Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-20T14:19:59Z No. of bitstreams: 1 marcelosilvaneves.pdf: 962677 bytes, checksum: 134310c582f4e3179b04920d81ae9630 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-20T15:04:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marcelosilvaneves.pdf: 962677 bytes, checksum: 134310c582f4e3179b04920d81ae9630 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-20T15:04:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcelosilvaneves.pdf: 962677 bytes, checksum: 134310c582f4e3179b04920d81ae9630 (MD5) Previous issue date: 2008-08-22 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho é proposta uma nova metodologia para a modelagem estática de carga em Sistemas Elétricos de Potência. A ferramenta proposta visa à estimação dos parâmetros dos modelos exponencial e polinomial (ZIP) relativos às potências ativa e reativa da carga com as variações estáticas de tensão. Estes parâmetros são determinados a partir da análise de um conjunto de medições de potências realizadas sob variações forçadas e sustentadas de tensão, em um determinado ponto de interesse do sistema. A estimação dos parâmetros que compõem a carga é realizada utilizando-se o método dos mínimos quadrados ponderados de estimação estática de estados onde os pesos das medidas são considerados unitários. Adicionalmente a metodologia primal-dual de pontos interiores é utilizada para a inclusão das restrições de canalização impostas pelos modelos da carga. Para verificar a eficácia da metodologia, são realizados estudos a partir de dados de medição obtidos de uma subestação de propriedade da CEMIG, obtendo-se os parâmetros dos modelos polinomial e exponencial. / In this work a new methodology for static load modeling in electric power systems is proposed. The proposed tool aims to make the estimation of the exponential and polynomial (ZIP) load parameters related to active and reactive power as a function of static voltage variations. Those parameters are determined from the analysis of a set of active and reactive power measurements under forced variations of voltages at a given interest point of the electric power system. The load composition parameters are determined using the minimum weighted least square static state estimation technique having unit values for the measurement weights. Additionally, the primal-dual interior point technique was used to solve the problem in order to consider the inclusion of equality and inequality constraints imposed by the load model parameters. In order to very the effectiveness of the proposed methodology, various sets of data measurements were obtained from a substation of the property of CEMIG and the load composition parameters were estimated for both the polynomial and exponential models.

Esse trabalho investiga o impacto do comportamento transitório e em regime permanente da carga sobre a estabilidade de tensão do sistema elétrico. Para isso, utiliza-se uma modelagem detalhada da rede elétrica, capaz de representar os principais eventos inerentes aos fenômenos de instabilidade e colapso de tensão. A simulação numérica do sistema algébrico-diferencial resultante é realizada utilizando-se o solver DASSLC. Ao final desse trabalho, faz-se uma análise da resposta dos diferentes modelos de carga sobre a estabilidade de tensão do sistema de 14 barras do IEEE. / This work investigates the impact of transient and steady state load behavior on power systems voltage stability. In order to do this, a detailed electric power system model is used to reproduce the main aspects of voltage instability and collapse phenomena. The numerical solution of the resulting non-linear differential-algebraic equations is carried out by using the DASSLC solver. An analysis of different load models behaviour for some voltage instability situations is presented for IEEE 14 bus system.

Esse trabalho investiga o impacto do comportamento transitório e em regime permanente da carga sobre a estabilidade de tensão do sistema elétrico. Para isso, utiliza-se uma modelagem detalhada da rede elétrica, capaz de representar os principais eventos inerentes aos fenômenos de instabilidade e colapso de tensão. A simulação numérica do sistema algébrico-diferencial resultante é realizada utilizando-se o solver DASSLC. Ao final desse trabalho, faz-se uma análise da resposta dos diferentes modelos de carga sobre a estabilidade de tensão do sistema de 14 barras do IEEE. / This work investigates the impact of transient and steady state load behavior on power systems voltage stability. In order to do this, a detailed electric power system model is used to reproduce the main aspects of voltage instability and collapse phenomena. The numerical solution of the resulting non-linear differential-algebraic equations is carried out by using the DASSLC solver. An analysis of different load models behaviour for some voltage instability situations is presented for IEEE 14 bus system.

A tendência crescente na geração de harmônicos nos sistemas elétricos de potência tem ganhado atenção especial no planejamento das redes de transporte de energia elétrica, uma vez que os crescimentos observados acontecem em regiões que antes não representavam qualquer tipo de preocupação. Um dos principais fatores que contribuíram para esse novo contexto é a característica distribuída da geração de harmônicos. Devido a essa nova realidade, métodos mais aprimorados para avaliação de desempenho e modelos mais precisos para a representação de equipamentos tornaram-se necessários. Sendo assim, a pesquisa realizada para a elaboração da presente tese fundamentou a sua investigação em três tópicos com o intuído de fornecer contribuições que permitissem uma avaliação mais precisa das redes elétricas, proporcionando, assim, resultados mais aderentes com a realidade existente: Modelagem Agregada de Carga; Equivalentes de Redes; Estimação de Estados das Distorções Harmônicas. Através das contribuições feitas nesses tópicos, torna-se possível a consideração de aspectos que antes eram ignorados na avaliação harmônica das redes de transporte de energia elétrica e, assim, permite-se uma verificação precisa dos impactos da característica distribuída da geração de harmônicos nos sistemas elétricos de potência. / The growing rate of harmonic generation present in the electric power systems has gained special attention in the planning process of power networks. The major factor that contributed for this new context is the increasing harmonic generation observed in regions that did not use to represent any concern in the past. One of the main causes for this new trend is the distributed characteristic of the harmonic generation. In this new environment, sophisticated methods and models have become necessary, in order to precisely represent the electric elements behaviour and to accurately evaluate the systems performance. As a result, the research work presented in this thesis focused in three different topics, in order to provide contributions that would lead to a more accurate performance evaluation of the power networks and that would provide results closer to the values found in the field: Aggregate Load Modeling; Network Equivalents; Harmonic State Estimation. These contributions would allow the consideration of aspects that normally are ignored in the harmonic assessment of power systems. Consequently, the evaluation of the impacts caused by the distributed generation of harmonics becomes more accurate.

A tendência crescente na geração de harmônicos nos sistemas elétricos de potência tem ganhado atenção especial no planejamento das redes de transporte de energia elétrica, uma vez que os crescimentos observados acontecem em regiões que antes não representavam qualquer tipo de preocupação. Um dos principais fatores que contribuíram para esse novo contexto é a característica distribuída da geração de harmônicos. Devido a essa nova realidade, métodos mais aprimorados para avaliação de desempenho e modelos mais precisos para a representação de equipamentos tornaram-se necessários. Sendo assim, a pesquisa realizada para a elaboração da presente tese fundamentou a sua investigação em três tópicos com o intuído de fornecer contribuições que permitissem uma avaliação mais precisa das redes elétricas, proporcionando, assim, resultados mais aderentes com a realidade existente: Modelagem Agregada de Carga; Equivalentes de Redes; Estimação de Estados das Distorções Harmônicas. Através das contribuições feitas nesses tópicos, torna-se possível a consideração de aspectos que antes eram ignorados na avaliação harmônica das redes de transporte de energia elétrica e, assim, permite-se uma verificação precisa dos impactos da característica distribuída da geração de harmônicos nos sistemas elétricos de potência. / The growing rate of harmonic generation present in the electric power systems has gained special attention in the planning process of power networks. The major factor that contributed for this new context is the increasing harmonic generation observed in regions that did not use to represent any concern in the past. One of the main causes for this new trend is the distributed characteristic of the harmonic generation. In this new environment, sophisticated methods and models have become necessary, in order to precisely represent the electric elements behaviour and to accurately evaluate the systems performance. As a result, the research work presented in this thesis focused in three different topics, in order to provide contributions that would lead to a more accurate performance evaluation of the power networks and that would provide results closer to the values found in the field: Aggregate Load Modeling; Network Equivalents; Harmonic State Estimation. These contributions would allow the consideration of aspects that normally are ignored in the harmonic assessment of power systems. Consequently, the evaluation of the impacts caused by the distributed generation of harmonics becomes more accurate.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The quality of the electric energy emerges as an area of great interest to both consumers and supply authorities. Searching half the subject prescribed, it is recognized, in the present time, the national and international existence of recommendations, norms and criteria directed toward the orientation of the boundary-values or reference for the diverse pointers that characterize the desired standard of quality. Inside of this context, if a measured harmonic voltage distortion exceeds that which is permitted, mitigation procedures must be promptly considered. These procedures can cause great conflict between the supplier and the consumer due to a lack of consensus on who is the mainly responsible for the harmonic distortions. The objective of this study is to establish a just procedure for sharing the responsibility for actual harmonic voltage distortion at a given point of common coupling between the supplier and the consumer. The methodology is based on the analysis of measured voltage and current signals at the PCC and on information related to the harmonic impedances involved in the process. Both the supply and the load impedances are considered and an approach for coupling with consumer representation is presented. The method is applied to a laboratory arrangement which uses a programmable voltage source in combination with a load comprising linear and nonlinear components. The results highlight the consistence of the proposal when identifying the individual contribution of the supplier and the consumer. By finding the supply and load harmonic contributions it is possible to achieve fairer cost sharing when mitigation procedures are needed to reduce voltage distortion to admissible legislation limits. / A qualidade da energia elétrica se apresenta como uma área de grande interesse para os consumidores e concessionárias de energia. Buscando meios para regulamentar o assunto, reconhece-se, na atualidade, a existência de recomendações, normas e critérios nacionais e internacionais voltados para a orientação dos valores limites ou de referência para os diversos indicadores que caracterizam o padrão de qualidade desejado. Dentro deste contexto, as distorções harmônicas nos sinais de tensão e corrente surgem como uma das questões mais preocupantes. Almejando, pois a preservação da qualidade do suprimento no que tange às distorções harmônicas, assim como para os demais itens de definição da qualidade, faz-se, muitas vezes necessário, a utilização de técnicas para a identificação da responsabilidade entre supridores e consumidores quanto à presença de distorções harmônicas de tensão junto aos pontos de acoplamento comum das redes de suprimento. Focando este tema, esta tese encontra-se direcionada ao estabelecimento e avaliação de desempenho de um procedimento sistematizado para o compartilhamento das responsabilidades entre supridores e consumidores, quanto à presença de distorções harmônicas de tensão junto aos pontos de acoplamento comum entre as partes. A metodologia é fundamentada na análise de sinais de tensão e corrente, obtidos dos sistemas, e em informações associadas com as impedâncias harmônicas próprias aos sistemas elétricos envolvidos no processo. A questão da modelagem da carga é ressaltada de modo especial. O método almeja contribuir na direção do estabelecimento de medidas de compensação quando os valores limites das distorções são superiores àqueles previstos pela legislação. Finalmente, objetivando ilustrar a aplicabilidade da proposta, ensaios laboratoriais são realizados a fim de evidenciar sua potencialidade. / Doutor em Ciências

Made available in DSpace on 2018-03-22T15:51:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11684_Tese MB.pdf: 975008 bytes, checksum: 39bf558df9b9f3e0443846b4fd1d3c16 (MD5) Previous issue date: 2018-01-09 / Modelos do sistema elétrico são importantes para permitir a realização de diversos estudos, visando a redução de perdas, melhoria da qualidade da energia, entre outros. No cenário atual a realização de análises harmônicas torna-se necessária devido à crescente inserção de cargas não lineares no sistema. Uma vez que os perfis de tensão e corrente das redes são fortemente afetados pelo comportamento da carga, sua modelagem é essencial para realizar tais análises. Diferente dos outros modelos harmônicos encontrados a literatura, esta tese apresenta duas novas propostas de modelagem de carga. A primeira proposta combina o modelo ZIP e uma matriz de admitância cruzada. Esta combinação reúne os benefícios da caracterização de cargas pelo tradicional modelo ZIP, que provê algum conhecimento físico sobre a carga, bem como o cruzamento de frequências dado por uma matriz de admitância. Neste caso, procura-se limitar os coeficientes ZIP, visando identificar a proporção da potência em termos de impedância constante, corrente constante e potência constante. Além disso, é discutido o método para a determinação dos parâmetros do modelo, usando busca exaustiva e regressão linear múltipla. Na segunda proposta, o novo modelo é baseado em um circuito que agrega componentes de impedância, corrente e potência, em uma configuração diferente daquelas encontradas na literatura. O acoplamento entre várias ordens harmônicas é proporcionado por uma matriz de correntes constantes. O método de regressão linear múltipla é utilizado para determinar os parâmetros do modelo. Aspectos relacionados à seleção de dados e à determinação da quantidade de amostras são abordados nas duas propostas. Em ambos os casos foi possível determinar de forma acurada a injeção harmônica no barramento da carga, mediante o conhecimento de sua tensão alimentação. Estudos de caso com uma carga real, usando dados obtidos com um medidor de qualidade de energia, exemplificam a aplicação dos modelos em uma carga eletrônica. Vários outros estudos de caso foram implementados, utilizando um software simulador de transitórios eletromagnéticos, para evidenciar a eficácia dos modelos proposto em diferentes cargas. Em um destes estudos, foi aplicada a metodologia proposta para a modelagem harmônica de um conjunto de cargas conectadas a uma rede radial. Os resultados obtidos no estudo da carga experimental, bem como nos demais estudos de caso, mostraram que os modelos propostos foram capazes de representar o comportamento harmônico das cargas avaliadas com elevada exatidão.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-06-09T11:26:13Z No. of bitstreams: 1 marcelobatistadoamaral.pdf: 5514025 bytes, checksum: d8ba5a7cbafe225246ebcd1d10f9769b (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-07-13T13:30:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marcelobatistadoamaral.pdf: 5514025 bytes, checksum: d8ba5a7cbafe225246ebcd1d10f9769b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-13T13:30:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcelobatistadoamaral.pdf: 5514025 bytes, checksum: d8ba5a7cbafe225246ebcd1d10f9769b (MD5) Previous issue date: 2012-12-17 / Este Trabalho propõe uma nova metodologia para modelagem estática de cargas utilizando dados obtidos através de medição direta em conjunto com a aplicação de técnicas de otimização. Com esse objetivo, foi desenvolvido um novo procedimento de ensaios de campo, baseado na escursão dos TAPs dos ULTCs ou reguladores de tensão, onde os efeitos indesejáveis das variações naturais da carga são mitigados. A partir dos dados de medição adotou-se técnicas de otimização utilizadas em problemas de estimação de estados para determinação dos modelos de carga, sejam exponenciais ou polinomiais. Cabe ressaltar que foi proposto também a utilização de polinômios de ordem superior ao ZIP convencional, onde os efeitos da tensão sobre a carga ficaram melhor representados. Os modelos estimados são comparados às medições reais, mostrando ótima aderência e plena indicação de uso. Ao final, os naturais impactos e benefícios de uma correta modelagem de carga são discutidos e alguns procedimentos de aplicação sugeridos, ressaltando a importância da fiel representação da carga nos estudos de fluxo de potência, sejam aplicados à operação ou aos estudos de expansão da Transmissão e Distribuição. / This work presents a new methodology for static load modeling using direct field measurement procedures and optimization techniques. For this purpose, a new field measurement procedure was developed based on a specific voltage variation schedule obtaind from ULTC forced operations, in order to mitigate load natural disturbances (fluctuations). Following in, optimization techniques are applied on the measurement data set using estimation problems theory to extract both polynomials and exponential static load models. In addition, a new polynomial load model, named Extended Model, whicth is basically a nth-degree polynomial, was presented to better depict voltage variation load dependency. Thus, estimated and measured data curves were plotted together for comparison, showing full adherence and therefore suitability for practical use. Finally, this work discusses the critical impacts and main benefits for load flow studies and suggests some application procedures, mainly addressed to power Transmission and Distribution Planning and Operation issues.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-24T17:21:05Z No. of bitstreams: 1 leandrorodriguesmansosilva.pdf: 691785 bytes, checksum: 4024e0e319f1469cc354c2c346a90dbe (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-24T17:59:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 leandrorodriguesmansosilva.pdf: 691785 bytes, checksum: 4024e0e319f1469cc354c2c346a90dbe (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-24T17:59:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 leandrorodriguesmansosilva.pdf: 691785 bytes, checksum: 4024e0e319f1469cc354c2c346a90dbe (MD5) Previous issue date: 2012-02-29 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A distorção harmônica, dentre outras formas de poluição na rede de sistemas de energia, é um importante problema para as concessionárias. De fato, o aumento do uso de dispositivos não-lineares na indústria resultou em um aumento direto da distorção harmônica nos sistemas elétricos de potência nos últimos anos. Com isso, a modelagem destas cargas e suas interações se tornaram de grande importância, e portanto, o uso de novas técnicas computacionais passou a ser de grande interesse para este fim. Neste contexto, este trabalho descreve uma metodologia baseada em técnicas de Inteligência Computacional (Redes Neurais Artificiais (RNA)s e Lógica Fuzzy (LF)), proposta para modelagem de cargas não-lineares presentes em sistemas elétricos de potência, bem como a estimação de sua parcela na distorção harmônica do sistema. A principal vantagem deste método é que apenas as formas de onda de tensão e corrente no ponto de acoplamento comum precisam ser medidas, além disso esta técnica pode ser aplicada na modelagem de cargas monofásicas bem como cargas trifásicas. / The harmonic distortin, among other forms of pollution to the electric power systems is an important issue for electric utilities. In fact, the increased use of nonlinear devices in industry has resulted in direct increase of harmonic distortion in industrial power grids in recent years. Thus, the modeling of these loads and the understanding of their interactions with the system have became of great importance, then the use of computational-based techniques has emerged as a suitable tool to deal with these requirements. In this context, this work describes a methodology based on Computational Intelligence (Artificial Neural Networks (ANN)s and Fuzzy Logic (FL)) for modeling nonlinear loads present in electric power systems, as well as the estimation of their contribution in the harmonic distortion. The main advantage of this technique is that only the waveforms of voltages and currents at the point of common coupling must be measured and it can be applied to model single and three phase loads.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gilson Soares da Silva Junior.pdf: 3373997 bytes, checksum: f03b490d45ba68e7ae2eacd3f33b718a (MD5) Previous issue date: 2008-02-15 / In this work is analyzed the influence of a static var compensator (SVC) on the electromechanical stability of the electrical energy system of the industrial consumer ALUMAR that has a cogeneration. The main considerations on cogeneration systems, the FACTS Controllers and the systems involved in the analysis are described. Moreover, it is discussed the modeling of electrical system of ALUMAR highlighting the modeling updated and validated by the National Electric System Operator (ONS) and the modeling of cogenerators. / Análise da influência de um compensador estático de reativos (SVC) na estabilidade eletromecânica do sistema de energia elétrica do consumidor industrial ALUMAR o qual possui cogeração. Descrevem-se as principais particularidades sobre os sistemas de cogeração, os controladores FACTS e sobre os sistemas envolvidos na análise. Discute-se, ainda, a modelagem do sistema elétrico da ALUMAR, destacandose a modelagem atualizada e validada pelo Operador Nacional do Sistema (ONS) e a modelagem dos cogeradores.