysis, as presented in the literature, in another method, is proposed to use the composed error analysis. The case study is performed in a balanced distribution system, considering load forecastings and a limited number of measurements. In the proposed cases, different levels of commercial losses are inserted in different buses, and it is considered that load forecatings and measurements are subject to error. For each proposed case, the results show the methods errors in technical and commercial loss estimation. Additionally, an analysis of the relationship of estimation errors with the level of commercial losses is performed. This work also shows the methods performance in the commercial losses location and a study of the computational costs of methods. The results show that the load forecast accuracy is relevant in the commercial losses estimation. The method based on state estimation that uses composed error analysis, proposed in this dissertation, showed the best results in the loss estimation and identification. The expansion of this method for larger and unbalanced distribution systems appears to be an interesting alternative to estimate and combat losses.

Orientador: Anesio dos Santos Jr / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-21T11:41:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jota_PatriciaRomeirodaSilva_D.pdf: 9312605 bytes, checksum: d193b1ca7fd04de6a0be95f4bf346b52 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Nesta tese, apresenta-se desenvolvimento de uma metodologia para detecção de falhas de alta impedância em Redes de Distribuição Radial. As técnicas empregadas se baseiam na resposta do alimentador a um impulso de tensão injetado periodicamente na saída da subestação. Esta resposta é armazenada e comparada com um banco de dados previamente construído. Este banco contém as respostas do alimentador para configurações normais de operação. Considera-se que o alimentador está operando em condição faltosa toda vez que a sua resposta não coincidir com as respostas armazenadas no banco de dados. Três técnicas distintas foram implementadas e testadas utilizando dados medidos em um alimentador real da concessionária CEMIG, na cidade de Caratinga, MG... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: In this thesis, the development of a methodology for detection of High Impedance Faults in primary distribution feeders is presented. The technique used is based on the feeder response to a short pulse signal periodicaly injected at the substation outlet. The response to each pulse is compared to the ones previously stored in a database. The database contains the feeder response to the known normal operating configurations. It is assumed that if the response does not coincide with any of the stored responses, then the feeder is operating in a faulty condition. Three different techniques have been implemented and tested using data collected from a real feeder of Campanhia Energetica de Minas Gerais (CEMIG), at Caratinga city, State of Minas Gerais (MG), Brazil... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Carlos Alberto Favarin Murari / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-26T21:02:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_MarceloAdorni_D.pdf: 7371964 bytes, checksum: 18ebac90b6df32c8e5e60228982ed91e (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Este trabalho tem como principal objetivo o estudo de técnicas de inteligência artificial aplicadas ao problema da reconfiguração de redes de distribuição de energia elétrica. O estudo da teoria de conjuntos nebulosos permitiu a inserção do conhecimento dos operadores e o tratamento de dados imprecisos. O custo de operação de chaves, quantificado e qualificado por uma função de pertinência, é proposto para simular as decisões dos operadores através de um algo ritmo heurístico que busca a restauração da rede, com poucas operações de chaveamento. A definição de operadores algébricos com números nebulosos possibilitou o desenvolvimento de um estimado r de estado que obtém o estado da rede através de números complexos nebulosos. Uma análise teórica sobre os principais mecanismos que atuam e controlam um algoritmo genético e um estudo das práticas de operação de redes de distribuição permitiram: definir uma codificação para o problema; propor alternativas para gerar as soluções iniciais; inserir o conhecimento dos operadores para atender às restrições de rede radial e conexa; propor funções adequadas para classificar as soluções; realizar combinações e alterações nas soluções; compondo um algoritmo genético que, aplicado ao problema da reconfiguração de redes, sempre encontra uma solução ótima. A inserção do custo nebuloso de operação de chaves, a utilização de um fluxo de carga específico e a aplicação de processamento paralelo, permitiram o desenvolvimento de um programa computacional para a reconfiguração de redes de distribuição de energia elétrica em tempo real / Abstract: This work has as the main objective an analysis about artificial intelligence techniques applied to the electrical distribution system reconfiguration problem. The study of fuzzy theory allowed the operators knowledge insertion and the imprecision dates treatment. A fuzzy switch cost operation is proposed to simulate the operators' decision through a heuristic algorithm that searches the network restoration with minimum switch operations. The definition of algebraic operators with fuzzy numbers allowed the development of a state estimator that obtains the network state by fuzzy complex numbers. A theoretical study about the main mechanisms that act and control the genetic algorithms and an investigation about the network distribution operation practices allowed: to define a codification to the problem; to propose alternatives to generate the initial solutions; to insert the operators knowledge to attend the radial and connection network constraints; to propose an appropriate function to classify the solutions; and to apply combinations and alteration in the solutions; composing a genetic algorithm that, when applied to the network reconfiguration problem, always reaches an optimal solution. The fuzzy switch cost insertion, a specific load flow utilization, and the parallel processing implementation, allowed the development of software to electrical distribution network reconfiguration in real time / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador : Carlos Alberto F. Murari / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-28T02:49:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Penha_FernandoDiniz_D.pdf: 5199839 bytes, checksum: 8f72e811cae27b11515175227f6ef6cc (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Este trabalho propõe um modelo de decisão baseado em conjuntos nebulosos para a alocação e dimensionamento de bancos de capacitores-shunt em redes de distribuição de energia elétrica na presença de fontes geradoras de harmônicos (cargas especiais). A característica principal desta metodologia é a incorporação de uma estrutura de preferências do planejador em um adequado processo de decisão no âmbito do planejamento da compensação reativa em redes elétricas que contenham cargas especiais, o que se dá através de uma modelagem baseada em conjuntos nebulosos, permitindo um tratamento matemático das incertezas e/ou imprecisões inerentes ao raciocínio humano. Uma rotina de cálculo de fluxo de carga harmônico, baseada em uma modelagem trifásica da rede elétrica é utilizada como ferramenta computacional para a solução do estado da rede em cada etapa do planejamento e para a definição do universo de discurso do problema de tomada de decisão. Testes foram realizados em algumas redes de distribuição típicas que contêm uma ou mais fontes harmônicas, sob diferentes condições de operação e diferentes níveis de preferência do planejador com o intuito de avaliar as potencialidades e a coerência da aplicação da metodologia proposta / Abstract: This work proposes a decision model which is based on fuzzy sets for location and sizing of shunt capacitors on Distribution Systems Networks in presence of sources harmonics (loads specials). The main characteristic of this methodology is to incorporate a planner preferences structure into an appropriate decision process on scope of reactive compensation planning in power systems which contain specials loads by a model based in fuzzy sets allowing an mathematic treatment of fuzziness and/or imprecision's inherent on human judgment. A routine of harmonic load flow calculus which is based on three-phase model of network is used for to frnd their state solution in each stage of planning and to determine the universal set of decision making problem. Simulations were performed in some typical distribution power systems which contains one or varlous harmonics sources under distinct conditions of operation and levels preferences of the planner with objectives of to evaluate the potentialities and the coherence of the proposed methodology / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Carlos Alberto de Castro Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-12T09:57:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fujisawa_CassioHideki_M.pdf: 844179 bytes, checksum: 599c2d5e9fde47013351265d74d7b02a (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo:Neste trabalho de pesquisa propõe-se uma ferramenta flexível para o Cálculo da margem de segurança de redes de distribuição de energia elétrica com relação à estabilidade e de tensão. Esta margem de segurança está relacionada à distância (em termos da carga)entre o ponto de operação atual e o ponto de operação correspondente à máxima carga admissível. Esta ferramenta utiliza um fluxo de carga pelo método de Newton modificado e se presta também avaliar certos impactos da inserção da geração distribuída sobre a operação da rede. A metodologia proposta mostra-se adequada inclusive em ambientes sujeitos a severas restrições de tempo computacional, como a operação em tempo real de sistemas elétricos de potência. / Abstract: A flexible tool for computing the voltage stability security margin of distributions systems is proposed in this research work. This security margin corresponds to the distance (in load parameter space) from the Current operating point to the maximum loading point. This tool uses a modified Newton's load flow method and it is also useful for evaluating Certain impacts of the insertion of distributed generation on the system operation. The proposed methodology has shown to be suited for environment subjected to severe computation time constraints, such as power systems real time operation. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Christiano Lyra Filho, Celso Cavellucci / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-25T04:13:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Assis_LauraSilvade_D.pdf: 3122445 bytes, checksum: 01644f90a086983b8729f81804874faa (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Grande parte das falhas em sistemas elétricos de potência ocorrem por consequência de falhas permanentes nas redes de distribuição. Agências reguladoras definem índices de confiabilidade para quantificar e avaliar a qualidade da distribuição de energia. A violação dos limites estabelecidos podem resultar em multas significativas para a distribuidora de energia. Um dos objetivos ao se realizar a instalação de chaves em redes de distribuição é criar a possibilidade de re-energizar a maior quantidade de clientes no menor tempo possível através da transferência de carga para sistemas que não tiveram seu fornecimento de energia interrompido. Esta tese estuda o problema de alocação de chaves (PAC) em sistemas radiais de distribuição de energia elétrica e propõe a instalação otimizada desses dispositivos em locais apropriados das redes, a fim de melhorar a confiabilidade do sistema pela redução do período que os consumidores ficam sem energia. Uma metodologia baseada nos conceitos de algoritmo memético juntamente com uma população estruturada é proposta neste trabalho para alocar chaves seccionadoras e de manobra, manuais e automáticas, com diferentes capacidades. A função objetivo utilizada busca minimizar o custo de alocação das chaves e o custo da energia não distribuída sob restrições de confiabilidade e fluxo de carga em todos os componentes da rede. É apresentado também um estudo multiobjetivo para o PAC, que procura alocar chaves minimizando simultaneamente os custos de instalação das chaves e da energia não distribuída e maximizando a confiabilidade da rede, sob restrições de fluxos. A abordagem proposta para resolver o PAC mono-objetivo também foi utilizada no PAC multiobjetivo, juntamente com o método do ?-restrito. A metodologia proposta tem o seu bom desempenho confirmado por diferentes estudos de casos com redes reais de grande porte localizadas no estado de São Paulo / Abstract: Most failures in electric power systems occur as a result of permanent faults in distribution networks. Regulatory agencies establish reliability standards indices for quantify and evaluate the quality of power distribution. The infringe of established limits can result in costly fines for the utility suppliers. One of the aim when perform the switches allocation in distribution networks is the possibility of re-energize the largest amount of customers in the shortest possible time by transferring load to other power systems which don¿t had their energy supply interrupted. This thesis studies the switch allocation problem (SAP) in radial systems of electrical power distribution and proposes an optimized installation of these devices in appropriate locations of network, in order to improve the reliability system by the reducing of the period that consumers remains without power. A methodology based on the concepts of memetic algorithm with a structured population is proposed in this thesis to allocate sectionalizing and tie switches of different capacities, with manual or automatic operation schemes. The objective function used seeks to minimize the switches allocation and the energy not supplied costs under constraints of reliability and load flow. A Multi-objective study for SAP is presented, to perform the switches allocation seeks minimize simultaneously the switches installation and energy not supplied costs and maximize the network reliability, under constraints of load flow. The proposed approach to solve the SAP monocriteria was also used in SAP multi-criteria along with the ?-constraint method. The proposed methodology has its good performance confirmed by several case studies with real large networks located in the state of São Paulo / Doutorado / Automação / Doutora em Engenharia Elétrica

Orientador: Luiz Carlos Pereira da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T06:55:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_FrednerLeandro_M.pdf: 3528656 bytes, checksum: b6121b44e4520a59d20be1f12ed3f377 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Esta dissertação apresenta um estudo referente à instalação de reatores limitadores das correntes de curto circuito em redes de subtransmissão. O objetivo é adiar ou evitar a substituição de grandes quantidades de disjuntores e demais equipamentos por motivo de superação de capacidade interruptiva. O sistema em análise consiste da rede da CPFL de 138 kV, responsável pelo suprimento de energia elétrica à região metropolitana de Campinas, no interior do estado de São Paulo. Esta região é uma das mais dinâmicas no cenário econômico brasileiro e representa 1,8% do PIB (Produto Interno Bruto) nacional e 11,45% do PIB paulista, ou seja, cerca de 91,8 bilhões de reais. Além de possuir uma forte economia, a região também apresenta uma infraestrutura que proporciona o desenvolvimento de toda a área metropolitana. O cenário acima resulta em uma rede elétrica em expansão contínua, levando à elevação gradativa dos níveis de curto circuito. Com a previsão de superação da capacidade interruptiva em diversos módulos de manobra, as empresas concessionárias que atuam nessa região precisaram elaborar esquemas provisórios de operação de suas instalações de forma radializada, através da abertura de linhas e barramentos. Este trabalho analisa a viabilidade da solução deste problema através da instalação de dispositivos limitadores de curto circuito em determinados locais do sistema, especificamente reatores com núcleo de ar. Os resultados apresentados servirão como referência para tomada de decisão quanto a proceder ou não com as substituições originalmente planejadas. Um estudo sobre os efeitos colaterais resultados da instalação dos reatores também é apresentado, de forma a garantir que a solução sugerida não resulte em transgressão de outros critérios técnicos, tais como violação do perfil de tensão e carregamento em regime permanente e dos limites de tensão de restabelecimento transitória / Abstract: This master thesis presents a study on the application of limiting reactors for reducing the short circuit level of sub-transmission networks. The objective is to postpone or avoid the replacement of large amount of circuit breakers and other equipment due to the overcoming of their interruptive capacity. The system under consideration consists of the 138 kV CPFL network, responsible for supplying electricity to the metropolitan region of Campinas, in the state of São Paulo. This region presents a very dynamic economic scenario in Brazil, and represents 1,8% of national GDP about 91,8 billion Reais (Gross Domestic Product) and 11,45% of GDP of the São Paulo State. Besides having a strong economy, the region also maintains an infrastructure that provides the development of the entire metropolitan area. The above scenario results in an electric grid on continuous expansion, leading to progressive increase of the short circuit level on several buses of the network. Following the projection of interruptive capacity overcoming of several maneuver elements, the distribution utilities in this region were requested to elaborate operation schemes for their sub-transmission networks in order to accommodate the new situation. Such schemes leaded to temporary radial operation by opening sub-transmission lines and bus bars. This research work evaluate the viability of solving this problem by installing limiting devices for the short circuit levels, specifically air core reactors, in pre-determined sites of the system. The obtained results are useful as a reference for the decision making as to proceed or not with the originally planned replacements. A study on the side effects resulting from the installation of the reactors is also presented, in such a way to guarantee that the suggested solution does not result in violations of other technical criteria, such as steady state voltage end load violations or transient voltage recovery violations / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Madson Cortes de Almeida / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T01:30:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SaoJose_BernardoDias_M.pdf: 6581047 bytes, checksum: 1be749715c88858df6bf01e45ec9de6c (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O emprego de técnicas de localização de faltas em sistemas de energia elétrica permite melhorar a qualidade da energia entregue pelas concessionárias ao mesmo tempo em que aumentam a confiabilidade dos sistemas de energia. Atualmente, os relés de distância estão entre as técnicas automáticas mais simples para a localização de faltas em sistemas de energia elétrica. Esses relés são capazes de estimar a distância entre o seu local de instalação e a falta. Os primeiros relés de distância foram desenvolvidos para a localização de faltas em linhas de transmissão, entretanto, na literatura é possível encontrar um grande número dessas metodologias voltadas às redes de distribuição de energia elétrica. Os relés de distância geralmente requerem apenas os fasores de tensão e corrente medidos pelo relé na subestação e parâmetros típicos das redes, tais como: tipos de cabos, configurações, comprimentos das linhas e, eventualmente, cargas. O que diferencia os relés de distância são o mecanismo de cálculo da posição da falta, o conjunto de dados requeridos e, consequentemente, a precisão da localização. No caso do Brasil, a maioria das concessionárias distribuidoras de energia utiliza somente a triagem de chamadas telefônicas dos consumidores para fazer a localização das faltas. Esta solução se deve a baixa automação dos sistemas e, principalmente, a deficiência na integração entre medidores e os sistemas SCADA. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo de diferentes metodologias de relés de distância para a localização de faltas em sistemas de distribuição de energia elétrica. As técnicas estudadas foram selecionadas considerando o desempenho relatado na literatura e o tratamento dado às cargas. As técnicas selecionadas utilizam aproximações para as cargas, calculadas a partir das medidas realizadas na subestação ou desprezam completamente as cargas. Esta escolha se justifica, pois as cargas geralmente não estão disponíveis com precisão aceitável. Nos testes serão considerados os seguintes aspectos: (a) posição da falta, (b) resistência de falta, (c) carregamento da rede, (d) tipo da falta e (e) a presença de geradores distribuídos. Além disso, serão realizados testes nas redes de 21 e 134 barras do IEEE, originalmente apresentadas nas referências [1] e [2]. A rede de 21 barras foi utilizada, pois é a mais adotada na literatura para avaliar relés de distância e a rede de 134 foi utilizada, pois apresenta características como número de ramais e impedâncias das cargas e dos ramos muito diferentes das observadas na rede de 21 barras. Assim, o principal objetivo desta dissertação é avaliar os relés de distância em condições mais realistas do que aquelas apresentadas na literatura / Abstract: The use of techniques of fault location in electric power systems allows to improve power quality delivered by utilities and at the same time increase the reliability of power systems. Currently, distance relays are among the simplest automatic techniques for fault location in electric power systems. These relays are capable of estimating the distance between its installation site and fault. The first distance relays have been developed for fault location in transmission lines, however, in the literature it is possible find a great number of these methodologies for distribution networks. Distance relays generally require only the phasor voltage and current measured by the relay in the substation and typical parameters of the networks, such as cable types, configurations, lengths of lines and eventually loads. What differentiate the distance relays is the mechanism for calculating the position of the fault, data set required and consequently the accuracy of localization. In Brazil, most of the energy distribution concessionaires uses only screening phone calls from consumers to make the location of faults. This solution is due to low automation systems, and especially the deficient integration between meters and SCADA systems. In this context, this paper presents a study of different methods of distance relays for fault location in power distribution systems. The techniques were selected considering the performance reported in the literature and the treatment of loads. The selected techniques use approximations to the loads, calculated from measurements performed in the substation or completely despise loads. This choice is justified because the loads are generally not available with acceptable accuracy. The tests will be considered the following aspects: (a) position of the fault, (b) fault resistance, (c) the network load, (d) type of fault and (e) the presence of distributed generators. In addition, tests will be performed on the networks of 21 and 134 bars of IEEE, originally presented in references [1] and [2]. A network of 21 bars was used because it is the most widely adopted in the literature to evaluate the distance relays and the network of 134 was used , because it has features like number of branches and impedance loads and branches very different from those observed in the network of 21 bars . Thus, the main objective of this dissertation is to evaluate the distance relays under more realistic conditions than those presented in the literature / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Walmir de Freitas Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T14:56:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SallesCorrea_Diogo_D.pdf: 3415156 bytes, checksum: 7835be5cca9af3b1ec11e37200c2f1d3 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A penetração em massa de equipamentos eletrônicos de maior eficiência energética em residências está resultando em distorções significativas das formas de onda de tensão e corrente dos modernos sistemas de distribuição. Há uma necessidade crescente de técnicas que permitam determinar o impacto coletivo destas cargas residenciais nos níveis de distorção harmônica. Tais técnicas podem ser usadas, por exemplo, para prever os impactos da adoção em massa de lâmpadas fluorescentes compactas. Nesse contexto, esta tese de doutorado propõe uma técnica probabilística para avaliação do impacto dessas cargas residenciais na qualidade de energia tanto no primário como no secundário dos sistemas de distribuição de energia elétrica. O método modela individualmente e de forma estocástica as injeções harmônicas dos típicos eletrodomésticos a partir da distribuição da probabilidade de que cada aparelho seja ligado, a qual foi obtida a partir da pesquisa de dados de comportamento de carga. O resultado é um circuito elétrico equivalente harmônico variável no tempo representando uma casa residencial. Além disso, um modelo probabilístico para transformadores de distribuição foi desenvolvido através da combinação do transformador e das casas conectadas. Resultados de medições de campo confirmaram a validade da modelagem proposta. Em seguida, a metodologia proposta foi aplicada para investigar o impacto de tais cargas residenciais sobre a qualidade de energia dos sistemas de distribuição, tanto no primário como no secundário. Impactos como distorção harmônica na tensão e corrente; carregamento do transformador; elevação da tensão e corrente do neutro; interferência telefônica foram avaliados. A evolução dos impactos ao longo dos próximos anos, a partir de dados de tendências de mercado, também foi determinada. Adicionalmente, realizaram-se estudos para verificar a eficácia de duas soluções possíveis para mitigar distorção harmônica, sendo que a primeira consistiu em adotar os limites de emissão harmônica definidos pelo guia técnico IEC; e a segunda consistiu na instalação de filtros harmônicos no primário do sistema de distribuição / Abstract: The proliferation of electronic-based residential loads has resulted in significant harmonic distortion in the voltages and currents of distribution power systems. There is an urgent need for techniques that can determine the collective harmonic impact of these modern residential loads. Such techniques can be used, for example, to predict the harmonic effects of widespread adoption of compact fluorescent lights (CFLs). In response to this need, this PhD thesis proposes a versatile Monte Carlo simulation method for evaluating the potential impact of such residential loads on the harmonic levels of power distribution systems. The method models the random harmonic current injections of residential loads by simulating their operating states. This is done by determining the switch-on probability of a residential load based on load research results. The result is a time-varying harmonic equivalent circuit representing a residential house. By combining multiple residential houses supplied from a service transformer, a probabilistic model for service transformers is also derived. Field measurement results confirmed the validity of the proposed technique. The proposed methodology is applied to a typical distribution system for evaluating the impact of residential loads on several power quality aspects. The results of different case studies proved to be valuable in answering the following questions: (1) What are the potential power quality impacts of distributed nonlinear residential loads on primary and secondary power distribution systems? The example impacts include voltage distortion, zero sequence harmonics, neutral voltage/current rise, telephone interference, metering error, increased losses, overloading of distribution transformers. (2) How serious the impacts will become when more and more energy efficient appliances and consumer electronics penetrates into the residential loads? (3) If the consequence is of concern, what are the strategies and options available for utilities to manage the problem? / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica