O presente trabalho propÃe a implantaÃÃo de um novo modelo de chave fusÃvel para ser utilizado em locais com alto Ãndice de poluiÃÃo salina, para com isso reduzir significativamente as ocorrÃncias de falta indevida de chaves fusÃveis e assim melhorar os Ãndices de DEC e FEC. Foram utilizadas como experimento de campo as redes de distribuiÃÃo existentes nas cidades de Aracati, Fortim e IcapuÃ, nos quais se observou um excelente desempenho da chave fusÃvel com duplo isolamento para as situaÃÃes, nos quais existem um alto Ãndice de poluiÃÃo salina. A chave do tipo fusÃvel à um equipamento composto de elementos destinados à proteÃÃo do circuito contra danos e efeitos dinÃmicos resultantes de faltas no sistema de distribuiÃÃo de energia. A utilizaÃÃo da chave fusÃvel de duplo isolamento foi responsÃvel pela reduÃÃo das ocorrÃncias provenientes da poluiÃÃo salina no perÃodo seco. Para se chegar a esse modelo de chave fusÃvel foram desenvolvidos vÃrios protÃtipos, os quais tentam eliminar a corrente de fuga ocasionada pela poluiÃÃo salina. Com a utilizaÃÃo dessa nova chave fusÃvel pÃde-se constatar a preservaÃÃo dos elos fusÃveis e a diminuiÃÃo dos registros de operaÃÃes indevidas, que provocavam acrÃscimo no tempo de trabalho das equipes, perda de material e principalmente insatisfaÃÃo do cliente. Este trabalho enfatiza as principais caracterÃsticas deste novo modelo de chave fusÃvel no que concerne a confiabilidade e a seguranÃa no fornecimento de energia. / This paper proposes the implementation of a new type of switch fuse to be used in areas with high saline pollution, to reduce significantly the occurrences of lack of improper switch fuses and thereby improve the rates of DEC and FEC. Distribution networks were used as field experiment in the towns of Aracati, Fortim and IcapuÃ, in which there was an excellent performance of the switch fuse with double insulation for situations where there is a high rate of saline pollution. The switch, which is in the form of fuse, is a device composed of elements designed to protect the circuit from damage and dynamic effects resulting from faults in power distribution system. The use of double isolated switch fuse was responsible for the reduction of saline pollution occurrences in the dry season. To achieve this type of switch fuse, several prototypes were developed to try the elimination the leakage current caused by pollution saline. By using this new equipment, we could see the preservation of fuse links and the reduction of improper operations records, which caused an increase in working time of staff, loss of material and especially customer dissatisfaction. This paper emphasizes the main features of this new model of switch fuse when it comes to reliability and security of energy supply.

Esse trabalho tem por objetivo aprimorar a principal atividade das empresas de distribuição no que diz respeito ao combate às perdas comerciais: as inspeções em campo às unidades consumidoras (UCs). Para tanto, é feita a proposição de um método para identificar quedas de consumo atípicas dentro do universo de faturamento de UCs de uma concessionária de energia elétrica. A proposta está fundamentada na análise dos registros históricos de consumo, de modo que os dados considerados atípicos possam ser indicados e as UCs ranqueadas de acordo com a prioridade para as inspeções em campo. Para tanto, propõe-se a utilização combinada de técnicas de previsão de demanda e de estatísticas robustas. A validade do método foi verificada através de um estudo de caso em uma empresa de distribuição de energia elétrica do sul do Brasil. Através do estudo de caso, concluiu-se que o método é capaz de identificar quedas de consumo atípicas, tendo identificado satisfatoriamente 89,38% dos casos avaliados. Ao final do trabalho, são apresentadas sugestões de estudos complementares, de modo a aperfeiçoar o desempenho do método. / This study aims to enhance the main business of distribution companies regarding to the efforts to avoid non-technical losses, that means, field inspections at the consumer units (CUs). For that, the proposition of an algorithm to identify atypical consumption falls within the universe of PAs billing of an electric facility is made. The proposal is based on the analysis of historical records of consumption, so that the data which are considered atypical can be indicated and the CUs ranked according to their priority for inspections in the field. Combined techniques of demand forecasting and statistics robust are proposed. The validity of the algorithm was verified through a case study in an electric power distribution facility in southern Brazil. Through the case study, it was concluded that the algorithm is able to identify atypical consumption falls, and satisfactorily 89.38% of the cases was identified. At the end of this paper, suggestions for further studies in order to improve the performance of the algorithm are presented.

As metodologias de análise de curto-circuito aplicadas a sistemas elétricos de potência apresentaram uma considerável evolução ao longo do último século e foram desenvolvidas inicialmente para o estudo de faltas em sistemas de transmissão de energia elétrica. Estes sistemas possuem características equilibradas e utilizam o método de componentes simétricas para a estimativa do estado do sistema no período durante a falta. O emprego deste método para a determinação das correntes de cur-tos-circuitos em sistemas desequilibrados, por requerer simplificações e considera-ções que viabilizem sua aplicação, incorre em erros que crescem com o aumento do grau de desequilíbrio dos sistemas. Para o estudo de faltas em sistemas de distribui-ção de energia elétrica, que são inerentemente desequilibrados, a aplicação do mé-todo de componentes de fase permite a obtenção de resultados mais precisos, pois considera modelos que representam o desequilíbrio do sistema. Este trabalho apre-senta um estudo analítico e numérico que analisa a influência dos desequilíbrios e da resistência de falta no cálculo das correntes de curtos-circuitos em sistemas de distri-buição empregando o método de componentes de fase, que constitui atualmente o estado da arte para o estudo de faltas nestes sistemas. A partir de um sistema de dis-tribuição simplificado, modelado com matrizes de impedâncias e admitâncias trifási-cas, calculadas na frequência fundamental do sistema, é apresentada uma equação matricial generalizada, que determina a corrente de falta que flui por uma impedância de falta, para uma dada condição faltosa. A equação proposta é analisada analítica e numericamente para o caso de faltas fase-terra. Simulações numéricas de estudos de caso em um sistema sem laterais ou cargas intermediárias, considerando diferentes graus de desequilíbrios e resistências de falta, apresentam resultados que quando comparados com os resultados para um sistema idealmente equilibrado mostram a influência que o efeito do desequilíbrio possui na determinação das correntes de curtos-circuitos e ratificam a contribuição do estudo proposto. / The approaches to short-circuit analysis of electric power systems have con-siderably improved over the last century. They were initially developed to study faults in electric power transmission systems, that have balanced characteristics and the symmetrical component method is used. As the use of this method to determine short-circuit currents in unbalanced systems requires simplifications and considera-tions to suit its application, it incurred a error increase as the systems unbalance de-gree grows. The phase components method allows more accurate results for faults study in electric power distribution systems which are inherently unbalanced as it takes into consideration models that represent the systems unbalance. Therefore an analytical and numerical study that analyses imbalance and fault resistance influence over short-circuits currents calculation in distribution systems is discussed in this work. The currently state-of-the-art method, phase components, is used to calculate faults in unbalanced systems. From an elementary distribution system modeled with three-phase impedances and admittances matrices, it is presented a general matrix equation that expresses the fault current that flows through a fault impedance due to certain fault conditions. The resulting equation is analytically and numerically ana-lysed for this fault type. Numerical simulations of a system with no lateral or inter-mediate loads, considering different imbalance degrees and fault resistances, gener-ate results that compared to the results of an ideally balanced system show the influ-ence of the systems unbalance on the fault.

A melhora da confiabilidade em redes de distribuição de energia elétrica é um tema importante para as indústrias de fornecimento de eletricidade, devido aos regulamentos estritos em muitos países. Depois de uma falha na rede, algumas chaves são usadas para isolar a falha, enquanto outras restauram a energia a alguns consumidores. A ótima seleção das chaves que serão abertas ou fechadas para restaurar a energia é conhecido como o problema de restauração de serviço. A instalação de chaves em posições estratégicas pode reduzir o tempo de parada, e assim melhorar a confiabilidade da rede. A seleção ótima de posições para instalar chaves é conhecido como o problema de alocação de chaves. Estes dois problemas estão relacionados estreitamente. Esta dissertação estuda o problema de alocação de chaves, considerando o problema de restauração de serviço como um subproblema. Dois métodos são propostos para estimar a confiabilidade de uma rede de distribuição com um conjunto dado de chaves instaladas. O foco principal está nas heurísticas para resolver o problema composto. Propõe-se aqui métodos como busca tabu, procedimento de busca gulosa adaptativa aleatória (sigla em inglês: GRASP), e procedimento iterativo de construção por amostras com reconexão de caminhos. Também estuda-se o benefício dos métodos de construção gulosa, semigulosa, aleatória e por amostras, e estuda-se o desempenho das estratégias de busca local por amostras, primeira melhoria e melhor melhoria. Os diferentes métodos são comparados e analisados. Os resultados mostram que os métodos por amostras são baratos e levam a soluções de boa qualidade. O procedimento iterativo de construção por amostras com reconexão de caminhos é o melhor método proposto para resolver o problema composto que é proposto nesta dissertação. / The improvement of reliability in electrical power distribution networks is an important issue for electricity supply industries, due to strict regulations in many countries. After a failure in the network, some switches are used to isolate the failure, while others restore the energy to some consumers. The optimal selection of the switches to open or close to restore energy is called the service restoration problem. The installation of switches in strategic places may reduce the outage time in case of blackouts, and thus improve the reliability of the network. The optimal selection of places to install switches is called the switch allocation problem. These two problems are closely related. This dissertation studies the switch allocation problem, considering the service restoration problem as a sub-problem. Two methods are proposed to estimate the reliability of a distribution network with a given set of installed switches. The main focus is in heuristics to solve the joint problem. It proposes methods like tabu search, greedy randomized adaptive search procedure, and iterated sample construction with path relinking. It also studies the benefit of greedy, semigreedy, random, and sample construction methods, and studies the performance of sample, first improvement and best improvement local search strategies. The different methods are compared and analyzed. The results show that sample approaches are inexpensive and lead to solutions of good quality. Iterated sample construction with path relinking is the best method to solve the joint problem that is proposed in this dissertation.

Apesar do crescente desenvolvimento das metodologias de localização de faltas fundamentadas na impedância para sistemas de distribuição de energia elétrica nas últimas décadas, alguns aspectos ainda carecem de progressos, especialmente frente à crescente necessidade de aumento da qualidade da energia elétrica entregue aos consumidores. Um destes aspectos diz respeito à consideração da capacitância das linhas de distribuição, efeito nunca dantes considerado para este fim pelas metodologias baseadas em impedância aparente. Assim sendo, o presente trabalho apresenta novos desenvolvimentos relativos à consideração do efeito capacitivo para as metodologias de localização de faltas fundamentadas na impedância para sistemas de distribuição de energia elétrica. O principal desenvolvimento apresentado é um novo equacionamento para fins de localização de faltas, que torna necessária a apresentação de outro desenvolvimento, o de um algoritmo de localização de faltas que considere a capacitância da linha. As novas equações são apresentadas para todos os tipos de faltas e constituem-se de equações polinomiais de segunda ordem em relação ao local da falta. De forma a entender a resposta destas equações frente a diferentes casos de faltas e determinar qual a solução fisicamente correta destas equações, as mesmas são analisadas sob três pontos de vista, a saber, matemático, físico, e numérico. Inicialmente estas equações são analisadas de forma analítica considerandose faltas em um mesmo local, mas com resistências diferentes. Posteriormente a mesma análise é realizada numericamente através de simulações computacionais. Os desenvolvimentos propostos são também submetidos a testes de faltas, simuladas computacionalmente em um sistema sem laterais ou cargas intermediárias. Os resultados obtidos são comparados frente a resultados obtidos também para outras metodologias que constituem atualmente o estado da arte em localização de faltas fundamentada na impedância para sistemas de distribuição de energia elétrica. Através destes resultados é possível mostrar a grande influência que o efeito capacitivo possui nestas metodologias, mesmo em sistemas aéreos de distribuição, e elucidar as grandes melhorias obtidas através dos desenvolvimentos propostos. / Despite the increasing development of impedance-based fault location techniques for electric power distribution systems in the last decades, some aspects still require to progress, especially with the increasing necessity of power quality enhancement. One of these aspects regards to the distribution line shunt admittance consideration, effect that has never been considered before by the impedance-based fault location methods for power distribution systems. In this way, this work presents further improvements regarding the capacitive effect consideration for impedance-based fault location methods for power distribution systems. The main improvement presented is the development of new fault location equations, which yield the necessity of another improvement, a modified fault location algorithm that also considers the line shunt admittance. The new equations are presented for all fault types and are constituted by second-order polynomials in relation to the fault location. In order to understand the response from these equations regarding different fault situations and determine which solution is the physically feasible one, these equations are analyzed from three different points of view, i.e., mathematical, physical, and numerical. First, the developed equations are analytically analyzed considering faults in one location with different fault resistances. After, the same analysis is numerically carried out through computational simulations. The performance of the proposed improvements are also evaluated through computational simulations of faults in a power distribution system without laterals or intermediate loads. The obtained results are compared with results from the current state-of-the-art impedance-based fault location methodologies for power distribution systems. Through these results it is possible to show the great effect that the line shunt admittance, even in aerial distribution systems, has on the existing fault location methodologies and also the great improvements brought by the proposed developments.

Orientador: Carlos Alberto de Castro Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-12T09:57:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fujisawa_CassioHideki_M.pdf: 844179 bytes, checksum: 599c2d5e9fde47013351265d74d7b02a (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo:Neste trabalho de pesquisa propõe-se uma ferramenta flexível para o Cálculo da margem de segurança de redes de distribuição de energia elétrica com relação à estabilidade e de tensão. Esta margem de segurança está relacionada à distância (em termos da carga)entre o ponto de operação atual e o ponto de operação correspondente à máxima carga admissível. Esta ferramenta utiliza um fluxo de carga pelo método de Newton modificado e se presta também avaliar certos impactos da inserção da geração distribuída sobre a operação da rede. A metodologia proposta mostra-se adequada inclusive em ambientes sujeitos a severas restrições de tempo computacional, como a operação em tempo real de sistemas elétricos de potência. / Abstract: A flexible tool for computing the voltage stability security margin of distributions systems is proposed in this research work. This security margin corresponds to the distance (in load parameter space) from the Current operating point to the maximum loading point. This tool uses a modified Newton's load flow method and it is also useful for evaluating Certain impacts of the insertion of distributed generation on the system operation. The proposed methodology has shown to be suited for environment subjected to severe computation time constraints, such as power systems real time operation. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2014-05-09T16:42:31Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-05-09T16:42:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013 / Empregando a equação de difusão de nêutrons em estado estacionário multidimensional para simular o fluxo de nêutrons em reatores refrigerados água, e fazendo uso do Método de Diferenças Finitas, o presente trabalho tem por objetivo apresentar um estudo sobre o comportamento da distribuição de potência num reator tipo PWR, considerando a intensidade e a migração dos picos de potência à medida que ocorre a inserção das barras de controle no núcleo. Além disso, tomando como ponto de partida a distribuição axial de potência ao longo da vareta de maior fluxo de calor, realiza-se a análise térmica dessa vareta e do canal refrigerante associado. Para tal é empregado o código Fuel_Rod_3D, que usa o Método dos Elementos Finitos para modelar uma vareta combustível e seu canal refrigerante, possibilitando a simulação do comportamento termohidráulico de uma única vareta discretizada em três dimensões, considerando o fluxo de calor a partir do interior da pastilha combustível, passando pelo "gap" e pelo revestimento até alcançar o fluido refrigerante / This Work aims to present a study about the power distribution behavior in a PWR type reactor, considering both intensity and migration of power peaks due to insertion of control rods into the core. Employing the multidimensional steady-state neutron diffusion equation in order to simulate the neutron flux, and using the Finite Difference Method. Furthermore, based on the axial power distribution on the largest heat flux rod, is carried out thermal analysis of this rod and associated coolant channel. For this purpose is employed the Fuel_Rod_3D code, it uses the Finite Element Method to model the fuel rod and the associated coolant channel, allowing the thermohydraulics simulation of a single rod discretized in three dimensions, considering the heat flux from the pellet, crossing the gap and the cladding until it reaches the coolant.

Orientador: Luiz Carlos Pereira da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T06:55:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_FrednerLeandro_M.pdf: 3528656 bytes, checksum: b6121b44e4520a59d20be1f12ed3f377 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Esta dissertação apresenta um estudo referente à instalação de reatores limitadores das correntes de curto circuito em redes de subtransmissão. O objetivo é adiar ou evitar a substituição de grandes quantidades de disjuntores e demais equipamentos por motivo de superação de capacidade interruptiva. O sistema em análise consiste da rede da CPFL de 138 kV, responsável pelo suprimento de energia elétrica à região metropolitana de Campinas, no interior do estado de São Paulo. Esta região é uma das mais dinâmicas no cenário econômico brasileiro e representa 1,8% do PIB (Produto Interno Bruto) nacional e 11,45% do PIB paulista, ou seja, cerca de 91,8 bilhões de reais. Além de possuir uma forte economia, a região também apresenta uma infraestrutura que proporciona o desenvolvimento de toda a área metropolitana. O cenário acima resulta em uma rede elétrica em expansão contínua, levando à elevação gradativa dos níveis de curto circuito. Com a previsão de superação da capacidade interruptiva em diversos módulos de manobra, as empresas concessionárias que atuam nessa região precisaram elaborar esquemas provisórios de operação de suas instalações de forma radializada, através da abertura de linhas e barramentos. Este trabalho analisa a viabilidade da solução deste problema através da instalação de dispositivos limitadores de curto circuito em determinados locais do sistema, especificamente reatores com núcleo de ar. Os resultados apresentados servirão como referência para tomada de decisão quanto a proceder ou não com as substituições originalmente planejadas. Um estudo sobre os efeitos colaterais resultados da instalação dos reatores também é apresentado, de forma a garantir que a solução sugerida não resulte em transgressão de outros critérios técnicos, tais como violação do perfil de tensão e carregamento em regime permanente e dos limites de tensão de restabelecimento transitória / Abstract: This master thesis presents a study on the application of limiting reactors for reducing the short circuit level of sub-transmission networks. The objective is to postpone or avoid the replacement of large amount of circuit breakers and other equipment due to the overcoming of their interruptive capacity. The system under consideration consists of the 138 kV CPFL network, responsible for supplying electricity to the metropolitan region of Campinas, in the state of São Paulo. This region presents a very dynamic economic scenario in Brazil, and represents 1,8% of national GDP about 91,8 billion Reais (Gross Domestic Product) and 11,45% of GDP of the São Paulo State. Besides having a strong economy, the region also maintains an infrastructure that provides the development of the entire metropolitan area. The above scenario results in an electric grid on continuous expansion, leading to progressive increase of the short circuit level on several buses of the network. Following the projection of interruptive capacity overcoming of several maneuver elements, the distribution utilities in this region were requested to elaborate operation schemes for their sub-transmission networks in order to accommodate the new situation. Such schemes leaded to temporary radial operation by opening sub-transmission lines and bus bars. This research work evaluate the viability of solving this problem by installing limiting devices for the short circuit levels, specifically air core reactors, in pre-determined sites of the system. The obtained results are useful as a reference for the decision making as to proceed or not with the originally planned replacements. A study on the side effects resulting from the installation of the reactors is also presented, in such a way to guarantee that the suggested solution does not result in violations of other technical criteria, such as steady state voltage end load violations or transient voltage recovery violations / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Madson Cortes de Almeida / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T01:30:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SaoJose_BernardoDias_M.pdf: 6581047 bytes, checksum: 1be749715c88858df6bf01e45ec9de6c (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O emprego de técnicas de localização de faltas em sistemas de energia elétrica permite melhorar a qualidade da energia entregue pelas concessionárias ao mesmo tempo em que aumentam a confiabilidade dos sistemas de energia. Atualmente, os relés de distância estão entre as técnicas automáticas mais simples para a localização de faltas em sistemas de energia elétrica. Esses relés são capazes de estimar a distância entre o seu local de instalação e a falta. Os primeiros relés de distância foram desenvolvidos para a localização de faltas em linhas de transmissão, entretanto, na literatura é possível encontrar um grande número dessas metodologias voltadas às redes de distribuição de energia elétrica. Os relés de distância geralmente requerem apenas os fasores de tensão e corrente medidos pelo relé na subestação e parâmetros típicos das redes, tais como: tipos de cabos, configurações, comprimentos das linhas e, eventualmente, cargas. O que diferencia os relés de distância são o mecanismo de cálculo da posição da falta, o conjunto de dados requeridos e, consequentemente, a precisão da localização. No caso do Brasil, a maioria das concessionárias distribuidoras de energia utiliza somente a triagem de chamadas telefônicas dos consumidores para fazer a localização das faltas. Esta solução se deve a baixa automação dos sistemas e, principalmente, a deficiência na integração entre medidores e os sistemas SCADA. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo de diferentes metodologias de relés de distância para a localização de faltas em sistemas de distribuição de energia elétrica. As técnicas estudadas foram selecionadas considerando o desempenho relatado na literatura e o tratamento dado às cargas. As técnicas selecionadas utilizam aproximações para as cargas, calculadas a partir das medidas realizadas na subestação ou desprezam completamente as cargas. Esta escolha se justifica, pois as cargas geralmente não estão disponíveis com precisão aceitável. Nos testes serão considerados os seguintes aspectos: (a) posição da falta, (b) resistência de falta, (c) carregamento da rede, (d) tipo da falta e (e) a presença de geradores distribuídos. Além disso, serão realizados testes nas redes de 21 e 134 barras do IEEE, originalmente apresentadas nas referências [1] e [2]. A rede de 21 barras foi utilizada, pois é a mais adotada na literatura para avaliar relés de distância e a rede de 134 foi utilizada, pois apresenta características como número de ramais e impedâncias das cargas e dos ramos muito diferentes das observadas na rede de 21 barras. Assim, o principal objetivo desta dissertação é avaliar os relés de distância em condições mais realistas do que aquelas apresentadas na literatura / Abstract: The use of techniques of fault location in electric power systems allows to improve power quality delivered by utilities and at the same time increase the reliability of power systems. Currently, distance relays are among the simplest automatic techniques for fault location in electric power systems. These relays are capable of estimating the distance between its installation site and fault. The first distance relays have been developed for fault location in transmission lines, however, in the literature it is possible find a great number of these methodologies for distribution networks. Distance relays generally require only the phasor voltage and current measured by the relay in the substation and typical parameters of the networks, such as cable types, configurations, lengths of lines and eventually loads. What differentiate the distance relays is the mechanism for calculating the position of the fault, data set required and consequently the accuracy of localization. In Brazil, most of the energy distribution concessionaires uses only screening phone calls from consumers to make the location of faults. This solution is due to low automation systems, and especially the deficient integration between meters and SCADA systems. In this context, this paper presents a study of different methods of distance relays for fault location in power distribution systems. The techniques were selected considering the performance reported in the literature and the treatment of loads. The selected techniques use approximations to the loads, calculated from measurements performed in the substation or completely despise loads. This choice is justified because the loads are generally not available with acceptable accuracy. The tests will be considered the following aspects: (a) position of the fault, (b) fault resistance, (c) the network load, (d) type of fault and (e) the presence of distributed generators. In addition, tests will be performed on the networks of 21 and 134 bars of IEEE, originally presented in references [1] and [2]. A network of 21 bars was used because it is the most widely adopted in the literature to evaluate the distance relays and the network of 134 was used , because it has features like number of branches and impedance loads and branches very different from those observed in the network of 21 bars . Thus, the main objective of this dissertation is to evaluate the distance relays under more realistic conditions than those presented in the literature / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Walmir de Freitas Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T14:56:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SallesCorrea_Diogo_D.pdf: 3415156 bytes, checksum: 7835be5cca9af3b1ec11e37200c2f1d3 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A penetração em massa de equipamentos eletrônicos de maior eficiência energética em residências está resultando em distorções significativas das formas de onda de tensão e corrente dos modernos sistemas de distribuição. Há uma necessidade crescente de técnicas que permitam determinar o impacto coletivo destas cargas residenciais nos níveis de distorção harmônica. Tais técnicas podem ser usadas, por exemplo, para prever os impactos da adoção em massa de lâmpadas fluorescentes compactas. Nesse contexto, esta tese de doutorado propõe uma técnica probabilística para avaliação do impacto dessas cargas residenciais na qualidade de energia tanto no primário como no secundário dos sistemas de distribuição de energia elétrica. O método modela individualmente e de forma estocástica as injeções harmônicas dos típicos eletrodomésticos a partir da distribuição da probabilidade de que cada aparelho seja ligado, a qual foi obtida a partir da pesquisa de dados de comportamento de carga. O resultado é um circuito elétrico equivalente harmônico variável no tempo representando uma casa residencial. Além disso, um modelo probabilístico para transformadores de distribuição foi desenvolvido através da combinação do transformador e das casas conectadas. Resultados de medições de campo confirmaram a validade da modelagem proposta. Em seguida, a metodologia proposta foi aplicada para investigar o impacto de tais cargas residenciais sobre a qualidade de energia dos sistemas de distribuição, tanto no primário como no secundário. Impactos como distorção harmônica na tensão e corrente; carregamento do transformador; elevação da tensão e corrente do neutro; interferência telefônica foram avaliados. A evolução dos impactos ao longo dos próximos anos, a partir de dados de tendências de mercado, também foi determinada. Adicionalmente, realizaram-se estudos para verificar a eficácia de duas soluções possíveis para mitigar distorção harmônica, sendo que a primeira consistiu em adotar os limites de emissão harmônica definidos pelo guia técnico IEC; e a segunda consistiu na instalação de filtros harmônicos no primário do sistema de distribuição / Abstract: The proliferation of electronic-based residential loads has resulted in significant harmonic distortion in the voltages and currents of distribution power systems. There is an urgent need for techniques that can determine the collective harmonic impact of these modern residential loads. Such techniques can be used, for example, to predict the harmonic effects of widespread adoption of compact fluorescent lights (CFLs). In response to this need, this PhD thesis proposes a versatile Monte Carlo simulation method for evaluating the potential impact of such residential loads on the harmonic levels of power distribution systems. The method models the random harmonic current injections of residential loads by simulating their operating states. This is done by determining the switch-on probability of a residential load based on load research results. The result is a time-varying harmonic equivalent circuit representing a residential house. By combining multiple residential houses supplied from a service transformer, a probabilistic model for service transformers is also derived. Field measurement results confirmed the validity of the proposed technique. The proposed methodology is applied to a typical distribution system for evaluating the impact of residential loads on several power quality aspects. The results of different case studies proved to be valuable in answering the following questions: (1) What are the potential power quality impacts of distributed nonlinear residential loads on primary and secondary power distribution systems? The example impacts include voltage distortion, zero sequence harmonics, neutral voltage/current rise, telephone interference, metering error, increased losses, overloading of distribution transformers. (2) How serious the impacts will become when more and more energy efficient appliances and consumer electronics penetrates into the residential loads? (3) If the consequence is of concern, what are the strategies and options available for utilities to manage the problem? / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica