Esta dissertação apresenta uma metodologia de otimização do fluxo de potência em sistemas elétricos de subtransmissão utilizando duas técnicas da Computação Evolutiva, os Algoritmos Genéticos e as Estratégias Evolutivas. A metodologia decompõe o problema em duas partes e o trata seqüencialmente. A primeira parte procede com a otimização do fluxo de potência ativa e a segunda com a otimização do fluxo de potência reativa. São apresentadas as características e estruturas básicas dos Algoritmos Genéticos e das Estratégias Evolutivas. A técnica dos Algoritmos Genéticos é implementada no modelo de otimização do fluxo de potência ativa e a técnica das Estratégias Evolutivas no modelo de otimização do fluxo de potência reativa. As variáveis de controle dos modelos desenvolvidos são, respectivamente, os estados dos dispositivos de seccionamento e os níveis de tensão dos barramentos dos pontos de fronteira, associadas ao sistema analisado. Analisam-se os sistemas elétricos de subtransmissão que contêm múltiplos pontos de fronteira (conexão) com a Rede Básica e diversas possibilidades de configuração operativa. A metodologia proposta é aplicada a um sistema elétrico de subtransmissão real a fim de minimizar o custo dos encargos de uso dos sistemas de transmissão. Os resultados obtidos mostram a eficácia dos algoritmos desenvolvidos na busca das soluções desejadas. / This dissertation presents a power flow optimization methodology on subtransmission electric systems using two techniques of Evolutionary Computation, namely the Genetic Algorithms and the Evolution Strategies. The methodology splits the problem into two parts and treats it separately. On the first step it proceeds to optimize the active power flow and on the second step to optimize the reactive power flow. Characteristics and basic structures of the Genetic Algorithms and the Evolution Strategies are shown. The Genetic Algorithms technique is implemented on the active power flow optimization model and the Evolution Strategies technique on the reactive power flow optimization model. The control variables of developed models are, respectively, the switch states and the border point bar voltage levels, associated to the analyzed system. The subtransmission electric systems that have multiple border (connection) points to the Basic Network and many operative configuration possibilities are analyzed. The proposed methodology is applied to a real subtransmission electric system in order to minimizes the transmission system use duty costs. The obtained results show the efficacy of the developed algorithms in the search of desired solutions.

Um dos problemas mais graves e preocupantes que ocorrem em redes de distribuição é a falta de alta impedância proveniente do rompimento e conseqüente queda do condutor primário. Devido ao seu alto grau de periculosidade, é fundamental que tal fenômeno seja exaustivamente analisado e pesquisado. Com a evolução da tecnologia digital, os programas de simulação computacional se tornaram grandes aliados nas pesquisas em proteção de sistemas elétricos. A partir do estudo de modelos já desenvolvidos e testados de faltas de alta impedância em redes de distribuição, o presente trabalho realiza uma análise deste tipo de falta e discute a implementação de um modelo de fácil configuração e adaptável a diferentes cenários. Mais do que isso, este trabalho se propõe a desenvolver uma interface computacional propícia para viabilizar este tipo de estudo em redes de distribuição, dada a necessidade de se obter uma ferramenta que possibilite a automatização do processo de simulação deste fenômeno. Com o resultado deste trabalho será possível testar e validar esquemas de proteção contra faltas de alta impedância ocasionadas por rompimento e queda de condutor primário em redes de distribuição, bem como auxiliar no desenvolvimento e implementação de novos algoritmos de detecção deste tipo de falta. / The high impedance fault caused by the broken and fallen conductor is one of the most hazardous and worrying problems that occur in distribution network. Due to its high harmful level it is necessary to analyze and research such phenomenon exhaustingly. The evolution of digital technology allowed the development of computing simulation software that became a great ally to the research of electrical systems protective devices. Based on the study of already developed and tested high impedance fault models the present work revisits this type of fault and discuss the implementation of an easy configureable model that is adaptable to different scenarios. Beyond this, the present work also proposes to develop a proper computing interface in order to make the study of such faults at distribution network viable once it is necessary to have a tool that allows the automation of high impedance fault simulating process. The results of thiswork will allowto test and validate protective schemes against high impedance faults caused by the breakdown and fall of primary conductors at distribution network systems, as well as they will be helpful when developing and implementing new algorithms for detection of such kind of fault.

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

Nos atuais sistemas de distribuição de energia elétrica, podem ser aplicadas novas metodologias que consideram o comportamento em tempo real dos equipamentos, abrangendo cargas especiais como os veículos elétricos (VE) e sistemas de recursos energéticos distribuídos (RD). Neste trabalho se apresenta a revisão bibliográfica, que mostra a análise do desenvolvimento do planejamento dos sistemas de distribuição, seja da expansão e da operação, considerando as metodologias convencionais até as que abordam os RD\'s, concluindo que na atualidade não é possível analisar um sistema sem RD\'s e VE\'s e finalmente ter que operar um sistema com este tipo de geração e cargas na rede. O estudo das ferramentas de otimização permite determinar as técnicas a serem utilizadas. Este trabalho abrange duas, quais sejam, Busca em profundidade (depth-first search) e Algoritmos Genéticos, com objetivo de obter a alocação ótima dos reguladores de tensão, bancos de capacitores, conjuntamente com os sistemas fotovoltaicos e de armazenamento, que permitam manter a tensão dentro da faixa adequada estabelecida pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). A seguir, se apresenta a metodologia desenvolvida com os softwares utilizados, quais sejam, o OpenDSS para solução de fluxos de potência com recursos distribuídos e MATLAB para programar o algoritmo da metodologia desenvolvida. Os resultados nas redes teste IEEE de 13 barras e de porte real, denominada ckt5, mostram a importância de considerar a informação das curvas de carga e os perfis de geração dos recursos distribuídos dentro das metodologias, com objetivo de conseguir soluções de acordo com a realidade dos sistemas de distribuição. Logo após se apresentam as atividades futuras, que permitirão abranger aspectos dentro da função objetivo como os índices de tensão estabelecidos pela ANEEL, inserir outras fontes de geração como os sistemas eólicos e considerar os períodos dos estágios de planejamento dentro da metodologia desenvolvida, bem como as conclusões, referências bibliográficas e os anexos da dissertação. / In current electricity distribution systems, new methodologies that consider the real-time behavior of the equipment can be applied, involving special loads such as electric vehicles (EV) and distributed energy resources (RD) systems. In this work a literature review is presented, which shows the analysis of the development of the distribution systems planning, related to expansion and the operation, considering the conventional methodologies and those that consider the RD\'s, concluding that nowadays it is not possible to analyze a system without RD,s and EV\'s to operate a system with this type of generation and loads on the network. The study of the optimization tools allows to determine the techniques to be used. This work covers two, Depth-first search and Genetic Algorithms, in order to obtain an optimal location of voltage regulators, capacitor banks, photovoltaic and storage systems, that allow to maintain the voltage within the appropriate range established by the National Electric Energy Agency (ANEEL). Then, it the methodology developed is presented with the software used, namely, OpenDSS to solve power flows with distributed resources and MATLAB to program the optimization algorithms. The results in a real size network (ckt5) and in a 13-bus IEEE test network show the importance of considering information of the load curve and the generation profiles of distributed resources within the methodologies, aiming to achieve solutions according to the reality of the distribution systems. After that, future activities are presented, which will allow to cover aspects within the objective function, such as the voltage ratings established by the ANEEL, and insertion of other generation sources, such as wind systems as well as considering the periods of the planning stages within the methodology developed. Evertrally the conclusions, bibliographical references and the attachments of the dissertation are present.

É notório que a convivência entre redes de distribuição de energia elétrica e árvores de rua é, atualmente, um dos principais problemas da arborização viária, sendo a poda, o método mais utilizado para contorná-lo; embora livrando galhos da rede, em um primeiro instante, acaba por estimular novas brotações, as quais, em um curto espaço de tempo, atingirão novamente os fios. Com o intuito de estudar as podas feitas em árvores urbanas e analisar novas técnicas possíveis de serem utilizadas para reduzir o número de podas, melhorar a convivência das espécies com a fiação elétrica, além de permitir à árvore desempenhar plenamente a função ecológica que lhe é esperada, buscou-se levantar dados referentes aos três tipos principais de redes de distribuição de energia elétrica (aérea convencional, aérea compacta e subterrânea), em quatro concessionárias de energia elétrica, a fim de compilá-los em um só trabalho. Como parte teórica do trabalho, foram levantados custos de implantação das redes convencional, compacta e subterrânea, assim como custos de manutenção e de poda de árvores. Como parte prática, foram levantadas 100 árvores nas cidades de Piracicaba/SP, Maringá/PR e Belo Horizonte/MG, coletando-se dados em uma planilha, referentes a algumas condições fitotécnicas do exemplar e sua localização, para análise estatística, através do programa de "software" SAS. De acordo com as concessionárias, o custo de implantação de rede aérea convencional variou de R$54.188,39/km à R$67.571,43/km e de R$11.703,83/km à R$20.028,83/km só para rede primária. O custo de implantação de rede compacta variou de R$36.519,61/km à R$62.215,99/km. O custo de transformação de rede convencional para compacta variou de R$31.063,64/km à R$42.951,79/km. O custo de implantação de rede subterrânea foi de R$436.585,04/km, incluindo as obras civis. O custo de poda, em rede primária foi de R$20,00/árvore e em secundária de R$6,00/árvore. Considerando rede primária + secundária, o custo variou de R$32,02 à R$68,82/árvore. Na análise a campo, notou-se que apenas 1% da árvores em Piracicaba não estavam podadas, em contrapartida a 24% em Maringá. Devido à satisfatória classificação quanto ao aspecto geral das árvores, maior porcentagem de árvores sem presença de poda, a existência de 4,17% de indivíduos sem poda sob fiação, a menor área podada por árvore, praticamente o mesmo valor de custo de implantação e 79,5% de redução nos custos de manutenção, pode-se afirmar que é totalmente viável a utilização de redes compactas de distribuição de energia elétrica ao invés de rede convencional. Devido à satisfatória classificação quanto ao aspecto geral das árvores, razoável porcentagem de árvores sem presença de poda, a ausência de necessidade de podas drásticas, 1/3 de redução nos custos de manutenção e altíssima confiabilidade do sistema, pode-se afirmar que embora com alto investimento inicial, da ordem de 10 vezes maior em relação a rede convencional, o uso de redes subterrâneas é vantajoso. / It’s widely known that the relation between net distribution and trees in the street is, nowadays, one of the main problems of street arborization, being pruning, the best method used to solve it. Although at the first moment freeing the utility lines from the branches will stimulate new buds, in a short time they will reach the lines again. In order to study the pruning made in urban trees and analyze new techniques that may be used to reduce pruning, improve the relationship between the species and the net, and permit that the trees fulfill its proper ecological function, studies were made concerning the 3 main types of electric distribution: aerial conventional, compact and underground in 4 electric energy companies. The theorical part of the study showed the costs of implanting the 3 named nets and also the costs of pruning and tree maintenance. As to the practical part, 100 trees were studied in each one of these cities, Piracicaba/SP, Maringá/PR and Belo Horizonte/MG, gathering information about their phytotechnical conditions and localization for statistical analysis through the SAS statistical computer software program. According to the companies the cost of implantation of the conventional aerial net ranged from R$54.188,39/km to R$67.571,43/km and from R$11.703,83/km to R$20.028,83/km only for the primary net. The cost of implantation of the compact net ranged from R$36.519,61/km to R$62.215,99/km. To transform a conventional net into a compact one costs R$31.063,64/km to R$42.951,79/km. The cost of implantation the underground net was R$436.585,04/km including the workmanship. The cost of pruning, in primary net was R$20,00/tree and in the secondary one R$6,00/tree. Considering primary net + secondary, the cost ranged from R$32,02/tree to R$68,82/tree. In the field work it was observed that 1% of the trees in Piracicaba were not pruned, opposite of 24% in Maringá. Due to the satisfactory classification in the general aspect of the trees, to the high percentage of trees with no pruning, to the 4,17% of trees with no pruning under utility lines, to the smallest volume of pruned trees, to practically the same cost in implantation and 79,5% of reduction in maintenance costs, we can say that it is totally possible to use compact lines of distribution instead of the conventional ones. As to the satisfactory classification concerning the general aspect of the trees, reasonable percentage of the trees with no pruning, no need of drastic pruning, 1/3 reduction of the maintenance costs and high reliability of the system, we can affirm that the use of underground net is favorable, but it must be analyzed due to its high initial investment, about 10 times higher than the conventional one.

Nos atuais sistemas de distribuição de energia elétrica, podem ser aplicadas novas metodologias que consideram o comportamento em tempo real dos equipamentos, abrangendo cargas especiais como os veículos elétricos (VE) e sistemas de recursos energéticos distribuídos (RD). Neste trabalho se apresenta a revisão bibliográfica, que mostra a análise do desenvolvimento do planejamento dos sistemas de distribuição, seja da expansão e da operação, considerando as metodologias convencionais até as que abordam os RD\'s, concluindo que na atualidade não é possível analisar um sistema sem RD\'s e VE\'s e finalmente ter que operar um sistema com este tipo de geração e cargas na rede. O estudo das ferramentas de otimização permite determinar as técnicas a serem utilizadas. Este trabalho abrange duas, quais sejam, Busca em profundidade (depth-first search) e Algoritmos Genéticos, com objetivo de obter a alocação ótima dos reguladores de tensão, bancos de capacitores, conjuntamente com os sistemas fotovoltaicos e de armazenamento, que permitam manter a tensão dentro da faixa adequada estabelecida pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). A seguir, se apresenta a metodologia desenvolvida com os softwares utilizados, quais sejam, o OpenDSS para solução de fluxos de potência com recursos distribuídos e MATLAB para programar o algoritmo da metodologia desenvolvida. Os resultados nas redes teste IEEE de 13 barras e de porte real, denominada ckt5, mostram a importância de considerar a informação das curvas de carga e os perfis de geração dos recursos distribuídos dentro das metodologias, com objetivo de conseguir soluções de acordo com a realidade dos sistemas de distribuição. Logo após se apresentam as atividades futuras, que permitirão abranger aspectos dentro da função objetivo como os índices de tensão estabelecidos pela ANEEL, inserir outras fontes de geração como os sistemas eólicos e considerar os períodos dos estágios de planejamento dentro da metodologia desenvolvida, bem como as conclusões, referências bibliográficas e os anexos da dissertação. / In current electricity distribution systems, new methodologies that consider the real-time behavior of the equipment can be applied, involving special loads such as electric vehicles (EV) and distributed energy resources (RD) systems. In this work a literature review is presented, which shows the analysis of the development of the distribution systems planning, related to expansion and the operation, considering the conventional methodologies and those that consider the RD\'s, concluding that nowadays it is not possible to analyze a system without RD,s and EV\'s to operate a system with this type of generation and loads on the network. The study of the optimization tools allows to determine the techniques to be used. This work covers two, Depth-first search and Genetic Algorithms, in order to obtain an optimal location of voltage regulators, capacitor banks, photovoltaic and storage systems, that allow to maintain the voltage within the appropriate range established by the National Electric Energy Agency (ANEEL). Then, it the methodology developed is presented with the software used, namely, OpenDSS to solve power flows with distributed resources and MATLAB to program the optimization algorithms. The results in a real size network (ckt5) and in a 13-bus IEEE test network show the importance of considering information of the load curve and the generation profiles of distributed resources within the methodologies, aiming to achieve solutions according to the reality of the distribution systems. After that, future activities are presented, which will allow to cover aspects within the objective function, such as the voltage ratings established by the ANEEL, and insertion of other generation sources, such as wind systems as well as considering the periods of the planning stages within the methodology developed. Evertrally the conclusions, bibliographical references and the attachments of the dissertation are present.

É notório que a convivência entre redes de distribuição de energia elétrica e árvores de rua é, atualmente, um dos principais problemas da arborização viária, sendo a poda, o método mais utilizado para contorná-lo; embora livrando galhos da rede, em um primeiro instante, acaba por estimular novas brotações, as quais, em um curto espaço de tempo, atingirão novamente os fios. Com o intuito de estudar as podas feitas em árvores urbanas e analisar novas técnicas possíveis de serem utilizadas para reduzir o número de podas, melhorar a convivência das espécies com a fiação elétrica, além de permitir à árvore desempenhar plenamente a função ecológica que lhe é esperada, buscou-se levantar dados referentes aos três tipos principais de redes de distribuição de energia elétrica (aérea convencional, aérea compacta e subterrânea), em quatro concessionárias de energia elétrica, a fim de compilá-los em um só trabalho. Como parte teórica do trabalho, foram levantados custos de implantação das redes convencional, compacta e subterrânea, assim como custos de manutenção e de poda de árvores. Como parte prática, foram levantadas 100 árvores nas cidades de Piracicaba/SP, Maringá/PR e Belo Horizonte/MG, coletando-se dados em uma planilha, referentes a algumas condições fitotécnicas do exemplar e sua localização, para análise estatística, através do programa de “software” SAS. De acordo com as concessionárias, o custo de implantação de rede aérea convencional variou de R$54.188,39/km à R$67.571,43/km e de R$11.703,83/km à R$20.028,83/km só para rede primária. O custo de implantação de rede compacta variou de R$36.519,61/km à R$62.215,99/km. O custo de transformação de rede convencional para compacta variou de R$31.063,64/km à R$42.951,79/km. O custo de implantação de rede subterrânea foi de R$436.585,04/km, incluindo as obras civis. O custo de poda, em rede primária foi de R$20,00/árvore e em secundária de R$6,00/árvore. Considerando rede primária + secundária, o custo variou de R$32,02 à R$68,82/árvore. Na análise a campo, notou-se que apenas 1% da árvores em Piracicaba não estavam podadas, em contrapartida a 24% em Maringá. Devido à satisfatória classificação quanto ao aspecto geral das árvores, maior porcentagem de árvores sem presença de poda, a existência de 4,17% de indivíduos sem poda sob fiação, a menor área podada por árvore, praticamente o mesmo valor de custo de implantação e 79,5% de redução nos custos de manutenção, pode-se afirmar que é totalmente viável a utilização de redes compactas de distribuição de energia elétrica ao invés de rede convencional. Devido à satisfatória classificação quanto ao aspecto geral das árvores, razoável porcentagem de árvores sem presença de poda, a ausência de necessidade de podas drásticas, 1/3 de redução nos custos de manutenção e altíssima confiabilidade do sistema, pode-se afirmar que embora com alto investimento inicial, da ordem de 10 vezes maior em relação a rede convencional, o uso de redes subterrâneas é vantajoso. / It’s widely known that the relation between net distribution and trees in the street is, nowadays, one of the main problems of street arborization, being pruning, the best method used to solve it. Although at the first moment freeing the utility lines from the branches will stimulate new buds, in a short time they will reach the lines again. In order to study the pruning made in urban trees and analyze new techniques that may be used to reduce pruning, improve the relationship between the species and the net, and permit that the trees fulfill its proper ecological function, studies were made concerning the 3 main types of electric distribution: aerial conventional, compact and underground in 4 electric energy companies. The theorical part of the study showed the costs of implanting the 3 named nets and also the costs of pruning and tree maintenance. As to the practical part, 100 trees were studied in each one of these cities, Piracicaba/SP, Maringá/PR and Belo Horizonte/MG, gathering information about their phytotechnical conditions and localization for statistical analysis through the SAS statistical computer software program. According to the companies the cost of implantation of the conventional aerial net ranged from R$54.188,39/km to R$67.571,43/km and from R$11.703,83/km to R$20.028,83/km only for the primary net. The cost of implantation of the compact net ranged from R$36.519,61/km to R$62.215,99/km. To transform a conventional net into a compact one costs R$31.063,64/km to R$42.951,79/km. The cost of implantation the underground net was R$436.585,04/km including the workmanship. The cost of pruning, in primary net was R$20,00/tree and in the secondary one R$6,00/tree. Considering primary net + secondary, the cost ranged from R$32,02/tree to R$68,82/tree. In the field work it was observed that 1% of the trees in Piracicaba were not pruned, opposite of 24% in Maringá. Due to the satisfactory classification in the general aspect of the trees, to the high percentage of trees with no pruning, to the 4,17% of trees with no pruning under utility lines, to the smallest volume of pruned trees, to practically the same cost in implantation and 79,5% of reduction in maintenance costs, we can say that it is totally possible to use compact lines of distribution instead of the conventional ones. As to the satisfactory classification concerning the general aspect of the trees, reasonable percentage of the trees with no pruning, no need of drastic pruning, 1/3 reduction of the maintenance costs and high reliability of the system, we can affirm that the use of underground net is favorable, but it must be analyzed due to its high initial investment, about 10 times higher than the conventional one.

Um dos problemas mais graves e preocupantes que ocorrem em redes de distribuição é a falta de alta impedância proveniente do rompimento e conseqüente queda do condutor primário. Devido ao seu alto grau de periculosidade, é fundamental que tal fenômeno seja exaustivamente analisado e pesquisado. Com a evolução da tecnologia digital, os programas de simulação computacional se tornaram grandes aliados nas pesquisas em proteção de sistemas elétricos. A partir do estudo de modelos já desenvolvidos e testados de faltas de alta impedância em redes de distribuição, o presente trabalho realiza uma análise deste tipo de falta e discute a implementação de um modelo de fácil configuração e adaptável a diferentes cenários. Mais do que isso, este trabalho se propõe a desenvolver uma interface computacional propícia para viabilizar este tipo de estudo em redes de distribuição, dada a necessidade de se obter uma ferramenta que possibilite a automatização do processo de simulação deste fenômeno. Com o resultado deste trabalho será possível testar e validar esquemas de proteção contra faltas de alta impedância ocasionadas por rompimento e queda de condutor primário em redes de distribuição, bem como auxiliar no desenvolvimento e implementação de novos algoritmos de detecção deste tipo de falta. / The high impedance fault caused by the broken and fallen conductor is one of the most hazardous and worrying problems that occur in distribution network. Due to its high harmful level it is necessary to analyze and research such phenomenon exhaustingly. The evolution of digital technology allowed the development of computing simulation software that became a great ally to the research of electrical systems protective devices. Based on the study of already developed and tested high impedance fault models the present work revisits this type of fault and discuss the implementation of an easy configureable model that is adaptable to different scenarios. Beyond this, the present work also proposes to develop a proper computing interface in order to make the study of such faults at distribution network viable once it is necessary to have a tool that allows the automation of high impedance fault simulating process. The results of thiswork will allowto test and validate protective schemes against high impedance faults caused by the breakdown and fall of primary conductors at distribution network systems, as well as they will be helpful when developing and implementing new algorithms for detection of such kind of fault.

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

Este trabalho tem por objetivo apresentar novos desenvolvimentos e a evolução do conceito de manobras de paralelismo entre alimentadores aéreos primários de distribuição, bem como os efeitos eletromagnéticos provocados por manobras em tempo real, visando a segurança operacional dos equipamentos e operadores de campo. São apresentadas propostas para fechamento de subestações transformadoras de transmissão em anel, através de alimentadores aéreos primários, além de algoritmo simplificado para a operação e despacho do sistema. Uma nova metodologia de operação em tempo real foi desenvolvida através de algoritmo de viabilidade usando dados do SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Esta metodologia de operação oferece algumas vantagens como o restabelecimento de cargas interrompidas, o isolamento de trechos defeituosos na rede de distribuição aérea, bem como o atendimento de serviços programados no sistema elétrico de potência. Para essa metodologia é feita uma análise das grandezas elétricas e capacidades dos equipamentos envolvidos, bem como dos ajustes e parâmetros dos dispositivos de proteção, de forma a obter sucesso na operação da rede em tempo real. O estudo foi baseado em manobras reais em alimentadores aéreos de distribuição da AES Eletropaulo. A validação do modelo que direcionou para o sucesso das manobras em tempo real foi baseada principalmente em simulações de transitórios eletromagnéticos, fluxo de carga e curto-circuito através dos programas ATP e CYMDIST. / This work aims to present new developments and the evolution of the parallelism switch operation concept among distribution primary overhead feeders, as well as the electromagnetic effects caused by switch operations in real time, in order to keep field operators and equipments in safety. Hereby are presented some proposals for closed-loop arrangement between two power transmission substations through overhead feeders and a simplified algorithm for the system\'s operation and dispatch as well. A new real time operation methodology was developed through viability algorithm using the SCADA\'s (Supervisory Control and Data Acquisition) database. This operation methodology offers some advantages such as restoration of interrupted loads, isolation of the faulty section in the overhead distribution network as well as scheduled services. For this methodology was made an analysis of the electric magnitudes and of the involved equipment capabilities, as well as the protection devices\' adjustments and parameters, so as to obtain successful in real time operation. The study was based on actual switch operations over the distribution overhead feeders of AES Eletropaulo. The validation of the model that drove to the real time switch operations success was mainly based on electromagnetic transients simulations, load flow and short-circuit in ATP (Alternative Transient Program) and CYMDIST softwares.