Atualmente, os órgãos reguladores do sistema elétrico têm imposto valores rigorosos de indicadores de continuidade às empresas de distribuição de energia. Essa imposição visa, principalmente, em condições de contingência, reduzir a duração e a frequência das interrupções no fornecimento da energia elétrica aos consumidores. As empresas de distribuição são penalizadas quando esses indicadores ultrapassam limites previamente fixados pelos órgãos reguladores. Nesse contexto, seguindo uma tendência mundial para melhorar a continuidade, sistemas modernos automatizados estão se disseminando cada vez mais nas redes elétricas de distribuição. Em condições de contingência, dispositivos de seccionamento automatizados podem ser utilizados na transferência rápida e eficiente de grupos de consumidores de um ponto de suprimento para outro, com o intuito de minimizar a interrupção do fornecimento da energia elétrica. Assim, faz-se necessário alocar eficientemente esses equipamentos em locais que permitam a melhoria nos indicadores de continuidade, porém respeitando as restrições técnicas e orçamentárias. Este trabalho propõe, em quatro etapas, uma metodologia para a instalação de religadores automatizados em alimentadores de distribuição primária, visando minimizar os indicadores de duração e frequência de interrupções, além da energia não distribuída. Na primeira etapa, os indicadores de continuidade são equacionados a partir dos parâmetros: frequência acumulada de consumidores na rede, demanda média dos consumidores, quantidade de falhas e seus respectivos tempos de interrupção. Cada um desses parâmetros é formulado como uma função do comprimento do tronco de cada alimentador. Posteriormente, para cada alimentador, um grupo de alternativas é definido. Cada alternativa é criada a partir da quantidade de religadores automatizados, normalmente fechados, para serem instalados ao longo do alimentador e em suas respectivas posições. A posição de instalação de cada religador é determinada considerando a melhor redução dos indicadores de continuidade e da energia não distribuída. Na segunda etapa, combinações de alternativas (com religadores automatizados, normalmente fechados) para todos os alimentadores são avaliadas, em termos da melhoria dos indicadores de continuidade para toda a região em estudo. Visando o tratamento de todas as combinações de solução e a maximização do benefício/custo, um processo de otimização baseado em algoritmos genéticos é aplicado. Na terceira etapa, visando correlacionar um alimentador e seus vizinhos, religadores automatizados normalmente abertos são considerados e agregados à melhor alternativa obtida na etapa anterior. Desta forma, grupos de consumidores podem ser transferidos para outros alimentadores em casos de contingência. A melhor posição desses dispositivos considera a menor distância entre grupos de consumidores de alimentadores vizinhos. As restrições técnicas são avaliadas considerando níveis de tensão das barras e carregamento das linhas durante a simulação de contingências. Na quarta etapa, a segunda e a terceira etapa se repetem, até atingir o nível de saturação da melhoria produzida pelos novos religadores. Uma aplicação da metodologia proposta é apresentada considerando uma subestação e seus alimentadores. Resultados são mostrados, ilustrando a validade da metodologia proposta. Essa dissertação é uma pesquisa acadêmica concebida e baseada em projeto incluído no Programa de P&D da Companhia Energética de Minas Gerais (CEMIG), apresentado à Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). / Currently, government regulatory agencies have been imposing stringent values of continuity indicators to electric utilities. This imposition is principally, under contingency conditions, to reduce the duration and frequency of electricity supply interruptions to final customers. Electric utilities are penalized when these indicators exceed limits previously set up by regulators. In such a context, following global trend, modern automated systems are spreading increasingly in electrical distribution networks. Under contingency conditions, automatic switch can be used for fast and efficient transfer of consumer groups from a supply point to another in order to minimize the electricity supply interruption. Therefore, it is necessary to efficiently allocate these devices in order to improve continuity indicators, however, respecting the technical and financial constraints. This thesis proposes, in four steps, a methodology for automated reclosers installation on primary distribution feeders in order to minimize continuity indicators (duration and frequency of the interruptions) and energy not distributed. In the first step, the continuity indicators are equated using the parameters: cumulative frequency of consumers, mean power of consumers, number of faults and its durations. Each one of these parameters is formulated as a function of the main feeder length for each feeder. Subsequently, for each feeder, a group of alternatives is defined. Each alternative is created from number of automated reclosers operating normally closed to be installed along the feeder and at their respective positions. The position of each recloser is determined by considering the best reduction of continuity indicators and energy not distributed. In the second step (with automated reclosers operating normally opened) groups of alternatives for each feeders are evaluated considering the best reduction of total continuity indicators. In order to deal with all solution and maximizing the benefit/cost, an optimization process based on genetic algorithms is presented. In the third step, aiming to correlate a feeder and its neighbors, normally open automated reclosers are considered and added to the best alternative obtained from the previous step. Thus, consumer groups can be transferred to other feeders in case of contingencies. The best position for these devices is obtained by considering the shortest distance between consumer groups from neighboring feeders. The technical constraints are evaluated considering voltage levels at each bar and loading at each line during contingency simulations. In the fourth step, the second and third steps are remade until saturate the improvement of the new reclosers. An application of this proposed methodology is shown considering a substation and its feeders. Results are presented showing its validation. This thesis is an academic research based on a project included on CEMIG R&D Program, presented to ANEEL (Brazilian regulatory agency).

Para implantação de diversas funções de controle e operação em tempo real em Sistemas de Distribuição (SDs), como, por exemplo, restabelecimento de energia, é necessário um procedimento para representar a carga em tempo real. Ou seja, uma metodologia que possibilite a estimação em tempo real das demandas dos transformadores de distribuição que em geral não são monitoradas de forma direta. Para esse fim propõe-se, neste trabalho, um Estimador de Demanda em Tempo Real (EDTR) baseado em: informações off-line (consumo mensal dos consumidores e curvas de carga típicas); um algoritmo computacionalmente eficiente para cálculo de fluxo de potência baseado na estrutura de dados denominada Representação Nó-Profundidade (RNP); e nas poucas medidas disponíveis em tempo real nos SDs. O EDTR proposto opera em dois estágios: (1) Estimação Off-line das Demandas; e (2) Refinamento em Tempo Real das Demandas, executados em instantes diferentes (um de maneira off-line e outro em tempo real), de forma a prover uma estimativa das demandas dos transformadores de distribuição. Considerando somente as informações off-line, o EDTR proposto permite a estimação das demandas dos transformadores de distribuição com uma medida da incerteza da estimativa. Através do processamento das medidas disponíveis em tempo real, via um algoritmo eficiente para cálculo de fluxo de potência, o EDTR proposto permite o refinamento das estimativas off-line. Neste trabalho serão apresentados resultados de diversas simulações computacionais demonstrando a eficiência do EDTR proposto. Alguns parâmetros são avaliados quanto à influência nas estimativas do EDTR proposto, como a presença de erros grosseiros nas medidas disponíveis em tempo real e alimentadores somente com medidas de magnitude de corrente. Além disto, destaca-se a influência da qualidade das estimativas iniciais obtidas pelo Estágio (1), e a importância das hipóteses estatísticas utilizadas nesse estágio para o processo de estimação. Apresenta-se, ainda, a aplicação do EDTR proposto em um SD real brasileiro. Um teste de validação foi realizado através de uma campanha de medição em um alimentador real, que consistiu na instalação de medidores de demanda em três transformadores de distribuição para aferir a qualidade das estimativas obtidas pelo EDTR proposto. Finalmente, o EDTR proposto é aplicado em um SD real de larga escala, para aferir o desempenho computacional da metodologia implantada e as dificuldades de implantação. Vale ressaltar que sua implantação é condizente com ferramentas consolidadas nos Centros de Operação da Distribuição, como o uso do processo de agregação de cargas e o cálculo de fluxo de potência, e poucas rotinas precisam ser adicionadas para integração do EDTR. / Several real time control and operation applications for Distribution Systems (DS), such as, service restoration, require a procedure for real time load modeling. That is, a methodology for real time estimation of the distribution transformers loading which are generally not monitored. For this purpose, in this dissertation, a Real Time Load Estimator (RTLE) is proposed based on: off-line information (monthly consumption and typical load curves); a computationally efficient algorithm for power flow calculation based on the data structure called Node-Depth Encoding; and on the few available real time measurements on the distribution system. The proposed RTLE operates in two stages: (1) Off-line Load Estimation and (2) Real Time Load Refinement, performed in different moments (one off-line and the other in real time), providing the distribution transformers load estimates. Using only the offline information, the proposed RTLE allows the estimation of the loads of the distribution transformers with a measure of uncertainty. By processing the available real time measurements, using an efficient power flow calculation algorithm, the proposed RTLE refines these off-line estimates. This dissertation presents several simulations showing the efficiency of the proposed RTLE. Some parameters are evaluated and their influence on the RTLE load estimates, such as gross errors in the available real time measurements and feeders with only current magnitude measurements. Besides, it is emphasized the influence of the initial load estimates obtained from Stage (1), and the importance of the statistical hypothesis used in this stage in the load estimation process. Also, this work presents the application of the proposed RTLE in a real Brazilian DS. A validation test was performed through in-field verification in a real distribution feeder, which was executed via load meters installation in three distribution transformers to evaluate the quality of the load estimates provided by the RTLE. Finally, the proposed RTLE was tested in a real large scale DS to evaluate its computational performance and the difficult level of its implementation. It is noteworthy that its implementation is straightforward with other Distribution Operation Center tools, such as load aggregation and load flow calculation, and few routines must be added for integrating the RTLE.

Orientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo Capovilla / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2014. / Este trabalho academico apresenta a modelagem eletrica de um ambiente residencial e a disponibiliza como infraestrutura necess'aria para pesquisas futuras na 'area de redes inteligentes dom'esticas (Home Smart Grids). Tais modelos são disponbilizados em um formato de arquivo de biblioteca do ambiente de simulação MatLab/Simulink. Para atingir este objetivo, é realizada a modelagem te'orica e experimental de diversos aparelhos domésticos e cabos elétricos. Dois modelos de medidores de energia inteligentes são desenvolvidos, que podem ser conectados a qualquer ponto da instalação el'etrica residencial. Um modelo de resid¿encia com seu respectivo diagrama unifilar da simulação el'etrica 'e apresentado, permitindo execução de simulações de seu funcionamento completo. / This academic work presents the electric modeling of a residential wiring and makes it available as a necessary infrastructure for future researches about Home Smart Grids. The models are available in a MatLab/Simulink simulation environment library format. In order to achieve this objective, both theoretical and experimental modeling is performed for many electric loads (home appliances) and cables. Two kinds of electric smart meters are also developed, which can be connected at any point of the residential wiring. A residence model with its wiring diagram is presented, allowing the simulation execution of a full residence operation.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:02:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fabio Ricardo Oliveira Bento.pdf: 2918294 bytes, checksum: c2c9ce234a8a9b66e73ef1e4d3f7c290 (MD5) Previous issue date: 2013-06-14 / Neste trabalho é apresentada uma metodologia para reconfiguração de redes inteligentes de energia elétrica, a qual consiste em uso de grafos para representação de redes elétricas, divisão de redes elétricas em zonas de proteção, manutenção de balanço de potência dentro das zonas de proteção, uso de inteligência computacional para rejeitar cargas menos prioritárias em situações de contingências e indicadores de desempenho que quantificam o resultado de uma reconfiguração. A metodologia proposta é aplicada a duas microrredes elétricas que são bem definidas na literatura a SPS de 8 barras e a CERTS modificada , a fim de validá-la. Para isso, foram simulados os vários cenários de falhas presentes na literatura. A seguir, foi proposta uma rede inteligente contendo duas microrredes semelhantes às supracitadas SPS e CERTS, as quais foram interconectadas eletricamente. Cada microrrede da rede inteligente proposta possui também conexões com o Sistema Elétrico de Potência (SEP), quando operando em estado normal. Além disso, a rede inteligente conta com dispositivos de armazenamento de energia (baterias) situados em pontos considerados estratégicos. Por fim, a metodologia de reconfiguração foi aplicada à rede inteligente proposta, onde foram simuladas falhas graves que isolaram as microrredes do SEP e, além disso, diminuíram consideravelmente a capacidade de geração de uma das microrredes. Com isso, simulou-se ainda a existência e a não existência de cooperação entre as microrredes e a existência e não existência dos dispositivos de armazenamento de energia. Logo, com o auxílio dos índices de desempenho propostos foi possível concluir que a existência de cooperação entre microrredes e/ou de dispositivos de armazenamento de energia ajudam a mitigar os impactos de contingência

Atualmente, os órgãos reguladores do sistema elétrico têm imposto valores rigorosos de indicadores de continuidade às empresas de distribuição de energia. Essa imposição visa, principalmente, em condições de contingência, reduzir a duração e a frequência das interrupções no fornecimento da energia elétrica aos consumidores. As empresas de distribuição são penalizadas quando esses indicadores ultrapassam limites previamente fixados pelos órgãos reguladores. Nesse contexto, seguindo uma tendência mundial para melhorar a continuidade, sistemas modernos automatizados estão se disseminando cada vez mais nas redes elétricas de distribuição. Em condições de contingência, dispositivos de seccionamento automatizados podem ser utilizados na transferência rápida e eficiente de grupos de consumidores de um ponto de suprimento para outro, com o intuito de minimizar a interrupção do fornecimento da energia elétrica. Assim, faz-se necessário alocar eficientemente esses equipamentos em locais que permitam a melhoria nos indicadores de continuidade, porém respeitando as restrições técnicas e orçamentárias. Este trabalho propõe, em quatro etapas, uma metodologia para a instalação de religadores automatizados em alimentadores de distribuição primária, visando minimizar os indicadores de duração e frequência de interrupções, além da energia não distribuída. Na primeira etapa, os indicadores de continuidade são equacionados a partir dos parâmetros: frequência acumulada de consumidores na rede, demanda média dos consumidores, quantidade de falhas e seus respectivos tempos de interrupção. Cada um desses parâmetros é formulado como uma função do comprimento do tronco de cada alimentador. Posteriormente, para cada alimentador, um grupo de alternativas é definido. Cada alternativa é criada a partir da quantidade de religadores automatizados, normalmente fechados, para serem instalados ao longo do alimentador e em suas respectivas posições. A posição de instalação de cada religador é determinada considerando a melhor redução dos indicadores de continuidade e da energia não distribuída. Na segunda etapa, combinações de alternativas (com religadores automatizados, normalmente fechados) para todos os alimentadores são avaliadas, em termos da melhoria dos indicadores de continuidade para toda a região em estudo. Visando o tratamento de todas as combinações de solução e a maximização do benefício/custo, um processo de otimização baseado em algoritmos genéticos é aplicado. Na terceira etapa, visando correlacionar um alimentador e seus vizinhos, religadores automatizados normalmente abertos são considerados e agregados à melhor alternativa obtida na etapa anterior. Desta forma, grupos de consumidores podem ser transferidos para outros alimentadores em casos de contingência. A melhor posição desses dispositivos considera a menor distância entre grupos de consumidores de alimentadores vizinhos. As restrições técnicas são avaliadas considerando níveis de tensão das barras e carregamento das linhas durante a simulação de contingências. Na quarta etapa, a segunda e a terceira etapa se repetem, até atingir o nível de saturação da melhoria produzida pelos novos religadores. Uma aplicação da metodologia proposta é apresentada considerando uma subestação e seus alimentadores. Resultados são mostrados, ilustrando a validade da metodologia proposta. Essa dissertação é uma pesquisa acadêmica concebida e baseada em projeto incluído no Programa de P&D da Companhia Energética de Minas Gerais (CEMIG), apresentado à Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). / Currently, government regulatory agencies have been imposing stringent values of continuity indicators to electric utilities. This imposition is principally, under contingency conditions, to reduce the duration and frequency of electricity supply interruptions to final customers. Electric utilities are penalized when these indicators exceed limits previously set up by regulators. In such a context, following global trend, modern automated systems are spreading increasingly in electrical distribution networks. Under contingency conditions, automatic switch can be used for fast and efficient transfer of consumer groups from a supply point to another in order to minimize the electricity supply interruption. Therefore, it is necessary to efficiently allocate these devices in order to improve continuity indicators, however, respecting the technical and financial constraints. This thesis proposes, in four steps, a methodology for automated reclosers installation on primary distribution feeders in order to minimize continuity indicators (duration and frequency of the interruptions) and energy not distributed. In the first step, the continuity indicators are equated using the parameters: cumulative frequency of consumers, mean power of consumers, number of faults and its durations. Each one of these parameters is formulated as a function of the main feeder length for each feeder. Subsequently, for each feeder, a group of alternatives is defined. Each alternative is created from number of automated reclosers operating normally closed to be installed along the feeder and at their respective positions. The position of each recloser is determined by considering the best reduction of continuity indicators and energy not distributed. In the second step (with automated reclosers operating normally opened) groups of alternatives for each feeders are evaluated considering the best reduction of total continuity indicators. In order to deal with all solution and maximizing the benefit/cost, an optimization process based on genetic algorithms is presented. In the third step, aiming to correlate a feeder and its neighbors, normally open automated reclosers are considered and added to the best alternative obtained from the previous step. Thus, consumer groups can be transferred to other feeders in case of contingencies. The best position for these devices is obtained by considering the shortest distance between consumer groups from neighboring feeders. The technical constraints are evaluated considering voltage levels at each bar and loading at each line during contingency simulations. In the fourth step, the second and third steps are remade until saturate the improvement of the new reclosers. An application of this proposed methodology is shown considering a substation and its feeders. Results are presented showing its validation. This thesis is an academic research based on a project included on CEMIG R&D Program, presented to ANEEL (Brazilian regulatory agency).

Para implantação de diversas funções de controle e operação em tempo real em Sistemas de Distribuição (SDs), como, por exemplo, restabelecimento de energia, é necessário um procedimento para representar a carga em tempo real. Ou seja, uma metodologia que possibilite a estimação em tempo real das demandas dos transformadores de distribuição que em geral não são monitoradas de forma direta. Para esse fim propõe-se, neste trabalho, um Estimador de Demanda em Tempo Real (EDTR) baseado em: informações off-line (consumo mensal dos consumidores e curvas de carga típicas); um algoritmo computacionalmente eficiente para cálculo de fluxo de potência baseado na estrutura de dados denominada Representação Nó-Profundidade (RNP); e nas poucas medidas disponíveis em tempo real nos SDs. O EDTR proposto opera em dois estágios: (1) Estimação Off-line das Demandas; e (2) Refinamento em Tempo Real das Demandas, executados em instantes diferentes (um de maneira off-line e outro em tempo real), de forma a prover uma estimativa das demandas dos transformadores de distribuição. Considerando somente as informações off-line, o EDTR proposto permite a estimação das demandas dos transformadores de distribuição com uma medida da incerteza da estimativa. Através do processamento das medidas disponíveis em tempo real, via um algoritmo eficiente para cálculo de fluxo de potência, o EDTR proposto permite o refinamento das estimativas off-line. Neste trabalho serão apresentados resultados de diversas simulações computacionais demonstrando a eficiência do EDTR proposto. Alguns parâmetros são avaliados quanto à influência nas estimativas do EDTR proposto, como a presença de erros grosseiros nas medidas disponíveis em tempo real e alimentadores somente com medidas de magnitude de corrente. Além disto, destaca-se a influência da qualidade das estimativas iniciais obtidas pelo Estágio (1), e a importância das hipóteses estatísticas utilizadas nesse estágio para o processo de estimação. Apresenta-se, ainda, a aplicação do EDTR proposto em um SD real brasileiro. Um teste de validação foi realizado através de uma campanha de medição em um alimentador real, que consistiu na instalação de medidores de demanda em três transformadores de distribuição para aferir a qualidade das estimativas obtidas pelo EDTR proposto. Finalmente, o EDTR proposto é aplicado em um SD real de larga escala, para aferir o desempenho computacional da metodologia implantada e as dificuldades de implantação. Vale ressaltar que sua implantação é condizente com ferramentas consolidadas nos Centros de Operação da Distribuição, como o uso do processo de agregação de cargas e o cálculo de fluxo de potência, e poucas rotinas precisam ser adicionadas para integração do EDTR. / Several real time control and operation applications for Distribution Systems (DS), such as, service restoration, require a procedure for real time load modeling. That is, a methodology for real time estimation of the distribution transformers loading which are generally not monitored. For this purpose, in this dissertation, a Real Time Load Estimator (RTLE) is proposed based on: off-line information (monthly consumption and typical load curves); a computationally efficient algorithm for power flow calculation based on the data structure called Node-Depth Encoding; and on the few available real time measurements on the distribution system. The proposed RTLE operates in two stages: (1) Off-line Load Estimation and (2) Real Time Load Refinement, performed in different moments (one off-line and the other in real time), providing the distribution transformers load estimates. Using only the offline information, the proposed RTLE allows the estimation of the loads of the distribution transformers with a measure of uncertainty. By processing the available real time measurements, using an efficient power flow calculation algorithm, the proposed RTLE refines these off-line estimates. This dissertation presents several simulations showing the efficiency of the proposed RTLE. Some parameters are evaluated and their influence on the RTLE load estimates, such as gross errors in the available real time measurements and feeders with only current magnitude measurements. Besides, it is emphasized the influence of the initial load estimates obtained from Stage (1), and the importance of the statistical hypothesis used in this stage in the load estimation process. Also, this work presents the application of the proposed RTLE in a real Brazilian DS. A validation test was performed through in-field verification in a real distribution feeder, which was executed via load meters installation in three distribution transformers to evaluate the quality of the load estimates provided by the RTLE. Finally, the proposed RTLE was tested in a real large scale DS to evaluate its computational performance and the difficult level of its implementation. It is noteworthy that its implementation is straightforward with other Distribution Operation Center tools, such as load aggregation and load flow calculation, and few routines must be added for integrating the RTLE.

Las nuevas tendencias globalizadoras de la economia y la apertura a nivel internacional de numerosos países en el mundo con la formación de grandes bloques, como por ejemplo, la Unión Europea han propiciado la aparición de una nueva generación de sistemas de comunicación móvil que integra los operadores de diferentes países y que permite el uso de satélites para una mayor cobertura mundial. Este tipo de comunicaciones, basadas en sistemas móviles de tercera generación permitirán en el futuro dar soporte a abonados para realizar cualquier tipo de comunicación sin restricciones en el área de servicio, la forma, ni instante de tiempo elegido. Estos sistemas, se denominan Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) y Future Public Land Mobile Telecommunication System (FPLMTS) y tienen prevista su entrada en funcionamiento a partir del año 2000. En este tipo de entornos se plantea el estudio del handover como uno de los procedimientos de movilidad con requerimientos de prestaciones más fuertes. Se especifica sobre diversas clases de celdas (macroceldas, microceldas y picoceldas) y sobre diferentes tipos de dominios de gestión y seguridad en los que está estructurado el sistema UMTS. Como consecuencia del análisis de requerimientos de esta nueva red, se propone una gestión inteligente del handover. Para ello, y en base a determinados parámetros de la red y a mediciones realizadas en el radioenlace, se evalua un algoritmo de selección de la celda más óptima. Entre los parámetros y mediciones considerados directamente relacionados con la gestión de tráfico en la red, se encuentran la probabilidad de bloqueo en el handover y en el establecimiento de una llamada. Entre las mediciones realizadas a partir del radioenlace a tener en cuenta por el terminal móvil, se encuentra el nivel de señal, calidad en la transmisión ( por efecto de atenuaciones, desvanecimientos, etc ).Otros parámetros a considerar se refieren a la movilidad del terminal móvil (tales como velocidad, distancia del terminal móvil a cada una de las estaciones base, tiempo de duración de la llamada, etc). Éstos estarán relacionados con el período de obtención de las muestras y/o parámetros, necesarios para la evaluación del algoritmo propuesto.El algoritmo de handover descrito se aplica a un escenario formado con clusters de microceldas integrados en celdas mayores denominadas macroceldas paraguas. Se utilizan canales prioritarios en las microceldas, con asignación de buffers para procesar determinado tipo de peticiones cuando exista un elevado índice de congestión. Además se utilizan las celdas paraguas para procesar el tráfico de desbordamiento de las microceldas.Como resultado, se plantea una función que permite determinar óptimamente una serie de celdas candidatas en la fase de decisión de entre las celdas monitorizadas por el terminal móvil a las que puede invocarse un handover. Se plantea la función para diversos escenarios de redes posibles constatando un resultado óptimo tanto para las prestaciones en la ejecución del handover como para su integración en la gestión del sistema. Adicionalmente, y a modo de aplicación, se estudia el handover desde un punto de vista de las implicaciones en seguridad que plantea. Ya desde los años ochenta, las comunicaciones móviles analógicas tuvieron aplicación en entornos donde se transmitia información sensible (p.e. policia, gobierno, militares...) sin embargo, la red no proporcionaba medidas especiales de seguridad para proteger la información. Hubo que esperar a la entrada de los sistemas digitales de segunda generación a finales de los años ochenta (p.e. GSM ó DECT) para que se adoptaran servicios de protección a la información del usuario.Dada la gran cobertura de estas redes, se requiere de una adecuada arquitectura de seguridad para proteger la información tanto de los usuarios como del mismo sistema. El aspecto más característico y principal foco de amenazas en este tipo de redes es el radioenlace, por ser un medio abierto a cualquier intruso. De los procedimientos de movilidad que afectan al radioenlace, el handover es el que más requerimientos de prestaciones y dificultades plantea para la adecuada provisión de servicios de seguridad al usuario. En general, se exigen retardos muy pequeños para afectar lo menos posible la comunicación entre la estación base y el terminal móvil.Se plantean diversos servicios de seguridad como confidencialidad e integridad de la señalización o de la información de usuario, o bien autentificación y control de acceso en el cambio de dominios con la consiguiente gestión de claves para su integración en el handover. Por tanto, se pueden plantear handovers con distintos grados de seguridad, entre entornos con distintas celdas dentro de una misma entidad de control o bien entre dominios de seguridad y/o entornos administrativos distintos. Dentro del handover, se hace énfasis en dos fases, decisión y ejecución. Se propone un algoritmo de decisión inteligente que integra una gestión de claves (clave pública de la nueva estación base, NBTS) y que permite la confidencialidad e integridad, mediante algoritmos de clave pública, de la información de señalización a partir de ese instante de tiempo. En la tesis, se parte del trabajo que se ha realizado previamente dentro de proyectos europeos como MONET y ATDMA del RACE. Se ha trabajado en los requerimientos que debía satisfacer UMTS, se han especificado una serie de amenazas al sistema y se han planteado unos servicios que lo protegen de los riesgos detectados en seguridad.El estudio de los mecanismos disponibles para la puesta en funcionamiento de los servicios de seguridad propició el desarrollo de una arquitectura de seguridad basada en el uso de algoritmos de clave pública y de certificados, inspirada en la recomendación X.509. La propuesta surge debido a la similitud de funcionamiento y distribución de las bases de datos en la red fija UMTS y la especificada por X.500. Después de un pormenorizado análisis de funciones y protocolos, se propone el uso de los certificados y algoritmos de clave pública para la protección de la señalización en la red de acceso a UMTS. Para su validación, se analiza el procedimiento más representativo y más crítico en cuanto a prestaciones, el handover.En la fase de ejecución, se distribuye la clave pública del terminal, así como las claves secretas para la confidencialidad e integridad de información de usuario (uso de algoritmo de clave secreta). En el caso de cambios de dominios de seguridad y/o red, la política de seguridad del operador de red decide sobre la necesidad de invocación de autentificación y control de acceso.Como resultado, se han planteado protocolos de ejecución en el handover, se han configurado unos modelos y hecho simulaciones donde se han evaluado los diferentes tipos de protocolos sobre redes avanzadas de comunicaciones móviles en entornos de macroceldas y microceldas. Dada una arquitectura UMTS con unos determinados requerimientos de prestaciones en el handover, se ha analizado una variante de protocolo de ejecución de handover con la gestión de claves adecuada para proporcionar los servicios de confidencialidad e integridad de información de usuario así como las necesidades de autentificación según el cambio de entidades y entornos efectuado. Se analizan prestaciones relacionadas con el retardo (debido a diversas causas: tráfico, bit-rate del radioenlace, velocidad de procesado en el cifrado (descifrado), longitud de paquetes, etc ) de los protocolos mediante programas constatando que se cumplen los requerimientos especificados por el sistema UMTS. Se observa, sin embargo, que la mayor dificultad estriba en los handover entre picoceldas, por ser entornos de reducidas dimensiones y con mayor densidad de usuarios llamantes. Por tanto, se constata la necesidad de diseñar una arquitectura con enlaces mucho más rápidos entre estaciones base para soportar las grandes cantidades de información de señalización con los retardos especificados para picoceldas. Después de un detallado estudio comparativo sobre una arquitectura de bases de datos distribuida, se ha escogido una arquitectura de seguridad basada en X.509. Se utilizan certificados para la gestión de claves y el uso de algoritmos criptográficos de clave pública (como RSA) para confidencialidad e integridad de la información de señalización. La confidencialidad e integridad de la información de usuario se realiza con algoritmos de flujo de clave secreta dado el elevado bit - rate ( < 2 Mbps ) especificado en UMTS.Los programas se han realizado tomando como base el uso del algoritmo RSA con la posibilidad de trabajar a 64 Kbps. Se han estudiado diferentes velocidades de cifrado así como la posibilidad de uso de otros tipos de firmas digitales. Se observa que uno de los principales inconvenientes del uso de certificados en la gestión de claves en el handover es la longitud de éstos. Dado que el bit - rate sobre el radioenlace es limitado, el retardo en el envío de estos certificados puede llegar a ser excesivo para los requerimientos de calidad de servicio exigidos. Por ello se ha empezado a plantear el uso de curvas elípticas para la realización de las firmas digitales en los certificados por requerir claves con menos bits si bien esta evolución no se contempla en la presente tesis.

In Electric Power Systems understand the future behavior of electric loads is crucial to make a decision. The long, medium and short term load forecast is essential power systems. Considering the gradual transformation of the traditional distribution systems to smart grids, where the electric system automation and online communication are effective, the forecast in very short term gets new challenges. Based on these facts, the objective of this thesis is to identify the most appropriate methods to accomplish these forecasts to contribute to decision-making in distribution systems operation. Various techniques of forecasting and simulations in different methods were studied, in order to identify which of these offers the best results regarding demand the forecast in the very short term. The quantities considered to make predictions and, which have more relevance to the horizon under study are electrical and climate. The methods used in the simulations were the Artificial Neural Networks (ANN) type recurrent Elman e NARX and Neurofuzzy. / Em Sistemas Elétricos de Potência conhecer o comportamento futuro das cargas elétricas é de fundamental importância para tomada de decisões. A previsão de cargas elétricas é essencial nos horizontes de longo, médio, curto e curtíssimo prazo. Tendo em vista a gradual transformação dos sistemas de distribuição tradicionais para sistemas inteligentes de distribuição, onde a automação do sistema elétrico e a comunicação online estejam efetivas, a previsão no curtíssimo prazo ganha novos desafios. Com base nesses fatos esta dissertação busca identificar os métodos mais adequados para realizar essas previsões de forma a contribuir com a tomada de decisões na operação dos sistemas de distribuição de energia elétrica. Foram estudadas várias técnicas de previsão e realizadas simulações em diferentes métodos de forma a identificar qual desses apresenta melhor resultado com relação à previsão de demanda no curtíssimo prazo. As grandezas consideradas para realizar as previsões e que apresentam maior relevância para o horizonte em estudo são elétricas e climáticas. Os métodos utilizados nas simulações foram as Redes Neurais Artificiais (RNAs) do tipo recorrente Elman e NARX e Neurofuzzy.

Submitted by RAFAEL FERNANDO MARIANO null (mariano.rafael@outlook.com) on 2017-12-21T18:42:51Z No. of bitstreams: 1 Rafael_Dissertação_Digital_Revisao_FINAL.pdf: 2427309 bytes, checksum: 032f6de48703baf01dc996ef0b00e063 (MD5) / Approved for entry into archive by Minervina Teixeira Lopes null (vina_lopes@bauru.unesp.br) on 2017-12-22T10:58:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 mariano_rf_me_bauru.pdf: 2366747 bytes, checksum: cbc5abe78e5f08900855037b7bf5458b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-22T10:58:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 mariano_rf_me_bauru.pdf: 2366747 bytes, checksum: cbc5abe78e5f08900855037b7bf5458b (MD5) Previous issue date: 2017-10-31 / A preocupação com a qualidade da energia elétrica, seu uso e técnicas para redução de perdas elétrica não é mais uma tendência e sim uma necessidade, pois, tem se entendido que a energia elétrica é um bem comum e não deve ser desperdiçada. Nesse contexto, estratégias para controlar o nível de tensão e o fator de potência vêm sendo tratadas, com o objetivo de aprimorar o controle dessas variáveis. Este trabalho apresenta uma estratégia de controle integrado de regulação de tensão e do fator de potência para um sistema de distribuição de energia elétrica usando uma rede de comunicação sem fio. A estratégia de controle proposta consiste em uma rede de comunicação entre os dispositivos designados para operarem reguladores de tensão, transformadores com comutadores sob carga e banco de capacitores, concentrando as informações em um único dispositivo capaz de definir a operação dos demais dispositivos alocados no sistema, sendo a concentração das informações feita localmente, sem a necessidade de um sistema de controle centralizado, permitindo uma simplificação e uma redução significativa de custo para implementação de uma solução de controle integrado de tensão e do fator de potência. A estratégia de controle proposta foi modelada no ambiente Matlab®/Simulink® e a rede de comunicação na ferramenta TrueTime. O estudo apresenta uma comparação entre a estratégia proposta e o método de controle tradicional, abordando aspectos relacionados a qualidade de energia elétrica entregue, demanda de energia em horários de alto consumo e perdas elétricas no sistema simulado. Os resultados mostram que a estratégia de controle local integrado de tensão e fator de potência permite a aplicação de banco de capacitores a jusante de reguladores de tensão sem impactar a qualidade de energia elétrica, ainda permite a técnica de redução de tensão com o intuito de reduzir a demanda de energia principalmente em horários de pico de consumo. E por fim apresenta uma redução de perdas elétricas de quase 4%, comparado com a estratégia de controle tradicional. / The issue about power quality, its rational use, and techniques to reduce electrical losses in the distribution systems is not anymore a trend but a necessity, due to, a understanding that the electricity is a common good, then, should not be wasted. Based on this context, strategies have been studying to control the voltage and power factor with the objective to improve the control of this variables. This work presents an integrated control for voltage and power factor strategy to distribution systems using a wireless network. The purposed strategy allows a communication between the devices designed to operate voltage regulators, on load transformers tap changers, and capacitors bank, concentrating all information in only one device, which is able to define the operation of others, being the concentration information made locally, without a necessity of the a centralize system, simplifying and reducing costs related the implementation of an integrated control for voltage and power factor. The strategy presented was modeled in the Matlab®/Simulink® and the communication network using the TrueTime toolbox. The study presents a comparison between the traditional strategy and the purposed, analyzing the power quality delivered, power demand in peak time, and electrical losses in the system. The results shows that the integrated control for voltage and power factor strategy allows the use of capacitors bank downstream of voltage regulators without any impact in the power quality supplied, besides that, it is possible to reduce the power demand lowering the voltage using the conservative voltage reduction function, to finish a reducing in electrical losses about 4% is achieved with the strategy purposed when compared with the traditional.

With the deployment of Smart Grids, the voltage quality has a new focus, and the ANEEL (National Agency of Electric Energy), Brazilian regulator organ, is able to improve its supervision activity. The electric energy customer has access to the value of voltage in real time and the utility needs to identify alternatives to attend the rigor of the regulatory acts and the intense expectative of its customers. Nowadays, in the conventional networks, the voltage setting is performed from the reference voltage set point of itself or of center of load. In the scenario of Smart Grids, beyond these values, it is also possible to use the online measures at any point of the feeder. In this new scenario it is possible to indentify alternatives related to advances in distribution networks power quality, in this way, the present work shows a methodology to be used as tools of operational support in the control of voltage profile in primary networks. Through application of computational intelligent techniques it is suggested a system of steady state voltage prediction for the monitored points along the feeder. The loading system and meteorological informations are used for the method application. From the result obtained for the very-short time forecasting, it is introduced the concept of Smart Grids, which considers proactive actions to optimize the process of maintenance of voltage level. / Diante da implantação das redes inteligentes, a qualidade da tensão passa a ter um novo enfoque, e a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), órgão regulador brasileiro, tem possibilidade de aprimorar sua atividade fiscalizatória. O usuário de energia elétrica tem acesso ao valor da tensão em tempo real e a distribuidora por sua vez, necessita identificar alternativas para atender ao rigor dos atos regulatórios e a expectativa intensa de seus clientes. Atualmente, nas redes convencionais o ajuste de tensão é realizado a partir da tensão de referência do próprio ponto ou do centro de carga. Já no cenário das redes inteligentes, além destes, também é possível utilizar os registros online das grandezas de outros trechos do alimentador, inclusive pontos a jusante. Neste novo cenário é oportuno identificar alternativas relacionadas ao avanço da qualidade da energia nas redes de distribuição, neste sentido, o presente trabalho apresenta uma metodologia a ser utilizada como ferramenta de apoio operacional no controle do perfil de tensão nas redes primárias. Através da aplicação de técnicas de inteligência computacional é proposto um sistema de previsão de tensão em regime permanente para pontos de monitoramento localizados ao longo do alimentador. Para tanto são utilizados dados do carregamento do sistema e informações meteorológicas. A partir dos resultados obtidos para a previsão no curtíssimo prazo é introduzido o conceito de controle de tensão inteligente, o qual considera a tomada de ações proativas para otimizar o processo de manutenção dos níveis de tensão.