Orientador: Sérgio Kurokawa / Banca: Luiz Fernando Bovolato / Banca: Lourenço Matias / Resumo: O objetivo deste projeto é o desenvolvimento de um modelo de linha de transmissão bifásica diretamente no domínio do tempo, que leve em consideração o efeito corona e o efeito da freqüência sobre seus parâmetros longitudinais, utilizando os conceitos de variáveis de estado. Os parâmetros longitudinais de uma linha de transmissão dependentes da freqüência serão sintetizados por meio de funções racionais pelo método do Vector Fitting. Em seguida, as funções racionais que descrevem o comportamento dos parâmetros longitudinais serão associadas com um circuito elétrico equivalente, que será inserido em cada um dos circuitos . Para a validação do modelo desenvolvido levando em consideração o efeito da freqüência o mesmo foi comparado com o programa de estudo de transitórios eletromagnético Micotran do tipo EMTP. Utilizando o modelo matemático desenvolvido foi possível inserir através das equações de Gary e de Skilling-Umoto, o efeito corona nas simulações de transitórios eletromagnético. Ao termino do projeto, apresenta-se um modelo matemático de uma linha de transmissão que leva em conta o efeito da freqüência e o efeito corona. Tal modelo não necessita dos programas do tipo EMTP para simulação de transitórios em linhas de transmissão. / Abstract: The objective of this work is to implement a computational model of two-phase transmission line directly in the time domain, which takes into account the corona effect and the effect of frequency on its longitudinal parameters, using the concepts of state variables. The longitudinal parameters of a frequency dependent transmission line are synthesized by rational functions using the Vector Fitting method. Then, the rational functions that describe the behavior of the longitudinal parameters will be associated with an equivalent electrical circuit, which is inserted in very circuit . Validating the model developed taking into account the effect of frequency, this model was compared to the Micotran program, a EMTP (Electromagnetic Transient Program) type program that is used for transient analyses in electrical networks. Through the developed mathematical model, it enter, through the equations of Gary and Skilling-Umoto, the corona effect in simulations of electromagnetic transients. At the end of the project, it is obtained a mathematical model of a transmission line that takes into account the effect of frequency and the corona effect. This model does not need the EMTP type programs for transient simulations in transmission lines. / Mestre

Submitted by Nathalya Silva (nathyjf033@gmail.com) on 2017-06-28T18:53:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_SistemaInteligenteSuporte.pdf: 7220905 bytes, checksum: f37e7c8fa38831e5d1198ddba5ee15f3 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-08-10T14:48:48Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_SistemaInteligenteSuporte.pdf: 7220905 bytes, checksum: f37e7c8fa38831e5d1198ddba5ee15f3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-10T14:48:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_SistemaInteligenteSuporte.pdf: 7220905 bytes, checksum: f37e7c8fa38831e5d1198ddba5ee15f3 (MD5) Previous issue date: 2017-02-21 / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um software que fornece um ambiente computacional para que o usuário possa realizar análises de Qualidade de Energia Elétrica (QEE) seguindo as normas estipuladas pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) através dos Procedimentos de Distribuição (PRODIST). Também é possível realizar análises de contribuição de impactos causados pela injeção de harmônicos na rede elétrica, apontando as possíveis parcelas percentuais de contribuição de cada Unidade Consumidora (UC), através de módulos que realizam um estudo de sensibilidade por meio de técnicas de Inteligência Computacional (IC) como Redes Neurais Artificiais (RNA), Árvores de Regressão (AR) e Regressão Linear Simples (RL). Para construção dos modelos são utilizados dados de séries temporais de harmônicos de corrente e de tensão que foram obtidos através de campanhas de medição. / This work presents the development of software that provides a computational environment so that the user can carry out analyzes of Quality of Eletrical Energy (QEE) following the rules stipulated by the National Eletrical Power Agency (ANEEL) through the Distribution Procedures (PRODIST). Also it is possible to do analysis of contribution of impacts caused by the injection of harmonics in the electric network, pointing out the possible percentage shares of contribution of each Consumer Unit (UC), through modules that perform a sensitivity study through Computational Intelligence (CI) techniques as Artificial Neural Network (ANN) Regression Trees (RT) and Simple Linear Regression (LR). For the construction of the models are used time series data of current and voltage harmonics that were obtained through measurement campaigns.

Orientador: Luiz Roberto Carrocci / Coorientador: José Antonio Perrella Balestieri / Banca: Eliana Vieira Canettieri / Banca: Daniela Helena Pelegrine / Resumo : Neste trabalho, é apresentada uma metodologia que permite avaliar a viabilidade técnica e econômica de empreendimentos de geração de energia com base em aproveitamentos hídricos ditos de baixa queda. A metodologia ora apresentada é também desenvolvida em formato de ferramenta computacional e tem por objetivo principal abordar os diversos aspectos relevantes neste processo de avaliação, que seja de fácil aplicação, rápida e automatizada e traga uma visão ampla das possibilidades de soluções para determinado estudo de caso. A dissertação aborda um assunto de amplo interesse para o atual mercado de geração de energia, pois é sabido que existe uma tendência de que cada vez mais exista a necessidade de explorar este tipo de aproveitamento hídrico, principalmente na região norte brasileira / Abstract: In this work, it is presented a methodology for assessing the technical and economical feasibility study of low head hydropower generation projects. The presented methodology is also developed in a computational tool way and has as a main goal to approach the various relevant aspects in this evaluation process, to be easy for use, fast and automated and bring a broad vision of the possibilities for solutions to a particular case study. The dissertation approaches a subject of broad interest to the current power generation market, because it is known that more and more there is a trend that this kind of water resources needs to be exploited, mainly in the northern Brazilian region / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-07-21Bitstream added on 2014-06-13T19:19:31Z : No. of bitstreams: 1 leao_fb_dr_ilha.pdf: 4326970 bytes, checksum: 5e80d8b3eb8a0bff2c52ea28e2f0a451 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho é proposta uma metodologia para a análise e interpretação de alarmes em tempo real em sistemas de distribuição de energia elétrica, considerando o diagnóstico em nível de subestações e redes. A metodologia busca superar as dificuldades e desvantagens dos métodos já propostos na literatura especializada para resolver o diagnóstico de faltas em sistemas de potência. O método proposto emprega um modelo matemático original bem como um novo algoritmo genético para efetuar o diagnóstico dos alarmes de maneira eficiente e rápida. O modelo matemático é dividido em duas partes fundamentais: (1) modelo de operação do sistema de proteção; e (2) modelo de Programação Binária Irrestrita (PBI). A parte (1) é composta por um conjunto de equações de estados esperados das funções de proteção dos relés do sistema, modeladas com base na lógica de operação de funções de proteção tais como sobrecorrente, diferencial e distância, bem como na filosofia de proteção de sistemas de potência. A parte (2) é estabelecida através de uma função objetivo formulada com base na teoria de cobertura parcimoniosa (parcimonious set covering theory), e busca a associação ou “match” entre os relatórios de alarmes informados pelo sistema SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) e os estados esperados das funções de proteção formuladas na parte (1) do modelo. O novo algoritmo genético proposto é empregado para minimizar o modelo de PBI e possui como característica a utilização de dois parâmetros de controle. O algoritmo possui taxas de recombinação e mutação automática e dinamicamente calibradas, baseadas na saturação da população corrente, possuindo uma imediata resposta à possível convergência prematura para ótimos locais. A metodologia desenvolvida para o diagnóstico... / This work proposes a methodology for the analysis and interpretation of real-time alarms in electric power distribution systems in the substation level and network level. The methodology seeks to overcome the difficulties and disadvantages of the methods already proposed in the literature to solve the fault diagnosis in power systems. The proposed method employs a novel mathematical model and a genetic algorithm to carry out the diagnosis of alarms efficiently and quickly. The model is divided into two main parts: (1) a protection system operation model; and (2) Unconstrained Binary Programming (UBP) model. Part (1) provides a set of expected state equations of the protective relay functions established based on the protection operation logic such as overcurrent, differential and distance as well as the protection philosophy. Part (2) is established through an objective function formulated based on parsimonious set covering theory for associating the alarms reported by SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) system with the expected states of the protective relay functions. The novel genetic algorithm use only two control parameters and is employed to minimize the UBP model. In addition the algorithm has recombination and mutation rates automatically and dynamically calibrated based on the saturation of the current population and it presents an immediate response to possible premature convergence to local optima. The methodology developed for the diagnosis of substations is extended to distribution networks considering that the network has sufficient level of automation for remote monitoring of the primary feeders. In this way a new paradigm for protection of distribution networks developed based on Smart Grid concept is proposed. Extensive tests are performed with the methodology applied to distribution... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-16Bitstream added on 2014-06-13T19:19:31Z : No. of bitstreams: 1 sampaio_lp_dr_ilha.pdf: 5024543 bytes, checksum: 5c05eda31a0216dcb9e46269873a29e3 (MD5) / Considerando a necessidade do controle de fluxo de energia elétrica nos cenários futuros de Geração Distribuída (GD), local e/ou regionalizado, este trabalho de doutorado propõe uma metodologia de controle do fluxo de potências ativa e reativa, aplicada para inversores monofásicos e trifásicos conectados à rede de distribuição em baixa tensão, utilizando as técnicas de controles baseadas nas desigualdades matriciais lineares (LMI) em conjunto com conceitos da Ɗ-Estabilidade e realimentação de estados como critério de linearização dos sistemas. O controle do fluxo de potências é baseado nas curvas de transferência de potências P-ω e Q-V (análogas a P-f (Potência Ativa-Frequência) e Q-V (Potência Reativa-Tensão)), num sistema de controle multimalhas. A metodologia multimalhas empregada no trabalho utiliza a técnica de realimentações de estados, melhorando o desempenho do controlador e atenuando possíveis distúrbios e perturbações que venham a ocorrer no sistema. Além disso, a metodologia proposta tem o objetivo de obter o melhor controlador com o menor ganho dentro da região esquerda do plano-s especificada durante o projeto, apresentando respostas rápidas com oscilações mínimas. O trabalho apresenta resultados de simulações e experimentais considerando um protótipo monofásico com uma potência nominal de 1000VA e um protótipo trifásico com uma potência nominal de 3000VA, com a finalidade de demonstrar e analisar o funcionamento das técnicas de controle propostas. / Considering the necessity of local and/or regionalized electric energy control flow in the future scenario of Distributed Generation (DG), this doctorate work proposes a methodology of control for active and reactive electric powers, applied to single and three-phase grid-tie inverters at low-voltage electrical distribution networks, using the techniques of control based on Linear Matrix Inequalities (LMI) along with the concepts of Ɗ-stability and feedback state as a criterion of linearization systems. The power flow control is based on power transfer curves P-ω and Q-V (similar to P-f (Active Power - Frequency) and Q-V (Reactive Power - Voltage)), in a multi-loop control system. The multi-loop control applied in this work uses the technique of feedback states in order to improve the performance of controller and to attenuate possible disturbs and perturbations that could happen in the system. Moreover, the proposed methodology has the objective to obtain the best controller with the lowest gain in the left-half s-plane region specified during the design, showing fast responses with minimal oscillations. This work presents the simulation and experimental results considering a single-phase prototype with 1000VA rated power and a three-phase prototype with 3000VA rated power, in order to demonstrate and analyze the proposed control operation.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-11-23Bitstream added on 2014-06-13T21:01:26Z : No. of bitstreams: 1 ochoapizzali_lf_dr_ilha.pdf: 1694440 bytes, checksum: e159d13557d3d0a89139b7565f849244 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Alban / Fundação de Ensino Pesquisa e Extensão de Ilha Solteira (FEPISA) / Neste trabalho, é apresentada uma análise em regime permanente que considera a avaliação de impactos técnicos tais como perdas elétricas, queda de tensão e níveis de curto-circuito, entre outros; utilizando dados de demanda e geração variáveis no tempo ao longo de um horizonte determinado. O objetivo é encontrar um conjunto de arranjos da GD (configurações) que levem ao melhor desempenho da rede de distribuição analisada, minimizando ou maximizando cada aspecto técnico segundo o interesse da empresa de distribuição. Dada a natureza combinatória deste problema, que requer uma ferramenta de otimização capaz de manipular múltiplos objetivos, os impactos técnicos serão avaliados simultaneamente utilizando uma metodologia baseada no conceito do Non-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA), conduzindo a soluções mais reais e diversificadas para a tomada de decisões, conhecidas como soluções ótimas de Pareto. / In this work a steady-state analysis considering the assessment of technical impacts such as losses, voltage drop and short-circuit levels, among others; utilizing time-variant loads and generation within a specified horizon. The objective is to find a set of configurations that lead to the best performance of the distribution network under analysis, minimizing or maximizing each technical aspect according to the utility's concerns. Given the combinatorial nature of this problem, which requires an optimization tool able to handle multiple objectives, technical impacts will be assessed simultaneously through a methodology based on the non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA). This approach leads to a more realistic and diversified set of solutions for taking decisions, known as Pareto-optimal solutions.

Resumo: Neste trabalho a metaheurística GRASP é utilizada para resolver o problema de reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica modelado como um problema de programação não linear binário misto. O objetivo é minimizar as perdas de potência ativa do sistema sujeito a restrições físicas e operacionais do sistema de distribuição. As variáveis binárias do problema representam a abertura e/ou fechamento de chaves de interconexão existentes nos ramos do sistema e as variáveis contínuas representam as tensões nodais e ângulos das tensões nodais. Na metodologia utilizada todas as chaves de interconexão do sistema de distribuição estão fechadas no início do processo e a cada passo da fase construtiva do GRASP um ramo é desconectado do sistema e um fluxo de carga é resolvido. Na fase de melhoria, tendo em vista que a solução da fase construtiva é um sistema radial, foi utilizado a cada iteração um fluxo de carga especializado para sistemas radiais. Para garantir que o sistema de distribuição opere de forma radial, foi introduzido na metodologia de solução uma rotina na qual é verificada a formação de laços e a conectividade do sistema em cada iteração das fases de construção e de melhoria local. São apresentados testes realizados utilizando os sistemas de 14, 33, 84,119 e 136 barras para avaliar a eficiência e robustez da metodologia proposta. Os resultados obtidos foram comparados aos resultados encontrados na literatura com o objetivo de validar a proposta deste trabalho / Abstract: In this work the GRASP is used to solve the problem of reconfiguring systems for electricity distribution modeled as a nonlinear programming problem of binary mixture. The goal is to minimize the power losses of the system subject to physical constraints and operating the distribution system. The problem of binary variables represents the opening and/or closing braces interconnecting branches existing in the system and the continuous variables represent the nodal voltages and angles of nodal voltages. In the methodology used to interconnect all the keys of the distribution system are closed at the beginning of the process and every step of the constructive phase of GRASP a branch is disconnected from the system and a load flow is solved. In the improvement phase, given that the solution of the constructive phase is a radial system was used at each iteration a load flow for radial systems specialist. To ensure that the distribution system operates in a radial manner, was introduced into the solution methodology is a routine in which verified the formation of linkages and connectivity of the system in each iteration of the phases of construction and local improvement. Tests are presented using the systems 14, 33, 84, 119 and 136 bus to evaluate the efficiency and robustness of the proposed methodology. The results were compared to results from the literature in order to validate the proposal of this work / Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Coorientador: Marina Lavorato de Oliveira / Banca: Marcos Julio Rider Flores / Banca: Eduardo Nobuhiro Asada / Mestre

Orientador: Jose Roberto Sanches Mantovani / Banca: Antonio Padilha Feltrin / Banca: Roberto Cayetano Lotero / Resumo: Neste trabalho propõe-se um algoritmo para a restauração de redes de distribuição de energia elétrica em tempo real baseado na meta-heurística GRASP (Greed Randomized Adaptative Search Procedure) considerando a inserção de geradores distribuídos. O problema é modelado como não linear inteiro misto e considera os dois principais objetivos da restauração de redes de distribuição: minimizar número de consumidores sem fornecimento de energia elétrica e o número de chaveamentos. O algoritmo desenvolvido a partir da metodologia proposta foi implementado em linguagem de programação C++ e testado em um sistema real de distribuição de grande porte. A partir dos resultados obtidos verificou-se o bom desempenho do algoritmo, tanto em termos de robustez quanto em desempenho computacional, ao encontrar um conjunto de soluções factíveis e de boa qualidade, dentro de um tempo computacional considerado adequado para o problema de restauração / Abstract: This work proposes a methodology to distribution power system restoration considering distributed generators installed on the system. The methodology is based on GRASP (Greed Randomized Adaptive Search Procedure) metaheuristic and the restoration problem is established as nonlinear mixed-integer taking account two mainly goals: minimizing both the number of consumers without supply and the number of switching. The algorithm based on proposed methodology is implemented in C++ programming language and tested using a bulk real-life distribution power system. The results show the methodology is able to provide a set of feasible and good quality solutions in a suitable time for the restoration problem / Mestre

A inserção de fontes de geração distribuída (GD) traz a possibilidade de diversificação da matriz energética e a redução de perdas elétricas no transporte de EE – porque as fontes localizam-se próximas aos clientes finais. Entre elas destacam-se as fontes fotovoltaicas, eólicas, pequenas centrais hidrelétricas (PCH) e termelétricas à biomassa. As duas primeiras, apresentam a peculiaridade de normalmente serem conectadas à rede através de inversores de frequência. As outras duas costumam ser conectadas diretamente ao sistema. Todavia, a GD também propicia consequências ao SEP, muitas vezes indesejadas, como variações nos parâmetros da qualidade da energia elétrica (QEE). O compromisso que se deve manter com a QEE entregue aos consumidores é de vital importância para as empresas transmissoras e distribuidoras de energia elétrica, bem como para os utilitários dessa EE. Além disso, para que haja o correto funcionamento de equipamentos eletrônicos e de diversos processos industriais é necessário que a energia elétrica permaneça em uma faixa de tensão aceitável. Entre os fenômenos de interesse da área de qualidade de energia elétrica, os quais devem ser eliminados ou mitigados para a melhor operabilidade do SIN, pode-se citar: harmônicos, flutuação de tensão, subtensão, sobretensão e afundamentos de tensão. Devido a observabilidade rotineira e aos prejuízos (financeiros e/ou técnicos) associados ao fenômeno, o interesse desse estudo consiste nos afundamentos de tensão. Nesse contexto, apresenta-se uma proposta para análise dos afundamentos de tensão em um ambiente com geração distribuída (fotovoltaica, eólica, PCH e termelétrica à biomassa) através de simulações de curtos-circuitos. Os resultados obtidos através da metodologia proposta mostram que a inserção de GD pode trazer uma variação no número de afundamentos de tensão e melhorar os níveis de tensão nas barras, sobretudo nos locais onde foram inseridas bem como em suas proximidades. Também, há redução no número de afundamentos de maior severidade os quais causam mais prejuízos e preocupação a operabilidade do SEP. / The insertion of distributed generation (DG) sources brings the possibility of diversification of energy sources types and the reduction of electrical losses in the transport of EE - because the sources are located close to end users. Among these sources are photovoltaic, wind, small hydropower and biomass-fired power plants. The first two, are usually connected to the network through frequency inverters. The other two are usually connected directly to the system. However, DG also provides consequences to the electrical power system, often unwanted, such as variations in the parameters of power quality (PQ). The commitment should be retained with the power quality delivered to customers. Moreover, for the correct operation of electronic equipment and various industrial processes it is necessary that the voltage remains within an acceptable range. Among the phenomena of interest to electric power quality, which must be eliminated or mitigated, we can mention: harmonics, voltage fluctuation, undervoltage, overvoltage and voltage sags (dips). Due to losses (financial and/or technical) associated with the phenomenon, the interest of this study consists of the voltage sags. In this context, we present a proposal for analysis of voltage sags in an environment with distributed generation (photovoltaic, wind, thermal and biomass-fired power plants) through simulations of short circuits. The results obtained through the proposed methodology shows that the inclusion of DG can bring a change in the number of voltage sags and improve voltage levels in bars, especially in places where they were inserted and in its vicinity. Also, there is a reduction in the number of severe voltage sags which cause more harm and concern to end-users and utilities.

A continuidade no fornecimento de energia elétrica a clientes é um objetivo constante das distribuidoras de energia, as quais estão constantemente buscando desenvolver soluções tecnológicas a fim de melhorar o desempenho das redes de distribuição. Com o crescimento das cargas eletrônicas e o expressivo aumento dos dispositivos automáticos nas redes, surge uma nova forma de analisar a rede de distribuição sob o aspecto da filosofia da proteção, considerando interrupções sustentadas e momentâneas, sob dois aspectos distintos, o primeiro considera o custo da energia não fornecida sob o período de contingência, enquanto que o segundo refere-se ao impacto do custo social para diferentes classes de clientes, durante o período das interrupções. Desta forma este trabalho propõe o desenvolvimento de uma estratégia de minimização de custos dessas interrupções considerando as características das cargas, bem como o tempo necessário para reinicialização da carga. Para este fim, é aplicado um modelo de programação não-linear, que emprega variáveis binárias para definir a habilitação ou não de curvas rápidas nos religadores e uma abordagem de otimização clássica. Os algoritmos foram desenvolvidos no software Matlab e posteriormente convertido para linguagem GAMS (Generic Algebraic Modeling System). A metodologia foi testada e validada em um alimentador de distribuição real urbano, localizado na região metropolitana de Porto Alegre (RS, Brasil). / Uninterrupted power delivery is a permanent goal of power utilities. One way of attaining this objective is constantly investing in technological solutions to improve the performance of distribution networks. With increasing loads, mainly electronic ones, as well as growing insertion of automatic reclosers, the protection philosophy of distribution systems has to be rethought taking into account temporary and permanent interruptions. In this work, we propose a strategy to minimize the cost of interruptions taking into account the load characteristics and the time required to restart the load. This is achieved by deriving a mixed integer nonlinear programming model. The proposed model uses binary variables to define if the instantaneous characteristic of the recloser should be enabled and a classical explicit mathematical optimization approach. The algorithms were developed with Matlab software and the conversion was made to a General Algebraic Modeling System (GAMS). The applicability of the proposed methodology is tested in an actual feeder from Porto Alegre.