Este trabalho aborda os sistemas multiterminais para transmissão em corrente contínua baseados em conversores do tipo fonte de corrente (CSC - current source converters). São apresentados resultados de estudo em um sistema multiterminal em corrente contínua (MTDC) de quatro terminais em três estações inserido no sistema norte-nordeste brasileiro, tendo como enfoque principal a sua modelagem, simulação e desempenho em relação à estabilidade durante transitórios eletromecânicos. O sistema é modelado nos programas PSCAD/EMTDC e EMTP-RV, com detalhe para a topologia, os controles e requisitos do MTDC. São também descritos e modelados os conversores a tiristores, as linhas em corrente contínua, bancos capacitivos para compensação de fator de potência, bem como os geradores síncronos e seus reguladores. O desempenho do sistema é avaliado por meio de simulações de inicialização, de regime permanente e transitória diante de contingências. Com isso, esta pesquisa contribui para a compreensão do desempenho de sistemas MTDC e para a criação de modelos para inserção nos programas de transitórios eletromecânicos. / This work addresses the CSC-based, multiterminal solution for DC transmission. The focus of the study was to analyze a four-terminal three-station MTDC scheme inserted in the Brazilian north-northeast power system through modeling, simulation and evaluation of performance regarding stability during electromechanical transients. The system is modeled in PSCAD/EMTDC and EMTP-RV programs, with special detail in the MTDC topology, controls and technical/operative requirements. It is also described the thyristor-based converters, the DC lines, capacitor banks for power factor compensation, as well as the synchronous generators and their regulators. The system performance is evaluated through simulation of converter initialization, steady state response and transient response after contingencies. Thus, this research not only contributes to the understanding of the performance and operation of MTDC systems, but it also assists the development of MTDC models for electromechanical transient programs.

Este trabalho aborda os sistemas multiterminais para transmissão em corrente contínua baseados em conversores do tipo fonte de corrente (CSC - current source converters). São apresentados resultados de estudo em um sistema multiterminal em corrente contínua (MTDC) de quatro terminais em três estações inserido no sistema norte-nordeste brasileiro, tendo como enfoque principal a sua modelagem, simulação e desempenho em relação à estabilidade durante transitórios eletromecânicos. O sistema é modelado nos programas PSCAD/EMTDC e EMTP-RV, com detalhe para a topologia, os controles e requisitos do MTDC. São também descritos e modelados os conversores a tiristores, as linhas em corrente contínua, bancos capacitivos para compensação de fator de potência, bem como os geradores síncronos e seus reguladores. O desempenho do sistema é avaliado por meio de simulações de inicialização, de regime permanente e transitória diante de contingências. Com isso, esta pesquisa contribui para a compreensão do desempenho de sistemas MTDC e para a criação de modelos para inserção nos programas de transitórios eletromecânicos. / This work addresses the CSC-based, multiterminal solution for DC transmission. The focus of the study was to analyze a four-terminal three-station MTDC scheme inserted in the Brazilian north-northeast power system through modeling, simulation and evaluation of performance regarding stability during electromechanical transients. The system is modeled in PSCAD/EMTDC and EMTP-RV programs, with special detail in the MTDC topology, controls and technical/operative requirements. It is also described the thyristor-based converters, the DC lines, capacitor banks for power factor compensation, as well as the synchronous generators and their regulators. The system performance is evaluated through simulation of converter initialization, steady state response and transient response after contingencies. Thus, this research not only contributes to the understanding of the performance and operation of MTDC systems, but it also assists the development of MTDC models for electromechanical transient programs.

[pt] Calcular o valor do fluxo máximo entre um nó origem e um nó destino em uma rede é um problema clássico no contexto de Fluxos em Redes. Sua extensão, chamada de problema do fluxo máximo multiterminal, consiste em achar os valores dos fluxos máximos entre todos os pares de nós de uma rede não direcionada. Estes problemas possuem diversas aplicações, especialmente nos campos de transporte, logística, telecomunicações e energia. Neste trabalho, apreciamos a recente teoria da análise de sensibilidade, em que se estuda a influência da variação de capacidade de arestas nos fluxos máximos multiterminais, e estendemos a computação dinâmica dos fluxos multiterminais para o caso de mais de uma aresta com capacidade variável. Através dessa teoria, relacionamos também nós de corte e fluxos multiterminais, o que permitiu desenvolver um método competitivo para solucionar o problema do fluxo máximo multiterminal, quando a rede possui nós de corte. Os resultados dos experimentos computacionais conduzidos com o método proposto são apresentados e comparados com os de um algoritmo clássico, fazendo uso de instâncias geradas e outras conhecidas da literatura. Por último, aplicamos a teoria apresentada em um problema de identificação de complexos de proteínas em redes de interação proteína-proteína. Através da generalização de um algoritmo e de um resultado teórico sobre exclusão de cortes mínimos, foi possível reduzir o número de cálculos de fluxo máximo necessários para identificar tais complexos. / [en] Computing the maximum flow value between a source and a terminal nodes in a given network is a classic problem in the context of network flows. Its extension, namely the multi-terminal maximum flow problem, consists of finding the maximum flow values between the all pairs of nodes in a given undirected network. These problems have several applications, especially in the fields of transports, logistics, telecommunications and energy. In this work, we study the recent theory of sensitivity analysis, which examines the influence of edges capacity variation on the multi-terminals maximum flows, and we extend the dynamic computation of multi-terminals flows to the case of more than one edge with variable capacity. Based on this theory, we also relate cut nodes and multiterminals flows, allowing us to develop a competitive method to solve the multiterminal maximum flow problem, when the network has cut nodes. The results of the computational experiments conducted with the proposed method are presented and compared with the results of a classical algorithm, using generated and wellknown instances of the literature. Finally, we apply the presented theory on a problem of identifying protein complexes in protein-protein interaction networks. Through the generalization of an algorithm and a theoretical result about exclusion of minimum cuts, it was possible to reduce the number of maximum flow computations necessary to identify such complexes.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-02-11T10:37:14Z No. of bitstreams: 1 leandroalmeidavasconcelos.pdf: 2921811 bytes, checksum: acf68048e9da96cbcc9355d4ebc70813 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-02-26T11:53:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 leandroalmeidavasconcelos.pdf: 2921811 bytes, checksum: acf68048e9da96cbcc9355d4ebc70813 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-26T11:53:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 leandroalmeidavasconcelos.pdf: 2921811 bytes, checksum: acf68048e9da96cbcc9355d4ebc70813 (MD5) Previous issue date: 2014-10-23 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A tecnologia HVDC (High Voltage Direct Current) possui características que a tornam especialmente atrativa para determinadas aplicações em transmissão de energia elétrica. Além disso, pode-se verificar a partir do estudo de utilização desse tipo de tecnologia no mundo que existe uma tendência e perspectiva de utilização crescente nos Sistemas Elétricos de Potência. Desta forma, torna-se cada vez mais importante dispor de técnicas que possibilitem a inclusão dos modelos destes equipamentos em programas de análise de redes de forma eficiente, principalmente no fluxo de potência, com a finalidade de permitir a correta modelagem da rede como um todo nos estudos de planejamento da expansão e operação. A transmissão em corrente contínua vem se tornando amplamente reconhecida no que tange as suas vantagens no transporte de grandes blocos de energia a grandes distâncias, no transporte de potência entre parques eólicos offshore para terra, na interconexão de sistemas com frequências não compatíveis, em travessias subaquáticas, dentre outras questões que a tornam técnica e economicamente viável em algumas situações. Nesse contexto, este trabalho tem por principal objetivo desenvolver e implementar uma metodologia genérica para a representação de Sistemas de Transmissão HVDC Multiterminais no problema de fluxo de potência. Neste sentido, tal metodologia é baseada na solução simultânea de um sistema de equações não lineares composto pelas representações em regime permanente das redes C.C. e C.A., utilizando-se o método de Newton-Raphson para sua solução. A partir deste contexto, são apresentadas as equações que representam a resposta de regime permanente dos conversores, da rede C.C. e das estratégias de controle aplicáveis a esses sistemas. Além disso, são apresentadas as principais configurações existentes de conversores HVDC, suas características e como é feita sua modelagem em regime permanente e no problema de Fluxo de Potência. A metodologia proposta é validada através do estudo de sistemas tutoriais e sistemas teste encontrados como referência na literatura especializada. Os resultados apresentados demonstram que a metodologia proposta é capaz de representar de forma satisfatória os modelos de sistemas HVDC Multiterminais nos estudos de regime permanente em Sistemas Elétricos de Potência. / High Voltage Direct Current (HVDC) technology has characteristics that make it especially attractive for certain transmission applications. Furthermore, it is possible to notice that there is a trend and prospect of increased use of this technology in Electric Power Systems around the world. In this context, it has been increasingly important to have techniques that efficiently include these equipment models in network analysis programs, especially in power flow, in order to allow a correct modeling of the network in studies of expansion planning and operation. The direct current transmission is becoming widely recognized by their advantages in transporting large blocks of power over long distances, to transport power from offshore wind farms to land, in asynchronous interconnection of systems, in underwater crossings, and other issues that make it technically and economically feasible in some situations. In this context, this thesis has the objective to develop and implement a generic methodology for the representation of HVDC Multi-Terminal Systems in the power flow problem. In this sense, this methodology is based on the simultaneous solution of a system of nonlinear equations that represent, in steady state studies, the DC and AC networks, using the Newton-Raphson method to solve the problem. Equations that represent the steady state response of the converters, the DC network and control strategies are presented. In addition, it will be presented the main settings of HVDC converters, their characteristics and how their modelling are set forth in the Power Flow problem. The proposed methodology is validated by studying tutorial and test systems found in the literature. The results show that the proposed methodology is able to represent satisfactorily models of HVDC Multi-Terminal Systems in studies of steady state in Electric Power Systems.