Made available in DSpace on 2014-06-12T17:37:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5380_1.pdf: 1131407 bytes, checksum: 4deb3be1eee15abf9f09452d14ce9a30 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Oferecer serviços de qualidade, atendendo às exigências legais, sempre buscando a satisfação do cliente, é a meta de todas as empresas concessionárias que prestam serviços de distribuição de energia elétrica. Neste sentido, o presente trabalho propõe-se a desenvolver o modelo do Auto-Regulador Magnético de Tensão (ARMT) e avaliar o seu desempenho frente às variações de tensão em um sistema elétrico de distribuição em 13,8 kV, possibilitando assim uma nova alternativa para a melhoria deste sistema, além das soluções utilizadas atualmente. O modelo computacional desenvolvido no programa EMTP-ATP, consiste basicamente em um reator saturado e um capacitor série, e apresentase como uma alternativa viável para a regulação de tensão principalmente devido a velocidade de atuação durante fenômenos transitórios. Além de atuar na regulação da tensão do sistema elétrico de distribuição quando em regime permanente, o ARMT apresenta-se como uma alternativa para controlar o afundamento de tensão das cargas conectadas a montante do equipamento durante a ocorrência de um curto-circuito devido a presença do conjunto reator linear e saturado em sua constituição. Os benefícios da utilização do ARMT para esta situação foram avaliados a partir das análises em regime transitório do equipamento

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Energia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Orientador: Luís Carlos Origa de Oliveira / Resumo: Na busca de soluções inovadoras para atender o aumento da demanda de consumo de energia elétrica, as fontes de energia de natureza fotovoltaica tem sido um dos principais pilares deste seguimento. São fontes intrinsicamente renováveis e o impacto sobre o meio ambiente resultante dos processos de produção de energia elétrica é praticamente desprezível, contribuindo de forma inequívoca para a sustentabilidade do planeta. Neste cenário, a expansão das aplicações de geradores fotovoltaicos é notável em praticamente todas as regiões industrializadas no mundo e, em alguns casos, já representa uma parcela significativa dos insumos energéticos de países desenvolvidos e em desenvolvimento. Apesar dos benefícios proporcionados pelo crescente uso desta tecnologia, em geral, as redes elétricas de distribuição de energia em operação, não foram planejadas para incorporar esta geração distribuída, em larga escala. Estudos recentes revelam que 10% de penetração de sistemas fotovoltaicos em relação a demanda da rede já pode causar impactos relevantes sobre o comportamento do sistema elétrico, sobretudo no tocante à regulação de tensão. Neste contexto, este trabalho tem por meta investigar as condições operacionais de redes de distribuição de energia, sob a influência de sistema fotovoltaico com relação aos impactos produzidos no perfil de tensão dos alimentadores. Assim, na perspectiva dos diferentes procedimentos convencionais utilizados para adequação dos níveis de tensão, discute-se a apli... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In the search for innovative solutions to meet the increasing demand for electricity consumption, photovoltaic energy sources have been one of the main pillars of this follow-up. They are intrinsically renewable sources and the impact on the environment resulting from the processes of electric power production is practically negligible, contributing unequivocally to the sustainability of the planet. In this scenario, the expansion of photovoltaic applications is notable in practically every industrialized region in the world, and in some cases already represents a significant share of the energy inputs of developed and developing countries. Despite the benefits provided by the growing use of this technology, in general, power distribution networks in operation were not planned to incorporate this distributed generation on a large scale. Recent studies show that 10% penetration of photovoltaic systems in relation to the demand of the grid can already have a significant impact on the behavior of the electrical system, especially in relation to voltage regulation. In this context, this work aims to investigate the operational conditions of power distribution networks under the influence of photovoltaic system in relation to the impacts produced on the voltage profile of the feeders. Thus, in the perspective of the different conventional procedures used to adjust the voltage levels, the applicability of some possible solutions is discussed, based on the R / X ratio behavior in th... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This dissertation presents the study of a three-wire hibrid topology for voltage regulation for micro-hydroelectric generators that use self-excited induction in isolated operation. Initially, a literature review is presented in order to identify the main voltage regulation topologies applied to self-excited induction generators in the literature. From this review, a hybrid topology is proposed, which aims to regulate the voltage supplied by the generator to the isolated system. Thus, the mathematical modeling of the system is presented, comprising induction generator, the excitation capacitor, switched capacitor banks for voltage regulation, inductors filter and static reactive compensator. The following presents a control method based on reactive power control and design of switched capacitor banks using as reference the reactive power of the induction generator and static reactive compensator. The simulation and experimental results are presented to validate the proposed method. The use of the three-wire hybrid topology made of switched capacitor banks in conjunction with the static reactive compensator voltage regulation can be considered an addition to the scientific literature. / Nesta dissertação de Mestrado é apresentado o estudo de uma topologia híbrida a três fios, para a regulação de tensão em microcentrais hidrelétricas que utilizam geradores de indução auto-excitados em operação isolada. Inicialmente, é apresentada uma revisão bibliográfica, a fim de identificar as principais topologias de regulação de tensão aplicadas a geradores de indução auto-excitados presentes na literatura. A partir desta revisão, é proposta uma topologia híbrida, que tem por objetivo a regulação de tensão fornecida pelo gerador ao sistema isolado. Desta forma, é mostrada a modelagem matemática do sistema, composto por gerador de indução, capacitores de excitação, bancos de capacitores chaveados para regulação de tensão, indutores de filtro e compensador estático de reativos. A seguir, é apresentado um método de controle baseado no controle de potência reativa e o projeto dos bancos de capacitores chaveados tendo como referência a potência reativa do gerador de indução e do compensador estático de reativos. São apresentados também, os resultados de simulação e experimentais que validam o funcionamento do método proposto. O emprego da topologia híbrida a três fios formada por bancos de capacitores chaveados em conjunto com o compensador estático de reativos de regulação de tensão, pode ser considerado um acréscimo à literatura científica.

Os objetivos deste trabalho compõem apresentar o andamento das pesquisas relacionadas à regulação de tensão em sistemas de distribuição de energia elétrica e propor um controle baseado em sistemas inteligentes para melhoria do perfil de tensão, permitindo que sejam atendidas as regulamentações mais exigentes do setor elétrico brasileiro. São considerados os aspectos sazonal, diário e não previsto do comportamento das cargas referentes à subestação de distribuição. Para isso, o trabalho propõe um relé regulador de tensão baseado em sistemas fuzzy que irá atuar diretamente no comutador de tap em transformadores de potência instalados em subestações de distribuição. Tal relé foi implementado por meio de um algoritmo computacional no Matlab. Os resultados foram obtidos por meio de simulações do real comportamento de carga indicando a viabilidade do sistema proposto. / The aim of this work is to present some research applied to voltage regulation in distribution systems and to propose a control system based on intelligent tools to improve the voltage profile of the system, considering the most demanding requirements of brazilian utilities. Periodical, daily and not foreseen aspects of the electrical loads in distribution system were considered. Therefore, the work proposes an automatic voltage regulator relay based on fuzzy systems, acting directly on load tap changing of transformers installed in a substation of the distribution system. This relay was implemented by computational algorithm in Matlab. The results were obtained by simulation of the real load behavior indicating the applicability of the proposed system.

Para que a instalação de geração distribuída possa de fato beneficiar a operação das redes de distribuição e de subtransmissão de energia elétrica, seus impactos técnicos devem ser cuidadosamente estudados, sobretudo em redes de distribuição, as quais foram inicialmente planejadas para operar com fluxo de potência unidirecional. Dentre esses impactos, a influência da geração distribuída na regulação da tensão é um aspecto de suma importância, pois está diretamente relacionada à qualidade do fornecimento da energia elétrica aos consumidores. Neste contexto, é importante conhecer e dispor de meios para controlar a interação entre esses geradores e os dispositivos convencionais de regulação de tensão (transformadores com comutadores de tap sob carga, bancos de capacitores e reguladores de tensão) para que a tensão de suprimento permaneça dentro da faixa de valores admissíveis. Assim, este projeto de pesquisa propõe uma análise comparativa entre diferentes estratégias de operação de dispositivos reguladores de tensão em sistemas de distribuição com a presença de geradores distribuídos. Algumas das metodologias discutidas aqui são bastante consolidadas e usualmente aplicadas na operação de sistemas de distribuição de energia elétrica e em trabalhos acadêmicos, enquanto outras são sugeridas por este mesmo trabalho. Tais estratégias são propostas como problemas de otimização não linear inteira mista em que se consideram diferentes modos de operação dos geradores distribuídos e duas funções-objetivo distintas, tratadas de forma independente: minimização dos desvios de tensão nas barras e minimização das perdas elétricas. Os resultados da aplicação de cada estratégia de operação são apresentados e é realizada uma análise qualitativa das vantagens e desvantagens de cada uma. Tem-se até o momento um conjunto de informações que podem servir de suporte na configuração de características operativas e definição de parâmetros de controle para o sistema de regulação de tensão das redes de distribuição de energia elétrica. / In order to assure that the installation of distributed generation would improve the operation of distribution and subtransmission networks, its technical impacts should be carefully studied, especially in distribution networks, which were originally designed to operate with unidirectional power flow. Among these impacts, the influence of distributed generation on voltage regulation is a very important aspect because it is directly related to the quality of electricity supply to the consumers. In this context, it is important to know and employ means of controlling the interaction between these generators and conventional voltage regulation devices (transformers with on-load tap changers, shunt capacitor banks and voltage regulators) assuring that the voltage supply remains within the range of permissible values. Thus, this work proposes a comparative analysis among different operational strategies of voltage regulation devices in distribution systems in the presence of distributed generators. Some of the methodologies discussed here are fairly consolidated and usually applied in power industry and academic researches, while others are suggested by this work. Such strategies are proposed as mixed integer nonlinear programming problems considering different operation modes of distributed generators and two different objective functions, treated independently: minimization of voltage deviations and minimization of power losses. The results of each operation strategy application are presented and a qualitative analysis of the advantages and disadvantages of each one is performed. So far, a set of information that may provide support to configure operating characteristics and define control parameters of voltage regulation system in power distribution networks has been generated.

Os objetivos deste trabalho compõem apresentar o andamento das pesquisas relacionadas à regulação de tensão em sistemas de distribuição de energia elétrica e propor um controle baseado em sistemas inteligentes para melhoria do perfil de tensão, permitindo que sejam atendidas as regulamentações mais exigentes do setor elétrico brasileiro. São considerados os aspectos sazonal, diário e não previsto do comportamento das cargas referentes à subestação de distribuição. Para isso, o trabalho propõe um relé regulador de tensão baseado em sistemas fuzzy que irá atuar diretamente no comutador de tap em transformadores de potência instalados em subestações de distribuição. Tal relé foi implementado por meio de um algoritmo computacional no Matlab. Os resultados foram obtidos por meio de simulações do real comportamento de carga indicando a viabilidade do sistema proposto. / The aim of this work is to present some research applied to voltage regulation in distribution systems and to propose a control system based on intelligent tools to improve the voltage profile of the system, considering the most demanding requirements of brazilian utilities. Periodical, daily and not foreseen aspects of the electrical loads in distribution system were considered. Therefore, the work proposes an automatic voltage regulator relay based on fuzzy systems, acting directly on load tap changing of transformers installed in a substation of the distribution system. This relay was implemented by computational algorithm in Matlab. The results were obtained by simulation of the real load behavior indicating the applicability of the proposed system.

Para que a instalação de geração distribuída possa de fato beneficiar a operação das redes de distribuição e de subtransmissão de energia elétrica, seus impactos técnicos devem ser cuidadosamente estudados, sobretudo em redes de distribuição, as quais foram inicialmente planejadas para operar com fluxo de potência unidirecional. Dentre esses impactos, a influência da geração distribuída na regulação da tensão é um aspecto de suma importância, pois está diretamente relacionada à qualidade do fornecimento da energia elétrica aos consumidores. Neste contexto, é importante conhecer e dispor de meios para controlar a interação entre esses geradores e os dispositivos convencionais de regulação de tensão (transformadores com comutadores de tap sob carga, bancos de capacitores e reguladores de tensão) para que a tensão de suprimento permaneça dentro da faixa de valores admissíveis. Assim, este projeto de pesquisa propõe uma análise comparativa entre diferentes estratégias de operação de dispositivos reguladores de tensão em sistemas de distribuição com a presença de geradores distribuídos. Algumas das metodologias discutidas aqui são bastante consolidadas e usualmente aplicadas na operação de sistemas de distribuição de energia elétrica e em trabalhos acadêmicos, enquanto outras são sugeridas por este mesmo trabalho. Tais estratégias são propostas como problemas de otimização não linear inteira mista em que se consideram diferentes modos de operação dos geradores distribuídos e duas funções-objetivo distintas, tratadas de forma independente: minimização dos desvios de tensão nas barras e minimização das perdas elétricas. Os resultados da aplicação de cada estratégia de operação são apresentados e é realizada uma análise qualitativa das vantagens e desvantagens de cada uma. Tem-se até o momento um conjunto de informações que podem servir de suporte na configuração de características operativas e definição de parâmetros de controle para o sistema de regulação de tensão das redes de distribuição de energia elétrica. / In order to assure that the installation of distributed generation would improve the operation of distribution and subtransmission networks, its technical impacts should be carefully studied, especially in distribution networks, which were originally designed to operate with unidirectional power flow. Among these impacts, the influence of distributed generation on voltage regulation is a very important aspect because it is directly related to the quality of electricity supply to the consumers. In this context, it is important to know and employ means of controlling the interaction between these generators and conventional voltage regulation devices (transformers with on-load tap changers, shunt capacitor banks and voltage regulators) assuring that the voltage supply remains within the range of permissible values. Thus, this work proposes a comparative analysis among different operational strategies of voltage regulation devices in distribution systems in the presence of distributed generators. Some of the methodologies discussed here are fairly consolidated and usually applied in power industry and academic researches, while others are suggested by this work. Such strategies are proposed as mixed integer nonlinear programming problems considering different operation modes of distributed generators and two different objective functions, treated independently: minimization of voltage deviations and minimization of power losses. The results of each operation strategy application are presented and a qualitative analysis of the advantages and disadvantages of each one is performed. So far, a set of information that may provide support to configure operating characteristics and define control parameters of voltage regulation system in power distribution networks has been generated.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The induction generator has characteristics making it interesting for alternative sources of energy, such as low cost, ruggedness, low maintenance, high availability and good dynamic behavior. So, it is very much applied in alternative energy systems, where low cost, low maintenance and easy availability are essential characteristics. Although this generator is very attractive, its operation presents problems related to a poor voltage regulation, load dependent variable frequency, and the need of large size self-excitation capacitors, for standalone induction generator systems. In order to minimize these problems, this study proposes a sparse matrix converter associated to an induction generator as a way to regulate the generated voltage, fix the frequency and increase the system reliability. Moreover, it allows the reduction of the self-excitation capacitors by draining out of the generator, mostly resistive current thus, reducing capacitor costs and of the whole system size. In this dissertation is presented some simulation and practical results of a sparse matrix converter connected to the induction generator prototype developed in CEEMA laboratories. These results confirm the here presented theory and validate this work. / O Gerador de Indução é atrativo para geração de energia elétrica com fontes alternativas por apresentar baixo custo, robustez, baixo índice de manutenção, grande disponibilidade e bom comportamento dinâmico. Por isso, ele é muito aplicado em sistemas alternativos de geração de energia onde o baixo custo, baixo índice de manutenção, disponibilidade e facilidade de substituição do gerador, são características bastante apreciadas. Particularmente, no caso dos geradores de indução auto-excitados por bancos de capacitores, apesar de também eles serem atrativos, sua operação isolada apresenta problemas relacionados à regulação de tensão insatisfatória e freqüência variável dependentes da carga, e pela necessidade de capacitores de auto-excitação de tamanho e custo elevados. Os custos elevados dos bancos de capacitores ainda limitam o uso isolado do gerador de indução a pequenas unidades apenas, com potência inferior à 50kW. Esta dissertação propõe o uso do Conversor Matricial Esparso como forma de regular a tensão no gerador de indução e fixar a freqüência na carga. Além disso, o uso deste conversor possibilita drenar uma corrente do gerador em fase com sua respectiva tensão, reduzindo assim o custo dos capacitores e do sistema como um todo. São apresentados resultados de simulação e resultados práticos de um protótipo do conversor matricial esparso, desenvolvido nos laboratórios do CEEMA-UFSM para conexão ao gerador de indução. Estes resultados servem de base para a comprovação e validação da teoria desenvolvida para a integração do gerador de indução auto-excitado e do conversor matricial esparso apresentada nesta dissertação.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-04-25T18:23:50Z No. of bitstreams: 1 GERÔNIMO BARBOSA ALEXANDRE – DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2016.pdf: 6425501 bytes, checksum: 944e1e5c2f2c2cc350f12149a5877ed1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-25T18:23:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GERÔNIMO BARBOSA ALEXANDRE – DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2016.pdf: 6425501 bytes, checksum: 944e1e5c2f2c2cc350f12149a5877ed1 (MD5) Previous issue date: 2016-11-28 / Este trabalho foca na proposta e validação de estratégias de controle para regulação simultânea da tensão e frequência em micro redes isoladas, compensação de harmônicos de tensão no ponto comum de acoplamento (PCC) e a cooperação de potência reativa entre os diversos inversores instalados na micro rede (MG). A técnica de controle utilizada é o Controle Droop Generalizado (GDC) modificado para atender as necessidades de projeto, manter o equilíbrio entre a geração e o consumo com resposta rápida, segura, eficiente e estável. Neste cenário, seis estratégias de controle foram propostas e validadas para diferentes cenários de testes (cargas lineares e cargas não lineares) e topologias de micro redes (1 barra, 3 barras, 5 barras, 11 barras e 14 barras) sendo elas: GDC convencional, GDC ANFIS, GDC Fuzzy, GDC Adaptativo, PI Fuzzy e GDC Cooperativo com impedância virtual. A metodologia usada consistiu nas seguintes etapas: A) revisão da literatura; B) escolha das MG’s testes (padrão IEEE); C) modelagem e simulação das partes constituintes de uma MG isolada; D) projeto das estratégias de controle usadas na operação da MG; E) Validação das estratégias de controle; F) Discussão técnica dos resultados de simulação e G) Elaboração de documentos técnicos. Diante das estratégias de controle implementadas, o controlador GDC Adaptativo foi o que apresentou melhor desempenho dinâmico em malha fechada (rápido tempo de resposta, pequenas flutuações de tensão e frequência, pouca sensibilidade às flutuações da carga e da fonte energética, tornando o controle robusto e estável). Quando assistido pelas malhas internas consegue a cooperação de potência reativa e a compensação de harmônicos diante de flutuações de potência aparente tanto no consumo como na geração. As soluções propostas para regulação simultânea de tensão e frequência em MG isoladas, compensação harmônica de tensão no PCC e compartilhamento de potência reativa entre os inversores conectados na MG mostraram-se eficientes quando avaliadas em diversos cenários testes e para diversas topologias de MG, em termos de operação estável da MG, mantendo o equilíbrio entre a geração e o consumo, respondendo de forma rápida as variações operacionais, aos distúrbios de carga e as não linearidades da MG ilhada. / This work focuses on the proposal and validation of control strategies for simultaneous regulation of voltage and frequency in isolated Microgrid, voltage harmonics compensation in the common coupling point and the reactive power of cooperation between the different inverters installed in the Microgrid (MG). The used control technique is the modified generalized Droop control to meet the design needs (energy flow operation trafficked in MG), maintaining the balance between generation and consumption with rapid, safe, efficient and stable. In this scenario, six control strategies have been proposed and validated for different scenarios tests (linear and nonlinear loads) and topologies MG (1 bar, 3 bars, 5 bars, 11 bars and 14 bars) which are: conventional GDC, ANFIS GDC, GDC Fuzzy Adaptive GDC, GDC and PI Fuzzy Cooperative with virtual impedance. The methodology used consisted of the following steps: A) literature review; B) choice of MG tests (IEEE standard); C) modeling and simulation of the constituent parts of an isolated MG; D) design of the control strategies used in the MG operation; E) Validation of control strategies; F) Technical discussion of the simulation results and G) Elaboration of technical documents. Faced with the control strategies implemented, the GDC Adaptive controller showed the best dynamic performance in closed loop (fast response time, small fluctuations of voltage and frequency, low sensitivity to fluctuations in load and energy source, making the control robustness and stable). When assisted by internal loops, it achieves reactive power cooperation and harmonic compensation in the face of apparent power fluctuations in both consumption and generation. The proposed solutions for simultaneous regulation of voltage and frequency in isolated MG, harmonic voltage compensation in the PCC and reactive power sharing between the connected inverters in the MG were efficient when evaluated in several test scenarios and for several MG topologies in terms of stable MG operation, maintaining the balance between generation and consumption, responding quickly to the operational variations, load disturbances and nonlinearities of the islanded MG.