Orientador: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Ruben Augusto Romero Lázaro / Banca: Benemar Alencar de Souza / Resumo: Neste trabalho apresentam-se o desenvolvimento e a implementação de um algoritmo computacional para o problema de planejamento e projeto de circuitos secundários de distribuição de energia elétrica. O problema é formulado como um modelo de Programação Não Linear Inteiro Misto (PNLIM), e para sua solução propõe-se um algoritmo de Busca Tabu (BT). Esta ferramenta permite determinar e avaliar os custos dos elementos que compõem o sistema de distribuição (reforma e/ou construção de redes secundárias), evidenciando sua robustez e precisão. Os algoritmos de cálculo mecânico e definição de estruturas são baseados em normas técnicas para se determinar os postes e estruturas do sistema sob estudo. Os condutores são especificados pelo algoritmo de fluxo de potência trifásico respeitando as condições topológicas, físicas e ambientais. Toda metodologia de cálculo e projeto utilizada neste problema está de acordo com os Procedimentos de Distribuição do Sistema Elétrico Nacional (PRODIST). Para mostrar a eficiência do modelo proposto e da metodologia de planejamento e projeto desenvolvidos, apresentam-se resultados para dois sistemas reais de distribuição com 76 e 54 barras, respectivamente. / Abstract: In this work, the development and implementation of a computational algorithm for the planning and design of secondary circuits of power distribution systems problem, is presented. The problem is formulated as a Non-linear Integer Mixed Programming (NLIMP) problem; and for its solutions it is proposed a Tabu Search (TS) algorithm. This tool allows determining and evaluating the cost of elements that are part of the distribution system (upgrade and/or construction of secondary networks), showing its robustness and accuracy. Mechanic calculation algorithms and structure definitions are based on technical norms in order to determine poles and structures of the system under study. Conductors are specified by the three-phase power flow algorithm, satisfying topological, physical and environmental conditions. All the calculation and design methodology used in this problem agrees with the Distribution Procedures of the National Electric System (PRODIST). In order to show the efficiency of the proposed model and the developed planning and design methodology, results for to real-life distribution systems, with 76 and 54 buses, are presented. / Mestre

ANEEL / Em sistemas de distribuição de energia elétrica é comum o desenvolvimento de projetos que busquem a melhoria dos índices de equilíbrio de cargas, carregamento de transformadores e quedas de tensão ao longo dos circuitos da rede secundária. O presente trabalho apresenta modelos matemáticos de Programação Linear Inteira Mista (PLIM) para quatro das intervenções técnicas usualmente praticadas com vistas a estas melhorias: balanceamento de carga, troca de condutor, divisão de circuito e remanejamento de carga. Os modelos respeitam aspectos técnicos, elétricos e considerações operacionais dos especialistas na busca de soluções que minimizem o investimento necessário para restabelecimento destes índices. Um método linear simplificado para o cálculo elétrico, baseado no Backward-Forward Sweep (BFS), é proposto a fim de incluir restrições sobre níveis de tensão diretamente nos modelos. A realização conjunta das intervenções é sugerida em uma proposta de integração de modelos por encadeamento de soluções. Para desenvolvimento dos modelos PLIM criou-se o ambiente de modelagem Gusek, interface para o solver livre GLPK. Os modelos foram implementados em uma ferramenta de apoio à tomada de decisão para projetos de melhoria de rede. Resultados são apresentados através de estudos de caso com dados de circuitos reais. / In eletric power distribution systems it is common to develop projects to improve the levels of load balancing, transformer loading and voltage drops along secondary network circuits. This paper presents Mixed Integer Linear Programming (MILP) mathematical models for adressing four technical interventions usually undertaken to achieve these improvements: load balancing, conductor changing, circuit split, and load relocation. These models comply with technical and electrical aspects and satisfy operational considerations from specialists in finding solutions that minimize the required investment for restoration of circuit levels. A simplified linear power flow method, based on the Backward-Forward Sweep (BFS), is proposed to include voltage levels constraints into the models. The combination of interventions is suggested in a proposal for integration of models by chaining solutions. To develop the MILP models the GUSEK modeling environment was created as an interface for the GLPK free solver. The models were implemented in a decision-making support tool for network improvement projects. Results are presented through case studies with data from real circuits.

CAPES / Este trabalho apresenta novas abordagens para duas das etapas fundamentais relacionadas com análise automática de oscilografias de redes de distribuição: a detecção dos instantes transitórios e a sua classificação. Para comparação e validação dos métodos são utilizadas duas bases de dados, sendo uma delas formada por dados simulados no aplicativo Alternative Transient Program e outra contendo dados reais de oscilógrafos instalados em uma rede de distribuição de energia elétrica. Os dados reais apresentam um conjunto de eventos relevante para as análises aqui propostas, principalmente por conter uma gama variada de eventos, incluindo transitórios decorrentes de descargas atmosféricas. Com relação à detecção de transitórios (segmentação de oscilografias), foram testados os métodos atualmente propostos na literatura, os quais contemplam Filtro de Kalman, Transformada Wavelet Discreta e Modelos Autorregressivos, além de serem propostas duas novas técnicas baseadas no Operador de Energia de Teager e Representação de Dados Utilizando Vetores Suporte. Demonstra-se que, tanto para dados simulados quanto para dados reais, o método de detecção baseado na Representação de Dados utilizando Vetores Suporte aponta para um melhor desempenho global no processo de detecção. Com relação à classificação automática de oscilografias, propõe-se uma nova abordagem incluindo um estágio dedicado à detecção de padrões não inseridos no aprendizado prévio do classificador, denominados de novidades, além da própria classificação multiclasse normalmente empregada para diferenciar múltiplas classes conhecidas a priori. São testadas abordagens utilizando a detecção de novidades e classificação multiclasse em estágios simultâneos e subsequentes, com base nos classificadores X-Médias, K-Vizinhos-Mais-Próximos e Representação de Dados Utilizando Vetores Suporte com diferentes formulações, além do próprio classificador multiclasse baseado em Máquinas de Vetor Suporte. Adicionalmente, é proposto um tratamento aos padrões considerados como novidades, com o intuito de fornecer informações ao especialista sobre as similaridades existentes entre os padrões desse conjunto. Para realizar esse processo, optou-se por utilizar modelos de agrupamento automático. Os resultados finais, principalmente para a base de dados incluindo eventos reais, mostram que é possível obter um desempenho de classificação relevante (acima de 80%) para cada um dos estágios do processo de classificação proposto, o qual inclui a detecção de novidades, a classificação multiclasse e o processamento de padrões classificados como novidades (agrupamento automático). / This work presents new approaches for two of the fundamental steps in automatic waveform analysis in electrical distribution systems: transient time detection and its classification. Two datasets were used to compare and validate the proposed methods. The first is composed by simulated waveforms, by using the Alternative Transient Program, while the second is formed by real data from a monitoring system developed for overhead distribution power lines. The real data present a set of relevant events for the analysis proposed here, mainly due to the variety of events, including lightning-related transients. Regarding transient detection (waveform segmentation), the experiments involve usual segmentation methods, such as Kalman filtering, standard Discrete Wavelet Transform, and autoregressive models, besides two new techniques based on the Teager Energy Operator and Support Vector Data Description. The results obtained on both simulated and real world data demonstrate that the method based on Support Vector Data Description outperforms other methods in the transient identification task. Regarding the automatic waveform classification, a new approach including the detection of classes not defined in the training stage (called novelties) is presented. Also, the classifier is able to discriminate among multiple known classes, normally defined as multi-class classification. Two different approaches are compared, by using multi-class classification and novelty detection in two subsequent stages and in a simultaneous way. The following classifiers were assessed: X-Means, K-Nearest-Neighbors, and Support Vector Data Description with different formulations, besides the Support Vector Machine for multi-class classification. Furthermore, a technique for the post-processing of the novelties is presented, in order to provide some useful information for the experts, regarding possible similarities in the novelty set. To accomplish this task, automatic clustering methods were used. The final results, especially for the dataset with real examples, show that it is possible to obtain a relevant classification performance (above 80%) in each one of the three stages of the classification process: multi-class classification, novelty detection, and the post-processing applied to the novelties (automatic clustering).

ANEEL / Em sistemas de distribuição de energia elétrica é comum o desenvolvimento de projetos que busquem a melhoria dos índices de equilíbrio de cargas, carregamento de transformadores e quedas de tensão ao longo dos circuitos da rede secundária. O presente trabalho apresenta modelos matemáticos de Programação Linear Inteira Mista (PLIM) para quatro das intervenções técnicas usualmente praticadas com vistas a estas melhorias: balanceamento de carga, troca de condutor, divisão de circuito e remanejamento de carga. Os modelos respeitam aspectos técnicos, elétricos e considerações operacionais dos especialistas na busca de soluções que minimizem o investimento necessário para restabelecimento destes índices. Um método linear simplificado para o cálculo elétrico, baseado no Backward-Forward Sweep (BFS), é proposto a fim de incluir restrições sobre níveis de tensão diretamente nos modelos. A realização conjunta das intervenções é sugerida em uma proposta de integração de modelos por encadeamento de soluções. Para desenvolvimento dos modelos PLIM criou-se o ambiente de modelagem Gusek, interface para o solver livre GLPK. Os modelos foram implementados em uma ferramenta de apoio à tomada de decisão para projetos de melhoria de rede. Resultados são apresentados através de estudos de caso com dados de circuitos reais. / In eletric power distribution systems it is common to develop projects to improve the levels of load balancing, transformer loading and voltage drops along secondary network circuits. This paper presents Mixed Integer Linear Programming (MILP) mathematical models for adressing four technical interventions usually undertaken to achieve these improvements: load balancing, conductor changing, circuit split, and load relocation. These models comply with technical and electrical aspects and satisfy operational considerations from specialists in finding solutions that minimize the required investment for restoration of circuit levels. A simplified linear power flow method, based on the Backward-Forward Sweep (BFS), is proposed to include voltage levels constraints into the models. The combination of interventions is suggested in a proposal for integration of models by chaining solutions. To develop the MILP models the GUSEK modeling environment was created as an interface for the GLPK free solver. The models were implemented in a decision-making support tool for network improvement projects. Results are presented through case studies with data from real circuits.

CAPES / Este trabalho apresenta novas abordagens para duas das etapas fundamentais relacionadas com análise automática de oscilografias de redes de distribuição: a detecção dos instantes transitórios e a sua classificação. Para comparação e validação dos métodos são utilizadas duas bases de dados, sendo uma delas formada por dados simulados no aplicativo Alternative Transient Program e outra contendo dados reais de oscilógrafos instalados em uma rede de distribuição de energia elétrica. Os dados reais apresentam um conjunto de eventos relevante para as análises aqui propostas, principalmente por conter uma gama variada de eventos, incluindo transitórios decorrentes de descargas atmosféricas. Com relação à detecção de transitórios (segmentação de oscilografias), foram testados os métodos atualmente propostos na literatura, os quais contemplam Filtro de Kalman, Transformada Wavelet Discreta e Modelos Autorregressivos, além de serem propostas duas novas técnicas baseadas no Operador de Energia de Teager e Representação de Dados Utilizando Vetores Suporte. Demonstra-se que, tanto para dados simulados quanto para dados reais, o método de detecção baseado na Representação de Dados utilizando Vetores Suporte aponta para um melhor desempenho global no processo de detecção. Com relação à classificação automática de oscilografias, propõe-se uma nova abordagem incluindo um estágio dedicado à detecção de padrões não inseridos no aprendizado prévio do classificador, denominados de novidades, além da própria classificação multiclasse normalmente empregada para diferenciar múltiplas classes conhecidas a priori. São testadas abordagens utilizando a detecção de novidades e classificação multiclasse em estágios simultâneos e subsequentes, com base nos classificadores X-Médias, K-Vizinhos-Mais-Próximos e Representação de Dados Utilizando Vetores Suporte com diferentes formulações, além do próprio classificador multiclasse baseado em Máquinas de Vetor Suporte. Adicionalmente, é proposto um tratamento aos padrões considerados como novidades, com o intuito de fornecer informações ao especialista sobre as similaridades existentes entre os padrões desse conjunto. Para realizar esse processo, optou-se por utilizar modelos de agrupamento automático. Os resultados finais, principalmente para a base de dados incluindo eventos reais, mostram que é possível obter um desempenho de classificação relevante (acima de 80%) para cada um dos estágios do processo de classificação proposto, o qual inclui a detecção de novidades, a classificação multiclasse e o processamento de padrões classificados como novidades (agrupamento automático). / This work presents new approaches for two of the fundamental steps in automatic waveform analysis in electrical distribution systems: transient time detection and its classification. Two datasets were used to compare and validate the proposed methods. The first is composed by simulated waveforms, by using the Alternative Transient Program, while the second is formed by real data from a monitoring system developed for overhead distribution power lines. The real data present a set of relevant events for the analysis proposed here, mainly due to the variety of events, including lightning-related transients. Regarding transient detection (waveform segmentation), the experiments involve usual segmentation methods, such as Kalman filtering, standard Discrete Wavelet Transform, and autoregressive models, besides two new techniques based on the Teager Energy Operator and Support Vector Data Description. The results obtained on both simulated and real world data demonstrate that the method based on Support Vector Data Description outperforms other methods in the transient identification task. Regarding the automatic waveform classification, a new approach including the detection of classes not defined in the training stage (called novelties) is presented. Also, the classifier is able to discriminate among multiple known classes, normally defined as multi-class classification. Two different approaches are compared, by using multi-class classification and novelty detection in two subsequent stages and in a simultaneous way. The following classifiers were assessed: X-Means, K-Nearest-Neighbors, and Support Vector Data Description with different formulations, besides the Support Vector Machine for multi-class classification. Furthermore, a technique for the post-processing of the novelties is presented, in order to provide some useful information for the experts, regarding possible similarities in the novelty set. To accomplish this task, automatic clustering methods were used. The final results, especially for the dataset with real examples, show that it is possible to obtain a relevant classification performance (above 80%) in each one of the three stages of the classification process: multi-class classification, novelty detection, and the post-processing applied to the novelties (automatic clustering).

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The search for solutions to the different power quality problems, in special the ones related to the voltage level compliance to the standard values has produced, up to now, an extensive range of commercial products using different techniques. Despite this recognition, the challenge for alternative strategies, presenting low cost and low maintenance properties, are very attractive and this subject is still motivating research worldwide. In this context, this dissertation is focused on the proposal of a voltage regulating device, here referred as CET (Electromagnetic Voltage Compensator), which presents an innovative design to obtain the process of voltage regulation. The main idea is based on the voltage injection, been as an additive or subtractive way, through a physical arrangement, presenting as a full electromagnetic power device. Aiming operative dynamic properties, the proposal in question, as far as their operational design concerns, is based on electronic switching and control device. The proposal outlined here will encounter emphasizes to the CET physical structure, the control unit composition and the evaluation of the electric complex performance under different voltage deviations occurrences. The studies are presented and then discussed, using the results provided by the computational simulation carried out in the time domain simulator ATP throughout its classical feature the MODELS language. / A busca por soluções para os distintos problemas da qualidade da energia elétrica, com destaque às variações das tensões de suprimento, conta, na atualidade, com uma extensa gama de produtos visando, sobretudo, a regulação dinâmica da tensão de suprimento. Não obstante tal reconhecimento, os desafios por estratégias alternativas por compensadores com propriedades operacionais e econômicas mais atrativas continuam motivando pesquisas em todo o mundo. Neste contexto, a presente dissertação encontra-se focada numa proposta de controle de um dispositivo regulador de tensão, aqui denominado por CET (Compensador Eletromagnético de Tensão), que se apresenta com uma concepção inovadora no que tange ao processo da regulação da tensão. A ideia central apoia-se na injeção série de reforços de tensão, aditiva ou subtrativa, através de um arranjo físico totalmente eletromagnético quanto às suas unidades de potência. Objetivando propriedades operativas dinâmicas, a proposta em pauta, no que tange a sua concepção operativa, fundamenta-se em chaveamentos eletrônicos controlados. À luz destes fatos, o trabalho vai de encontro a esta filosofia e ressalta a estrutura física do dispositivo, a composição da unidade de controle e avalia o desempenho do dispositivo sob condições associadas com a ocorrência de desvios de tensão. Quanto aos estudos feitos e discutidos, estes se encontram alicerçados em investigações computacionais conduzidas através da plataforma ATP e recursos oferecidos pela linguagem MODELS. / Mestre em Ciências

Nos sistemas de distribuição de alta e média tensão tem-se aumentado a utilização de linhas de distribuição de energia subterrâneas ou cabos subterrâneos. A ocorrência de faltas nas linhas afeta negativamente a qualidade da energia e o correto funcionamento da rede. O processo que leva a uma falta nos cabos é gradual e está caracterizado por uma série de subciclos de faltas incipientes associadas a uma tensão de arco. Estas, muitas vezes, passam despercebidas e, eventualmente, resultam em uma falta permanente. Os métodos clássicos de localização de faltas como as metodologias baseadas no cálculo da impedância aparente, as baseadas na inteligência artificial e as baseadas nas ondas viajantes são, habitualmente, aplicadas ao sistema depois de uma falta permanente acontecer e precisam de um ou mais ciclos do sinal para entregar uma resposta razoável. No entanto, as faltas nos cabos são um processo gradual, de curta duração (entre ¼ e ½ ciclo do sinal) e seria desejável localizar a falta incipiente antes de tornar-se permanente. Nesse contexto, esta pesquisa aborda o problema de localização de faltas incipientes. Assim, nesta tese propõe-se uma nova técnica de localização de faltas incipientes usando medições em um terminal, no domínio do tempo e que utiliza componentes de fase. Desta forma, são desenvolvidas duas novas formulações do modelo elétrico do sistema de distribuição com cabos subterrâneos durante uma falta incipiente. A abordagem proposta considera simultaneamente na sua formulação características da falta incipiente e dos sistemas de distribuição de energia, como a tensão de arco, o modelo Π nominal de parâmetros concentrados do cabo subterrâneo, o desequilíbrio do sistema e a condição da carga. A estimativa da distância da falta, junto com os parâmetros da falta incipiente, é obtida a partir da solução de um sistema sobredeterminado de equações lineares pela aplicação do método de mínimos quadrados ponderados não negativos. As formulações propostas permitem estimar a distância da falta em termos da reatância da linha até a falta. Além disso, é proposto um processo de compensação de corrente para estimar a corrente de falta; é aplicado um pré-processamento dos dados de entrada para suavizar o efeito do ruído que pode conter o sinal e, é aplicado um pós-processamento dos resultados para refinar e entregar a melhor estimativa obtida durante o processo de localização da falta. O desempenho da técnica proposta é avaliado mediante estudos de casos simulados em um circuito real de distribuição no Alternative Transients Program (ATP/EMTP) considerando análises de sensibilidade e comparativa. Também, o modelo da falta incipiente foi programado utilizando a ferramenta de MODELS do ATP/EMTP. Os resultados obtidos, considerando faltas incipientes simuladas que avaliam a influência da variação da magnitude de tensão de arco, do ruído aleatório inserido na tensão de arco, da distância da falta, da taxa de amostragem, do carregamento do sistema, do modelo de tensão de arco e de incertezas nas medições, indicam claramente que a abordagem proposta possui validade como técnica de localização de faltas incipientes, apresentando erros médios globais de 1,60% e 0,93%, respectivamente para cada formulação proposta. / The use of underground power distribution lines or underground cables in the high and medium voltage distribution systems has increased dramatically in recent years. The fault occurrence in the distribution lines negatively affects the power quality and the correct network operation. The process which leads to a fault in underground cables is gradual and is characterized by a series of sub-cycles of incipient faults associated with an arc voltage. These often are unnoticed and, eventually, results in a permanent fault. Classical fault localization methods such as the based-impedance, the based on artificial intelligent and the based on traveling waves are, usually, applied to the system after a permanent fault occurrence and need one or more signal cycles for providing a reasonable response. However, the faults in cables are a gradual process, with short duration (between ¼ to ½ of signal cycle) and would be desirable to locate the fault before this becomes a permanent fault. In this context, this research approaches the incipient faults location problem. Thus, in this thesis is proposed a new incipient fault location technique using single-end terminal measurement, in time-domain and employing phase components. In this way, two new formulations of the electrical model of the distribution system with underground cables during an incipient fault are developed. The proposed approach considers simultaneously in its formulation, incipient fault type and power distribution systems characteristics as arc voltage, unbalanced operation, load conditions and complete line model. The fault distance estimation, together with the incipient fault parameters, it is obtained from the solution of an overdetermined linear system of equations by the application of the non-negative weighted least squares estimator method. The proposed formulations allow estimating the fault distance in terms of the line reactance up to the fault. In addition, a load current compensation strategy is proposed to reduce its effect in the fault current estimation; an input data pre-processing is applied to smooth out the noise effect and a post-processing of the results is performed for estimation refinement and to provide the best estimate obtained during the fault location process. The proposed technique performance is evaluated through simulated cases studies in a real-life distribution network with underground cable data in the Alternative Transients Program (ATP/EMTP) considering sensitivity and comparative analyzes. Also, the fault model was programmed using the MODELS tool of ATP/EMTP. The obtained results, considering simulated incipient faults, which evaluate the influence of variations in the arc voltage magnitude, random noise percentage inserted in the arc voltage, fault distance, sampling rate, load dynamics, the arc voltage model and uncertainties in measurements, indicate clearly that the proposed approach is valid as incipient faults location technique, showing overall average errors of 1,60% and 0,93%, respectively for each proposed formulation.

Orientador: Carlos Alberto de Castro Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T19:37:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_RicardoBorges_M.pdf: 725231 bytes, checksum: e24b9811f14e33910092b2f639a89050 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O método desacoplado rápido (MDR) [2] é uma variante do tradicional método de Newton [1] para a resolução do problema de fluxo de carga (obtenção do estado de operação de redes elétricas de potência). Sabe-se que o MDR apresenta desempenho insatisfatório quando aplicado a redes de distribuição, devido à desfavorável relação r/x dos ramos, resultando num processo de cálculo que pode apresentar divergência ou convergência lenta (grande número de iterações). Há algum tempo foi proposta uma alteração no MDR, chamada de rotação de eixos[4], que melhora as características de convergência do método. A idéia consiste em obter uma rede fictícia para a qual o MDR funcione bem e cujo estado de operação (magnitudes e ângulos de tensão) seja o mesmo da rede original. O valor do ângulo de rotação de eixos, único para toda a rede, é determinado empiricamente. Recentemente uma outra proposta de rotação ótima de eixos[5] foi apresentada, sugerindo modificações ao método que trouxeram maior automação aos cálculos, apesar de efeitos desfavoráveis em relação à manipulação de matrizes e ao significado físico da rede elétrica durante o processo iterativo. O presente trabalho traz um novo algoritmo de rotação de eixos que supera algumas desvantagens dos métodos apresentados em [4, 5], com bom desempenho. Além disso, traz uma interessante contribuição sobre a rotação de barras do tipo PV, não abordado anteriormente / Abstract: The fast decoupled loadflow (FDLF) [2] is a variant of the traditional Newton method [1] for solving the loadflow problem (find the operational state of electrical power networks). It is well-known that FDLF presents unsatisfactory performance when applied to distribution systems. Their unfavourable r/x branch ratios may lead to divergence or slow convergence (large number of iterations). A modification to the FDLF, called axesrotation[4], was proposed some time ago, which improves convergency of the method. The idea is to obtain a fictitious network for which the FDLF performs better and which operational state (voltage magnitudes and angles) is the same as the original network. However, the rotation angle is determined empirically. Recently the optimal axes rotation[5] was presented, suggesting some modifications that led to more automated calculations, despite of some undesirable effects on matrices handling and also to the physical meaning of networks during the iterative process. This research work presents a new algorithm for axes rotation that overcomes some disadvantages found in [4, 5], with good performance. Moreover, it brings an interesting contribution on the rotation of PV buses, not previously considered. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

The automation of power distribution networks contributes to the improvement of the quality indicators for providing isolation of defective parts through remote controls for opening and closing devices, as well as transfers to defective parts without alternative sources of supply. These commands are normally executed in the Operation Centers by specialized technicians. Although, providing greater speed than the local execution of opening and closing braces through teams in the field for more complex circuits requires technicians operating an analysis of a significant set of variables for decision making. This time devoted to technical analysis reduces earnings quality compared automation solution, where commands could be achieved through pre-defined algorithms, known as Automatic Replenishment. To measure the gain of additional solutions of this nature is necessary to determine the behavior of time to maneuver performed by technicians and those obtained by automatic recomposition. With such a statistical study sample can define the average times for each situation and size of these times you can compare the two situations, basically inserting the time difference on a methodology for calculation of quality indicators. This study aims to perform the statistical survey on a sample of a system already deployed in a power distributor, to establish comparison regarding the quality gains through the methodology of the MLE (Logical Structural) and apply a decision model based on multicriteria to provide a prioritization matrix circuits where automatic recovery can be more advantageous. Although the scope of this work involves only the automatic replenishment, the statistical basis of the obtained times can serve as a starting point for studies related to other more sophisticated mechanisms of self-diagnosis and self restoration as the "Self Healing" present in the context of Smart Grids. / A automação das redes de distribuição de energia contribui para melhoria dos indicadores de qualidade por proporcionar o isolamento dos trechos defeituosos através de comandos a distância de abertura e fechamento dos dispositivos, além de transferências de trechos sem defeito para fontes alternativas de suprimento. Estes comandos normalmente são executados nos Centros de Operação por técnicos especializados. Embora, proporcione maior celeridade do que a execução local de abertura e fechamento de chaves através de equipes em campo, para circuitos mais complexos exige dos técnicos de operação uma análise de um conjunto significativo de variáveis para tomada de decisão. Este tempo dedicado de análise dos técnicos reduz os ganhos de qualidade da automação em comparação a soluções de recomposição automática, onde os comandos pudessem ser realizados através de algoritmos pré-definidos. Para aferir o ganho adicional de soluções dessa natureza é necessário apurar o comportamento dos tempos de manobra executados pelos técnicos e daqueles obtidos pela recomposição automática. Com tal amostra um estudo estatístico pode definir os tempos médios para cada situação e de porte destes tempos pode-se comparar as duas situações, basicamente inserindo a diferença de tempos em uma metodologia para cálculo de indicadores de qualidade. Este trabalho tem o objetivo de executar este estudo estatístico em uma amostra de um sistema já implantado em uma distribuidora de energia, estabelecer comparação referente aos ganhos de qualidade através da metodologia da MLE (Matriz Lógica Estrutural) e aplicar um modelo de decisão baseado em multicritério para fornecer uma matriz de priorização de circuitos onde a recomposição automática possa ser mais vantajosa. Esta base estatística obtida dos tempos pode servir como ponto de partida para outros estudos relacionados a mecanismos mais sofisticados de autodiagnostico e de auto restabelecimento como o Self Healing presente no contexto das redes inteligentes ou Smart Grids .

Orientadores: Takaaki Ohishi, Rosangela Ballini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T14:35:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Salgado_RicardoMenezes_D.pdf: 4205399 bytes, checksum: fdb25cda0f3893f10f87049b9e04a6e7 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Na operação de um sistema elétrico de potência (SEP) existem diversas variáveis que Influenciam as rotinas de planejamento, operação e controle. O monitoramento destas variáveis é Importante para auxiliar os processos responsáveis pela operação segura e confiável no sistema. Dentre estas variáveis pode-se destacar o nível de carga elétrica por barramento como uma variável de grande Impacto na operação do SEP. Informações precisas sobre o nível de carga em cada barramento da rede elétrica proporcionam um melhor controle no fluxo de potência, na analise de estabilidade e segurança, no despacho econômico, no planejamento e na programação da operação. Visando atender estas necessidades, este trabalho apresenta duas contribuições na análise de séries temporais de carga por barramento. A primeira contribuição é o desenvolvimento de uma metodologia de previsão de carga por barramento rápida e efetiva. A segunda contribuição ê um sistema computacional denominado SysPrev - Slsiema de Suporte para Analise e Previsão de Carga por barramento desenvolvido para facilitar o processo de calculo das previsões por barramento. O modelo de previsão de carga por barramento é composto por duas etapas: Na primeira, os barramentos são agrupados de acordo com a similaridade do perfil de carga diária. Na segunda etapa, aplica-se um modelo de previsão de carga em cada grupo, e a partir destas previsões por grupo são obtidas as previsões em cada barramento. O SysPrev é um software composto por um subsistema gerenciador de dados, um subsistema de modelos e um subsistema de interfaces. O subsistema administrador de dados ê composto de um banco de dados que armazena as séries temporais entre outras informações relevantes. O subsistema de modelos é composto por aplicativos que auxiliarão no processo de analise de dados e previsões. Para facilitar a Interação do usuário com o sistema, o subsistema de Interfaces conta com pacotes de janelas gráficas que proporcionam um ambiente computacional amigável e eficiente, facilitando a Interação do SysPrev e seus usuários.Um diferencial do SysPrev é a sua construção modularizada baseada em componentes plug-and-play que possibilita a Inserção de novas funcionalidades. Com esta arquitetura, cada componente e produzido de maneira Independente, podendo ser Inserido no software sem a necessidade de alterações no sistema principal. Este fator é Importante, pois fornece ao usuário a opção de personalizar e criar novas ferramentas de analise, facilitando a atualização e manutenção no sistema. Neste trabalho, o SysPrev foi utilizado para analisar um conjunto de dados formado por 73 barramentos. A praticidade e facilidade em criar múltiplos cenários possibilitou o rápido entendimento dos dados gerando bons resultados nas previsões, possibilitando maior precisão na etapa de operação do sistema em geral / Abstract: In a power operation system there are many variables that can Influence the execution of t ho control routines. The attendance of these variables is very important to aid the processes in the safe operation of the system. In the electric system the bus load level is an important variable in operation planning step. Accurate Information on the load level In each bus provide a better control In the power flow, safe and security analysis, operation programming, planning and others. Thus, this work presents two contributions to the bus load forecasting area. The first contribution is the development of a bus load forecast methodology that executes and provides the forecast results for several buses in an aggregate way. The second contribution is a computational system for bus load forecasting named SysPrev - Support System for Bus Load Analysis and Forecasting- developed to facilitate the bus load forecasting process. The aggregate bus load forecasting model is composed by two steps: In the first phase a clustering algorithm is used to Identify buses clusters with similar dally load profile and In the second phase Is proposed an aggregate structure for to foresee each bus using a conventional prediction model The SysPrev is a software composed of a data manager subsystem, a model subsystem and graphical interfaces subsystem.The data manager subsystem is composed of a database that contains bus load time series and other relevant Information. The model subsystem is composed of forecasting and clustering techniques. To facilitate the user's interaction, the graphical interface has packages of graphic windows that provide a friendly environment facilitating the Integration of tlie SysPrev and their users. An excellent characteristic of the SysPrev is its construction based on components plug-and-play that allows the Insert of new functionalities With this architecture, each component Is produced on an independent way. could be Inserted In the software without alterations in the main system This factor Is Important, because It supplies the user with the option of customizing and creatlng new analysis tools, facilitating the updating and the maintenance of the system. The SysPrev was applied to a real power system data composed of 73 buses. The easiness of creating multiple sceneries made possiblethe fast understanding of the data providing good results In the forecasts, making possible larger precision on the power system operation step / Doutorado / Engenharia de Computação / Doutor em Engenharia Elétrica