One of the challenging issues with the Microgrid is that the bidirectional power flow providedby the distributed generator (DG) which modify the fault current level. Furthermore, theinverter based-renewable energy source (IB-RES) limits the total fault current contributionto the grid due to its thermal capability. Since Microgrid should be able to operate in gridconnectedand islanded mode, protection strategies are needed to solve this challenging issue.By only having IB-RES and battery storage system, the fault condition and normaloperation cannot be distinguished. Apart from fault clearing issue, there is a consideration tostudy the fault isolation in the Microgrid under the limited fault current provided by IB-RES.To have fault isolation capability, the intelligent electrical device (IED) is needed. The firststep is to find a method that can detect a fault under the fault level modification constraint.This thesis presents a zero and negative sequence current protection to detect a fault.However, to make it selective, this protection will be applied directionally. It is common thatthe distribution grid has unbalanced load operation, thus providing zero and negativesequence component in the grid. To apply the directional zero and negative sequence currentprotection, the unbalanced load flow is simulated to distinguish the fault and normaloperation under unbalanced load condition.Safety and regulation are discussed briefly in this thesis. It is important that each of theIB-RES has fault ride-through (FRT) capability that follows a regulation. However, thisregulation is expected to have a coordination with the proposed protection in the Microgridso the reliability, selectivity, and sensitivity can be achieved in grid-connected and islandedmode. This thesis shows the coordination between fuses, IED, and inverter FRT capability.After providing a protection strategy, the adaptability of the proposed protection isassessed regarding of Microgrid expansion. The result shows that by applying the schemeand following the grading margin requirement that is presented in this thesis, the Microgridexpansion will not disrupt the proposed protection coordination. Since it is known that thedistribution grid is expanding its load capacity and microgeneration in continuous basis, it isconvenient that the proposed protection in the IED is expected to be adaptable, means that ithas a fixed IED setting when the grid is expanded. The analysis is performed by electrical transient analysis program (ETAP) and MatlabSimulink. The short circuit analysis, sequence-of-operation, and unbalanced load flow aresimulated by ETAP, while the protection stability is simulated by Matlab Simulink. / Ett problem som finns med microgrid är att de distribuerade produktionsgeneratorerna harett dubbelriktat effektflöde som modifierar felströmmen. Dessutom, inverterbaseradeförnyelsebara energikällor (IB-RES) begränsar det totala felströmsbidraget på grund av desstermiska kapacitet. Eftersom microgrids ska vara operativ vid både anslutning till externt nätsamt önätsdrift behövs skyddsstrategier för att kunna hantera fel, speciellt vid önätsdrift.Om endast IB-RES och batterilager används kan feldrift och normal drift inte särskiljas.Bortsätt från felhantering är det viktigt att studera felbortkoppling för microgrid underbegränsad felström som fås av IB-RES. För att kunna åstadkomma felbortkoppling behöveren IED (från engelskans Intelligent Electronic Device). Det första steget är att finna en metodför att kunna detektera fel under fel nivå modifiering. Denna avhandling tittar på att användanoll- och minusföljds ström sekvensskydd för att detektera fel. För att göra skyddet selektivtkommer det att titta på riktningen av effektflödet. I distributionsnät är det vanligt att haobalanserade laster vilket medför noll- och negativa sekvenskomponenter i nätet. För atttillämpa riktningsskydd för noll och negativ sekvens ström simuleras ett obalanserateffektflöde för att särskilja på feldrift och normal drift vid obalanserad last.Säkerhet och förordningar diskuteras kortfattat i denna avhandling. Det är viktigt att varjeIB-RES har en feltålighet som följer vissa förordningar. Denna förordning förväntassamordna det föreslagna skyddet i micronåt så att pålitlighet, selektivitet och känslighet kanåstadkommas vid nätanslutning och önätsdrift. Denna avhandling visar samordningen mellansäkringar, IED och feltåligheten för växelomriktare.Anpassningsförmågan för det föreslagna skyddet bedöms med avseende på expansion avmicrogrid. Resultatet visar att en expansion av ett microgrid inte kommer att störa denföreslagna samordningen om skyddsmetoden och tidsfördröjningskravet som presenteras idenna avhandling följs. Eftersom det är känt att distributionsnätet kommer att fortsätta ökasin lastkapacitet och mikrogenerering, är det lämpligt att skyddet förväntas varaanpassningsbart vilket innebär att det har en fast IED inställning när nätet expanderas.Analysen genomförs med mjukvarorna electrical transient analysis program (ETAP) ochMatlab Simulink. Kortslutningsanalysen, arbetssekvensen och obalanserad lastflödesimuleras av ETAP, medan skyddsstabiliteten simuleras av Matlab Simulink.

The increasing number of electric vehicles (EVs) in the transport sector has rendered the conventional fuel-based vehicles obsolete along with the fuel filling stations. With the growth in EVs, there has been an increase in the public charging infrastructure with fast charging equipment being used to charge the EVs in least possible time and also address the issue of ‘range anxiety’ among the EV owners. Many countries like South Korea and Germany has seen policies being implemented to install fast chargers for EVs in existing fuel filling stations. This study aims conduct a techno-economic feasibility to analyse the potential of implementing Electric Vehicle Supply Equipment (EVSE) with fast charging capacity into existing fuel filling stations. The potential of using solar photovoltaic system (PV) and battery storage systems (BESS) to reduce the load from the grid is also explored. Scenarios are developed considering different configurations of the EVSE, PV and BESS and an in-depth economic analysis is conducted to analyse the economic feasibility of the configurations. The impact on the electricity grid is also analysed in this thesis by conducting a load flow analysis on the CIGRE Low voltage network for Europe using Python.The proposed design enables selection of techno-economically feasible configurations of EVSE, BESS and PV. The results of the design are explained with the UK as a case study. It is observed that the configurations with 3 EVSE, BESS and 8 hours and the configuration with 3 EVSE, 1 BESS and 1 PV system for 8 hours of operation are economically viable. The proposed design shows that though the connection cost is the dominant factor affecting the feasibility, use of BESS with or without PV can reduce the connection cost by almost 90% depending on the number of BESS. Load flow analysis is conducted for the different configurations of EVSE, BESS and PV on the CIGRE LV network on Pandapower in Python. The results indicate that the existing network needs to be reinforced to facilitate the connection of EV fast chargers into the grid. Upgrading the network cables and increasing the slack voltage to a value of 1.05 or 1.1 Volts per unit, are the two strategies that have been suggested in this study to prevent any undervoltage that may occur as a result of connecting the EVSE to the electricity grid. The simulations conducted for the two strategies highlight that by implementing these strategies into the electricity grid network, the undervoltage issues in the transmission network can be mitigated. / Det ökande antalet elfordon inom transportsektorn har gjort de konventionella bränslebaserade fordonen föråldrade tillsammans med bränslepåfyllningsstationerna. Med ökningen av elbilar har det skett en ökning av den offentliga laddningsinfrastrukturen med snabbladdningsutrustning som används för att ladda elbilarna på åtminstone möjlig tid och också ta itu med frågan om ’range anxiety’ bland elägare. Många länder som Sydkorea och Tyskland har sett politik införas för att installera snabbladdare för elbilar i befintliga bensinstationer. Denna studie syftar till att genomföra en teknisk-ekonomisk genomförbarhet för att analysera potentialen för att implementera elfordonstillförselutrustning (EVSE) med snabb laddningskapacitet i befintliga bensinstationer. Potentialen med att använda solcellssystem (PV) och batterilagringssystem (BESS) för att minska belastningen från nätet undersöks också. Scenarier utvecklas med beaktande av olika konfigurationer av EVSE, PV och BESS och en djupgående ekonomisk analys genomförs för att analysera konfigurationernas ekonomiska genomförbarhet. Effekten på elnätet analyseras också i denna avhandling genom att genomföra en belastningsflödesanalys på CIGRE lågspänningsnät för Europa med Python.Den föreslagna designen möjliggör val av tekno-ekonomiskt genomförbara konfigurationer av EVSE, BESS och PV. Resultaten av designen förklaras med Storbritannien som en fallstudie. Det observeras att konfigurationerna med 3 EVSE, BESS och 8 timmar och konfigurationen med 3 EVSE, 1 BESS och 1 PV-system för 8 timmars drift är ekonomiskt lönsamma. Den föreslagna designen visar att även om anslutningskostnaden är den dominerande faktorn som påverkar genomförbarheten, kan användning av BESS med eller utan solceller minska anslutningskostnaden med nästan 90% beroende på antalet BESS. Lastflödesanalys utförs för de olika konfigurationerna av EVSE, BESS och PV på CIGRE LV-nätverket på Pandapower i Python. Resultaten visar att det befintliga nätverket måste förstärkas för att underlätta anslutningen av EV-snabbladdare till nätet. Uppgradering av nätverkskablarna och ökning av spänningen till 1,05 eller 1,1 volt per enhet är de två strategier som har föreslagits i denna studie för att förhindra underspänning som kan uppstå till följd av att EVSE ansluts till elnätet. Simuleringarna för de två strategierna lyfter fram att genom att implementera dessa strategier i elnätet kan underspänningsfrågorna i överföringsnätet mildras.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:54:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ClovisBMO_TESE_1_a_75.pdf: 2549651 bytes, checksum: d03d835bba88763c08a8cb99eac15cd8 (MD5) Previous issue date: 2010-03-12 / Universidade Federal do Rio Grande do Norte / This study presents a description of the development model of a representation of simplified grid applied in hybrid load flow for calculation of the voltage variations in a steady-state caused by the wind farm on power system. Also, it proposes an optimal load-flow able to control power factor on connection bar and to minimize the loss. The analysis process on system, led by the wind producer, it has as base given technician supplied by the grid. So, the propose model to the simplification of the grid that allows the necessity of some knowledge only about the data referring the internal network, that is, the part of the network that interests in the analysis. In this way, it is intended to supply forms for the auxiliary in the systematization of the relations between the sector agents. The model for simplified network proposed identifies the internal network, external network and the buses of boulders from a study of vulnerability of the network, attributing them floating liquid powers attributing slack models. It was opted to apply the presented model in Newton-Raphson and a hybrid load flow, composed by The Gauss-Seidel method Zbarra and Summation Power. Finally, presents the results obtained to a developed computational environment of SCILAB and FORTRAN, with their respective analysis and conclusion, comparing them with the ANAREDE / Este trabalho apresenta uma descri??o do desenvolvimento de modelo para representa??o de rede simplificada aplicado em fluxo de carga h?brido para c?lculo das varia??es de tens?o em regime permanente provocadas pela conex?o de aerogeradores na rede el?trica. Al?m disso, se apresenta um fluxo de carga ?timo capaz de controlar remotamente o fator de pot?ncia na barra de conex?o e minimizar perdas. O princ?pio do processo de an?lise do sistema, conduzido pelo acessante, tem como base dados t?cnicos fornecidos pela rede acessada. Assim, se prop?e um modelo para simplifica??o de redes que permita a necessidade do conhecimento apenas dos dados referente a rede interna, ou seja, a parcela da rede de interesse para an?lise. Dessa forma, pretende-se fornecer meios para auxiliar na sistematiza??o das rela??es entre concession?ria e acessante. O modelo para simplifica??o de rede proposto identifica a rede interna, rede externa e as barras de fronteira a partir de dados provenientes de um estudo de vulnerabilidade da rede, atribuindo-as pot?ncias l?quidas flutuantes, ou seja, modelando-as como barras slack. Aplica-se o referido modelo no fluxo de carga Newton-Raphson e em um fluxo de carga h?brido, composto pelos m?todos de Gauss Seidel Zbarra e Soma de Pot?ncias. Ao final, apresentam-se os resultados obtidos por um ambiente computacional desenvolvido do SCILAB e FORTRAN, com suas respectivas an?lises e conclus?es, comparando-os com o ANAREDE

Este trabalho descreve uma abordagem do método primal-dual barreira logarítmica (MPDBL) associado ao método de Newton modificado para a resolução do problema de fluxo de potência para sistemas de distribuição radial. Também foi realizado um estudo comparativo com duas técnicas clássicas de solução do problema de fluxo potência para redes de distribuição radial. São os métodos: Backward/Forward Sweep e o método proposto por M. Baran e F. Wu, que é baseado na técnica de Newton-Raphson. Este método utiliza uma matriz Jacobiana modificada que atende a característica radial dos sistemas de distribuição. Nos testes comparativos serão considerados todos os parâmetros do sistema. Os algoritmos de solução serão analisados em suas propriedades de convergência e será realizado um teste de robustez. Os resultados dos testes realizados em 4 sistemas (4, 10, 34 e 70 barras) e o teste comparativo entre os métodos evidenciam a melhor metodologia na solução do problema de fluxo de potência para sistemas radiais / This work describes an approach on primal-dual logarithmic barrier method (PDLBM) associate to the method of Newton modified for the resolution of the problem of power flow for radial distribution systems. Also a comparative study with two classic techniques of solution of the flow problem was carried through power for nets of radial distribution. They are the methods: Backward/Forward Sweep and the method considered for M. Baran and F. Wu, that is based on the technique of Newton-Raphson. This method uses modified Jacobiana matrix that takes care of the radial characteristic of the distribution systems. In the comparative tests all will be considered the parameters of the system. The solution algorithms will be analyzed in its properties of convergence and will be carried through a robustness test. The results of the tests carried through in 4 systems (4, 10, 34 and 70 bus) and the comparative test between the methods evidence the best methodology in the solution of the problem of power flow for radial systems

Este trabalho apresenta uma nova abordagem para a modelagem e resolução de problemas de fluxo de carga em sistemas elétricos de potência. O modelo proposto é formado simultaneamente pelo conjunto de equações não lineares que representam as restrições de carga do problema e por restrições de complementaridade associadas com as restrições de operação da rede, as quais propiciam o controle implícito das tensões nas barras com controle de geração. Também é proposta uma técnica para a obtenção dos valores discretos dos taps de tranformadores, de maneira que o ajuste dessas variáveis possa ser realizado em passos discretos. A metodologia desenvolvida consiste em tratar o sistema misto de equações e inequações não lineares como um problema de factibilidade não linear e transformá-lo em um problema de mínimos quadrados não lineares, o qual é resolvido por uma sequência de subproblemas linearizados dentro de uma região de confiança. Para a obtenção de soluções aproximadas desse subproblema foi adotado o método do gradiente conjugado de Steihaug, combinando estratégias de região de confiança e filtros multidimensionais para analisar a qualidade das soluções fornecidas. Foram realizados testes numéricos com os sistemas de 14, 30, 57, 118 e 300 barras do IEEE, e com um sistema brasileiro equivalente CESP 53 barras, os quais indicaram boa flexibilidade e robustez do método proposto. / This work presents a new approach to the load flow problem in electrical power systems and develops a methodology for its resolution. The proposed model is simultaneously composed by nonlinear equations and inequations which represent the load and operational restrictions of the system, where a set of complementarity constraints model the relationship between voltage and reactive power generation in controled buses. It is also proposed a new technique to obtaining a discrete solution for the transformer taps, allowing their discrete adjustment. The method developed treats the mixed system of equations and inequations of the load flow problem as a nonlinear feasibility problem and converts it in a nonlinear least squares problem, which is solved by minimizing a sequence of linearized subproblems, whitin a trust region. To obtain approximate solutions at every iteration, we use the Steihaug conjugate gradient method, combining trust region and multidimensional filters techniques to analyse the quality of the provided solution. Numerical results using 14, 30, 57, 118 and 300-bus IEEE power systems, and a real brazilian equivalent system CESP 53-bus, indicate the flexibility and robustness of the proposed method.

Orientador: Dilson Amancio Alves / Banca: Percival Bueno de Araujo / Banca: Carlos Roberto Minussi / Banca: Geraldo Roberto Martins da Costa / Banca: Luiz Carlos Pereira da Silva / Resumo: Este trabalho apresenta dois métodos para a análise estática de contingências em Sistemas Elétricos de Potência utilizando o Método da Continuação. No primeiro método a margem de carregamento pós-contingência é obtida a partir do ponto de máximo carregamento do caso base. A magnitude de tensão de uma barra qualquer é usada como parâmetro na etapa de parametrização do fluxo de carga continuado. O ramo selecionado para avaliação da contingência é parametrizado por um fator de escalonamento que possibilita a remoção gradual do ramo e assegura a convergência nos casos em que o método diverge para a retirada total da linha de transmissão. Em geral, para a maioria das contingências analisadas são necessárias poucas iterações para a determinação do ponto de máximo carregamento pós-contingência. Mostra-se que o método pode ser usado como uma técnica alternativa para a averiguação e até mesmo para a obtenção da lista de contingências críticas fornecida pela função de análise de segurança de sistemas elétricos. No outro método, o qual obtém o ponto de máximo carregamento de pós-contingência a partir do caso base, as variáveis ângulo de fase e magnitude de tensão de uma barra k qualquer, e a perda total de potência ativa, são propostas como parâmetros para a etapa de parametrização do fluxo de carga continuado utilizado na averiguação da lista de contingências críticas fornecida pela função de análise de segurança de sistemas elétricos. Nos casos em que há divergência do fluxo de carga, o método proposto possibilita confirmar se esta ocorre devido à deficiência numérica do método em si ou a inexistência de um ponto de operação factível de pós-contingência. O uso da perda total de potência ativa como parâmetro traz como vantagem a possibilidade da determinação de pontos além do ponto de singularidade sem a necessidade...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents two methods for static contingency analysis of electric power systems by using Continuation Methods. In the first the post-contingency loading margin is obtained from the base case maximum loading point. The voltage magnitude of any bus can be used as a parameter in the parameterization step of the proposed continuation power flow. The branch selected for contingency evaluation is parameterized by a scaling factor which allows its the gradual removal and assures the continuation power flow convergence for the cases where the method would diverge for the complete transmission line removal. In general, for most of the analyzed contingencies little iterations are necessary for the determination of the post-contingency maximum loading point. It is shown that the method can be used as an alternative technique to verify and even to obtain the list of critical contingencies supplied by the electric power systems security analysis function. In the other method, which obtains the maximum loading point from the base case, new parameters, namely the voltage magnitudes, phase angles and the total power losses, for evaluating the effects of branch outages. The approach can be used as a verification tool after a list of critical contingencies had been ranked according to their severities by the contingency selection functions. It is then possible to find whether the non-convergence of a power flow is due to a numerical problem or to an infeasible operating situation. The mains advantage of using the total real power losses as a parameter is that it is not necessary to change parameters during the solutions tracing until beyond the simple limit point, where the original Jacobian is singular. The proposed methods facilitate the development and the implementation of continuation methods for contingencies analysis / Doutor

Este trabalho apresenta uma nova abordagem para a modelagem e resolução de problemas de fluxo de carga em sistemas elétricos de potência. O modelo proposto é formado simultaneamente pelo conjunto de equações não lineares que representam as restrições de carga do problema e por restrições de complementaridade associadas com as restrições de operação da rede, as quais propiciam o controle implícito das tensões nas barras com controle de geração. Também é proposta uma técnica para a obtenção dos valores discretos dos taps de tranformadores, de maneira que o ajuste dessas variáveis possa ser realizado em passos discretos. A metodologia desenvolvida consiste em tratar o sistema misto de equações e inequações não lineares como um problema de factibilidade não linear e transformá-lo em um problema de mínimos quadrados não lineares, o qual é resolvido por uma sequência de subproblemas linearizados dentro de uma região de confiança. Para a obtenção de soluções aproximadas desse subproblema foi adotado o método do gradiente conjugado de Steihaug, combinando estratégias de região de confiança e filtros multidimensionais para analisar a qualidade das soluções fornecidas. Foram realizados testes numéricos com os sistemas de 14, 30, 57, 118 e 300 barras do IEEE, e com um sistema brasileiro equivalente CESP 53 barras, os quais indicaram boa flexibilidade e robustez do método proposto. / This work presents a new approach to the load flow problem in electrical power systems and develops a methodology for its resolution. The proposed model is simultaneously composed by nonlinear equations and inequations which represent the load and operational restrictions of the system, where a set of complementarity constraints model the relationship between voltage and reactive power generation in controled buses. It is also proposed a new technique to obtaining a discrete solution for the transformer taps, allowing their discrete adjustment. The method developed treats the mixed system of equations and inequations of the load flow problem as a nonlinear feasibility problem and converts it in a nonlinear least squares problem, which is solved by minimizing a sequence of linearized subproblems, whitin a trust region. To obtain approximate solutions at every iteration, we use the Steihaug conjugate gradient method, combining trust region and multidimensional filters techniques to analyse the quality of the provided solution. Numerical results using 14, 30, 57, 118 and 300-bus IEEE power systems, and a real brazilian equivalent system CESP 53-bus, indicate the flexibility and robustness of the proposed method.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-11-06Bitstream added on 2014-06-13T19:00:48Z : No. of bitstreams: 1 garbelini_e_dr_ilha.pdf: 758680 bytes, checksum: 9f08146d542679d2c1da479912ffd576 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O fluxo de carga convencional é considerado inadequado para a obtenção do ponto de máximo carregamento devido a singularidade da matriz Jacobiana. Os métodos da continuação são ferramentas eficientes para a solução deste tipo de problema, e diferentes parametrizações são utilizadas para evitar a singularidade da matriz. Neste trabalho apresentase uma técnica de parametrização geométrica que possibilita o traçado completo das curvas PV sem os problemas de mal condicionamento. A técnica proposta associa a robustez com a simplicidade e a facilidade de compreensão. A singularidade da matriz Jacobiana é eliminada pela adição da equação de uma reta que passa por um ponto no plano formado pelas variáveis perdas de potência ativa totais e o fator de carregamento, dois parâmetros físicos de fácil compreensão. A técnica, aplicada aos sistemas do IEEE (14, 30, 57, 118 e 300 barras) e ao sistema brasileiro sul-sudeste (638 e 787 barras), mostra que as características do fluxo de carga não só são preservadas, mas também melhoradas. Diversos testes são realizados para proporcionar a comparação do desempenho do esquema de parametrização proposto para o método do fluxo de carga continuado. / The conventional Newton’s method has been considered inadequate to obtain the maximum loading point of power systems due to the Jacobian matrix singularity. Continuation methods are efficient tools for solving this kind of problem, and different parameterizations are used to avoid the matrix singularity. This paper presents a new geometric parameterization scheme that allows the complete tracing of the PV curves without ill-conditioning problems. The proposed technique associates the robustness to the simplicity and easy understanding. The Jacobian matrix singularity is overcome by the addition of a line equation, which passes through a point in the plane, determined by the real power losses and loading factor variables, two parameters with clear physical meaning. The application of this new technique to the IEEE systems (14, 30, 57, 118 and 300 buses) and to the Brazilian systems south-southeast (638 and 787 buses) shows that the characteristics of the conventional Newton’s method are not only preserved but also improved. Several tests are carried out to compare the performance of the proposed parameterization scheme for the continuation power flow method.

Made available in DSpace on 2016-08-31T13:33:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FranciscoCSG_DISSERT.pdf: 1707836 bytes, checksum: f3a5558058650f68e08a82541000dc7b (MD5) Previous issue date: 2015-06-05 / In power distribution systems are the major causes of voltage imbalances, variations in single-phase loads cause the currents in the conductors of the three phases is different, resulting in different voltage drops, causing imbalance. The study of voltage imbalances in the distribution of energy is very important, since the proper functioning of equipment connected to the system is directly related to the mains imbalance factor. When it comes to stress profiles, has become one of the biggest challenges of electric utilities, which is to serve consumers and customers with adequate voltage levels to those required in current legislation in Brazil has the 2001 resolution no. 505 ANEEL (National Electric Energy Agency) stating that the voltage to be contracted with the utility or the ONS should be between 95% (0.95 pu) and 105% (1.05 pu) of the nominal operating voltage system at the delivery point. In relation to electrical losses, although not established limits by law, these are an important economic factor for electric utilities, seeking to reduce them to maximize their profits. When it comes to connecting wind turbines to the distribution systems is not aware of scholarly conducting parallel operating conditions of the various components that operate in this plan when they are working together with the different configurations of wind generators. The objective of this study is to analyze the imbalances problem, tensions profiles and electrical losses in distribution systems by various operating situations, especially with the inclusion of wind turbines type I, II and IV, based on the system 13 bars IEEE. Also, are proposed and simulated some ways to reduce imbalances and losses through the use of engineering techniques: as promoting the balancing system loads, connecting wind farms to the distribution feeder, installing banks of single-phase voltage regulators at substations and correcting the power factor of the generator turbines. Technical proposals to reduce the levels of network imbalance are effective and also influenced the reduction of overall system losses and improve the levels of stress profiles and are therefore measures that may contribute to the proper functioning of a power system / Nos sistemas de distribuição de energia elétrica se encontram as maiores causas dos desequilíbrios de tensão, variações nas cargas monofásicas fazem com que as correntes nos condutores das três fases sejam diferentes, o que resulta em quedas de tensões diferentes, provocando desequilíbrio. O estudo de desequilíbrios de tensão na distribuição de energia é muito importante, uma vez que o bom funcionamento de equipamentos ligados ao sistema está diretamente relacionado ao fator de desequilíbrio da rede elétrica. Quando se trata de perfis de tensões, tem-se um dos maiores desafios das concessionárias de energia elétrica, que é atender os consumidores e clientes com níveis de tensão adequados aos exigidos na legislação vigente, no Brasil tem-se a resolução de 2001 nº 505 da ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) estabelecendo que a tensão a ser contratada com a concessionária ou com o ONS deve situar-se entre 95% (0,95 p.u) e 105% (1,05 p.u) da tensão nominal de operação do sistema no ponto de entrega. Já com relação às perdas elétricas, apesar de não serem estabelecidos limites pela legislação vigente, estas são um importante fator econômico para as concessionárias de energia elétrica, que buscam diminuí-las para maximizar seus lucros. Quando se trata de conexão de turbinas eólicas nos sistemas de distribuição não se tem conhecimento de trabalhos acadêmicos que realizam um paralelo das condições de operação dos diversos componentes que atuam nesse plano quando os mesmos estão atuando juntamente com as diferentes configurações de geradores eólicos. O objetivo deste trabalho é analisar o problema de desequilíbrios, perfis de tensões e das perdas elétricas em sistemas de distribuição mediante diversas situações de operação, principalmente com a inserção de turbinas eólicas tipo I, II e IV, tomando como base o sistema 13 barras do orgão IEEE. Além disso, são propostas e simuladas algumas maneiras de reduzir os desequilíbrios e perdas através do uso de técnicas de engenharia: como promovendo o balanceamento de cargas do sistema, conectando parques eólicos ao alimentador de distribuição, instalando bancos de reguladores de tensão monofásicos em subestações e corrigindo o fator de potência dos geradores das turbinas. As técnicas propostas para reduzir os graus de desequilíbrio da rede se mostraram eficazes e influenciaram também na redução das perdas globais do sistema e melhora dos níveis de perfis de tensões, sendo portanto medidas que podem contribuir para o bom funcionamento de um sistema de energia elétrica

Submitted by CRISTIAM VICTOR VILLAJUAN MONTES (cvillajuanm@gmail.com) on 2016-08-15T21:31:33Z No. of bitstreams: 1 Cristiam Villajuan Montes_UNESP (1) ULTIMO.pdf: 4084141 bytes, checksum: ca80d95f9d6b055991ca9609f4c832a4 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-08-17T13:34:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 villajuanmontes_cv_me_ilha.pdf: 4084141 bytes, checksum: ca80d95f9d6b055991ca9609f4c832a4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-17T13:34:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 villajuanmontes_cv_me_ilha.pdf: 4084141 bytes, checksum: ca80d95f9d6b055991ca9609f4c832a4 (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os problemas de planejamento da expansão de sistemas de transmissão e de fluxo de potência ótimo são de grande importância na área de sistemas de transmissão de energia elétrica. O primeiro consiste em determinar a expansão ótima do sistema, que deve ocorrer com o menor gasto monetário possível. No problema fluxo de potência ótimo deve-se encontrar o estado de operação do sistema de forma a minimizar um objetivo, no caso, os custos de geração. Ambos problemas possuem modelos de programação não-linear inteira mista. Além disto, o resultado ótimo de ambos deve cumprir com restrições operacionais, como o limite de tensão nas barras, os limites de fluxos nos ramos e os limites dos geradores. Para resolver os problemas citados, neste trabalho são apresentados modelos matemáticos de programação linear inteiro misto, aproximados, baseados em um modelo linearizado de fluxo de carga AC, que considera a presença da potência reativa, das perdas no sistema e magnitudes de tensões nas barras diferentes do valor nominal. Todos os modelos foram escritos na linguagem de modelagem matemática AMPL e resolvidos com o solver comercial CPLEX. Os modelos propostos foram testados com os sistemas IEEE de 14, 30, 57, 118 e 300 barras e com o sistema Garver para o planejamento da expansão de sistemas de transmissão. Os resultados foram comparados utilizando-se um fluxo de carga não linear, para verificar-se a precisão dos modelos propostos. / The transmission network expansion planning and the optimal power flow problems are of great importance in the field of electricity transmission systems. The first consists in determining the optimal expansion of the system, which must be done with the least possible investment. In the optimal power flow problem it must found the operating status of the system in order to minimize an objective, in this case, generation costs. Both problems have mixed-integer nonlinear programming models. In addition, the optimal solution of both must comply with operating constraints, such as the voltage limit on buses, the limits flows in branches and the limits of the generators. To solve the problems cited, in this work are presented approximate mixed integer linear programming models based on a linearized AC load flow model, which considers the presence of reactive power, the losses in the system and of nominal bus voltage magnitudes. All models were written in mathematical modeling language AMPL and solved with the commercial solver CPLEX. The proposed models were tested with the IEEE systems of 14, 30, 57, 118 and 300 buses and with the Garver system for transmission network expansion planning. Results were compared using a nonlinear load flow model, to verify the accuracy of the proposed models.