Orientadores: Walmir de Freitas Filho, José Carlos de Melo Vieira Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T11:09:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Delvecchi_EsloanyDaisyCarniatto_M.pdf: 1048681 bytes, checksum: 837e57f3ee3363dd7bb9f49a72408fe1 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Geradores síncronos conectados em redes de distribuição de energia elétrica estão sujeitos a operarem de forma ilhada após a ocorrência de distúrbios na rede elétrica. Ilhamento ocorre quando uma parte da rede de distribuição torna-se eletricamente isolada da fonte de energia principal (subestação), mas continua a ser energizada por geradores distribuídos conectados no subsistema isolado. A prática atualmente utilizada pelas concessionárias e recomendada nos principais guias técnicos é desconectar todos os geradores tão logo ocorra um ilhamento. Tipicamente, é necessário detectar uma situação de ilhamento em menos de dois segundos, dependendo, principalmente, do tempo de operação dos religadores automáticos. Os métodos mais comuns e baratos para detectar ilhamento compreendem relés baseados em medidas de freqüência (sub/sobrefrequência, taxa de variação de frequência e "salto de vetor") e o relé de tensão. No entanto, esses relés podem falhar se os níveis de desbalanço de potência ativa e reativa no subsistema ilhado forem pequenos. Portanto, o objetivo dessa dissertação é investigar a potencialidade de novos sinais para detectar ilhamento de geradores síncronos distribuídos, como forma de substituição ou complementação aos dispositivos de proteção anti-ilhamento convencionais. Os sinais analisados neste trabalho são taxa de variação da potência ativa (dP/dt), a relação Volts por Hertz (V/Hz), a variação da impedância (Z) medida no ponto de acoplamento comum (PAC), e a diferença angular ('delta' 'teta') entre as tensões medidas no PAC e na subestação. A investigação é baseada no levantamento de um conjunto de curvas relacionando tempo de detecção e desbalanço de potência ativa/reativa e nas zonas de não detecção, as quais fornecem os pontos de operação para os quais o relé em estudo falha na detecção do ilhamento. As curvas e as zonas são obtidas através de simulações de transitórios eletromagnéticos trifásicas considerando diferentes perfis de carga-geração na rede ilhada. Os resultados obtidos mostram que os sinais analisados têm um grande potencial para esse tipo de aplicação, porém são sujeitos à atuação indevida no caso da ocorrência de eventos que não sejam ilhamentos na rede de distribuição. Assim, uma análise de falsa operação também é conduzida e são propostas melhorias para minimizar e/ou eliminar a atuação indevida desses relés aqui investigados / Abstract: Synchronous generators connected to distribution power networks are likely to operate islanded following faults clearance in the system. Islanding occurs when a portion of the distribution system becomes electrically isolated from the substation, yet it continues energized by distributed generators connected to the islanded system. Utilities and standards recommend the disconnection of distributed generators immediately after islanding occurrences, otherwise it can lead to a number of problems to the generator and the connected loads. Typically, it is required to detect an islanding situation faster than two seconds after the island formation, depending, mainly, on the operation time of automatic reclosers. The most common and economical methods to detect islanding include the relays based on measures of frequency (under/over frequency, rate of change of frequency and vector surge) and voltage. However, these relays can fail if the active and reactive power imbalance levels in the islanded system are small. Therefore, the objective of this thesis is to investigate the potentiality of new signals to detect islanding of distributed synchronous generators, as replacement or complement to conventional protection anti-islanding devices. The signals analyzed in this research are the rate of change of generator active power (dP/dt), the ratio Volts per Hertz (V/Hz), impedance variation (Z) measured at the point of common coupling (PCC), and the angular difference ('delta' 'teta') between the voltage angle measured at the PCC and at the utility substation. The investigation is based on a set of curves, which relate time of islanding detection and active/reactive power imbalance and on the nondetection zones, which provide the operating points for which the relay fails to detect the islanding. These are obtained through electromagnetic transient three-phase simulations considering different profiles of generation-load in the islanded network. The results show that the signals analyzed have a huge potential for this type of application, however, their performance can decrease in case of occurrence of non-islanding events in the distribution system. Thereby, an analysis of false operation is conducted in order to propose improvements to minimize and/or to eliminate improper behavior of these relays / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Luiz Carlos Pereira da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T07:50:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alcantara_MarcioVenicioPilar_M.pdf: 1100908 bytes, checksum: 0913d60c47bc87e4c67320408f6905af (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: É sabido que o maior volume de perdas ocorre nos sistemas de distribuição de energia elétrica. Capacitores shunt são largamente utilizados nos alimentadores primários dos sistemas de distribuição para compensar potência reativa e conseqüentemente obter melhor perfil de tensão, reduções das perdas de potência e energia, e aumento da capacidade da rede de distribuição em atender carga ativa. A decisão do local ótimo de instalação de bancos de capacitores corresponde a um problema de programação matemática combinatorial. A determinação da influência da modelagem da carga na solução do problema, a inclusão de objetivos técnicos relacionados ao controle de tensão, custos de operação e de manutenção, e perdas de potência e energia, resultando numa nova formulação multi-critério com critérios conflitantes para o problema, e a viabilidade da aplicação de algoritmos genéticos como método de solução dessa nova formulação justificaram o desenvolvimento desta pesquisa. A definição do problema, e o desenvolvimento de modelagens matemáticas podem ser encontrados na primeira parte do trabalho. Na segunda parte apresentam-se os métodos de resolução utilizados nesse trabalho, são eles: heurísticos, e um método meta-heurístico. Um dos métodos heurísticos utiliza fatores de participação reativos da teoria de estabilidade de tensão para resolução do problema. O método meta-heurístico é um algoritmo baseado em algoritmos genéticos que resolve a formulação matemática apresentada anteriormente. Os métodos são testados utilizando-se uma rede real de 70 barras. Efeitos de cargas dependentes da tensão no problema são avaliados / Abstract: It is well known that the major portion of active power losses happen in the electric power distribution feeders. Shunt capacitors are broadly used in the primary feeders to compensate reactive power and consequently to obtain better voltage profile, reductions of power and energy losses, and increase the distribution network capacity in supplying active power demand. The decision of the optimal capacitors banks installation corresponds to a combinatorial mathematical programming problem. The determination of the influence of the load modeling in the solution of the problem, the inclusion of technical objectives relating to voltage control, costs of operation and maintenance, and cost of power and energy losses, resulting in a new multi-criteria formulation with conflicting criteria to the problem, and the viability of the application of genetic algorithms as method of solution of that new formulation justified the development of this research. The definition of the problem and the development of mathematical models can be found in the first part of the work. In the second it is presented the resolution methods, they are: heuristic, and a meta-heuristic method. One of the heuristic methods uses reactive participation factors commonly applied for voltage stability analysis of power systems. The meta-heuristic method is an algorithm based on genetic algorithms that solve the mathematical formulation previously presented. The methods are tested by using a real network of 70 bars. Effects of voltage dependent loads in the problem are quantified / Mestrado / Energia / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Luiz Carlos Pereira da Silva, Walmir de Freitas Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T14:34:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Abreu_LisiasVieiraLimade_M.pdf: 4055307 bytes, checksum: 5b3f4d39e414e1d305ec71b68f93ed3f (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Nesta dissertação de mestrado, apresenta-se um estudo detalhado sobre o desempenho dinâmico de geradores síncronos conectados em redes de distribuição de energia elétrica frente a grandes perturbações. Estudos paramétricos são realizados para investigar a influência de di-versos fatores na resposta transitória do gerador. Os fatores analisados são tempo de eliminação da falta, carregamento do sistema, níveis de curto-circuito no ponto de conexão entre o sistema de distribuição e a rede de subtransmissão, relação X/R das linhas de distribuição e constante de inércia dos geradores. Adicionalmente, propõe-se a utilização de índices numéricos que permitem visualizar de forma sistemática os resultados dos estudos paramétricos assim como determinar quais são as barras mais apropriadas para a instalação de geradores síncronos con-siderando o desempenho dinâmico do sistema / Abstract: In this dissertation, it is presented a detailed study about the dynamic performance of synchronous generators connected to distribution networks during large disturbances. Parame-tric studies are conducted in order to determine the influence of several factors on the transient response of the generator. The analyzed factors are fault clea / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Abstract The objective of this thesis was to obtain new information about mechanisms of thermomechanical pulp refining in the inner area of a refiner disc gap by studying inter-fibre refining and by calculating the distribution of energy consumption in the refiner disc gap. The energy consumption of thermomechanical pulping process is very high although theoretically a small amount of energy is needed to create new fibre surfaces. Mechanisms of refining have been widely studied in order to understand the high energy consumption of the process, however, phenomena in the inner area of disc gap has had less attention. It is likely that this important position is causing high energy consumption due to the high residence time of pulp located there. The power distribution as a function of the refiner disc gap was calculated in this work. The calculation was based on mass and energy balances, as well as temperature and consistency profiles determined by mill trials. The power distribution was found to be dependent on segment geometry and the refining stage. However, in the first stage refiner with standard refiner segments, a notable amount of power was consumed in the inner area of the disc gap. Fibre-to-fibre refining is likely to be the most important mechanism in the inner area of disc gap from the point of view of energy consumption. In this work the inter-fibre refining was studied using equipment for shear and compression. Fibre-to-fibre refining was found to be an effective way to refine fibres from coarse pulp to separated, fibrillated and peeled fibres if frictional forces inside the compressed pulp were high enough. It was proposed that high energy of today’s thermomechanical pulping process could derive from too low frictional forces that heated pulp and evaporated water without any changes in fibre structure. The method to calculate power distribution and results of fibre-to-fibre refining experiments may give ideas for developing today’s thermomechanical pulp refiners’ or for developing totally new energy saving mechanical pulping processes.

M.Ing. / In a country that ranks forty seventh on a list of fifty countries in a world competitive survey economic growth should be a high priority in South Africa. The main player in South Africa's energy industry took up the gauntlet and is moving to economic growth with the vision 'to provide the world's cheapest electricity for growth and prosperity." Competition was introduced among the electricity producers by a process called trading and brokering. Majuba power station, the most expensive electricity producer on the South African grid, was left out in the cold. Management of Majuba is challenged to derive resourceful strategies to ensure sustained profitability. These strategies will require a study into world trends to enable them to be more competitive. Crystal ball gazing is not needed to know that major restrictions on pollution of the atmosphere by industry will be curbed by stringent legislation. The current electrification programme in South Africa is bound to impact the shape of the daily load curve. Labour cost and the rate of inflation have been increasing and can be expected to keep on rising in the foreseeable future. It is important to know what macro effect these factors will have on the South African power industry. Majuba must be able to identify the changes lurking on the horizon and have contingency plans in place to meet these challenges. In this work different types of plant needed to meet the daily load demand are researched from literature. It is then compared to the types of plant installed in South Africa. This leads to the conclusion that the installed plant in South Africa is not sufficient to meet the daily demand effectively. A case study is done on Majuba Power Station that has been operating in a two shifting mode since December 1996. This means that the units is started every day to be on full load in time for morning peak and then shut down after evening peak. It is also shown that this mode of operation is proffitable for a relatively expensive power generator.

<p>Doktorskom disertacijom je dokazano da postojeće metode detekcije i identifikacije loših podataka nisu primenjive na distributivne mreže usled njihovih specifičnosti u stepenu redundanse merenja i broja pseudo merenja. Dodatno, razvijeni su algoritmi detekcije loših oblasti primenom dekuplovanog Hi-kvadrat testa, identifikacije loših merenja primenom novo definisanih izbeljenih reziduala, estimacije fazne konektivnosti primenom uslovnih ograničenja u estimatoru stanja, i korekcije pseudo merenja primenom informacija sa pametnih brojila. Navedeni algoritmi su specijalizovani za distributivne mreže i verifikovani primenom na dva test sistema.</p> / <p>The doctoral dissertation has demonstrated that conventional bad data detection and<br />identification methods cannot be efficiently applied in distribution networks, due to<br />their characteristics such as low measurement redundancy, number of pseudo<br />measurements and level of measurements correlation. In addition, the doctoral<br />dissertation described newly developed algorithms for bad area detection based on<br />decoupled Chi-squares test, bad data identification using newly defined whitened<br />residuals, estimation of phase connectivity by extension of state estimation with<br />conditional constraints and correction of pseudo measurements using AMI data. The<br />mentioned algorithms are specialized for distribution networks and verified through<br />simulation on two test systems.</p>

A research report submitted in partial partial compliance compliance with the requirements for the Master's Diploma in Technology: Electrical Engineering, M.L.Sultan Technikon, 1995. / The purpose of this study is to investigate the most cost effective way of electrifying rural areas in the Transkei concentrating in the district of Lady Frere. One Administrative Area (A.A) was used for research. Questionnaires were send to people of this area where a like rat format was followed. For the purpose of this study, 20 families were randomly selected for investigation. / M

Electrical transmission and distribution systems of most concern are based on keeping system working within its operational thresholds considering as little loss as possible. For this purpose, several electrical and electronics equipments, mostly automatic ones have been used, including voltage regulators, capacitor banks, synchronous compensators and more recently in ongoing researches, FACTS devices (Flexible Alternative Current Transmission Systems), also called D-FACTS (Distributed FACTS), according to some authors, when applied to electrical distribution systems. With FACTS it is possible to get operational thresholds regulation more precisely, because its parameters adjustment is continuous (not discrete) and it is accomplished automaticaly. Considering these issues, this work aims at proposing optimal allocation and ajustment of STATCOM (Static Synchronous Compensator), SSSC (Static Synchronous Series Compensator) and UPFC (Unified Power Flow Controller) devices in distribution systems in order to minimize technical losses. For its accomplishment, genetic algorithms were used for their acknowledged efficacy at solving optimization problems in electrical systems. The load flow program here developed uses Power Summation Method (PSM) for its best performance at distribution systems. Mathematic models of devices were presented in details so that the inclusion of PSM controllers has been established. The proposed algorithm was applied to 34, 37, 66 and 104 nodes test feeders and systems were simulated with and without FACTS devices so as to enable comparison. / Em sistemas elétricos de transmissão e distribuição, grande parte das preocupações está em manter o sistema operando dentro de seus limites operacionais com a menor parcela de perdas possível. Para esse fim, vários equipamentos elétricos e eletrônicos, grande parte automatizados, são usados. Entre eles, estão os reguladores de tensão, bancos de capacitores, compensadores síncronos e, mais recentemente em estudos, os dispositivos FACTS (Flexible Alternative Current Transmission Systems), também chamados por alguns autores de D-FACTS (Distributed FACTS) quando aplicados em sistemas de distribuição de energia elétrica. Com os FACTS é possível obter-se uma regulação mais precisa dos limites operacionais do sistema elétrico, pois o ajuste de seus parâmetros é contínuo (e não discreto) e realizado de forma automática. Neste trabalho, propõe-se realizar a alocação e ajuste ótimos dos dispositivos STATCOM (Static Synchronous Compensator), SSSC (Static Synchronous Series Compensator) e UPFC (Unified Power Flow Controller) em sistemas de distribuição de modo a minimizar as perdas técnicas. Para isso, são utilizados algoritmos genéticos por sua já conhecida eficácia em problemas de otimizaçãoem sistemas elétricos. O programa de fluxo de carga desenvolvido utiliza o Método da Soma de Potências (MSP), por seumelhor desempenho em sistemas de distribuição. Os modelos matemáticos dos dispositivos foram apresentados detalhadamente, de forma que a inclusão dos controladores no MSP foi claramente estabelecida. O algoritmo proposto foi aplicado em alimentadoresteste de 34, 37, 66 e 104 barras e os sistemas foram simulados com e sem a presença dos dispositivos para efeito de comparação.

Orientador: Walmir de Freitas Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-27T12:29:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinto_AdrianoCosta_M.pdf: 2073375 bytes, checksum: e1c68a8598816ca4909e74ba53dee76d (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A crescente demanda por energia elétrica, por vezes em ritmo mais acelerado que os investimentos em expansão das redes de distribuição, tem levado as distribuidoras a operarem próximo aos limites aceitáveis, o que torna toda a operação da rede mais complexa. Um dos desafios atuais é estabelecer um efetivo controle de tensão e potência reativa (Volt/var) na rede buscando melhorar o nível de operação e de eficiência energética da rede. Muitas propostas para encontrar a solução do problema partiram de uma abordagem de forma desacoplada: o controle de tensão e o controle de potência reativa foram resolvidos separadamente. Neste trabalho, porém, foram estudados métodos de solução do problema visando à segurança da operação e à otimização global dos recursos da rede de modo integrado, ou seja, considerando a dependência entre tensão e potência reativa. Na literatura, grande parte dos trabalhos reportam soluções baseadas em modelos elétricos da rede de distribuição. Os métodos estudados nessa dissertação são baseados em técnicas de aprendizado de máquina com o objetivo de construir um modelo capaz de utilizar apenas as medições de tensão e corrente provenientes dos medidores instalados ao longo da rede e obter o melhor despacho dos ajustes dos dispositivos de controle, sem a necessidade de um modelo elétrico do sistema. A grande vantagem de não depender dos dados e modelo elétrico do sistema está associada às imprecisões tipicamente existentes na base de dados elétricos das concessionárias de distribuição de energia elétrica. Neste contexto, primeiramente, propõe-se o uso de aprendizado por reforço, no qual o agente interage com a rede enquanto acumula experiência de operação dos controles. A implementação através do algoritmo Q-Learning permite a construção de um operador virtual da rede de distribuição a partir dos dados provenientes dos medidores instalados em determinadas barras do sistema, dos quais é extraído o estado corrente da condição de carregamento da rede. Os principais aspectos da aplicação do método ao problema de controle integrado de tensão e potência reativa são simulados em redes típicas e as capacidades de aplicação prática ao cenário atual do sistema elétrico são discutidas. Em uma segunda etapa, propõe-se utilizar um algoritmo de aprendizado supervisionado através de Máquinas de Vetores de Suporte (em inglês, Support Vector Machine ¿ SVM), uma técnica eficientemente aplicada a problemas de mineração de dados. O modelo é implementado através de técnicas de classificação, que extraem características relevantes nos conjuntos de dados, a fim de otimizar a operação da rede para cada condição de carregamento, eliminando a necessidade de repetir o treinamento do modelo ou calcular uma nova solução do problema de otimização a cada novo cenário. Discute-se o desempenho do método baseado em SVM para diferentes características de entrada. Investiga-se ainda a generalização do modelo proposto na presença de ruídos nos dados e no caso de reconfiguração da rede. Estudos em sistemas típicos de distribuição mostram que o método proposto é eficiente na solução de problemas práticos do dia-a-dia das concessionárias, principalmente em ambientes com grande volume de dados / Abstract: The growing demand for electricity, sometimes at a faster rate than investments in distribution network expansion, has led utilities operating close to acceptable limits, which makes the network operation more complex. One of current challenges is to establish an effective voltage and reactive power control, improving the operation as well as the efficiency of the distribution network. There are many methods reported to find a solutions for the voltage and reactive power problem. Most of them have adopted a decoupled form, solving the voltage control and reactive power (Volt/var) control separately. However, in this work, methods for the problem solution aiming the operation safety and the global assets optimization are approached in an integrated fashion, i. e., considering the dependence between voltage and reactive power. Most papers reports solution based on electrical models of distribution network. In this dissertation, the methods studied are based on machine learning techniques aiming to build a model with directly power meter data using capability, and set optimal dispatch of controls devices adjustments, without the need of an electrical model of the system and, therefore, not susceptible to inaccuracies of the model of the distribution network under study. Firstly, it proposes a reinforcement learning use, in which the agent interacts with the network while earns control operating experience. The implementation, thought de Q-Learning algorithm allows a construction of a distribution network virtual operation from data obtained from the meters installed on buses. From the meter data, is extracted the current state of the network loading condition. The main aspects of the application of the method to the integrated voltage and reactive power control are simulated in a typical network and the possibilities of practical application in the current scenario of the electrical system are discussed. In a second step, an algorithm for supervised learning via the Support Vector Machine (SVM), a technique applied efficiently to problems in data mining is proposed. The model is implemented by classification techniques, extracting relevant features in the data sets from the power meters in order to optimize the operation of the network for each loading condition. Thus it eliminates the need to retraining model or calculating a new optimization problem solution for each new scenario. Discusses the performance based on different features for SVM model input. Also the generalization capabilities of the proposed model in the presence of noise and in the case of network reconfiguration are studied. Studies in typical distribution systems show that proposed method is a good candidate to solve the practical problem of the system, especially in large networks with large amounts of data / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica