Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T08:13:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 269101.pdf: 2300727 bytes, checksum: fa4e87cfef963145a9d395b0efa959f9 (MD5) / Esta dissertação apresenta um modelo de despacho ótimo de potência reativa baseado na minimização do custo de oportunidade dos geradores. A representação do custo de oportunidade é simplificada, de forma que o modelo de despacho possa ser expresso como um problema de otimização em dois níveis. Os objetivos do trabalho são analisar os resultados obtidos através do despacho ótimo de potência reativa baseado na minimização do custo de oportunidade e estudar o comportamento desse custo para os diferentes geradores do sistema, analisando a viabilidade do mecanismo de despacho e sua aplicabilidade na operação sob condições de competição na geração. O programa computacional implementado para resolver o problema de otimização em dois níveis tem por base o Método da Substituição, no qual o problema do segundo nível é resolvido analiticamente e substituído por suas condições de Karush-Kuhn-Tucker, transformando o problema de otimização em dois níveis em um problema de apenas um nível. Para garantir que o conjunto de restrições do problema de otimização resultante seja regular, é realizada a substituição das restrições de folga complementar por funções auxiliares diferenciáveis (funções de Fischer-Burmeister). Os resultados numéricos obtidos com um sistema de 2 barras e o sistema teste de 30 barras do IEEE mostram que o modelo fornece soluções coerentes. As soluções mostram claramente a importância de cada gerador no provimento de reativos para o sistema.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T08:21:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 226337.pdf: 1015036 bytes, checksum: 390319980eddbb7a890dd23af251ff84 (MD5) / Este trabalho baseia-se na realização de uma pesquisa documental dos aspectos relacionados com o Mecanismo de Desenvolvimento Limpo, com uma aplicação do caso particular para cálculo de emissões reduzidas e geração de energia elétrica a partir de biogás como fonte renovável. São particularmente analisadas as possibilidades de redução de gases de efeito estufa a partir da geração de energia de fontes alternativas limpas. Foi estudada a aplicabilidade e viabilidade da realização de um projeto de desenvolvimento limpo no Brasil, mediante uma proposta científica. Apresenta-se uma análise dos aspectos técnicos da produção de energia elétrica com biogás, e são considerados aspectos sócio-econômicos que podem viabilizar ou não o projeto de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo. This work is based on the development of a documental research on Clean Development Mechanism, supported by the application of a case study of the calculation of emission reductions and power generation considering biogas as an energy source. Possibilities of reduction of greenhouse gases are analyzed by generating power as an alternative clean source. The realization of a clean development project in Brazil is also studied through a scientific proposal with the calculation of emissions reductions coming from biogas. A technical analysis and socioeconomic aspects are presented that could support a Clean Development Mechanism project.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:12:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327943.pdf: 1994584 bytes, checksum: cd1a99225084a76e539c68534101ac06 (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho apresenta uma metodologia para a incorporação de medidasprovenientes de diferentes tipos de sensores à Estimação de Estadosem Sistemas de Potência. A agregação de medidas de diferentes sensoresse faz oportuna e importante devido à disponibilização de novas tecnologiasde medição, como por exemplo os sistemas de medição fasorialsincronizada. Ela é feita mediante um módulo de fusão que processa estimativasproduzidas por módulos de estimação individuais associadosa cada classe de sensores. Não há restrições sobre o algoritmo utilizadoem cada módulo de estimação individual, o que viabiliza o uso deestimadores correntemente empregados na indústria. As informaçõesprocessadas são: (i) medidas oriundas dos sistemas SCADA, as maisutilizadas atualmente nos centros de operação; (ii) pseudomedidas, quesão informações não provenientes dos sistemas de telemetria, advindaspor exemplo de estudos prévios, etc., e (iii) medidas fasoriais sincronizadas,que representam uma nova classe de sensores, caracterizada poralta taxa de amostragem e nível superior de exatidão. A diferença deexatidão entre as diferentes classes de dados reete-se nas respectivasmatrizes de covariância, e é utilizada no módulo de fusão para ponderaras estimativas geradas pelos módulos de estimação.Neste trabalho, o método de estimação de estados utilizado nos módulosde estimação baseia-se na formulação clássica do problema via mínimosquadrados ponderados (MQP), o qual é resolvido através do método daEquação Normal de Gauss com capacidade de processamento de informações a priori. Estas são utilizadas para contornar problemas defalta de observabilidade com respeito às medidas fasoriais sincronizadas,já que esta tecnologia ainda se encontra em fase de implantação nossistemas de potência na maior parte dos países. Os programas computacionaisforam desenvolvidos na plataforma Matlab R, tendo sidoutilizadas técnicas de esparsidade disponibilizadas pela plataforma.Três sistemas-teste do IEEE são utilizados para avaliação do desempenhoda abordagem proposta. Os resultados indicam vantagens naarquitetura proposta de estimação, demonstrando que se trata de umaalternativa promissora para a incorporação de novas classes de medidasaos estimadores existentes nos centros de operação.<br> / This dissertation presents a methodology for incorporating measurementsprovided by dierent types of sensors to Power System StateEstimation. The aggregation of dierent measurements sources is timelyand important with the advent of new monitoring technologies,such as synchronized phasor measurement systems. To combine theestimates provided by the distinct classes of sensors, the application ofestimation fusion methods is proposed. There are no restrictions on thestate estimation algorithm used by each individual estimatior, so thatany algorithm currently used in the power industry may be employed.The distinct classes of state estimation input data considered in thiswork are: (i) measures obtained from SCADA systems, which are themost used in operations centers nowadays; (ii) pseudo-measurements,which are pieces of information that are not originated from telemetrysystems but arise from load forecast studies, previous state estimationstudies, etc., and (iii) synchronized phasor measurements, which representa new class of sensors, characterized by higher sampling ratesand accuracy levels. The dierence in accuracy of the dierent classesof data manifests itself on the respective covariance matrices, whichare used in the fusion module to weigh the estimates generated by theindividual estimation modules.In this work, the state estimation method used in each estimation moduleis based upon the classical weighted squares (WLS), which is thensolved by a variant of Normal equation method equipped with a prioriinformation processing capability. A priori information is used tocircumvent problems of unobservability with respect to synchronizedphasor measurements that may occur due to the limited penetrationof phasor measurements units in most existing power networks. Allcomputer programs, and sparsity techniques provided by that platformhave been used. To evaluate the performance of the proposed approach,three IEEE test systems have been employed. The results illustrate theadvantages of the proposed estimation architecture, demonstrating thatit qualies as a valid alternative approach to incorporate new classesof data into existing EMS state estimation application.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T19:09:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 94748.pdf: 4296152 bytes, checksum: 71bbf0b9bb630be9979eeb08f0465d84 (MD5) Previous issue date: 1994 / O uso do princípio dos múltiplos critérios para definição de estratégias associadas à evolução do parque gerador de eletricidade é a proposta desta tese. Na prática, o planejamento de expansão de sistemas tem sido uma das etapas mais vulneravéis do processo de decisões de investimentos do setor elétrico. Isto decorre, principalmente, das exigências de incorporação de novas e importantes variavéis, sobretudo em um sistema predominantemente hidráulico tal como o brasileiro. Além das já conhecidas limitações financeiras, várias são as restrições que o setor vem enfrentando para implementar os seus programas de obras, os quais tem na minimização do custo total o critério básico de escolha dos aproveitamentos mais atrativos. Dentre outras restrições, destacam-se: os impactos ambientais; os reflexos das usinas sobre a população potencialmente atingida; e a baixa flexibilidade dos aproveitamentos hidráulicos frente às mudanças de cenários. Neste contexto, o desenvolvimento de uma metodologia - denominada Metodologia de Análise Hierárquica por Similaridade com as Restrições do Sistema (MAHRS) - que permita a priorização de um elenco de restrições e assegure o uso das mesmas para estabelecer trajetórias de expansão para o parque gerador brasileiro, é o principal objetivo deste trabalho. A adaptação dos fundamentos da teoria das restrições ao problema de planejamento em questão, o uso combinado dos modelos AHP e TOPSIS na determinação de seqüências de investimentos em geração e a criação de mecanismos que assegurem a definição de estratégias de investimentos robustas, foram os mais importantes resultados deste trabalho.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2013-03-04T20:12:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 307893.pdf: 3218275 bytes, checksum: 99df4b22aa29a1ede1e043f8cb2ed6b8 (MD5) / Relés digitais vêm gradualmente substituindo os relés eletromecânicos porque são mais sensíveis, mais flexíveis e várias funções de proteção podem ser incorporadas em um único relé multifuncional. Apesar dos avanços da tecnologia digital nas últimas décadas, algumas condições transitórias ainda podem refletir nos sistemas de comunicação e de proteção de usinas e subestações, causando operação inadequada de relés. Algumas situações normais da operação causam transitórios em sinais de tensões e correntes que podem levar a operações desnecessárias de relés. A proteção diferencial deve ser capaz de distinguir transitórios decorrentes de situações normais dos relacionados a faltas, o que aumenta a complexidade do algoritmo desta função de proteção. Normalmente, relés diferenciais permitem alguns ajustes adicionais, tais como, proteção de bloqueio por harmônicas, visando evitar operações inapropriadas. A proteção de bloqueio por harmônicas bloqueia o elemento diferencial percentual se a magnitude de determinadas componentes harmônicas ultrapassa o limiar de bloqueio. Esta dissertação de mestrado apresenta uma análise sobre as principais condições de operação que podem levar à operação indevida da proteção diferencial. Estas condições foram simuladas utilizando o programa ATP/EMTP e a modelagem de um sistema real. O modelo do transformador foi o componente principal destas simulações, onde seu núcleo é modelado por uma resistência de magnetização e um indutor não linear. Os resultados das simulações no ATP /EMTP foram convertidos no formato COMTRADE e utilizados para verificar o desempenho de um relé comercial de proteção de transformador em um laboratório de baixa tensão, empregando diversos ajustes nos relés para avaliar também a sua influência. / Digital relays have been gradually replacing electromechanical relays, because they are more sensitive, more flexible and several protection functions are available in a single device. Despite the advance of digital technology in recent decades, some transient conditions can still reflect on the communication and protection systems in substations and power plants, causing relay misoperation. Some normal operation situations cause voltage and current transients that can lead to unnecessary relay operation. Differential protection should distinguish normal transient conditions from the ones related to faults, which increases the complexity of the algorithm of this protective function. Usually, differential relays allow some additional settings, for instance, harmonic blocking protection, aiming to avoid inappropriate operation. The harmonic blocking protection blocks the percentage differential element if harmonic content of any phase is greater than the blocking threshold. This paper presents an analysis of the main operating conditions that may lead to inappropriate differential protection operation. These conditions were simulated using ATP/EMTP and the model of a real system. The transformer model was the main component of the ATP/EMTP simulations, which transformer core is represented by a resistance and a non-linear inductor. Results of simulations in the ATP /EMTP were converted into COMTRADE format files. These files were used to verify the performance of relays in a low-voltage laboratory, using various relays settings in order to evaluate their influence.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T18:48:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313872.pdf: 2507163 bytes, checksum: 848ce6a13f76b37680dc475485078972 (MD5) / Com as significativas mudanças advindas do processo de formação do mercado de energia elétrica, as empresas do setor têm encontrado desafios que exigem uma maior atenção dentro deste novo contexto econômico, tal como o problema da alocação de montantes do sistema de transmissão, dentre os quais destacam-se a alocação de perdas e do custo pelo uso da rede. Devido à natureza não linear do sistema de potência, este problema é não separável e com um elevado grau de complexidade. Assim, a atribuição de responsabilidades no problema de alocação, é dificultada pelo requisito da identificação das parcelas a partir de um problema não separável. Isto invariavelmente inclui um grau de arbitrariedade no processo de alocação, de maneira que devem ser estabelecidas hipóteses consistentes, que reflitam os interesses dos participantes do mercado. No presente trabalho, propõe-se a aplicação das matrizes de rede aos problemas de alocação dos montantes resultantes da operação do sistema de energia elétrica, tais como o custo, as perdas, a demanda e os fluxos de potência complexa presentes nas linhas de transmissão. São propostas formulações distintas para a alocação e controle de fluxos de potência complexa nas linhas de transmissão, modelagens baseadas nas equações de circuito para alocação da demanda complexa, além da generalização dos métodos baseados em Matrizes de Rede. Isto permite aos usuários do sistema estabelecer certas hipóteses relativas à divisão das parcelas totais do custo e das perdas, de forma a manter sob controle o grau de arbitrariedade incluído no critério de alocação.<br> / Abstract : Due to the significant changes resulting from the establishment of the electric energy market, the utilities have found many challenges that require considerable attention in this new economical context, as the problem of allocating amounts related to the system transmission, among which there are the losses and the cost for using the transmission network. Due to non-linear nature of the power system, this problem is non-separable and has a high degree of complexity. Thus, the difficulty to compute the parcels in the allocation problem is increased by the non-separability feature. This invariably includes a degree of arbitrariness in the allocation process, which requires consistent assumptions that reflect the interests of the market participants. In this work, we propose the application of network matrices to network allocation problems of the amounts related to the operation of the electric power system, such as cost, losses, demand and power flows in the transmission lines. Alternative formulations are proposed for allocation and control of the complex power flows in transmission lines, manipulation of circuit equations for allocating complex power demand, in addition to generalization of methods based on Network Matrices. This allows the users to establish certain assumptions about the division of amounts of total cost and losses in order to keep under control the degree of arbitrariness which is included in the criteria of allocation.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-06-25T19:41:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 307754.pdf: 5414714 bytes, checksum: 115f6425fdb6170efb0136e74a4d32c9 (MD5) / O problema da programação diária da operação eletroenergética é tratado, neste trabalho, como um problema de otimização não-linear inteiro-misto. Nesse sentido, é considerada uma modelagem detalhada das componentes do sistema visando representá-lo de maneira realista. Para resolver o problema, são utilizadas técnicas de dualidade. Essas técnicas são baseadas na Relaxação Lagrangeana com duplicação de variáveis, permitindo decompor o problema em uma série de subproblemas mais simples de serem resolvidos. Como resultado da utilização da Relaxação Lagrangeana em problemas não convexos, obtém-se uma solução primal inviável, sendo necessário realizar uma recuperação da solução primal do problema. Assim, heurísticas podem ser empregadas para encontrar uma solução primal viável, as quais são baseadas em um conjunto de regras que devem ser definidas com antecedência. No entanto, padronizar esses conjuntos de regras não é uma tarefa fácil. Nesse contexto, são testadas duas metodologias que precisam de heurísticas para contornar isso. A primeira baseada no Lagrangeano Aumentado Inexato e a segunda baseada no Primal Proximal. Além disso, como resultado do acoplamento entre essas duas metodologias, surgem dois modelos híbridos que também são testados. Adicionalmente, existem na atualidade pacotes comerciais de Programação Não-Linear Inteira-Mista capazes de lidar com este tipo de problema. Neste trabalho, o problema da programação diária da operação eletroenergética também é solucionado utilizando um desses pacotes. Os resultados obtidos com esse pacote são utilizados para avaliar as técnicas de dualidade em torno de uma estimativa do gap de dualidade (qualidade da solução) e do esforço computacional. O sistema base utilizado para os testes é composto por 11 usinas, 18 barras e 25 linhas. / The Electroenergetic Daily Operation Programming problem is treated, in this work, as a mixed integer nonlinear programming problem. In that way, a detailed modeling of the system components, in order to represent it realistically, is considered. To solve the problem, duality techniques are used. These techniques are based in Lagrangean Relaxation with variables duplication, allowing decompose the original problem in a set of subproblems more simples to be solved. As a result of using Lagrangean Relaxation in nonconvex problems, an unfeasible solution is founded, been necessary to realize a recovery of a primal feasible solution. Thus, heuristic can be used to find feasible primal solutions, which are based in a set of rules that must be defined previously. However, standardize those sets of rules is not an easy task. In this context, two methodologies that use heuristics are tested to overcome this difficult. The first one is based on Inexact Augmented Lagrangean and the second one is based on Primal Proximal. Furthermore, as a result of coupling those two methodologies arise two hybrid models that also are tested. Additionally, exist commercial solvers of Mixed Integer Nonlinear Programming that are able to deal with this kind of problem and thereby it is also used in this work for solve the Electroenergetic Daily Operation Programming problem. The solver results are used to evaluate the dual techniques around a duality gap estimative (quality of solution) and computational performance. The base system used in tests is composted of 11 plants, 18 buses and 25 transmission lines.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2013-07-15T21:16:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T19:54:46Z : No. of bitstreams: 1 101485.pdf: 3056445 bytes, checksum: a935a9603eacfc4fc102a6e09d3a29bc (MD5)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:25:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 229681.pdf: 2080848 bytes, checksum: 2bca131918221c06e790ec4aaa319e55 (MD5) / Considerando que a variação no carregamento de redes secundárias de distribuição pode gerar desequilíbrio entre as fases de uma rede de distribuição e uma queda de tensão mais acentuada na fase mais carregada dessa rede, este trabalho apresenta duas metodologias para auxiliar na busca do perfil de tensão mais adequado para as redes a partir de seu balanceamento. A primeira metodologia utiliza técnicas de Algoritmos Genéticos na busca pelo balanceamento da rede, aplicando prioridade aos critérios considerados no processo: queda de tensão, distribuição de cargas entre as fases do transformador, carregamento no transformador, perdas elétricas e número de operações de troca de fase de consumidores. A natureza probabilística dos dados de demanda é considerada na modelagem matemática desenvolvida para determinar a sensibilidade da variação das tensões em cada barra de sistemas de distribuição quando ocorre uma variação na sua demanda. Estas equações de sensibilidade são utilizadas pela segunda metodologia para gerar as matrizes de sensibilidade, as quais identificam os nós mais sensíveis à variação da demanda para cada uma das configurações da rede, a partir da configuração inicial, e a técnica de Busca Vertical é utilizada para realizar a seleção das possibilidades de troca para cada uma das configurações, com os critérios queda de tensão e número máximo de trocas para cada rede limitando a profundidade da busca. Assim, é obtido um programa computacional de apoio à decisão, para o melhor aproveitamento dos recursos existentes nas redes secundárias de distribuição, através da redistribuição dos consumidores nas fases do sistema, que conta com as duas rotinas de busca, acionadas de forma independente.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:07:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 286956.pdf: 880584 bytes, checksum: 8558f76558038170b3fbb8cff9ec8ef3 (MD5) / Este trabalho de dissertação aborda os impactos da inclusão das medidas fasoriais sincronizadas de tensão e de corrente na análise de observabilidade e criticidade de medidas na Estimação de Estados em Sistemas de Potência. É proposta a extensão de um eficiente algoritmo combinatório de análise de observabilidade topológica e criticidade a fim de considerar a presença de medidas fasoriais sincronizadas no plano de medição, além de medidas convencionais. Apresenta-se ao longo do trabalho uma revisão qualitativa dos principais conceitos da estimação de estados, observabilidade topológica bem como uma introdução aos sistemas de medição fasorial sincronizada. Faz-se necessária também uma descrição dos fundamentos da teoria de matróides utilizada na solução dos problemas de análise de observabilidade topológica e de criticidade de medidas. Por fim, discute-se o tratamento proposto às medidas fasoriais sincronizadas de tensão e corrente de modo a permitir sua incorporação ao plano de medição e processamento pelo algoritmo combinatório de análise de observabilidade topológica e criticidade de medidas. Os resultados de simulação obtidos com os sistemas-teste IEEE de 14, 30, 57 e 118 barras atestam o adequado desempenho da extensão da metodologia proposta e são detalhadamente apresentados nesta dissertação.