Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-12-12T18:05:11Z No. of bitstreams: 1 2016_RonaldoSergioChaconCamargos.pdf: 9688182 bytes, checksum: aaa85f7935aa2f232ce1d8822752cb00 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-12-19T15:50:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_RonaldoSergioChaconCamargos.pdf: 9688182 bytes, checksum: aaa85f7935aa2f232ce1d8822752cb00 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-19T15:50:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_RonaldoSergioChaconCamargos.pdf: 9688182 bytes, checksum: aaa85f7935aa2f232ce1d8822752cb00 (MD5) / Devido ao constante aumento no consumo de energia elétrica pela sociedade, novas modalidades de geração surgiram trazendo com elas a utilização de energias renováveis como fonte primária para a geração de eletricidade. Dessa forma, a geração distribuída fotovoltaica (GDFV) surgiu como uma excelente opção para atender a essa demanda crescente de energia através da conexão de micro e minicentrais geradoras diretamente à rede de distribuição. Todavia, os alimentadores não estão preparados e precisam se adaptar a essa nova realidade. As redes de distribuição possuem um planejamento a ser seguido para sua expansão e ele deve considerar a instalação de geração distribuída (GD). A Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) exige que a expansão dos alimentadores seja planejada considerando a inserção desse tipo de geração, entretanto ela não define como isso deve ser feito. Com o intuito de contribuir para o preenchimento dessa lacuna, o presente trabalho propõe um método para a identificação dos limites de GDFV que alteram a necessidade de reforços detectada pelo planejamento da expansão de redes de distribuição de média tensão. Esse método analisa os critérios de carregamento, nível de tensão e perdas técnicas antes e após a instalação dessa geração. Após a aplicação do método em duas redes radiais, uma hipotética e uma real, variando-se as curvas de carga, conclui-se que a inserção de GDFV pode alterar as situações consideradas críticas pelo planejamento da expansão. Tradicionalmente, a situação crítica para a rede acontece quando a demanda dos consumidores é máxima, contudo, quando se instala GDFV, os cenários que exigem reforços para o alimentador ocorrem nos momentos em que a GDFV injeta maior potência na rede: nas horas de maior irradiância solar e menor consumo. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Because of the constant increase in the electric energy consumption by society, new types of generation arose bringing together the use of renewables energies as the primary source for electricity generation. In this way, the photovoltaic distributed generation (PVDG) arose as one excellent option to meet this growing demand of energy through the direct connection to distribution networks of micro and minigenerators. However, these distribution networks are not prepared to receive those connections and they need to adapt to this new reality. The distributions networks have a planning for their augmentation and it must consider the installation of distributed generation (DG). However, the National Electric Energy Agency only requests that the network augmentation be planned considering the insertion of this kind of generation and it does not determine how this must be done. In this context, this study proposes a method for the identification of PVDG limits that change the requirements of reinforcements detected by the augmentation planning of medium voltage distribution networks. This method analyzes the criteria of loading, tension level and technical losses before and after the installation of PVDG. After the method application in two radials networks, one hypothetical and one real, varying the load curves, it concludes that the PVDG insertion can change the critical situations detected by the augmentation planning. Traditionally, the network’s critical scenario occurs when energy demand by consumers is maximum. However, when the PVDG is installed, the situations those requires reinforcements for the network are verified at the moments that PVDG inject more power in the network: when the solar irradiance is bigger and the energy demand is smaller.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-01-30T16:21:20Z No. of bitstreams: 1 2016_DanielVieira.pdf: 4392425 bytes, checksum: 348d6af2fc8e088beb8062d5f8a47ebd (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-02-13T17:09:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_DanielVieira.pdf: 4392425 bytes, checksum: 348d6af2fc8e088beb8062d5f8a47ebd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-13T17:09:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_DanielVieira.pdf: 4392425 bytes, checksum: 348d6af2fc8e088beb8062d5f8a47ebd (MD5) / Na busca por energia elétrica a partir de fontes renováveis e com baixo impacto ambiental, muitos países têm estabelecido políticas diversas de incentivo ao desenvolvimento de energia solar fotovoltaica. Essas políticas têm influência direta na maneira como a geração solar se instala na rede e, consequentemente, nos impactos advindos da integração desse modo de produção de eletricidade. Nesse contexto, este trabalho propõe um método para determinação do tipo de incentivo regulatório à geração distribuída solar fotovoltaica que leva a maiores benefícios técnicos na rede. Inicialmente, são estudados os principais impactos da geração distribuída e analisadas as diferentes políticas de incentivos à energia solar, juntamente com o papel que esses mecanismos de suporte exercem na maneira como a geração se insere nas redes elétricas. Em seguida, são calculados os impactos que a geração solar descentralizada causa na rede de acordo com cada uma das formas de incentivos regulatórios. Para o cálculo desses impactos utilizam-se técnicas de simulações de Monte Carlo e fluxo de potência levando-se em consideração as incertezas relativas aos patamares de consumo e às curvas de carga das unidades, bem como ao comportamento da irradiância solar na região. O método é então aplicado a um alimentador que atende a milhares de unidades consumidoras comerciais e residenciais, permitindo ranquear as políticas de incentivo quanto aos seus impactos técnicos na rede elétrica. / In the quest for renewable electricity with low environmental impacts, many countries have established different policies to encourage the development of solar energy. Such policies can guide how solar PV is installed in the network and hence play an important role on the impacts arising from the integration of this form of electricity production. In this context, this study proposes a method for determining the type of regulatory incentive for distributed solar that leads to greater technical benefits to the network. Firstly, the main impacts of distributed generation are investigated and the different solar policies are studied, as well as the role they play in how the generation is incorporated into the grids. Then the impacts caused by decentralized solar generation when installed under each policy framework are assessed. To calculate these impacts, the proposed method uses Monte Carlo techniques, together with probabilistic power flow, taking into account uncertainties related to consumption levels, load curves and solar irradiance. Thus, the proposed method is applied to a distribution feeder, allowing the appropriately choice of the policy that leads to greater technical impacts to the grids.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2015. / Submitted by Guimaraes Jacqueline (jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2015-11-11T13:50:14Z No. of bitstreams: 1 2015_HelenaMagalhaesMian.pdf: 2624832 bytes, checksum: 395d6f6de319b78cd05376679d1b9f3a (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2015-12-20T15:30:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_HelenaMagalhaesMian.pdf: 2624832 bytes, checksum: 395d6f6de319b78cd05376679d1b9f3a (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-20T15:30:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_HelenaMagalhaesMian.pdf: 2624832 bytes, checksum: 395d6f6de319b78cd05376679d1b9f3a (MD5) / A escolha da fonte de geração de energia elétrica depende de muitos fatores e características particulares de cada país ou região do mundo. A fonte solar fotovoltaica de energia, por ser renovável e abundante, vem sendo adotada em diversos países com diferentes formatos e importância em suas matrizes energéticas e elétricas. Ela pode ocorrer de forma centralizada ou distribuída, essa última, podendo ser isolada ou conectada a rede elétrica. Este estudo busca identificar os instrumentos normativos que deram sustentação ao desenvolvimento da energia fotovoltaica no mundo e propor o mecanismo de suporte mais adequado ao Brasil. No país, duas formas distintas de geração solar fotovoltaica surgiram nos últimos anos: a geração distribuída, através da Resolução Normativa ANEEL nº 482/2012, e a geração centralizada, por meios dos leilões de energia exclusivos para a fonte solar. A regulamentação da geração distribuída é, ainda, uma dificuldade a ser enfrentada, já que no modelo escolhido de compensação de energia, a viabilidade dos empreendimentos depende de vários fatores ainda a ser aprimorados. O presente trabalho analisa os incentivos e regulamentações já implantados nos países com maior participação de energia fotovoltaica do mundo e sugere mudanças para a consolidação da regulamentação nacional da geração distribuída fotovoltaica conectada à rede de distribuição de energia elétrica. Em um segundo momento, o trabalho compara os dois mecanismos de incentivo a fonte solar fotovoltaica vigente no Brasil, o leilão específico para a fonte, com valores do preço da energia superiores aos praticados em outras formas de geração, e um subsídio sugerido em financiamento a juros baixos para a geração distribuída. Identificou-se que o modelo de leilão tem menos custos para a sociedade brasileira, quando comparado à geração distribuída sem um financiamento específico, com taxas atrativas ao investidor. Em um cenário de taxa de juros de 5% a.a., a GD já se torna competitiva e, com taxas superiores, os custos para sociedade seriam ainda menores, no entanto poderiam não ser atrativos ao investidor. / Choosing the source of electricity generation depends on many factors and specific characteristics of each country or region of the world. Solar photovoltaic energy is renewable and abundant and because of that it has been adopted in different countries in different ways and importance in their energy and electrical grids. It can be inserted in centralized or distributed forms, which can be isolated or connected to the power grid. This study seeks to identify the normative instruments that have supported the development of photovoltaics in the world and suggests the most appropriate support mechanism for Brazil. In the country, two distinct forms of solar photovoltaic generation emerged in recent years: distributed generation by ANEEL Resolution 482/2012, and centralized generation, through energy auctions specific for the solar source. The regulation of distributed generation is still a difficulty to be faced, since in the net-metering model chosen the feasibility of projects depends on several factors yet to be improved. This work analyzes the incentives and regulations already in place in countries with higher share of photovoltaic energy in the world and suggests changes to the consolidation of national regulation of photovoltaic distributed generation connected to the electricity distribution grid. In a second step, this work compares the two mechanisms to encourage current photovoltaic solar source in Brazil: the auction specific to solar, with price peaks above to those practiced in other forms of generation; and a subsidy through financing with low interest rates for distributed generation. It was identified that the auction model has less costs to Brazilian society when compared to the distributed generation without specific funding, with attractive rates to investors. In an interest rate scenario of 5% per year, DG already becomes competitive and at higher rates, the costs to society would be even lower, however it could not be attractive to investors.

Nos dias de hoje, o aumento na demanda de energia no Brasil, associado a fatores econômicos e ambientais, tem dificultado a criação de novas usinas hidrelétricas, necessárias para suprir essa demanda adicional e aumentar a confiabilidade do sistema. Nesse contexto, a geração distribuída se destaca como uma solução adequada, pois economiza investimentos em redes de transmissão e distribuição, reduz perdas e diversifica a matriz energética do sistema elétrico, tornando-o mais robusto e eficiente. Dentre as fontes de energia utilizadas em sistemas de geração distribuída, a microturbina apresenta algumas vantagens em relação a outros modelos de GD, como por exemplo, a possibilidade da utilização de vários tipos de combustíveis. Para verificar as características de operação das microturbinas, foram realizadas simulações baseadas em modelos matemáticos presentes na literatura técnica. Porém, devido às altas velocidades de rotação das turbinas a gás, a energia gerada possui frequências muito altas para ser aproveitada diretamente pelos consumidores, sendo necessária uma interface eletrônica para adequação da energia elétrica. Neste trabalho é abordado o estudo, simulação e implementação da primeira etapa desta interface, um retificador trifásico com correção de fator de potência, para a geração de um barramento de corrente contínua com tensão estável, mantendo as correntes de entrada do retificador com formato senoidal e em fase com a tensão. / Nowadays, the increase in energy demand in Brazil, associated with economic and environmental factors, has hindered the creation of new power plants needed to provide this additional demand and improve system reliability. In this context, distributed generation stands out as an appropriate solution because it saves investments in transmission and distribution, reduces losses and diversify the energy matrix of the electrical system, making it more robust and efficient. Among the energy sources used in distributed generation systems, the microturbine has some advantages over other models of GD, such as the possibility of using various types of fuel. To verify the operating characteristics of microturbines, simulations were performed based on mathematical models present in literature. However, due to high rotation speeds of gas turbines, the energy generated has very high frequencies to be used directly by consumers, which requires an electronic interface to adequate the electricity. This work describe the study, simulation and implementation of the first stage of this interface, a three-phase rectifier with power factor correction, to generate a DC bus voltage stable, keeping the rectifier input current format sinusoidal and in phase with the voltage generated by the microturbine.

A geração de energia limpa e sustentável ocupa, cada vez mais, lugar de destaque nas preocupações da humanidade. A otimização da utilização dos recursos naturais para essa finalidade, assim como para produção de alimentos, consumo de água, transportes e outras necessidades, torna-se a cada dia um desafio maior. Assim, a geração de energia elétrica, tendo como matriz os recursos hidrícos, ainda principal matriz energética instalada no Brasil, encontra-se no seu limiar de disponibilidade no que se refere a aproveitamentos por grandes plantas geradoras. A instalação de micro e miniprojetos de geração de energia encontrou, em recente legislação do setor elétrico nacional, a possibilidade de conexão de seus geradores ao sistema de distribuição através da Geração Distribuída, pela modalidade de compensação de energia consumida e gerada. Tal possibilidade inaugura uma nova realidade para a geração de energia hidrelétrica a medida em que viabiliza a implantação de projetos para mananciais de pequena expressão, que até então estavam relegados a geração em sistemas isolados. Se por um lado a legislação derrubou um histórico impedimento a esses projetos, por outro lançou o desafio de torna-los viáveis. A compensação de quantidades consumidas de energia elétrica por energia gerada e entregue a rede de distribuição, com a realidade de isenção de impostos em vigor, por si é uma alavanca no sentido dessa viabilidade. Não obstante não é suficiente. Barreiras tais como a complexidade técnica e operacional, aliada aos elevados preços de aquisição, operação e manutenção das máquinas geradoras de energia hidrelétrica disponíveis no mercado ainda são muito impeditivas. Nesse sentido esse trabalho traz uma proposta de alternativa técnica para colaborar na viabilidade da implantação de pequenos projetos de geração de energia hidrelétrica, bem como na repotenciação de plantas antigas, depreciadas e geralmente ineficientes, inúmeras delas abandonadas pelo país. Trata-se da proposta de utilização de um perfil alternativo para turbinas hidráulicas, a máquina geradora de fluxo em lugar das turbinas. O trabalho relata a experiência na repotenciação de uma antiga central hidrelétrica de 600 kW, repotenciada para 3.000 kW, pela substituição de seus equipamentos por máquinas hidráulicas geradoras de fluxo (bombas) acionando geradores síncronos, com unidades de 500 kW. / The generation of clean and sustainable energy is increasingly prominent in the concerns of humanity. The optmization of the use of natural resources for this purpose, as well as for food production, water consumption, transport and other necessities is becoming a major challenge. Therefore, a generation of electric power, with hydropower resources, main source of energy installed in Brazil, is at its availability limit without reference to large power plants. The installation of micro and mini power generation projects has found, in the national electricity sector recent legislation, the possibility of connecting their generators to the distribution system through Distributed Generation, through the compensation modality of consumed and generated energy. This possibility inaugurates is a new reality for the generation of hydroelectric power as it allows the implementation of projects for small-scale water sources, which until then were relegated to generation in isolated systems. On the one hand legislation has overthrown a historic impediment to such projects, on the other it has launched the challenge of making them viable. The quantities compensation of electricity consumed by energy generated and delivered to the distribution network, with the reality of tax exemption in force, in itself is a lever in the direction of this viability. Nevertheless it is not enough. Barriers such as technical and operational complexity, allied with the high prices of acquisition, operation and maintenance of the hydroelectric generating machines available in the market are still very preventable. In this sense, this work proposes a technical alternative to collaborate in the viability of the implantation of small hydropower generation projects, as well as in the repowering of old, depreciated and generally inefficient plants, many of them abandoned across the country. This is about the proposal to use an alternative profile for hydraulic turbines, the flow generating machine instead of the turbines. The work reports the experience of repowering a former 600 kW hydroelectric plant, repowered to 3,000 kW, by replacing its equipment with flow-generating hydraulic machines (pumps) powering synchronous generators with 500 kW units. / Tese (Doutorado)

Com o advento da geração distribuída, a operação do sistema de distribuição tem se modificado. Características dinâmicas que antes eram observadas somente no sistema de transmissão agora também podem estar presentes em sistemas de distribuição, como por exemplo, problemas relacionados às oscilações eletromecânicas. Devido à perspectiva de crescimento de conexões de geradores eólicos, fica evidente a possibilidade do aumento na produção de energia elétrica através de geradores assíncronos distribuídos. No sistema de distribuição estão presentes vários tipos de cargas, sendo uma das mais representativas, as cargas do tipo motor de indução. Este tipo de carga, na ocorrência de curto-circuitos no sistema pode provocar atraso na recuperação da tensão do sistema, conhecido como problema Fault Induced Delayed Voltage Recovery (FIDVR). Depois que a falta é eliminada, a tensão pode permanecer em níveis significativamente reduzidos durante vários segundos. Esse atraso de tempo é geralmente causado pela alta concentração de motores de indução. Portanto, torna-se necessária a realização de estudos para analisar os impactos que esse tipo de fonte de energia pode trazer para o sistema elétrico bem como o impacto das cargas sobre o gerador eólico. Assim, este trabalho faz uma análise da influência de cargas do tipo motor de indução sobre o comportamento dinâmico de um DFIG conectado a um sistema de distribuição. Um gerador síncrono convencional também foi utilizado para fazer uma comparação com o DFIG. Como os dois geradores estão atuando com regulação de tensão, seria intuitivo pensar que as respostas dos dois na presença de cargas do tipo motor de indução, fossem semelhantes. No entanto, este trabalho mostra que diante do mesmo cenário, as máquinas têm comportamentos diversos e a reação é diferente dependendo do tipo de carga conectada ao sistema. Foi verificado que, quando existe o problema FIDVR devido à presença de cargas do tipo motor de indução, as oscilações na velocidade do DFIG são amplificadas. Já para o gerador síncrono, a carga do tipo motor de indução possui pouca influência nas oscilações eletromecânicas. / With the advent of distributed generation, the operation of the distribution system has been modified. Dynamic characteristics that were previously observed only in the transmission system can now also be present in distribution systems, such as problems related to electromechanical oscillations. Due to growth prospects of wind generator connections, it is evident the possibility of increasing the production of electricity through asynchronous distributed generators. In the distribution system several types of loads are present, being one of the most representative the loads of type induction motor. This type of load, the occurrence of short-circuits in the system can cause delay in the recovery of the system voltage, known as Fault Induced Delayed Voltage Recovery (FIDVR) problem. After the fault is eliminated, the voltage can remain at significantly reduced levels for several seconds. This time delay is usually caused by the high concentration of induction motors. So, it is necessary to perform studies to analyze the impacts that this type of energy source can bring to the electrical system as well as the impact of the loads on the wind generator. Thus, this thesis makes an analysis of the influence of induction motor loads on the dynamic behavior of a DFIG connected to a distribution system. A conventional synchronous generator was also used to make a comparison with the DFIG. As the two generators are working with voltage regulation, it would be intuitive to think that the responses of the two in the presence of induction motor loads would be similar. However, this thesis shows that in the same scenario, the machines have different behaviors and the reaction is different according to the type of load connected to the system. It was verified that when there is the FIDVR problem due to the presence of the induction motor, the oscillations in the speed of the DFIG are amplified. For the synchronous generator, the induction motor has little influence on the electromechanical oscillations.

A geração de energia elétrica através de grandes empreendimentos, sejam hídricos, térmicos ou nucleares demandam cada vez mais, grandes investimentos e longo período de tempo para início de operação. Em contrapartida, a demanda por este insumo básico para o desenvolvimento e manutenção da sociedade cresce cada vez a um ritmo mais acelerado. Visando atender a essa demanda, existe uma tendência global de instalar uma maior quantidade de pequenas unidades geradoras, ligadas diretamente à rede primária ou á rede secundária de distribuição. Tais unidades são usualmente denominadas de geração distribuída (GD) e dispersa (Gdd), respectivamente. Dentre as diversas vantagens obtidas por estas formas de geração poderá haver aumento da confiabilidade do sistema elétrico, a possibilidade de postergar investimentos necessários à rede de distribuição e a diversificação da matriz energética com maior possibilidade de uso de fontes renováveis de energia. A partir deste conceito foi desenvolvida uma metodologia, fundamentada na teoria de planejamento agregado, para identificar e quantificar potenciais unidades de geração distribuída na área da concessionária de distribuição de energia elétrica, avaliando os respectivos custos e benefícios de cada oportunidade. Por meio destes resultados é possível classificar e, conseqüentemente, priorizar as instalações com maior interesse tanto para o consumidor como, principalmente, para a concessionária local de distribuição de energia. De forma complementar, foram desenvolvidos modelos que possibilitem considerar a geração dispersa no planejamento da expansão dos sistemas de distribuição, bem como avaliar fatores que limitem sua expansão no Brasil. Este trabalho prioriza a análise sob ponto de vista da concessionária de energia elétrica, prática ainda não usual no Brasil, mas com grande potencial de aplicação. / The generation of electrical energy through large power plants (hydro, thermal or nuclear) demands, each time larger investments and high time to be ready for operation. In the other hand, the demand for electrical energy, that is so necessary for the development and maintenance of the society, is growing each day faster. Looking at the attendance of this demand, there is a global tendency to install a larger quantity of small generators, connected directly to the secondary or primary distribution grid of the electrical utility company. These units are known as distributed generation (GD) and dispersed generation (Gdd). Out of the many advantages through the use of distributed generation, the reliability growth in the electrical system, possibility of postpone necessary investments in the distribution network presents high importance and diversify the energetic matrix with the possibility of use renewable resources. From this concept, it was developed a routine, based on the theory of aggregated planning to identify and quantify potential units of distributed generation in the utility company area, evaluating the costs and benefits of each connection for the utility company. Through the results it will be possible the classification of the most interesting units, allowing the decision in conjoint between the consumer and the utility company. As a complement, it was developed mechanisms to make possible to consider disperse generation on the planning of distribution systems expansion. It was also made an evaluation of the factors that restrict the expansion of the disperse generation in Brazil. This thesis focus the analysis considering the utility company impacts, what is not used in Brazil but has a large potential of application.

Um dos principais problemas que podem ocorrer em sistemas de distribuição ou de subtransmissão de energia elétrica com geração distribuída (GD) é o ilhamento. O ilhamento ocorre quando um ou mais geradores distribuídos alimentam uma porção do sistema que se encontra eletricamente isolada do restante do sistema elétrico. Logo, geradores distribuídos têm de ser equipados com esquema de proteção anti-ilhamento, pois a operação ilhada pode colocar em risco a segurança das pessoas e equipamentos e pode deteriorar a qualidade da energia elétrica suprida aos consumidores locais. Este trabalho está inserido no contexto de proteção de sistemas elétricos de distribuição com GD e propõe uma nova técnica passiva-inteligente de proteção anti-ilhamento para geradores síncronos distribuídos. O método proposto utiliza a mineração de dados do Data Mining of Code Repositories (DAMICORE), o qual possui grandes potencialidades para descobrir correlações em dados complexos. Para realizar essa tarefa, três algoritmos são executados em sequência. São eles: o Normalized Compression Distance (NCD) para calcular a matriz de distância do conjunto de dados; o Neighbor-Joining (NJ) para construir as árvores filogenéticas; e por fim o Fast Newman (FN) para buscar grupos na árvore filogenética nos quais os dados apresentam alto grau de independência. O método de detecção de ilhamento nesta dissertação utiliza 10 características importantes dos sinais de tensão e corrente trifásicas no ponto de acoplamento comum (PAC). Essas 10 características são utilizadas como entrada ao DAMICORE para formular um algoritmo baseado em mineração de dados capaz de detectar ilhamento e de diferenciá-los de outros tipos de distúrbios. Os resultados mostram que o método identifica o ilhamento corretamente, detectando-o rapidamente, especialmente nos casos em que a detecção do ilhamento por relés baseados em medidas de frequência falha ou é lenta. / One of the main issues that can occur into distribution power systems with distributed generation is islanding. Islanding occurs when one or more distributed generators feed a portion of the distribution system that becomes electrically isolated from the rest of the power system. Thus, distributed generators have to be equipped with anti-islanding protection schemes, because the islanded operation may put at risk the safety of people and the equipment. It can also deteriorate the power quality supplied to local consumers. This work is in the context of the protection schemes for distribution power systems with distributed generation and it proposes a new intelligent passive anti-islanding protection scheme for distributed synchronous generators. The scheme is based on the Data Mining of Code Repositories (DAMICORE), which finds the similarity within complex data sets. This task is performed by computing the following algorithms, in sequence: the Normalized Compression Distance (NCD) to calculate a distance matrix among the data sets; the Neighbor-Joining (NJ) to build the phylogenetic trees; and the Fast Newman (FN) to find clusters with high degree of independence by using the phylogenetic trees. The proposed method comprises the extraction of 10 important features of the three-phase voltages and currents measured at the point of common coupling of the distributed generator. These 10 features are then used as input to the DAMICORE in order to formulate a data mining-based algorithm capable of detecting islanding and of distinguishing it from other disturbances. The results show that the method identifies the islanding correctly, detecting it quickly, especially where the detection of islanding by frequency-based relays are slow.

A expansão de geração distribuída nos sistemas de distribuição e de subtransmissão de energia elétrica em todo o mundo tem sua origem na reestruturação do setor elétrico, na necessidade de aproveitamento de diferentes fontes primárias de energia, nos avanços tecnológicos, nos incentivos governamentais e na maior conscientização sobre conservação ambiental. Com tal expansão, surge a necessidade de avaliar os impactos dessa forma de geração na operação das redes elétricas, principalmente das redes de distribuição, as quais foram inicialmente projetadas para operar considerando apenas a subestação de distribuição como fonte de energia. Entre esses impactos, um importante item a co0nsiderar é a detecção de ilhamento. Tal ocorrência é altamente indesejada pelas concessionárias distribuidoras de energia elétrica as quais estabelecem que os proprietários de geradores distribuídos devem instalar um sistema de proteção capaz de detectar ilhamentos. Dentre os métodos empregados para detecção de ilhamento os mais comuns para este propósito são os relés baseados em medidas de freqüência (relé de sub/sobrefreqüência, relé de taxa de variação de freqüência). Tais dispositivos são fortemente dependentes do desbalanço de potência ativa na rede ilhada e podem falhar caso esses desbalanços sejam pequenos. Ressalta-se que o comportamento variável da carga em sistemas de distribuição e a possibilidade de formação de diversas ilhas podem originar diferentes níveis de desbalanço de potência ativa e reativa. Conseqüentemente, pode haver vários cenários de operação em que os relés previamente citados falharão em detectar ilhamento. Neste contexto, esta dissertação de Mestrado propõe metodologias de proteção adaptativa anti-ilhamento aplicadas a relés baseados em medidas de freqüência, que visem a proteção do sistema elétrico e do gerador distribuído na maioria das condições de desbalanço de potência ativa e reativa que possam ocorrer na rede elétrica. Os geradores distribuídos a serem analisados são do tipo síncrono devido a sua grande utilização em pequenas centrais hidroelétricas e térmicas. São propostas duas metodologias: uma baseada em simulações dinâmicas e outra baseada em fórmulas analíticas. Os resultados obtidos foram satisfatórios para vários cenários de operação de um gerador distribuído conectado em uma rede de distribuição. Além disso, as vantagens e limitações de cada método são apresentadas e discutidas. / Distributed generation expansion worldwide has been caused by the de-regulamentation of the electricity sector, by the necessity to explore different energy resources, by technological advances, by government incentives and by environmental concerns associated with energy production. Such expansion brings the necessity to assess he impacts caused by distributed generators on the distribution systems, which were designed to operate considering the utility substation as the only power source. Among these impacts, on that deserves major attention is islanding detection. Utilities recommend that distributed generators\' owners provide efficient anti-islanding protection installed at the point of common coupling between the generator and the grid. Common anti-islanding protection schemes are composed by frequency-based relays (standard frequency relay and/or rate of change of frequency relay). These devices are strongly dependent on the active power imbalance in the islanded system and they can fail to detect an islanding condition if such power imbalance is small. Therefore, it is worth pointing that the variable power consumption of the distribution system\'s loads and the possibility of creating several energized islands can originate different power imbalance levels. Consequently, there may be various operating scenarios in which the frequency-based relays will fail to detect islanding. In this context, this work proposes adaptive methods to adjust frequency-based relays in order to provide effective anti-islanding protection considering different power imbalance levels. Synchronous generators are studied, since their wide application in distributed generation plants, such as small hydro and thermal power plants. Two methods are proposed: one is a simulation-based method and the other is based on analytical formulas. Both methods presented good results considering all the operating scenarios tested with a distributed generator connected to a distribution system. Furthermore, their advantages and limitations are presented and discussed.

O crescimento e o desenvolvimento do Brasil demandam novas fontes de energia, dentre as quais destaca-se a energia solar fotovoltaica, mas para que esse acréscimo aconteça de forma organizada e segura, faz-se necessária a criação de cursos para a formação e qualificação técnica para as boas práticas de manuseio, instalação e manutenção dos sistemas. O ensino profissionalizante é um dos mais importantes vetores de desenvolvimento e aplicação das áreas tecnológicas e deve acompanhar, de maneira contínua, a evolução da tecnologia do trabalho. Este trabalho apresenta uma análise para uma proposta de criação de curso de especialização pós-técnica de nível médio, para preparar os profissionais, de forma que eles possam atuar no mercado com a segurança, confiabilidade e qualidade necessárias para que a geração de eletricidade a partir da conversão fotovoltaica atenda aos anseios da sociedade brasileira. As Escolas Técnicas Estaduais (Etec) do Governo do Estado de São Paulo são avaliadas para receber o curso proposto nesta dissertação. / The growth and development of Brazil demands new sources of energy, among which we highlight the photovoltaic solar energy. But for this increase happens in an organized and safe manner, it is necessary to create courses for training and technical qualification to good handling practices, installation and maintenance of systems. This work presents an analysis for a proposal for mid-level post- technical specialization course to prepare the way professionals that they can act in the market with the necessary security, reliability and quality so that generation of electricity from the photovoltaic conversion fulfill the yearnings of Brazilian society. Public technical school (Etec) of Sao Paulo\'s State Government are evaluated to offer that proposed course at this dissertation.