Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The search for a more diverse energy matrix, to decrease the fossil fuel consumption com-bined with the enhance concern of environmental impacts results in an increasing interest on the installation of distributed generators. Nevertheless, its technical impacts must be studied carefully to benefit electric energy distribution systems. Considering photovoltaic generators, the presence of clouds influences directly in the solar irradiance on Earth’s surface, what var-ies, in a significant way, the generation of energy throughout time. The continuous clouds movement above electrical grids that contain this kind of generation produces difficulty in the forecast variations of the generated power flow and voltage fluctuations on electrical grid im-pacting the consumer’s energy quality. Thus, this master dissertation proposes to rank real solar irradiance data according to satellite image processing, which counts on information referring to the different sort of clouds. The purpose is to investigate how the dynamic of clouds affects the energy production from photovoltaic generator and, consequently, the im-pact on the electrical grids that counts with it. At first, different types of clouds are ranked through image processing techniques, so that images were obtained in CPTEC. Weather Fore-casting and Climate Studies Center website using satellite GOES-13 data with 30 minutes periods. In comparison to image processing results, it is used measured data from a photovol-taic system installed on the roof of Block E from Santa Maria’s Polytechnic School to rate the shading influence, thus, the classification of measured data on: sunny, partially clouded and fully clouded days. Therefore, for the evaluation of impact of a photovoltaic systems on dif-ferent generation situations over an electric distribution grid, it was used the IEEE 34-bus feeder, through known analysis such as QuasiStatic Time-Series Analysis performed by the software Open Distribution System Simulator (OpenDSS). Different load profiles are also considered, such as constant and variating loads on weekdays and weekends. The results in each tested case are presented and is performed an analysis of information from the energetic point of view, observing the real and local generation capacity, and the quality of the energy provided by the system, in which is referred the voltage levels and operation of voltage regu-lators equipment. / A busca pela diversificação da matriz energética, diminuição na utilização de combustíveis fósseis para geração de energia elétrica, além da maior preocupação com os impactos ambientais, fazem com que se aposte cada vez mais na instalação de geradores distribuídos. Contudo, para que estes possam vir a beneficiar sistemas de distribuição de energia elétrica, seus impactos técnicos devem ser cuidadosamente estudados. Considerando geradores fotovoltaicos, a presença de nuvens influ-encia diretamente a irradiância solar que chega à superfície terrestre, variando de uma forma sig-nificativa ao longo do tempo a energia gerada. O movimento contínuo das nuvens sobre redes elétricas que contam com esse tipo de geração produz variações de difícil previsibilidade sobre o fluxo de potência gerado e flutuações de tensão na rede elétrica, acarretando em possíveis impac-tos na qualidade de energia fornecida aos consumidores. Assim, esta dissertação de mestrado pro-põe classificar dados reais de irradiância solar conforme o processamento de imagens de satélite que contam com informações referente a classificação de diferentes tipos de nuvens, com objetivo de investigar como a dinâmica de nuvens afeta a produção de energia através de geradores fo-tovoltaicos, e consequentemente redes de distribuição de energia elétrica que contam com a parti-cipação dos mesmos. Em um primeiro instante, através de técnicas de processamento de ima-gem dá-se a classificação dos diferentes tipos de nuvens, de modo que as imagens são obtidas através do site do CPTEC (Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos) com dados do satélite GOES-13 em períodos de 30 minutos. Em comparação aos resultados de processamento de imagem são utilizados dados medidos de um sistema fotovoltaico, instalado no telhado do Blo-co E do Colégio Politécnico de Santa Maria, para avaliar a influência do sombreamento, e assim classificação dos dados medidos em: dia ensolarado, parcialmente encoberto e encoberto. Logo, para a avaliação do impacto em uma rede de distribuição elétrica que conta com sistemas fotovol-taicos em diferentes situações de geração, considera-se o sistema IEEE 34 barras, a partir de aná-lises conhecidas como Quasi-Static Time-Series Analysis, realizadas pelo software Open Distri-bution System Simulator (OpenDSS). Também, são considerados diferentes perfis de carga, como por exemplo, cargas que não variam no tempo, e cargas que variam com características de dia de semana e fim de semana. Os resultados de cada caso testado são apresentados e é realizado uma análise de informações tanto do ponto de vista energético, observando-se a capacidade real e local de geração, além da qualidade de energia fornecida pelo sistema, no que se refere aos níveis de tensão e operação de equipamentos reguladores de tensão.

Submitted by JOHN WILLIAM NEGREIROS TERRONES null (johneter@hotmail.com) on 2018-01-19T17:02:53Z No. of bitstreams: 1 DissertaçãoJohn_JB (1).pdf: 14046795 bytes, checksum: deeec72b971c8015d40780ccc3ee8e37 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-01-19T17:54:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 terrones_jwn_me_ilha.pdf: 14046795 bytes, checksum: deeec72b971c8015d40780ccc3ee8e37 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-19T17:54:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 terrones_jwn_me_ilha.pdf: 14046795 bytes, checksum: deeec72b971c8015d40780ccc3ee8e37 (MD5) Previous issue date: 2017-09-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho, propõe-se uma metodologia baseada nas incertezas da radiação solar para prever o despacho de demanda e reativos nos sistemas de distribuição radial com geradores fotovoltaicos (GFs). O objetivo dessa metodologia é melhorar o perfil da magnitude de tensão para o dia seguinte, sujeito a certas restrições operativas do sistema elétrico de distribuição. No desenvolvimento dos algoritmos de solução são considerados geradores distribuídos que têm forte dependência das variações da fonte primária de energia (principalmente sistemas fotovoltaicos), ou seja, os limites de injeção de potência dos GFs dependem das incertezas da radiação solar. Este grupo de geradores precisa de considerações que incluam as incertezas na geração de energia. Para isso, elaboram-se cenários de radiação baseado na função de distribuição de probabilidade beta. Assim, são realizados fluxos de potência probabilísticos em múltiplos cenários. Leva-se em consideração, os objetivos a serem otimizados por meio de técnicas multiobjetivo, observando principalmente, os desvios da tensão nos nós e as perdas de potência nas linhas do sistema. A metodologia proposta foi implementada em linguagem de modelagem algébrica com o AMPL para descrever o problema de otimização e resolvido usando o solver comercial CPLEX. Os sistemas testes de 34 e 123 nós foram utilizados para avaliar os modelos matemáticos e a eficiência da técnica de solução proposta para o problema de controle dos sistemas de distribuição radiais com GFs. / This work presents a methodology based on uncertainties of solar radiation to predict demand and reactive dispatch in the radial distribution systems with photovoltaic generators (GFs). The objective is to improve the voltage magnitude profile for a day ahead, subjecting to operation constraints of distribution system. In order to evaluate the optimization criteria for distribution networks, active power balance equations have to be solved. It is considered that distributed generators have a high coherence to variations of the primary energy source (mainly photovoltaic systems), where, the power injection limits of the GFs depend on the uncertainties of the solar radiation. Uncertainties in generation are needed to be considered for this type of generator. Thus, the beta probability distribution function has been employed to include different radiation scenarios in the problem formulation. The aim of this research evolves the development of an optimization tool to predict the reactive power dispatch of GFs considering the uncertainties of solar radiation. For this purpose, the probabilistic power flow is performed under various scenarios. The Multiobjective optimization problem is formulated by including the buses (nodes) voltage deviations and the power losses of distribution lines in two different objective functions. The proposed methodology was implemented in AMPL mathematical model language and solved using the commercial CPLEX solver. The 34 and 123 nodes test systems are applied to show efficiency of presented mathematical models, i.e. control of radial distribution systems with GFs, and the proposed solution method.

Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Resumo: Neste trabalho, propõe-se uma metodologia baseada nas incertezas da radiação solar para prever o despacho de demanda e reativos nos sistemas de distribuição radial com geradores fotovoltaicos (GFs). O objetivo dessa metodologia é melhorar o perfil da magnitude de tensão para o dia seguinte, sujeito a certas restrições operativas do sistema elétrico de distribuição. No desenvolvimento dos algoritmos de solução são considerados geradores distribuídos que têm forte dependência das variações da fonte primária de energia (principalmente sistemas fotovoltaicos), ou seja, os limites de injeção de potência dos GFs dependem das incertezas da radiação solar. Este grupo de geradores precisa de considerações que incluam as incertezas na geração de energia. Para isso, elaboram-se cenários de radiação baseado na função de distribuição de probabilidade beta. Assim, são realizados fluxos de potência probabilísticos em múltiplos cenários. Leva-se em consideração, os objetivos a serem otimizados por meio de técnicas multiobjetivo, observando principalmente, os desvios da tensão nos nós e as perdas de potência nas linhas do sistema. A metodologia proposta foi implementada em linguagem de modelagem algébrica com o AMPL para descrever o problema de otimização e resolvido usando o solver comercial CPLEX. Os sistemas testes de 34 e 123 nós foram utilizados para avaliar os modelos matemáticos e a eficiência da técnica de solução proposta para o problema de controle dos sistemas de distribuição radia... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents a methodology based on uncertainties of solar radiation to predict demand and reactive dispatch in the radial distribution systems with photovoltaic generators (GFs). The objective is to improve the voltage magnitude profile for a day ahead, subjecting to operation constraints of distribution system. In order to evaluate the optimization criteria for distribution networks, active power balance equations have to be solved. It is considered that distributed generators have a high coherence to variations of the primary energy source (mainly photovoltaic systems), where, the power injection limits of the GFs depend on the uncertainties of the solar radiation. Uncertainties in generation are needed to be considered for this type of generator. Thus, the beta probability distribution function has been employed to include different radiation scenarios in the problem formulation. The aim of this research evolves the development of an optimization tool to predict the reactive power dispatch of GFs considering the uncertainties of solar radiation. For this purpose, the probabilistic power flow is performed under various scenarios. The Multiobjective optimization problem is formulated by including the buses (nodes) voltage deviations and the power losses of distribution lines in two different objective functions. The proposed methodology was implemented in AMPL mathematical model language and solved using the commercial CPLEX solver. The 34 and 123 nodes test systems a... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-10-16T18:20:59Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AvaliacaoOperacionalDiferentes.pdf: 22302291 bytes, checksum: 8120408e0a53d61465fff8f63977437e (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-11-14T16:46:30Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AvaliacaoOperacionalDiferentes.pdf: 22302291 bytes, checksum: 8120408e0a53d61465fff8f63977437e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-14T16:46:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AvaliacaoOperacionalDiferentes.pdf: 22302291 bytes, checksum: 8120408e0a53d61465fff8f63977437e (MD5) Previous issue date: 2017-06-13 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho avalia experimentalmente as tecnologias string, microinversor e conversor c.c.-c.c., de modo a contribuir para a construção do conhecimento científico da aplicação das diferentes arquiteturas de interligação de geradores fotovoltaicos à rede elétrica convencional. Para isso são utilizados diferentes sistemas instalados no laboratório do GEDAE/UFPA, Região Norte do país. Comparou-se os desempenhos de acordo com as informações nos diferentes mecanismos de aquisição de dados disponíveis no laboratório. Tendo em vista que alguns desses mecanismos de aquisição de dados fornecem somente o valor da energia acumulada ao longo do dia, foi dado um enfoque na operação global dos diferentes sistemas analisados. Contudo, naqueles sistemas onde maiores detalhes da operação foram monitorados, seja por sistemas de aquisição do próprio equipamento ou por equipamentos existentes no laboratório (osciloscópio digital Fluke, wattímetro, etc), análises pontuais importantes, mais detalhadas da operação do sistema, foram desenvolvidas. Os resultados obtidos mostram que o conversor c.c.-c.c. apresentou desempenhos superiores aos demais sistemas monitorados. Contudo constatou-se a ocorrência de problemas devido ao processo de pareamento dos conversores c.c.-c.c. na operação do sistema que permanecem até os dias de hoje. / This work aims to experimentally evaluate the string, microinverter and d.c.-d.c. converter technologies, in order to contribute to scientific knowledge construction in applications of the different interconnection architectures of photovoltaic generators to the conventional electric grid. For this, were used different systems installed at GEDAE’s laboratory (UFPA), located in northern region of the country. It was compared the performances according to the information from different data acquisition mechanisms available in the laboratory. In face of some of these data acquisition mechanisms provide only the value of energy accumulated throughout the day, a focus was given on the overall operation of the different systems analyzed. However, in those systems which greater operational details were monitored, either by the equipment's own acquisition system or already existing equipment in the laboratory (Fluke Digital Storage Oscilloscope, Digital Power Meter, etc.), important point analyzes with more detailed operation of the system were performed. The obtained results show that the d.c.-d.c. converters system presented superior performance to the other monitored systems. However, it has been found the occurrence of problems due to the pairing process of the d.c.-d.c. power converters in the operation of such systems that remain until now.