Orientador: Carlos Alberto de Castro Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-07T10:41:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_AdrianaSchefferQuintela_D.pdf: 931902 bytes, checksum: 723b5bb5e37c4be6978b9a1ba3d8572c (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O problema de estabilidade de tensão tem recebido uma atenção crescente dos profissionais que atuam na área de análise e operação de sistemas de potência. O aumento das interligações aliado a operação das redes com altos níveis de carregamento torna mais provável a ocorrência de incidentes que podem levá-las à instabilidade de tensão, culminando com o colapso de tensão e grandes prejuízos à qualidade do fornecimento de energia elétrica. Ações de controle preventivo e/ou corretivo devem ser tomadas para melhorar a segurança de sistemas de potência. Este trabalho de pesquisa aborda a manutenção da segurança de redes com relação à estabilidade de tensão, através do estudo e da implementação de estratégias de controle preventivo, ou seja, que impedem a ocorrência de situações de instabilidade de tensão antes destas efetivamente ocorrerem. Além disso, são propostas filosofias práticas da utilização dos recursos disponíveis para mitigar o colapso de tensão, de maneira que uma margem de segurança com relação à estabilidade de tensão (MSET) apropriada e um perfil de tensão (PT) adequado sejam respeitados. Uma característica importante da metodologia proposta é que o problema de programação não linear a ser resolvido tem pequena dimensão, mesmo para sistemas de grande porte, pois apenas os controles mais eficientes são considerados e o número de restrições é limitado. A inovação consiste em atender uma meta de segurança sem a utilização plena de alguns dos recursos disponíveis, preservando os controles mais sensíveis e os pouco disponíveis para futura utilização em caso de emergências, mesmo após a ocorrência de certas contingências. A valia-se o potencial de utilização do processo proposto no ambiente de operação de redes em tempo real. Objetivou-se desenvolver um algoritmo capaz de identificar ações de controle preventivo apropriadas de forma a serem rapidamente implementadas / Abstract: The voltage stability problem has been receiving a growing attention from the professionals in the area of analysis and operation of power systems. The growth in interconnections along with the networks' operation with high loading levels makes the occurrence of incidents that can lead to voltage instability more likely, culminating with the volt age collapse and serious damages to the quality of the electric power supply. Preventive and/or corrective control actions should be taken to improve the power systems' security. This research work deals with the maintenance of network' security with respect to voltage stability, through the study and implementation of preventive control strategies, that prevent the occurrence of volt age instability situations before those effectively take place. Moreover, practical philosophies for using the available resources to mitigate the volt age collapse are proposed, so that an appropriate volt age stability security margin (VSSM) and an appropriate voltage profile (VP) be respected. An important feature of the proposed methodology is that the resulting nonlinear programming to be solved is small, even for large systems, since only the most effective controls are considered and the number of constraints is limited. The innovation consists of meeting a security target without the full use of some of the available resources. The proposed formulation preserves the most sensitive and the least available controls for future use in case of further emergencies, even after the occurrence of certain contingencies. The potential of use of the proposed process is evaluated in the real time operation environment. The objective was to develop an algorithm capable of identifying appropriate preventive control actions that can be quickly implemented. / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Secundino Soares Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T03:22:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Monte_Bruno_M.pdf: 1808851 bytes, checksum: 7268c8ef4bb1363f9876841d3a0ce345 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O planejamento energético de sistemas hidrotérmicos caracteriza-se pela otimização dos recursos hidráulicos através da maximização da operação hidrelétrica e da minimização da operação térmica. Seu objetivo é garantir um atendimento à carga de maneira econômica e confiável durante todo o horizonte de estudo. Este problema pode ser caracterizado como de natureza complexa, dado que suas características o definem como um problema de grande porte, dinâmico, estocástico e não-linear. Não obstante muitas técnicas já terem sido propostas para solução deste problema, não existe, ainda, uma metodologia unânime que aborde todas essas características com eficiência. A Programação Dinâmica, que é uma das técnicas mais populares utilizadas, tem sua aplicação limitada em sistemas reais, dado que exige um elevado esforço computacional. Neste trabalho, foi proposta uma metodologia alternativa para abordagem do planejamento da operação de médio prazo de sistemas hidrotérmicos. A metodologia proposta é baseada em um Sistema de Inferência Neural-Nebulosa Adaptativo atuando em paralelo com um modelo de otimização determinístico com perfeita previsão de vazão. A informação do otimizador determinístico é utilizada no treinamento da rede, que gera uma base de regra de inferência nebulosa que reproduzirá o comportamento ótimo da usina através da definição da vazão turbinada, em cada estágio, em função das varáveis de entrada estipuladas. A performance da metodologia Neural Nebulosa proposta foi comparada com outras modelagens, como a Programação Dinâmica Determinística, a Programação Dinâmica Estocástica e o Controle de Malha Aberta, através de simulações em cinco usinas hidrelétricas do parque gerador brasileiro considerando as vazões afluentes do histórico. Os resultados indicaram que a metodologia Neural Nebulosa proposta apresentou desempenho similar a abordagens mais tradicionais e que se configuram computacionalmente menos eficiente. / Abstract: The long term hydrothermal scheduling lies in the optimization of the water resource usage through the maximization of the hydroelectric production and the minimization of the thermal plants operation. Its goal is to assure an economic and reliable load supply throughout the study stages. This problem can be characterized by exhibiting a complex nature, since its characteristics define it as a large scale, dynamic, stochastic and nonlinear problem. Although many optimization approaches have already been proposed to answer the hydrothermal scheduling problem, until now, there is no unanimous approach that is able to cope efficiently with all the problem issues. Dynamic Programming, which is one of the most commonly used techniques to deal with this problem, is limited regarding its application on real systems since its computational requirements tend to be heavy. In this work we proposed an alternative approach to deal with the long term hydrothermal scheduling. The proposed technique is based on an Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System working in parallel with a deterministic optimization model with perfect inflows forecasting. The optimal operation information is processed by the network that produces fuzzy rules describing the optimal decisions of the plant through the definition of the amount of discharge in each stage and depending on the chosen input variables. The performance of the proposed Neuro-Fuzzy approach was compared to other policies, including Deterministic Dynamic Programming, Stochastic Dynamic Programming and Open- Loop Feedback Control, by simulation using historical inflow records of five different Brazilian hydroelectric power plants. The results demonstrated that the Neuro-Fuzzy approach provided similar and competitive performance to less computationally efficient and commonly used policies. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Ariovaldo Verandio Garcia, Eduardo Nobuhiro Asada / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T08:42:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_MadsonCortesde_D.pdf: 1655535 bytes, checksum: 2d7ea952e257cfd27e731d17f44651d1 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Desde a sua introdução em 1969 por Fred C. Schweppe, J. Wildes e D. Rom, a estimação de estado em sistemas de energia elétrica tem sido largamente estudada. Atualmente, a estimação de estado vem evoluindo para uma modelagem mais completa, capaz de tratar variáveis não consideradas no modelo barra/ramo das redes. Entre os avanços mais significativos destaca-se a modelagem de chaves e disjuntores proposta em 1993 por A. J. Monticelli que deu origem à chamada estimação de estado generalizada. Neste trabalho, a estimação de estado generalizada é aplicada a redes trifásicas de energia elétrica nas quais os desbalanços nas cargas e os desequilíbrios na rede são considerados. A utilização dessa modelagem leva a um grau de detalhamento superior ao dos modelos por fase e, conseqüentemente, o estado estimado é mais preciso. Além disso, a modelagem trifásica permite que os sistemas de transmissão e distribuição sejam tratados indistintamente. Para a função estimador de estado foram implementados os métodos baseados na matriz ganho e no tableauesparso de Hachtel. As particularidades associadas à aplicação desses métodos ao modelo generalizado trifásico são apresentadas e discutidas. Na análise de observabilidade implementou-se o método baseado na fatoração da matriz ganho e um novo método baseado na solução de mínima norma do estimador de estado, que é uma das principais contribuições deste trabalho. Por fim, no problema da detecção e identificação de erros grosseiros foram implementados os métodos dos resíduos normalizados e dos multiplicadores de Lagrange normalizados / Abstract: Since its introduction in 1969 by Fred C. Schweppe, J. Wildes and D. Rom, the power system state estimation has been widely studied. The state estimation is evolving to a more detailed modeling, which considers state variables not commonly used in bus/branch system modeling. A generalized state estimation model, in which switches and circuit breakers are represented, was proposed in 1993 by A. J. Monticelli. In this work the generalized state estimation approach is applied to a three-phase power system model, where the unbalanced loads and the asymmetric nature of the system are considered. This treatment provides a more precise real-time model and, consequently, a more precise estimated state. Moreover, it allows that the same state estimation model be applied to both transmission and distribution systems. The three-phase state estimator has been implemented with gain matrix and Hachtel's sparse tableau approaches. Details about differences between the three-phase model and single-phase models are presented. In observability analysis a new method based on minimum norm solution has been introduced, and represents the main contribution of this work. The observability analysis based on gain matrix factorization have also been implemented for comparison purposes. Finally, in the bad data detection and identification, the normaIized residuaIs method and the normalized Lagrange multipIiers method have been implemented. / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Walmir de Freitas Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T14:02:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Salles_NewtonJosede_M.pdf: 3608719 bytes, checksum: b040f49f75941ae11cb16f7beb51b76d (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A necessidade de desenvolvimento de modelos dinâmicos para estudos de sistemas de proteção de redes de distribuição de energia elétrica tem sido acentuada, recentemente, devido ao grande número de geradores síncronos que estão sendo conectados nestas redes. Assim, o objetivo desta dissertação de mestrado é desenvolver uma biblioteca de modelos dinâmicos para representar os principais relés empregados em sistemas de proteção de redes de distribuição e subtransmissão de energia elétrica na presença de geradores síncronos. Os modelos desenvolvidos são adequados para utilização juntamente com programas de simulação de transitórios eletromagnéticos de sistemas de potência (simulação com realimentação ? close loop), para verificar a influência do sistema de proteção no desempenho da rede, ou independentemente (simulação sem realimentação - open loop), para investigar os algoritmos empregados no relé ou para validar os modelos desenvolvidos. A complexidade adotada para representar os diversos tipos de relés foi decidida tendo-se em mente que tais modelos devem ser precisos o suficiente para desenvolvimento de pesquisas na área de proteção de sistemas de distribuição na presença de geradores síncronos e simples o suficiente para que eles possam ser utilizados para ensino da teoria de sistemas de proteção de redes de distribuição em nível de graduação e pós-graduação. Os modelos foram desenvolvidos para uso no ambiente Matlab/Simulink. Conseqüentemente, estes modelos podem ser utilizados com diversos programas de simulação de transitórios eletromagnéticos tais como o PSCAD/EMTDC, o SimPowerSystems e o ATP. Os modelos desenvolvidos foram validados através da comparação dos resultados obtidos por simulação com o comportamento real de relés comerciais. Adicionalmente, tal validação dos modelos foi realizada através de duas metodologias. Na primeira metodologia, dados obtidos em campo através de oscilografias de relés foram utilizados como entrada para os modelos desenvolvidos. Então, o comportamento do relé comercial foi comparado com o comportamento do modelo simulado. Na segunda metodologia, os dados de tensão e corrente foram gerados através de simulações de transitórios eletromagnéticos utilizando-se o ATP. Então, tais dados foram utilizados para verificar o comportamento de um relé comercial, através do uso de caixa de teste, e do relé simulado. Os resultados comprovam que os modelos desenvolvidos são suficientemente precisos para determinar o comportamento de relés comerciais operando em campo / Abstract: Recently, the need for the development of protection device dynamic models for analysis of distribution network protection systems has increased due to the usage of distributed generators. Therefore, the objective of this dissertation is to develop a dynamic model library torepresent the main relays used in the subtransmission and distribution network protection systems in the presence of synchronous generators. The developed models can be used with transient electromagnetic programs (close loop), in order to analyze the influence of the protection system on the network performance, or individually (open loop), in order to investigate new algorithms as well as to validate the models. The developed models are sufficiently detailed to conduct researches on distribution network protection in the presence of distributed generators, however, in the same time, they are simple enough to be used to teach undergraduate and graduate students. The models were developed to use with Matlab/Simulink. As a result, they can be used with several electromagnetic transient programs such as PSCAD/EMTDC, SimPowerSystems, and ATP. The developed models were validated by comparing the results obtained through simulation with the performance of real, commercial relays. Moreover, two approaches were used to validate the models. In the first one, field data obtained from relay oscillograms were used as an input to the developed models. Then, the commercial relay behavior was compared with simulated relay. In the second approach, voltage and current signals were generated by using the ATP. Then, these signals were used to verify the behavior of the commercial relays, through an amplifier, and of the developed model. The results show that the developed models are accurate enough to determine the behavior of commercial relays / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Secundino Soares Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T02:32:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zambelli_MonicadeSouza_D.pdf: 4122152 bytes, checksum: 3256b0546520645ef065b43111b44374 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O planejamento da operação energética do Sistema Interligado Nacional (SIN) é uma tarefa complexa realizada por meio de uma cadeia de modelos de médio, curto e curtíssimo prazo acoplados entre si, cada um com considerações pertinentes à etapa que aborda. A proposta deste trabalho é apresentar uma alternativa para o planejamento da operação energética de médio prazo. Foi desenvolvida uma metodologia baseada em modelo de controle preditivo, abordando os aspectos estocásticos do problema de forma implícita pela utilização de valores esperados das vazões, e fazendo uso de um modelo determinístico de otimização a usinas individualizadas, que possibilita uma representação mais precisa do sistema hidrotérmico. A análise de desempenho é feita através de simulações da operação, considerando os parques hidrelétrico e termelétrico que compõem o SIN, com restrições operativas reais, em configuração dinâmica, com plano de expansão e a possibilidade de intercâmbio e importação de mercados vizinhos. Os resultados são comparados aos fornecidos pela metodologia em vigor no setor elétrico brasileiro, notadamente o modelo NEWAVE, que determina as decisões de geração por subsistema, e o modelo Suishi-O, que as desagrega por usinas individualizadas / Abstract: The long term hydrothermal scheduling of the Brazilian Integrated System (SIN) is a complex task solved by a chain of long, medium and short term coupled models, each one with considerations pertinent to the stage of operation that it deals with. The proposal of this work is to present an alternative for the long term hydrothermal scheduling. A methodology based on model predictive control was developed, implicitly handling stochastic aspects of the problem by the use of inflows expected values, and making use of a deterministic optimization model to obtain the optimal dispatch for individualized plants, what makes possible a more accurate representation of the hydrothermal system. The performance analysis is made through simulations of the operation, taking into consideration all the hydro and thermal plants that compose the SIN, with real operative constraints, in dynamic configuration, with its expansion plan and the possibility of interchange and importation from neighboring markets. The results are compared with those provided by the approach actually in use by the Brazilian electric sector, specifically the NEWAVE model, which defines the generation decisions for the subsystems, and the Suishi-O model, that disaggregates them for the individualized plants / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Carlos Alberto Favarin Murari / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T17:14:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cavalcante_PatriciaLopes_M.pdf: 1174790 bytes, checksum: 78d8b398780924e7f52ce9c0e64a337f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Neste trabalho é proposta uma versão fuzzy de fluxo de carga trifásico desbalanceado para redes de distribuição de energia elétrica. As características peculiares destas redes foram consideradas para tornar a solução o mais direta possível. Devido às técnicas específicas implementadas neste método, a decomposição LU e a substituição backward/forward da matriz Jacobiana, requeridas em métodos tradicionais, não são necessárias. O objetivo principal deste fluxo de carga é alcançar resultados que consideram as incertezas nas variáveis dos sistemas de potência. É utilizada uma função sinusoidal (forma de sino) ao invés de outras funções de pertinência, como por exemplo a trapezoidal e a triangular, para representar os números nebulosos e simular o fluxo de carga fuzzy. A função sinusoidal não requer técnicas adicionais como por exemplo, a-cortes e linearização, pois possui seus próprios operadores nebulosos. Para a validação do método proposto, resultados para diferentes redes são apresentados / Abstract: A fuzzy direct approach for unbalanced three-phase distribution load flow solutions was developed in this work. The special topological characteristics of distribution networks have been fully utilized to make the direct solution possible. Due to the distinctive solution techniques of the proposed method, the time-consuming LU decomposition and forward/backward substitution of the Jacobian matrix or admittance matrix required in the traditional load flow methods are no longer necessary. The main objective of this load flow is to get results which consider the vagueness in the power system's variables. The three-phase fuzzy load flow uses the bell shape function instead of others common membership functions, like trapezoidal and triangular, to represent fuzzy numbers and simulate a fuzzy load flow. The bell shape function doesn't require additional techniques like a-cuts and linearization to execute a fuzzy load flow because this function has proper operators. Test results demonstrate the validity of the proposed method / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Walmir de Freitas Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T23:24:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Meira_PauloCesarMagalhaes_M.pdf: 4399317 bytes, checksum: abd35262b6780f553e52831e63c6947c (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Em redes de distribuição, ilhamento ocorre quando parte da rede elétrica é desconectada do restante do sistema da concessionária, mas continua a ser energizada por um ou mais geradores distribuídos conectados a ela. Esta ocorrência deve ser evitada porque coloca em risco a segurança de pessoas e equipamentos. Diversos trabalhos têm sido desenvolvidos na análise do comportamento ilhado e da proteção antiilhamento de geradores síncronos e de geradores não-rotativos conectados via conversores eletrônicos. No entanto, pouca atenção tem sido dada aos casos envolvendo geradores de indução, sejam eles geradores duplamente alimentados ou com rotor tipo gaiola de esquilo. Portanto, o objetivo desta dissertação de mestrado é investigar o comportamento destes geradores durante ilhamentos, bem como analisar a eficiência dos relés baseados em medidas de freqüência e tensão para a realização de proteção antiilhamento. A ferramenta empregada para análise da proteção antiilhamento é a zona de não-detecção, a qual é definida como a região no espaço de desbalanço de potência reativa versus desbalanço de potência ativa em que o sistema de proteção antiilhamento não consegue detectar a situação de ilhamento dentro do tempo especificado. Tais zonas foram obtidas através de numerosas simulações de transitórios eletromagnéticos utilizando o programa PSCAD/EMTDC / Abstract: In distribution systems, islanding occurs when part of the electric system is disconnected from the remaining utility system, but continues to be fed by one or more distributed generators operating in the island. This occurrence should be avoided as it represents a safety risk to equipment and customers. There have been several research papers which analyze the islanding behavior and the anti-islanding protection of synchronous generators and non-rotating generators connected to the grid using electronic converters. Nonetheless, little attention has been spent to analyze the situations involving induction generators, either doubly-fed generators or squirrel-cage generators. Therefore, the objective of this dissertation is to investigate the behavior of these generators during islanded operation, as well as analyze the efficiency of anti-islanding protection schemes based on frequency and voltage relays. The analysis is conducted by using the non-detection zone, which is defined in the active versus reactive power imbalance space where the anti-islanding protection fails. These zones were determined by numerous electromagnetic transient simulations by using the software PSCAD/EMTDC / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: José Antenor Pomilio, Luiz Carlos Pereira da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T23:21:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MorenoMartinez_RodolfoManuel_D.pdf: 3227759 bytes, checksum: b66cea18c73d62eee160d3b5cf012d1f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O presente trabalho estuda problemas do controle de fluxo de potência e de gestão de ilhamento em sistemas de geração distribuída de pequeno porte nos quais a interface com a rede elétrica sejam feitas por meio de conversores eletrônicos de potência. O sistema completo apresenta conversor "on-line", no qual a potência produzida localmente é totalmente processada pelo conversor, juntamente com uma estrutura "interativa com a rede", na qual o conversor opera para manter determinados padrões de desempenho sem, no entanto, processar potência ativa. É também focalizado o problema de qualidade da energia elétrica, analisando-se maneiras de operar os conversores de modo a mitigar problemas relacionados a harmônicos. Além de estudos de modelagem e simulação, avança-se na implementação experimental de algumas das técnicas analisadas / Abstract: This work studies problems of power flow control and islanding management in small power distributed generation systems in which the interface with the grid is made through electronic power converters. The complete system has "on-line" behavior, in which the power produced locally is fully processed by the converter, and also a structure "line-interactive," in which the converter operates to maintain certain performance standards without, however, process active power. It is also focused on the problem of power quality, analyzing ways to operate the converter in order to mitigate problems related to harmonics. In addition to modeling and simulation, some experimental implementation of the proposed techniques are realized / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Carlos Alberto de Castro Jr., Marcos Julio Rider Flores / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T05:47:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Muller_HeloisaHelena_M.pdf: 1272493 bytes, checksum: d78e9e8d9a329ccbf0cc8be6f666af25 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A operação de um sistema de energia elétrica pode ser gerenciada remotamente através dos centros de controle utilizando sistemas de gerenciamento de energia (Energy Management Systems-EMS). Nesses centros de controle são realizadas e executadas freqüentemente muitas funções em tempo real e em modo de estudo. Dentre estas funções têm-se: o controle automático da geração, a estimação de estado, análise de topologia e análise estática de segurança entre tantas outras. A base da resolução destas funções é a execução e testes de um grande número de cálculos de fluxos de potência. A estimativa de estado de um sistema de potência pode ser determinada resolvendo as equações de um fluxo de carga, que matematicamente são representadas por um conjunto de equações algébricas não lineares. Este problema é conhecido como fluxo de potência ou fluxo de carga, e o seu objetivo principal é o cálculo das magnitudes das tensões e seus ângulos de fase, e consequentemente dos fluxos de potência nas linhas de transmissão. O objetivo deste estudo é usar redes neurais artificiais (RNA) na: (a) solução do fluxo de carga (FC); (b) solução do FC considerando controle de limites de tensão nas barras PV; (c) inicialização de um FC para sistema mal condicionados; e (d) cálculo de equivalentes externos estáticos para sistemas de energia elétrica. A idéia é que um fluxo de potência baseado em RNA seja mais rápido que o fluxo de potência convencional baseado no método de Newton-Raphson, particularmente nos casos envolvendo aplicações em tempo rela e em modo de estudo avançadas de fluxos de potência no EMS / Abstract: The operation of electric power systems can be managed remote and automatically from control centers using energy management systems (EMS). In these control centers many on-line and off-line functions are carried out periodically. Among those functions, we can list: the automatic generation control, state estimation, topological analysis, and static security analysis. These functions are based on the calculation of a large number of power flows. The operating state of power systems may be determined by solving power flow equations that are mathematically represented by a set of non-linear algebraic equations. This problem is known as the load flow or power flow problem and its main objective is the calculation of all bus voltage magnitudes and angles, and consequently the power flows through the transmission lines. The goal of this study is to propose an artificial neural networks (ANN) based methodology for (a) solving the basic load flow, (b) solving basic load flow considering reactive power limits of generation (PV) buses, (c) determining a good quality load flow starting point for ill-conditioned systems, and (d) computing static external equivalent circuits. The proposed ANN based power flow solver is intended to be faster than the conventional power flow problem solvers which use Newton-Raphson method, particularly in those cases involving advanced on-line applications of the power flow problem in the EMS / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Walmir de Freitas Filho, Jose Carlos de Melo Vieira Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T06:20:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SallesCorrea_Diogo_M.pdf: 1373306 bytes, checksum: a6a2357bf0c337089786c03c519bbd7d (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Geradores síncronos conectados em redes de distribuição de energia elétrica estão sujeitos a operarem de forma ilhada após contingências como, por exemplo, curtos-circuitos. Ilhamento ocorre quando uma parte da rede de distribuição opera eletricamente isolada da subestação da concessionária, mas continua a ser energizada por geradores distribuídos. Devido a um conjunto de implicações técnicas e de segurança, a prática atualmente utilizada pelas concessionárias e recomendada pelos principais guias técnicos é desconectar todos os geradores da rede isolada tão logo ocorra um ilhamento. Existem diversas técnicas de proteção desenvolvidas para detectar ilhamentos e a maioria delas possui limitações técnicas e são propensas a falharem em determinadas situações. Neste contexto, torna-se importante conhecer a probabilidade ou risco da proteção falhar na detecção de ilhamentos em sistemas de distribuição de energia elétrica com geradores distribuídos e, por conseguinte, decidir se o sistema de proteção utilizado é adequado ou não. A falha da detecção de uma situação de ilhamento é tecnicamente denominada ilhamento não intencional. Esta dissertação de mestrado apresenta uma série de metodologias desenvolvidas para analisar o risco da ocorrência de ilhamentos não intencionais devido à falha do sistema de proteção de geradores síncronos. O sistema de proteção antiilhamento considerado neste trabalho é composto por relés baseados em medidas de freqüência e/ou tensão visto que atualmente estes são considerados os dispositivos mais eficientes para realizar tal tarefa. Como os desempenhos desses relés estão fortemente relacionados aos desbalanços de potência ativa e reativa na rede ilhada, respectivamente, as metodologias desenvolvidas baseiam-se nas curvas de carga do sistema de distribuição, nos patamares de geração de potência ativa e reativa e no cálculo de um índice numérico que indica o risco de falha da proteção antiilhamento. Diversos métodos eficientes foram desenvolvidos para calcular diretamente este índice de risco sem a necessidade de executar numerosas simulações de transitórios eletromagnéticos. Ressalta-se que os principais fatores que afetam o desempenho do sistema de proteção antiilhamento podem ser prontamente determinados com a aplicação das metodologias desenvolvidas. Os resultados obtidos mostraram-se precisos quando comparados aos obtidos por meio de repetidas simulações do tipo de transitórios eletromagnéticos / Abstract: Distributed synchronous generators connected to distribution power systems are prone to operate islanded after contingencies such as short circuits. Islanding occurs when a portion of the distribution network operates electrically isolated from the utility grid substation, yet continues to be energized by local distributed generators connected to the isolated system. Due to a number of technical and safety concerns, the procedure currently adopted by utilities and recommended by the main technical guides is to disconnect all the generators immediately after an islanding event. There are several anti-islanding techniques and the majority of them present technical limitations so that they are likely to fail in certain situations. In this context, it becomes important to know the probability or the risk of the protection scheme to fail in the detection of islanding events in distribution power systems containing distributed generators and, ultimately, determine whether the protection scheme under study is adequate or not. The failure of islanding detection is technically denominated non intentional islanding. This work presents a number of methodologies developed to evaluate the risk of occurrence of non intentional islanding due to the failure of synchronous generators protection systems. The anti-islanding protection system considered in this work is composed of relays based on measures of frequency and/or voltage, since these are considered to be the most efficient methods to perform this task. As the performance of these relays is strongly dependent on the active and reactive power imbalances in the islanded system, respectively, the methodologies are based on the distribution network feeder load curves, the active and reactive power generation levels and on the calculation of numerical index to quantify the risk level of protection system failure. Efficient methods were developed to directly calculate these risk indexes without performing several electromagnetic transient simulations. Through these methods, the main factors impacting on the performance of the antiislanding protection schemes can be determined. The results obtained by the usage of the proposed methodologies presented a very good match with those obtained by electromagnetic transient simulations / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica