Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T17:47:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 292120.pdf: 1661631 bytes, checksum: 8eb3e8c762965731e5865a74ca40366f (MD5) / A instalação de unidades de Geração Distribuída (GD) nas redes de distribuição de energia elétrica pode gerar vantagens e desvantagens para a operação dos sistemas de potência, dependendo de vários fatores técnicos que envolvem a conexão destas unidades. Falhas nos sistemas de proteção podem ocorrer quando não são efetuados estudos de revisão sobre a coordenação da proteção levando em conta a inserção da unidade de GD em um alimentador pré-existente. Este trabalho apresenta uma proposta para proteção adaptativa de alimentadores de distribuição de energia elétrica considerando geração distribuída, como forma de contornar as dificuldades de coordenação da proteção neste contexto. A implementação da proteção adaptativa visa tornar mais eficaz o sistema de proteção, independentemente da topologia do sistema. Através de simulações em um sistema teste, são demonstradas algumas das alterações que a inserção de unidades de GD causa nos sistemas de distribuição, principalmente no que diz respeito à proteção dos alimentadores, uma vez que o foco deste estudo é a influência da inserção da GD nos tempos de atuação da função proteção de sobrecorrente. Através da análise dos resultados das simulações, verificou-se a necessidade de aprimorar as estratégias de proteção tradicionalmente empregadas, especialmente nos ajustes da função de sobrecorrente do alimentador. A proteção adaptativa implementada neste trabalho tem como objetivo alterar automaticamente os grupos de ajustes de um relé digital em função das condições do sistema de distribuição. O relé digital do alimentador monitora as correntes demandadas e recebe a informação do estado do disjuntor de interconexão da geração distribuída. A proposta foi avaliada através de simulações (software ATPDraw) envolvendo um sistema teste de distribuição do IEEE de 34 nós e de sua implementação em relés digitais comerciais. Os resultados obtidos, descritos e discutidos neste trabalho, atestam a capacidade e a eficiência da proposta de proteção adaptativa de alimentadores de distribuição de energia elétrica. / The installation of distributed generation (DG) units in electrical energy distribution networks has advantages and disadvantages for the power system operation, depending on several technical factors that involve the connection of these units. In order to avoid failures of protection systems, the coordination of protection devices should be reviewed when DG units are installed in a pre-existing feeder. This work proposes the application of adaptive protection to electricity distribution feeders considering distributed generation.Through simulations on a test system, the alterations caused by DG units installed in distribution systems are demonstrated, especially with regard to the protection of feeders. The object of this work is to analyze the negative influence of the insertion of DG on the operation times of the overcurrent function and thus propose an adaptive approach to solve the problem of the increase in the operation times. The analysis of the simulation results demonstrates the necessity of improving the protection strategies traditionally employed in distribution feeders, especially when setting the overcurrent function. The implementation of adaptive protection system aims to make the protection more effective, regardless the system topology. The adaptive protection implemented in this work aims to automatically change the group of settings that is active in a digital relay according to the conditions of the distribution system. The digital relay which protects the feeder monitors the current flowing and receives information about the status of the breaker at the interconnection of distributed generation. The proposal was evaluated through simulations (software ATPDraw) involving the IEEE 34-node test system and through its implementation in commercial digital relays. The results described and discussed in this work validate the capacity and efficiency of the proposed adaptive protection of feeders in distribution systems.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-25T20:14:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 298799.pdf: 2711957 bytes, checksum: 66b025fe8150aa50f6953a4628210eea (MD5) / O presente trabalho tem como objetivo a elaboração de uma metodologia para a alocação ótima de chaves de manobras telecomandadas, em alimentadores do sistema de distribuição, com e sem geração distribuída, com múltiplos objetivos sendo avaliados, visando a melhoria dos índices de continuidade coletivos e dos consumidores especiais. Inicialmente é feita uma redução no número de nós dos alimentadores, sendo mantidas suas características, visando a melhoria do desempenho do cálculo dos índices de continuidade e o fluxo de carga. Os dados das taxas de falhas e tempos de reparos dos trechos dos alimentadores, utilizados para calcular os índices de continuidade, são adquiridos via histórico de falhas do sistema de distribuição em estudo. Através da construção de uma matriz de alcance, juntamente com os tempos de reparos, as taxas de falhas, o número de consumidores e a carga, é possível verificar a influência dos equipamentos de proteção e manobras dentro do alimentador, e por conseqüência nos índices de continuidade. Este procedimento é realizado por meio da matriz lógico estrutural. Para cada chave de interligação entre alimentadores (chaves com posição normalmente aberta) é verificado, no esquema de operação em anel aberto, quais nós podem ser socorridos pelo alimentador que faz o socorro, através da alocação de uma chave telecomandada normalmente fechada, não violando os limites de corrente e tensão estabelecidos. Estes são os chamados pontos candidatos à transferência de carga. Esta avaliação também é feita caso uma geração distribuída possa operar ilhada ou com a possibilidade de operar em paralelo com o alimentador de socorro. O método de fluxo de carga utilizado é o método de soma de potências modificado, utilizado também quando da existência de geração distribuída no sistema de distribuição. Por fim, busca-se a otimização das posições das chaves telecomandadas normalmente abertas via um algoritmo genético muti-objetivos de Pareto, objetivando a melhoria dos índices de continuidade coletivos e individuais dos consumidores especiais, sendo validado por busca heurística exploratória / The present dissertation aims to develop a methodology for optimal allocation of telecontrolled switches in the distribution system feeders, with or without distribution generation, with multiple objectives being assessed, in order to improve collective and special consumers continuity index. It begins with a reduction of number of nodes in the feeders, keeping their characteristics, to improve the calculation of the reliability indexes and load flow. The data of the failure rates and repair times of the branches of feeders, which are used to calculate the reliability index, are acquired through building historical data of failures of the distribution system in study. By making a range matrix, along with the repair times, failure rates, the number of consumers and the load, it is possible to verify the influence of protective and switching equipment within the feeder, on the indices of continuity with a logical structural matrix. For each tie between feeders (switch with normally open position) in the scheme of operation in open loop, is checked which nodes can be rescued by a rescuing feeder, by allocating a remotely controlled normally closed switch, without violating voltage and current limits. These points are the candidates for load transfer. This assessment can also be made if the distributed generation is to operate islanded or with the ability to operate in parallel with the interconnecting feeder. The load flow method used is a modified sum of powers, also used when distributed generation is present in distribution system. In order to solve the optimization of the positions of normally open telecontrolled switches, a Pareto multi-objective genetic algorithm is used, with the objective of improve reliability of a set of consumers and individual priority consumers, being validated by heuristic search exploration

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-26T01:17:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 299886.pdf: 3025664 bytes, checksum: bcaf35ce625460fd11b52a0069bc1727 (MD5) / O planejamento da operação energética de sistemas hidrotérmicos é usualmente divido em etapas as quais apresentam diferentes horizontes de estudo e priorizam distintos aspectos da modelagem física do problema. A Programação Mensal da Operação Energética - PMO, que corresponde a uma das etapas de estudo do problema do planejamento da operação no caso brasileiro sob a ótica do Operador Nacional do Sistema - ONS, apresenta importantes resultados e, assim, suas particularidades são o objeto de estudo deste trabalho. Em particular, os modelos matemáticos utilizados nessa etapa tem o intuito de definir as estratégias semanais de geração das usinas integrantes do sistema com o menor custo esperado de operação, considerando as incertezas associadas às vazões afluentes aos reservatórios do sistema. Solucionar problemas com essas características requer o uso de métodos avançados de Programação Estocástica - PE. Neste trabalho tem-se o objetivo de avaliar as políticas resultantes e o desempenho computacional de dois algoritmos de PE quando aplicados ao problema relacionado à etapa do PMO. Inicialmente, destaca-se o estudo de diferentes estratégias de decomposição do problema via o método Progressive Hedging - PH no sentido de prover benefícios ao desempenho computacional do mesmo, além da avaliação de técnicas de partida quente e alternativas associadas à atualização de parâmetros internos para acelerar a convergência do método. Em seguida, uma análise comparativa entre o método de PH e a Decomposição Aninhada - DA, método atualmente vigente no Brasil, é apresentada sob o ponto de vista computacional e também no que diz respeito às políticas resultantes de ambos. Para tanto, o Sistema Interligado Nacional - SIN é utilizado

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-22T15:12:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 269453.pdf: 565426 bytes, checksum: e31653e28c11e328608111ec500b39aa (MD5) / A otimização de portfólios de contratos de energia é um problema complexo e atual, associado com a atividade de comercialização de energia elétrica. No Brasil essa atividade ocorre em dois ambientes, Ambiente de Contratação Livre (ACL) e Ambiente de Contratação Regulado (ACR). Os agentes envolvidos neste ambiente interessados em otimizar seus portfólios têm que levar em consideração não somente o montante a ser comercializado, mas também os riscos associados ao preço da energia no mercado de curto prazo e as formas de mensurar esses riscos, transformando-se em um problema de otimização multiobjetivo. Além disto, a utilização de contratos de opção, bilaterais e flexíveis são também meios de fornecer hedging (cobertura contra riscos) aos agentes comercializadores. Neste trabalho é proposta uma técnica de Algoritmo Genético Multiobjetivo, que incorpora as funções objetivo de Markowitz, Value-at-Risk e Conditional Value-at-Risk, como também contratos derivativos, para a construção de uma fronteira eficiente de portfólios de ativos, sendo os ativos testados os contratos de energia elétrica e ações em bolsa de valores, podendo ser expandido a outros tipos de ativos. Sendo assim, o objetivo do trabalho não é encontrar um portfólio ótimo, mas sim fornecer um conjunto de soluções ótimas de Pareto. Isso permite que os agentes avaliem em conjunto as medidas de risco e de retorno para definição de seu portfólio de energia elétrica, entre outros tipos de portfólios. Ao final esta metodologia é validada com problemas realísticos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T21:02:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232412.pdf: 1228846 bytes, checksum: dfa041049da0f796d3114de699219c50 (MD5) / O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia para a alocação de chaves automatizadas em redes de distribuição, utilizando ferramentas de otimização multicritério para atender a diferentes políticas de desempenho. Devido à complexidade do problema, a metodologia foi divida em três partes, denominadas de módulos. O primeiro módulo a ser executado é o Modulo de Reconfiguração, cuja função principal é estabelecer os pontos candidatos à alocação de uma chave automatizada. A seguir, o Módulo de Confiabilidade calcula para estes pontos o impacto nos índices de confiabilidade causados pela alocação de uma chave. O terceiro e último módulo, o Módulo Multicritério, é responsável pelo cálculo da ordem de mérito (hierarquização) das posições candidatas a receberem uma chave, de acordo com as preferências do decisor. A metodologia para alocação de chaves automatizadas foi aplicada em um sistema teste composto por três alimentadores obtidos na literatura internacional e em um sistema composto por dois alimentadores baseados em dados de consumidores e cargas reais e também nas configurações e registros de falhas, manobras e manutenção de uma concessionária brasileira. Os resultados obtidos demonstram a viabilidade da metodologia desenvolvida e mostram os ganhos introduzidos ao sistema com a alocação de chaves automatizadas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T21:24:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 233950.pdf: 611140 bytes, checksum: eebc809d6cc879dc22bbf033f7c9d2cf (MD5) / A melhoria da qualidade do suprimento de energia depende da manutenção de uma margem de geração de potência que garanta a segurança da operação da rede de energia elétrica. O presente trabalho propõe a aplicação de um método de otimização estática para a determinação de soluções operativas no limite de carregamento, com restrições na margem de potência gerada. Mostra-se como o carregamento crítico, os recursos do controle de tensão e a disponibilidade de potência reativa são modificados em função da especificação de margens de potência. O problema de maximização do carregamento é formulado com a inclusão de duas restrições de desigualdade, relacionadas diretamente aos desvios de uma distribuição de potência pré-especificada. Na solução obtida através desta formulação, a demanda é maximizada e simultaneamente as margens de potência são ajustadas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação / Made available in DSpace on 2012-10-23T08:12:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 245142.pdf: 1600011 bytes, checksum: 57b89170ae14aeba5cf181358c856b1b (MD5) / As novas condi!"es do mercado de energia el#trica exigem que as concession$rias mantenham altos n%veis de qualidade nos seus sistemas. Isso se traduz em aspectos co-mo n%vel de carregamento, continuidade de fornecimento e, mais recentemente, atua!&o inteligente no mercado atacadista de energia. Neste contexto, as informa!"es atuais ou hist'ricas n&o s&o suficientes para subsidiar o processo decis'rio: # desej$vel conhecer as condi!"es do sistema no futuro, em especial a carga el#trica. Dada a complexidade t%pica dos sistemas el#tricos, diversos trabalhos apresentam solu!"es para a predi!&o de carga que se baseiam em sistemas inteligentes h%bridos. Entretanto, embora estes siste-mas sejam eficazes e assegurem uma precis&o maior do que a obtida com modelos b$si-cos, muitas vezes eles demandam um alto custo computacional. Esse custo torna-se es-pecialmente cr%tico na determina!&o da relev(ncia preditiva das vari$veis dispon%veis. Neste trabalho, # apresentado um m#todo de classifica!&o para os perfis de consumo que otimiza a sele!&o das vari$veis preditoras. Como os perfis de consumo s&o processos estoc$sticos variantes no tempo, as t#cnicas convencionais de extra!&o de caracter%sticas n&o s&o eficazes na sua representa!&o, formando padr"es inconsistentes. Por esta raz&o, # apresentada uma nova forma de representa!&o baseada no desempenho de regressores SVM )Support Vector Machine* que estimam a carga el#trica em fun!&o das diversas vari$veis com potencial preditivo. Esta t#cnica # validada mediante a inspe!&o do espa!o de caracter%sticas gerado, o qual forma grupamentos que compartilham os mesmos conjuntos de preditoras. In order to achieve high quality standards in electrical power systems, utility companies rely upon load forecasting to accomplish critical activities such as optimal dynamic dispatch and smart performance in the power wholesale market. Several works propose hybrid intelligent forecasting models to deal with the dynamic and non-linear characteristics of the load at a relatively high computational cost. While such approaches give emphasis to the forecasting itself, this work presents a procedure to detect similarities among distinct consumption profiles. Empirical results show that similar profiles share similar sets of relevant predictors. As finding similarities among profiles is less costly than finding the set of relevant predictors from scratch, a new parameter selection method is proposed. Such method is employed to build some neural forecasters with considerable improvement in the learning time.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T13:11:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 242137.pdf: 1092979 bytes, checksum: d95cf7e59892339031da0ee8f88deb9d (MD5) / O presente trabalho tem como objetivo utilizar metodologias consolidadas, de forma integrada, na área de confiabilidade em sistemas de distribuição de energia elétrica, visando contribuir para o gerenciamento e controle de metas de indicadores de continuidade, aplicado em um sistema real. Deste modo, emprega-se o método analítico de avaliação de confiabilidade preditiva em uma concessionária real, onde as características topológicas e operacionais da rede de distribuição e dos equipamentos, de 17 conjuntos de consumidores, são modeladas e simuladas, de acordo com as restrições do modelo e considerações realizadas, obtendo-se valores de indicadores de continuidade estimados. De posse da estimação é possível determinar conjuntos que poderão violar as metas estabelecidas. São realizados estudos de priorização, comparando diferentes técnicas, para avaliar alimentadores e causas de interrupção, apresentando um conjunto de informações importantes e necessárias para a tomada de decisão, com relação à manutenção do sistema.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T19:51:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262974.pdf: 6150289 bytes, checksum: c5206623555cf733ad10e912cbc080e1 (MD5) / Esta dissertação de mestrado apresenta o desenvolvimento e a implementação de estimadores de estados robustos baseados na aplicação de técnicas ortogonais baseadas em rotações de Givens ao método de Regiões de Confiança. Inicialmente, o problema de Estimação de Estados em Sistemas de Potência (EESP) é apresentado como um problema de mínimos quadrados ponderados e resolvido através do método de Gauss-Newton. Mostra-se que o método de Gauss-Newton exibe como desvantagem uma tendência ao mau condicionamento numérico e como se contornar essa desvantagem com a utilização de métodos baseados em transformações ortogonais. Na seqüencia, o método de rotações de Givens de três multiplicadores (G3M) é aplicado ao problema de EESP. Mostra-se que o mesmo é capaz de fornecer soluções robustas, pois a degradação do condicionamento numérico do problema é evitada. A seguir, é introduzido o conceito de Regiões de Confiança. Mostra-se como os métodos de Regiões de Confiança podem ser vistos como uma evolução do algoritmo de Levenberg-Marquardt, e como o mesmo pode ser aplicado a problemas de EESP através de métodos ortogonais baseados em rotações de Givens. Dois métodos ortogonais são então desenvolvidos: o método IAPE, baseado na capacidade do método G3M de processar informações a-priori; e o método da Refatoração- , baseado na expansão da matriz Jacobiana para a inclusão do coeficiente de Levenberg-Marquardt. Comparações qualitativas e quantitativas sobre os métodos desenvolvidos são apresentadas. Por fim, resultados numéricos ilustram a capacidade dos métodos de Regiões de Confiança em obter soluções para vários casos-teste em que estimadores baseados no método convencional de Gauss-Newton não alcançam a convergência.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-23T22:46:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 260717.pdf: 1683669 bytes, checksum: c5eab664a9682c088774d4ec8dbae5d0 (MD5) / Neste trabalho é apresentada uma metodologia para o planejamento da automação de sistemas de manobra em redes de distribuição de grande porte, onde é preciso decidir quais pontos automatizar dentre vários alimentadores de diferentes regiões. É feita uma revisão do estado da arte dos vários esquemas de automação empregados em diferentes países, dos principais tipos de sistemas de comunicação envolvidos no processo, bem como do problema de alocação de chaves de manobra em redes de distribuição. Então é desenvolvida a modelagem necessária para se extrair dados a partir de sistemas de distribuição reais, de forma a possibilitar a simulação dos indicadores de continuidade de fornecimento devido à influência da posição de chaves de manobra automatizadas ao longo dos alimentadores. Nesta etapa são utilizadas como ferramentas o fluxo de potência, a teoria de grafos, e a filosofia de proteção de sistemas de energia elétrica. Definidas as posições possíveis para as chaves automáticas, é necessário então determinar a combinação destas que atenda ao objetivo de minimizar as perdas de energia não suprida e o número de chaves alocadas, respeitando as restrições das metas de qualidade determinadas pelo órgão regulador para os diferentes conjuntos consumidores dentro da área que se pretende automatizar. Para resolver este problema é necessário um método de programação inteira. Neste trabalho são utilizados dois métodos, o Branch-and-Bound e o Algoritmo Genético, a fim de comparar os seus desempenhos. São realizados quatro estudos de caso com diferentes abrangências e disponibilidades para o sistema de comunicação, com o objetivo de se analisar a influência na solução final, ou seja, na quantidade e posicionamento espacial das chaves.