Localizadores de faltas são dispositivos designados para determinar a localização do ponto de incidência de faltas em linhas de transmissão dos sistemas elétricos de potência. Esta localização possibilita uma restauração mais rápida da operação de um sistema elétrico, contribuindo assim para um alto grau de continuidade no fornecimento de energia. Este trabalho apresenta um estudo comparativo entre duas abordagens distintas para localização digital de faltas. Os métodos se distinguem quanto à natureza dos dados de entrada. Um dos métodos utiliza dados disponíveis apenas em um único terminal, enquanto que o outro, utiliza dados provenientes dos dois terminais da linha de transmissão. As teorias fundamentais de ambas as técnicas são estudadas e simulações computacionais das mesmas são extensivamente testadas utilizando-se dados provenientes de uma simulação das linhas de transmissão sob falta. / Fault locators are devices designed to pinpoint the location of the fault on transmission lines of electric power systems. This location allows a fast restoration of the power system operation, contributing to a high level of continuity on power delivery. This work shows a comparative study between two digital fault locator approaches. The methods differ on the nature of input data. One of the methods uses data available from only one end, while the other uses data from the both ends of the transmission line. The fundamental theories of the two techniques will be studied, and computacional simulations are extensively tested with data obtained from simulation of faulted transmission lines.

Neste trabalho propõe-se um método de análise de observabilidade para estimação de estados e parâmetros em sistemas elétricos de potência, baseado nas equações normais. O método fundamenta-se na fatoração triangular da matriz ganho aumentada e nos conceitos de caminhos de fatoração. O mesmo utiliza rotinas já existentes no processo de estimação, sendo simples, de fácil implementação, rápida execução e não exige a solução de equações algébricas. Para comprovar a sua eficiência vários testes foram realizados, utilizando os sistemas de 6, 14 e 30 barras do IEEE, tendo sido satisfatórios os resultados obtidos. / In this work we propose a method of observability analysis for states and parameters estimation in electric power systems, based on the Normal Equations. The method is based on triangular factoration of the augmented gain matrix and on the concepts of factoration paths. It uses routines that there exist in the estimation process. These routines are simple, of easy implementation, fast execution and it doesn\'t demand the solution of algebraic equations. To prove your efficiency several tests were accomplished, using the 6, 14 and 30-bus IEEE test systems. The obtained results were satisfactory.

Através da análise de estudos de otimização e simulação, considerando a operação energética das usinas existentes na cascata do rio Paranapanema, situada na região sudoeste do estado de São Paulo, mostrou-se que a operação do sistema, baseada em regras de operação obtidas através da otimização da cascata, resulta em ganhos significativos de geração e de energia armazenada, proporcionando, desse modo, uma melhor utilização de recursos hidrológicos, bem como uma condição final de armazenamento mais favorável, implicando uma operação mais eficiente e confiável de todo o sistema. / Through the analysis of optimization and simulation studies regarding the energy operation of the existing plants in the Paranapanema river, situated in the southwestern region of the state of São Paulo, Brazil, it was shown that the system operation, based on operation rules achieved considering the cascate optimization, yields significant gains of generation and stored energy in the system, therefore providing a better use of the available hydrologic resources, as well as a more favorable final storage level for each plant, which implies in a more efficient and reliable operation of the whole set.

Este trabalho apresenta a aplicação de Redes Neurais Artificiais (RNAs) como um classificador de padrões para as operações do relé de distância. As grandezas analisadas referem-se aos valores trifásicos de tensões e correntes do sistema elétrico, incluindo a seqüência zero. Para a obtenção dos valores amostrais da linha de transmissão em condição faltosa, valores estes utilizados como entradas para as arquiteturas de RNAs em seus processos de treinamento e teste, utilizou-se do software Alternative Transients Program - ATP. Para se observar o desempenho do relé de distância implementado, duas formas de análise dos valores trifásicos foram adotadas. Uma utilizando-se como entrada os cinco valores amostrados em meio ciclo pós-falta do sinal analisado e a segunda, pelo emprego da magnitude dos fatores de tensões e correntes, incluindo a seqüência zero. A função da rede neural implementada é de capturar o conhecimento da correta atuação do relé de distância, para posteriormente atuar com melhores resultados frente às situações de operações que por ventura venham a ocorrer. Para criar, treinar (obtenção dos pesos associados como saída) e testar as arquiteturas de RNAs, utilizou-se do software Stuttgard Neural Network Simulator (SNNS). Dos resultados encontrados comenta-se o desempenho do relé de distância implementado frente às duas abordagens anteriormente descritas. Do uso de RNAs como um classificador de padrões, observa-se uma melhora no desempenho do sistema de proteção, alcançando-se uma definição de 96% do comprimento da linha de transmissão como sendo a zona de proteção primária do relé de distância digital. / This work demonstrates the use of Artificial Neural Networks (ANNs) theory as a pattern classifier for a distance relay operation. The approach utilizes the magnitudes of the three phase voltage and current phasors (including the zero sequence) as inputs. The Alternative Transients Program (ATP) software is used to generate data for the transmission line in a faulted condition both for the training process and the tests. Two different types of ANN architecture, concerning the input data, are taken into account. The main objective was to analyse the relay performance considering each of them. One approach utilises the five post-fault samples as inputs. The other one employs the magnitudes of the three phase voltage and current phasors (including the zero sequence) as inputs. The implemented neural network should capture the knowledge for the correct relay operation facing the different network conditions. A comparison of how well the schemes performed is carried out. The Stuttgard Neural Network Simulator (SNNS) was used to create the ANN diagram, train it and obtain the weights as an output. An improvement concerning the use of ANNs for distance protection purposes is found. Through the use of ANN as a pattern classifier, a reach of 96% of the transmission line length as the relay primary protection zone was implemented in this work.

As regras de operação adotadas para cada reservatório de um sistema hidroelétrico composto por várias usinas em cascata podem alterar de forma significativa a quantidade total de energia produzida. A regra de operação de reservatórios (ROR) mais adotada atualmente é a da operação em paralelo, segundo a qual os reservatórios mantêm o mesmo percentual em volume de armazenamento. Esta regra é reconhecidamente inconveniente, não refletindo a realidade operativa das usinas. No sistema brasileiro adota-se também a regra de operação em paralelo por faixas, onde agora os reservatórios são divididos em faixas e dentro destas opera-se em paralelo. Este método gera o problema de se determinar faixas convenientes para as usinas, de acordo com suas posições na cascata, o que ainda não foi feito de forma eficiente. A determinação das ROR para usinas hidroelétricas em cascata tem uma grande importância para o planejamento da operação energética de sistemas hidrotérmicos de potência. Ela é necessária no procedimento de agregação para obtenção do reservatório equivalente de energia assim como para estabelecer políticas de defluência utilizadas nos modelos de simulação, tendo um papel importante na metodologia de operação do Sistema Brasileiro. Neste trabalho, faz-se uma análise do comportamento ótimo dos reservatórios em cascata através de um modelo determinístico de otimização não-linear a usinas individualizadas. A seguir propõe-se um método para a obtenção de regras de operação otimizadas de reservatórios que estabelece uma relação entre o estado individual de armazenamento dos reservatórios e o estado agregado de armazenagem do sistema. Estas regras são representadas por curvas ou equações que procuram refletir, em média, as condições de operação ótima do sistema, reproduzindo desta forma uma operação mais próxima da real. Finalmente, faz-se uma comparação das ROR\'s assim obtidas e a regra de operação em paralelo, através da simulação da operação de um subsistema do Sistema Sudeste Brasileiro, e também pela montagem de reservatórios equivalentes de energia com as duas regras, mostrando-se em ambos os casos a melhor adequação das novas regras. / The operation rules adopted for each reservoir of a hydroelectric system, compound by several power plants in cascade, can modify, in a significant way, the total quantity of produced energy. The parallel operation is nowadays the most used reservoir operation rule (ROR). By this all the reservoirs maintain the same percentage of the total volume. This is a recognized improper rule that does not represent the operation reality of the power plants. The determination of the ROR\'s for cascade hydroelectric power plants is of great importance for the energetic operation planning of the hydroelectric power systems. The ROR\'s are necessary in the aggregation process for obtaining the composite representation of a multireservoir hydroelectric system ad also to give the flow down decision in the simulation models. Therefore, these rules are very important in the Brazilian System operation methodology. In this work the optimal behavior of cascade reservoirs is analyzed through a deterministic non-linear optimization model with individual representation of the power plant. Then, a method for this acquisition of optimized ROR\'s is proposed. In these rules a relationship between the reservoirs\' storage individual state and the system storage aggregate state is found. These rules are represented by curves or equations that aim to reflect, in average, the conditions of the system optimal operation, in this way representing an operation closer to reality. Finally, using a subsystem of the Brazilian Southeast System, a comparison of the obtained ROR\'s and parallel rule is made. Also, a composite representation is made with the two rules. In both cases the better behavior of the new rules is demonstrated.

Transformadores de potência são equipamentos essenciais no sistema elétrico de potência, alterando os níveis de tensão para interligar os sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. Neste trabalho são relacionados e descritos os principais modos de falha normalmente verificados em transformadores, associados ao levantamento estatístico que compõe um banco de dados elaborado a partir de perícias realizadas entre os anos de 2.000 e 2.008 para companhias seguradoras. É apresentada e desenvolvida uma análise de falhas verificadas em cerca de uma centena de transformadores com diferentes tipos de aplicação, classes de tensão e níveis de potência. O objetivo do estudo é contribuir com um melhor entendimento de causas de falhas e os tipos de transformadores mais suscetíveis a cada uma delas. / Power transformers are essential equipment in the electric system by changing the voltage levels in order to connect generation, transmission and distribution systems of electric energy. In this study are related and described the most common failure modes in transformers, associated with the statistical statement that makes up a database developed from expertise held between the years 2000 and 2008 for insurance companies. It is presented and developed an analysis of failures found in around a hundred transformers with different types of application, classes of voltage and power levels. The objective of the study is to contribute to a better understanding of the causes of failures and the transformers types most susceptible to each one.

A utilização crescente de equipamentos eletro-eletrônicos sensíveis a interferências e a adoção de novos critérios para avaliação da qualidade da energia fornecida têm resultado em um aumento do número de pesquisas desenvolvidas com o objetivo de se obter informações a respeito das características das sobretensões em redes de baixa tensão. Isto motivou a realização deste trabalho, que teve por objetivo analisar as sobretensões causadas por descargas atmosféricas próximas a redes secundárias. O estudo trata inicialmente das tensões transferidas para a rede de baixa tensão, via transformador, devido a tensões induzidas no primário. Para tal são utilizados resultados experimentais obtidos em modelo de linhas de distribuição em escala reduzida e também medições de tensões induzidas por descargas naturais em uma linha especialmente construída para estudo do fenômeno. Com o uso de um modelo de transformador de distribuição típico, de validade comprovada para avaliação de surtos transferidos, são analisadas as tensões transferidas para a rede secundária considerando-se diversas formas de onda no primário. Posteriormente são calculadas as tensões induzidas nas redes de baixa tensão por descargas incidentes em suas proximidades através do 'Extended Rusck Model' (ERM) – modelo de validade comprovada por meio de centenas de comparações entre tensões induzidas medidas e calculadas. O trabalho discute as influências, nas tensões induzidas, do modo de representação do transformador e das cargas conectadas ao secundário, valor da resistência de terra, amplitude e velocidade de propagação da corrente no canal, etc. A comparação entre as tensões induzidas em linhas convencionais e multiplexadas também é realizada. É analisado também o uso de dispositivos de proteção contra surtos na rede multiplexada tendo em vista a redução das amplitudes das tensões induzidas. Por fim são feitas comparações entre tensões induzidas e tensões transferidas via transformador à rede secundária considerando a mesma descarga atmosférica. / The growing use of electric and electronic equipment prone to electromagnetic interferences and the adoption of new criteria for evaluating the quality of the power supplied have increased the number of studies developed in order to obtain information regarding the characteristics of overvoltages on low-voltage networks. Such fact has motivated the development of this work, which aimed at analyzing overvoltages caused by lightning discharges near secondary networks. The study first covers voltages transferred to the low-voltage network through the transformer due to induced voltages on its primary terminals. In order to accomplish that, experimental results obtained on a reduced scale model are used, as well as measurements of natural lightning induced voltages on a line specially built to study the phenomena. The voltages transferred to the secondary network, considering several waveforms on the primary, are analyzed by using a typical distribution transformer model, proven valid for evaluating transferred surges. The study then presents the calculation of voltages induced on low-voltage networks by discharges on their vicinity through the 'Extended Rusck Model' (ERM) – a model that has been validated by hundreds of comparisons between measured and calculated induced voltages. This work discusses the influences on induced voltages of the manner of representing the transformer and the loads connected to the secondary, as well as grounding resistance, amplitude and stroke current propagation speed, etc. Comparisons between lightning induced voltages on open wire lines and on lines with twisted conductors are also made. The use of surge protective devices on lines with twisted conductors is analyzed, and the reduction of induced voltage amplitudes is investigated. Finally, induced voltages and voltages transferred to the secondary network through a transformer are compared, considering the same lightning discharge.

Thesis (Master of Engineering in Electrical Engineering)--Cape Peninsula University of Technology, 2018. / As the electric energy demand grows, there is a significant increase in the penetration of renewable generation (RG) in the existing electrical grid network. Interconnecting of renewable generation technologies to an existing distribution system has proven to provide various benefits such as meeting the growing load demand and its contribution to energy system decarbonisation, long-term energy security and expansion of energy access to new energy consumers in the developing urban and rural areas. However, the aim of this thesis is to conduct a study on the impacts of renewable generation on the power quality of electrical grid. Therefore, this work aims at assessing the potential effects of Distributed Generation (DG) on the operation of electric power system by modelling of harmonics and voltage distortion. With different types of renewable generation available at present, it is believed that some designs contribute significantly to electrical network’s Power Quality (PQ). After the analysis of harmonic currents (chapter 6 and 7 of this thesis) introduced by renewable generation technologies, their negative impact on the power quality of the grid is seen to be apparent at point of connection (POC) but only within controlled limits. Analytical method for modeling of harmonic interactions between the grid and aggregated distributed generation technologies are investigated using DIgSILENT Power Factory software and the results obtained are discussed.

Thesis Submitted in Partial Fulfilment of the Requirements for the Degree of Master of Technology: Electrical Engineering (Energy) in the Department of Electrical, Electronic and Computer Engineering at the Cape Peninsula University of Technology, South Africa. / In photovoltaic power systems, the DC/AC conversion efficiency depends on weather conditions causing PV inverters to operate under fluctuating input power from PV modules. The peak efficiency stated by the inverter manufacturers are often used by project designers to estimate how much power PV plants can produce. However, the varying nature of the DC input power to the inverters, occasioned by varying irradiation and temperature, leads to deviations of the actual efficiency from the peak efficiency. Literature surveys prove that inverter efficiencies must be evaluated against local irradiation profiles to get more precise annual energy yield estimations, since meteorological conditions and solar irradiation profiles vary from one site to another around the planet.

This thesis proposes a Power Management Model (PMM) for optimization of several green power generation systems. A Photovoltaic/Fuel cell Hybrid Energy System (PFHES) consisting of solar cells, electrolyzer and fuel cell stack is utilized to meet a specific DC load bank for various applications. The Photovoltaic system is the primary power source to take advantage of renewable energy. The electrolyzer-fuel cell integration is used as a backup and as a hydrogen storage system with the different energy sources integrated through a DC link bus. An overall power management strategy is designed for the optimization of the power flows among the different energy sources. Extensive simulation experiments have been carried out to verify the system performance under PMM governing strategy. The simulation results indeed demonstrate the effectiveness of the proposed approach. / by Rosana Melendez. / Thesis (M.S.C.S.)--Florida Atlantic University, 2010. / Includes bibliography. / Electronic reproduction. Boca Raton, Fla., 2010. Mode of access: World Wide Web.