Devido à alta demanda energética e a grande complexidade dos atuais Sistemas Elétricos de Potência (SEPs), altamente interligados, torna-se cada vez mais importante para o operador do sistema, conhecer o estado atual do SEP. Além disso, dispor de ferramentas que permitam prever situações que venham a comprometer o bom funcionamento do sistema. Como um bom funcionamento, enquadra-se a continuidade do suprimento e perfis adequados de tensão elétrica, mesmo após a ocorrência de perturbações, o que pode ser afetado pelo fenômeno de instabilidade de tensão (ou colapso de tensão). Por isso, o objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia de análise do colapso de tensão em tempo real considerando limites de potência ativa e reativa de geradores, a qual visa auxiliar o operador do sistema. Esta metodologia é dividida em cinco etapas. A primeira delas consiste em uma análise do caso base dos SEPs considerados, utilizando um algoritmo que permite estimar a margem de estabilidade de tensão do sistema, considerando os limites de potência ativa e reativa dos geradores. Esta primeira etapa utiliza a metodologia de fluxo de potência continuado, utilizando a carga e a tensão como parâmetros de continuação. A segunda etapa apresenta uma análise de contingências rápida considerando contingências simples de linhas de transmissão, seguindo o critério N-1. Nesta segunda etapa, foi utilizado o método de Look Ahead Modificado. A terceira etapa é uma análise apurada das contingências mais críticas, identificadas na etapa dois, a fim de verificar a presença de bifurcações induzidas por limites. Nesta terceira etapa, também se utilizou a metodologia de fluxo de potência continuado. Na quarta etapa, são aplicados todos os controle disponíveis no sistema, como inserção de banco de capacitores e ajuste do TAP dos transformadores, a fim de verificar qual seria o impacto dessas ações de controle no limite de operação segura do sistema, utilizando o método de Look Ahead Modificado. Essas quatro etapas possibilitam uma análise da estabilidade de tensão do sistema em tempo real. Por fim, é proposta uma quinta etapa de análise de contingências Offline, sendo uma análise mais precisa de todas as contingências, utilizando a metodologia de fluxo de potência continuado. Os SEPs analisados nesta dissertação foram o sistema de cinco barras Stagg, o sistema de quatorze barras padrão do Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) e o sistema de trinta barras padrão IEEE. / Due to the high energy demand and the high complexity of today's interconnected Electrical Power Systems (SEPs), it is becoming increasingly important for the system operator to know the current state of the SEP. In addition, have the tools to predict situations that may compromise the smooth operation of the system. As a good operation, the continuity of the supply and adequate voltage profiles are correct, even after the occurrence of disturbances, which can be affected by the phenomenon of voltage instability (or voltage collapse). Therefore, the objective of this work is to develop a methodology for the analysis of voltage collapse in real time considering the limits of active and reactive power of generators, which aims to assist the system operator. This methodology is divided into five steps. The first one consists of an analysis of the base case of the considered SEPs, using an algorithm that allows estimating the voltage stability margin of the system considering the limits of active and reactive power of the generators. This first step uses the continuous power flow methodology, using load and voltage as continuation parameters. The second stage presents a fast contingency analysis considering simple contingencies of transmission lines, following the criterion N-1. In this second step, the Modified Look Ahead method was used. The third step is an accurate analysis of the most critical contingencies, identified in step two, in order to verify the presence of limits-induced bifurcations. In this third step, we also used the continuous power flow methodology. In the fourth step, all available system controls, such as capacitor bank insertion and TAP adjustment of the transformers, are applied in order to verify the impact of these control actions on the safe operation limit of the system, using the Look Ahead Modified. These four steps enable a real-time analysis of the voltage stability of the system. Finally, a fifth stage of analysis of Offline contingencies is proposed, and a more precise analysis of all the contingencies using the methodology of continuous power flow is proposed. The SEPs analyzed in this dissertation were the Stagg five-bar system, the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) standard fourteen bar system and the IEEE standard thirty-bar system.

CNPq / Este trabalho apresenta o estudo de um método para a determinação da posição e orientação de uma bobina implantável em relação à bobina transmissora localizada externamente ao paciente. No aspecto elétrico, conhecer a posição e orientação da bobina implantada permite um maior domínio sobre o posicionamento do enlace e, consequentemente, das características de eficiência e potência entregue ao secundário, i.e. ao IMD. Já no aspecto clínico, detectar e determinar a posição da bobina implantável e, se possível, do IMD, pode auxiliar na determinação de possíveis movimentações do dispositivo na região implantada que podem influenciar o seu desempenho. Neste sentido, realizou-se análises teóricas a cerca da indutância mútua, do coeficiente de acoplamento magnético e de sistemas de transferência de energia sem fio (WPT) a duas bobinas. Por meio do modelo matemático implementado no software Matlab e o projeto experimental de sistemas de WPT a duas bobinas, avaliou-se a influência de desalinhamentos laterais e angulares sobre o acoplamento magnético. A partir das características observadas, descreveu-se os procedimentos necessários para estimar a posição e orientação relativa da bobina do dispositivo implantável apenas mensurando os parâmetros elétricos do primário. Em uma avaliação preliminar, por meio de testes virtuais, observou-se um erro médio e incerteza padrão na determinação da posição relativa de 2,4 mm e 1,1 mm, respectivamente, que se comparada às dimensões das bobinas (40 mm de diâmetro para bobina externa e 5,5 mm para a bobina implantável) indicam uma exatidão adequada. Para a determinação do ângulo relativo o método também apresentou resultados promissores, uma vez que o erro médio foi de 7º e a incerteza padrão obtida de 8,2º. Desta forma, o método estudado possibilita o desenvolvimento de equipamentos para determinação da posição e orientação relativa de uma bobina implantável mensurando apenas a corrente no primário, sem a necessidade de circuitos adicionais no IMD ou a utilização de equipamentos de imagem médicos. / This paper presents the study of a method for determining the implanted coil position and orientation relative to the transmitter coil externally located to the patient. In the electrical aspect, knowing the implanted coil position and orientation allows greater control over the placement of the link and thus the efficiency of features and power delivered to the secondary, i.e. the IMD. In the clinical aspect, detect and determine the implantable coil position, if possible, the IMD can assist in determining possible device movements in the implanted area that can influence their performance. In this sense, a theoretical analysis about the mutual inductance, the magnetic coupling coefficient and two coils wireless power transfer (WPT) systems was realized. Through mathematical model implemented in Matlab and experimental design of two coil WPT systems, the influence of lateral and angular misalignment on the magnetic coupling was assessed. From the observed characteristics, was described the necessary procedures to estimate the relative position and orientation of the implantable device coil only measuring the primary electrical parameters. In a preliminary evaluation, through virtual testing, there was an average error and standard deviation in determining the relative position of 2.4 mm and 1.1 mm, respectively, compared to the dimensions of the coils (40 mm diameter to external coil and 5.5 mm for implantable coil) indicate adequate accuracy. To the relative angle the method also yielded promising results, since the average error was 7° and the standard deviation obtained 8.2°. Thus, the method studied enables the development of equipment for determining the implanted coil relative position and orientation measuring only the primary current without the need for additional circuitry in IMD or the use of medical imaging equipment.

Redes inteligentes de distribuição de energia fornecem serviços com o potencial de aumentar a eficiência energética e a qualidade de vida da sociedade, mas possuem requisitos severos de tempo de resposta, confiabilidade, escalabilidade e QoS. As chaves ópticas são dispositivos comutadores de caminhos em fibras ópticas popularmente utilizados para trocas físicas de rotas. Neste trabalho sugere-se utilizar estes dispositivos para ativamente reorganizar uma rede com o objetivo de diminuir a latência de comunicação, visando atender aos requisitos de comunicações dos serviços de redes inteligentes. Foram estudadas as características de protocolos de roteamento conhecidos e aplicou-se o algoritmo de Dijkstra na criação de quatro heurísticas de otimização dos caminhos máximos em redes com chaves ópticas. Simulações realizadas mostram que as heurísticas propostas reduzem o número de saltos nos caminhos máximos, levando à redução de latência. É sugerida a continuação deste estudo aperfeiçoando as heurísticas propostas com outros mecanismos de otimização e diferentes métricas, como redução de congestionamento de tráfego e de consumo de energia na rede. / Smart grid networks provide services with the potential to increase energy efficiency and the quality of life of society, but have strict requirements regarding response time, reliability, scalability and QoS. The optical switches are fiber optic switching devices commonly used for physical route changing. In this study, it is suggested to use these devices to actively rearrange a network in order to reduce the communication latency, to meet the communications requirements of smart grid services. The characteristics of known routing protocols have been studied and the Dijkstra algorithm has been applied at the creation of four heuristics that aim to optimize the maximum paths in networks with optical switches. The simulations show that the heuristics reduce the maximum number of hops in the paths, leading to reductions in latency. It is suggested the continuation of this study improving the heuristics with other optimization engines and different metrics, such as reducing traffic congestion and energy.

Redes inteligentes de distribuição de energia fornecem serviços com o potencial de aumentar a eficiência energética e a qualidade de vida da sociedade, mas possuem requisitos severos de tempo de resposta, confiabilidade, escalabilidade e QoS. As chaves ópticas são dispositivos comutadores de caminhos em fibras ópticas popularmente utilizados para trocas físicas de rotas. Neste trabalho sugere-se utilizar estes dispositivos para ativamente reorganizar uma rede com o objetivo de diminuir a latência de comunicação, visando atender aos requisitos de comunicações dos serviços de redes inteligentes. Foram estudadas as características de protocolos de roteamento conhecidos e aplicou-se o algoritmo de Dijkstra na criação de quatro heurísticas de otimização dos caminhos máximos em redes com chaves ópticas. Simulações realizadas mostram que as heurísticas propostas reduzem o número de saltos nos caminhos máximos, levando à redução de latência. É sugerida a continuação deste estudo aperfeiçoando as heurísticas propostas com outros mecanismos de otimização e diferentes métricas, como redução de congestionamento de tráfego e de consumo de energia na rede. / Smart grid networks provide services with the potential to increase energy efficiency and the quality of life of society, but have strict requirements regarding response time, reliability, scalability and QoS. The optical switches are fiber optic switching devices commonly used for physical route changing. In this study, it is suggested to use these devices to actively rearrange a network in order to reduce the communication latency, to meet the communications requirements of smart grid services. The characteristics of known routing protocols have been studied and the Dijkstra algorithm has been applied at the creation of four heuristics that aim to optimize the maximum paths in networks with optical switches. The simulations show that the heuristics reduce the maximum number of hops in the paths, leading to reductions in latency. It is suggested the continuation of this study improving the heuristics with other optimization engines and different metrics, such as reducing traffic congestion and energy.

Orientador: Maria Cristina Dias Tavares / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e Computação / Made available in DSpace on 2018-08-07T13:37:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paz_MarcosdeAraujo_D.pdf: 6127820 bytes, checksum: 21f6dc485bcf097846769f086c2362ad (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O objetivo deste trabalho é contribuir para o estudo de linhas de transmissão e o desenvolvimento de modelos de linhas voltados a programas do tipo EMTP. O trabalho desenvolvido consiste em aproveitar as propriedades e semelhanças dos modos não homopolares de propagação das linhas de transmissão, sejam elas idealmente transpostas ou que apresentem plano de simetria vertical. Por meio de manipulações da matriz de transformação fase-modo-fase através do uso de vetores ortogonais e elementos complexos no domínio modal, pode-se reduzir a dimensão dos vetores de estado. O procedimento proposto é direcionado às modelagens que utilizam transformação fase-modo-fase na determinação das variáveis de estado (corrente e tensão) nas linhas de transmissão. Os recursos usados levam a uma redução tanto em número de operações por iteração quanto em alocação de estados, otimizando o procedimento de cá1culo e aumentando a velocidade de simulação no processamento. A economia computacional que o procedimento proposto proporciona pode ser usada em ferramentas de simulação em tempo real / Abstract: The research objective is to contribute with the study of the transmission line and the development of line models in EMTP-type programs. The proposed model takes advantage of some similarities between non homopolar modes, applying orthogonal vectors and complex number theory to manipulate the state vectors in modal domain reducing the state vectors dimension. The proposed procedure is aimed to the modelling that use phase-mode-phase transformation in the determination of state variables (current and voltage) in transmission lines. The resources used lead to a reduction both in the number of operations per iteration and state allocation, optimizing the procedure and increasing the processing simulation speed. The computational economy, which the proposed procedure provide, can be applied to real-time simulation tools / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica