The use of smart grids is a reality in several developed countries, being a natural evolution for the electrical grids of any developing country, like Brazil. This evolution takes place through the interaction of communication systems with the electrical grids in a bidirectional communication of both data and energy flow using different protocols and communication technologies. Its validation occurs by the physical installation of equipments, or alternatively by computational simulators. This paper demonstrates through simulation the use viability of DNP3 (Distributed Network Protocol) encapsulated over TCP/IP over PLC (Power Line Communication). The network simulator software NS-2 was employed for PLC channel modeling and DNP3 implementation. Some quality parameters, such as packet loss, latency and thoughput, were evaluated under several scenarios. / A utilização de redes inteligentes de energia é uma realidade em diversos países desenvolvidos, sendo uma evolução natural para a rede elétrica de qualquer país em vias de desenvolvimento, como é o caso do Brasil. Essa evolução dá-se por uma interação dos sistemas de comunicação com as redes elétricas, em uma comunicação bidirecional, tanto de dados como de fluxo de energia, utilizando para isso protocolos e tecnologias de comunicação diferentes, cuja validação ocorre com uma instalação física dos equipamentos associados, ou, como alternativa, por simulação computacional. Este trabalho demonstra através de simulações a viabilidade do uso do protocolo DNP3 (do inglês Distributed Network Protocol) encapsulado em TCP/IP e em PLC (do inglês Power Line Communication) para aplicações em redes inteligentes, exceto para atividades que necessitem de comunicação em tempo real. Foram empregados o software de simulação de redes NS-2 para modelagem do canal PLC e do protocolo DNP3 e verificados parâmetros de qualidade, como perda de pacotes, latência e vazão de dados sob diversos cenários de aplicações. / São Cristóvão, SE

Nos sistemas de distribuição, a grande ramificação, radialidade, heterogeneidade, dinâmica das cargas e demais particularidades, impõem dificuldades à localização de faltas, representando um desafio permanente na busca por melhores indicadores de continuidade e confiabilidade no fornecimento de energia elétrica. A regulação incisiva dos órgãos do setor, a penetração de geração distribuída e a tendência de modernização trazida pelas redes inteligentes, demandam detalhados estudos para readequação dos sistemas elétricos a conjuntura atual. Neste contexto, esta tese propõe o desenvolvimento de uma metodologia para localização de faltas em sistemas de distribuição empregando a capacidade dos medidores inteligentes de monitoramento e de aquisição de tensão em diferentes pontos da rede elétrica. A abordagem proposta baseia-se na estimação, por ferramentas de aprendizado de máquina, das impedâncias de sequência zero e positiva entre os pontos de alocação dos medidores inteligentes e de ocorrência de falta, e do estado de sensibilização destes medidores frente a correntes de falta. Assim, calculando-se as respectivas distâncias elétricas em função das impedâncias estimadas e definidas as direções das mesmas em relação a topologia da rede, busca-se identificar o ponto ou área com maior sobreposição de distâncias elétricas como o local ou a região de maior probabilidade da falta em relação aos medidores inteligentes. Para tanto, faz-se uso combinado de ferramentas convencionais e inteligentes pela aplicação dos conceitos de análise de sistemas elétricos, diagnóstico dos desvios de tensão, e classificação de padrões por meio da técnica de aprendizado de máquina denominada Árvore de Decisão. Os resultados obtidos pela aplicação desta metodologia demonstram que o uso de informações redundantes fornecidas pelos medidores inteligentes minimiza os erros de estimação. Além disso, para a maior parte dos casos testados o erro absoluto máximo de localização da falta se concentra entre 200 m e 1000 m, o que reduz a busca pelo local de ocorrência da falta pelas equipes de manutenção da rede elétrica. / In distribution systems, the dense branching, radial pattern, heterogeneity, dynamic of the loads, and other characteristics create several difficulties in defining the fault location, representing a great challenge in the search for better continuity and reliability indicators of the electrical energy supply. The intense government regulations, the increasing use of distributed generation, and the trend towards modernization via smart grids require a detailed study in order to upgrade the current systems. In this context, this thesis proposes a methodology development for fault location in distribution systems with the use of smart meters monitors and the acquisition of voltage at different points in the electrical network. The proposed method is based on the estimation, using machine learning, of the state of awareness of smart meters across the fault currents and of the zero and positive sequence impedance between the location of these meters and of the fault occurrence. Therefore, by calculating the electrical distances as a function of the estimated impedances and defining its the direction in relation to the network topology, the point/region with the biggest superposition of the electrical distances can be assigned as the point/region with the highest probability of fault occurrence in relation to the smart probes. For this purpose, a machine learning technique named decision tree is used to apply concept analyses to the electrical systems, diagnosis of voltage deviations, and pattern recognition of the electrical systems. The results obtained by the application of this methodology demonstrate that the use of redundant information provided by the smart meters minimizes estimation errors. In addition, for most of the cases tested, the maximum absolute error of the fault location is concentrated between 200 m and 1000 m, which reduces the search for the fault location by the maintenance teams of the electrical network.

Atualmente, nos países em desenvolvimento, observa-se certo grau de obsolescência dos sistemas elétricos. Os sistemas não são plenamente confiáveis e possuem índice de desligamentos não desejáveis. Neste contexto, a implantação de Redes Elétricas Inteligentes - REIs constitui-se como ferramenta poderosa para transformar o atual cenário e tem como principal desafio garantir o atendimento à crescente demanda por energia elétrica. Em países como Itália, Estados Unidos, China, Colômbia e Índia estão sendo realizados investimentos significativos em REIs, considerando-se aportes do governo e de empresas detentoras de serviços públicos. No entanto, os orçamentos não incluem recursos futuros para realizar manutenção da infraestrutura a ser implantada, incluindo redes de transmissão e distribuição elétrica. Dentre os benefícios esperados com a utilização da tecnologia das REIs podem ser citados a redução da emissão de gases que causam efeito estufa, valores de contas de energia mais atrativas para o consumidor, melhoria da qualidade do fornecimento de energia elétrica e maior durabilidade dos sistemas elétricos, postergando novos investimentos financeiros. Em alguns países estão sendo implantadas medidas de conservação de energia e empreendimentos que utilizam fontes renováveis, principalmente solar, eólica e biomassa, já são uma realidade. A implantação da nova tecnologia no sistema elétrico brasileiro é pertinente e pode elevar o sistema a um novo patamar tecnológico. Portanto, é necessária a definição de políticas públicas para estabelecer um programa coordenado e permitir a implantação de projetos em grande escala. A pesquisa revela os aspectos a serem considerados para a implantação dos projetos de REIs, entretanto, cada projeto deve ter uma característica própria, considerando particularidades dos sistemas. Com ações coordenadas e correto investimento, o Brasil poderá usufruir dos benefícios das Redes Elétricas Inteligentes - REIs. / Currently in developing countries we can observe some degree of obsolescence of electrical systems. The systems are not fully reliable and present a rate of unwanted shutdowns. In this context, the deployment of Smart Grids constitutes itself as a powerful tool for transforming the current scenario. Its main challenge is to ensure service the growing demand for electricity. Countries like Italy, USA, China, India and Colombia are being made significant investments in Smart Grids, considering contributions from the government and the public service companies. However, the budget does not include funds for the future maintenance of the infrastructure, including transmission and distribution grids. Benefits expected of the use of the technology from the Smart Grids are reduction of the emission of greenhouse gases, energy bills more attractive for the consumers, improvement in the quality of electricity supply and durability of electrical systems, postponing new investments. In some countries are being implemented energy conservation projects and developments from renewable sources mainly solar, wind and biomass are a reality. The implementation of new technology in the Brazilian electrical system is relevant and can elevate the system to a new technological level. Therefore it is necessary to define policies to establish a coordinated program and to allow the deployment of large-scale projects. This research indicates aspects to be considered for implementation of projects of Smart Grids. However, each project must consider some peculiarities of the systems. With coordinated actions and correct investments, Brazil can enjoy the benefits of Smart Grids.

Os smart grids representam a nova geração dos sistemas elétricos de potência, combinando avanços em computação, sistemas de comunicação, processos distribuídos e inteligência artificial para prover novas funcionalidades quanto ao acompanhamento em tempo real da demanda e do consumo de energia elétrica, gerenciamento em larga escala de geradores distribuídos, entre outras, a partir de um sistema de controle distribuído sobre a rede elétrica. Esta estrutura modifica profundamente a maneira como se realiza o planejamento e a operação de sistemas elétricos nos dias de hoje, em especial os de distribuição, e há interessantes possibilidades de pesquisa e desenvolvimento possibilitada pela busca da implementação destas funcionalidades. Com esse cenário em vista, o presente trabalho utiliza uma abordagem baseada no uso de sistemas multiagentes para simular esse tipo de sistema de distribuição de energia elétrica, considerando opções de controle distintas. A utilização da tecnologia de sistemas multiagentes para a simulação é baseada na conceituação de smart grids como um sistema distribuído, algo também realizado nesse trabalho. Para validar a proposta, foram simuladas três funcionalidades esperadas dessas redes elétricas: classificação de cargas não-lineares; gerenciamento de perfil de tensão; e reconfiguração topológica com a finalidade de reduzir as perdas elétricas. Todas as modelagens e desenvolvimentos destes estudos estão aqui relatados. Por fim, o trabalho se propõe a identificar os sistemas multiagentes como uma tecnologia a ser empregada tanto para a pesquisa, quanto para implementação dessas redes elétricas. / The smart grids represent a new generation of electric power systems, combining advances in computing, communication, distributed systems, and artificial intelligence, to provide new features to the power systems as the real-time demand monitoring and real-time energy consumption monitoring, large-scale managing of distributed generators, among others. It is possible by the existence of a distributed control system on the grid. This structure modifies the way it conducts the planning and operation of electrical systems currently, especially in the distribution level, and there are interesting possibilities for research and development made possible by the need for implementation of these features. With this scenario in mind, this thesis uses an approach based on multi-agent systems to simulate this new power distribution system, considering different control options. The use of multi-agent systems technology for smart grid simulation is based on the concept of smart grid as a distributed system - this conceptualization is realized in this work too. In order to validate this proposal, three features expected of these grids were simulated: the classification of non-linear loads; the voltage profile management; and the topological reconfiguration in order to reduce electrical losses. All modeling and developments of these studies are reported here. Finally, the study aims to identify the multi-agent systems as a technology to be utilized both for research and for implementing these grids.

Submitted by Rosana Moreira (rosanapsm@outlook.com) on 2018-07-12T17:46:01Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertaccao_Gerenciamento_Otimo_Sistema.pdf: 2488891 bytes, checksum: 5c3f20eef98317e8bf0c75086c2ae3c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-07-18T16:21:48Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertaccao_Gerenciamento_Otimo_Sistema.pdf: 2488891 bytes, checksum: 5c3f20eef98317e8bf0c75086c2ae3c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-18T16:21:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertaccao_Gerenciamento_Otimo_Sistema.pdf: 2488891 bytes, checksum: 5c3f20eef98317e8bf0c75086c2ae3c7 (MD5) Previous issue date: 2018-01-18 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho propõe uma metodologia de gerenciamento de energia de uma rede em um campus universitário, que possui uma usina solar fotovoltaica e um sistema de armazenamento de energia, operando conectado à rede principal. O método tem como objetivo minimizar a compra de energia da rede externa aplicando a ferramenta de otimização Recozimento Simulado para determinar o perfil diário de carga e descarga do banco de baterias, considerando restrições técnicas e operacionais. Nas simulações foram consideradas a dinâmica da demanda e da disponibilidade de recurso solar, bem como da tarifa de energia ao longo do dia, aproveitando a energia armazenada em momentos de tarifa mais barata e maior disponibilidade de geração solar em momentos de pico, reduzindo assim o custo diário de operação. Os resultados evidenciaram a aplicabilidade da ferramenta de otimização, determinando pontos de operação do sistema de armazenamento que maximizaram o aproveitamento dos recursos disponíveis. / This work proposes a method of energy management of a university campus, with a photovoltaic solar generation source and a energy storage system, which are connected to the main grid. The developed method aims to minimize the purchase of energy from the external grid using the Simulated Annealing optimization method. It is considered in the simulations variable energy tariffs according to the period of the day applied by the local utility. The obtained results were satisfactory, since the applied management scheme managed to reduce energy consumption significantly throughout the day, taking advantage of the energy stored at cheaper tariff schedules and greater availability of solar generation at peak times, making a minimum daily cost while it reaches the constraints associated with the problem. The obtained results showed the applicability of the optimization method, through the determination of operating points of the battery bank that maximized the use of available resources

Os smart grids representam a nova geração dos sistemas elétricos de potência, combinando avanços em computação, sistemas de comunicação, processos distribuídos e inteligência artificial para prover novas funcionalidades quanto ao acompanhamento em tempo real da demanda e do consumo de energia elétrica, gerenciamento em larga escala de geradores distribuídos, entre outras, a partir de um sistema de controle distribuído sobre a rede elétrica. Esta estrutura modifica profundamente a maneira como se realiza o planejamento e a operação de sistemas elétricos nos dias de hoje, em especial os de distribuição, e há interessantes possibilidades de pesquisa e desenvolvimento possibilitada pela busca da implementação destas funcionalidades. Com esse cenário em vista, o presente trabalho utiliza uma abordagem baseada no uso de sistemas multiagentes para simular esse tipo de sistema de distribuição de energia elétrica, considerando opções de controle distintas. A utilização da tecnologia de sistemas multiagentes para a simulação é baseada na conceituação de smart grids como um sistema distribuído, algo também realizado nesse trabalho. Para validar a proposta, foram simuladas três funcionalidades esperadas dessas redes elétricas: classificação de cargas não-lineares; gerenciamento de perfil de tensão; e reconfiguração topológica com a finalidade de reduzir as perdas elétricas. Todas as modelagens e desenvolvimentos destes estudos estão aqui relatados. Por fim, o trabalho se propõe a identificar os sistemas multiagentes como uma tecnologia a ser empregada tanto para a pesquisa, quanto para implementação dessas redes elétricas. / The smart grids represent a new generation of electric power systems, combining advances in computing, communication, distributed systems, and artificial intelligence, to provide new features to the power systems as the real-time demand monitoring and real-time energy consumption monitoring, large-scale managing of distributed generators, among others. It is possible by the existence of a distributed control system on the grid. This structure modifies the way it conducts the planning and operation of electrical systems currently, especially in the distribution level, and there are interesting possibilities for research and development made possible by the need for implementation of these features. With this scenario in mind, this thesis uses an approach based on multi-agent systems to simulate this new power distribution system, considering different control options. The use of multi-agent systems technology for smart grid simulation is based on the concept of smart grid as a distributed system - this conceptualization is realized in this work too. In order to validate this proposal, three features expected of these grids were simulated: the classification of non-linear loads; the voltage profile management; and the topological reconfiguration in order to reduce electrical losses. All modeling and developments of these studies are reported here. Finally, the study aims to identify the multi-agent systems as a technology to be utilized both for research and for implementing these grids.

O presente trabalho visa propor uma metodologia para desenvolvimento e aplicação de um inovador emulador de redes elétricas inteligentes (REIs) para testes sistêmicos de funcionalidades de Smart Grids envolvendo dispositivos inteligentes (hardware) e sistemas de tecnologia da informação (software) em ambiente laboratorial. Além de dar uma dimensão da importância dos laboratórios de redes elétricas inteligentes para a pesquisa do tema, o levantamento bibliográfico apresentado neste trabalho permite concluir que as pesquisas envolvendo hardware-in-the-loop (HIL) tendem a concentrar suas análises nos equipamentos de hardware testados, como dispositivos de medição, equipamentos de potência (inversores de frequência e outros), dispositivos de controle e seus algoritmos e não em estudos que envolvam análises mais sistêmicas e interações dos dispositivos com sistemas de TI normalmente presentes nos Centros de Operação da Distribuição (COD), os quais cumprem papéis cada vez mais importantes nas funcionalidades de Redes Inteligentes. A metodologia proposta parte da premissa de que um ambiente para testes de funcionalidades de Smart Grids deve permitir análises sistêmicas, não apenas focadas nos dispositivos de controle de uma porção particular da rede ou sistemas de automação específicos, mas devem envolver a maior porção de rede possível e necessária para a correta representação das redes elétricas inteligentes. Neste sentido, a metodologia define e caracteriza os principais módulos e etapas de desenvolvimento de um emulador de redes elétricas inteligentes, ao mesmo tempo em que propõe soluções para os desafios de integração destes módulos, aplicando conceitos de hardware-in-the-loop, software-in-the-loop (SIL), e simulação com sincronização orientada a evento, além de propor soluções com simulação de sistemas de potência em regime permanente e hardware de baixo custo que permitiram o desenvolvimento do emulador de redes em laboratório de Smart Grid. As principais características do emulador de REIs desenvolvido e implementado no laboratório de Smart Grid, conforme a metodologia proposta, também são descritas neste trabalho. Por fim, são apresentados os casos teste, mais especificamente provas de conceito, envolvendo redes de teste IEEE/PES e redes reais das concessionárias do grupo EDP, financiador do projeto de implantação do laboratório no âmbito do Programa de P&D ANEEL, os quais serviram de base para a avaliação do desempenho do emulador e discussões finais sobre as contribuições da metodologia de desenvolvimento proposta neste trabalho. / This work aims to proposing a methodology for the development and application of an innovative Smart Grid emulator for systemic testing of Smart Grids functionalities involving intelligent devices and information technology systems in a laboratory environment. Besides demonstrating the importance of the Smart Grid for the subject research, the literature review clarifies that the research involving hardware-in-the-loop (HIL) tends to concentrate its analyses in the equipment under test, such as power devices, control devices and their algorithms. Instead, it should consider systemic studies involving the interaction of these devices with Operation Centre IT systems, so relevant to the Smart Grid functionalities. The proposed methodology is based on the premise that an environment for testing Smart Grids functionalities should allow systemic analysis instead of focusing only on control devices of a specific area or specific automation systems. Instead, it should involve a more detailed representation of the network that is necessary for the correct representation of the Smart Grid. In this direction, the methodology defines and characterizes the development stages and main modules of a Smart Grid emulator and proposes solutions for integration issues. It applies concepts of hardware-in-the-loop, software-in-the-loop (SIL), simulation with event-driven synchronization, besides steady-state power simulation and low-cost hardware solutions that enabled the development of the Power grid emulator at a Smart Grid laboratory. The main features of the Smart Grid emulator developed and implemented at the Smart Grid laboratory, according to the proposed methodology, are also described in this work. Finally, the description of the Smart Grid laboratory, test cases and proofs of concepts involving IEEE/PES test feeders and real networks of the EDP utility, sponsor of the project for laboratory implementation under the ANEEL R&D Program, are presented to prove the Emulator performance and to discuss the contribution of the methodology herein proposed.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:11:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO ARTUR CARRIJO2.pdf: 2100488 bytes, checksum: 46e631e94e2bb6d4c69d8d2891f6e200 (MD5) Previous issue date: 2013-12-18 / The electricity market has many participants performing various roles. In the context of Smart Grids, it expands the number of participating agents and, consequently, the number, the competition and complexity of the interactions between them. The competition allows consumersto discover and explore energy sources of low cost but requires the consumer other interactions beyond the traditional relationship with the distribution company (distco). With the redefinition of the role of the consumer as a result of his active participation in the balance between supply and demand of energy, it becomes necessary to identify their interactions with the other participants, tasks, systems, subsystems and functions important to actively contribute to this balance. These interactions, called interfaces, are characterized by information that actors communicate itself to perform its functions of information collection and control tasks related to market equilibrium. The determination of these interfaces is not a trivial task because of the various alternatives for integration of the demand side. Different types and combinations of interactions between the supplier and its customers are possible. In this work will be used as a basis for discussion a concept of balance between generation and demand called homeostatic control, initially designed for a scenario of a vertically integrated monopoly. It will be studied the interactions of the consumer using the concept of homeostatic control expanded to consider the functions of demand control and integration of distributed generation and a market model that allows for consumer empowerment and within the paradigm of smart grids. / O mercado de energia elétrica possui diversos participantes exercendo vários papéis. No contexto das redes elétricas inteligentes, amplia-se o número de agentes participantes e, consequentemente, o número, a competição e a complexidade das interações entre eles. A competição permite aos consumidores descobrir e explorar fontes de baixo custo, mas requer do consumidor outras interações além da tradicional relação com a empresa distribuidora. Com a redefinição do papel do consumidor, resultado da participação ativa no processo de equilíbrio entre suprimento e demanda de energia, torna-se necessário identificar suas interações com os demais participantes, tarefas, sistemas, subsistemas e funções, importantes para que contribua ativamente com esse equilíbrio. Estas interações, denominadas interfaces, são caracterizadas pelas informações que os atores comunicam em si para executar suas funções de coleta de informações e tarefas de controle relacionadas ao equilíbrio do mercado. A determinação destas interfaces não é uma tarefa trivial em razão das diversas alternativas de integração do lado da demanda. São possíveis diferentes tipos e combinações de interações entre o fornecedor e seus clientes. Neste trabalho será utilizado como base de discussão um conceito de equilíbrio entre geração e demanda denominado controle homeostático, desenhado inicialmente para um cenário de monopólio verticalmente integrado. Serão estudadas as interações do consumidor utilizando o conceito de controle homeostático ampliado para considerar as funções de controle da demanda e a integração da geração distribuída em um modelo de mercado que permite o empoderamento do consumidor dentro do paradigma das redes elétricas inteligentes.

O presente trabalho visa propor uma metodologia para desenvolvimento e aplicação de um inovador emulador de redes elétricas inteligentes (REIs) para testes sistêmicos de funcionalidades de Smart Grids envolvendo dispositivos inteligentes (hardware) e sistemas de tecnologia da informação (software) em ambiente laboratorial. Além de dar uma dimensão da importância dos laboratórios de redes elétricas inteligentes para a pesquisa do tema, o levantamento bibliográfico apresentado neste trabalho permite concluir que as pesquisas envolvendo hardware-in-the-loop (HIL) tendem a concentrar suas análises nos equipamentos de hardware testados, como dispositivos de medição, equipamentos de potência (inversores de frequência e outros), dispositivos de controle e seus algoritmos e não em estudos que envolvam análises mais sistêmicas e interações dos dispositivos com sistemas de TI normalmente presentes nos Centros de Operação da Distribuição (COD), os quais cumprem papéis cada vez mais importantes nas funcionalidades de Redes Inteligentes. A metodologia proposta parte da premissa de que um ambiente para testes de funcionalidades de Smart Grids deve permitir análises sistêmicas, não apenas focadas nos dispositivos de controle de uma porção particular da rede ou sistemas de automação específicos, mas devem envolver a maior porção de rede possível e necessária para a correta representação das redes elétricas inteligentes. Neste sentido, a metodologia define e caracteriza os principais módulos e etapas de desenvolvimento de um emulador de redes elétricas inteligentes, ao mesmo tempo em que propõe soluções para os desafios de integração destes módulos, aplicando conceitos de hardware-in-the-loop, software-in-the-loop (SIL), e simulação com sincronização orientada a evento, além de propor soluções com simulação de sistemas de potência em regime permanente e hardware de baixo custo que permitiram o desenvolvimento do emulador de redes em laboratório de Smart Grid. As principais características do emulador de REIs desenvolvido e implementado no laboratório de Smart Grid, conforme a metodologia proposta, também são descritas neste trabalho. Por fim, são apresentados os casos teste, mais especificamente provas de conceito, envolvendo redes de teste IEEE/PES e redes reais das concessionárias do grupo EDP, financiador do projeto de implantação do laboratório no âmbito do Programa de P&D ANEEL, os quais serviram de base para a avaliação do desempenho do emulador e discussões finais sobre as contribuições da metodologia de desenvolvimento proposta neste trabalho. / This work aims to proposing a methodology for the development and application of an innovative Smart Grid emulator for systemic testing of Smart Grids functionalities involving intelligent devices and information technology systems in a laboratory environment. Besides demonstrating the importance of the Smart Grid for the subject research, the literature review clarifies that the research involving hardware-in-the-loop (HIL) tends to concentrate its analyses in the equipment under test, such as power devices, control devices and their algorithms. Instead, it should consider systemic studies involving the interaction of these devices with Operation Centre IT systems, so relevant to the Smart Grid functionalities. The proposed methodology is based on the premise that an environment for testing Smart Grids functionalities should allow systemic analysis instead of focusing only on control devices of a specific area or specific automation systems. Instead, it should involve a more detailed representation of the network that is necessary for the correct representation of the Smart Grid. In this direction, the methodology defines and characterizes the development stages and main modules of a Smart Grid emulator and proposes solutions for integration issues. It applies concepts of hardware-in-the-loop, software-in-the-loop (SIL), simulation with event-driven synchronization, besides steady-state power simulation and low-cost hardware solutions that enabled the development of the Power grid emulator at a Smart Grid laboratory. The main features of the Smart Grid emulator developed and implemented at the Smart Grid laboratory, according to the proposed methodology, are also described in this work. Finally, the description of the Smart Grid laboratory, test cases and proofs of concepts involving IEEE/PES test feeders and real networks of the EDP utility, sponsor of the project for laboratory implementation under the ANEEL R&D Program, are presented to prove the Emulator performance and to discuss the contribution of the methodology herein proposed.

As redes inteligentes ou smart grids surgiram como um dos principais agentes dentro da reestruturação que o sistema elétrico de potência vem sofrendo há alguns anos. Mais especificamente, essa evolução vem tomando destaque nas redes de distribuição de energia elétrica. O surgimento de novos equipamentos, com tecnologia moderna, permite que o sistema seja monitorado em tempo real e manobrado de forma remota mediante as necessidades. Com o objetivo de otimizar cada vez mais as funcionalidades desses equipamentos, aplicando e promovendo sistemas capazes de funcionar de forma autônoma é que estudos vem desenvolvendo novas metodologias para atender as necessidades de recomposição das redes de distribuição diante à alguma anomalia. Um novo conceito que surgiu como vertente das redes inteligentes vem movendo o setor acadêmico e as concessionárias responsáveis pela distribuição de energia chamado reconfiguração de redes de distribuição, vem sendo tema de discussões e estudos sobre as melhores alternativas de implantação. Essa dissertação apresenta um modelo para utilização em sistemas baseado em reconfiguração, que identifique os melhores resultados para o conjunto quando é necessário fazer a transferência de carga de uma subestação de energia por perda em suas fontes de alimentação. O modelo leva em conta os principais índices de qualidade e continuidade de energia obtidos a partir de um método de busca exaustiva selecionando as melhores opções de manobras para reconfigurar os alimentadores mediante a uma anomalia no sistema de distribuição. O método multicritério PROMETHEE é utilizado para definir as melhores sequências de manobra na rede e consequentemente os melhores desempenhos para o sistema após o remanejamento das cargas. O modelo apresenta uma característica um pouco diferente dos que se encontra na literatura, pois não utiliza nenhum método de compensação para melhorar os índices de níveis de tensão e perdas de energia. A metodologia proposta foi avaliada e validade mediante a simulações em uma rede real pertencente a uma concessionária de energia elétrica e seus resultados apresentaram uma melhora significativa para o sistema de distribuição. / Smart grids have emerged as one of the key players in restructuring the electric power system has been suffering for some years. More specifically, this evolution has taken prominence in the electricity distribution networks. The emergence of new equipment with modern technology allows the system to be monitored in real time and operated remotely by the needs. In order to optimize more and more features of the equipment, applying and promoting systems that function autonomously is that research is developing new methodologies to meet the needs of restoration of distribution networks on the abnormality. A new concept that has emerged as component of smart grids has been moving the academic sector and the utilities responsible for distribution of energy called reconfiguration of distribution networks, has discussions and studies theme being on the best deployment of alternatives. This thesis presents a model for use in reconfiguring based systems, identifying the best results for the set when you need to load transfer of a loss of power substation in their power supplies. The model takes into account the main quality indicators and energy continuity obtained from an exhaustive search method selecting the best options maneuvers to reconfigure feeders by an anomaly in the distribution system. The multicriteria method PROMETHEE is used to define the best maneuver sequences on the network and therefore the best performance for the system after the relocation of cargo. The model presents a characteristic slightly different from that found in the literature, it does not use any compensation method for improving the rates of voltage levels and energy losses. The proposed methodology was evaluated and validity by simulations in a real network belonging to an electric utility and the results showed a significant improvement to the distribution system.