Problemas ocasionados por perturbações na qualidade da energia elétrica (QEE) podem provocar sérios prejuízos, tanto de cunho social, quanto financeiros, aos clientes conectados ao sistema elétrico de potência como um todo. Neste contexto, os clientes que mais sofrem são os clientes industriais, pois estes possuem cargas sensíveis a vários distúrbios associados à falta da QEE. Sendo assim, para adoções de medidas preventivas, ou corretivas, que melhorem os índices de QEE, faz-se necessário um monitoramento dos sistemas elétricos que permita um melhor acompanhamento da ocorrência dos distúrbios. Nesta pesquisa é proposta a modelagem do problema de alocação ótima de monitores de QEE em sistemas de distribuição com múltiplos objetivos, os quais são: minimização do custo do monitoramento, minimização da ambiguidade topológica, maximização do monitoramento das cargas, maximização da quantidade de ramais monitorados, minimização da quantidade de afundamentos não monitorados, e maximização da redundância do monitoramento dos afundamentos. Na resolução do problema foi utilizado o Algoritmo Evolutivo Multiobjetivo com Tabelas (AEMT), adotado por ter boa capacidade de resolução com muitos objetivos. Os resultados obtidos permitiram observar que o AEMT forneceu as fronteiras de Pareto com soluções diversificadas e bem distribuídas ao longo da mesma, mostrando-se de grande relevância para o planejamento de sistemas de monitoramento da QEE em sistemas de distribuição de energia. A principal contribuição desta tese é o fornecimento de um modelo que permite às empresas de energia avaliar os investimentos que farão nos seus sistemas de monitoramento considerando seis critérios distintos, permitindo uma maior flexibilidade no estabelecimento do plano de monitoramento e uma melhor análise do custo/benefício considerando os seis aspectos abordados. / Problems arising from disturbances in power quality (PQ) can cause serious damage, both social, and financial, to customers connected to the electrical power distribution systems as a whole. In this context, the customers who suer most are industrial customers, as they have loads sensitive to various disturbances associated with the lack of PQ. Thus, in order to adopt preventive or corrective measures to improve PQ rates, it is necessary to monitor electrical systems to allow better oversight of the occurrence of disturbances. In this research, the proposal is to model the problem of optimal allocation of power quality monitors in distribution systems with multiple objectives. The multiple objectives are: minimizing the monitoring cost, minimizing ambiguities in topology, maximizing the load monitoring, maximizing the area monitoring, minimizing the voltage sag unmonitored, and maximizing the redundancy in the sag monitoring. In solving the problem, a Multiobjective Evolutionary Algorithm with Tables (MEAT) was adopted due to ability to deal with many objectives. The results show that the AMET finds a set of ecient solutions that are diversified and well-distributed along the Pareto Front, and that they are highly relevant for planning of PQ monitoring systems in electrical power distribution systems. The main contribution of this thesis is to provide a model that allows utilities better evaluate investments that they will make in their monitoring systems comprising six dierent criteria, allowing greater flexibility in establishing the monitoring plan and a better analysis of cost/benefit considering the six aspects.

Nesta tese de doutorado, a estabilidade a pequenas perturbações é estudada sob a ótica dos sistemas de distribuição de energia elétrica com geradores síncronos distribuídos. Duas peculiaridades específicas destes sistemas são abordadas: o desequilíbrio da carga e da rede e a proximidade das cargas aos geradores. Em relação ao primeiro tópico, duas abor dagens são propostas para o estudo de estabilidade a pequenas perturbações em sistemas com desequilíbrio da carga, uma delas baseada na estimação modal a partir de dados obtidos através de medições ou simulações no domínio do tempo, e a outra baseada na modelagem fasorial do sistema com desequilíbrio da carga e posterior linearização do sistema algébrico-diferencial não-linear obtido. Em relação ao segundo tópico, constatam-se nesta tese que as oscilações eletromecânicas podem induzir certos fenômenos de qualidade de energia, notadamente as flutuações de tensão. Nesta tese, uma estrutura é proposta e critérios são definidos para o estudo destas flutuações induzidas por problemas tipicamente relacionados à estabilidade, considerando o estudo de perturbações isoladas e também o estudo estatístico de perturbações. Através desta análise, é proposto também um procedimento de projeto de controladores de amortecimento com critérios bem definidos para auxiliar na mitigação destas flutuações de tensão induzidas por oscilações eletromecânicas. Tal procedimento de projeto é complementar aos índices de desempenho do sistema dinâmico tipicamente utilizados para o projeto destes controladores em sistemas de transmissão. Os significativos avanços em ambos os tópicos abordados abriram um vasto campo de trabalho a ser estudado do ponto de vista da estabilidade a pequenas perturbações de sistemas de distribuição com geradores síncronos distribuídos. / In this thesis, the small-signal stability is studied from the perspective of power distribution systems with distributed synchronous generators. Two specific peculiarities of these systems are addressed: the load and network unbalance, and the proximity of loads to generators. Regarding the first topic, two approaches are proposed to the small-signal stability study of power systems with load unbalance, one based on modal estimation through data obtained from measurements or time-domain simulations, and another one based on a phasorial model of the system with load unbalance and later linearization of the differential-algebraic nonlinear system obtained. Regarding to the second topic, it is observed in this thesis that electromechanical oscillations can induce certain power quality phenomena, notably voltage fluctuations. In this thesis, a structure is proposed and criteria are defined to the study of these fluctuations induced by typical stability problems, considering the study of isolated perturbations and also the statistical study of perturbations. Through this analysis, a procedure for the design of power system stabilizers with clearly defined criteria is also proposed to assist in mitigating the voltage fluctuations induced by electromechanical oscillations. This design procedure is complementary to the stability criteria currently used in the design of power system stabilizers for power transmission systems. The significant advances in both studied topics have also opened a large research field related to the small-signal stability of power distribution systems with distributed synchronous generators.

Electric power distribution network is an important part of electrical power systems for delivering electricity to consumers. Electric power utilities worldwide are increasingly adopting the computer aided monitoring, control and management of electric power distribution systems to provide better services to the electrical consumers. Therefore, research and development activities worldwide are being carried out to automate the electric power distribution system. The power distribution system consists of a three-phase source supplying power through single-, two-, or three-phase distribution lines, switches, and transformers to a set of buses with a given load demand. In addition, unlike transmission systems, single-, two-, and three-phase sections exist in the network and single-, two-, and three-phase loads exist in the distribution networks. Further, most distribution systems are overhead systems, which are susceptible to faults caused by a variety of situations such as adverse weather conditions, equipment failure, traffic accidents, etc. When a fault occurs on a distribution line, it is very important for the utility to identify the fault location as quickly as possible for improving the service reliability. Hence, one of the crucial blocks in the operation of distribution system is that of fault detection and it’s location. The achievement of this objective depends on the success of the distribution automation system. The distribution automation system should be implemented quickly and accurately in order to isolate those affected branches from the healthy parts and to take alternative measures to restore normal power supply. Fault location in the distribution system is a difficult task due to its high complexity and difficulty caused by unique characteristics of the distribution system. These unique characteristics are discussed in the present work. In recent years, some techniques have been discussed for the location of faults, particularly in radial distribution systems. These methods use various algorithmic approaches, where the fault location is iteratively calculated by updating the fault current. Heuristic and Expert System approaches for locating fault in distribution system are also proposed which uses more measurements. Measurements are assumed to be available at the sending end of the faulty line segment, which are not true in reality as the measurements are only available at the substation and at limited nodes of the distribution networks through the use of remote terminal units. The emerging techniques of Artificial Intelligence (AI) can be a solution to this problem. Among the various AI based techniques like Expert systems, Fuzzy Set and ANN systems, the ANN approach for fault location is found to be encouraging. In this thesis, an ANN approaches with limited measurements are used to locate fault in long distribution networks with laterals. Initially the distribution system modeling (using actual a-b-c phase representation) for three-, two-, and single-phase laterals, three-, two-, and single- phase loads are described. Also an efficient three-phase load flow and short circuit analysis with loads are described which is used to simulate all types of fault conditions on distribution systems. In this work, function approximation (FA) is the main technique used and the classification techniques take a major supportive role to the FA problem. Fault location in distribution systems is explained as a FA problem, which is difficult to solve due to the various practical constraints particular to distribution systems. Incorporating classification techniques reduce this FA problem to simpler ones. The function that is approximated is the relation between the three-phase voltage and current measurements at the substation and at selected number of buses (inputs), and the line impedance of the fault points from the substation (outputs). This function is approximated by feed forward neural network (FFNN). Similarly for solving the classification problems such as fault type classification and source short circuit level classification, Radial Basis Probabilistic Neural Network (RBPNN) has been employed. The work presented in this thesis is the combinational use of FFNN and RBPNN for estimating the fault location. Levenberg Marquardt learning method, which is robust and fast, is used for training FFNN. A typical unbalanced 11-node test system, an IEEE 34 nodes test system and a practical 69- bus long distribution systems with different configurations are considered for the study. The results show that the proposed approaches of fault location gives accurate results in terms of estimated fault location. Practical situations in distribution systems such as unbalanced loading, three-, two-, and single- phase laterals, limited measurements available, all types of faults, a wide range of varying source short circuit levels, varying loading conditions, long feeders with multiple laterals and different network configurations are considered for the study. The result shows the feasibility of applying the proposed method in practical distribution system fault diagnosis.

[pt] O objetivo desta pesquisa é classificar o perfil de pagamento dos consumidores não-residenciais de energia elétrica, considerando conhecimento armazenado em base de dados de distribuidoras de energia elétrica. A motivação para desenvolvê-la surgiu da necessidade das distribuidoras por um modelo de suporte a formulação de estratégias capazes de reduzir o grau inadimplência. A metodologia proposta consiste em um sistema inteligente híbrido composto por módulos intercomunicativos que usam conhecimentos armazenados em base de dados para segmentar consumidores e, então, atingir o objetivo proposto. O sistema inicia-se com o módulo neural, que aloca as unidades consumidoras em grupos conforme similaridades (valor fatura, consumo, demanda medida/demanda contratada, intensidade energética e peso da conta no orçamento), em sequência, o módulo bayesiano, estabelece um escore entre 0 e 1 que permite predizer o perfil de pagamento das unidades considerando os grupos gerados e os atributos categóricos (atividade econômica, estrutura tarifária, mesorregião, natureza jurídica e porte empresarial) que caracterizam essas unidades. Os resultados revelaram que o sistema proposto estabelece razoável taxa de acerto na classificação do perfil de consumidores e, portanto, constitui uma importante ferramenta de suporte a formulação de estratégias para combate à inadimplência. Conclui-se que, o sistema híbrido proposto apresenta caráter generalista podendo ser adaptado e implementado em outros mercados. / [en] The objective of this research is to classify the non-residential electricity customer payment profiles regarding the knowledge stored in electricity distribution utilities databases. The motivation for development of the work from the need of electricity distribution by a support model to formulate strategies for tackling non-payment and late payment. The proposed methodology consists of a hybrid intelligent system constituted by intercommunicating modules that use knowledge stored in database to customer segmentation and then achieve the proposed objective. The system begins with the neural module, which allocates the consuming units in groups according to similarities (bill amount, consumption, measured demand/contracted demand, energy intensity and share of the electricity bill in the customer s income), in sequence, the Bayesian module establishes a score between 0 and 1 that allows to predict what payment profile of the units considering the generated groups and categorical attributes (business activity, tariff type, business size, mesoregion and company s legal form) that characterize these units. The results showed that the proposed system provides a reasonable success rate when classifying customer profiles and thus constitutes an important tool in the formulation of strategies for tackling non-payment and late payment. In conclusion, the hybrid system proposed here is a generalist one and could usefully be adapted and implemented in other markets.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-09-21T17:53:15Z No. of bitstreams: 1 cristianogomescasagrande.pdf: 637689 bytes, checksum: 8110c0aa199d98fa3f68855ccb257b82 (MD5) / Approved for entry into archive by Diamantino Mayra (mayra.diamantino@ufjf.edu.br) on 2016-09-26T20:27:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 cristianogomescasagrande.pdf: 637689 bytes, checksum: 8110c0aa199d98fa3f68855ccb257b82 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-26T20:27:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 cristianogomescasagrande.pdf: 637689 bytes, checksum: 8110c0aa199d98fa3f68855ccb257b82 (MD5) Previous issue date: 2010-08-13 / A necessidade de redução do custo associado à operação dos sistemas de distribuição de energia elétrica tem se tornado cada vez mais imperativa no cenário do setor energético. Uma das principais alternativas para resolver este problema é a minimização de perdas de potência ativa nos alimentadores de distribuição. A fim de reduzir as perdas, algumas práticas têm sido adotadas, como a alocação de capacitores em pontos estratégicos do sistema, bem como o ajuste de tapes de transformadores e reconfiguração de redes de distribuição. A solução de problemas desse tipo envolve complexos algoritmos de otimização não linear inteira mista. Nesse contexto, este trabalho apresenta uma técnica especializada baseada na meta-heurística colônia de formigas para solucionar o problema de minimização de perdas nos sistemas de distribuição de energia elétrica através da alocação ótima de capacitores combinada ao ajuste de tapes, além de considerar restrições de violação de tensão. O algoritmo desenvolvido propõe modificações na estrutura básica do problema, a fim de obter resultados melhores. A metodologia proposta é aplicada a sistemas encontrados na literatura e resultados são comparados com outros métodos. / The reduce the cost associated with the operation of electric power distribution systems has become increasingly imperative in the setting of the energy sector. One of the main alternatives to solve this problem is to minimize power losses in distribution feeders. In order to reduce losses, some practices have been adopted, such as the allocation of capacitors at strategic points in the system as well as LTC adjustment and reconfiguration of distribution networks. The solution of such problems involves complex algorithms for nonlinear mixed integer optimization. Therefore, this paper presents a specialized technique based on meta-heuristic ant colony optimization to solve the problem of minimizing losses in electric power distribution systems through the optimal capacitor placement combined with the LTC adjustment, and consider constraints voltage violation. This algorithm proposes changes to the basic structure of the problem in order to obtain better results. The proposed methodology is applied to systems found in the literature and results are compared with other methods.

No description available.

Orientador: Jose Sanches Mantovani / Resumo: Neste trabalho propõem-se metodologias para realizar o planejamento de sistemas de distribuição de energia elétrica de média tensão (MT), baixa tensão (BT) e o planejamento integrado de sistemas de média e baixa tensão (MT/BT). Nos modelos de funções objetivos considerados minimizam-se os custos associados à construção, expansão, operação e confiabilidade das redes de MT, BT e MT/BT, considerando a presença de geradores distribuídos e variáveis de natureza estocástica. A geração distribuída presente no planejamento de sistemas de distribuição é avaliada através de metodologias de geração de cenários e análise de risco. Como método de busca de soluções para o problema de planejamento dos sistemas de distribuição é proposta a meta-heurística de busca em vizinhança variável GVNS (General Variable Neighborhood Search). A meta-heurística GVNS trabalha com uma série de estruturas de vizinhanças que permitem explorar o espaço de busca de forma eficiente através dos critérios de diversificação e intensificação, aumentando a probabilidade de obter soluções que não sejam ótimos locais. No planejamento integrado MT/BT, as soluções obtidas são analisadas através de um fluxo de potência integrado entre as redes de MT e BT, considerando as relações de conexão dos transformadores entre estes sistemas. Os algoritmos propostos relacionados ao planejamento de sistemas MT, BT e MT/BT são implementados em linguagem de programação C++ e testado em diferentes sistemas testes de MT (54 barras e 182... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Submitted by DIOGO RUPOLO null (rupolo.diogo@gmail.com) on 2017-09-08T14:50:14Z No. of bitstreams: 1 Tese Final Diogo Rupolo.pdf: 4125842 bytes, checksum: 60d451cc4d13afb90cca7e443d7436b1 (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-09-11T20:51:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rupolo_d_dr_ilha.pdf: 4125842 bytes, checksum: 60d451cc4d13afb90cca7e443d7436b1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-11T20:51:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rupolo_d_dr_ilha.pdf: 4125842 bytes, checksum: 60d451cc4d13afb90cca7e443d7436b1 (MD5) Previous issue date: 2017-08-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho propõem-se metodologias para realizar o planejamento de sistemas de distribuição de energia elétrica de média tensão (MT), baixa tensão (BT) e o planejamento integrado de sistemas de média e baixa tensão (MT/BT). Nos modelos de funções objetivos considerados minimizam-se os custos associados à construção, expansão, operação e confiabilidade das redes de MT, BT e MT/BT, considerando a presença de geradores distribuídos e variáveis de natureza estocástica. A geração distribuída presente no planejamento de sistemas de distribuição é avaliada através de metodologias de geração de cenários e análise de risco. Como método de busca de soluções para o problema de planejamento dos sistemas de distribuição é proposta a meta-heurística de busca em vizinhança variável GVNS (General Variable Neighborhood Search). A meta-heurística GVNS trabalha com uma série de estruturas de vizinhanças que permitem explorar o espaço de busca de forma eficiente através dos critérios de diversificação e intensificação, aumentando a probabilidade de obter soluções que não sejam ótimos locais. No planejamento integrado MT/BT, as soluções obtidas são analisadas através de um fluxo de potência integrado entre as redes de MT e BT, considerando as relações de conexão dos transformadores entre estes sistemas. Os algoritmos propostos relacionados ao planejamento de sistemas MT, BT e MT/BT são implementados em linguagem de programação C++ e testado em diferentes sistemas testes de MT (54 barras e 182 barras), BT (76 barras) e MT/BT (172 e 412 barras), sob diferentes cenários operacionais. / This work proposes methodologies for the planning of medium voltage (MV), low voltage (LV), and integrated planning of medium and low voltage (MV/LV) systems. In the objective function models are considered the costs associated with the construction, expansion, operation and reliability of MV, LV and integrated MV/LV networks. Distributed generators and stochastic variables are also considered in the models. The distributed generation present in the planning of distribution systems is evaluated through methodologies of scenario generation and risk analysis. As a method of finding solutions to the problem of distribution system planning, the GVNS metaheuristic (General Variable Neighborhood Search) is proposed. The metaheuristic GVNS works with a series of neighborhood structures that allow to explore the search space efficiently through diversification and intensification criteria, increasing the probability of obtaining solutions that are not local optimum. In integrated MV/LV planning, the solutions obtained are analyzed through an integrated power flow between the MV and LV networks, considering the connection ratios of the transformers between these systems. The proposed algorithms related to the planning of MV, LV and integrated MV/LV systems are implemented in C ++ programming language and tested in different distribution systems, MV (54 and 182 bus), LV (76 bus) and MV/LV (172 and 412 bus), under different operating scenarios.