Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Miriam Dora Chavez Lope.pdf: 1604085 bytes, checksum: 7eec68bb32ad68dca944d6146d4e5c5f (MD5) Previous issue date: 2005-03-14 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In the whole world, the restructuring of the electrical sector promoted by the deregulation of the electric utilities has brought economical benefits for the society; furthermore there has been an increase of the pertinent interest in the subject of power quality. The competitive environment created by the deregulation forces the electric companies of generation and transmission to redefine their objectives in order to reduce their operation costs and to maximize their profits to guarantee their survival. Some of the measures adopted to reach these objectives, such as the postponement of the maintenance and investments for the expansion in the electric network, have as direct consequence the deterioration on the levels of reliability and quality of the supply. In distribution systems, this situation is more critical due to the monopolist nature of the electrical utilities. In other words, the consumers are subjected to the lucrative interests of these companies and, for that reasons, in several countries, the regulatory entities have been establishing goals for the reliability and quality of the supply aiming to punish the distribution utilities that violate these goals. In this new environment the interest of the electric utilities, consumers and regulatory entities for the quality of energy have been increasing due to the economical impact experienced by them. One of the problems of the quality of energy are the voltage sags effects, which has increased in recent years due to the crescent use of new equipments, which are more sensitive to voltage variations. The aim of this work is to develop a probabilistic methodology to analyse voltage sags in distribution networks. With the proposed methodology, power quality índices associated with voltage sags can be estimated in distribution systems, considering the system s topology and failure data. Due to the stochastic nature of the frequency and duration of fault, the proposed methodology is based on probabilistic models that permit to represent the system´s operation under faults. The proposed methodology is based on the combination of the Monte Carlo Method with the Admittance Summation Method. The Monte Carlo Method with sequential simulation is used to sample the failure scenarios and the Admittance Summation Method to evaluate fault currents. These fault currents are evaluated using a phase coordinate model of the distribution system. This model has been used due to the distribution networks unbalance caused by loads and untransposed overhead lines. Furthermore, voltage sags duration has been estimated using the current×time curves of the protection devices (fuses, breakers, reclosers). The proposed methodology has been tested in a feeder belonging to the Maranhão Electric Utility(CEMAR) and the results indicate that the proposed methodology is a good tool for studies of sags in distribution systems because it permits the evaluation of the system s performance against voltage sags, also estimating the compatibility between the system and the customer equipments. The results are shown through probability distributions of the SARFI%V, SARFICBEMA and SARFIITIC índices; cumulative and individual probability distributions, scattering diagrams and coordination charts of the voltage sags. / No mundo todo, a reestruturação do setor de energia promovida pela desregulamentação das empresas elétricas trouxe benefícios econômicos para a sociedade, resultando no aumento do interesse pertinente a questão da qualidade de energia. O ambiente competitivo criado pela desregulamentação obriga às empresas elétricas de geração e transmissão a redefinirem seus objetivos a fim de reduzir seus custos operacionais e maximizar seus lucros para garantir sua sobrevivência. Algumas das medidas adotadas para conseguir estes objetivos, tais como o adiamento da manutenção e investimentos de expansão na rede elétrica têm como conseqüência direta a deterioração dos níveis de qualidade e confiabilidade do fornecimento de energia. Em sistemas de distribuição esta situação é mais crítica devido à natureza monopolista das redes de distribuição. Os consumidores estão sujeitos aos interesses lucrativos destas empresas e, por causa disto, geralmente os órgãos reguladores estabelecem metas de confiabilidade e qualidade do fornecimento de energia elétrica a fim de evitar a deterioração da qualidade de fornecimento de energia e penalizar as empresas que violarem estas metas. Um dos problemas da qualidade de energia que basicamente preocupa são as variações de tensão de curta duração, cujos efeitos aumentaram em anos recentes devido ao crescente uso de equipamentos mais sensíveis à variações de tensão. Este trabalho tem como objetivo desenvolver uma metodologia probabilística para analisar as variações de tensão de curta duração em redes de distribuição. Com a metodologia proposta pode-se estimar índices de qualidade de energia associados as variações de tensão de curta duração em sistemas de distribuição, considerando-se a topologia e dados de falha do sistema. Devido à natureza estocástica da freqüência e duração das faltas, sendo o curto circuito a principal causa das variações de tensão de curta duração, a metodologia proposta se baseia em modelos probabilísticos que permitem representar a operação do sistema frente às faltas. A metodologia proposta se baseia na combinação do Método de Monte Carlo com o Método de Soma de Admitâncias. O Método de Monte Carlo com simulação seqüencial é usado para a amostra de cenários de faltas e o Método de Soma de Admitância para estimar as correntes de faltas. Estas correntes de faltas são estimadas usando-se o modelo de coordenadas de fase do sistema de distribuição. Este modelo é usado devido ao desequilíbrio das redes de distribuição causado pelas cargas e pelas linhas aéreas não transpostas. Além disso, a duração das variações de tensão de curta duração é estimada usando-se as curvas de tempo×corrente dos dispositivos de proteção (fusíveis, disjuntores, religadores). Para comprovar a aplicação prática, a metodologia foi testada em um alimentador da Companhia Energética do Maranhão (CEMAR). Os resultados são apresentados como: distribuições de probabilidade dos índices SARFI%V, SARFICBEMA e SARFIITIC; distribuições de probabilidade individual-cumulativa, diagramas de dispersão e cartas de coordenação das variações de tensão de curta duração. A metodologia proposta é uma ferramenta útil tanto para as empresas elétricas como para consumidores, porque permite avaliar o desempenho do sistema frente às variações de tensão de curta duração e estima a compatibilidade entre o sistema e os equipamentos do consumidor.

Este trabalho propõe um sistema fotovoltaico (PV) multifuncional conectado a um sistema elétrico trifásico a quatro fios e operando com estratégia dual de compensação ativa de potência. Além da injeção de potência ativa na rede elétrica, o sistema PV operara como um condicionador unificado de qualidade de energia (UPQC) suprimindo as correntes harmônicas da carga e compensando a potência reativa. Adicionalmente, tensões balanceadas, reguladas e livre de harmônicos são fornecidas para a carga. O sistema PV-UPQC é baseado em uma estratégia de compensação dual, na qual o conversor série opera como uma fonte de corrente senoidal, enquanto o conversor paralelo atua como uma fonte de tensão senoidal. Como resultado, nenhum comportamento transitório é observado na troca entre os modos de operação ilhado e interconectado do sistema PV-UPQC. Além disso, para contornar os problemas associados às mudanças bruscas de irradiação solar, uma malha de controle feed-forward atua na geração das referências de corrente do conversor série, de modo que se obtenha um rápido balanço de potência entre o sistema PV e a rede elétrica. Como resultado, as respostas dinâmicas tanto da corrente elétrica quanto da tensão do barramento CC são melhoradas. A análise detalhada envolvendo o fluxo de potência ativa dos inversores é realizada proporcionando um melhor entendimento sobre a operação do sistema PV-UPQC, bem como auxiliando no dimensionamento dos conversores de potência. Resultados de simulação e experimentais são apresentados para avaliar os desempenhos estáticos e dinâmicos do PV-UPQC conectado ao sistema elétrico de distribuição. / This work proposes a multifunctional single-stage three-phase four-wire grid-connected photovoltaic (PV) system operating with a dual active power-line compensating strategy. Besides injection of active power into the grid, the PV system operates as a unified power quality conditioner (UPQC), suppressing the load harmonic currents and compensating reactive power. Additionally, regulated, balanced and harmonic free output voltages are provided to the load. Since the PV-UPQC is based on a dual compensation strategy, the series converter operates as a sinusoidal current source, whereas the parallel converter operates as a sinusoidal voltage source. Thus, seamless transition can be achieved from the interconnected to the islanding operation modes, and vice-versa, without load voltage transients. Moreover, to overcome problems associated with sudden solar irradiation changes, fast power balance involving the PV array and the grid is obtained, since the feed-forward control loop acts on the generation of the series inverter current references. As a result, the dynamic responses of both inverter currents and dc-bus voltage are improved. Detailed analysis involving the active power flow through the inverters is performed allowing proper understanding of the PV-UPQC operation, as well as assisting to design of the power converters. Simulation and experimental results are presented to evaluate both dynamic and static performances of the PV-UPQC tied to the electrical distribution system.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-19T17:59:14Z No. of bitstreams: 1 carloshenriquenascimentomartins.pdf: 4613305 bytes, checksum: 54c109a7e2d55a96f74c2f40d23c074b (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-20T12:29:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 carloshenriquenascimentomartins.pdf: 4613305 bytes, checksum: 54c109a7e2d55a96f74c2f40d23c074b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-20T12:29:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 carloshenriquenascimentomartins.pdf: 4613305 bytes, checksum: 54c109a7e2d55a96f74c2f40d23c074b (MD5) Previous issue date: 2011-04-08 / Este trabalho tem por objetivo principal apresentar o desenvolvimento de plataformas eletrônicas de processamento de sinais de alto desempenho para monitoramento do sistema elétricos de potência. No trabalho são discutidas arquiteturas de hardware para três aplicações em sistemas de potência: analisador fasorial (Phasor Measurement Unit - PMU), analisador de qualidade de energia elétrica (QEE) e analisador de harmônicos variantes no tempo (AHVT). Além disso são todos os conceitos de eletrônica digital e analógica envolvidos na concepção deste projeto, tomando como base equipamentos de mercado, a literatura pertinente e as normas reguladoras para dispositivos de análise de parâmetros elétricos. No projeto é abordado principalmente a implementação de hardware, que envolve implementação de estruturas de conversão Analógico Digital, filtro anti-aliasing, condicionamento de sinais, processamento e gerenciamento de dados e finalmente meios de comunicação. O hardware foi testado utilizando algoritmos básicos de processamento de sinais sendo apresentado casos reais de monitoramento dos parâmetros do sinal elétrico e uma versão inicial do AHVT. / This work has the aim to present the development of electronic platforms for signal processing for high performance electric power monitoring system. At this work are discussed hardware architectures for three power systems applications: phasor measurement unit (PMU), Power Quality Analyzer (PQ) and Time Varying Harmonic Analyzer (TVHA). Also are explained all features of analog and digital electronics involved in the design of this project, based on commercial devices, the literature and regulatory standards for electrical parameters devices. The project is addressed principally to hardware implementation, which involves implementation of structures such as the Analog to Digital conversion, anti-aliasing filter, signal conditioning, processing and data management and communication. The hardware is tested using basic digital signal algorithms and real cases of parameters monitoring are presented. Furthermore prototype version of the TVHA is presented.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-24T12:12:06Z No. of bitstreams: 1 eduardopestanadeaguiar.pdf: 1937921 bytes, checksum: 0472ffffb70cabf120dc5de86d6626b1 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-24T16:55:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 eduardopestanadeaguiar.pdf: 1937921 bytes, checksum: 0472ffffb70cabf120dc5de86d6626b1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-24T16:55:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 eduardopestanadeaguiar.pdf: 1937921 bytes, checksum: 0472ffffb70cabf120dc5de86d6626b1 (MD5) Previous issue date: 2011-08-30 / A presente dissertação tem como objetivo discutir o uso de técnicas de otimização baseadas no gradiente conjugado e de informações de segunda ordem para o treinamento de sistemas de inferência fuzzy singleton e non-singleton. Além disso, as soluções computacionais derivadas são aplicadas aos problemas de classificação de distúrbios múltiplos e isolados em sinais elétricos. Os resultados computacionais, obtidos a partir de dados sintéticos de distúrbios em sinais de tensão, indicam que os sistemas de inferência fuzzy singleton e non-singleton treinados pelos algoritmos de otimização considerados apresentam maior velocidade de convergência e melhores taxas de classificação quando comparados com aqueles treinados pelo algoritmo de otimização baseada em informações de primeira ordem e é bastante competitivo em relação à rede neural artificial perceptron multicamadas - multilayer perceptron (MLP) e ao classificador de Bayes. / This master dissertation aims to discuss the use of optimization techniques based on the conjugated gradient and on second order information for the training of singleton or non-singleton fuzzy inference systems. In addition, the computacional solutions obtained are applied to isolated a multiple disturbances classification problems in electric signals. Computational results obtained from synthetic data from disturbances in electric signals indicate that singleton or non-singleton fuzzy inference systems trained by the considered optimization algorithms present greater convergence speed and better classification rates when compared to those data trained by an optimization algorithm based on first order information and is quite competitive with multilayer perceptron neural network and Bayesian classifier.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-10-24T14:20:53Z No. of bitstreams: 1 igordelgadodemelo.pdf: 3776690 bytes, checksum: 47e7e8480e1ca6486c2b7b102f002e51 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-11-23T12:14:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 igordelgadodemelo.pdf: 3776690 bytes, checksum: 47e7e8480e1ca6486c2b7b102f002e51 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-23T12:14:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 igordelgadodemelo.pdf: 3776690 bytes, checksum: 47e7e8480e1ca6486c2b7b102f002e51 (MD5) Previous issue date: 2018-09-21 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta uma nova metodologia para a estimação de estados harmônicos em redes de distribuição de energia elétrica, a partir da modelagem de problemas de otimização, em uma abordagem estática. Assume-se que medições fasoriais sincronizadas são obtidas continuamente por um número reduzido de PMUs (Phasor Measurement Units) estrategicamente alocadas no sistema. Correntes harmônicas passantes em todos os ramos da rede elétrica são variáveis de estado a serem estimadas em coordenadas retangulares. Valendo-se do uso de leis de Kirchhoff, outras grandezas elétricas são calculadas como fasores de tensão, potências ativa e reativa. Os problemas de otimização são modelados para cada ordem harmônica individualmente e para cada intervalo de tempo em que o algoritmo for executado, com o objetivo de estimar estados harmônicos ao longo do tempo, considerando curvas diárias de carga. A função objetivo é determinada a partir do método dos mínimos quadrados ponderados, almejando minimizar o somatório das diferenças quadráticas entre os valores medidos e os valores correspondentes estimados pelo método proposto. Para as barras não monitoradas por PMUs, potências ativa e reativa são consideradas como restrições de desigualdade com limites inferiores e superiores definidos por fatores percentuais, assumindo incertezas sobre as variações de carregamento e componentes harmônicas a serem estimadas em intervalos de tempo regulares. Os problemas de otimização são resolvidos usando o método de pontos interiores com barreira de segurança adaptado, em que a solução ótima é dada sem violação de restrições, através da introdução de um parâmetro de relaxamento que permite que os valores inferiores e superiores das restrições que atingirem seus respectivos valores limites sejam relaxados para que a solução ótima seja encontrada. Sistemas teste de distribuição de energia elétrica trifásicos, topologicamente radial são utilizados para validação da metodologia proposta. Análises de sensibilidade são consideradas para avaliar o tempo computacional, número de PMUs alocadas, geração distribuída, filtro harmônico e parâmetros usados pelo algoritmo proposto. Vantagens deste trabalho incluem número limitado de PMUs a ser instalado, identificação de múltiplas fontes harmônicas, estimação de curvas diárias de carga e componentes harmônicas ao longo do tempo, com erros de estimação reduzidos. / This work presents a novel methodology for harmonic state estimation in electric power distribution networks, based on optimization problems formulation, in a static approach. It is assumed that synchronized phasor measurements are continuously obtained using a reduced number of PMUs (Phasor Measurement Units) strategically allocated into the system. Harmonic branch currents passing through the branches of the network are the state variables to be estimated in rectangular coordinates. Based on Kirchhoff’s laws, other electrical quantities are calculated, such as voltage phasors, active and reactive powers. An optimization problem is modelled for each harmonic order individually and for each time interval in which the algorithm is executed, with the objective of estimating harmonic states along the time, considering daily load curves. The objective function is determined based on the weighted least squares method, aiming to minimize the sum of the quadratic difference between measured and estimated values by the proposed method. For the buses which are not monitored by PMUs, active and reactive powers are considered as inequality constraints, with lower and upper limits defined by percentage factors, assuming uncertainties over daily load curves and harmonic components to be estimated in regular time intervals. The optimization problems are solved using the modified safety barrier interior point method, in which the optimal solution is provided with no constraints violation, by the introduction of a relaxation parameter which allows the upper and lower bounds of the constraints which reached their corresponding limits to be relaxed in such a way that the optimal solution is obtained. Three-phase electrical distribution test systems, with radial topology are used for the validation of the proposed methodology. Sensitivity analysis are considered in order to evaluate computational time, distributed generation, harmonic filter and parameters used by the proposed algorithm. Advantages of this work include limited number of PMUs to be installed, multiple harmonic sources identification, estimation of daily load curves and harmonic components along the time, with reduced estimation errors.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2015-12-16T11:21:48Z No. of bitstreams: 1 igordelgadodemelo.pdf: 4931795 bytes, checksum: cf03c45f0f2492c6cf9186af1b3866a2 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2015-12-16T11:57:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 igordelgadodemelo.pdf: 4931795 bytes, checksum: cf03c45f0f2492c6cf9186af1b3866a2 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-16T11:57:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 igordelgadodemelo.pdf: 4931795 bytes, checksum: cf03c45f0f2492c6cf9186af1b3866a2 (MD5) Previous issue date: 2015-09-18 / Este trabalho objetiva apresentar uma metodologia capaz de estimar os componentes harmônicos em sistemas de distribuição com topologia radial utilizando PMUs (Phasor Measurement Units). Os estados a serem estimados serão as correntes passantes em todas as linhas do sistema em coordenadas retangulares. Uma vez que essas correntes são obtidas, torna-se possível o cálculo de outras grandezas elétricas através das equações de fluxo de potência e leis de Kirchhoff. A metodologia considera poucas unidades de medição fasorial (as PMUs) instaladas efetuando a leitura dos sinais de tensões nodais e correntes nas linhas com distorção harmônica. A fim de restaurar a observabilidade do sistema por completo, são considerados dados históricos de demanda de potência ativa/reativa, os quais serão tratados como restrições de desigualdades excursionando entre um valor mínimo e máximo considerados em um problema de otimização não linear que visa diminuir a diferença entre os valores monitorados pelas PMUs e os calculados pela metodologia. As mencionadas restrições permitem ao estimador o acompanhamento das variações sofridas ao longo do tempo na curva de carga para a frequência fundamental e também para as demais frequências. A abordagem proposta neste trabalho considera a modelagem trifásica de equipamentos e linhas de distribuição, portanto, são modelados os efeitos de acoplamento mútuo entre fases e a operação não linear de equipamentos de eletrônica de potência tiristorizados. O método demonstra eficiência não apenas em estimar os componentes harmônicos de um certo espectro considerado no estudo, como também se mostra uma ferramenta prática de detecção e identificação de fontes harmônicas no sistema elétrico de potência, além de explicitar um exemplo prático do uso de PMUs no que tange ao monitoramento de redes de distribuição, carentes de acompanhamento em tempo real. A metodologia ainda se mostra capaz de ser aliada a grandes estudos contextualizados em qualidade de energia, uma vez que permite a estimação de índices de distorção harmônica. / This work aims to present a methodology which is capable of estimating harmonic components for distribution systems with radial topology, using PMUs (Phasor Measurement Units). The estimated states will be all branch currents of the system expressed in rectangular coordinates. Once these currents are obtained, it is possible to calculate other electrical quantities using power flow equations and also Kirchhoff’s law. The methodology considers the installation of a few number of phasor measurement units which will measure voltage and branch currents signals distorted by harmonic sources. In order to make the whole system observable, historical data of active/reactive power demand will be treated as inequality constraints varying between minimum and maximum limits described in a non linear optimization problem, which aims to minimize the difference between the values monitored by PMUs and the ones calculated by the methodology. The already mentioned constraints allows the accompaniment of the variations occured in a typical load curve during a period of time for the fundamental frequency and also for their multiples, allowing the accompaniment of the harmonic load curve, normally unknown. The proposed approach considers a three-phase modelling of equipments and distribution lines, subject to their mutual coupling effects caused by mutual impedances between the lines. It will also be considered electronic-based devices using thyristors located along the distribution feeder, injecting harmonic currents in the system. The method demonstrates efficiency in estimating the harmonic states of the net and also in detecting and identifying harmonic sources in an eletric power system, besides showing a practical use of PMUs for the monitoring of distribution systems, lacking in information and real-time accompaniment. The method also enables the estimation of power quality indicators such as total harmonic distortion.

Esta pesquisa propõe uma metodologia de alocação otimizada de monitores da Qualidade da Energia Elétrica (QEE) em sistemas de distribuição, de modo que estes sejam sensíveis tanto às variações de tensão de curta duração, bem como às potenciais condições de ressonância harmônica. A metodologia de alocação dispõe da aplicação do Método de Posição de Faltas (MPF) e da Análise de Ressonância Harmônica Modal (ARHM) para a construção de uma matriz binária de cobertura. Esta matriz é então utilizada pelo processo de otimização para a determinação dos melhores locais de instalação dos monitores, garantindo assim o completo monitoramento dos distúrbios da QEE considerados. A partir do MPF, é estudado o comportamento das tensões nodais remanescentes do Sistema de Distribuição (SD) em análise frente a situações de curtos-circuitos que provocam afundamentos e /ou elevações de tensão. Pela ARHM, as impedâncias modais associadas ao modo crítico são calculadas para a identificação das respectivas frequências de ressonância harmônica do SD. Além disso, a partir dos autovetores críticos, associados ao modo crítico, também se obtém o grau de observabilidade das condições de ressonância para cada nó do SD. A otimização minimiza a quantidade necessária de monitores para a completa observação dos distúrbios de QEE considerados, e é formulada como um modelo de programação linear inteira com variáveis binárias. Para a resolução deste problema de otimização utilizou-se o algoritmo Branch and Bound. A metodologia foi testada para um SD de 15 nós, baseado em uma rede do CIGRÉ, e para um SD de 24 nós, baseado no SD de 34 nós do IEEE. Os resultados apontam a necessidade de instalação de 2 a 4 monitores para o SD de 15 nós, e de 2 a 9 monitores para o SD de 24 nós, para a completa observabilidade dos distúrbios de QEE considerados. A metodologia de alocação otimizada de monitores de QEE apresenta-se como uma ferramenta auxiliar para o planejamento de um sistema de monitoramento que promova meios para a melhoria dos índices de QEE. / This research proposes an optimized allocation methodology of Power Quality (PQ) meters in Distribution System (DS), considering short duration voltage variations and potential harmonic resonance conditions. The allocation methodology uses the Fault Position Method (FPM) and the Harmonic Resonance Modal Analysis (HRMA) in order to obtain a binary covering matrix, which is lately used by the optimization process. The optimization process determines the best installation nodes of the minimum number of PQ monitors that complete observe the considered PQ disturbances. From the FPM, the behavior of the remaining nodal voltages is studied for different short-circuit situations, which cause voltage sags and/ or swells. The HRMA is used to calculate the modal impedances related to the critical modes and identify the respective harmonic frequencies of the DS. Moreover, from the critical eigenvectors, associated with the critical mode, it is also obtained the observability level of the respective harmonic resonance frequencies. The allocation problem is modeled as an integer linear programming that minimizes the number of necessary PQ meters, ensuring the complete observation of the considered PQ disturbances. The optimization is performed using a Branch and Bound algorithm. The allocation methodology was tested for a 15 nodes DS based on a CIGRÉ network, and for 24 node DS derived from the IEEE 34 node test system. Results indicate that 2 to 4 PQ monitors are required for the 15 nodes DS, and 2 to 9 PQ monitors for the 34 DS in order to completely observe the considered PQ disturbances. The allocation methodology presentes itself as an auxiliary tool for the PQ monitoring planning, which may leads to the improvement of the PQ indices.

No contexto de Smart Grids, determinar a correta localização das fontes causadoras de Variação de Tensão de Curta Duração (VTCD) não é uma tarefa simples, devido à curta duração destes eventos e também, por sua rápida propagação nas redes de distribuição de energia elétrica. Neste sentido, esse trabalho apresentou um método híbrido recursivo baseado em ferramentas da área de aprendizado de máquinas (algoritmo de agrupamento e base de regras), o qual é capaz de localizar as fontes de VTCD, a partir da análise dos das características dos distúrbios disponibilizadas pelos smart meters instalados no sistema. Assim, o trabalho destinouse ao desenvolvimento de uma plataforma em hardware para aquisição, detecção e classificação dos distúrbios, através de um Sistema Operacional de Tempo Real. Em seguida o algoritmo de agrupamento (k-means) agrupou os dados dos medidores de forma a definir dois clusters, onde um deles correspondeu aos medidores que estão longe da região que ocorreu o distúrbio e o outro, correspondeu aos medidores que estavam localizados próximos da região de ocorrência do distúrbio. Na segunda etapa, um sistema baseado em regras determinou qual dos clusters abrangeu o nó de origem. No entanto, quando o algoritmo determinou uma região muito grande, essa região é introduzida recursivamente, como entrada da metodologia desenvolvida, para refinar a região de localização. O sistema resultante foi capaz de estimar a região de localização com uma taxa de acerto acima de 90%. Assim, o método teve sua concepção adequada ao empregado nos centros de controle e operações de concessionárias de energia elétrica, visando apoiar a decisão do corpo técnico para que ações corretivas fossem estabelecidas de forma assertiva. / In the Smart Grids context, the correct location of short-duration voltage variations sources is not a trivial task, because of the short duration of these events and for rapid propagation in the distribution feeder. In this sense, aiming to develop a recursive hybrid method based on machine learning area tools (clustering algorithm and rule base) that is able to locate the sources of short-duration voltage variations, it was used data from smart meters installed along the distribution feeder. The recursive hybrid method, as input, received the disturbance characteristics provided by the meters installed in the system. Thus, this thesis aimed to development of a measurement hardware for signal acquisition, detection, classification through a realtime operating system. Then, k-means clustering algorithm grouped the meters data in order to define two clusters, where one of them corresponded to the meters that were distant from the region that occurred the disturbance and the other one corresponded to the meters, which were located near to the disturbance occurrence region. In a second step, a rule-based system determined which of the clusters corresponded to the source node. When the algorithm determined a very large region, that region was recursively introduced as input of the developed methodology to decrease its size. The resulting system was able to estimate the location region with a accuracy above 90%. Therefore, this method showed a suitable design for employment by operation control centers of power sector concessionaires, aiming to support technical staff decision to stablish assertive corrective actions.

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2017-04-17T13:14:17Z No. of bitstreams: 1 Elson Moreira.pdf: 7883984 bytes, checksum: cf59b3b0b24a249a7fd9e2390b7f16de (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-17T13:14:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elson Moreira.pdf: 7883984 bytes, checksum: cf59b3b0b24a249a7fd9e2390b7f16de (MD5) Previous issue date: 2017-02-10 / CNPQ / A problem of electric power quality that always affects the consumers of the distribution network are the harmonic distortions. Harmonic distortions arise from the presence of socalled harmonic sources, which are nonlinear equipment, i.e., equipment in which the voltage waveform differs from the current. Such equipment injects harmonic currents in the network generating distortions in the voltage waveform. Nowadays, the number of these equipment in the electrical network has increased considerably. However, the increasing use of such equipment over the network makes systems more vulnerable and prone to quality problems in the supply of electricity to consumers. In addition, it is important to note that in the current scenario, the generation of electricity from renewable sources, connected in the secondary distribution network, is increasing rapidly. This is mainly due to shortage and high costs of fossil fuels. In this context, the Photovoltaic Distributed Generation (PVDG), that uses the sun as a primary source for electric energy generation, is the main technology of renewable generation installed in distribution network. However, the PVDG is a potential source of harmonics, because the interface of the PVDG with the CA network is carried out by a CC/CA inverter, that is a highly nonlinear equipment. Thus, the electrical power quality problems associated with harmonic distortion in distribution networks tend to increase and be very frequent. One of the main indicators of harmonic distortion is the total harmonic distortion of voltage ( ) used by distribution utilities to limit the levels of harmonic distortion present in the electrical network. In the literature there are several deterministic techniques to estimate . These techniques have the disadvantage of not considering the uncertainties present in the electric network, such as: change in the network configuration, load variation, intermittence of the power injected by renewable distributed generation. Therefore, in order to provide a more accurate assessment of the harmonic distortions, this dissertation has as main objective to develop a probabilistic methodology to estimate the level of in secondary distribution networks considering the uncertainties present in the network and PVDG connected along the network. The methodology proposed in this dissertation is based on the combination of the following techniques: three-phase harmonic power flow in phase coordinate via method sum of admittance, point estimate method and series expansion of Gram-Charlier. The validation of the methodology was performed using the Monte Carlo Simulation. The methodology was tested in European secondary distribution network with 906 nodes of 416 V. The results were obtained by performing two case studies: without the presence of PVDG and with the PVDG connection. For the case studies, the following statistics for nodal were estimated: mean value, standard deviation and the 95% percentile. The results showed that the probabilistic estimation of is more complete, since it shows the variation of due to the uncertainties associated with harmonic sources and electric network. In addition, they show that the connection of PV-DG in the electric network significantly affects the levels of of the electric network. / Um problema de qualidade de energia elétrica que afeta os consumidores da rede de distribuição secundária são as distorções harmônicas. As distorções harmônicas são provenientes da presença das chamadas fontes de harmônicas que são equipamentos de características não-lineares, ou seja, equipamentos em que a forma de onda da tensão difere da de corrente. Tais equipamentos injetam correntes harmônicas na rede produzindo, portanto distorções na forma de onda da tensão. Nos dias atuais, a quantidade desses equipamentos na rede elétrica tem aumentado consideravelmente. Porém, o uso crescente desse tipo de equipamento ao longo da rede torna os sistemas mais vulneráveis e propensos a apresentarem problemas de qualidade no fornecimento de energia elétrica aos consumidores. Além disso, é importante destacar que no cenário atual, a geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis, conectada na rede de distribuição secundária, está aumentando rapidamente. Isso se deve principalmente devido a escassez e altos custos dos combustíveis fosseis. Neste contexto, a Geração Distribuída Fotovoltaica (GDFV), que utiliza o sol como fonte primária para geração de energia elétrica, é a principal tecnologia de geração renovável instalada na rede de distribuição no Brasil. Contudo, a GDFV é uma potencial fonte de harmônica, pois a interface da GDFV com a rede CA é realizada por um inversor CC/CA, que é um equipamento altamente não-linear. Desde modo, os problemas de qualidade de energia elétrica associados à distorção harmônica nas redes de distribuição tendem a aumentar e a serem bem frequentes nos consumidores da rede de distribuição secundárias. Um dos principais indicadores de distorção harmônica é a distorção harmônica total de tensão ( do inglês “Total Harmonic Distortion of Voltage”) utilizada pelas concessionárias de energia elétrica para quantificar os níveis de distorção harmônica presentes na rede elétrica. Na literatura técnica existem várias técnicas determinísticas para estimar a . Essas técnicas possuem a desvantagem de não considerar as incertezas presentes na rede elétrica, tais como: mudança na configuração da rede, variação de carga e intermitência da potência injetada pela geração distribuída renovável. Portanto, a fim de fornecer uma avaliação mais precisa das distorções harmônicas, este trabalho tem como principal objetivo desenvolver uma metodologia probabilística para estimar o nível de em redes de distribuição secundária considerando as incertezas presentes na rede e na GDFV conectada ao longo da rede. A metodologia proposta nesta dissertação se baseia na combinação das seguintes técnicas: fluxo de potência harmônico trifásico em coordenadas de fase via método de soma de admitância, método de estimação por pontos e expansão em série de Gram-Charlier. Além disso, a validação da metodologia foi realizada utilizando a Simulação Monte Carlo. A metodologia desenvolvida foi testada na rede de distribuição secundária europeia com 906 nós de 416 V. Os resultados foram obtidos realizando dois casos de estudos: sem a presença de GDFV e com a conexão de GDFV. Para ambos os casos de estudo as seguintes estatísticas do nodal foram estimadas: valor médio, desvio padrão e o percentil de 95%. Os resultados demonstraram que a estimação probabilística da é mais completa, pois mostra a variação da devido às incertezas associadas com as fontes de harmônicas e as da rede elétrica. Os resultados também mostram que a conexão da GDFV afeta significativamente os níveis de da rede elétrica

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