Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-04-08Bitstream added on 2014-06-13T18:40:58Z : No. of bitstreams: 1 manso_jcg_dr_ilha.pdf: 1797560 bytes, checksum: 27c1272d6d4916bb798bc0d05ed927c8 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Ensino Pesquisa e Extensão de Ilha Solteira (FEPISA) / Esta tese visa ao estudo da valorização de serviços ancilares de reserva, particularmente, a reserva utilizada na regulação de freqüência e que é fornecida pelos geradores hidrelétricos. O objetivo principal do trabalho é desenvolver propostas que indiquem os custos reais desses serviços. Na valorização desses custos, busca-se motivar as empresas geradoras para que assumam a responsabilidade pela prestação de tais serviços, assim como garantir uma remuneração apropriada. Essa valorização é realizada em função da disponibilidade e do uso da reserva, sob uma operação segura e econômica do sistema. Para alcançar o objetivo proposto, inicialmente se realiza uma revisão das características técnicas e dos métodos de valorização dos serviços de reserva em diferentes sistemas. Posteriormente, ilustram-se as características do setor elétrico brasileiro, com a finalidade de contextualizar a valorização no marco de regulação , comercialização e operação correspondentes. Seguidamente, apresentam-se duas propostas de valorização. A primeira considera o ponto de vista de um agente gerador, cujo objetivo é estabelecer o valor do serviço a partir dos custos incorridos no fornecimento. Esses custos incluem, principalmente, os custos pela disponibilidade e pelo uso do serviço. Dentro desses componentes de custo, destaca-se o custo por perdas de eficiência, o qual é calculado utilizando um algoritmo de despacho ótimo de unidades. Essa abordagem é aplicada no cálculo do custo da reserva na usina hidrelétrica de Ilha Solteira. Nesse cálculo são utilizados dados da Companhia Energética de São Paulo - CESP. A segunda proposta considera o ponto de vista do operador de rede, em um ambiente de mercado, no qual os agentes participantes podem ofertar pela disponibilidade da reserva. Para a atribuição dessa reserva utiliza-se um despacho ótimo hidrelétrico, que inclui rest / This work presents a reserve ancillary services pricing research. Particularly, the reserve that is used for frequency regulation and that is provided by hydroelectric generators. The development of pricing methodologies, that show real reserve delivery costs, is the main target of this project. Ancillary services pricing procures incentives to motivate agents to take responsibilities in the service supply and ensuring an appropriated remuneration. This pricing is based on the use and availability costs of reserve; under an economic and reliable system operation. In order to do that, firstly an overview of technical characteristics and pricing methods of the ancillary services in different systems is presented. Then, in order to fit this pricing methodology to the corresponding regulation, commercialization and operation rules, an introduction of the Brazilian electrical sector is realized. Next, two reserve ancillary services pricing methods are presented. The first one considers a hydraulic generator point of view. In this case, the aim is to set up the real value of the services by mean of a generator costs analysis. These costs include, basically, availability and use costs. Inside these cost components, efficiency costs are highlighted, and a single generator unit commitment dispatch is used to calculate them. This proposal is applied to calculate the ancillary service reserve costs in the Ilha Solteira hydroelectric generator, using data from the Companhia Energ´etica of S˜ao Paulo (CESP). The second pricing method considers the operator system point of view, under a market environment. In these circumstances, agents are free to set up a price offer for the availability of the reserve. To attribute the reserve, an optimal hydroelectric dispatch is used, considering electrical and hydraulic constraints. This methodology is tested in two systems. The first one represents a didactic three bus

O presente trabalho propõe o desenvolvimento de uma metodologia de valoração da reserva de potência ativa e do suporte de potência reativa a partir de plantas hidroelétricas. Inicialmente foi apresentado um histórico que descreveu o que foi definido e regulamentado sobre estes serviços em diferentes mercados de energia. Em seguida, com o objetivo de valorar o serviço de reserva de potência ativa foi realizada a mensuração da perda de eficiência, resultante do fornecimento deste serviço, que após convertida em MWh foi relacionada à perda de oportunidade, caso essa energia fosse comercializada no mercado de energia. Para a valoração do suporte de potência reativa foi utilizada a teoria de Fluxo de Potência Ótimo com objetivo de minimizar as perdas do sistema e relacionar essa minimização à redução do suporte de potência reativa. Em seguida, foi apresentada uma metodologia de valoração e alocação dos custos do suporte de potência reativa entre as barras responsáveis pela necessidade adicional deste suporte. Foram realizados vários testes para validação e verificação das metodologias propostas. / The present study proposes valuation methodologies for the spinning reserve and for the reactive power support regarding hydroelectric plants. Initially, a revision describing what was defined and regulated on these services in different energy markets is presented. In order to valuate the spinning reserve service, the measurement of efficiency losses stemming from this service supply was done. Thereafter, the efficiency losses were converted into MWh and related to the opportunity loss, in case this energy was commercialized in the energy market. As for the reactive power support valuation, the Optimal Power Flow was used. The objective was to minimize the system losses and relate such a minimization to the reactive power support. Subsequently, methodologies for the reactive power support costs and for the cost allocation among the responsible buses for additional requirement of this support are also presented. Various tests to validate and verify the above mentioned methodologies were carried out.

O presente trabalho propõe o desenvolvimento de uma metodologia de valoração da reserva de potência ativa e do suporte de potência reativa a partir de plantas hidroelétricas. Inicialmente foi apresentado um histórico que descreveu o que foi definido e regulamentado sobre estes serviços em diferentes mercados de energia. Em seguida, com o objetivo de valorar o serviço de reserva de potência ativa foi realizada a mensuração da perda de eficiência, resultante do fornecimento deste serviço, que após convertida em MWh foi relacionada à perda de oportunidade, caso essa energia fosse comercializada no mercado de energia. Para a valoração do suporte de potência reativa foi utilizada a teoria de Fluxo de Potência Ótimo com objetivo de minimizar as perdas do sistema e relacionar essa minimização à redução do suporte de potência reativa. Em seguida, foi apresentada uma metodologia de valoração e alocação dos custos do suporte de potência reativa entre as barras responsáveis pela necessidade adicional deste suporte. Foram realizados vários testes para validação e verificação das metodologias propostas. / The present study proposes valuation methodologies for the spinning reserve and for the reactive power support regarding hydroelectric plants. Initially, a revision describing what was defined and regulated on these services in different energy markets is presented. In order to valuate the spinning reserve service, the measurement of efficiency losses stemming from this service supply was done. Thereafter, the efficiency losses were converted into MWh and related to the opportunity loss, in case this energy was commercialized in the energy market. As for the reactive power support valuation, the Optimal Power Flow was used. The objective was to minimize the system losses and relate such a minimization to the reactive power support. Subsequently, methodologies for the reactive power support costs and for the cost allocation among the responsible buses for additional requirement of this support are also presented. Various tests to validate and verify the above mentioned methodologies were carried out.

Orientador: Prof. Dr. Thales Sousa / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2016. / O crescimento da demanda por energia elétrica, ocasionada pelo desenvolvimento humano e o esgotamento e impactos ambientais causados pelas fontes tradicionais de geração de eletricidade têm feito com que novas fontes energéticas sejam não só cada vez mais importantes, mas necessárias, chamando a atenção de governos e entidades do setor elétrico no mundo inteiro. Tendo este cenário como base, este trabalho avalia a viabilidade técnica e econômica da utilização de aerogeradores também para o provimento do serviço ancilar de suporte de potência reativa, visto que algumas máquinas utilizadas na aerogeração tais como os DFIG (Double Fed Induction Generator), possuem a capacidade de operarem com fator de potência diferente do unitário. Para tanto, utiliza-se o software AMPL (Modeling Language for Mathematical Programming), em conjunto com o solver Knitro, com o intuito de modelar e analisar a operação de sistemas de transmissão com a inserção de geradores eólicos com a tecnologia DFIG. Para atender ao objetivo proposto é modelado um FPO (Fluxo de Potência Ótimo) de maneira a permitir a análise dos resultados sobre a contribuição dos aerogeradores para o sistema, considerando a potência reativa produzida pelos geradores eólicos para minimizar as perdas técnicas na transmissão. Para validar o modelo proposto são realizadas simulações em sistemas elétricos conhecidos (benchmarks do IEEE). / The growth in demand for electricity, caused by human development and depletion and environmental impacts caused by traditional sources of electricity generation, have caused new energy sources are not only increasingly important, but necessary, drawing attention to governments and the electricity sector entities worldwide. Taking this scenario as a basis, this study evaluates the technical and economic feasibility of using wind generators also for the provision of reactive power ancillary service, as some machines used in wind-generation such as DFIG (Double Fed Induction Generator) have the ability it operates with different power factor of the unit. To do so, it uses the software AMPL (Modeling Language for Mathematical Programming), together with the solver Knitro in order to model and analyze the transmission system operating with the insertion of wind generators with the DFIG technology. Therefore, it is modeled the OPF (Optimal Power Flow) and subsequent analysis of the results on the contribution of wind turbines for the system, considering the reactive power produced by the wind farms to minimize technical losses in transmission. In order to validate the model, simulations are performed in known electrical systems (IEEE benchmarks).

Made available in DSpace on 2017-07-10T16:41:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissert Jonattan Emanuel Sarmiento2.pdf: 1326992 bytes, checksum: eeb1918a0e5e9c45ad54043cd1ea9c5e (MD5) Previous issue date: 2016-06-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In recent years there has been a great increase in the use of distributed generators. This occurred not only by advances in production technologies of small generators and frequency inverters, but also by the benefits that brings to the distribution systems and the incentive policies. In the analysis of these systems is essential to calculate the power flow and properly solve it and the modeling of the inverter should be reviewed together with its implementation in the method employed, attempting to the fact that the inverters are beginning to use advanced functions that can to provide ancillary services. In this work the modelling of inverter with advanced functions such as Basic Intelligent Volt-Var Control (BIVV) and Intelligent Volt-Var With Hysteresis (IVVH) are reviewed, therefore it is propose methods the implements this models in the method sweep. In proposal implementation it is use of elements of the sensitivity matrix of nodes PV defined in the compensation method. In the analyzed cases, the implementations were effectiveness achieving solutions in convergent values and in accordance to the control strategies. In the results of simulations there were differences in the operating points of the inverter acting on a node of the distribution system comparing the different modeling analyzed in different system load conditions and different levels of active power supply. When comparing the voltage profiles of the various modeling, in general notice that there is a greater variation when it has large reactive power capacity. If in the future of distributed generation evolve to provide reactive support as the ancillary service, it shall be careful properly modelling the inverter avoiding mistaken results that will affect the plans of the concessionaires. / Nos últimos anos verificou-se um grande aumento no uso de geradores distribuídos. Isso ocorreu não apenas pelos avanços nas tecnologias de produção de pequenos geradores e inversores de frequência, mas também pelos benefícios que estes trazem aos sistemas de distribuição e pelas políticas de incentivos. Nas análises desses sistemas é fundamental calcular o fluxo de potência e, para resolvê-lo adequadamente, deve-se revisar a modelagem do inversor e sua implementação no método empregado, atentando-se ao fato de que os inversores estão começando a utilizar funções avançadas passíveis de fornecer serviços ancilares. Neste trabalho são revisadas as modelagens dos inversores com funções avançadas, tais como o controle Basic Intelligent Volt-Var (BIVV) e Intelligent Volt-Var With Hysteresis (IVVH), além de propor métodos de implementação para o método da varredura. Nas implementações propostas se faz uso de elementos da matriz de sensibilidade dos nós PV definida no método da compensação. Nos casos analisados, as implementações tiveram eficácia, conseguindo atingir soluções em valores convergentes e em concordância às estratégias de controle. Já nos resultados das simulações, ilustram-se as diferenças dos pontos operativos do inversor atuando em um nó do sistema de distribuição comparando-se as diferentes modelagens analisadas em distintas condições de carga do sistema e diversos níveis de fornecimento de potência ativa. Ao comparar-se os perfis de tensão das diversas modelagens, em geral, nota-se que há uma variação maior quando se tem maior capacidade de potência reativa. Se no futuro a geração distribuída evoluir para prestar suporte de potência reativa como um serviço ancilar, é necessário tomar precauções para modelar adequadamente o inversor, de modo a evitar obter resultados equivocados que afetarão os planejamentos das concessionárias.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-08-24T14:29:39Z No. of bitstreams: 1 ANA VITÓRIA DE ALMEIDA MACÊDO - TESE (PPgEE) 2017.pdf: 3449345 bytes, checksum: ff78e54595b43261343d5050a8dc3e50 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-24T14:29:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ANA VITÓRIA DE ALMEIDA MACÊDO - TESE (PPgEE) 2017.pdf: 3449345 bytes, checksum: ff78e54595b43261343d5050a8dc3e50 (MD5) Previous issue date: 2017-03-29 / CNPq / Um controle para auxílio do controle de frequência é projetado utilizando um método baseado em lógica fuzzy e no controle do ângulo de passo de turbinas eólicas de velocidade variável. O controle visa que as turbinas eólicas operem abaixo do seu valor nominal, estando sempre prontas para aumentar sua geração no caso de evento na rede elétrica, contribuindo para o controle de frequência. Com os esforços para converter tanta energia quanto seja possível com o vento disponível, a potência desperdiçada pela maioria dos controles estudados para elaboração desta tese vale a pena em relação aos benefícios do controle de frequência em sistemas com grande penetração das usinas eólicas, proporcionando a participação da energia eólica nos serviços ancilares. Ressaltando que a introdução de qualquer nova tecnologia de geração no sistema deve ser feita de modo que seja compatível com os princípios operacionais do sistema existente. O controle fuzzy de potência foi desenvolvido no Matlab®/Simulink e permite o bom funcionamento da turbina eólica utilizando uma metodologia alternativa aos controles clássicos. Com isto foi desenvolvido o controle de frequência também baseado em lógica fuzzy. Como grande vantagem do controle fuzzy destaca-se sua fácil adaptação a outros modelos de turbina que utilizem o controle de pitch (turbinas eólicas de velocidade variável), uma vez que o algoritmo é o mesmo, havendo a necessidade apenas de fazer testes para adaptação das faixas de operação do controle. / A control to support the frequency control is designed using a method based on fuzzy logic and pitch angle control in variable speed wind turbines. The control aims that some wind turbines operate below their rated value (derated or deloaded), being always ready to increase their generation in case of some event in the power grid, contributing to the frequency control. With efforts to convert as much energy as possible with the available wind, the power wasted by most controls studied in this work worth of the benefits of frequency control in systems with high power plants penetration, providing wind power to participate on ancillary services. Recalling that the introduction of any new generation technology into the system must be made in a way that is compatible with the operating principles of the existing system. The fuzzy control developed in Matlab®/Simulink for power control enables a suitable operation of the wind turbine using an alternative methodology to the classic controls, it was developed the frequency control also based on fuzzy logic. The fuzzy control great advantage highlight is its easy adaptation to other turbine design which use pitch control (variable speed wind turbines), since the algorithm is the same, just by doing tests for adjustment of the control operation ranges.

Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2017-07-21T13:29:40Z No. of bitstreams: 1 paulosergiodecastronascimento.pdf: 3896961 bytes, checksum: 0b372ca459a14823ea250c1b708376af (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-08T18:15:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 paulosergiodecastronascimento.pdf: 3896961 bytes, checksum: 0b372ca459a14823ea250c1b708376af (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-08T18:15:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 paulosergiodecastronascimento.pdf: 3896961 bytes, checksum: 0b372ca459a14823ea250c1b708376af (MD5) Previous issue date: 2017-04-18 / O Controle de Intercâmbio de Potência Reativa (CIPR) é uma metodologia cujo principal objetivo é manter o intercâmbio de potência reativa de uma área em um determinado valor especificado. Tal esquema tem potencial para subsidiar o estudo do suporte de potência reativa fornecido ou requerido por uma determinada área e seu impacto na operação do sistema. Além disso, tal estratégia de controle foi elaborada visando o desacoplamento de controle de tensão e potência reativa da área, de forma a permitir uma maior eficiência de estratégias de controle coordenado de tensão. A sistemática básica da formulação matemática que será apresentada, foi inspirada especialmente no método de controle de intercâmbio de potência ativa entre áreas, onde múltiplos geradores contribuem para controlar o intercâmbio de potencia ativa em valores especificados, conforme descrito em [1]. A principal contribuição deste trabalho está associada a uma nova formulação aumentada, onde apenas uma equação adicional é utilizada para representação do controle de intercâmbio de potência reativa. A metodologia propicia uma grande flexibilidade, permitindo não só a aplicação no CIPR, mas também na modelagem de outros tipos de controles que necessitam representar vários equipamentos simultaneamente. Para a aplicação deste trabalho, a metodologia representa os vários geradores participantes do CIPR, com acréscimo de apenas uma linha e uma coluna na matriz jacobiana, sendo esta a principal contribuição deste trabalho. Adicionalmente, a metodologia apresenta grande versatilidade na incorporação e/ou retirada dos equipamentos responsáveis pelo controle, representando de forma eficiente as limitações reais dos equipamentos. O modelo matemático proposto foi testado em diversos sistemas testes, obtendo-se bons resultados. As simulações realizadas foram validadas usando o programa Anarede de propriedade do Centro de Pesquisa de Energia Elétrica (CEPEL). Os modelos de fluxo de potência e o núcleo principal da metodologia proposta foram desenvolvidos em MATLAB, auxiliadas por diversos programas para formulação e verificação dos resultados. Sendo os principais destes: Mathematica, Anarede, PSIM, linguagem R, Rstudio. / Reactive Power Interchange Control (RPIC) is a methodology whose main objective is to maintain the reactive power interchange of an area at a specified value. Such a scheme has the potential to support the study of the reactive power support provided or required by a given area and its impact on the operation of the system. In addition, such control strategy was elaborated aiming at the decoupling of tension control and reactive power of the area, in order to allow greater efficiency of coordinated voltage control strategies. The basic mathematical formulation, which will be presented, was inspired by the method of control of active power interchange between areas, where multiple generators contribute to control the active power exchange in specified values, as described in [1]. The main contribution of this work is associated with a new augmented formulation, where only one additional equation is used to represent the reactive power exchange control between two areas. The methodology provides great flexibility, allowing not only the application in the RPIC, but in other to generally model control strategies, in which the contribution of more than one device for a given control strategy is required. For the application of this work, the modelling represents the various generators participating in the RPIC, in which only one additional line and column in the Jacobian matrix is required, being this formulation the main contribution of this work. In addition, the methodology presents great flexibility in the incorporation or removal of a control device, which has reached its corresponding limit. The proposed mathematical model was tested in several test systems, obtaining good results. The simulations were validated using the ANAREDE program owned by the Electric Energy Research Center (CEPEL). The power flow models and the main core of the proposed methodology were developed in MATLAB, aided by several programs for formulating and verifying the results. The main ones being: Mathematica, ANAREDE, PSIM, R language, Rstudio.