Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-05-28Bitstream added on 2014-06-13T20:08:35Z : No. of bitstreams: 1 pupin_ce_me_ilha.pdf: 1801957 bytes, checksum: 06dbcbacdd038bf23cf8b0bfc982dbeb (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta estudos referentes à estabilidade a pequenas perturbações do sistema elétrico de potência, considerando a atuação de FACTS para o amortecimento das oscilações eletromecânicas de baixa freqüência. É abordado o dispositivo FACTS SSSC (Static Synchronous Series Compensator). Para este fim o sistema elétrico é modelado, modificando-se o Modelo de Sensibilidade de Potência para se inserir o compensador. Para melhorar a estabilidade do sistema desenvolvido, controladores são propostos para maximizar o desempenho do dispositivo SSSC, e dessa forma introduzir amortecimento ao sistema elétrico. Acrescenta-se ao modelo desenvolvido os Estabilizadores de Sistemas de Potência (ESP ou PSS – Power System Stabilizers) e o Power Oscillation Damping (POD), para atuação conjunta com o SSSC. Utilizando os fatores de participação e teoria de resíduos é possível encontrar a melhor localização para instalação dos dispositivos e realizar o ajuste dos parâmetros dos controladores. Simulações são realizadas para dois sistemas teste; um de quatro e outro de dez geradores. A partir dos resultados obtidos conclui-se pela potencialidade da utilização do SSSC para a melhoria da estabilidade a pequenas perturbações do sistema elétrico de potência. / This work presents studies to provide damping to low frequencies oscillations of the electrical power systems by FACTS devices, considering SSSC (Static Synchronous Series Compensator). This is developed and implemented using the Power Sensitivity Model for multimachine systems. Afterwards, the SSSC devices are introduced as well as the controllers. The PSS (Power Systems Stabilizers) and POD (Power Oscillation Damping) controllers has been included using the participation factor and residue number theory to examine their best allocation on the electrical power systems. The study is based on modal analysis and time domain simulations using two test systems: four and ten generators. The simulation results show the capability of this method for small signal stability improvement for the electric power systems.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-08-28Bitstream added on 2014-06-13T19:28:04Z : No. of bitstreams: 1 batista_mf_me_ilha.pdf: 3972180 bytes, checksum: 619117071d2971bec37b4fbde27e7368 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta um estudo sobre a relação entre os principais tipos de bifurcações que ocorrem em sistemas elétricos de potência e em quais ocasiões elas podem ocorrer em máquinas síncronas com ou sem RAT (Regulador Automático de Tensão). Para explorar tais fenômenos, primeiramente o sistema é modelado, sendo utilizado para o caso MBI (Máquina - Barramento In nito) o modelo um eixo e, então, a matriz de estado é calculada para a análise dos autovalores. Para os sistemas multimáquinas estudados, são incluídos dois enrolamentos amortecedores nos eixos d ¡ q. São então apresentados os métodos de análise de estabilidade transitória convencionais, amplamente utilizados, conhecidos como método Tradicional e Método Direto. As condições para a ocorrência de bifurcações são analisadas utilizando os coe - cientes linearizados do modelo de He ron-Phillips para o caso MBI, onde é mostrado que se espera perder a estabilidade para o sistema com regulador automático de tensão através de uma bifurcação de Hopf e para o caso sem RAT através de uma bifurcação Sela-Nó. Por m, é analisado o ciclo-limite para o caso de uma máquina - barramento in nito e para sistemas multimáquinas através do modelo não-linear. A região de estabilidade é analisada no plano de fase, sendo mostrada a necessidade de incluir a variação de uxo no enrolamento de campo para uma análise correta da estabilidade. É também mostrado que este ciclo-limite pode reduzir a fronteira de estabilidade calculada pelo método convencional. / The aim of this study is the relation among main types of bifurcations that occur in electrical power systems and the circumstances they can happen with the synchronous machines considered with or without AVR (Automatic Voltage Regulator). To explore such phenomena, the system is rst modeled with the synchronous machines described by the one axis model for the MIB (Machine - In nite Bus) case , and so the state matrix is computed for the analysis of its eigenvalues. For multimachine systems case two windings dampers are included in d-q axes. The conditions for the occurrence of bifurcations are analyzed using the coe cients of the He ron-Phillips model for MIB case, where it is shown that one expects the system with automatic voltage regulator lose synchronism through a Hopf bifurcation and for the case without RAT through a Saddle- Node Bifurcation. Finally, the nonlinear model is accounted for in order to consider the limit-cycle for the case of one machine - in nite bus case as well as for multimachine system. Since internal voltage a ects the boundary of the stability region it must be considered. Then the phase portrait does not su ce and the trajectories must to be observed in a sub space de ned with the internal voltage. It is also shown that this limit-cycle can reduce the boundary of stability calculated by means of the direct method.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-06-05Bitstream added on 2014-06-13T18:48:10Z : No. of bitstreams: 1 marques_mm_me_ilha.pdf: 416904 bytes, checksum: b9ba21a46bd3f29605dcb6d41856e1dc (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O objetivo do presente trabalho é analisar a influência da atuação do SVC no desempenho dinâmico e transitório de um sistema de energia elétrica multimáquinas, focando as interações máquina-versus-máquina, por meio das admitâncias de transferência entre as barras internas dos geradores Cada admitância de transferência entre máquinas do sistema depende diretamente das variações da susceptância do SVC, e, para expressar esta dependência foi definido um coeficiente denominado Fator de Efeito. Mostra-se que este fator avalia com propriedade o efeito exercido pela ação do SVC sobre cada admitância de transferência entre máquinas do sistema, e dele se pode inferir quais pares de máquinas são mais e quais são menos afetados. Mostra-se ainda que, embora o Fator de Efeito possa apresentar variação de valores em diferentes condições de carregamentos, o mesmo não perde sua capacidade de discriminação de importância da compensação para interações entre máquinas. Notadamente, a discriminação da importância para interações intra e inter-áreas foi preservada em todas as situações de carregamentos consideradas. Considera-se que o Fator de Efeito poderá ser de grande utilidade em procedimentos de análise do desempenho de um SEE sob atuação de um SVC, bem como em procedimentos de projeto e ajuste de controles do dispositivo. / The aim of this study is to analyze the influence of the action of a SVC in the dynamic and transient performance of a multimachine power system, with the focus putted on the machine versus machine interactions, by means of the their transfer admittance. The internal generators nodes transfer admittances are affected by the performance of the SVC and a coefficient named Effect Factor is defined in order to take it into account. It is shown that this factor provides an appropriate evaluation of relative importance of the SVC effects among all of the pairs of machines transfer admittances. It is also shown that the Effect Factor does not lose its discrimination ability when considering different system loading conditions. Especially the intra- and inter-area discrimination has been preserved in all of the various considered cases. It is expected that the effect factor can be very useful in power system performance analysis under SVC action, as well as in design and tuning methods for the device control.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-02-24Bitstream added on 2014-06-13T19:06:59Z : No. of bitstreams: 1 alves_rp_me_ilha.pdf: 1636703 bytes, checksum: 68dadb3a2996ae56b4ce5e5e3e063a2d (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de uma formulação linear inteira mista (equivalente à formulação não linear inteira mista) para resolver o problema de alocação de reguladores de tensão ao longo dos alimentadores primários de sistemas de distribuição de energia elétrica radiais, com o objetivo de melhorar o perfil da magnitude de tensão, reduzir as perdas de potência ativa da rede e a minimização dos custos de instalação dos equipamen-tos. Na formulação proposta, o cálculo do ponto de operação em regime permanente de um sistema de distribuição radial é modelado matematicamente usando expressões lineares. O uso de um modelo de programação linear inteira mista garante a convergência para a solução óti-ma usando ferramentas de otimização clássica existentes. Os sistemas testes de 70-, 136-, 202- e 400-nós são utilizados para mostrar a precisão do modelo matemático, assim como também a eficiência da técnica de solução proposta para resolver o problema de alocação de reguladores de tensão em um sistema de distribuição radial / This work shows the development of a mixed integer linear formulation to solve the voltage regulators allocation problem in radial electrical distribution systems, with the goal of improving the voltage magnitude profile, reducing the active power losses and mini-mizing the investment cost. In the proposed formulation, the steady-state operation point of the radial distribution system is modeled through linear expressions. The use of a mixed-integer linear formulation guarantees convergence to optimality using existing optimization software. The 70-, 136-, 202- and 400-node test systems are used in order to show the accura-cy of the mathematical model as well as the efficiency of the proposed solution technique to solve the allocation problem of voltage regulators in a radial distribution system

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-05-25Bitstream added on 2014-06-13T18:08:30Z : No. of bitstreams: 1 capellette_rf_me_ilha.pdf: 755361 bytes, checksum: 926155dfd9eb5bc008e14cf26a245d48 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / PROPG - Programa de Pós-Graduação / Este trabalho analisa a influência do FACTS TCSC na função energia do sistema, mais especificamente na energia potencial. Também é abordada a influência da compensação dinâmica do TCSC na trajetória do sistema frente a uma grande perturbação, visando a melhoria da estabilidade transitória. A energia potencial é avaliada no espaço das posições angulares dos rotores das máquinas em torno de um ponto de equilíbrio estável levando em conta os efeitos da ação do TCSC. A trajetória do sistema é sobrepostas às curvas equipotenciais, e com isso é possível a avaliar os efeitos da compensação dinâmica do dispositivo nas mesmas. Através das simulações de dois sistemas testes, um sistema considerado de pequeno porte (Sistema de Quatro Máquinas) e outro de maior porte (New England) quando expostos a uma grande perturbação avalia-se a estabilidade de primeira oscilação com o intuito de determinar o tempo crítico de eliminação de uma falta no sistema. Posteriormente verifica-se a possibilidade de deslocar a trajetória do sistema com o propósito de que ela percorra um caminho mais íngreme na superfície da energia potencial, ou seja, idealmente que ela tenha orientação coincidente do gradiente da energia potencial, e analisa-se qual a influência da compensação série na energia potencial, com o intuito de obter tal direcionamento / This dissertation examines the influence of TCSC FACTS on the power system energy function, specifically on the potential energy. The influence of dynamic compensation of the TCSC in the trajectory of the system after a major disruption in order to improve transient stability is also approached. The potential energy is evaluated in the space of machines rotor angular positions around stable equilibrium point taking into account effects of the TCSC action and the trajectory of the system is superimposed with equipotential curves and so it is possible to evaluate the effects of the dynamic compensation. Simulations are performed with two test systems, one being a (four machines system) and the other being the well-know New England system submitted to great disturbances. The stability of the first oscillation in order to determine the critical fault clearing time, is assessed. It is possible to change the system trajectory in order to traverse a more steeply path, i.e. ideally matching orientation with the potential energy gradient. The influence of series compensation in potential energy is taken into account, in order to conduct the system trajectory to the potential energy gradient orientation

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-08-29Bitstream added on 2014-06-13T20:09:45Z : No. of bitstreams: 1 pereirajunior_br_me_ilha.pdf: 2079589 bytes, checksum: 086f2d874ba748765509a09a3555c74f (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Manter o perfil de tensão da rede de distribuição dentro dos limites operacionais adequados é um problema que deve ser modelado e resolvido obedecendo às restrições de natureza técnica e econômica. Após um período de construção da rede de distribuição ocorre degradação da qualidade do perfil de tensão como conseqüência das dificuldades de prever condições precisas durante a fase de planejamento do sistema. Desta maneira torna-se necessário o planejamento de curto prazo da rede de distribuição como a instalação de dispositivos que assegurem que o sistema opere dentro dos limites de magnitude de tensão estabelecidos pelas agências reguladoras. Dentre os dispositivos, destaca-se a alocação de bancos de capacitores, que instalados de forma adequada proporcionam a compensação de reativos, regulando as magnitudes das tensões ao longo da rede bem como o fator de potencia da subestação e fornecendo como benefício secundário a redução de perdas ativas no sistema. O problema de alocação de bancos de capacitores em sistemas de distribuição de energia elétrica consiste em determinar os tipos, capacidade, localização e esquemas de controle dos bancos alocados. Neste trabalho apresenta-se uma nova metodologia para alocar bancos de capacitores fixos e chaveados em alimentadores de distribuição. Esta metodologia contempla as necessidades de representar o comportamento estocástico dos diferentes tipos de cargas conectadas ao sistema de distribuição e a característica topológica das redes de distribuição que não apresentam mais estrutura radial, devido à presença de geradores distribuídos ligados diretamente à rede. O problema de alocação de bancos de capacitores fixos e chaveados é formulado como um modelo de programação não linear inteiro misto multiobjetivo e para solução deste modelo é proposto um algoritmo genético multiobjetivo e uma algoritmo busca tabu multiobjetivo / Maintaining the voltage profile of distribution networks within the operational limits is a problem that must be modeled and solved according to economical and technical restrictions. Afterwards a period of constructing the distribution network, there is degradation of the quality of the voltage profile as a consequence of the difficulties in predicting precise conditions during the planning phase. This way, it is necessary the short term distribution planning and the installation of devices that assure the system operating within the voltage magnitudes fixed by the regulating agencies. Among the devices, there are allocation of capacitor banks, that when adequately installed provide the reactive compensation, regulating the voltage magnitude along the network as well as the substation power factor and providing as a secondary result reducing the active losses of the system. The problem of allocating capacitor banks in electrical energy distribution systems consists in determining the types, capacity, localization and control techniques of the allocated Banks. This work presents a new methodology for allocating fixed and switched capacitor banks in distribution feeders. This methodology attends the needs of representing the stochastic behavior of the different types of the loads connected to the distribution system and the topological characteristics of the distribution networks that do not present radial structure, due to the distributed generators connected directly to the network. The problem of allocating fixed and switched capacitor banks is formulated as a mixed multi objective nonlinear integer programming model and for solution of this model is proposed a multi objective genetic algorithm and a multi objective tabu search algorithm

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-12-16Bitstream added on 2014-06-13T19:06:56Z : No. of bitstreams: 1 souza_rff_me_ilha.pdf: 1327181 bytes, checksum: ab1c463759afe64b84fc05883c4464a9 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O problema de Planejamento da expansão de Sistemas de Distribuição (PSD) de energia elétrica apresentado neste trabalho tem como objetivo a construção/recondutoramento de circuitos e construção/repotenciação de subestações de forma otimizada avaliando os custos de construção de circuitos e/ou subestações e de operação do sistema em um horizonte de planejamento pré-estabelecido. Para resolver este problema, uma metaheurística de Busca em Vizinhança Variável (VNS) foi desenvolvida. Inicialmente, foi implementado um Algoritmo Heurístico Construtivo (AHC) para fornecer um ponto inicial de boa qualidade para a metaheurística. A vantagem do algoritmo VNS é sua fácil implementação e adaptação ao problema de PSD além da possibilidade de avaliar diferentes estruturas de vizinhança garantindo adequada exploração do espaço de busca. O algoritmo VNS foi escrito na linguagem de modelagem matemática AMPL onde a cada iteração é resolvido um problema de programação não linear utilizando o solver comercial KNITRO / Distribution System expansion Planning (DSP) problem presented in this work aims to build/reconducting circuits and to build/repower substations optimally assessing the cost of building circuits and/or substations and operating system in a horizon planning pre- established. To solve this problem, a metaheuristic Variable Neighbourhood Search in (VNS) has been developed. Initially, a Constructive Heuristic Algorithm (HCA) was implemented to provide a good starting point for the metaheuristic. The advantage of the VNS algorithm is its easy implementation and adaptation to the DSP problem and the opportunity to assess different neighborhood structures ensuring adequate exploitation of the search space. The VNS algorithm was written in mathematical modeling language AMPL where each iteration is solved by a nonlinear programming problem using the commercial solver KNITRO

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-30Bitstream added on 2014-06-13T19:47:48Z : No. of bitstreams: 1 vanderlinde_jb_me_ilha.pdf: 817450 bytes, checksum: f55727575f9ad09191bc30a0419b1f24 (MD5) / A presente pesquisa considera a análise teórica e a implementação computacional do algoritmo Dual Simplex Canalizado especializado na reotimização eficiente dos subproblemas gerados pelo algoritmo Branch and Bound para resolver problemas de Programação Linear Inteiro Misto. Juntamente com estes algoritmos é implementado o algoritmo Primal Simplex Canalizado para resolver o problema de Programação Linear inicial resultante do problema Programação Linear Inteiro Misto após desconsiderar a restrição de integralidade das variáveis. Estes algoritmos, adequadamente analisados e sistematizados são implementados através da linguagem computacional FORTRAN 77 e empregados no Planejamento da Expansão de Sistemas Transmissão modelados através do Modelo de Transportes que resulta em um problema de Programação Linear Inteiro Misto. / This research considers the theoretical analysis and computational implementation of the Dual Simplex algorithmfor Bounded Variables specializes in efficient re-optimization of sub-problems generated by the Branch and Bound algorithm to solve Mixed-Integer Linear Programming problems. Along with these algorithms has been implemented Primal Simplex algorithm for Bounded Variables to solve the initial Linear Programming problem result of a Mixed-Integer Linear Programming problem after relaxing the integrality of the variables. These algorithms has been adequately analyzed and implemented via the computer language FORTRAN 77. The methodology has been tested on the Transmission Network Expansion Planning based on a transportation model that results in a Mixed-Integer Linear Programming.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-22Bitstream added on 2014-06-13T20:08:29Z : No. of bitstreams: 1 puger_eb_me_ilha.pdf: 513524 bytes, checksum: 872b0c75b1e6e16efa673f4cea57ae43 (MD5) / Nesta dissertação de mestrado propõe-se um fluxo de carga não – iterativo para calcular o ponto de operação em regime permanente de um sistema de distribuição de energia elétrica radial ou malhado. No fluxo de carga proposto, as demandas do sistema de distribuição de energia elétrica são modeladas através de aproximações lineares em termos das partes real e imaginária da magnitude de tensão, tendo em conta que os ângulos de fase das tensões do sistema de distribuição se mantém dentro de um intervalo relativamente pequeno e limitado para as condições típicas de operação do sistema de distribuição de energia elétrica. Os coeficientes das aproximações lineares são obtidos a partir do método de mínimos quadrados. O fluxo de carga proposto está composto por três fases: 1) estimação da magnitude de tensão mínima e do ângulo máximo e mínimo de fase das tensões; 2) cálculo do ponto de operação em regime permanente inicial; e 3) correção do ponto de operação obtido na fase 2. O fluxo de carga proposto foi implementado na linguagem de programação MATLAB 7.9.0 (R2009a) e testado usando diferentes sistemas de distribuição de energia elétrica de pequeno e grande porte. A partir dos resultados obtidos observou-se a eficiência e precisão do fluxo de carga proposto quando comparados com os métodos de fluxo de carga existentes na literatura. Tendo em conta estas características, foi resolvido o problema de reconfiguração de sistema de distribuição de energia elétrica utilizando o fluxo de carga proposto com o auxilio da metaheurística GRASP, com o objetivo de mostrar que o fluxo de carga é eficiente e rápido para resolver outros problemas típicos nos sistemas de distribuição de energia elétrica. / This dissertation proposes a load flow non-iterative to calculate the operating point in steady state of a radial or meshed electric power distribution system. In the proposed load flow, the demands of the electric power distribution system are modeled using linear approximations in terms of the real and imaginary parts of the voltage magnitude, taking into account that the phase angles of the voltages of distribution system remains within of a range relatively small and limited in the typical conditions of electric power distribution system operation. The coefficients of the linear approximations are obtained from the least-squares method. The proposed load flow is composed of three phases: 1) estimate the minimum voltage magnitude and the maximum and minimum phase angle of voltages, 2) calculation of the operating point in steady state initial, and 3) correction of the operating point obtained in phase 2. The proposed load flow was implemented in the programming language MATLAB7.9.0 (R2009a) and tested using several electric power distribution systems. The results obtained showed efficiency and accuracy of the proposed load flow when was compared with the load flow methods existing in the literature. Given these characteristics, the reconfiguration problem of electric power distribution system was solved using the proposed load flow with the help of the GRASP metaheuristic, aiming to show that the load flow is efficient and fast to solve other typical problems in the electric power distribution systems.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-03-20Bitstream added on 2014-06-13T20:29:04Z : No. of bitstreams: 1 lima_fpa_me_ilha.pdf: 1444962 bytes, checksum: f814ed07710ed9ad108eae8a90aec20d (MD5) / Neste trabalho apresenta-se um método para detecção e classificação de distúrbios de tensão em sistemas de distribuição de energia elétrica. A partir das oscilografias de tensão, medidas na subestação, aplica-se o algoritmo de seleção negativa de um sistema imunológico artificial para diferenciar os sinais entre próprios e não-próprios. Os sinais classificados como próprios representam a operação normal do sistema, isto é, alimentador sem a presença de distúrbio, e os classificados como não-próprios são sinais onde há a presença de uma anormalidade. A análise dos sinais é realizada através do janelamento das oscilografias onde são realizadas comparações entre os sinais e os detectores previamente criados, avaliando a afinidade entre as janelas. Caso a afinidade entre os sinais ultrapasse um limiar preestabelecido pelo operador, é encontrado um casamento, e o sinal é classificado. Com esta proposta busca-se a concepção de um método que possa ser modificado facilmente, para atender a permanente evolução das tecnologias das subestações. Para validar e avaliar o desempenho do método foram realizados testes com quatro sistemas de distribuição de energia elétrica, sendo três sistemas testes de 5, 33 e 84 barras e um sistema real de 134 barras / This work presents a method to detect and classify voltage disturbances in electrical distribution systems. The Negative Selection Algorithm of an artificial immunological system is applied to the voltage oscillographs, measured on the substation, to distinguish the signals as self or nonself. The signals classified as self represent the normal operation of the system, i.e. the feeder without disturbance, and those classified as nonself are the signals where there are some abnormalities. The signal analysis is performed by windowing the oscillographs comparing the signals and the detectors previously created, evaluating the affinity with the windows. If the affinity with the signals overpasses a predefined limit a matching is found and the signal is classified. This proposal is a method that can be easily modified to attend the fast evolution of the substation technologies. To validate the performance tests were done to four different distribution systems, including one real system