Os Sistemas de Distribuição são responsáveis pelo fornecimento da energia elétrica aos consumidores residenciais, industriais e comerciais com padrões de qualidade regulamentados pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). Assim, as concessionárias monitoram seu sistema para verificar o perfil de tensão na rede elétrica e as perdas técnicas do sistema. Este último critério de desempenho é extremamente relevante, pois representa o desperdício em energia e diminuição na capacidade de receita da empresa. Portanto, há interesse em fornecer a energia elétrica dentro das especificações regidas pela ANEEL e com as menores perdas elétricas possível. Contudo, técnicas como reconfiguração de linhas, recondutoramento, alocação de capacitores e geradores distribuídos são aplicadas. Em especial, a alocação de capacitores é uma técnica que visa identificar a quantidade, localização e tipo dos bancos de capacitores (BCs) que serão alocados no sistema com o intuito de minimizar as perdas, levando em consideração custos de implantação e operação. Para tal, métodos computacionais são utilizados para definir a melhor configuração dos BCs. As metaheurítiscas têm sido aplicadas na solução deste problema, cuja função objetivo é a minimização das perdas técnicas do sistema de distribuição. Desta forma, este trabalho tem o objetivo de propor uma abordagem de solução utilizando a metaheurística Entropia Cruzada implementada no software Python para redução das perdas de sistemas elétricos modelados no OpenDSS. A abordagem se mostrou uma importante ferramenta de análise de sistemas de distribuição, proporcionando resultados extremamente satisfatórios. / The distribution systems are responsible for providing electricity to residential, industrial and commercial consumers under quality standards regulated by the National Electric Energy Agency (ANEEL). Thus, utilities monitor the system to check the voltage profile in the grid and system technical losses. The latter quantity is an extremely important performance criterion, as it represents energy losses and decrease in revenue capacity of the company. Therefore, there is interest in providing electricity within specification stated by ANEEL with the lowest possible electrical losses. Techniques such as topology reconfiguration, reconductoring, allocation of capacitors and distributed generators are usually proposed in technical studies. Particularly, the allocation of capacitors is a technique that aims to identify the amount, location and type of capacitor banks (CBs), which are allocated in the system in order to minimize the losses, taking into consideration the implementation and operation costs. For this purpose, computational methods are used to determine the best configuration of CBs. Metaheuristics have been applied for the solution of this problem, with the objective to minimize the technical losses of distribution systems. This document shows the development of a solution method using the Cross Entropy metaheuristic implemented in Python programming language to reduce the losses of electrical systems modeled in OpenDSS program. The developed approach resulted in an important analysis tool for distribution systems, providing extremely satisfactory results.

Os Sistemas de Distribuição são responsáveis pelo fornecimento da energia elétrica aos consumidores residenciais, industriais e comerciais com padrões de qualidade regulamentados pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). Assim, as concessionárias monitoram seu sistema para verificar o perfil de tensão na rede elétrica e as perdas técnicas do sistema. Este último critério de desempenho é extremamente relevante, pois representa o desperdício em energia e diminuição na capacidade de receita da empresa. Portanto, há interesse em fornecer a energia elétrica dentro das especificações regidas pela ANEEL e com as menores perdas elétricas possível. Contudo, técnicas como reconfiguração de linhas, recondutoramento, alocação de capacitores e geradores distribuídos são aplicadas. Em especial, a alocação de capacitores é uma técnica que visa identificar a quantidade, localização e tipo dos bancos de capacitores (BCs) que serão alocados no sistema com o intuito de minimizar as perdas, levando em consideração custos de implantação e operação. Para tal, métodos computacionais são utilizados para definir a melhor configuração dos BCs. As metaheurítiscas têm sido aplicadas na solução deste problema, cuja função objetivo é a minimização das perdas técnicas do sistema de distribuição. Desta forma, este trabalho tem o objetivo de propor uma abordagem de solução utilizando a metaheurística Entropia Cruzada implementada no software Python para redução das perdas de sistemas elétricos modelados no OpenDSS. A abordagem se mostrou uma importante ferramenta de análise de sistemas de distribuição, proporcionando resultados extremamente satisfatórios. / The distribution systems are responsible for providing electricity to residential, industrial and commercial consumers under quality standards regulated by the National Electric Energy Agency (ANEEL). Thus, utilities monitor the system to check the voltage profile in the grid and system technical losses. The latter quantity is an extremely important performance criterion, as it represents energy losses and decrease in revenue capacity of the company. Therefore, there is interest in providing electricity within specification stated by ANEEL with the lowest possible electrical losses. Techniques such as topology reconfiguration, reconductoring, allocation of capacitors and distributed generators are usually proposed in technical studies. Particularly, the allocation of capacitors is a technique that aims to identify the amount, location and type of capacitor banks (CBs), which are allocated in the system in order to minimize the losses, taking into consideration the implementation and operation costs. For this purpose, computational methods are used to determine the best configuration of CBs. Metaheuristics have been applied for the solution of this problem, with the objective to minimize the technical losses of distribution systems. This document shows the development of a solution method using the Cross Entropy metaheuristic implemented in Python programming language to reduce the losses of electrical systems modeled in OpenDSS program. The developed approach resulted in an important analysis tool for distribution systems, providing extremely satisfactory results.

The increasing penetration of distributed generation (DG) in power distribution systems presents technical and economic benefits as well as integration challenges to utility engineers. Governments are beginning to acknowledge DG as an economically viable alternative to deferring investment at generation, transmission and distribution levels, meeting demand growth and improving distribution network performance and security. DG technology is rapidly maturing in Ontario due to government economic incentives promoting connection, specifically, the Ontario’s Feed-In-Tariff (FIT) Program. Optimal sizing and siting of DG is well researched, traditionally studying the technical impact on distribution system such as real power loss reduction and voltage profile improvement. Equally common objectives studied are the economics of DG installation which are useful for the developer when deciding when and where to install. Although DG represents a “non-wires” solution to network asset reinforcement, the direct economic benefit to the host utility from promoting DG uptake is not fully understood by utility planners and asset managers. Some DG based asset reinforcement deferral work has been performed in the UK and Italy but is mainly at the transmission level and is not part of an overall strategy that could be applied by a utility. This research presents a comprehensive three stage technique: optimal siting, optimal sizing and financial evaluation of cost savings over a defined planning period to quantify the economic benefit to a Local Distribution Company (LDC) of solar photovoltaic (PV) DG connections on an actual distribution feeder. Optimal sites for PV DG are determined by applying the power loss sensitivity factor method to the test feeder. The objective functions used to determine cost savings consist of loss minimization, asset investment deferral, and peak demand reduction to identify an optimal DG penetration limit. Furthermore, a utility planner can identify an optimal DG penetration limit, encourage uptake at preferred locations that would benefit the LDC, and use the positive impact of DG at existing locations as part of an asset management strategy to prioritize and schedule future asset reinforcement upgrades.

The increasing penetration of distributed generation (DG) in power distribution systems presents technical and economic benefits as well as integration challenges to utility engineers. Governments are beginning to acknowledge DG as an economically viable alternative to deferring investment at generation, transmission and distribution levels, meeting demand growth and improving distribution network performance and security. DG technology is rapidly maturing in Ontario due to government economic incentives promoting connection, specifically, the Ontario’s Feed-In-Tariff (FIT) Program. Optimal sizing and siting of DG is well researched, traditionally studying the technical impact on distribution system such as real power loss reduction and voltage profile improvement. Equally common objectives studied are the economics of DG installation which are useful for the developer when deciding when and where to install. Although DG represents a “non-wires” solution to network asset reinforcement, the direct economic benefit to the host utility from promoting DG uptake is not fully understood by utility planners and asset managers. Some DG based asset reinforcement deferral work has been performed in the UK and Italy but is mainly at the transmission level and is not part of an overall strategy that could be applied by a utility. This research presents a comprehensive three stage technique: optimal siting, optimal sizing and financial evaluation of cost savings over a defined planning period to quantify the economic benefit to a Local Distribution Company (LDC) of solar photovoltaic (PV) DG connections on an actual distribution feeder. Optimal sites for PV DG are determined by applying the power loss sensitivity factor method to the test feeder. The objective functions used to determine cost savings consist of loss minimization, asset investment deferral, and peak demand reduction to identify an optimal DG penetration limit. Furthermore, a utility planner can identify an optimal DG penetration limit, encourage uptake at preferred locations that would benefit the LDC, and use the positive impact of DG at existing locations as part of an asset management strategy to prioritize and schedule future asset reinforcement upgrades.

For decades, duplex filters have been put to use virtually unmodified. Technologies, handling and use of materials show enormous potential for improvement. Filter element emoval/replacement is performed according to a complex process sequence. With the newly developed Duplex Filter, the market demands concerning simple filter element removal/replacement, as well as weight and pressure loss reduction are fully met.

A reconfiguração de redes é uma técnica utilizada para alterar topologias de redes por meio da mudança dos estados das chaves normalmente aberta e normalmente fechada. Essa técnica é muito utilizada para tratar problemas relacionados ao excesso de perdas ôhmicas em uma rede elétrica. Tais perdas representam um custo considerável no faturamento das empresas distribuidoras. O problema de redução de perdas via reconfiguração de redes pode ser modelado como um problema de otimização combinatória, em que se deve determinar a combinação de estados de chaves que correspondem a configuração radial da rede com menor nível de perdas. De modo a lidar com esse problema por reconfiguração da redes, diversas técnicas computacionais têm sido propostas. Dentre essas técnicas, estruturas de dados eficientes, como a Representação nó-profundidade (RNP), viabilizam a modelagem radial dos sistemas de distribuição (SDs) e o uso combinado com métodos de otimização possibilitam uma redução do espaço de busca de soluções consequentemente pode-se obter melhores soluções. Para otimizar a capacidade de processamento, este trabalho propõe tratar o problema de redução de perdas em SDs via reconfiguração de redes em aceleradores de hardware utilizando da arquitetura de hardware paralelizada em FPGA baseada na RNP (HP-RNP) proposta em (GOIS, 2011). Assim, um problema combinatório é tratado em aceleradoras de hardware reduzindo significativamente o custo computacional devido ao alto grau de paralelismo no processo de busca por soluções. Nesse sentido, foi proposto neste trabalho a extensão da HP-RNP, a partir de modificações no barramento de comunicação da arquitetura original para o envio e recebimentos dos dados que representam os SDs de forma mais eficiente. Além disso, o problema de redução de perdas por reconfiguração de redes foi mapeado em um problema de floresta geradora mínima com restrição de grau (dc-MSFP), a partir de uma aproximação que faz uso de uma heurística de pesos, em que informações relacionadas com grandezas elétricas e características topológicas da rede são transformadas em pesos. A partir da extensão da HP-RNP e do mapeamento do problema em um dc-MSFP, foi possível obter soluções de qualidade (próximas da ótima) em tempo significativamente reduzido quando comparado às outras abordagens. / Network reconfiguration is a technique used to change network topologies by changing the normally open and normally closed switches states. This technique is widely used to problems related to the excess of ohmic losses in distribution companies. Such losses represent a considerable cost in the distribution companies. The problem of network reconfiguration can be modeled as a combinatorial optimization problem, in which the combination of switches states that represent the configuration of the network with the lowest level of losses must be determined. To deal with these problems by network reconfiguration, several computational techniques have been proposed. Among these techniques, efficient data structures, such as the Node-Depth Encoding (NDE), enable the radial modeling of the distribution systems and the combined use of the NDE with optimization methods allow the reduction of the search space of the solutions. In order to optimize the processing capacity, this work proposes to deal with the loss minimization problem in Distribution Systems (DSs) by network reconfiguration using the Hardware Parallelized NDE (HP-NDE) proposed in (GOIS, 2011) to accelerate the network reconfiguration. Thus, a combinatorial problem is addressed in hardware accelerators, reducing significantly the computational cost due to the high degree of the parallelism in the process of search of the solution search. In this context, it was proposed the extension of the HP-NDE, from modifications in the communication bus of the original HP-NDE to send and receive more efficiently the data that represent the DSs. Moreover, the problem of loss reduction was mapped in a minimum spanning forest problem with degree constraint (dc-MSFP), by using an approximation that use a weights heuristic based on the information of the electrical magnitudes and topological characteristics of the network. From the extension of the HP-RNP and the mapping of the problem in a dc-MSFP, it was possible to obtain solutions of the good quality (close to optimal) in a time significantly reduced when compared to the other approaches.

A reconfiguração de redes é uma técnica utilizada para alterar topologias de redes por meio da mudança dos estados das chaves normalmente aberta e normalmente fechada. Essa técnica é muito utilizada para tratar problemas relacionados ao excesso de perdas ôhmicas em uma rede elétrica. Tais perdas representam um custo considerável no faturamento das empresas distribuidoras. O problema de redução de perdas via reconfiguração de redes pode ser modelado como um problema de otimização combinatória, em que se deve determinar a combinação de estados de chaves que correspondem a configuração radial da rede com menor nível de perdas. De modo a lidar com esse problema por reconfiguração da redes, diversas técnicas computacionais têm sido propostas. Dentre essas técnicas, estruturas de dados eficientes, como a Representação nó-profundidade (RNP), viabilizam a modelagem radial dos sistemas de distribuição (SDs) e o uso combinado com métodos de otimização possibilitam uma redução do espaço de busca de soluções consequentemente pode-se obter melhores soluções. Para otimizar a capacidade de processamento, este trabalho propõe tratar o problema de redução de perdas em SDs via reconfiguração de redes em aceleradores de hardware utilizando da arquitetura de hardware paralelizada em FPGA baseada na RNP (HP-RNP) proposta em (GOIS, 2011). Assim, um problema combinatório é tratado em aceleradoras de hardware reduzindo significativamente o custo computacional devido ao alto grau de paralelismo no processo de busca por soluções. Nesse sentido, foi proposto neste trabalho a extensão da HP-RNP, a partir de modificações no barramento de comunicação da arquitetura original para o envio e recebimentos dos dados que representam os SDs de forma mais eficiente. Além disso, o problema de redução de perdas por reconfiguração de redes foi mapeado em um problema de floresta geradora mínima com restrição de grau (dc-MSFP), a partir de uma aproximação que faz uso de uma heurística de pesos, em que informações relacionadas com grandezas elétricas e características topológicas da rede são transformadas em pesos. A partir da extensão da HP-RNP e do mapeamento do problema em um dc-MSFP, foi possível obter soluções de qualidade (próximas da ótima) em tempo significativamente reduzido quando comparado às outras abordagens. / Network reconfiguration is a technique used to change network topologies by changing the normally open and normally closed switches states. This technique is widely used to problems related to the excess of ohmic losses in distribution companies. Such losses represent a considerable cost in the distribution companies. The problem of network reconfiguration can be modeled as a combinatorial optimization problem, in which the combination of switches states that represent the configuration of the network with the lowest level of losses must be determined. To deal with these problems by network reconfiguration, several computational techniques have been proposed. Among these techniques, efficient data structures, such as the Node-Depth Encoding (NDE), enable the radial modeling of the distribution systems and the combined use of the NDE with optimization methods allow the reduction of the search space of the solutions. In order to optimize the processing capacity, this work proposes to deal with the loss minimization problem in Distribution Systems (DSs) by network reconfiguration using the Hardware Parallelized NDE (HP-NDE) proposed in (GOIS, 2011) to accelerate the network reconfiguration. Thus, a combinatorial problem is addressed in hardware accelerators, reducing significantly the computational cost due to the high degree of the parallelism in the process of search of the solution search. In this context, it was proposed the extension of the HP-NDE, from modifications in the communication bus of the original HP-NDE to send and receive more efficiently the data that represent the DSs. Moreover, the problem of loss reduction was mapped in a minimum spanning forest problem with degree constraint (dc-MSFP), by using an approximation that use a weights heuristic based on the information of the electrical magnitudes and topological characteristics of the network. From the extension of the HP-RNP and the mapping of the problem in a dc-MSFP, it was possible to obtain solutions of the good quality (close to optimal) in a time significantly reduced when compared to the other approaches.

Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-03-01T13:53:52Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) tese Marcio Evaristo.pdf: 8889950 bytes, checksum: 03f74b7936d018faa7c9615f9a22abe9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-01T13:53:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) tese Marcio Evaristo.pdf: 8889950 bytes, checksum: 03f74b7936d018faa7c9615f9a22abe9 (MD5) Previous issue date: 2015-08-04 / Apesar da grande quantidade de propostas publicadas de dispositivos para compensação de energia reativa em sistemas de distribuição, há uma carência de soluções em topologias para a compensação de reativo com ênfase na redução de custos, volume, peso e perdas. Foram estas as motivações que levaram às novas contribuições desta tese. Este trabalho apresenta um conjunto de dispositivos para compensação de energia reativa e controle da tensão em sistemas de distribuição. Os dispositivos propostos possuem várias características interessantes, tais como a ausência de harmônicos durante a operação em regime permanente, redução das perdas por chaveamento, dispensa do uso de grandes capacitores, não utilização de etapa em corrente contínua e não exigem um controle sofisticado. Adicionalmente, os dispositivos propostos podem ser dimensionados de acordo com as exigências do projeto onde serão utilizados, proporcionando uma adequação entre os recursos utilizados e os requisitos de custo e desempenho exigidos pela aplicação. Durante o desenvolvimento deste trabalho, os dispositivos propostos foram modelados digitalmente utilizando-se o software MATLAB/Simulink, para avaliação de desempenho em relação aos dispositivos tradicionais. O desempenho dos dispositivos propostos, observados nas simulações, foi bastante satisfatório, atendendo o objetivo de redução de perdas técnicas em sistemas de distribuição. / Despite the large number of proposals for reactive power compensation in distribution systems, there is a lack of solutions with emphasis on cost reduction, volume, weight and losses. These were the reasons which led to new contributions of this thesis proposal. This work presents a set of devices for reactive power compensation and voltage control in distribution systems. The proposed devices have several interesting features such as the absence of harmonics during steady-state operation, reducing switching losses, eliminating large capacitors and direct current stage and does not require a sophisticated control. In addition, the proposed devices can be sized according to the design requirements which will be used, providing coupling between the resources and the cost and performance requirements of the application. During the development of this work, the proposed devices have been digitally modeled using MATLAB / Simulink software for performance evaluation compared to traditional devices. The performance of the proposed devices was quite satisfactory, achieving the goal of reducing technical losses in distribution systems.

Orientador: Christiano Lyra Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T02:47:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Queiroz_LeonardoMendoncaOliveirade_M.pdf: 695151 bytes, checksum: 1dd5cfdea3e5f570eac87a0b801c8e25 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Esse trabalho propõe um Algoritmo Genético Híbrido para o problema de redução de perdas em redes de distribuição de energia elétrica através de reconfigurações da rede, considerando-se as variações das demandas ao longo do dia. É adotada uma formulação que evita reconfigurações freqüentes, procurando encontrar uma única configuração para operação ao longo de todo o período em estudo, mas considerando explicitamente no processo de otimização a diversidade de variações de demanda ao longo da rede. A representação implementada garante a factibilidade dos indivíduos após a realização de cruzamento e mutação no processo de busca da melhor solução com o algoritmo genético. Foi incluída uma fase de busca local, o que caracteriza o método como um algoritmo genético híbrido. Com o objetivo de alternar entre estratégias de intensificação e diversificação, foram utilizadas técnicas de adaptação de parâmetros; mais especificamente, da probabilidade de mutação. Estudos com redes reais de médio e grande porte ilustram a aplicabilidade da metodologia proposta e sugerem alternativas para desdobramentos do trabalho / Abstract: This work proposes a Hybrid Genetic Algorithm approach to the problem of loss reduction in distribution systems by network reconfiguration strategies, under variable demands. A formulation that avoids frequent reconfigurations is adopted, searching for a fixed configuration to operate for the whole planning period, but taking into account demand variations on the optimization processo The chromosome representation adopted in the algorithm guarantees the factibility of the individuaIs after crossover and mutation operations on the process of searching for the best solution. A local search procedure is included, characterizing an hybrid implementation. Techniques of adaption of parameters were used (specifically mutation probability), to provide alternation between intensification and diversification strategies. Case studies with real distribution networks provide information on the possibilities of the approach and suggest alternatives to further investigations / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Jose Geraldo Pena de Andrade / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-04T00:15:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Evangelista_RodopianoMarques_M.pdf: 7123183 bytes, checksum: 7c1897285299e7d730c1a8b8034214d4 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O abastecimento de água é um fator de extrema importância para o bem-estar da sociedade e, com o crescimento das cidades, os sistemas foram tornando-se cada vez mais complexos e diversificados, dificultando o controle e a operação como um todo. Com o elevado incremento da demanda de consumo nos últimos anos e também pelo uso irracional dos recursos hídricos houve a necessidade por parte das empresas de saneamento de todo mundo implantar programas de redução de perdas inseridos em seus sistemas, tais como: planejamento, cadastro técnico de informações confiáveis de água e esgoto, comandos de telemetria, aferição de hidrômetros, pesquisa de vazamentos, setorização etc. Neste contexto, houve também a necessidade destes elementos serem operados de forma integrada tornando cada vez mais eficaz o gerenciamento por parte destas empresas / Abstract: Water supply is an extremely important factor for the well being of society. As cities grew larger, water supply systems became more and more complex and diversified, making it difficult to control and operate them as a whole. With the high increment in consumption demand over the last years and the irrational use of water resources, public utilities all around the world felt the need to implement loss reduction programs, placed around their systems, such as planning, water supply and sewerage system reliable information technical dossier, telemetry commands, water-meter gauging, leak search, sectorization etc. In such context, it also became necessary for these elements to be operated in more integrated ways, what has made the management of such programs more efficient on the part of public utilities / Mestrado / Recursos Hidricos / Mestre em Engenharia Civil