Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T19:04:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T04:04:56Z : No. of bitstreams: 1 138071.pdf: 3702796 bytes, checksum: e45aa7b8d3afb25a02ebaa3fce7c7ec8 (MD5)

Resumo: A proposta deste trabalho é desenvolver uma metodologia para identificação de subestações suspeitas, facilitando o processamento de erros de topologia na estimação de estados generalizada. A metodologia é baseada na utilização dos Multiplicadores de Lagrange Normalizados. Com modelagem advinda dos ramos de impedância nula, da década de 90, até hoje, uma gama de trabalhos publicados na literatura utilizam os multiplicadores de Lagrange normalizados com ênfase ao segundo estágio da estimação, sendo que a seleção de subestações suspeitas é realizada através de técnicas propostas baseadas nos resíduos normalizados. A idéia do trabalho é contribuir com a seleção das subestações suspeitas no primeiro estágio da estimação e unificar o processamento dos erros de topologia através da utilização dos multiplicadores de Lagrange normalizados desde a detecção e identificação das subestações suspeitas (primeiro estágio da estimação) até a detecção e identificação dos erros de topologia, realizada no segundo estágio. Além disso, neste trabalho é proposto um novo algoritmo para a determinação da sub-rede relevante denominado algoritmo de Floyd e um outro apresentado para a identificação de barras e/ou ilhas isoladas do sistema elétrico de potência denominado algoritmo de Kruskal, ambos são baseados na teoria dos grafos. A formulação proposta utiliza a estimação de estados generalizada realizada em dois estágios, onde no primeiro estágio é aplicado o teste de hipóteses, índices de correlação via ML e o algoritmo de Floyd e no segundo estágio é feito à identificação de erros via testes de colinearidade. Testou-se o algoritmo proposto para os sistemas de 14 e 30 barras do IEEE.

Orientador : Prof. Dr. Neida Patias Volpi / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 09/12/2011 / Inclui referências : f. 99-103 / Área de concentração : Métodos numéricos em engenharia / Resumo: O crescente aumento na demanda por energia elétrica torna necessária a expansão frequente dos sistemas de distribuição. A expansão de uma rede de distribuição tem como objetivo permitir que o sistema mantenha, ao longo do tempo, a qualidade do atendimento da demanda existente e esteja apto a atender novos consumidores com segurança e economia. Por envolver obras que exigem grandes investimentos e também levam tempo na sua execução, faz-se necessário um planejamento em longo prazo que respeite a característica dinâmica da evolução da demanda bem como da disponibilidade de recursos financeiros. Neste trabalho apresenta-se um modelo de programação multiobjetivo inteiro misto que considera duas funções objetivo conflitantes, relacionadas com custos e perdas elétricas, para o planejamento da expansão de redes de distribuição de energia elétrica. Restrições técnicas e operacionais são impostas para que as soluções atendam as especificidades das redes elétricas. Embora a resolução por técnicas de branch-and-bound do modelo proposto tenha apresentado soluções bastante interessantes quando aplicada a um problema de pequeno porte, verificou-se a inviabilidade de aplicação deste a redes reais, devido à dimensão das mesmas. A tentativa de aplicação da metaheurísticas Particle Swarm Optimization para resolução do problema proposto frustrou-se devido ao grande número de soluções infactíveis resultantes das atualizações das soluções. Para contornar esta dificuldade propõe-se a heurística PSOelétrico que resulta da aplicação da versão multiobjetivo da metaheurística PSO combinada com a associação SOLFAC descrita neste trabalho. A associação SOLFAC se propõe a reduzir fortemente o número de soluções inviáveis que ocorrem durante as atualizações das soluções pelo PSO. Essa heurística híbrida se mostra promissora para a resolução de problemas de planejamento elétrico. Palavras-chave: Planejamento de expansão. Particle Swarm Optimization. Otimização multiobjetivo. / Abstract: The increasing demand for electric power often necessitates the expansion of distribution systems. The expansion of a distribution network aims to allow the system to maintain, over time, the quality of care of existing demand and be able to meet new customers with safety and economy. By involving works that require large investments and also take time in its execution, it is necessary a long-term planning that respects the dynamic characteristic of the evolution of demand and the availability of financial resources. This paper presents a model of multiobjective mixed integer programming that considers two conflicting objective functions, related costs and power losses for the expansion planning of distribution networks of electricity. Technical and operational constraints are imposed so that the solutions meet the specific characteristics of electrical networks. The mathematical model when applied to a small network and solved by branch-and-bound techniques, presented some very interesting solutions. However, there is the impossibility of applying this to real networks due to their size. The attempt to apply Particle Swarm Optimization to solve the problem posed was frustrated due to the large number of infeasible solutions resulting from the updates of the solutions. To overcome this difficulty is proposed heuristics PSOelétrico that results from applying the multiobjective version of PSO metaheuristic combined with the SOLFAC association described in this paper. The SOLFAC association aims to reduce the number of infeasible solutions which occur during upgrades of the solutions by PSO. This heuristic hybrid shows promise for solving problems in electrical design. Key words: Expansion planning. Particle Swarm optimization. Multiobjective optimization.

Orientador : Prof. Dr. Roman Kuiava / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 23/03/2016 / Inclui referências : f. 103-106 / Área de concentração: Sistemas eenergia / Resumo: O aumento da inserção de geração distribuída no sistema elétrico nacional vem acompanhado de uma mudança no paradigma da operação das redes de distribuição, pois esta forma de geração transforma as redes de distribuição, tipicamente passivas, em redes ativas. Características dinâmicas que antes pertenciam aos sistemas de transmissão estão agora presentes em sistemas de distribuição. Com isso surgem os problemas de estabilidade relacionados à inserção de geradores síncronos, como as oscilações eletromecânicas mal amortecidas, que podem agora afetar também os sistemas de distribuição. Tradicionalmente a análise de estabilidade a pequenas perturbações utiliza a linearização através do modelo matemático do sistema em torno de um ponto de equilíbrio de interesse, e esta abordagem é justificável considerando que as pequenas perturbações não afastam significativamente o sistema do seu ponto de equilíbrio inicial. A principal dificuldade nesta abordagem refere-se à complexidade em constituir um modelo matemático satisfatório do sistema. Assim, como alternativa existem as técnicas de estimação modal. O presente trabalho aborda as técnicas ESPRIT, TLS-ESPRIT e WTLS-ESPRIT, que são técnicas de estimação modal baseadas na reconstrução de sinais transitórios, em uma soma de senóides amortecidas. Porém estas técnicas necessitam de um valor de referência, geralmente obtido via abordagem por modelo matemático, que possibilite a comparação com o resultado obtido. Sendo assim, propõe-se um algoritmo para estimação de modos eletromecânicos que dispense a comparação com uma referência. Esta identificação é feita através da delimitação de parâmetros para a aplicação da técnica de estimação modal, seguida de uma análise dos resultados. As simulações foram realizadas para uma rede de distribuição com a presença de um grupo de três geradores síncronos e, em seguida, com a presença de seis geradores síncronos. Os testes foram realizados considerando-se perturbações em diferentes locais da rede. A partir destes testes foi possível constatar que o algoritmo apresenta resultados favoráveis, verificados através de um desvio padrão baixo e valor médio próximo ao obtido com o sistema linearizado, quando aplicado em um sistema com número limitado de geradores, e para sistemas maiores os resultados apresentam baixo valor de desvio padrão, mostrando assim um resultado consistente. Palavras-chave: Estabilidade a pequenas perturbações. Geração distribuída. Modos de oscilação eletromecânicos de baixa frequência. Técnicas de estimação modal. ESPRIT. TLS-ESPRIT. WTLS-ESPRIT. / Abstract: Increased integration of distributed generation in the national electric system is followed by a change in paradigm of the operation of distribution networks, as this form of generation transforms the distribution networks, typically passive in an active network. Dynamic characteristics that once belonged to the transmission systems are now present in distribution systems. Therewith comes the system stability issues related to the integration of synchronous generators, such as poorly damped electromechanical oscillations, that can now also affect the distribution systems. Traditionally, the small signal stability analysis uses the linearization through the mathematical model of the system around a point with balance of interest, and this approach is justifiable considering that small disturbances do not significantly deviate from the system from it's initial equilibrium. The main difficulty in this approach relates to the complexity in forming a satisfactory mathematical model of the system. Thus, as an alternative there's modal estimation techniques. This paper discusses the techniques ESPRIT, ESPRIT-TLS and WTLS-ESPRIT, which are modal estimation techniques based on the reconstruction of transient signals in a sum of damped sinusoids. However, these techniques require a reference value that allows comparison with the result obtained. Therefore, it is proposed an algorithm for estimation of electromechanical modes that dispense the comparison with a reference. This identification is done by defining parameters for the application of modal estimation technique, followed by a statistical analysis of the results. The simulations were performed for a distribution network in the presence of a group of three synchronous generators and then, with the presence of six synchronous generators. The tests were performed considering disturbances in different network locations. From these tests it was found that the algorithm has favorable results, showing a consistent result. verified by a low standard deviation and average value close to that obtained with the linearized system, when applied to a system with a limited number of generators, and for larger systems the results show low standard deviation value, thus showing a consistent result. Keywords: Stability to small perturbations. Distributed generation. Electromechanical oscillation modes of low frequency. Modal estimation techniques. ESPRIT. TLS-ESPRIT. WTLS-ESPRIT.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-08-24Bitstream added on 2014-06-13T19:28:03Z : No. of bitstreams: 1 cerbantes_mc_me_ilha.pdf: 782322 bytes, checksum: c0b43fd77e332e98cfb0978465626d56 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Neste trabalho propõe-se o desenvolvimento de um algoritmo para simulação e avaliação dos impactos provocados por cargas especiais na qualidade da energia elétrica de redes de distribuição secundárias, visando aumentar a rapidez e precisão do processo de permissão da instalação de novos consumidores de característica industrial na rede. Desta forma as cargas especiais, motores de indução e máquinas de soldagem a arco, são modeladas em potência constante e, apenas, em seus principais estágios de funcionamento. Os impactos do funcionamento destas cargas são avaliados através da comparação entre o estado inicial da rede (antes da instalação da carga) com os estados obtidos para cada estágio de funcionamento da carga instalada. O estudo é realizado em uma rede secundária real utilizando como ferramenta computacional um algoritmo de cálculo de fluxo de potência radial trifásico backward/forward. Os resultados obtidos mostram a precisão da modelagem proposta para as cargas especiais estudadas com relação ao seu comportamento real esperado e, ainda, que a ferramenta computacional desenvolvida aumenta significativamente a rapidez na tomada de decisões no planejamento da instalação de novos consumidores na rede / This work proposes the development of an algorithm for simulation and evaluation of the impacts caused by special loads in the quality of electricity distribution networks secondary. The goal is increase the speed and accuracy of the permitting process of installing new industrial consumers in network. The special loads studied (Induction Motors and Arc Welding Machines) are modeled at constant power, and only in its main stages of operation. The impacts of the operation of these loads are evaluated by comparing the initial state of the network (before installation of the load) with the states obtained for each stage of operation of the installed load. The study is conducted in a real secondary network using an algorithm as a computational tool for calculating power flow radial-phase backward / forward. The results showed good accuracy of the proposed model for special loads studied with respect to its real expected behavior and still that the developed computational tool significantly increases the speed of decision making in planning the installation of new consumers on the network

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-10-05Bitstream added on 2014-06-13T19:48:54Z : No. of bitstreams: 1 lima_aa_me_ilha.pdf: 1365201 bytes, checksum: 5bed2a52c8671bde5572016fadf55dc7 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O Problema de Planejamento da Expansão do Sistemas de Transmissão de Energia Elétrica tem por objetivo escolher, entre um conjunto predefinido de circuitos candidatos, aqueles que devem ser incorporados ao sistema de forma a minimizar os custos de investimento e operação e atender a demanda de energia futura ao longo de um horizonte de planejamento com confiabilidade, assumindo como conhecido o plano de geração. É considerado um problema muito complexo e difícil de resolver por se tratar de um problema não linear inteiro misto, não convexo, multimodal e altamente combinatório. Este problema tem sido resolvido usando técnicas clássicas como Decomposição de Benders e Branch and Bound, assim como também algoritmos heurísticos e metaheurísticas obtendo diversos resultados, porém com uma série de problemas, por exemplo, alto tempo de processamento pelos computadores e problemas de convergência. Neste trabalho se apresenta a metaheurística Busca Dispersa que é um método que combina sistematicamente conjuntos de soluções para se obter soluções melhores. O algoritmo é apresentado sistematicamente, explicando sua estrutura básica e a forma como é adaptado para resolver o problema do planejamento da expansão de sistemas de transmissão, considerando a modelagem matemática conhecida como modelo de transporte e o modelo DC. São realizados testes com o sistema Garver de 6 barras, o sistema IEEE de 24 barras e o Sul Brasileiro de 46 barras e os resultados obtidos são comparados com os obtidos com outras metaheurísticas, mostrando um bom desempenho tanto em velocidade de processamento como em esforço computacional / In the Transmission Expansion Planning problem of power systems a predefined set of candidate circuits are selected, in order to minimize investment and operation costs and meet the future energy demand over a planning horizon while reliability is considered and the generations plans are known. It is considered a very complex problem and difficult to solve because it is a mixed integer nonlinear problem, not convex, multimodal and highly combinatorial. This problem has been solved using classical techniques such as Benders Decomposition and Branch and Bound, as well as heuristic and metaheuristics algorithms achieving different results, but with some difficulties, such as high demand for processing by computers and convergence problems. This paper presents the scatter search metaheuristic which is a method that combines systematically sets of solutions to obtain better solutions. The algorithm is presented systematically, explaining its basic structure and how it is adapted to solve the Transmission Expansion Planning problem, considering the mathematical model known as transportation model and DC model. Tests are performed with Garver 6 bus system, IEEE 24 bus system and the South Brazilian 46 bus system, and the results obtained are compared with those obtained with other metaheuristics, showing a good performance both in processing speed as in computational effort

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-09-19Bitstream added on 2014-06-13T18:49:34Z : No. of bitstreams: 1 guerreromaldonado_e_me_ilha.pdf: 1070580 bytes, checksum: 467d9e6e4447a40879b63f4afed6ca4d (MD5) / Atualmente, a tecnologia da compensação que utiliza controladores eletrônicos para a flexibilização dos sistemas (controladores FACTS) provê recursos aos sistemas de transmissão de energia elétrica que permitem o controle dinâmico do fluxo de energia desde a geração até o consumo. Para que se torne factível o uso de FACTS no sistema de distribuição, faz-se necessária a implantação de um sistema de comunicação para o monitoramento em tempo real de toda grade de energia até o centro de controle. Com o controle dinâmico e o monitoramento dos diversos equipamentos distribuídos no sistema de energia, tem-se o conceito das Redes Inteligentes ou Smart Grids (SG). Através deste conceito, as tecnologias de informação e comunicação (TIC) terão um papel relevante em todas as fases do ciclo de geração, transporte, comercialização e consumo. A realidade da SG deve transformar o sistema elétrico. Nesse sentido, este trabalho propõe, através da análise teórica, uma solução para comunicação entre o compensador série controlado a tiristores para rede de distribuição (D-TCSC), localizado em uma rede de distribuição na zona rural, com o centro de controle, localizado a centenas de quilômetros de distância. A tecnologia sugerida, de acordo com as características do estudo de caso, foi a GPRS. A sugestão foi feita analisando a relação entre a quantidade de dados a ser transmitida e o tempo de transmissão. Os resultados das análises mostram que a utilização de a tecnologia GPRS, para efetuar a comunicação em aplicações de teleproteção, é factível. Entretanto, para alcançar melhor desempenho, sugere-se a utilização das tecnologias 3G e 4G, quando estas oferecerem cobertura de sinal para ambientes remotos / Nowadays, FACTS controllers are very important for allowing dynamic control of power flow from generation to consumption. The use of FACTS controllers in distribution systems has become more feasible with the implementation of communication system for real-time monitoring. The dynamic control and monitoring of several equipment in distributed power system has arisen the Smart Grids concept. Through this concept, the information and communication technologies (ICT) have important role in all stages of generation, transportation, marketing and consumption. The SG shall transform the electrical system. This work proposes, through theoretical analysis, the communication between a thyristorcontrolled series compensator, located in a distribution network in the countryside, with the control center, located several hundred kilometers away. The suggested technology, according to the characteristics of the study case, was the GPRS. The suggestion was based on the ratio among the distance, the amount of data to be transmitted and the transmission time. The analysis results show that the use of the GPRS-technology to provide communication in a SG is suitable

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-30Bitstream added on 2014-06-13T19:28:06Z : No. of bitstreams: 1 rupolo_d_me_ilha.pdf: 1818136 bytes, checksum: 666bb79c31569f91ad006d6801bf47c0 (MD5) / Neste trabalho propõe-se um algoritmo baseado na meta-heurística busca dispersa para o problema de reconfiguração de redes de distribuição de energia elétrica radiais, considerando como sistema de codificação uma estrutura denominada representação nó profundidade (RNP). O problema é modelado como não linear inteiro misto e considera como objetivo principal minimizar as perdas de potência ativa nos alimentadores do sistema de distribuição. Utiliza-se neste trabalho o modelo de cargas com potência constante, como também o modelo exponencial de cargas. O algoritmo proposto é implementado em linguagem de programação C++ e testado em quatro sistemas conhecidos na literatura, 14, 84, 136 e 202 barras. A partir dos resultados obtidos, verifica-se o bom desempenho do algoritmo, pois é capaz de gerar soluções de boa qualidade atendendo a todas as restrições físicas e operacionais do problema. / This work proposes a scatter search algorithm to solve the electric power distribution system reconfiguration problem, considering the encoding system node depth representation. The problem is a mixed-integer nonlinear programming and the objective is to minimize the real power losses in the distribution system. It is used in the work load model with constant power, but also exponential model load. The proposed algorithm is implemented in C + +. The validity of the methodology is verified through four commonly case studies such as 14, 84, 136 and 202 bus system. Results show the effectiveness and good performance of the proposed algorithm, where it obtains the good quality solution satisfying the operational and physics constraints of problem.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-01-29Bitstream added on 2014-06-13T20:49:17Z : No. of bitstreams: 1 brandao_di_me_bauru.pdf: 5797211 bytes, checksum: 5821c3a27764ecbbe0c6862dce12bdde (MD5) / O objetivo deste trabalho foi desenvolver um sistema de geração fotovoltaico híbrido, ou seja, capaz de funcionar tanto interligado à rede elétrica como desconectado (ilhado) desta. Quanto ilhado, este sistema fornece potência e uma tensão senoidal para a carga, desde que haja energia solar nos módulos fotovoltaicos e/ou energia armazenada no banco de baterias. Quando conectado, o sistema de geração fotovoltaico é capaz de fornecer potência ativa para a carga e/ou rede elétrica e, simultaneamente, funcionar com um Stalic Synchrnous Compensator (STATCOM), auxiliando no suporte de tensão no ponto de acoplamento comum ou, como um compensador ativo seletivo, atenuando os distúrbios elétricos causados pela carga. Para atingir o objetivo deste trabalho, o sistema de geração fotovoltaico foi estudado, projetado e analisado. O estudo passou por definições de geração distribuida e de microrede; modelagem do dispositivo fotovoltaico; escolha da técnica de rastreamento do ponto de máxima potência (MPPT); modelagem do banho de baterias; projeto, modelagem e controle dos conversores eletrônicos; projeto das malhas de controle de potência, responsáveis pelo gerenciamento do balanço de potência. Também foi realizada uma análise de três diferentes controladores aplicados ao sistema de geração fotovoltaico isolado e, análises do funcionamento do sistema híbrido com algumas multifuncionalidades agregadas, tais como: funcionamento híbrido, STATCOM e compensador ativo seletivo. Os estudos relacionados à modelagem do dispositivo fotovoltaico, escolha da técnica de MPPT, modelagem do banco de baterias e, projeto, modelagem e controle dos conversores CC-CC foram realizados por meio de simulação. Enquanto que o projeto, modelagem e controle do conversor CC-CA, os estudos do sistema fotovoltaico isolado e híbrido, assim como suas multifuncionalidades... / The goal of this work is to develop a hybrid photovoltaic generated system, which means, able to run both connected to the grid as disconnected (islanded). When it operates in the islanted mode, the system provides power and a sinusoidal voltage to the local loads, since there exist solar energy at the photovoltaic modules and/or storage energy in the battery bank. When the photovoltaic system operates in the connected mode, it is able to supply active power to the load and/or grid and, simultaneously, works as a static synchronous compensator (STATCOM), assisting in the voltage support at the point of common coupling or, as a selective active compensator, mitigating disturbance caused by the load. To reach the goal of this work, the photovoltaic system was studied designed and analyzed. The studies addressed to definition of distributed generation and microgrids; modeling of the photovoltaic device; choose of the maximum power point tracking (MPPT) technique; modeling of the battery bank; design, modeling and control of the electronic converters; design of the power control loops responsible for the power balance manager. It was also perfomed an analyze of three different controllers applied in an isolated photovoltaic generated system and analyzed a hybrid system with multifunctionalities, such as: hybrid operation, STATCOM function and selective active compensator function. The studied related to the modeling of the photovoltaic device, choose of the MPPT technique, modeling of the battery bank and, design, modeling and control of the DC-DC converters have been performed by simulation results. Whereas the design, modeling and control of the DC-AC converter, the studies the isolated and hybrid photovoltaic system, such as multifunctionalities, have been analyzed by simulation results and validated by experimental results... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-09-27T13:40:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-26. Added 1 bitstream(s) on 2016-09-27T13:45:21Z : No. of bitstreams: 1 000868828.pdf: 1398254 bytes, checksum: b44031133d83ed0f7078fb32d0787427 (MD5) / Neste trabalho, propõe-se um algoritmo baseado na meta-heurística busca tabu para o problema de restauração de redes de distribuição de energia elétrica radiais com geração distribuída, considerando como sistema de codificação uma estrutura denominada representação nó-profundidade (RNP). O problema é modelado como não linear inteiro misto e considera os principais objetivos da restauração de redes de distribuição: minimizar número de consumidores sem fornecimento de energia elétrica e o número de chaveamentos. Propõe-se, também, uma sequência lógica de chaveamentos que garante os aspectos operacionais. O algoritmo desenvolvido foi implementado em linguagem de programação C++ e testado em sistemas de distribuição de 136 e 7052 barras / This work proposes a methodology based in the meta-heuristic tabu search to distribution power system restoration considering distributed generators installed on the system, using the encoding system node depth representation. The problem is established as a mixed-integer nonlinear programming taking into account the mainly goals: to minimize both the number of consumers without supply and the number of switching. This work also proposes a logic sequence of switching operations, taking care of operational issues. The proposed algorithm was implemented in C++ programming language and tested in a 136 and a 7052 bus distribution systems