As redes elétricas inteligentes significam um novo paradigma de fornecimento de energia, cuja concepção integra várias áreas de concentração, novas funcionalidades e funções até então não realizáveis, bem como uma pluralidade de tecnologias e a necessidade de infraestrutura de apoio para a sua realização. A transição das redes elétricas atuais para o modelo de rede inteligente constitui-se num processo complexo, que envolve aspectos técnicos, econômicos, regulatórios e sociológicos. Esta pesquisa visa contribuir significativamente para a solução dessa questão pela proposição das bases conceituais para realizar efetivamente um plano de implementação, respeitando condições vigentes e impostas por cenários de outros setores. O modelo proposto, centrado na expansão da automação, lança as bases para a análise dos impactos da rede elétrica inteligente, para a formulação, análise e seleção de alternativas de implementação. É introduzido o conceito e forma de avaliação de uma rede por meio da definição de um índice de inteligência de uma rede elétrica, composto de vários indicadores, de forma a expressar padrões de eficiência energética e operativa, aspectos de gestão de ativos e da qualidade do serviço. A proposta de alternativas para evolução da automação se baseia em um conjunto de funções pré-estabelecidas, que melhoram os indicadores de desempenho e apresentam custos e benefícios quantificáveis. / The smart grids mean a new paragon for energy supply, whose concept integrates several areas of concentration, functionalities and functions non achievable up to now, as well as a plurality of technologies and the need of supporting infrastructure for its accomplishment. The transition of the present electrical networks to the smart grid model constitutes a complex process, which involves technical, economical, regulatory and sociological aspects. This research aims to contribute significantly to the solution of this issue by proposing the conceptual basis for effectively perform an implementation plan taking into account the constraints imposed by scenarios from other sectors. The proposed model, focused in automation expansion, launches the basis for the impact analysis of Smart Grid in order to formulate, analyze and selection alternatives of implementation. The concept and evaluation method of grid through the definition of a grid intelligence index, composed by several indicators is introduced in order to express standards of energy and operational efficiency, asset management and quality of supply. The proposal of alternatives for automation evolution is based on a set of pre established functions, which improve the performance indicators and present valuable costs and benefits.

Este trabalho propõe uma metodologia para enumerar soluções, que indiquem a barra e a compensação de potência reativa necessária para o sistema elétrico sob análise, que atendam aos requisitos avaliados pela função objetivo e as restrições. Nessa alocação de compensação ótima de potência reativa, obtemos as melhores barras e configurações de potências e tecnologias de dispositivos de compensação, minimizando as perdas totais de potência ativa da rede. Em redes fracas com conversores de frequência (por exemplo, para conexão de fontes renováveis, ou interligações utilizando conversores HVDC), esta metodologia proposta busca a melhor relação de curto-circuito trifásico (SCR) no ponto de conexão do conversor de frequência, melhorando a conexão da barra de interesse. O método busca soluções para alocar um único dispositivo de compensação, e soluções alocando simultaneamente dois dispositivos. A metodologia proposta baseia-se na enumeração exaustiva das soluções, e o estudo de caso nos sistemas de 14 e 30 barras do IEEE mostrou a aplicabilidade e funcionalidade da metodologia proposta. / This work proposes a methodology to enumerate solutions, which indicate the bar and the reactive power compensation required for the electrical system under analysis, that meet the requirements evaluated by the objective function and the constraints. In this allocation of optimal compensation of reactive power, we obtain the optimal bars and technologies of compensation devices, minimizing the total losses of active power of the network. In weak networks with frequency converters (e.g. for connection of renewable sources, or interconnections using HVDC converters), the proposed methodology seeks the best threephase short-circuit (SCR) relation at the connection point, improving the connection of the new generation. The method looks for solutions to allocate a single compensation device, and solutions to allocate two devices simultaneously. The proposed methodology is based on the exhaustive enumeration of the solutions. A case study carried out in the IEEE 14 and 30 bus systems shows the applicability and performance of the proposed methodology.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Área de Especialização de Energia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Orientador: Sandro Donnini Mancini / Banca: Maria Zanin / Banca: Helio Wiebeck / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: Uma empresa que atua no setor de subtransmissão, tranformação e distribuição de eletricidade gera grandes quantidades de resíduos sólidos com a intalação, manutenção e reforma das suas redes elétricas. A destinação correta desses resíduos acarreta num custo associado para a empresa e preocupações concernentes à saúde pública. Através de pesquisa realizada em artigos científicos nacionais e internacionais verificou-se que existem muitos estudos sobre REEEs, porém não se encontrou estudo específico sobre os resíduos de redes de transmissão e distribuição de eletricidade. O objetivo deste trabalho foi realizar uma caracterização dos resíduos gerados, bem como estudos pontuais sobre algunsde modo a apontar procedimentos que visem a diminuição da geração e/ou a sua valorização enquanto sucata. Por exemplo, em 2009 o alumínio recoberto por polímero foi vendido por R$2,57/kg, já o nu por R$4,38/kg de modo que a sua separação do polímero poderia gerar uma receita de no mínimo 10% superior à obtida atualmente. Da separação do item "plásticos", que foi comercializado por R$0,006/kg, poderiam ser obtidas receitas da venda de polímeros valorizados no mercado de reciclagem, como o PET, policarbonato, PVC, polietileno. Para uma diminuição da geração de resíduos de equipamentos de proteção individual (EPIs) poderia haver a implementação de um padrão para evitar o descarte de produtos que ainda podem ser considerados em "bom estado". Foram escolhidos 3 resíduos para um estudo mais aprofundado sobre potencial de reciclagem a partir da comparação de propriedades fisico-químicas destes com materiais semelhantes antes do uso: isoladores poliméricos, isoladores de porcelana e abraçadeira ferrosa. O polímero do isolador foi identificado por ensaios de queima/fumaça, de espectroscopia no infravermelho e raios-X via microscopia eletrônica de ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: A company that operates in the sector os sub- transmission, transformation and distribution of electricy generates great amount of solid residues with the installation, maintenance and repair of your eletric lines. The correct diposal of this residues generates a associated cost to the company and concerns about public health. It was verified through a survey done in national and international scientific articles that there are manu studies about WEEEs, but a specific study about residues of transmission and distribution electricity lines wasn't found. The objective of this work to carry out a characterization of the residues generated, to execute specific studies on some residues to indicate procedures that aim at the reduction of the generation and/or the valorization of the scrap materials. In 2009, for instance, aluminum covered by polymer was sold at R$2.57/kg, while naked aluminum is sold at R$4.38/kg. Separation of the polymer would generate a gain of at least 10% above that of the current procedure. By separation of the "plastic" items, which were sold at R$0,06/kg, gains in polymer sales could obtained by recycling such materials as PET, polycarbonate, PVC and polyethylene. A suggestion the reduction in the generation of waste derived from personal protective equipmente would be to implement a standard to avoid discarding products considered in "good condition". Three residues had been chosen for a more in-depth study about the potential for recycling, comparing their physical and chemical properties with similar materials before usage: polymeric insulators, pordelain insaulators and ferrous cramp. The insulator polymer was identified by incinerationg assay, infrared spectroscopy and X-ray by scanning electron microscopy as silicon elastomer. Through density, thermogravimetry and differential scanning calorimetry it was verified that some degradation could have occurred during ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Banca: Rubén Augusto Romero Lázaro / Banca: Jose Roberto Sanches Mantovani / Banca: Edgar Manuel Carreño Franco / Banca: Carlos Alberto Castro Júnior / Resumo: Dentre as profundas mudanças que os sistemas de distribuição de energia elétrica vêm experimentando nas últimas décadas, a crescente penetração da Geração Distribuída (GD) representa ainda uma série de desafios técnicos para as redes de distribuição tradicionalmente concebidas. Essa tendência na alteração do paradigma de concepção, planejamento e operação das redes de distribuição de energia elétrica tem suscitado a necessidade de inovação nas metodologias e ferramentas computacionais de análise. Assim, este trabalho procura investigar as potencialidades das meta-heurísticas de otimização multiobjetivo (OM) como ferramenta para a análise de impacto da penetração da GD nas redes de distribuição de média tensão. Esse esforço pode ser dividido em duas etapas: a primeira concentrada sobre as técnicas de solução de modelos de OM e a segunda dirigida para o estudo do impacto causado pela GD em aspectos técnicos da rede de distribuição, como nível de tensão, curto-circuito e capacidade, considerando-se o problema de planejamento da expansão das redes de distribuição. Quanto ao estudo das técnicas de OM, fez-se um conjunto de investigações sobre os conceitos de otimização multiobjetivo, os principais métodos baseados em meta-heurísticas e na aplicação de OM a problemas de sistemas de potência, especialmente os relacionados à inserção da GD nas redes de distribuição. Foram implementados os métodos Nondominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II), baseado em Algoritmos Genéticos, e Busca Tabu multiobjetivo (BTMO). Finalmente, desenvolveu-se no âmbito desta tese o algoritmo Multi- objective Evolutionary Particle Swarm Optimization (MEPSO) com o objetivo de explorar os ganhos de desempenho verificados com a meta-heurística híbrida... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The Distributed Generation (DG) plays an important role in the profound changes that distribution power systems are facing in the last decades. The impacts caused by high DG penetration are still a challenge for traditional distribution networks. Then, there is a need for innovation and development of computational tools for system analysis considering the new trends for designing, planning and operating distribution networks. This work investigates the potential of meta-heuristics for multi-objective optimization (MO) to evaluate the impact of the penetration of DG in medium voltage distribution networks. The research may be divided in two parts: firstly, the study is focused on the techniques for solving MO problems and the second part aimed to evaluate the impact of DG on technical aspects of the distribution network, such as voltage levels, short-circuit and current capacity, considering the problem of expansion planning of the distribution network. Regarding the study of the techniques of MO, the concepts of multi-objective optimization was investigated as well as the main meta- heuristic based methods and the application of the MO to power systems problems, especially those related to the integration of DG in distribution. Two methods were implemented: the Nondominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II), based on Genetic Algorithms and a multi-objective Tabu Search (MOTS). Finally, the algorithm of a Multi-objective Evolutionary Particle Swarm Optimization (MEPSO) was developed within this thesis in order to exploit the performance gains observed with the hybrid meta-heuristic Evolutionary Particle Swarm Optimization (EPSO) in single-objective optimization problems. Concerning the study of the impact of DG, a methodology for analysis of the Pareto front was proposed which allows, in addition to obtaining... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Marcos Julio Rider Flores / Banca: Ruben Augusto Romero Lazaro / Banca: Sergio Azevedo de Oliveira / Banca: Eduardo Nobuhiro Asada / Banca: Roberto Cayetano Lotero / Resumo: Neste trabalho é apresentado um modelo estocástico linear inteiro misto para o problema de planejamento da expansão da rede de transmissão multiestágio considerando restrições de segurança N −1 (PERTMRS) a longo prazo. Considerando uma amostragem de cenários para a demanda e geração (com uma probabilidade para cada cenário) é possível transformar o modelo estocástico proposto num equivalente determinístico linear inteiro misto (LIM). O uso de um modelo LIM garante a convergência para a solução ótima do PERTMRS usando métodos de otimização clássica existentes. O critério de segurança N −1 indica que o sistema de transmissão deve ser expandido de tal forma que, com a saída de operação de uma linha existente ou candidata (em um conjunto pré-definido de contingências) do sistema, o mesmo ainda deve operar adequadamente. O modelo foi implementado usando a linguagem de modelagem algébrico AMPL e solucionado usando o solver comercial CPLEX. Os sistemas de testes: Garver de 6 barras e IEEE de 24 barras; e os sistemas reais: Colombiano de 93 barras e o Boliviano de 57 barras foram usados para avaliar o modelo proposto. Para os sistemas de grande porte uma estrategia de redução do espaço de busca combinatório do problema é apresentado para facilitar a implementação do modelo. / Abstract: In this work we present a mixed integer linear stochastic model for the long term multistage transmission expansion planning problem considering N −1 security constraints (PERTMRS). Considering a sampling for each demand and generation scenario (with a predefined probability for each scenario), the proposed stochastic model can be transformed to a deterministic mixed integer linear programming problem (LIM). The use o LIM model gurantess the convergence to the optimum solution of the PERTMRS if a classical optimization techniques is employed. The N −1 safety criterion indicates that the transmission system must be expanded such that, with an outage of an existing or candidate line (from a predefined set of contingencies, the system should still operate properly. The model was implemented using the algebraic modeling language AMPL and solved using the commercial solver CPLEX. The 6-bus Garver and the IEEE-24 buses test systems and the real 93-bus Colombian and 57-bus Bolivian systems were used to evaluate the proposed model. For large systems a strategy to reduce the combinatorial search space of the problem is presented to facilitate implementation of the model. / Doutor

Orientador: João Fernando Custódio da Silva / Banca: Eliana Edérle Dias Chaves / Banca: Arlete Aparecida Correia Meneguette / Resumo: Elementos da infraestrutura exigem dados descritivos e informações geográficas para fins de suporte ao processo de tomada de decisões. No campo da energia elétrica, quanto maior a demanda por manutenções e implantações de redes elétricas, maior deverá ser a produção de geoinformação. A ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) publicou, em 2008, a primeira versão do PRODIST (Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico), e em 2009 publicou o MCPSE (Manual de Controle Patrimonial do Setor Elétrico). Um objetivo comum destes documentos é promover a padronização da apresentação das informações dos ativos das distribuidoras de energia elétrica. Cada distribuidora deve disponibilizar para a agência reguladora a BDGD (Base de Dados Geográfica da Distribuidora). As BDGD comporão o SIG-R (Sistema de Informação Geográfica Regulatório). O SIG-R será utilizado para a ANEEL conhecer a quantidade de ativos elétricos total, por tipo, data e, sobretudo, por localidade, aprimorando a confiabilidade e a rastreabilidade destas informações no processo de revisão tarifária periódica, quando são reavaliados os custos das distribuidoras. Esta dissertação têm como objetivos aplicar três procedimentos metodológicos distintos para se obter o georreferenciamento de postes e unidades consumidoras e o cadastramento por imagens de um conjunto de atributos existentes na rede elétrica urbana e investigar quantitativamente e qualitativamente se os procedimentos testados atendem às normas da ANEEL. O primeiro procedimento (M1) é realizado através de aquisição de dados (posição e fotografias detalhadas) via pedestre, o segundo (M2) usando imagens disponíveis via internet no Google Maps Street View e o terceiro (M3) usando um SMM (Sistema de Mapeamento Móvel) através de vídeos coletados dos ativos das redes elétricas ao longo das vias... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Elements of the infrastructure demand descriptive data and geographic information to support the decision making process. In the field of electrical energy, the higher the electrical network implantation, the greater the geoinformation production. ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) published in 2008 the first version of PRODIST (Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico), and in 2009 published the MCPSE (Manual de Controle Patrimonial do Setor Elétrico). One common goal of both documents is the promotion of standards for the electricity distributors' assets presentation. Each distributor must send to the regulatory agency its BDGD (Base de Dados Geográfica da Distribuidora). The BDGD will comprise the GIS-R (Geographic Information System - Regulatory). The GIS-R will be used by ANEEL to know the full amount of electricity assets, by type, date, and especially, by locality. It will improve the information reliability and traceability in periodic tariff review process when the costs of the distributors are reassessed. This thesis has as its goal to apply three different methodological procedures based on images to extract and to georeference a set of attributes existing in an electric urban distribution grid and to investigate... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Banca: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Sergio Azevedo de Oliveira / Banca: Luis Gustavo Wesz da Silva / Banca: João Bosco Augusto London Junior / Resumo: Este trabalho aborda o problema de planejamento da expansão da rede de transmissão (PERT) e utiliza o modelo CC no horizonte de planejamento estático, em duas variações: com restrições de segurança N-1 (PERTES) e a formulação usual, sem restrições de segurança (PERTE). As meta-heurísticas busca tabu, GRASP e busca local iterada foram implementadas utilizando o framework ParadisEO e os parâmetros foram ajustados com auxílio do software paramILS. Os algoritmos foram testados em 42 sistemas teste divididos em 6 grupos de sistemas: Garver 6 barras (4 sistemas teste), IEEE 24 barras (10 sistemas teste), Sul Brasileiro 46 barras (4 sistemas teste), Sudeste Brasileiro 79 barras (4 sistemas teste), Nordeste Brasileiro 87 barras (8 sistemas teste) e Colombiano 93 barras (12 sistemas teste). Os testes verificaram a viabilidade de utilizar o framework ParadisEO para implementação de meta-heurísticas para o PERT. Além disso, foi criado um conjunto de informações de referência para utilização em trabalhos futuros com os problemas PERTE e PERTES / Abstract: This work deals with the energy network transmission expansion planning problem (TEP) and uses two variations of the CC model on the static planning horizon: with N-1 security constraints (STEPS) and the usual formulation, without security constraints (STEP). The meta-heuristics tabu search (TS), GRASP and iterated local search (ILS) were implemented using the framework ParadisEO and the parameters tunning were made with the aid of paramILS. The algorithms were tested in 42 test systems divided into 6 groups: Garver 6 bars (4 test systems), IEEE 24 bars (10 test systems), 46 South Brazilian bars (4 test systems), Brazilian Southeast 79 bars (4 test systems), Brazilian Northeast 87 bars (8 test systems) and Colombian 93 bars (12 test systems). The tests showed the viability of ParadisEO framework to implement meta-heuristics for the TEP problem. In addition, a large benchmark for use in future STEP and SSTEP works was created. / Doutor

Orientador: Teófilo Miguel de Souza / Coorientador: José Luz Silveira / Banca: Paloma Maria Silva Rocha Rizol / Banca: Francisco Antonio Lotufo / Banca: José Rui Camargo / Banca: Osiris Canciglieri Junior / Resumo: A proposta dessa Tese é o projeto e desenvolvimento de um sistema de fornecimento de energia elétrica conectada à rede sem a utilização de circuitos eletrônicos complexos. O sistema eletroeletrônico convencional utiliza um inversor de frequência que transfere a potência ativa do nível de tensão e corrente CC para o nível compatível com a rede elétrica CA em frequência, tensão e sincronismo de fases. Já o desenvolvimento do projeto teve como parte experimental a utilização de indutores adequados com valores variáveis de 200 mH a 500 mH entre os painéis fotovoltaicos e a rede convencional. A tensão e a corrente máxima de CC foi de 29,6 V e a máxima possível foi de 20 amperes. Utilizou-se do princípio do casamento de impedâncias entre o painel fotovoltaico e o sistema de fornecimento de energia CA. Assim o painel fotovoltaico fornece somente potência ativa para a rede não interferindo no sincronismo. Na onda de tensão e corrente CA há uma pequena alteração no nível CA em relação a simetria do eixo dos tempos, dentro dos limites previstos para a rede convencional de energia. Logo evidencia-se o fornecimento de potência ativa para a rede CA. Os resultados obtidos permitiram inserção na rede de cerca de 10% da potência ativa dos painéis fotovoltaicos, com a otimização dos valores dos indutores, ocorrendo a transferência de potência ativa dos painéis fotovoltaicos para a rede convencional de energia CA / Abstract: The purpose of this thesis is the design and development of a delivery system of electricity connected to the network without the use of complex electronic circuits. The electronics system uses a frequency inverter that transfers the active power level voltage and DC current to the level compatible with the mains AC frequency, voltage and phase synchronization. But the project was to develop experimental part the use of suitable inductors with variable values of 200 mH to 500 mH between the PV panels and the conventional network. The maximum current was 20 amperes. We used the principle of impedance matching between the photovoltaic panel and the power supply system CA. So the photovoltaic panel supplies only active power to the grid not interfering with the timing. In the wave of AC voltage and current for a small change in CA level against the symmetry axis of time. Logo is evident in the supply of active power to the grid CA. The results allowed inclusion in the network of about 10% of the active power of photovoltaic panels by optimizing the values of the inductors for the occurrence of power transfer of conventional photovoltaic panels for energy occurs CA / Doutor

SILVA, K. Q. Sistema de proteção adaptativa. 2014. 92 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-04-22T11:48:40Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_kqsilva.pdf: 1586650 bytes, checksum: 8a859b5a35e52869617f7ed06ed43bb2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-04-24T11:21:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_kqsilva.pdf: 1586650 bytes, checksum: 8a859b5a35e52869617f7ed06ed43bb2 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-24T11:21:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_kqsilva.pdf: 1586650 bytes, checksum: 8a859b5a35e52869617f7ed06ed43bb2 (MD5) Previous issue date: 2014-11-27 / This paper proposes an adaptive protection system (SPA) developed in Matlab, in order to make the smart grid for greater flexibility reliability and security of the electric power system the protection system proposed is able to assist in the study of protection by the choice of settings to be entered in the relay once the mains relays are parameterized adaptive protection is responsible for discerning between a change of setting group or send new settings this decision is taken by the SPA in the control center and sent to the grid relays in real time the SPA was tested in a medium voltage distribution grid and the sending of change protection setting was validated using SEL-751 relay using communication via Telnet based on testing the proposed SPA acted properly ensuring selectivity and coordination of the protection system / Este trabalho propõe um sistema de proteção adaptativa (SPA) desenvolvido em Matlab com o intuito de tornar a rede elétrica inteligente para maior flexibilidade confiabilidade e segurança do sistema elétrico de potência o sistema de proteção proposto é capaz de auxiliar no estudo de proteção para a escolha dos ajustes a serem inseridos no relé uma vez que os relés da rede elétrica estejam parametrizados a proteção adaptativa é responsável por discernir entre uma mudança de grupo de ajuste ou envio de novos ajustes essa decisão é tomada pelo SPA no centro de controle e enviada aos relés da rede em tempo real o SPA foi testado em uma rede de distribuição de média tensão e o envio de mudança de ajuste da proteção foi validado em relé SEL-751 usando comunicação via Telnet com base nos testes realizados o SPA proposto atuou corretamente garantindo seletividade e coordenação do sistema de proteção