O crescente interesse por sistemas de transmissão do tipo VSC-based HVDC (VSCHVDC) como alternativa aos atuais tem levado à necessidade de estudos sobre o principal desafio associado à sua implantação, que é o desenvolvimento de um esquema de proteção que seja rápido e que identifique a zona de proteção na qual uma eventual falta tenha ocorrido, respeitando-se assim o princípio de seletividade. Para estudo de um sistema de proteção que atenda a estes requisitos, foi utilizada neste trabalho uma rede com quatro terminais e transmissão High-Voltage Direct Current (HVDC), implementada com conversores modulares multiníveis (Modular Multilevel Converter (MMC)) e simulada em situações de contingência. Grandezas medidas nos elos de Corrente Contínua (CC) ligados a um dos terminais foram utilizadas para identificar a ocorrência de uma contingência na rede e então para decidir se trata-se de uma falta interna à zona de proteção considerada na análise. Para classificar as faltas em interna ou externa, observaram-se os espectros dos sinais de tensão CC em um terminal, calculados sobre uma janela do sinal através de Fast Fourier Transform (FFT), para várias situações de falta. Destes espectros, notou-se que uma característica varia de acordo com a distância da falta até o terminal, com o fato de a falta ser interna ou externa e com a resistência de falta. Através desta característica, denominada aqui \"frequência de centro de massa\", foi possível distinguir as faltas internas com resistências de falta baixas do restante dos eventos testados. Considerando-se apenas este parâmetro, não foi possível classificar corretamente faltas internas com resistência de falta muito alta. / The growing interest in VSC-based HVDC (VSC-HVDC) transmission systems as an alternative to the current ones has required studies about the the main challenge associated with its application, which is the development of a protection scheme that is able to both fast and efficiently determine the protection zone where a fault may have happened so as to achieve selectivity. In order to study a protection system that complies with those requirements, a High-Voltage Direct Current (HVDC) transmission system with four terminals implemented with Modular Multilevel Converter (MMC) converters was simulated under contingency condition. Electrical quantities measured in one of the terminal\'s Direct Current (DC) links were used to determine the occurrence of a fault event in the system, as well as to decide whether that event belonged to the protection zone considered in the analysis. Spectra obtained via Fast Fourier Transform (FFT) over a window of the DC voltage measured in one of the terminals were observed in order to discriminate between internal and external fault events. From these observations, it was noticed that a certain characteristic, named here \"center of mass frequency\", varies according to the distance between the fault location and the terminal, fault resistance, as well as whether that the fault is either internal or external to the analysed protection zone. By using this characteristic, it was possible to tell internal faults with low resistance fault from other events. Considering this parameter only, it was not possible to correctly classify internal faults with high fault resistance.

O crescente interesse por sistemas de transmissão do tipo VSC-based HVDC (VSCHVDC) como alternativa aos atuais tem levado à necessidade de estudos sobre o principal desafio associado à sua implantação, que é o desenvolvimento de um esquema de proteção que seja rápido e que identifique a zona de proteção na qual uma eventual falta tenha ocorrido, respeitando-se assim o princípio de seletividade. Para estudo de um sistema de proteção que atenda a estes requisitos, foi utilizada neste trabalho uma rede com quatro terminais e transmissão High-Voltage Direct Current (HVDC), implementada com conversores modulares multiníveis (Modular Multilevel Converter (MMC)) e simulada em situações de contingência. Grandezas medidas nos elos de Corrente Contínua (CC) ligados a um dos terminais foram utilizadas para identificar a ocorrência de uma contingência na rede e então para decidir se trata-se de uma falta interna à zona de proteção considerada na análise. Para classificar as faltas em interna ou externa, observaram-se os espectros dos sinais de tensão CC em um terminal, calculados sobre uma janela do sinal através de Fast Fourier Transform (FFT), para várias situações de falta. Destes espectros, notou-se que uma característica varia de acordo com a distância da falta até o terminal, com o fato de a falta ser interna ou externa e com a resistência de falta. Através desta característica, denominada aqui \"frequência de centro de massa\", foi possível distinguir as faltas internas com resistências de falta baixas do restante dos eventos testados. Considerando-se apenas este parâmetro, não foi possível classificar corretamente faltas internas com resistência de falta muito alta. / The growing interest in VSC-based HVDC (VSC-HVDC) transmission systems as an alternative to the current ones has required studies about the the main challenge associated with its application, which is the development of a protection scheme that is able to both fast and efficiently determine the protection zone where a fault may have happened so as to achieve selectivity. In order to study a protection system that complies with those requirements, a High-Voltage Direct Current (HVDC) transmission system with four terminals implemented with Modular Multilevel Converter (MMC) converters was simulated under contingency condition. Electrical quantities measured in one of the terminal\'s Direct Current (DC) links were used to determine the occurrence of a fault event in the system, as well as to decide whether that event belonged to the protection zone considered in the analysis. Spectra obtained via Fast Fourier Transform (FFT) over a window of the DC voltage measured in one of the terminals were observed in order to discriminate between internal and external fault events. From these observations, it was noticed that a certain characteristic, named here \"center of mass frequency\", varies according to the distance between the fault location and the terminal, fault resistance, as well as whether that the fault is either internal or external to the analysed protection zone. By using this characteristic, it was possible to tell internal faults with low resistance fault from other events. Considering this parameter only, it was not possible to correctly classify internal faults with high fault resistance.

This dissertation presents a new power system transmission concept based on frequency selectivity named Multi-Frequency Power System (MFPS). This system allows for selective power transmission among terminals in an interconnected system, and is enabled by power electronic technology. The dissertation starts with a presentation of some of the challenges faced by modern power systems, and includes a description of various power system technologies developed in an attempt to solve them. Then, our proposed solution is presented as an alternative to electric power transmission, and the fundamental concepts are explained. A version of the MFPS is developed, which has relevance to the problem of renewable sources integration. This AC DC Power System is further explored, and the topology of the system and the converters is presented, as well as the control techniques used in its operation. The dissertation also presents a performance study of the AC DC system, which was done in Simulink, and it demonstrates the robustness of the system under various dynamic and fault conditions. Finally, a summary of the work is given in the last section of the dissertation. The contributions of our research to the state of technology are discussed. These contributions include: the demonstration of power selectivity based on frequency identification, the development of a novel transmission system and a AC DC integrated implementation of it, and the development of a control and converter that enables selective power transmission. Also, some of the most relevant future research initiatives related to this topic are presented.

Neste trabalho foi desenvolvido um método de localização de faltas em linhas de transmissão constituídas de circuito simples e continuamente transpostas com derivações. Este método utiliza fasores de tensão e corrente pré-falta e pós-falta medidos apenas nos terminais local e remoto, para determinar as informações da falta, as quais são: local, distância, resistência e tipo. O método de localização de faltas proposto neste trabalho é composto pelo processo de obtenção dos fasores, pelo algoritmo de determinação do tipo de falta, pelos algoritmos de estimativa de cargas e de localização de faltas, onde o algoritmo de localização de faltas foi proposto neste trabalho. A principal característica deste novo método é a de não haver necessidade de reduzir a linha para uma linha equivalente de dois terminais para aplicação do método de localização de faltas usando dados de um ou dois terminais para determinar o possível ou os possíveis locais de ocorrência da falta, uma vez que o algoritmo de localização de faltas proposto neste trabalho possui uma função objetivo que determina de forma direta o trecho de ocorrência da falta. Com o objetivo de avaliar a eficiência do método de localização de faltas proposto, este foi submetido a simulações de variação de distância de falta, de resistência de falta, de tipo de falta e simulações de erros nos fasores e nos parâmetros da linha de transmissão. / In this work was developed a fault location method on single circuit continuously transposed transmission lines with derivations. This method uses pre-fault and post-fault voltage and current phasors, measured at local and remote terminals only, to determine the information about the fault, which are: location, distance, resistance and type. The fault location method proposed in this work is composed by the phasor obtaining process, the fault type determination algorithm, the load estimation algorithm and the fault location algorithm, where the fault location algorithm has been proposed in this work. The main characteristic of this new method is no need to reduce the line to two terminals equivalent line to application of the one or two terminal fault location method which determine the possible fault location occurrence, since the fault location algorithm proposed in this work has an objective function that determines by direct way the exact path of fault occurrence. In order to evaluate the efficiency of the proposed fault location method, it was subjected to fault distance, fault resistance and fault type variation simulations and phasors and transmission lines parameters errors simulations.

No presente trabalho se analisa a atividade de transmissão de energia elétrica em sua perspectiva econômica e jurídica, no contexto do modelo regulatório do setor de energia elétrica no Brasil, caracterizado atualmente pela sua desverticalização. A abordagem pretendida parte da configuração dos princípios que orientam a regulação do setor elétrico e, que posteriormente, se vislumbram na configuração das obrigações do contrato de concessão do serviçoo público de transmissão; o que permite avaliar o nível de consistência e maturidade do modelo regulatório. Para tanto, se estudaram as resoluções normativas onde se consagram os critérios que norteiam a regulação econômica, à que se atrela o contrato de concessão, o que por sua vez permite a preservação do equilíbrio econômico financeiro, assim como, a defesa dos interesses dos consumidores finais, mediante os incentivos à eficiência na gestão das concessionárias. Tendo como referência, o desenvolvimento da relação entre as empresas de transmissão e o órgão regulador, no caso a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), no exercício das suas competências regulatórias e como defensor do interesse público, implícito no serviço público de energia elétrica. O que leva a concluir o grau de eficiência das decisões adotadas pelo órgão regulador, nas suas competências de gestão do controle e fiscalização, concretizados nos processos de revisões tarifárias. / Through this paper we analyze the economical and legal perspective of the electric energy transmission activity in the context of the Brazilian regulation for the electric energy industry, currently characterized by deverticalization. The aimed approach begins at the principle setting that leads the electric industry regulations and posteriorly is seen within the obligation setting of the transmission public utility concession agreement; what makes possible to evaluate the level of consistency and maturity of this type of regulation. For that, we have studied the norms that apply the criteria guiding the economical regulation, being the concession agreement intrinsically related to that, what in turn allows to maintain the financial and economical balance, as well as final consumer interest, based on the incentives for the efficiency of the grantee management. We have used as reference the development of the relationship between the transmission companies and the regulating Brazilian Agency of Electric Energy (ANEEL) in the exercise of its regulatory capacity and as a protector of the public interest implied in the public utility of electric energy. Our conclusion is the level of efficiency of the decisions adopted by the regulatory agency in order to manage control and inspection, materialized in the tariff revision process.

This research studies a Transcutaneous Energy Transfer (TET) system which uses electromagnetic fields to transfer power from outside the body to an artificial organ (AO) in the body. It works like a high frequency transformer whereas the skin is part of the magnetic coupling between the primary (external) and secondary (internal) coils. Thus, the external coil (transmitter), which is excited by an oscillator circuit that transforms the continuous (DC) voltage to high-frequency alternating (AC) voltage, transfers energy to an internal system (receiver) containing a coil associated with a rectifier-regulator circuit to supply power to the AO and an internal rechargeable battery. Due to the diversity of research areas in TET systems, this thesis focused mainly on the TET coils, exploring few aspects of the electronic circuits which directly affect the proper design of the coils. Simulations of different configurations of coils (with different magnetic material types and different core geometrical dimensions) and different electrical parameters were performed via Finite Element Method (FEM) applications. Analyses of the results of these simulations with and without serial resonant capacitors (SRCs) observed the behavior of the coils considering the efficiency, regulation, specific absorption rate (SAR) and current density induced in the skin. These results also facilitated an optimization procedure using Kriging method without the need for new simulations via FEM. In parallel with the optimization procedure, different physical prototypes were created and tested to validate the simulations and explore the behavior of the coils. The temperature increase of the coils and the threshold limits of the electronic circuits were observed, suggesting new optimization strategies. Since the computation of the temperature is too complicated, the temperature rise was indirectly considered in this research by the use of a factor called thermo factor, which represents the relationship between the dissipated power and the area of the coil. Moreover, since the AO requires a constant power, the load of the TET system was modeled as a variable resistance. This thesis proposed an algorithm to compute this value of the variable resistance directly in the FEM simulations. Thus, another optimization procedure was proposed with the new mentioned strategy by directly interacting with the FEM application. In this second case, homogenization methods were used to simplify the mesh without neglecting eddy current, proximity and skin effects, thus allowing accurate simulations of coils with thicker wire gauges and at higher frequencies. In the end, the results of both simulations were briefly discussed to evaluate configurations eligible for construction or assembly. / Esse trabalho estuda um sistema de transferência de energia transcutâneo (TET) que, tal qual um transformador de alta freqüência, usa campos eletromagnéticos para transferir potência de fora do corpo a um órgão artificial dentro do corpo. Assim, a pele passa a ser parte do acoplamento magnético entre o primário (bobina externa) e o secundário (bobina interna). Dessa forma, a bobina externa (transmissor) é excitada por um circuito oscilador, gerando corrente alternada de alta freqüência e transfere energia ao sistema secundário interno (receptor) que contém uma bobina associada a um circuito retificador seguido de amplificadores e reguladores para alimentar o órgão artificial e/ou uma bateria recarregável interna. Devido à diversidade de áreas para pesquisar, esta tese teve as bobinas de TET como objetivo principal, explorando alguns aspectos dos circuitos eletrônicos que afetam diretamente o projeto adequado das bobinas. Simulações de diferentes configurações de bobinas (com diferentes tipos de material magnético e diferentes dimensões geométricas dos núcleos) e diferentes parâmetros elétricos foram realizados através de softwares de Método dos Elementos Finitos (FEM). Essas análises com e sem capacitores de ressonância série (SRCs) observaram o comportamento das bobinas considerando o rendimento, a regulação, a taxa de absorção específica (SAR) e densidade de corrente induzida na pele. Os resultados dessas simulações também facilitou um procedimento de otimização usando o método de Kriging, sem a necessidade de novas simulações via FEM. Em paralelo com o processo de optimização, diferentes protótipos físicos foram criados e testados para validar as simulações e explorar o comportamento das bobinas. O aumento da temperatura nas bobinas e os limites dos circuitos eletrônicos foram observados, sugerindo novas estratégias de otimização. Uma vez que o cálculo da temperatura é demasiado complicado, esta pesquisa sugere o uso de um fator, aqui denominado \"fator térmico\", para indiretamente considerar esse aumento de temperatura. Além disso, uma vez que o AO requer uma potência constante, a carga do transformador de TET foi modelada como uma resistência variável. Esta tese propõe um algoritmo para calcular este valor de resistência variável diretamente nas simulações com FEM. Assim, foi proposto um outro procedimento de otimização com a nova estratégia mencionada, interagindo diretamente com a aplicação de FEM. Neste segundo caso, os métodos de homogeneização foram utilizados para simplificar a malha sem ignorar correntes de Foucault, e os efeitos pelicular e de proximidade, permitindo simulações precisas de bobinas com fios mais grossos e em frequências mais altas. Os resultados de ambas as simulações foram discutidos brevemente no final para avaliar configurações elegíveis para serem montadas.

This research studies a Transcutaneous Energy Transfer (TET) system which uses electromagnetic fields to transfer power from outside the body to an artificial organ (AO) in the body. It works like a high frequency transformer whereas the skin is part of the magnetic coupling between the primary (external) and secondary (internal) coils. Thus, the external coil (transmitter), which is excited by an oscillator circuit that transforms the continuous (DC) voltage to high-frequency alternating (AC) voltage, transfers energy to an internal system (receiver) containing a coil associated with a rectifier-regulator circuit to supply power to the AO and an internal rechargeable battery. Due to the diversity of research areas in TET systems, this thesis focused mainly on the TET coils, exploring few aspects of the electronic circuits which directly affect the proper design of the coils. Simulations of different configurations of coils (with different magnetic material types and different core geometrical dimensions) and different electrical parameters were performed via Finite Element Method (FEM) applications. Analyses of the results of these simulations with and without serial resonant capacitors (SRCs) observed the behavior of the coils considering the efficiency, regulation, specific absorption rate (SAR) and current density induced in the skin. These results also facilitated an optimization procedure using Kriging method without the need for new simulations via FEM. In parallel with the optimization procedure, different physical prototypes were created and tested to validate the simulations and explore the behavior of the coils. The temperature increase of the coils and the threshold limits of the electronic circuits were observed, suggesting new optimization strategies. Since the computation of the temperature is too complicated, the temperature rise was indirectly considered in this research by the use of a factor called thermo factor, which represents the relationship between the dissipated power and the area of the coil. Moreover, since the AO requires a constant power, the load of the TET system was modeled as a variable resistance. This thesis proposed an algorithm to compute this value of the variable resistance directly in the FEM simulations. Thus, another optimization procedure was proposed with the new mentioned strategy by directly interacting with the FEM application. In this second case, homogenization methods were used to simplify the mesh without neglecting eddy current, proximity and skin effects, thus allowing accurate simulations of coils with thicker wire gauges and at higher frequencies. In the end, the results of both simulations were briefly discussed to evaluate configurations eligible for construction or assembly. / Esse trabalho estuda um sistema de transferência de energia transcutâneo (TET) que, tal qual um transformador de alta freqüência, usa campos eletromagnéticos para transferir potência de fora do corpo a um órgão artificial dentro do corpo. Assim, a pele passa a ser parte do acoplamento magnético entre o primário (bobina externa) e o secundário (bobina interna). Dessa forma, a bobina externa (transmissor) é excitada por um circuito oscilador, gerando corrente alternada de alta freqüência e transfere energia ao sistema secundário interno (receptor) que contém uma bobina associada a um circuito retificador seguido de amplificadores e reguladores para alimentar o órgão artificial e/ou uma bateria recarregável interna. Devido à diversidade de áreas para pesquisar, esta tese teve as bobinas de TET como objetivo principal, explorando alguns aspectos dos circuitos eletrônicos que afetam diretamente o projeto adequado das bobinas. Simulações de diferentes configurações de bobinas (com diferentes tipos de material magnético e diferentes dimensões geométricas dos núcleos) e diferentes parâmetros elétricos foram realizados através de softwares de Método dos Elementos Finitos (FEM). Essas análises com e sem capacitores de ressonância série (SRCs) observaram o comportamento das bobinas considerando o rendimento, a regulação, a taxa de absorção específica (SAR) e densidade de corrente induzida na pele. Os resultados dessas simulações também facilitou um procedimento de otimização usando o método de Kriging, sem a necessidade de novas simulações via FEM. Em paralelo com o processo de optimização, diferentes protótipos físicos foram criados e testados para validar as simulações e explorar o comportamento das bobinas. O aumento da temperatura nas bobinas e os limites dos circuitos eletrônicos foram observados, sugerindo novas estratégias de otimização. Uma vez que o cálculo da temperatura é demasiado complicado, esta pesquisa sugere o uso de um fator, aqui denominado \"fator térmico\", para indiretamente considerar esse aumento de temperatura. Além disso, uma vez que o AO requer uma potência constante, a carga do transformador de TET foi modelada como uma resistência variável. Esta tese propõe um algoritmo para calcular este valor de resistência variável diretamente nas simulações com FEM. Assim, foi proposto um outro procedimento de otimização com a nova estratégia mencionada, interagindo diretamente com a aplicação de FEM. Neste segundo caso, os métodos de homogeneização foram utilizados para simplificar a malha sem ignorar correntes de Foucault, e os efeitos pelicular e de proximidade, permitindo simulações precisas de bobinas com fios mais grossos e em frequências mais altas. Os resultados de ambas as simulações foram discutidos brevemente no final para avaliar configurações elegíveis para serem montadas.

No presente trabalho se analisa a atividade de transmissão de energia elétrica em sua perspectiva econômica e jurídica, no contexto do modelo regulatório do setor de energia elétrica no Brasil, caracterizado atualmente pela sua desverticalização. A abordagem pretendida parte da configuração dos princípios que orientam a regulação do setor elétrico e, que posteriormente, se vislumbram na configuração das obrigações do contrato de concessão do serviçoo público de transmissão; o que permite avaliar o nível de consistência e maturidade do modelo regulatório. Para tanto, se estudaram as resoluções normativas onde se consagram os critérios que norteiam a regulação econômica, à que se atrela o contrato de concessão, o que por sua vez permite a preservação do equilíbrio econômico financeiro, assim como, a defesa dos interesses dos consumidores finais, mediante os incentivos à eficiência na gestão das concessionárias. Tendo como referência, o desenvolvimento da relação entre as empresas de transmissão e o órgão regulador, no caso a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), no exercício das suas competências regulatórias e como defensor do interesse público, implícito no serviço público de energia elétrica. O que leva a concluir o grau de eficiência das decisões adotadas pelo órgão regulador, nas suas competências de gestão do controle e fiscalização, concretizados nos processos de revisões tarifárias. / Through this paper we analyze the economical and legal perspective of the electric energy transmission activity in the context of the Brazilian regulation for the electric energy industry, currently characterized by deverticalization. The aimed approach begins at the principle setting that leads the electric industry regulations and posteriorly is seen within the obligation setting of the transmission public utility concession agreement; what makes possible to evaluate the level of consistency and maturity of this type of regulation. For that, we have studied the norms that apply the criteria guiding the economical regulation, being the concession agreement intrinsically related to that, what in turn allows to maintain the financial and economical balance, as well as final consumer interest, based on the incentives for the efficiency of the grantee management. We have used as reference the development of the relationship between the transmission companies and the regulating Brazilian Agency of Electric Energy (ANEEL) in the exercise of its regulatory capacity and as a protector of the public interest implied in the public utility of electric energy. Our conclusion is the level of efficiency of the decisions adopted by the regulatory agency in order to manage control and inspection, materialized in the tariff revision process.

Neste trabalho foi desenvolvido um método de localização de faltas em linhas de transmissão constituídas de circuito simples e continuamente transpostas com derivações. Este método utiliza fasores de tensão e corrente pré-falta e pós-falta medidos apenas nos terminais local e remoto, para determinar as informações da falta, as quais são: local, distância, resistência e tipo. O método de localização de faltas proposto neste trabalho é composto pelo processo de obtenção dos fasores, pelo algoritmo de determinação do tipo de falta, pelos algoritmos de estimativa de cargas e de localização de faltas, onde o algoritmo de localização de faltas foi proposto neste trabalho. A principal característica deste novo método é a de não haver necessidade de reduzir a linha para uma linha equivalente de dois terminais para aplicação do método de localização de faltas usando dados de um ou dois terminais para determinar o possível ou os possíveis locais de ocorrência da falta, uma vez que o algoritmo de localização de faltas proposto neste trabalho possui uma função objetivo que determina de forma direta o trecho de ocorrência da falta. Com o objetivo de avaliar a eficiência do método de localização de faltas proposto, este foi submetido a simulações de variação de distância de falta, de resistência de falta, de tipo de falta e simulações de erros nos fasores e nos parâmetros da linha de transmissão. / In this work was developed a fault location method on single circuit continuously transposed transmission lines with derivations. This method uses pre-fault and post-fault voltage and current phasors, measured at local and remote terminals only, to determine the information about the fault, which are: location, distance, resistance and type. The fault location method proposed in this work is composed by the phasor obtaining process, the fault type determination algorithm, the load estimation algorithm and the fault location algorithm, where the fault location algorithm has been proposed in this work. The main characteristic of this new method is no need to reduce the line to two terminals equivalent line to application of the one or two terminal fault location method which determine the possible fault location occurrence, since the fault location algorithm proposed in this work has an objective function that determines by direct way the exact path of fault occurrence. In order to evaluate the efficiency of the proposed fault location method, it was subjected to fault distance, fault resistance and fault type variation simulations and phasors and transmission lines parameters errors simulations.

<p>  </p> <p>This dissertation is composed of three main articles, which are detailed below.</p> <p>First article: The proliferation of prosumers generates the opportunity to have a more decentralized and open energy market. Given this opportunity, the Peer-to-Peer (P2P) trading energy paradigm appears, where consumers and prosumers can exchange energy without an intermediary. Because P2P energy trading plays a fundamental role in the proliferation of renewable energies and the system flexibility for a low-carbon energy transition, this article provides a review of the P2P energy trading that is necessary to understand the current approaches, challenges, and future research that should be conducted in this area. As a result, areas for consideration were identified and grouped into the following six topics: (1) trading platform, (2) blockchain, (3) game theory, (4) simulation, (5) optimization, and (6) algorithms. The study identified several challenges that may give way to future research, such as integrating generation, transmission, and distribution into studies, large-scale studies, and modeling consumer and prosumer complex behavior. Given that P2P energy trading is a relatively new topic, there is still much work to be done to implement the real-world model successfully.</p> <p>Second article: Along with the <a href="https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/exponential-growth" target="_blank">exponential growth</a> of distributed energy sources in the last decade, net-metering programs have expanded to encourage investment in renewable energy. However, several countries and some states in the United States are ending these programs. Therefore, it is needed to explore alternatives to net-metering programs to continue encouraging the adoption of renewable energies. In this paper, Peer-to-Peer (P2P) models are studied as viable options to net-metering. In particular, the evaluation and comparison of the net-metering model to two P2P models is proposed. The first P2P model used the power grid for electricity exchange, and the other used electric vehicles. Simulations of a 50 household <a href="https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/micro-grids" target="_blank">microgrid</a> with access to electric vehicles and <a href="https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/photovoltaics" target="_blank">photovoltaic</a> generation were run to achieve this objective. Technical and economic indexes were established to measure the performance of the three models. The results indicated that the P2P model using the grid shows the best performance, followed by the P2P model using electric vehicles. </p> <p>Third article: Solar generation has increased rapidly in recent years worldwide, and it is projected to continue to grow exponentially. A problem exists in that the increase in solar energy generation will increase the probability of grid disturbances. This article focused on analyzing the grid disturbances caused by the massive integration to the transmission line utility-scale solar loaded to the balancing authority high voltage transmission lines in four regions of the United States electrical system: (1) California, (2) Southwest, (3) New England, and (4) New York. Statistical analysis of equality of means was carried out to detect changes in the energy balance and peak power. Results show that when comparing the difference between hourly net generation and demand, energy imbalance occurs in the regions with the highest solar generation: California and Southwest. No significant difference was found in any of the four regions in relation to the energy peaks. The results imply that regions with greater utility level solar energy adoption must conduct greater energy exchanges with other regions to reduce potential disturbances to the grid. It is essential to bear in mind that as the installed solar generation capacity increases, the potential energy imbalances created in the grid increase. </p>