O fator de simultaneidade é fundamental no planejamento de redes de distribuição de gás natural. Trata-se de um multiplicador entre 0 e 1 que ajusta o consumo total teórico de um número de aparelhos de utilização em condições reais. Em 2005 o Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) e a Companhia de Gás de São Paulo (COMGÁS) realizaram um estudo no qual determinou-se o fator de simultaneidade em um conjunto de edificações residenciais. Um modelo de regressão foi proposto para expressar o fator de simultaneidade em termos da potência total instalada. O modelo ajustado pode ser utilizado para predizer o fator de simultaneidade em novas edificações. O modelo em questão é um modelo de regressão linear normal no qual a variável resposta é o logaritmo do fator de simultaneidade. Nesta dissertação, o objetivo é investigar outras possibilidades de modelos de regressão adequados aos dados obtidos pelo IPT e pela COMGÁS. Especial atenção é dada ao modelo de regressão beta proposto por Ferrari e Cribari-Neto (Journal of Applied Statistics, 2004) por possuir vantagens sobre o modelo de regressão linear normal. O modelo de regressão beta assume que, dadas as covariáveis, a variável resposta possui distribuição beta, sendo adequado para modelar dados observados no intervalo unitário. Desta forma, a transformação na variável resposta - o fator de simultaneidade - é desnecessária. Além disso, é proposta uma nova abordagem para a predição do fator de simultaneidade, diferente de todas as abordagens pesquisadas na literatura, utilizando a técnica de bootstrap. / The simultaneity factor is fundamental in planning gas distribution networks. It is a multiplicator between 0 and 1 that adjusts the theoretical total consumption of a number of devices to realistic conditions. In 2005, the Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) and the Companhia de Gás de São Paulo (COMGÁS) performed a study in which the simultaneity factor of gas consumption in a set of residential buildings have been determined. A regression model was proposed to express the simultaneity factor in terms of the total power of installed equipment. The fitted model can be used to predict the simultaneity factor in new buildings. The model they proposed is a normal linear regression model in which the response variable is the logarithm of the simultaneity factor. In the present dissertation, our aim is to investigate other possible regression models suitable to the data obtained by IPT and CONGÁS. Emphasis is given to the beta regression model proposed by Ferrari and Cribari-Neto (Journal of Applied Statistics, 2004) which has a number of advantages over normal linear regression models. The beta regression model assumes that, given the covariates, the response variable has a beta distribution, which is adequate to model data observed in the unit interval. Therefore, no transformation in the response variable, the simultaneity factor, is needed. Additionally, we present a new approach for the prediction of the simultaneity factor, that is different from all the approaches shown in the literature, using the bootstrap technique.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao-AntonioAdolphoMartinsRaposo.pdf: 6219934 bytes, checksum: 92f0e1fb7c3d703fcf27aae305b549f2 (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / To plan and operate properly a Smart Grid (SG), many new technical considerations in the context of distribution systems, must be considered, for example: stability (due to installation of Distributed Generation (DG), the load and generation dispatch, management of energy storage devices and the assessment of the impact of electric vehicle connection on the distribution system. The main prerequisite for many of these new functions in the distribution system control center is to determine the electrical network state (magnitude and angle of nodal voltages) in real time from measurement devices installed in it. In the transmission system control centers, this task is performed by the state estimation tool. Thus, the Distribution System State Estimation (DSSE) is one of the cornerstones for the implementation of a SG. The presence of a small number of measurements can make the grid unobservable in the context of the DSSE. That is, the state variables (magnitude and angle of the node voltages of all bus) can not be determined from a set of measurements by a state estimator. Due to this, it is usually added a large number of pseudo measurements to the existing measurement plan to ensure observability and to enable the DSSE. A drawback with this strategy is that the accuracy of the estimated state is compromised due to the fact that the errors associated with the pseudo measurements are considerably higher than those relating to real measurements. Consequently, it is necessary to allocate meters (voltage magnitude, active and reactive power flows, current magnitudes, etc.) to guarantee the accuracy of the DSEE. The meter placement problem for the state estimation in the transmission networks is usually carried out with the objective of assuring the observability. On the other hand, the meter placement for the EERD aims to minimize probabilistic index associated with the errors between the true and estimated state vectors. An important component of the method used to solve the meters placement problem is a probabilistic technique used to estimate the objective function. Due to the nonlinear nature of DSSE problem, the best option has been to use the Monte Carlo Simulation (MCS). A disadvantage of the MCS to estimate the objective function of the allocation problem is its high computational cost due to the need to solve a nonlinear state estimation problem for each sample element. The main objective of this dissertation is to propose a probabilistic techniques to improve the computational performance of existing methodologies for meter placement without reducing the accuracy of the estimated ix state. This compromise has been established using two strategies. In the first one, a linear model is used to estimate the state and the MCS is applied to determine the risks of the objective function. In the second one, a closed analytical formula is used to determine the risks based on the linearized model. Furthermore, the improved versions of the meter placement algorithms proposed in this dissertation consider the effect of the correlation among the measurements. The proposed meter placement algorithms were tested in the British distribution system of 95 bus. The tests results demonstrate that the introduction of the proposed strategies in a meter placement algorithm significantly reduced its computational cost. Moreover, it can be observed that there were improvements in accuracy in some cases, because the risk estimates provided by MCS are not accurate with small samples. / Para planejar e operar adequadamente uma Rede Elétrica Inteligente (REI), muitas novas considerações técnicas, no âmbito de sistemas de distribuição, devem ser apreciadas, por exemplo: a estabilidade devido a instalação de Geração Distribuída (GD), o despacho de carga e geração, o gerenciamento de dispositivos de armazenamento de energia e a avaliação do impacto da conexão de veículos elétricos na rede de distribuição. O principal pré-requisito para muitas destas novas funções do centro de controle do sistema de distribuição é a determinação do estado da rede elétrica (módulo e a fase das tensões nodais) em tempo real a partir de dispositivos de medição nela instalados. Em centros de controle de sistemas de transmissão esta tarefa é realizada por ferramentas de estimação de estado. Desta forma, a Estimação de Estado em Redes de Distribuição (EERD) é um dos alicerces para a implantação de uma REI. A presença de um número reduzido de medições pode tornar a rede elétrica não observável no âmbito da EERD. Isto é, as variáveis de estado (módulo e fase das tensões nodais em todas as barras) não podem ser determinadas a partir de um conjunto de medições por um estimador de estado. Devido a isto, geralmente adiciona-se um grande número de pseudo-medições ao plano de medição existente para assegurar a observabilidade e viabilizar a EERD. Um problema com esta estratégia é que a precisão do estado estimado é comprometida devido ao fato de que os erros associados com as pseudo-medições são consideravelmente maiores do que aqueles referentes às medições reais. Consequentemente é necessário alocar medidores (magnitude das tensões, fluxos de potência ativa e reativa, magnitude das correntes, etc.) para garantir a precisão do EERD. O problema de alocação de medidores para a estimação de estado em redes de transmissão é, geralmente, realizado com o objetivo de assegurar a observabilidade. Por outro lado, a alocação de medidores para EERD é realizada visando minimizar índices probabilísticos associados com os erros entre os vetores de estado estimado e verdadeiro. Um componente importante do método usado para resolver o problema de alocação de medidores é a técnica probabilística usada para estimar a função objetivo. Devido à natureza não-linear do problema de EERD, a melhor opção tem sido utilizar a Simulação Monte Carlo (SMC). Uma desvantagem da SMC para estimar a função objetivo do problema de alocação é o seu alto custo computacional devido a necessidade de resolver um problema de estimação de estado não-linear para cada vii elemento da amostra. O principal objetivo desta dissertação é propor técnicas probabilísticas para melhorar o desempenho computacional de metodologias existentes para alocação de medidores sem sacrificar a precisão do estado estimado. Este compromisso foi estabelecido usando-se duas estratégias. Na primeira, um modelo linearizado é usado para estimar o estado e a SMC para determinar os riscos da função objetivo. Na segunda, uma fórmula analítica fechada é usada para determinar os riscos com base no modelo linearizado. Além disso, as versões melhoradas dos algoritmos de alocação propostos nesta dissertação consideram o efeito da correlação entre as medições. As metodologias de alocação propostas foram testadas no sistema de distribuição britânico de 95 barras. Os resultados dos testes demonstraram que a introdução das estratégias propostas em um algoritmo de alocação de medidores reduziu significativamente o seu custo computacional. Além disso, pode-se observar que ocorreram melhorias na precisão em alguns casos, pois as estimativas dos riscos fornecidas pela SMC não são precisas com pequenas amostras.

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

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Julio Cesar Nascimento Sousa.pdf: 971697 bytes, checksum: b4ee5e79977202a1c5eba4528ed34766 (MD5) Previous issue date: 2006-09-22 / This work focuses on the modeling of single-phase and three-phase distribution with earth return, for high impedance faults analysis. The main motivation is the lack of definitive solutions for such faults. These faults often occur when an overhead conductor breaks and falls on high impedance surface such as asphalt road, cement, trees, among others. That fault is analyzed in a Single wire earth return system - SWER, and in a rural three-phase feeder. The SWER is deduced starting from a generic three-phase system, where simplifications based on practical assumptions are added. Simulations are accomplished in two distribution test systems, with the objective of identifying the behavior pattern of the high impedance faults. It is also included a discussion and analysis of results and suggestions related to future works. / Este trabalho focaliza a modelagem das redes de distribuição monofásicas e trifásicas com retorno por terra, para análise das faltas de alta impedância. A motivação principal está no fato de não existirem soluções definitivas para essas faltas. Este tipo de falta ocorre quando um cabo energizado rompe e cai sobre um tipo de superfície, tal como asfalto, areia, árvores, dentre outros. Essa falta é analisada em uma rede Monofásica com Retorno por Terra MRT em uma rede trifásica rural. A rede MRT é deduzida a partir de uma rede trifásica genérica, onde são adicionadas hipóteses simplificadoras práticas. São realizadas simulações em dois sistemas testes de distribuição, com o objetivo de identificar o padrão de comportamento das faltas de alta impedância. É realizada uma discussão e análise de resultados, sugerindo-se trabalhos futuros.