Submitted by RAFAEL PEREIRA BURATTI null (rburatti@gmail.com) on 2016-10-26T02:08:16Z No. of bitstreams: 1 Reguladores de tensão em redes elétricas com alta penetração de cargas não lineares.pdf: 5533632 bytes, checksum: 3280a3c273449369769de15b0cbb013a (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-10-31T13:18:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 buratti_rp_me_ilha.pdf: 5533632 bytes, checksum: 3280a3c273449369769de15b0cbb013a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-31T13:18:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 buratti_rp_me_ilha.pdf: 5533632 bytes, checksum: 3280a3c273449369769de15b0cbb013a (MD5) Previous issue date: 2016-08-30 / Nos últimos anos, o setor elétrico brasileiro como um todo, vem sofrendo uma série de mudanças provocadas por diversos fatores. Entre eles, destaca-se a utilização cada vez maior de cargas potencialmente perturbadoras em todas as classes de consumo e também o anseio dos consumidores em contar com uma energia de melhor qualidade e sem interrupções. Notadamente, o aumento da utilização destas cargas potencialmente perturbadoras tem provocado um aumento significativo das distorções harmônicas nas formas de onda das tensões e correntes ao longo dos alimentadores, gerando grandes desafios não somente no que diz respeito ao fornecimento de uma energia elétrica com qualidade e dentro de padrões normatizados, mas como também para a operação de equipamentos, como por exemplo, o regulador de tensão. Neste contexto, esta dissertação tem como objetivo principal avaliar a operação de reguladores de tensão em redes de distribuição de energia elétrica com elevados níveis de distorção harmônica de corrente, avaliando as implicações da penetração harmônica em seus módulos de controle, que, eventualmente, estão associadas a falhas de operação na comutação de tap’s e consequentemente na ação de regulação de tensão.

Para que a instalação de geração distribuída possa de fato beneficiar a operação das redes de distribuição e de subtransmissão de energia elétrica, seus impactos técnicos devem ser cuidadosamente estudados, sobretudo em redes de distribuição, as quais foram inicialmente planejadas para operar com fluxo de potência unidirecional. Dentre esses impactos, a influência da geração distribuída na regulação da tensão é um aspecto de suma importância, pois está diretamente relacionada à qualidade do fornecimento da energia elétrica aos consumidores. Neste contexto, é importante conhecer e dispor de meios para controlar a interação entre esses geradores e os dispositivos convencionais de regulação de tensão (transformadores com comutadores de tap sob carga, bancos de capacitores e reguladores de tensão) para que a tensão de suprimento permaneça dentro da faixa de valores admissíveis. Assim, este projeto de pesquisa propõe uma análise comparativa entre diferentes estratégias de operação de dispositivos reguladores de tensão em sistemas de distribuição com a presença de geradores distribuídos. Algumas das metodologias discutidas aqui são bastante consolidadas e usualmente aplicadas na operação de sistemas de distribuição de energia elétrica e em trabalhos acadêmicos, enquanto outras são sugeridas por este mesmo trabalho. Tais estratégias são propostas como problemas de otimização não linear inteira mista em que se consideram diferentes modos de operação dos geradores distribuídos e duas funções-objetivo distintas, tratadas de forma independente: minimização dos desvios de tensão nas barras e minimização das perdas elétricas. Os resultados da aplicação de cada estratégia de operação são apresentados e é realizada uma análise qualitativa das vantagens e desvantagens de cada uma. Tem-se até o momento um conjunto de informações que podem servir de suporte na configuração de características operativas e definição de parâmetros de controle para o sistema de regulação de tensão das redes de distribuição de energia elétrica. / In order to assure that the installation of distributed generation would improve the operation of distribution and subtransmission networks, its technical impacts should be carefully studied, especially in distribution networks, which were originally designed to operate with unidirectional power flow. Among these impacts, the influence of distributed generation on voltage regulation is a very important aspect because it is directly related to the quality of electricity supply to the consumers. In this context, it is important to know and employ means of controlling the interaction between these generators and conventional voltage regulation devices (transformers with on-load tap changers, shunt capacitor banks and voltage regulators) assuring that the voltage supply remains within the range of permissible values. Thus, this work proposes a comparative analysis among different operational strategies of voltage regulation devices in distribution systems in the presence of distributed generators. Some of the methodologies discussed here are fairly consolidated and usually applied in power industry and academic researches, while others are suggested by this work. Such strategies are proposed as mixed integer nonlinear programming problems considering different operation modes of distributed generators and two different objective functions, treated independently: minimization of voltage deviations and minimization of power losses. The results of each operation strategy application are presented and a qualitative analysis of the advantages and disadvantages of each one is performed. So far, a set of information that may provide support to configure operating characteristics and define control parameters of voltage regulation system in power distribution networks has been generated.

Para que a instalação de geração distribuída possa de fato beneficiar a operação das redes de distribuição e de subtransmissão de energia elétrica, seus impactos técnicos devem ser cuidadosamente estudados, sobretudo em redes de distribuição, as quais foram inicialmente planejadas para operar com fluxo de potência unidirecional. Dentre esses impactos, a influência da geração distribuída na regulação da tensão é um aspecto de suma importância, pois está diretamente relacionada à qualidade do fornecimento da energia elétrica aos consumidores. Neste contexto, é importante conhecer e dispor de meios para controlar a interação entre esses geradores e os dispositivos convencionais de regulação de tensão (transformadores com comutadores de tap sob carga, bancos de capacitores e reguladores de tensão) para que a tensão de suprimento permaneça dentro da faixa de valores admissíveis. Assim, este projeto de pesquisa propõe uma análise comparativa entre diferentes estratégias de operação de dispositivos reguladores de tensão em sistemas de distribuição com a presença de geradores distribuídos. Algumas das metodologias discutidas aqui são bastante consolidadas e usualmente aplicadas na operação de sistemas de distribuição de energia elétrica e em trabalhos acadêmicos, enquanto outras são sugeridas por este mesmo trabalho. Tais estratégias são propostas como problemas de otimização não linear inteira mista em que se consideram diferentes modos de operação dos geradores distribuídos e duas funções-objetivo distintas, tratadas de forma independente: minimização dos desvios de tensão nas barras e minimização das perdas elétricas. Os resultados da aplicação de cada estratégia de operação são apresentados e é realizada uma análise qualitativa das vantagens e desvantagens de cada uma. Tem-se até o momento um conjunto de informações que podem servir de suporte na configuração de características operativas e definição de parâmetros de controle para o sistema de regulação de tensão das redes de distribuição de energia elétrica. / In order to assure that the installation of distributed generation would improve the operation of distribution and subtransmission networks, its technical impacts should be carefully studied, especially in distribution networks, which were originally designed to operate with unidirectional power flow. Among these impacts, the influence of distributed generation on voltage regulation is a very important aspect because it is directly related to the quality of electricity supply to the consumers. In this context, it is important to know and employ means of controlling the interaction between these generators and conventional voltage regulation devices (transformers with on-load tap changers, shunt capacitor banks and voltage regulators) assuring that the voltage supply remains within the range of permissible values. Thus, this work proposes a comparative analysis among different operational strategies of voltage regulation devices in distribution systems in the presence of distributed generators. Some of the methodologies discussed here are fairly consolidated and usually applied in power industry and academic researches, while others are suggested by this work. Such strategies are proposed as mixed integer nonlinear programming problems considering different operation modes of distributed generators and two different objective functions, treated independently: minimization of voltage deviations and minimization of power losses. The results of each operation strategy application are presented and a qualitative analysis of the advantages and disadvantages of each one is performed. So far, a set of information that may provide support to configure operating characteristics and define control parameters of voltage regulation system in power distribution networks has been generated.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2017-12-22T14:07:13Z No. of bitstreams: 1 nelioalvesdoamaralfilho.pdf: 3229871 bytes, checksum: c82c698f342f6b908377149e4abe130a (MD5) / Rejected by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br), reason: Favor corrigir autor: Autor(es): Filho, Nélio Alves do Amaral Favor verificar no Lattes se Araúno tem ou não acento Primeiro Orientador: Araujo, Débora Rosana Ribeiro Penido Co-orientador: Araujo, Leandro Ramos de on 2018-01-22T18:24:16Z (GMT) / Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-01-22T18:28:56Z No. of bitstreams: 1 nelioalvesdoamaralfilho.pdf: 3229871 bytes, checksum: c82c698f342f6b908377149e4abe130a (MD5) / Rejected by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br), reason: Favor corrigir: Autor(es): Filho, Nélio Alves do Amaral Verificar se os sobrenomes Araújo tem ou não acento on 2018-01-24T12:13:21Z (GMT) / Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-01-24T12:29:33Z No. of bitstreams: 1 nelioalvesdoamaralfilho.pdf: 3229871 bytes, checksum: c82c698f342f6b908377149e4abe130a (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-01-24T13:46:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 nelioalvesdoamaralfilho.pdf: 3229871 bytes, checksum: c82c698f342f6b908377149e4abe130a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-24T13:46:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 nelioalvesdoamaralfilho.pdf: 3229871 bytes, checksum: c82c698f342f6b908377149e4abe130a (MD5) Previous issue date: 2017-11-24 / Este trabalho propõe a apresentação e o desenvolvimento computacional de um algoritmo para solução de fluxo de potência em sistemas de distribuição baseado no método Backward Forward Sweep (BFS). No algoritmo foram consideradas as principais etapas do método tradicional e algumas estratégias propostas isoladamente em trabalhos na literatura. Além disso, propõe-se a incorporação da representação do acoplamento eletromagnético entre alimentadores em paralelo nos modelos de linhas, e estudos do impacto dessa representação nos cálculos de fluxo de potência usando o BFS. Apresenta-se também, de maneira detalhada, uma maneira de implementar o controle de tape dos reguladores de tensão no método BFS. Tais questões são normalmente negligenciadas ou não são explicitadas nos trabalhos encontrados na literatura que envolvem o método analisado. Análises detalhadas do método BFS também são realizadas e apresentadas neste trabalho. Evidências analíticas são desenvolvidas para sustentar essas análises, bem como os resultados obtidos. Neste trabalho também é feita uma comparação entre o método BFS desenvolvido e um método baseado em Newton-Raphson para solução de sistemas de distribuição. As análises realizadas têm como foco principal a investigação do comportamento desses métodos quando são levados a operar em pontos considerados críticos para convergência. Para isso, são analisados fatores como a variação da relação X/R, o aumento do carregamento, o impacto da modelagem de carga (modelo ZIP) e o impacto da presença dos reguladores de tensão. / This work proposes the presentation and the computational development of an algorithm for power flow solution in distribution systems based on the Backward Forward Sweep (BFS) method. The algorithm contains the main steps of the traditional method and some strategies proposed separately in works in the literature. In addition, it is proposed the incorporation of the representation of the electromagnetic coupling between feeders in parallel in the line models, and studies of the impact of this representation in the power flow calculations using the BFS. A way to implement the tape control of the voltage regulators in the BFS method is also presented in detail. Such questions are usually neglected or not deeply explained in the works found in the literature that involve the analyzed method. A detailed analyzes of the BFS method are also performed and presented in this work. Some analytical evidence is developed to support these analyzes, as well as the results obtained. In this work a comparison is also made between the developed BFS method and a Newton-Raphson-based method for the distribution systems solution. The analyzes made have as main focus the investigation of the behavior of these methods when they are taken to operate in points considered critical for convergence. For this, factors such as the variation of the X/R ratio, the load’s increase up, the impact of the load modeling (ZIP model) and the impact of the presence of the voltage regulators are analyzed.

The reactive power and voltage level control in distribution networks are routine in a power. The customer s voltage levels legislation, allows to the customers with voltage levels out of the limits stipulated by Brazilian Electricity Regulatory Agency receive financial compensation by inadequate service. The coordinated adjust of the equipment, capacitor banks and voltage regulators allocation along the feeders are usual actions to ensure proper voltage levels to the customers. In Brazil, distribution networks are usually large with numerous and long low-voltage circuits. Based on the networks geo-referenced registers, the proposed algorithm uses computational intelligence techniques to optimize voltage levels and reactive power, considering the primary and secondary network distribution. This work provides a tool that will allow the specialist obtain the most cost-effective to simultaneous capacitor banks and voltage regulators allocation, optimizing the primary and secondary voltage levels in distributions networks, minimizing operating costs and losses. / O controle do perfil de tensão nas redes de distribuição é uma tarefa rotineira em distribuidoras de energia. Com uma legislação rígida sobre os níveis de tensão, as unidades consumidoras que estão com o fornecimento fora dos padrões estipulados pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) recebem compensação financeira pelo serviço inadequado. O ajuste coordenado dos equipamentos e a alocação de banco de capacitores e reguladores de tensão ao longo dos alimentadores são ações práticas para garantir níveis de tensão adequados aos consumidores. No Brasil, as redes de distribuição são longas com inúmeros circuitos de baixa tensão igualmente extensos. Tendo como base o cadastro georeferenciado das redes, o algoritmo proposto neste trabalho utiliza técnicas de inteligência computacional para otimizar os níveis de tensão e reativos no sistema de distribuição, considerando as redes primárias e secundárias de distribuição. Este trabalho traz uma ferramenta que permitirá ao especialista obter a melhor relação custo-benefício na alocação simultânea de bancos de capacitores e reguladores de tensão, otimizando os níveis de tensão nas redes primárias e secundárias, minimizando custos operacionais e perdas.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-12-12T13:10:44Z No. of bitstreams: 1 Felipe de Carli_.pdf: 6857644 bytes, checksum: 51df2faf2ff2365c2443afa4f23a4292 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-12-12T13:10:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Felipe de Carli_.pdf: 6857644 bytes, checksum: 51df2faf2ff2365c2443afa4f23a4292 (MD5) Previous issue date: 2018-10-26 / FATEC – Fundação de Apoio á Tecnologia e Ciência / A geração, transmissão e distribuição de energia elétrica têm papel chave no desenvolvimento econômico de um país. A qualidade e disponibilidade da energia elétrica relacionada a distribuição tem impacto direto na economia e na qualidade de vida das pessoas. Conceitos de Redes de Distribuição Inteligentes tem ganhado cada vez mais força com o intuito de melhorar a qualidade dos serviços prestados. A tensão em regime permanente é um dos principais parâmetros de qualidade de energia elétrica em redes de distribuição e muitas vezes o seu controle requer soluções de elevada complexidade e investimento. Tensões fora de especificação tem impactos negativos para os consumidores finais, uma vez que, podem gerar danos aos equipamentos, interrupção em serviços fundamentais, e inconvenientes para a sociedade. Desta forma, o presente trabalho busca desenvolver um protótipo de controle inteligente e dinâmico aplicado para reguladores de tensão de distribuição com a capacidade de coletar informações do perfil de consumo do alimentador, realizar o auto ajuste de seus parâmetros e enviar informações para o sistema de supervisão. O protótipo dividido em um módulo de controle e módulo fuzzy que foi desenvolvido em escala de laboratório. Baseado no carregamento do alimentador, o dispositivo é capaz de calcular os parâmetros básicos de auto-ajuste, ou seja, a temporização, faixa de insensibilidade e compensações de queda na linha. Os resultados globais desse trabalho mostram que o desenvolvimento de um controle dinâmico e inteligente para reguladores de tensão é viável e pode ser aplicado em redes de distribuição reais. O cálculo dos parâmetros de temporização, tensão de referência, compensação de queda na linha melhora o perfil de tensão de uma rede de distribuição, pois minimiza as oscilações de tensão em baixa e alto carregamento da linha, conforme testes realizados com dados de um alimentador real. Entende-se que os resultados globais deste trabalho servem de fundamento para um estudo técnico-econômico de ampliação desta estrutura de controle para outros reguladores de tensão de redes de distribuição. / The electricity generation, transmission, and distribution play a role key in the economic development of a country. The quality and availability of electricity related to distribution has a direct impact on the economy and people's quality of life. Concepts of smart grids has gained more strength in order to improve the quality of services provided. Steady-state voltage is one of the main quality parameters of electrical power in distribution grids and often its control requires solutions of high complexity and investment. Out-of-specification voltage have negative impacts on end-users, as it can cause damage to equipment, outage in key services, and inconvenience to community. In this way, the present work seeks to develop a prototype of intelligent and dynamic control applied to distribution voltage regulators with the ability to collect information of the feeder consumption profile, perform the self-tuning of its parameters and send information to supervisory system. The prototype divided into a control and fuzzy modules was developed on a laboratory scale. Based on loader readings, the device is able to calculate the basic parameters of self-adjustment, ie time delay, dead band and line drop compensation. The overall results of this work show that the development of a dynamic and smart control for step voltage regulators is feasible and can be applied in real distribution grid. The calculation of the time delay, reference voltage, line drop compensation improves the voltage profile of a distribution grid, as it minimizes voltage variations at low and high line loading, according to tests performed with data from a real feeder. It is understood that the overall results of this work serve as a basis for a technical-economic study to extend this control structure to other step voltage regulators in distribution grids.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The increase in linear and non-linear loads experienced by Brazil in recent years has changed the way distribution networks are planned and Operated. In addition, the competitiveness of the market and the demand for the improvement in power quality indexes mean that current e orts are increasingly focused on areas such as voltage profile control and voltage harmonic distortion control. This work deals, exactly, with the Integrated control of voltage and harmonic voltage distortion (volt/thd) in distribution systems, within the scope of planning, through the insertion of passive harmonics filters and voltage regulators. To solve the problem in question, a multiobjective algorithm, the NSGA-II, is applied, since the presented problem can be treated as a combinatorial optimization problem. The power summation method is used as an alternative for the resolution of the load flow. While the current injection method is used as a calculation of the harmonic flow. The mathematical models of the network components were presented, taking into account the influence of frequency, in a detailed way. The proposed algorithm was applied in benchmark systems, a 34-bus and a 104-bus, the systems were simulated with and without the presence of the devices for comparison and validation of the results. / O aumento de cargas, lineares e não-lineares, vivenciado pelo Brasil nos últimos anos, tem alterado a maneira com as redes de distribuição são planejadas e operadas. Além disso, a competitividade do mercado e exigência pela melhoria nos índices de qualidade da energia fazem com que os esforços atuais sejam cada vez mais direcionados para áreas como o controle do perfil de tensão e o controle das distorções harmônicas de tensão. Esta dissertação trata, exatamente, do controle integrado de tensão e distorção harmônica de tensão (volt/dht) em sistemas de distribuição, no âmbito do planejamento, através da inserção de filtros harmônicos passivos e reguladores de tensão. Para resolver o problema em questão, um algoritmo multiobjetivo, o NSGA-II, é aplicado, uma vez que o problema apresentado é tratado como um problema de otimização combinatória. O método da soma de potências é utilizado como alternativa para a resolução do fluxo de carga. Enquanto que o método da injeção de correntes é utilizado como cálculo do fluxo de harmônicos. Os modelos matemáticos dos componentes da rede foram apresentados, levando-se em consideração a influência da frequência, de forma detalhada. O algoritmo proposto foi aplicado em sistemas teste de 34 e 104 barras e os sistemas foram simulados com e sem a presença dos dispositivos para efeito de comparação e validação dos resultados.