Os Sistemas de Distribuição (SDs), devido as suas topologias e configurações, dentre outros fatores, apresentam um desafio para a localização física das situações de faltas passíveis de ocorrência. Como fato, tem-se que uma localização de faltas, rápida e precisa, possibilita atenuar os transtornos que os usuários finais dos SDs viriam a ter em relação à qualidade do serviço prestado pelas distribuidoras. No contexto das redes elétricas inteligentes, e considerando medidores de qualidade da energia elétrica previamente alocados de forma otimizada, esta pesquisa propõe uma metodologia baseada em árvores de decisão e redes neurais artificiais para a localização de faltas em SDs radiais e aéreos. Foram realizados testes da metodologia proposta considerando variações no tipo, na impedância e no ângulo de incidência da falta aplicadas sobre o SD de 34 barras do IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Para os testes de sensibilidade da metodologia desenvolvida, foram consideradas variações no carregamento do sistema, os erros inerentes ao sistema de medição, a variação no número de medidores disponível, o impacto de uma alocação não otimizada dos medidores e uma redução na taxa amostral. Os resultados encontrados foram promissores e indicam que a metodologia como desenvolvida poderá ser aplicada para SDs diferentes do caso teste utilizado. / Due to the distribution systems (DS) topologies, configurations and among other factors, it is a challenge to physically locate situations of faults. As a matter of fact, a fast and accurate fault location will make it possible to mitigate the inconvenience that the end users of DS would have due to the quality of the service provided by the distributors. In the context of intelligent electric grids, and considering the electric power quality meters optimally alocated, this research proposes a methodology based in decision trees and artificial neural networks for a fault location in radial and aerial DS. The proposed methodology was tested considering variations on the type, impedance and angle of incidence of the fault applied on the DS of 34 bars of the IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers). For a sensitivity test of the developed methodology, it were considered the variations in system loading, the errors inherent to the measurement system, a variation in number of meters available, the impact of the non-optimized allocation of the meters and a redution on the sampling rate. The results were promising and indicated that the methodology developed can be applied to different DS from the test case used.

Submitted by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-10-03T13:28:20Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_Utilizacaosistemaarmazenamento.pdf: 3451876 bytes, checksum: edaeb85b48d171ba728f367396b2445e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-10-03T13:28:47Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_Utilizacaosistemaarmazenamento.pdf: 3451876 bytes, checksum: edaeb85b48d171ba728f367396b2445e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-03T13:28:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_Utilizacaosistemaarmazenamento.pdf: 3451876 bytes, checksum: edaeb85b48d171ba728f367396b2445e (MD5) Previous issue date: 2018-08-16 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A presente dissertação propõe o gerenciamento ótimo da demanda de refrigeração de uma rede de distribuição universitária para promover maior economia e eficiência energética utilizando a inercia térmica de salas de aula climatizadas como elemento armazenador de energia térmica e geração fotovoltaica. O método proposto considera a variação horária da temperatura ambiente influenciando a variação da temperatura interna das salas de aula e o consumo de energia ao longo do dia, sabendo que a unidade consumidora é tarifada no modelo Horo-Sazonal Verde. A análise das cargas da unidade consumidora leva a concluir que a maior parte da energia consumida é destinada a algum tipo de carga de refrigeração, sobretudo a climatizadores de ambiente, assim, considerar a gestão deste tipo de cargas no contexto das redes inteligentes (Smart Grids) é uma maneira coerente de impactar positivamente no aumento da eficiência energética. O gerenciamento pelo lado da demanda é realizado com base em Algoritmo Genético e os resultados comprovam a eficácia do método proposto em equilibrar o gerenciamento energético e promover um aumento considerável na economia com os gastos de energia. / The present dissertation proposes the optimal management of the refrigeration demand of a university distribution network to promote greater economy and energy efficiency using the thermal inertia of air-conditioned classrooms as storage element of thermal energy and photovoltaic generation. The proposed method considers the hourly variation of the ambient temperature influencing the variation of the internal temperature of the classrooms and the consumption of energy throughout the day, knowing that the consumer unit is charged in the green model. The analysis of the loads of the consumer unit leads to the conclusion that most of the energy consumed is destined to some kind of refrigeration load, especially to ambient air conditioners, thus, to consider the management of this type of loads in the context of intelligent networks is a coherent way of positively impacting on increasing energy efficiency. Demand side management is based on Genetic Algorithm and the results prove the effectiveness of the proposed method in balancing the energy management and promoting a considerable increase in the economy with the energy expenses.

Os Sistemas de Distribuição (SDs), devido as suas topologias e configurações, dentre outros fatores, apresentam um desafio para a localização física das situações de faltas passíveis de ocorrência. Como fato, tem-se que uma localização de faltas, rápida e precisa, possibilita atenuar os transtornos que os usuários finais dos SDs viriam a ter em relação à qualidade do serviço prestado pelas distribuidoras. No contexto das redes elétricas inteligentes, e considerando medidores de qualidade da energia elétrica previamente alocados de forma otimizada, esta pesquisa propõe uma metodologia baseada em árvores de decisão e redes neurais artificiais para a localização de faltas em SDs radiais e aéreos. Foram realizados testes da metodologia proposta considerando variações no tipo, na impedância e no ângulo de incidência da falta aplicadas sobre o SD de 34 barras do IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Para os testes de sensibilidade da metodologia desenvolvida, foram consideradas variações no carregamento do sistema, os erros inerentes ao sistema de medição, a variação no número de medidores disponível, o impacto de uma alocação não otimizada dos medidores e uma redução na taxa amostral. Os resultados encontrados foram promissores e indicam que a metodologia como desenvolvida poderá ser aplicada para SDs diferentes do caso teste utilizado. / Due to the distribution systems (DS) topologies, configurations and among other factors, it is a challenge to physically locate situations of faults. As a matter of fact, a fast and accurate fault location will make it possible to mitigate the inconvenience that the end users of DS would have due to the quality of the service provided by the distributors. In the context of intelligent electric grids, and considering the electric power quality meters optimally alocated, this research proposes a methodology based in decision trees and artificial neural networks for a fault location in radial and aerial DS. The proposed methodology was tested considering variations on the type, impedance and angle of incidence of the fault applied on the DS of 34 bars of the IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers). For a sensitivity test of the developed methodology, it were considered the variations in system loading, the errors inherent to the measurement system, a variation in number of meters available, the impact of the non-optimized allocation of the meters and a redution on the sampling rate. The results were promising and indicated that the methodology developed can be applied to different DS from the test case used.

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-01-04T14:38:30Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_GerenciamentoEnergiaResidencial.pdf: 5283883 bytes, checksum: e3c94643c4e0f33c87747be4a981062b (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-01-10T17:50:20Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_GerenciamentoEnergiaResidencial.pdf: 5283883 bytes, checksum: e3c94643c4e0f33c87747be4a981062b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-10T17:50:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_GerenciamentoEnergiaResidencial.pdf: 5283883 bytes, checksum: e3c94643c4e0f33c87747be4a981062b (MD5) Previous issue date: 2016-09-16 / A evolução das redes tradicionais em redes inteligentes tem contribuído para o aumento da penetração da geração distribuída nos sistemas elétricos. Além disso, a maior integração da Tecnologia da Informação e Comunicação (TIC) com os Sistemas Elétricos de Potência (SEP) tem possibilitado o envolvimento do consumidor à gestão da demanda, que ganhou um interesse crescente nos últimos anos. Apesar de ser um tema discutido desde meados de 1980, somente com o advento das Redes Inteligentes o mesmo passou a ser mais difundido. Nesse sentido, o consumidor deve ter o conhecimento das estratégias de gerenciamento pelo lado da demanda (GLD) para poder tirar vantagem deste programa. Portanto, Esta dissertação de mestrado tem como objetivo desenvolver uma metodologia de gerenciamento de energia residencial (do inglês, Home Energy Management System - HEM), para auxiliar o cliente na tomada de decisões quanto ao deslocamento de carga fornecendo propostas de agendamento para o consumo de energia em residências, em resposta aos sinais tarifários, de modo a reduzir os gastos do consumidor com a compra de energia fornecida pela concessionária e otimizar o uso da geração fotovoltaica. / The evolution of turning traditional grid into smart grid has contributed the enhancement of penetration of distributed generation in electric systems. Furthermore, the greater integration of Information and Communication Technology (ICT) and Power Electric Systems (PES) has provided the commitment among costumers and demand side management (DSM), which has become increasingly more interested in the last years. Nevertheless, being such a debated topic since 1980, it only has been more defunded throughout the smart grid. Hence this point of view, the costumer must understand some strategies of demand side management in order to take some advantage of this program. Therefore, this master’s dissertation aims developing a Home Energy Management System (HEM), in order to assist the costumer in making up his decision of the load shifting, providing scheduling proposals for home energy consumption, in Demand Response (DR) in order to reduce consumer spending on the purchase of energy provided by the concessionaire and optimize the use of photovoltaic generation.

Este trabalho trata do desenvolvimento de uma metodologia e de uma ferramenta computacional de localização de faltas em sistemas elétricos de distribuição. Para tanto, considera-se o ambiente de Redes Elétricas Inteligentes, onde está à disposição uma grande diversidade de informações, como oscilografias de relés, dados de sensores, dados históricos, alarmes de medidores inteligentes, dentre outras. Convencionalmente, as metodologias de localização de defeitos em redes de distribuição se baseiam em conjuntos particulares de dados, que geralmente são medições apenas na saída do alimentador, e funcionam como uma ferramenta isolada no centro de operações. Este trabalho contribui para esse tema ao propor a Localização de Faltas como uma ferramenta de Automação Avançada, instalada em um Sistema de Gerenciamento da Distribuição. Ele deve estar integrado aos demais sistemas corporativos, dos quais obtém dados de medição, alarmes de atuação e indicação de eventos na rede, em tempo real. Um barramento de interoperabilidade permite a troca de informações entre os sistemas. O algoritmo de localização de faltas proposto considera os alarmes de atuação de chaves monitoradas, indicação de sensores, alarmes de ausência de tensão, dentre outras informações, para restringir ao máximo a área de busca do defeito. Por fim, uma implementação de Algoritmo Evolutivo permite estimar o local e a resistência de falta, a partir de testes de defeitos na área de busca. Nesse processo, os valores calculados são comparados com as medições obtidas dos respectivos pontos. Na etapa de aplicação da metodologia, foram consideradas algumas condições de monitoramento da rede elétrica: da condição de menor monitoramento ao cenário de maior monitoramento. Foi possível verificar como o aumento da quantidade de informações do sistema traz benefícios para a localização dos defeitos. / This work provides the development of a methodology and a computational tool for Fault Location (FL) in power distribution systems. The Smart Grid environment is considered, which provides a huge variety of information, such as relays waveforms, fault current sensors and historical data, smart meters alarms, among others. Conventionally, FL methodologies in power distribution systems are based on particular data sources, usually measurements at the beginning of the power feeder, which are not integrated with other corporate systems. This work contributes to the subject by proposing the FL as an Advanced Distribution Automation tool, to be installed in a Distribution Management System. As a part of the electric utility corporate systems, it obtains metering data, equipment alarms and events notifications, i.e. real time information. An Interoperability Bus (IB) allows the information exchange among the systems. The proposed FL algorithm considers monitored switches tripping alarms, current current sensors notifications, outage alarms, among other data, in order to narrow the search area as much as possible. Ultimately, an Evolutionary Algorithm (EA) implementation estimates the fault point and the fault resistance, through short-circuit tests an the search area. During that process, the computed electric quantities are compared with the measured ones at each monitored point. When applying the methodology for the case studies, some power grid monitoring conditions were considered: from the least monitored condition to the most monitored scenario. This made it possible to verify how the increase of power grid information benefits the FL algorithms.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-08-13T16:41:07Z No. of bitstreams: 1 FRANCISCO DAS CHAGAS SOUZA JÚNIOR – TESE (PPGEEI) 2016.pdf: 4537364 bytes, checksum: 1696c9bd2456c0caad5ee6e61bcb7ca4 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-13T16:41:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FRANCISCO DAS CHAGAS SOUZA JÚNIOR – TESE (PPGEEI) 2016.pdf: 4537364 bytes, checksum: 1696c9bd2456c0caad5ee6e61bcb7ca4 (MD5) Previous issue date: 2016-07-05 / Uma técnica auto-adaptativa que torna a obtenção dos ajustes de coordenação de relés de sobre corrente instantânea para sistemas de distribuição uma tarefa automática, sem a necessidade de intervenção humana e nem a interrupção do fornecimento de energia elétrica ou do monitoramento da rede é proposta. Usando uma arquitetura distribuída, formada por três camadas conectadas através de canal de comunicação, modificações topológicas como entrada/saída de linhas, e/ou nos perfis de carga e geração do sistema elétrico terão seus efeitos automaticamente refletidas nos ajustes dos dispositivos de proteção. O método proposto usa a corrente de carga como item principal para a determinação dos ajustes das unidades instantâneas de sobre corrente em redes de distribuição de média tensão com e sem apresentação geração distribuída. Por meio do cálculo online dos equivalentes de rede a técnica proposta necessita de baixos níveis de intervenção humana para a realização dos estudos de coordenação e seletividade. Os resultados obtidos comprovam a viabilidade técnica da metodologia proposta e corrobora com o estado da arte no tocante ao desenvolvimento das redes elétricas inteligentes. / A self-adaptive technique that improves the instantaneous overcurrent relay settings determination an automatic task, without human intervention neither interruption on electric supply or grid monitoring is proposed. An architecture designed by three layers connected using a communication channel provides that modificationon power electric grid as connection/disconnection of transmissionlines, and/or on generator or load profiles will be automatically reflected on protective device settings. Load current has been used to determine the reach of instantaneous over current relay settings in a médium voltage distribution system considering cases with and without distributed generation connected on the grid. The possibility of online determination at Thevenin equivalent circuit low human interventions to execute coordination study. Obtained results demonstrate the viability of proposed technique an dincrease with state of art a bout improvements of smart electric grids.

Neste trabalho é apresentada uma abordagem de controle de demanda para consumidores residenciais de baixa tensão, visando melhoria da eficiência energética em Smart Grids. Inicialmente, um emulador de cargas elétricas residenciais é modelado com base na literatura. O emulador é composto pelo modelo de um reservatório de aquecimento de água (boiler), o modelo de um aparelho de ar condicionado e também modelos de consumo de iluminação, televisores e uma geladeira. Utilizando o software Matlab foi realizada a implementação e simulação do emulador. Os principais algoritmos de controle de demanda são investigados, a fim de verificar o seu desempenho quando aplicados ao conjunto de cargas residenciais. Esses algoritmos normalmente realizam o controle de demanda a partir de um sistema de prioridades. Ainda, a partir dessa analise demostra-se que estes algoritmos consideram níveis de conforto do usuário, porém não permitem o acionamento de duas ou mais cargas em um mesmo período caso a demanda da residência ultrapasse um limite predeterminado. Portanto, propõem-se um algoritmo de controle de demanda adaptativo que utiliza o método de busca Rosenbrock, com o objetivo de sobrepujar tais limitações. O procedimento proposto realiza a operação das cargas residenciais de forma gradual considerando níveis de prioridade e parâmetros de conforto dos usuários. Demonstra-se através de simulações e experimentos que através do método proposto é possível realizar a ativação de diversas cargas concorrentemente, desde que respeitados os níveis de conforto e de demanda. Para obtenção dos resultados experimentais o controlador de demanda foi implementado em um sistema embarcado e testado com o emulador de cargas elétricas residenciais implementado em uma arquitetura HIL (Hardware-in-the-loop). Analisando os resultados, observou-se que o consumo de energia foi o mesmo para todos os cenários simulados sendo que a demanda se manteve abaixo dos limites parametrizados. Porém com o limitador de demanda ativo, se obteve uma redução de até 52% no tempo de aquecimento da água utilizando o controlador de demanda adaptativo, dessa forma o desconforto dos usuários pode ser minimizado. / This work presents an approach to control demand for residential low voltage consumers, aiming to improve energy efficiency in Smart Grids. Initially, an emulator of residential electric loads is modeled based on the literature. The emulator consists of a reservoir for water heating model, the model of an air conditioner and also models of consumption for lighting, televisions and a refrigerator. The implementation and simulation were performed using software Matlab. The demand control algorithms are investigated in order to verify its performance when applied to the set of residential loads. These algorithms typically perform control demand from a system of priorities. Still, from this analysis it demonstrates that these algorithms consider levels of user comfort, but do not allow the drive of two or more loads in the same period of residence if the demand exceeds the limit. Therefore, we propose a control algorithm that uses Rosenbrock search of demand adaptive method, aiming to overcome these limitations. The proposed procedure performs the operation of residential loads gradually considering priority levels and parameters of comfort of users. It is shown through simulations and experiments using the proposed method can perform the activation of several concurrently loads, provided they comply with the limits of comfort and demand. To obtain the experimental results demand the controller was implemented in an embedded system and tested with the emulator residential electrical loads implemented in a HIL (Hardware-in-theloop) architecture. Analyzing the results, it was observed that the power consumption is the same for all scenarios simulated and demand remained below parametric limits. But with the demand limiter active, we obtained a reduction of up to 52% in heat water using the demand controller adaptive, so the discomfort of the users can be minimized.

Finep; CAPES; CNPq; FA; ANEEL; ENGIE; / Esta tese apresenta aplicações de redes de Bragg em fibra óptica (FBG) para medição de parâmetros em máquinas elétricas. Os resultados apresentados permitem explorar novas técnicas de instrumentação que mostram o potencial de utilização de FBGs em ambientes industriais, como a medição de temperatura em uma usina hidrelétrica, e de investigação em laboratório, como no estudo da deformação dinâmica do estator de motores de indução. As técnicas de instrumentação apresentadas podem ser utilizadas isoladamente ou integradas, de forma a obter uma instrumentação multiparamétrica em usinas hidrelétricas ou em ambientes industriais que utilizam motores de indução em seu processo produtivo. A tese é organizada em forma de coletânea de artigos científicos, os quais apresentam a medição de temperatura e determinação de um modelo térmico de uma ponte retificadora utilizada para ajustar a corrente de campo do rotor de um gerador, um sensor de campo magnético, medição da deformação dinâmica do estator de motores de indução e caracterização de um acelerômetro óptico biaxial. Os resultados para medição de temperatura nos tiristores utilizados na ponte retificadora mostram a dependência entre temperatura e corrente de excitação, onde oscilações de corrente levam a oscilações de temperatura. O ajuste a partir do modelo térmico desenvolvido para o sistema apresenta um erro de 1,5oC em comparação com as medidas pelas FBGs. O sensor de campo é baseado na magnetostricção, sendo utilizadas duas FBGs. Uma delas para medição de deformação e outra para compensação de temperatura. No sensor de campo é apresentada a variação da resposta em função da temperatura, onde a magnetoestricção apresenta comportamento não-linear e sua saturação também varia em função temperatura. A medida de deformação do estator empregando as FBGs apresenta uma boa relação sinal ruído, com 80 dB para a harmônica fundamental, e as frequências observadas na vibração são as esperadas teoricamente. Além disso, com a utilização de duas FBGs pode-se observar a natureza girante da força magnética do entreferro. A medição de deformação do estator trata-se de uma técnica de análise inovadora, sendo a principal contribuição desta tese. Os resultados obtidos com a medida de deformação do estator são utilizados para validar as medidas de vibração de um acelerômetro óptico biaxial utilizado em um motor de indução. O acelerômetro óptico biaxial é insensível à variação de temperatura, podendo ser aplicado para medição de vibração em máquinas elétricas. / This paper presents the application of fiber Bragg gratings (FBG) for parameters measurement in electrical machines. The results allow to explore new instrumentation techniques and show the potential for industrial applications, presenting the measurement in an hydroelectric power plant, and laboratory research, such as the dynamic stator strain measurement. Each instrumentation technics presented in this paper has a potential to use isolated or integrated in order to obtain a multiparameter instrumentation in hydroelectric power plants or industrial environments that using induction motors in its production process. This paper is organized in a collection of articles, and the FBG applications are the temperature measurement and simulation of a rectifier bridge used to adjust the rotor field current of a power generator, a magnetic field sensor, , a biaxial optical accelerometer and the measurement of the stator dynamic strain of an induction motor. The results for the thyristor temperature measurement show the dependence of temperature and excitation current, where current oscillations lead to temperature fluctuations. The simulation of the thermal model presents a 1.5oC error compared to measures by the FBGs. The field sensor is based on magnetostriction, property where the magnetic material undergo deformation in the presence of a magnetic field. For this sensor are used two FBGs for temperature measurement and deformation in Terfenol-D, material with magnetostrictive properties. In the magnetic field sensor the response is a function of temperature, where the magnetostriction and saturation presents non-linear behavior varies as a function of temperature. Stator strain measurement using the FBGs has a good relationship signal noise, 80 dB for the fundamental harmonic and the observed frequencies in the vibration are theoretically expected. Moreover, with the use of two sensors can be determine the rotating nature of the air gap magnetic force. Finally, the biaxial optical accelerometer does not have is insensitive to temperature variations and can be applied for measuring vibration in electrical machines.

Neste trabalho é apresentada uma abordagem de controle de demanda para consumidores residenciais de baixa tensão, visando melhoria da eficiência energética em Smart Grids. Inicialmente, um emulador de cargas elétricas residenciais é modelado com base na literatura. O emulador é composto pelo modelo de um reservatório de aquecimento de água (boiler), o modelo de um aparelho de ar condicionado e também modelos de consumo de iluminação, televisores e uma geladeira. Utilizando o software Matlab foi realizada a implementação e simulação do emulador. Os principais algoritmos de controle de demanda são investigados, a fim de verificar o seu desempenho quando aplicados ao conjunto de cargas residenciais. Esses algoritmos normalmente realizam o controle de demanda a partir de um sistema de prioridades. Ainda, a partir dessa analise demostra-se que estes algoritmos consideram níveis de conforto do usuário, porém não permitem o acionamento de duas ou mais cargas em um mesmo período caso a demanda da residência ultrapasse um limite predeterminado. Portanto, propõem-se um algoritmo de controle de demanda adaptativo que utiliza o método de busca Rosenbrock, com o objetivo de sobrepujar tais limitações. O procedimento proposto realiza a operação das cargas residenciais de forma gradual considerando níveis de prioridade e parâmetros de conforto dos usuários. Demonstra-se através de simulações e experimentos que através do método proposto é possível realizar a ativação de diversas cargas concorrentemente, desde que respeitados os níveis de conforto e de demanda. Para obtenção dos resultados experimentais o controlador de demanda foi implementado em um sistema embarcado e testado com o emulador de cargas elétricas residenciais implementado em uma arquitetura HIL (Hardware-in-the-loop). Analisando os resultados, observou-se que o consumo de energia foi o mesmo para todos os cenários simulados sendo que a demanda se manteve abaixo dos limites parametrizados. Porém com o limitador de demanda ativo, se obteve uma redução de até 52% no tempo de aquecimento da água utilizando o controlador de demanda adaptativo, dessa forma o desconforto dos usuários pode ser minimizado. / This work presents an approach to control demand for residential low voltage consumers, aiming to improve energy efficiency in Smart Grids. Initially, an emulator of residential electric loads is modeled based on the literature. The emulator consists of a reservoir for water heating model, the model of an air conditioner and also models of consumption for lighting, televisions and a refrigerator. The implementation and simulation were performed using software Matlab. The demand control algorithms are investigated in order to verify its performance when applied to the set of residential loads. These algorithms typically perform control demand from a system of priorities. Still, from this analysis it demonstrates that these algorithms consider levels of user comfort, but do not allow the drive of two or more loads in the same period of residence if the demand exceeds the limit. Therefore, we propose a control algorithm that uses Rosenbrock search of demand adaptive method, aiming to overcome these limitations. The proposed procedure performs the operation of residential loads gradually considering priority levels and parameters of comfort of users. It is shown through simulations and experiments using the proposed method can perform the activation of several concurrently loads, provided they comply with the limits of comfort and demand. To obtain the experimental results demand the controller was implemented in an embedded system and tested with the emulator residential electrical loads implemented in a HIL (Hardware-in-theloop) architecture. Analyzing the results, it was observed that the power consumption is the same for all scenarios simulated and demand remained below parametric limits. But with the demand limiter active, we obtained a reduction of up to 52% in heat water using the demand controller adaptive, so the discomfort of the users can be minimized.

Submitted by Patrícia Cerveira (pcerveira1@gmail.com) on 2017-06-14T19:17:38Z No. of bitstreams: 1 Tiago Bornia de Castro Dissertação.pdf: 4966184 bytes, checksum: 7e49563b573266804e94e53d4b7db605 (MD5) / Approved for entry into archive by Biblioteca da Escola de Engenharia (bee@ndc.uff.br) on 2017-06-29T13:48:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tiago Bornia de Castro Dissertação.pdf: 4966184 bytes, checksum: 7e49563b573266804e94e53d4b7db605 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-29T13:48:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tiago Bornia de Castro Dissertação.pdf: 4966184 bytes, checksum: 7e49563b573266804e94e53d4b7db605 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Smart grids surgem como a evolução da rede elétrica. Sua proposta é incorporar redes de telecomunicações à rede elétrica, possibilitando o monitoramento em tempo real, rápida detecção/tratamento de falhas, maior facilidade de integração de fontes renováveis entre outros serviços. Porém sua implantação afeta a manutenção do equilíbrio entre a produção e o consumo de energia, que é essencial para a estabilidade da rede elétrica. Com o aumento de fontes renováveis, a predição da energia produzida torna-se mais difícil, devido à natureza intermitente dessas fontes. Fontes de energia renováveis dependem de fatores ambientais que tornam a previsão de geração de energia mais complexa e menos precisa. Portanto, existe uma mudança de paradigma com a modernização de rede de energia: na rede tradicional, a produção adapta-se à demanda, mas nas smart grids, a demanda adapta-se à produção e faz com que o consumo de usuário seja mais eficiente. Os programas de Gerenciamento pelo Lado da Demanda (GLD) surgem como uma solução para ajustar o consumo do usuário à geração. GLD são ações ou decisões tomadas pela empresa de energia para alterar ou modelar o padrão de consumo do usuário. A proposta deste trabalho é a criação de mecanismos de gerenciamento pelo lado da demanda direcionado para o usuário residencial no Brasil diante da implantação das smart grids. Foi criado o DEFLEGER-ECO, mecanismo de economia de energia elétrica usando tarifa branca, nova forma de tarifação que entrará em vigor a partir de 2018, e DEFLEGER-EMER, mecanismo emergencial voltado a redução de demanda durante eventos emergenciais. Devido a inexistência de uma ferramenta para a validação dos mecanismos, também foi desenvolvida uma ferramenta de simulação que é fruto da integração de dois simuladores, o NS-3 e o EnergyPlus. Os modelos foram simulados em quatro perfis de residências com a finalidade de avaliar seus desempenhos. Os mecanismos funcionaram conforme o esperado e uma de das principais contribuições é a possibilidade de atender diversos perfis de usuários residenciais. / Smart grids arise as the power grid evolution. The key idea is to incorporate telecommunications networks to the power grid, allowing real-time monitoring, fast detection/treatment failures, easier integration of renewable sources, and other services. Nevertheless the implementation of smart grids affects the maintenance of the balance between energy production and consumption, which is the essential for the power grid stability. With the increase in the number of renewable sources, prediction of energy produced becomes more difficult due to the intermittent nature of these sources. Renewable power sources depend on environmental factors that make power generation prediction more complex and less accurate. Therefore, there is a paradigm change with the grid modernization: in traditional grid energy, production adapts to the demand, but in smart grids, demand adapts to the production and makes user consumption more efficient. Demand Side Management (DSM) programs arise as one of the solutions to adjust user consumption to supply. DSM is an action or decision made by utility to alter and model user pattern of consumption. The purpose of this work is the creation of DSM mechanisms for Brazilian users. DEFLEGER-ECO was created, an electric energy saving mechanism using the white tariff, a new form of charging that will take effect from 2018, and DEFLEGEREMER, an emergency mechanism aimed at reducing demand during emergency events. Due to the lack of a tool for the validation of the mechanisms, a simulation tool was also developed, which is the result of the integration of two simulators, NS-3 and EnergyPlus. The models were simulated in four residential profiles in order to evaluate their performance. The mechanisms worked as expected and one of the main contributions is the possibility to serve several profiles of residential users.