Este trabalho apresenta uma metodologia para análise e monitoração da qualidade da energia elétrica, através da identificação e quantificação dos distúrbios eletromagnéticos. A metodologia utiliza técnicas de processamento digital de sinais, possibilitando a construção de filtros digitais, a detecção de eventos e a estimativa da freqüência dos sinais elétricos analisados. Os principais distúrbios da qualidade definidos pelas normas da ANEEL e do ONS são quantificados através do algoritmo proposto. O programa desenvolvido foi testado usando formas de ondas com distúrbios previamente conhecidos para sua validação. Analisando formas de onda obtidas de medições em campo verificou-se a robustez do algoritmo frente a ruídos e outros fenômenos vinculados à qualidade da energia presentes em medições reais. Esta pesquisa apresenta um programa eficaz e prático que pode ser utilizado no desenvolvimento de um novo equipamento de medição dos distúrbios da QEE. Os resultados obtidos através da análise de dados (sintetizados e medições de campo) validaram o programa proposto. / This dissertation presents a methodology for detection and quantification of power quality disturbances. Digital signal processing (DSP) is applied to simulated and measured disturbances. The use of DSP enables the construction of digital filters for the detection of events, and the estimation of the frequency of voltage and current signals. The disturbances set by ANEEL and ONS standards are quantified by the proposed algorithm. The program developed was tested using simulated disturbance for its validation. Field measurements were used to assess the robustness of the algorithm against signal noise and other disturbances. This research presents effective and practical software that can be used to develop a new device for measuring the disturbances of Power Quality. The results obtained through the analysis of data (simulated and field measurements) validated the proposed algorithm.

abstract: Shunt capacitors are often added in transmission networks at suitable locations to improve the voltage profile. In this thesis, the transmission system in Arizona is considered as a test bed. Many shunt capacitors already exist in the Arizona transmission system and more are planned to be added. Addition of these shunt capacitors may create resonance conditions in response to harmonic voltages and currents. Such resonance, if it occurs, may create problematic issues in the system. It is main objective of this thesis to identify potential problematic effects that could occur after placing new shunt capacitors at selected buses in the Arizona network. Part of the objective is to create a systematic plan for avoidance of resonance issues. For this study, a method of capacitance scan is proposed. The bus admittance matrix is used as a model of the networked transmission system. The calculations on the admittance matrix were done using Matlab. The test bed is the actual transmission system in Arizona; however, for proprietary reasons, bus names are masked in the thesis copy in-tended for the public domain. The admittance matrix was obtained from data using the PowerWorld Simulator after equivalencing the 2016 summer peak load (planning case). The full Western Electricity Coordinating Council (WECC) system data were used. The equivalencing procedure retains only the Arizona portion of the WECC. The capacitor scan results for single capacitor placement and multiple capacitor placement cases are presented. Problematic cases are identified in the form of ‘forbidden response. The harmonic voltage impact of known sources of harmonics, mainly large scale HVDC sources, is also presented. Specific key results for the study indicated include: • The forbidden zones obtained as per the IEEE 519 standard indicates the bus 10 to be the most problematic bus. • The forbidden zones also indicate that switching values for the switched shunt capacitor (if used) at bus 3 should be should be considered carefully to avoid resonance condition from existing. • The highest sensitivity of 0.0033 per unit for HVDC sources of harmonics was observed at bus 7 when all the HVDC sources were active at the same time. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Electrical Engineering 2015

Submitted by Maria Suzana Diniz (msuzanad@hotmail.com) on 2015-11-06T13:34:11Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 8252204 bytes, checksum: ee6c84ddd82f31470862718d3b1b3abc (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-06T13:34:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 8252204 bytes, checksum: ee6c84ddd82f31470862718d3b1b3abc (MD5) Previous issue date: 2015-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work a characterization of harmonic content in residential electrical systems through a set of measurements over various periods of time is performed. For each reported case it was a statement of charges that make up the installation and an individual analysis of each of them as a way to assess their influence on the harmonic behavior of the installation as a whole. / Neste trabalho é realizada uma caracterização do conteúdo harmônico em instalações elétricas residenciais por meio de um conjunto de medições realizadas por diversos períodos de tempo. Para cada caso avaliado fez-se um levantamento das cargas que compõem a instalação e uma análise individual de cada uma delas como forma de avaliar sua influência no comportamento harmônico da instalação como um todo.

Submitted by Cristhiane Guerra (cristhiane.guerra@gmail.com) on 2017-01-26T15:09:50Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2406047 bytes, checksum: 59f32e05e759280c4daa39da945d2707 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-26T15:09:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2406047 bytes, checksum: 59f32e05e759280c4daa39da945d2707 (MD5) Previous issue date: 2016-07-27 / To know the disorders that affect the distribution networks originating from a power utility consumers and its evolution to the power substations, comparing measurements with literature and standards exercise. Material and Methods: We conducted three stages of measurement and analysis, using a three-phase digital analyzer, was measured the harmonic profile in different feeders of a substation for seven days each, then held the same measurement in a single residence and then this residence investigated the generators appliance harmonics. Results: In the first step, measuring feeders, they had low THD's voltage and current within the limits of standard, single-family residence already had maximum voltage THD equal to 2.84 and a maximum THD current 28.7. There was predominance of 3rd and 5th harmonic voltage and the 3rd, 5th and 7th harmonic current, with a few moments of supremacy of the 2nd harmonic. Investigating the appliance, the less power with switching power supplies introduces the greatest amount of harmonics on the network. Conclusion: distribution transformers filter low voltage harmonics, serving as a barrier to the medium voltage, which were not detected significant harmonics. The measurements reveal that in any case there was a violation of the voltage THD, in either whole or individual above the limits established by regulation, yet for the current THD presented several times above acceptable limits when analyzing the low voltage. The study shows that for power substation harmonic consumers do not evolve to the middle / high voltage. / Conhecer os distúrbios, originados dos consumidores, que acometem as redes de distribuição de uma concessionária de energia, bem como sua evolução até as subestações de energia, comparando, ainda, as medições com a literatura e as normas em exercício. Material e Método: Foram realizados três estágios de medições e análises, utilizando-se um analisador digital trifásico. Mediu-se o perfil de harmônicas em diferentes alimentadores de uma subestação, durante sete dias cada um, posteriormente realizou-se a mesma medição em uma única residência e em seguida, investigou-se, nessa mesma residência, os eletrodomésticos geradores de harmônicas. Resultados: Na primeira etapa, a medição dos alimentadores apresentou baixos THD’s de tensão e corrente dentro dos limites em norma; já a residência unifamiliar apresentou THD máximo de tensão igual a 2,84 e um THD máximo de corrente de 28,7. Observou-se predominância das 3ª e 5ª harmônicas de tensão e das 3ª, 5ª e 7ª harmônicas de corrente, com alguns momentos de supremacia da 2ª harmônica. Investigando os eletrodomésticos, constatou-se que os de menor potência com fontes chaveadas introduzem a maior quantidade de harmônicas na rede. Conclusão: Os transformadores de distribuição filtram as harmônicas de baixa tensão, servindo como uma barreira para a média tensão, onde não foram detectadas harmônicas consideráveis. As medições revelam que em nenhum caso houve violação do THD de tensão, nem total nem individual, acima dos limites estabelecidos por norma. Contudo, o THD de corrente apresentou diversos momentos acima dos limites aceitáveis quando analisada a baixa tensão. O estudo demonstra que, na subestação de energia, as harmônicas dos consumidores não evoluem até a média/alta tensão.

Submitted by JUAN JOSE PEREZ ALVAREZ null (yuanjpa@gmail.com) on 2016-09-09T18:04:31Z No. of bitstreams: 1 Final.pdf: 4688581 bytes, checksum: ffc24669bda0a26530c5591cfd508d95 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-09-13T13:20:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alvarez_jjp_me_ilha.pdf: 4688581 bytes, checksum: ffc24669bda0a26530c5591cfd508d95 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-13T13:20:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alvarez_jjp_me_ilha.pdf: 4688581 bytes, checksum: ffc24669bda0a26530c5591cfd508d95 (MD5) Previous issue date: 2016-09-01 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Neste trabalho apresenta-se um algoritmo para o dimensionamento de um sistema híbrido de filtragem passivo que considera os filtros ressonantes e os dispositivos eletromagnéticos para mitigação de correntes harmônicas de sequência zero. O objetivo do algoritmo proposto é acrescentar o estudo dos filtros passivos mediante a utilização de métodos de otimização nos modelos matemáticos dos filtros ressonantes e do filtro eletromagnético considerando a interação destes dispositivos com o sistema de distribuição de energia elétrica (SDEE). Os estudos realizados visam aplicar o algoritmo na avaliação de três casos de estudo com diferentes características com o objetivo de verificar: a efetividade dos modelos propostos no cálculo dos parâmetros construtivos das topologias consideradas; o impacto do desequilíbrio das fases no ponto de acoplamento comum (PAC) no dimensionamento e na operação dos filtros passivos estudados; e, por meio da operação conjunta, a eficiência dos filtros medida individualmente, bem como do sistema híbrido de filtragem passivo resultante. Um critério de dimensionamento para o bloqueador eletromagnético usado no algoritmo proposto é também discutido. / This work presents an algorithm for designing a passive filtering hybrid system considering resonant and zero-sequence electromagnetic filters. The proposed algorithm objective is to enrich the study of passive filters by applying optimization methods to the resonant and zerosequence electromagnetic filter models considering their interaction with the distribution energy system (DER). The obtained results, applying the algorithm on three diverse study cases, indicate: the effectiveness of the proposed models in calculating the parameters of the passive filters studied, the negative impact of phase unbalance in the point of common coupling (PCC) over the designing and operation of the passive filters studied and, through a combined operation, a filter efficiency improvement seen individually and by evaluating the passive filtering hybrid system. A criterion for the zero-sequence electromagnetic blocker used by the proposed algorithm is also discussed. / CNPq: 163977/2014-3

Orientador: Júlio Borges Souza / Resumo: Neste trabalho apresenta-se um algoritmo para o dimensionamento de um sistema híbrido de filtragem passivo que considera os filtros ressonantes e os dispositivos eletromagnéticos para mitigação de correntes harmônicas de sequência zero. O objetivo do algoritmo proposto é acrescentar o estudo dos filtros passivos mediante a utilização de métodos de otimização nos modelos matemáticos dos filtros ressonantes e do filtro eletromagnético considerando a interação destes dispositivos com o sistema de distribuição de energia elétrica (SDEE). Os estudos realizados visam aplicar o algoritmo na avaliação de três casos de estudo com diferentes características com o objetivo de verificar: a efetividade dos modelos propostos no cálculo dos parâmetros construtivos das topologias consideradas; o impacto do desequilíbrio das fases no ponto de acoplamento comum (PAC) no dimensionamento e na operação dos filtros passivos estudados; e, por meio da operação conjunta, a eficiência dos filtros medida individualmente, bem como do sistema híbrido de filtragem passivo resultante. Um critério de dimensionamento para o bloqueador eletromagnético usado no algoritmo proposto é também discutido. / Abstract: This work presents an algorithm for designing a passive filtering hybrid system considering resonant and zero-sequence electromagnetic filters. The proposed algorithm objective is to enrich the study of passive filters by applying optimization methods to the resonant and zerosequence electromagnetic filter models considering their interaction with the distribution energy system (DER). The obtained results, applying the algorithm on three diverse study cases, indicate: the effectiveness of the proposed models in calculating the parameters of the passive filters studied, the negative impact of phase unbalance in the point of common coupling (PCC) over the designing and operation of the passive filters studied and, through a combined operation, a filter efficiency improvement seen individually and by evaluating the passive filtering hybrid system. A criterion for the zero-sequence electromagnetic blocker used by the proposed algorithm is also discussed. / Mestre

A Geração Distribuída no Brasil tem crescido ao longo dos anos, especialmente na fonte fotovoltaica e na categoria que a ANEEL denomina microgeração distribuída, que são centrais geradoras de energia elétrica com potência instalada menor ou igual a 75 kW e conectada na rede de distribuição por meio de instalações de unidades consumidoras. Apesar dos problemas tradicionais que podem ocorrer com a inserção em larga escala, como maiores perdas e desvios de tensão, as placas fotovoltaicas, conectadas à rede de distribuição por meio de um inversor, trazem a possibilidade de controlar a tensão no ponto de conexão, manipulando-se o fator de potência de saída do inversor, controlando a potência reativa. Neste contexto, considerando o uso dos inversores inteligentes com possibilidade de envio de sinal remotamente ao operador e a possibilidade de criação de Centros de Despacho de Geração Distribuída (CDGD), este trabalho tem por objetivo propor uma metodologia de regulação de tensão centralizada utilizando unidades de microgeração fotovoltaicas, em redes de distribuição com larga inserção. A metodologia proposta utiliza o conceito de despacho de potência reativa e fluxo de potência reativa ótimo, por meio de uma abordagem centralizada da rede, utilizando-se o software OpenDSS e MatLab, equipado com Algoritmo Genético (AG) para solucionar o problema de otimização. Para avaliar o desempenho do modelo, foram feitos estudos de caso no sistema IEEE 123 barras e em uma rede real em Alegrete. Os resultados obtidos validam a abordagem proposta, demonstra a aplicabilidade e limitações em casos reais. / The distributed generation in Brazil has increased in the past years, specially in photovoltaic power generation, at the category that Brazilian Electric Regulator ANEEL classifies as "distributed micro-generation", i.e., generation units in which the active power capacity is equal or bellow 75kW and conected on distribution network by the consumers. Despite the traditional problems that might occur due to high penetration of the units, e.g., higher losses and voltage sags and swells, they are conected to the network through an inverter that can be controlled in order to provide or consume reactive power, providing voltage regulation. In that context, considering the use of intelligent inverters that can be remotely operated by a centralized utility operator, this work aims to propose a centralized voltage regulation methodology using distributed micro-generation in distribution networks. The proposed methodology uses the concept of reactive power dispatch and optimal power flow, from a centralized view of the network, using the software MatLab and OpenDSS with Genetic Algorithm to solve the optimization problem. To evaluate the model, simulations were performed with the IEEE 123 bus system and with a real distribution network from the Alegrete city, in the Brazilian state of Rio Grande do Sul. The results show the proposed is valid, despite some limitations on real cases.

Este trabalho apresenta um estudo de Qualidade de Energia Elétrica (QEE) no sistema elétrico industrial de uma concessionária geradora de energia elétrica do Brasil. O estudo teve enfoque na distorção harmônica gerada nos serviços auxiliares da usina termoelétrica. Para tanto, foi necessária a simulação e análise da planta da termoelétrica, com atenção nos serviços auxiliares pertencentes a ela, devido aos altos níveis de distorções harmônicas registrados. A simulação foi feita com o programa ATP (Alternative Transients Program) no domínio do tempo, através de sua interface gráfica, o ATP Draw. Nele foram modelados os principais componentes que pertencem ao Sistema Elétrico de Potência (SEP) em questão, como geradores, transformadores, linhas e cargas não lineares. Com a modelagem do SEP da termoelétrica, é possível determinar os níveis da distorção harmônica em diversos locais da planta, e aprofundar o estudo para que seja possível fazer a mitigação desses distúrbios. A diminuição da distorção harmônica junto ao aumento do fator de potência permite um melhor desempenho da usina, aumentando a faturamento da empresa através do aumento da energia entregue ao sistema elétrico. / This dissertation presents a study of Power Quality in an electrical system of a thermoelectric power plant in Brazil. The study focused on the harmonic distortion generated in the auxiliary services of the plant. Therefore, it was necessary to simulate and analyze the thermal plant, with attention to auxiliary services belonging to it, due to high levels of harmonic distortion registered. The simulation was performed using the ATP (Alternative Transients Program) in the time domain through its interface, the ATP Draw. It were modeled the main components that belong to the Power System in question, such as generators, transformers, lines and non-linear loads. With the modeling of the thermoelectric plant, is possible to determine the levels of harmonic distortion at various locations within the plant. The reduction of harmonic distortion along with the increase of power factor allows a better plant performance, increasing company revenue by increasing the energy delivered to the electrical system.

Este trabalho apresenta um modelo para alocação e dimensionamento ótimo da geração distribuída em sistemas elétricos de potência. Com o objetivo de minimizar o custo da concessionária devido as perdas ativas e desvios de tensão em regime permanente, ambos foram transformados em valores monetários utilizando a normativa existente no Brasil. O problema de otimização considera uma curva de carga de 24 níveis com o intuito de simular uma curva de carga diária em intervalos de uma hora. Foram considerados limites de tensão de cada barra e corrente máxima em cada trecho do alimentador. O fluxo de potência foi estimado através do algoritmo clássico de Newton Raphson. A alocação da geração distribuída, a qual é considerada em mais de um local do alimentador, é tratada como uma variável binária no modelo desenvolvido. O modelo de otimização não-linear inteira mista é escrita mediante um algoritmo em Matlab na linguagem GAMS e enviado para o servidor de otimização NEOS e solucionado pelo solver KNITRO. O resultado é a obtenção do valor dos custos evitados para a concessionária facilitando o diagnóstico para a tomada de decisões. Por fim para verificação do método, realiza-se um estudo de caso em um sistema de distribuição de 33 barras da IEEE, sendo os resultados analisados e discutidos. / This work presents a model for optimal distributed generation sizing and allocation in power systems. The main objectives are to reduce costs for the power distribution company by power losses and compensation for voltage levels violation, both are converted in monetary values based on the Brazilian normative. The optimization problem considers a load curve with 24 levels to simulate one day in intervals of one hour. Also the model considers voltage limits for each bus and maximum currents for every line in the feeder. The power flow was formulated by the classical Newton Raphson theory. The distribution generation allocation is modeled as binary variables and can be allocated in more than one bus in the feeder. The mixed integer nonlinear model is written by a Matlab algorithm in GAMS language and solved by KNITRO through NEOS solver for optimization. The model was tested using the IEEE 33 buses, and the results were evaluated and discussed. The model lets power distribution companies reduce operational cost and penalties with optimal placement and sizing of distributed generation.

Este trabalho apresenta a avaliação dos impactos elétricos da inserção da geração distribuída de sistemas fotovoltaicos conectados à rede de distribuição em baixa tensão, com a finalidade de identificar os impactos e demonstrar que estes podem ser controlados. O estudo consistiu de uma avaliação teórica e de um estudo de caso da inserção da geração fotovoltaica considerando aspectos da qualidade de energia da rede, curva de carga resultante, vida útil de transformadores e gestão ativa da demanda. Os resultados mostraram que a inserção da geração fotovoltaica na rede de baixa tensão altera a curva de carga da unidade consumidora, mas que essas alterações podem ser controladas pela gestão ativa da demanda utilizando armazenamento de energia. Os resultados também mostraram que a geração fotovoltaica também afeta a tensão e o fator de potência da unidade consumidora, mas que essas alterações podem ser controladas pela produção de potência reativa pelo inversor. Além disso, verificou- se que a geração fotovoltaica não afetou a distorção harmônica de tensão da rede e que aumentou a vida útil do transformador. / This work presents the evaluation of grid connected photovoltaic systems\' impact on low voltage electrical grid, in order to identify the impacts and demonstrate that it can be controlled. The study consisted of a theoretical evaluation and of a case study of photovoltaic generation inclusion considering aspects of grid power quality, resulting load curve, lifespan of transformers and demand side management. The results showed that the inclusion of photovoltaic generation in low voltage network changes the load curve of the consumer unit, but these changes can be controlled by demand side management using energy storage. The results also showed that the photovoltaic generation also affects the voltage and the power factor of the consumer unit, but these changes can be controlled by the production of reactive power by the inverter. Furthermore, it was found that the photovoltaic generation does not affect the voltage harmonic distortion of the mains and it increases the lifespan of the transformer.