Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2017-11-17T16:18:59Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Denner Monteiro de Carvalho - 2017.pdf: 49512193 bytes, checksum: dce0c13146977219335b29250e4960d7 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-11-20T10:11:34Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Denner Monteiro de Carvalho - 2017.pdf: 49512193 bytes, checksum: dce0c13146977219335b29250e4960d7 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-20T10:11:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Denner Monteiro de Carvalho - 2017.pdf: 49512193 bytes, checksum: dce0c13146977219335b29250e4960d7 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-09-28 / The present work presents the development of a computational tool for the optimization of processes in the elaboration of electromechanical projects of conventional electricity distribution networks. The current process of elaboration of distribution network projects that has significant topographical interferences is slow and depends on software with a technological lag that requires post processing of the data to generate the final project, besides demanding specific technical knowledge and too much elaboration time. This elaboration time, as well as the errors occurred in the post-processing stage, hinder the approval process of the projects in the electric power concessionaires, and delay the connection of final consumers. For modeling the process, the typologies of the terrain where the network path is to be determined through surveys of the topographic data are verified first. Afterwards, mechanical forces and stresses are observed in each type of electromechanical structure, defining the minimum mounting distances in compliance with related technical norms, as well as incident variables such as wind speed and mechanical variations of the conductors during the operation. The modeling of the decision variables is applied a recursive heuristic method with the application of the Hill Climbing optimization method, which sweeps the entire line defined by topography, performing the mechanical evaluations and calculations with the optimization of technical budget criteria, generating uniform solutions and Automated. The tool obtained is developed in Web platform with friendly interface and updated, and can be used through any browser. The software, besides providing the elaboration of the project with embedded normative criteria, can be easily used for project analysis, providing integrated visualization of the planialtimetric profiles through Google Maps, optimizing the process of visual evaluation. / O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um método computacional destinado à otimização de processos na elaboração de projetos eletromecânicos de redes de distribuição convencional de energia elétrica. O processo atual de elaboração de projetos de redes de distribuição que possui interferências topográficas é lento e depende de softwares com defasagem tecnológica que necessitam de pós processamento dos dados para gerar o projeto final, além de demandar conhecimento técnico específico e demasiado tempo de elaboração. Esse tempo de elaboração, bem como os erros ocorridos na etapa de pós processamento, dificultam o processo de aprovação dos projetos nas concessionárias de energia elétrica, e atrasam a ligação dos consumidores finais. Para modelagem do processo, são verificados primeiramente as tipologias do terreno onde se deseja definir o caminhamento da rede através de levantamentos dos dados topográficos. Após, são observados os esforços e solicitações mecânicas pontualmente em cada tipo de estrutura eletromecânica, definindo as distâncias mínimas de montagem em observância às normas técnicas relacionadas, e também, variáveis incidentes como a velocidade do vento e variações mecânicas dos condutores durante a operação. Realizada a modelagem das variáveis de decisão é aplicado um método heurístico recursivo com a aplicação do método de otimização Hill Climbing, que varre toda a linha definida pela topografia, realizando as avaliações e cálculos mecânicos com a otimização de critérios técnicos orçamentários, gerando soluções uniformizadas e automatizadas. O método computacional é desenvolvido em plataforma Web com interface amigável e atualizada, podendo ser utilizada através de um navegador qualquer. O software além de proporcionar a elaboração do projeto com critérios normativos embutidos, pode ser facilmente utilizada para análise de projetos, proporcionando visualização integrada dos perfis planialtimétricos através Google Maps, otimizando o processo de avaliação visual.

Submitted by Miriam Lucas (miriam.lucas@unioeste.br) on 2018-02-22T17:03:28Z No. of bitstreams: 2 Elias_Emanuel_Benitez_2017.pdf: 4075070 bytes, checksum: ce09c54d8b2b9dd647b8166881114648 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-22T17:03:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Elias_Emanuel_Benitez_2017.pdf: 4075070 bytes, checksum: ce09c54d8b2b9dd647b8166881114648 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-08-16 / The solution to distribution networks expansion planning problem seeks to establish updates in the system so that it is able to supply the future demand obeying important criteria that represent the quality in the supply. Considering that in recent years the number of distributed generation connected to the system is increasing, contributing to the solution of some problems in the operation such as the high losses, the poor quality in the energy supplied, the low reliability that can be a reality, among others, this article presents a new algorithm to be applied to expansion planning of medium voltage overhead lines and which also has the ability to establish a plan for the connection of distributed generation in the network. Thus, the algorithm operates in two steps. In the first step of operation, a new topology is established for the network, which meets the future demand and respects the technical criteria that are necessary for electricity to be delivered to consumers with quality. In this process, the problem is represented by a nonlinear mathematical model whose objective function seeks to minimize the cost of network expansion and the constraints represent the physical laws that govern the power flow and ensure that future demand will be met with quality. In this operation step, the solution to the problem is constructed in an iterative way, where in each iteration a specialized sensitivity indicator uses the information obtained through the solution of the mathematical model to aid in decision making. This step of the algorithm ends when a radial topology for the system is determined. In the second step, the algorithm performs an evaluation in the established topology to indicate the capacity and the most interesting buses for connection of the Distributed Generation, seeking the best benefit for the operation of the network. In this process, the algorithm also takes advantage of the information obtained through the nonlinear mathematical model for the evaluation. Computacional tests with the new algorithm were performed considering data from systems available in the specialized literature to evaluate their performance. The results obtained through the simulations showed that the algorithm finds excellent solutions and a good convergence time. / A solução para o problema de Planejamento da Expansão de Redes de Distribuição busca por fazer atualizações no sistema para que este seja capaz de suprir a demanda futura obedecendo a critérios importantes que representam a qualidade do suprimento. Considerando que nos últimos anos o número de geração distribuída conectada ao sistema está aumentando, contribuindo para a solução de problemas que envolvem a operação do sistema, tais como, as perdas elétricas, a má qualidade da energia fornecida, a baixa confiabilidade, entre outros, este trabalho apresenta um novo algoritmo para ser aplicado ao problema de planejamento da expansão de linhas aéreas de média tensão e que também tem a capacidade de estabelecer um plano para a conexão de geração distribuída na rede. O algoritmo funciona em duas etapas. Na primeira etapa de execução, uma nova topologia radial é estabelecida para a rede, que atende a demanda futura e respeita os critérios técnicos necessários para que a eletricidade seja entregue aos consumidores com qualidade. Neste processo, o problema é representado por um modelo matemático não linear cuja função objetivo procura minimizar o custo de expansão da rede e as restrições representam as leis físicas que regem o fluxo de potência elétrica e garantem que a demanda futura seja atendida com qualidade, obedecendo aos limites de tensões estabelecidos para as barras e às capacidades de carregamento das linhas. Nesta etapa de execução, a solução do problema é construída de forma iterativa, onde em cada iteração um indicador de sensibilidade especializado usa a informação obtida através da solução do modelo matemático para auxiliar na tomada de decisão. Esta etapa do algoritmo termina quando uma topologia radial para o sistema é determinada. Na segunda etapa de execução, o algoritmo realiza uma avaliação na topologia estabelecida para indicar a capacidade da geração distribuída e a barra do sistema para sua conexão, buscando o melhor benefício para a operação da rede. Neste processo, o algoritmo também aproveita as informações obtidas através do modelo matemático não linear para esta avaliação. Testes computacionais com o novo algoritmo foram realizados considerando sistemas testes disponíveis na literatura especializada para avaliar o seu desempenho. Os resultados obtidos através das simulações mostraram que o algoritmo encontra excelentes soluções em tempos de convergência satisfatórios.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcio Andre Nazareno Ferreira.pdf: 1733085 bytes, checksum: 163ab439fd1be9f3bb9050a8433d34e2 (MD5) Previous issue date: 2010-08-06 / After the restructuring of the electric sector, the distribution utilities must maximize the reliability to avoid violation in the reliability targets at the minimal cost. This agreement between cost and reliability can be satisfied with the application of Predictive Reliability Analysis (PRA) in the planning of distribution networks. The PRA estimates the future performance of distribution networks, with regarding to energy supply interruptions, based on the failure data of the components and network topology. The PRA can delivery estimates for the following statistical reliability indices used in the distribution utilities: System Average Interruption Frequency Index (SAIFI), System Average Interruption Duration Indices (SAIDI), Connection Point Interruption Frequency Index (CPIFI), and Connection Point Interruption Duration Index (CPIDI). However, the PRA is rarely used by engineers during the planning of the distribution utilities. This fact is due to the existence of discrepancies between the indices estimated by the PRA and those measured by distribution utilities. These discrepancies are due to the lack of historical data to estimate the reliability parameters of the components: failure rates and repair times. In spite of the distribution utilities do not have a large amount of historical data associated with failures in their equipment, these utilities store historical data on system reliability indices (SAIDI, SAIFI, CPIFI and CPIDI). This information can be used to adjust the failure data of the components (failure rates and repair times) such that the reliability indices evaluated by the ACP models have nearly the same values as those measured by distribution utilities. This adjustment process of the reliability data in ACP models is named Data Calibration. Usually, the reliability data calibration is carried out through optimization techniques. However, the most of the existing methodologies ignores the nodal reliability indices (CPIFI and CPIDI) in the calibration of failure rates and repair times. Only the CPIFI index has been considered in the data calibration. Furthermore, it is not possible to assure that the SAIFI has the same value as its measured value when the calibration considers the CPIFI index. Nevertheless, the Brazilian Electricity Regulatory Agency (ANEEL) has established penalties for violations in the indices CPIFI and CPIDI. Due to this, the PRA models must accurately estimate the nodal reliability indices CPIFI and CPIDI. The main objective of this dissertation is to develop a calibration methodology of reliability data oriented to nodal reliability indices CPIFI and CPIDI. The proposed methodology uses nonlinear and quadratic programming models to calibrate the failure rates and repair times, respectively, in a decoupled structure. This decoupled structure allows the calibration of failure rates and repair times be carried out separately. Additionally, the utilization of equality constraints in the calibration models assures that the evaluated values of SAIFI and SAIDI indices are identical to their measured values. Furthermore, the proposed calibration model for the failure rates considers the equipment condition information obtained from inspection activities. The calibration models proposed in this dissertation were tested in a feeder of the power distribution utility of Maranhão (CEMAR). The tests results demonstrate that the proposed calibration models can significantly reduce the errors between the measured and evaluated values of the CPIFI and CPIDI indices / Após a reestruturação do setor elétrico, as empresas de distribuição devem maximizar a confiabilidade do fornecimento para evitar violações nas metas de confiabilidade com o menor custo possível. Este compromisso entre custo e confiabilidade pode ser atendido com a aplicação da Análise de Confiabilidade Preditiva (ACP) no processo de planejamento de redes de distribuição. A ACP estima o desempenho futuro da rede de distribuição, com relação a interrupções no fornecimento de energia, com base nos dados de falha dos componentes e na sua topologia. A ACP pode fornecer estimativas para os seguintes indicadores de continuidade estatísticos usados pelas empresas de distribuição: Freqüência Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora (FEC), Duração Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora (DEC), Freqüência de Interrupção individual por Unidade Consumidora ou por Ponto de Conexão (FIC), Duração de Interrupção Individual por Unidade Consumidora ou por Ponto de Conexão (DIC) e Duração Máxima de Interrupção Contínua por Unidade Consumidora ou por Ponto de Conexão (DMIC). Entretanto, a ACP é raramente usada pelos engenheiros de planejamento das empresas de distribuição. Este fato é devido à existência de discrepâncias entre os índices estimados pela ACP e aqueles apurados pelas empresas de distribuição. Estas discrepâncias são causadas pela falta de dados históricos para estimar os parâmetros de confiabilidade dos componentes, isto é: taxas de falha, tempos de reparo e chaveamento. Apesar das empresas de distribuição não possuírem uma grande quantidade de dados históricos associados com as falhas dos seus equipamentos, estas empresas armazenam dados históricos sobre índices de continuidade do sistema (FEC, DEC, DIC e FIC). Esta informação pode ser utilizada para ajustar os dados de falha dos componentes (taxas de falha e os tempos de reparo) tal que os índices calculados pelo modelo de ACP sejam próximos dos índices medidos pelas empresas de distribuição. Este processo de ajuste dos dados de falha dos modelos de ACP é denominado de Calibração de Dados. Geralmente, a calibração de dados de confiabilidade é realizada através de técnicas de otimização. Contudo, a maioria das metodologias existentes desconsidera os índices de confiabilidade nodais (FIC e DIC) na calibração das taxas de falha e tempos de reparo. Apenas o índice nodal FIC tem sido considerado na calibração de dados. Além disso, não é possível garantir que o índice FEC seja igual ao seu valor apurado quando a calibração considera o índice FIC. Contudo, a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) estabeleceu penalidades para violações nos índices FIC e DIC. Devido a isto, os modelos de ACP devem estimar precisamente os índices de confiabilidade nodais FIC e DIC. O principal objetivo desta dissertação é desenvolver uma metodologia de calibração de dados de confiabilidade orientada para os índices nodais FIC e DIC. A metodologia proposta utiliza modelos de programação não-linear e quadrática para calibrar as taxas de falha e os tempos de reparo, respectivamente, em uma estrutura desacoplada. Isto é, a calibração das taxas de falha e dos tempos de reparo é realizada separadamente. Adicionalmente, a utilização de restrições de igualdade nos modelos de calibração assegura que os valores calculados dos índices FEC e DEC sejam idênticos aos seus valores medidos. Além disso, o modelo de calibração proposto para as taxas de falha considera a informação de condição dos equipamentos obtida a partir de atividades de inspeção. Os modelos de calibração propostos nesta dissertação foram testados em um alimentador da Companhia Energética do Maranhão (CEMAR). Os resultados dos testes demonstraram que os modelos de calibração propostos podem reduzir significativamente os erros entre os valores medidos e calculados dos índices FIC e DIC.

A qualidade da água de abastecimento é de vital importância à saúde da população dos núcleos urbanos do mundo todo. Por essa razão, muitas pesquisas enfocam esse tema. Além disso, os ataques terroristas recentes ocorridos nos Estados Unidos e Europa, vêm fomentando a antiga preocupação relativa a possíveis injeções de contaminantes em redes de distribuição de água para abastecimento, evidenciando a importância da efetiva vigilância de tais sistemas. O presente trabalho investiga a rede de monitoramento ótima para detecção de injeções intencionais de poluentes e/ou contaminantes em concentrações e/ou quantidades suficientes para que se propaguem nas direções do fluxo da água no interior das redes, do ponto de vista de objetivos múltiplos. A metodologia aqui apresentada representa uma extensão de propostas anteriores e é demonstrada ilustrativamente, através de redes já utilizadas na literatura. Com base no conceito da rede auxiliar proposto por Kessler et al. (1998), propõe-se o emprego de algoritmos genéticos multiobjetivo para considerar os níveis de serviço em termos do volume consumido, do tempo e da extensão da rede atingida antes da detecção. São criadas matrizes de poluição para os níveis de serviço considerados e, então, o algoritmo genético multiobjetivo SPEA é aplicado para identificar as soluções não-dominadas, em conformidade com o conceito de otimalidade de Pareto. Os resultados demonstram o potencial do método proposto em identificar tais soluções / The water supply quality is very important to the healthy of urban nucleus populations around the world. This is the reason why many researches focus on such theme. Besides this, recent terrorist attacks occurred in USA and Europe, have incited the old apprehension related to possible deliberate intrusions of contaminants into the water supply networks, making evident the importance of the effective vigilance of such systems. This work investigates the optimal monitoring network for detection of deliberate intrusions of pollutes and/or contaminants at concentrations and/or quantities enough for propagation inside the networks, on the point of view of multiple objectives. The method here proposed represents an extension to earlier proposals and is demonstrated with the support of networks from literature. Based on the concept of auxiliary network proposed by Kessler et al. (1998), a multiobjective genetic algorithm is used in order to consider the levels of service in terms of the consumed volume, time period and length of the network reached before detection. Pollution matrixes are built for the levels of service considered and the multiobjective genetic algorithm SPEA applied in the identification of the non-dominated solutions, according to the Paretto optimality concept. The results demonstrate the potential of the method in the identification of such solutions

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-04-15T15:27:12Z No. of bitstreams: 1 ingridsoarespereira.pdf: 1591373 bytes, checksum: 3eaabd818bc093a00de802152356d2ea (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-04-24T03:19:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ingridsoarespereira.pdf: 1591373 bytes, checksum: 3eaabd818bc093a00de802152356d2ea (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-24T03:19:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ingridsoarespereira.pdf: 1591373 bytes, checksum: 3eaabd818bc093a00de802152356d2ea (MD5) Previous issue date: 2015-08-31 / Este trabalho apresenta uma nova abordagem para o problema de Estimação de Estados em Redes de Distribuição de Energia Elétrica utilizando os dados históricos de cargas e medidas obtidas pelos Sistemas de Medição Fasorial Sicronizada (PMUs – Phasor Measurement Units). Nesta formulação as tensões em módulo e fase são escolhidas como variáveis de estados e o problema é matematicamente formulado como um problema de otimização com restrições de igualdade e desigualdade. A função objetivo é formada pela soma quadrática dos resíduos de estimação, definidos como a diferença entre os valores medidos através das PMUs e os valores calculados. As restrições de igualdade são as injeções de potencia ativa e reativa nulas nas barras de passagem. As restrições de desigualdade estão associadas às potências ativas e reativas das barras não monitoradas, onde admite-se limites inferiores e superiores em função dos dados históricos das cargas (potências ativas e reativas). Estudos de casos são realizados utilizando-se um sistemas simples 10 barras, e os sistemas IEEE da literatura de 33 e 84 barras. Os dados de medições fasoriais foram obtidos utilizandose um programa computacional de cálculo de fluxo de potência. Os resultados da estimação de estados utilizando a metodologia proposta foram obtidos através de simulações no ambiente MATLAB e comparados com os resultados do programa de fluxo de potência para validação. A utilização de medição fasorial sincronizada nos entroncamentos e no final dos ramais do sistema de distribuição associada à utilização de restrições de desigualdade para as potências ativas e reativas das cargas não monitoradas são as principais contribuições deste trabalho. / This work presents a new approach to the State Estimation problem in Electrical Distribution Networks using historical data loads and measurements obtained by Phasor Measurement Units (PMUs). In this formulation voltage magnitudes and angles are chosen as state variables and the problem is mathematically formulated as an optimization problem with equality and inequality constraints. The objective function is formed by the quadratic sum of weighted measurements residues, which are defined as the difference between the PMU measurements and the calculated values. The equality constraints are defined as the zero injections of active and reactive power at the no load buses. The inequality constraints are associated with active and reactive powers of non-monitored buses, bounded by a given limit, superior or inferior in relation to historical data loads (active and reactive powers). Case studies are performed using a simple 10-bus test system, and the 33 and 84 buses IEEE test systems. The data phasor measurements were obtained using a computer program that calculates power flow. The state estimation results using the proposed methodology were obtained through simulations in MATLAB environment and compared with the results of power flow program for validation. The use of synchronized phasor measurement at the beginning and at the end of the lateral feeders of the distribution system associated with the use of inequality constraints for active and reactive power for the non-monitored loads are the main contributions of this work.

The electric networks reconfiguration has as purpose: to reduce the energy losses, to improve the voltage profile for the customers, to increase the reliability levels or to re-establish the energy supply in contingency situations. In spite of the complexity of this combinatorial problem of large dimensions, there is an effort of the researchers in the direction of efficient optimization methods, once the classic methods present difficulties for its resolution. The disadvantage of these methods is that a major part of researchers ignores the totality of formal information that is available in the power utilities. The efficient solution should also consider the knowledge and experience of power utilities professionals that can be accomplished starting from the development of Specialist Systems. For these reason, it becomes more recommended to consider algorithms that make possible the use of formal and informal analysis methods. This context motivated this thesis whose proposal is the development of new methods and software for distribution networks reconfiguration starting from multiple criteria decision-making methods, aiming at a more adequate processing of all available information in power utilities. To solve the approached problem, this paper uses the Bellman-Zadeh s method that was shown efficient in the solution of several problems of multiple criteria decision, besides allowing the analysis, at the same time, of quantitative and qualitative criteria. In general, the reconfiguration can not be solved in an efficient way without the analysis of the following problems: the appropriate modeling of the equipments and electrical loads; the creation of algorithm for representation of the electrical topology that allows fast changes in the electric configuration; calculations of the load flow; the definition of composition and presentation forms for the target functions and restrictions; the development of optimization methods and software to define the best electric configuration in normal operation state and in contingency situations. The proposed methodologies were customized according to the power utilities needs, helping the operators in the decision-making process. Besides that the algorithms meet the demand for fast processing of the efficient solutions, which is fundamental mainly in the re-establishment of energy supply during contingencies. Among the several advantages of the developed software in relation to the conventional softwares, the most important are: the representation of the electric topology considers only the information of the connections that really exist, dispensing the use of matrixes; integration with the electric load modeling systems for maximum demand as for load typical curves; the use of the initial data reliability to coordinate the tranformers load; application of multiple criteria optimization algorithms for distribution networks reconfiguration, in normal operational state and in contingency situations; composition of the target functions and restrictions considering quantitative and qualitative characteristics; evaluation of the impact of the reconfiguration in the power systems energy losses. As results, case studies are presented with real data from the power utilities, in order to prove the efficiency of the proposed methods. / A reconfiguração das redes elétricas tem como finalidade: reduzir as perdas de energia, melhorar o perfil de tensão para os consumidores, aumentar os níveis de confiabilidade ou restabelecer o fornecimento de energia em situações de contingência. Apesar da complexidade desse problema combinatorial de grandes dimensões, há todo um esforço, por parte dos pesquisadores, no sentido de buscar métodos eficazes de otimização, uma vez que os métodos clássicos apresentam dificuldades para sua resolução. A desvantagem destes trabalhos é que a maioria deles praticamente ignora a totalidade da informação formal, que está disponível nas concessionárias. No entanto, para uma solução eficiente, também deve-se considerar o conhecimento e a experiência dos profissionais das concessionárias, que pode ser realizado a partir do desenvolvimento de Sistemas Especialistas. Por essas razões, torna-se mais indicado desenvolver algoritmos que possibilitem reunir métodos de análise formais e informais. Essas constatações motivaram a realização deste trabalho. Nele, propõese o desenvolvimento de novos métodos e de uma ferramenta computacional para reconfiguração das redes de distribuição a partir de métodos de tomada de decisão multicriteriais, visando ao processamento adequado das fontes de informação disponíveis nas concessionárias. Para resolver o problema abordado, este trabalho utiliza o método de Bellman-Zadeh, que se mostrou eficiente para a solução de questões envolvendo múltiplos critérios, permitindo não apenas a análise de critérios quantitativos, mas também qualitativos. Em geral, a questão de reconfiguração não pode ser solucionada de forma otimizada, sem a análise dos seguintes problemas: modelagem adequada dos elementos pertencentes às redes de distribuição e das cargas elétricas; criação de algoritmo para representação da topologia das redes, que permita realizar rápidas alterações na configuração; cálculos do fluxo de potência; definição da composição e formas de apresentação para as funções objetivo e restrições; desenvolvimento de métodos de otimização e software para definir a configuração elétrica ideal, em regime normal de operação e em situações de contingência. As metodologias propostas foram customizadas de acordo com as necessidades das concessionárias, ajudando os operadores no processo de tomada de decisão. Além disso, os algoritmos atendem à exigência de processamento rápido na definição da solução eficiente, que é fundamental principalmente quando se tratar de restauração de energia em situações de contingência. Dentre as vantagens desse sistema em relação aos softwares convencionais, destacam-se as seguintes: representação da topologia elétrica das redes de distribuição, considerando somente a informação das ligações que existem de fato, dispensando o uso de matrizes; integração com os sistemas de modelagem da carga elétrica tanto por demanda máxima quanto por curvas típicas de carga; uso da confiabilidade dos dados iniciais para coordenação da carga dos transformadores de distribuição; aplicação de algoritmos de otimização e de análise multicriteriais para reconfiguração das redes, em regime normal de operação e em situações de contingência; composição das funções objetivo e restrições, considerando características quantitativas e qualitativas; avaliação do impacto das reconfigurações nas perdas elétricas dos sistemas de potência. Como resultados, são apresentados estudos de casos com dados reais das concessionárias de energia elétrica, com o objetivo de comprovar a eficiência dos métodos propostos.

The reactive power and voltage level control in distribution networks are routine in a power. The customer s voltage levels legislation, allows to the customers with voltage levels out of the limits stipulated by Brazilian Electricity Regulatory Agency receive financial compensation by inadequate service. The coordinated adjust of the equipment, capacitor banks and voltage regulators allocation along the feeders are usual actions to ensure proper voltage levels to the customers. In Brazil, distribution networks are usually large with numerous and long low-voltage circuits. Based on the networks geo-referenced registers, the proposed algorithm uses computational intelligence techniques to optimize voltage levels and reactive power, considering the primary and secondary network distribution. This work provides a tool that will allow the specialist obtain the most cost-effective to simultaneous capacitor banks and voltage regulators allocation, optimizing the primary and secondary voltage levels in distributions networks, minimizing operating costs and losses. / O controle do perfil de tensão nas redes de distribuição é uma tarefa rotineira em distribuidoras de energia. Com uma legislação rígida sobre os níveis de tensão, as unidades consumidoras que estão com o fornecimento fora dos padrões estipulados pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) recebem compensação financeira pelo serviço inadequado. O ajuste coordenado dos equipamentos e a alocação de banco de capacitores e reguladores de tensão ao longo dos alimentadores são ações práticas para garantir níveis de tensão adequados aos consumidores. No Brasil, as redes de distribuição são longas com inúmeros circuitos de baixa tensão igualmente extensos. Tendo como base o cadastro georeferenciado das redes, o algoritmo proposto neste trabalho utiliza técnicas de inteligência computacional para otimizar os níveis de tensão e reativos no sistema de distribuição, considerando as redes primárias e secundárias de distribuição. Este trabalho traz uma ferramenta que permitirá ao especialista obter a melhor relação custo-benefício na alocação simultânea de bancos de capacitores e reguladores de tensão, otimizando os níveis de tensão nas redes primárias e secundárias, minimizando custos operacionais e perdas.

In normal operation, the reconfiguration of distribution network can reduce losses, balance loads and improve quality indicators. The increasing use of remote controlled equipment in power systems leads the development of more efficient techniques for automatic reconfiguration of network, being particularly important in Smart Grid applications. This thesis presents a methodology and system for automatic reconfiguration of distribution network in real time. The optimization of the network performance is based on a heuristic method and multicriterial analysis. The work relies on the AHP (Analytic Hierarchy Process) method to define weights for the optimization criteria and to determine the best switching sequence for the network. In addition, the analysis of the technical feasibility of connecting feeders in parallel during the reconfiguration is also considered, focusing on determining transient constraints. The method assumes that only the remote controlled switches are analyzed. The developed algorithms are integrated into a supervisory system, which allows real time measurements and commands to the equipment. The proposed methodology was validated with data from a real network of a power utility. / Em regime normal de operação, a reconfiguração de redes de distribuição permite reduzir perdas, balancear cargas e melhorar indicadores de qualidade. Com o aumento do uso de equipamentos telecomandados nos Sistemas de Potência, torna-se viável o desenvolvimento de sistemas que permitam que a reconfiguração da rede seja feita de forma automática. Essa abordagem vem ao encontro de técnicas atualmente aplicadas nas Redes Elétricas Inteligentes, ou Smart Grids. Este trabalho apresenta um sistema de reconfiguração automática de redes de distribuição, em tempo real, baseado em um método heurístico para determinação da melhor configuração. O método parte da premissa de que apenas as chaves telecomandadas são consideradas na análise. O método de análise multicriterial AHP (Analytic Hierarchy Process) é empregado para definir pesos para os critérios de otimização e determinar a melhor sequência de chaveamentos na rede. A análise da viabilidade técnica de ligação de alimentadores em paralelo durante a reconfiguração é abordada, com enfoque nas respostas em regime transitório e permanente do sistema. Os algoritmos desenvolvidos são integrados a um Sistema Supervisório, que permite monitorar dados em tempo real e aplicar os comandos de abertura e fechamento de chaves automaticamente. A metodologia proposta foi validada com dados de uma rede real de uma concessionária de energia elétrica.

Um aspecto importante relacionado à operação de sistemas de distribuição é o referente à segurança nas ações de restabelecimento pós-perturbações, em manobras emergenciais e programadas, onde necessite de transferência de cargas entre alimentadores aéreos primários de uma mesma subestação ou para uma subestação adjacente, de forma segura e confiável. Devem-se observar os requisitos de carregamento, tensão a nível sistêmico, proteção, entre outros. Atualmente as decisões e tomadas de ações referentes às manobras necessárias para os remanejamentos de cargas são de competência dos operadores que atuam nas salas de controle de operações e, em muitos casos, respaldadas somente na experiência de cada operador, acumulada ao longo do tempo. Este trabalho visa o estudo dos fenômenos físicos envolvidos em situações que coloquem alimentadores aéreos primários de distribuição em paralelo ou mesmo quando se forme uma configuração em anel fechado. Estas manobras podem ser executadas através de alimentadores e transformadores distintos, de mesma potência ou de potências diferentes, estabelecendo diretrizes e respaldando os operadores das salas de controle em situações de emergência, urgência ou programadas no sistema aéreo de distribuição. O objetivo principal é oferecer informações técnicas, possibilitando as tomadas de decisões mais adequadas na coordenação de manobras no sistema aéreo de distribuição, em tempo real. Cada uma delas tem condições que se pode considerar como a mais adequada para a execução dos procedimentos estabelecidos, porém sem os principais subsídios técnicos. Desta forma, algumas variáveis como tensão mínima, limites de carregamento de equipamentos, ângulo de fase dos transformadores, restrições operativas do sistema e de consumidores, devem ser aplicadas em tempo real para a tomada de decisão por parte dos operadores do sistema elétrico. / An important aspect related to the distribution systems operation concerns the safety required in the post-disturbances restorement actions or in the emergency and scheduled maneuvers, which involve the need for load transfer between primary overhead feeders of a same sub-station or for an adjacent sub-station, in a safe and reliable way, complying with the loading requirements, voltage at systemic level and protection, among others. Currently the decisions and taking actions related to the necessary maneuvers to carry out the load transfers are responsibility of the operators who work in the operations control rooms, and in many cases, only endorsed by each operator´s own experience, gathered along the time. This paper aims at the study of the involved physical phenomena in situations that place distribution primary overhead feeders in parallel or even when a configuration in closed ring is formed, via distinct transformers and feeders of same or different powers, establishing guidelines and endorsing the control rooms operators in emergency, urgency or scheduled situations in the distribution overhead system. The main objective is to provide technical information, enabling more adequate taking decisions in the distribution overhead system maneuvers coordination, in real time. Each of them has conditions that can be considered the most adequate to carry out the established procedures, however without the main technical information. Thus, some variables such as minimum voltage, equipment loading limits, transformers´ phase angle, the operational restrictions of the system and customers must be applied in real time for the taking decision by the electrical system operators.

A busca no aumento da vida útil dos transformadores de distribuição, redução dos custos de manutenção e mitigação de falhas, leva ao desenvolvimento de novos materiais e critérios de exploração diferenciados desses ativos. Esta pesquisa apresenta o desenvolvimento de um novo transformador de distribuição compacto e mais eficiente utilizando óleo vegetal isolante totalmente biodegradável. Além de biodegradável, o óleo vegetal utilizado possui menor agressividade ambiental e maior capacidade térmica aumentando, a capacidade de carregamento do transformador sem comprometer a sua vida útil. A fim de atestar essa menor agressividade em relação ao óleo mineral, ensaios foram efetuados em um equipamento que permaneceu 12 anos em operação. O equipamento foi totalmente desmontado para análise e coleta de amostras de papel e óleo vegetal isolante. As análises visam comprovar a menor agressividade em relação ao óleo mineral, apresentadas na revisão bibliográfica. A menor agressividade torna possível a proposição de uma nova filosofia de planejamento de redes de distribuição utilizando uma quantidade menor dos novos transformadores para uma mesma carga, tornando-a mais compacta e eficiente. / The search of increase on the life expectancy of distribution transformers, reducing maintenance costs and mitigation failures, leads to the development of new materials and different operating criteria of these assets. This research presents the development of a new distribution transformer compact and more efficient with insulating in vegetable oil totally biodegradable. In addition to biodegradable, the vegetable oil used has less environmental aggressiveness and greater thermal capacity, increasing the loading capacity of the transformer without compromising its life expectancy. To prove that the vegetable oil is less aggressive than mineral oil, tests were done out in a transformer that worked for 12 years. The equipment was disassembled for analysis and collection of samples of vegetable oil and paper insulation. The analyses aim to prove the lesser aggressiveness compared to mineral oil, presented in the literature review. This situation makes it possible the proposition of a new philosophy of planning of distribution networks using a smaller amount of new transformers for the same load, making it more compact and efficient.