In the power industry, electrical grids are undergoing a modernization intosmart grids. The new smart grids integrate the electrical grid and informationand communication technologies, such as software, automation, and informationprocessing. While enabling remote communication with devices on thegrid, putting the grid online also introduces some major problems, such as therisk of being the target of cyber attacks.In this thesis, a security analysis of the Siemens SICAM CMIC CP-8000 remoteterminal unit, used for remote monitoring and automation of electricalgrids is done. Threat modeling was done to identify vulnerabilities in the system,followed by a penetration test of the web interface, used to configure thedevice, as well as a couple of network attacks. During the penetration test, twocross-site scripting vulnerabilities were discovered, one of which could allowan unauthorized attacker to execute Javascript code in the victim’s browser. Itwas also discovered that a user’s login credentials are leaked in the browserconsole in cleartext when logging in. / I kraftindustrin genomgår elnät en modernisering till smarta elnät. De nyasmarta elnäten integrerar elnät och informations- och kommunkationsteknologi,såsom mjukvara, automatisering, och informationsbehandling. Även omdet möjliggör fjärrkommunikation så introduceras även stora problem när elnätenblir uppkopplade, till exempel risken att bli utsatt för cyberattacker.I detta examensarbete utfördes en säkerhetsanalys av en SICAM CMIC CP-8000 fjärrterminal, tillverkad av Siemens, som används för fjärrstyrning ochautomatisering av elnät. En hotmodell för att identifiera sårbarheter i systemetgjordes, följt av penetrationstesting av hemsidan som används för att konfigureraenheten, samt några nätverksattacker. Under penetrationstestningen hittadestvå cross-site scripting-sårbarheter, där den ena kunde tillåta en oautentiseradangripare att exekvera Javascript-kod i offrets webbläsare. Det upptäcktesäven att en användares inloggningsuppgifter läcktes i webbläsarens konsol iklartext när användaren loggar in.

Esquemas de Rejeição de Cargas (RC) por subfrequência, utilizados para manter a frequência de operação de um Sistema Elétrico de Potência (SEP) próxima ao seu valor nominal, precisam ser criteriosamente projetados a fim de diminuir os riscos de colapso generalizado do sistema. Entretanto, pelos métodos convencionais, a quantidade de carga a ser rejeitada não leva em consideração a dinamicidade intrínseca do sistema, sendo baseada em conjecturas estáticas sobre porções do SEP. Como resultado, a redução da carga geralmente não é eficiente, gerando rejeição insuficiente ou excessiva. Neste cenário, este trabalho propõe um novo esquema para o controle da frequência em comparação aos processos de RC usualmente empregados. Com o propósito de superar as limitações e melhorar as principais funções desses processos é proposto um Sistema Multi Agentes (SMA) centralizado que irá coordenar as diversas etapas de monitoramento, processamento e tomada de decisão nos barramentos disponíveis para corte em situações de subfrequência. Busca-se dessa forma, desconectar o menor montante de cargas do sistema, por um curto espaço de tempo e com menor perturbação da frequência. Neste sentido, uma malha de controle fechada foi desenvolvida a partir da simulação de um sistema elétrico de potência completo via o Real Time Digital Simulator (RTDS). O SMA foi embarcado em um sistema integrado de hardware e software em tempo real para teste e validação da metodologia proposta. No contexto delineado, uma métrica de avaliação foi proposta para comparar o método proposto com outras duas filosofias convencionais de RC. Os resultados obtidos permitem evidenciar o bom desempenho do SMA frente às duas filosofias convencionais, principalmente no que se refere ao montante de carga a ser rejeitado, com boa aproximação do valor esperado. / Automatic Under Frequency Load Shedding (AUFLS) schemes, used to maintain the frequency of an electric power system close to the nominal value, need to be carefully designed in order to reduce the risk of a widespread system collapse. However, the conventional methods do not take into account the inherent dynamics of an electric system and they are based on static assumptions. As a result, the shedding is generally not efficient, causing insufficient or excessive load discontinuity. In this scenario, this work proposes a new scheme for controlling the frequency compared to the AUFLS processes usually employed. In order to overcome the limitations of the methods usually employed and to improve the main functions of the AUFLS schemes, this work proposes a centralized MultiAgent System (MAS) that will coordinate the various stages of the monitoring and decision making process. The MAS seeks to disconnect a minimum amount of loads, in a short period of time and with less disturbance of the system frequency. A Hardware in Loop (HIL) configuration was developed from the simulation of a full electric system using the Real Time Digital Simulator (RTDS). The MAS was embedded in a real time system, consisting of hardware and software to test and validate the proposed methodology. In addition, a scoring metric evaluation is defined in order to compare other two conventional AUFLS philosophies. The results show good performance of the proposed MAS. The shedding was carried out in a single step and the amount of load shed was very close to the expected value.

Esquemas de Rejeição de Cargas (RC) por subfrequência, utilizados para manter a frequência de operação de um Sistema Elétrico de Potência (SEP) próxima ao seu valor nominal, precisam ser criteriosamente projetados a fim de diminuir os riscos de colapso generalizado do sistema. Entretanto, pelos métodos convencionais, a quantidade de carga a ser rejeitada não leva em consideração a dinamicidade intrínseca do sistema, sendo baseada em conjecturas estáticas sobre porções do SEP. Como resultado, a redução da carga geralmente não é eficiente, gerando rejeição insuficiente ou excessiva. Neste cenário, este trabalho propõe um novo esquema para o controle da frequência em comparação aos processos de RC usualmente empregados. Com o propósito de superar as limitações e melhorar as principais funções desses processos é proposto um Sistema Multi Agentes (SMA) centralizado que irá coordenar as diversas etapas de monitoramento, processamento e tomada de decisão nos barramentos disponíveis para corte em situações de subfrequência. Busca-se dessa forma, desconectar o menor montante de cargas do sistema, por um curto espaço de tempo e com menor perturbação da frequência. Neste sentido, uma malha de controle fechada foi desenvolvida a partir da simulação de um sistema elétrico de potência completo via o Real Time Digital Simulator (RTDS). O SMA foi embarcado em um sistema integrado de hardware e software em tempo real para teste e validação da metodologia proposta. No contexto delineado, uma métrica de avaliação foi proposta para comparar o método proposto com outras duas filosofias convencionais de RC. Os resultados obtidos permitem evidenciar o bom desempenho do SMA frente às duas filosofias convencionais, principalmente no que se refere ao montante de carga a ser rejeitado, com boa aproximação do valor esperado. / Automatic Under Frequency Load Shedding (AUFLS) schemes, used to maintain the frequency of an electric power system close to the nominal value, need to be carefully designed in order to reduce the risk of a widespread system collapse. However, the conventional methods do not take into account the inherent dynamics of an electric system and they are based on static assumptions. As a result, the shedding is generally not efficient, causing insufficient or excessive load discontinuity. In this scenario, this work proposes a new scheme for controlling the frequency compared to the AUFLS processes usually employed. In order to overcome the limitations of the methods usually employed and to improve the main functions of the AUFLS schemes, this work proposes a centralized MultiAgent System (MAS) that will coordinate the various stages of the monitoring and decision making process. The MAS seeks to disconnect a minimum amount of loads, in a short period of time and with less disturbance of the system frequency. A Hardware in Loop (HIL) configuration was developed from the simulation of a full electric system using the Real Time Digital Simulator (RTDS). The MAS was embedded in a real time system, consisting of hardware and software to test and validate the proposed methodology. In addition, a scoring metric evaluation is defined in order to compare other two conventional AUFLS philosophies. The results show good performance of the proposed MAS. The shedding was carried out in a single step and the amount of load shed was very close to the expected value.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-06-09T12:11:11Z No. of bitstreams: 1 pedrodacruzloureiro.pdf: 1767688 bytes, checksum: 1fa1e4fbfaa6feaf5a5c88ea70df09d6 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-07-13T13:31:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pedrodacruzloureiro.pdf: 1767688 bytes, checksum: 1fa1e4fbfaa6feaf5a5c88ea70df09d6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-13T13:31:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pedrodacruzloureiro.pdf: 1767688 bytes, checksum: 1fa1e4fbfaa6feaf5a5c88ea70df09d6 (MD5) Previous issue date: 2012-04-16 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho é proposta a aplicação de redes neurais artificiais para ajuste de parâmetros de um compensador estático de reativos, para controle de tensão e harmônicos. Devido à intensa produção de correntes harmônicas e possíveis afundamentos de tensão em instalações industriais como o forno a arco, é necessário um sistema de controle eficiente e robusto. Além disso, os sistemas elétricos de potência se encontram em um cenário com a presença cada vez maior de geração distribuída, cargas não-lineares e forte tendência à operação no contexto das smartgrids e microgrids. Sendo assim, o suporte de reativos deve ser adequado a esses sistemas, podendo atuar de forma rápida, precisa e confiável. Uma possível solução é a utilização de um compensador estático de reativos (CER) com função adicional de filtragem no ponto onde se deseja controlar a tensão e a distorção harmônica. Entretanto, para o correto funcionamento, é necessário um sistema preciso para o ajuste dos parâmetros do CER, ou seja, determinar os ângulos de disparo dos tiristores e o número de bancos de capacitores a serem ligados. Neste trabalho é proposta uma estratégia de controle via redes neurais artificiais, treinadas para o reconhecimento de padrões de operação em regime permanente e definição da configuração do CER, conferindo inteligência ao equipamento. Os desenvolvimentos propostos foram implementados no ambiente MatLab®. A validação do método é feita através de simulações em sistemas-teste, presentes na literatura técnica, utilizando o fluxo de potência pelo método de injeção de correntes trifásico harmônico. Os resultados obtidos mostram as vantagens da utilização da estratégia proposta. / In this work, an artificial neural network-based static var compensator tuning is proposed for voltage and harmonic distortion control. Due to intense harmonic current injection and possible voltage sags produced by industrial facilities such as arc furnaces, an efficient robust control system is needed. Besides, electrical power systems face a new scenario with high penetration of distributed generation and non-linear loads and increased smart grid and microgrid trends. Therefore, the available reactive power sources must be able to provide system control in order to operate the system in a fast, accurate and reliable way. The application of a static var compensator (SVC) with additional filtering function at the controlled node is a possible solution. However, a precise SVC parameters tuning is needed, in order to make the system to work properly. In this work, a control strategy based on artificial neural networks is proposed. The neural networks are trained to recognize steadystate operating patterns and give the SVC adjustment. The proposed technique was implemented in the MatLab® environment. The methodology is validated by simulations in test-systems available in technical literature, using the three-phase harmonic current injection method power flow. Results show the advantages of the proposed methodology.

Securing access to affordable energy services is of central importance to our societies. To do this sustainably, energy systems design should be – amongst other things – environmentally compliant and reconcile with the integrated management of potentially limiting resources. This work considers the role for so-called 'Smart Grids' to improve the delivery of energy services. It deals with the integration of renewable energy technologies to mitigate climate change. It further demonstrates an approach to harmonise potentially conflicting energy, water and land-use strategies. Each presents particular challenges to energy systems analysis. Computer aided models can help identify energy systems that most effectively meet the multiple demands placed on them. As models constitute a simple abstraction of reality, it is important to ensure that those dynamics that considerably impact results are suitably integrated. In its three parts, this thesis extends long-term energy system models to consider improved integration between: (A) supply and demand through Smart Grids; (B) timeframes by incorporating short-term operating constraints into long-term models; and (C) resource systems by linking multiple modelling tools. In Part A, the thesis explores the potential of Smart Grids to accelerate and improve electrification efforts in developing countries. Further, a long-term energy system model is enhanced to investigate the Smart Grid benefits associated with a closer integration of supply, storage and demand-side options. In Part B, the same model is extended to integrate flexibility requirements. The benefits of this integration are illustrated on an Irish case study on high levels of wind power penetrations. In Part C, an energy model is calibrated to consider climate change scenarios and linkages with land-use and water models. This serves to assess the implications of introducing biofuels on the small island developing state of Mauritius. The thesis demonstrates that too weak integration between models and resource systems can produce significantly diverging results. The system configurations derived may consequently generate different – and potentially erroneous – policy and investment insights. / Säker och prisvärd tillgång till energitjänster är en central fråga för dagens samhällen. För att tillgodose samhällen med hållbara energitjänster bör energisystemen designas för att – bland annat – möta de miljömässiga kraven samt hantera potentiellt begränsade resurser. Den här avhandlingen undersöker de ”smarta” elnätens roll för bättre tillhandahållande av energitjänster. Avhandlingen behandlar integration av förnybar energiteknik för minskad klimatpåverkan samt demonstrerar ett tillvägagångssätt för att förena potentiellt motstridiga energi-, vatten- och markanvändningsstrategier. Dessa uppvisar särskilda utmaningar i energisystemanalyser. Datorstödda modeller kan användas för att identifiera energisystem som på effektivast sätt möter samhällets krav. Datorstödda modeller är, per definition, förenklingar av verkligheten och det är därför viktigt att säkerställa en korrekt representation av det verkliga systemets dynamik. Den här avhandlingen förstärker energisystemmodeller för långsiktsprognoser utifrån tre aspekter: förbättra integrationen av (A) tillgång och efterfrågan genom smarta elnät; (B) olika tidsaspekter genom att inkludera kortsiktiga operativa begränsningar; samt (C) resurssystem genom att sammanlänka olika modelleringsverktyg. I del A utforskades de smarta elnätens potential för att förbättra elektriska system i utvecklingsländer. En befintlig energisystemmodell förstärktes för att behandla smarta elnät och kan därmed fånga fördelarna förknippade med energilagring och energianvändning. I del B utvidgades en energisystemmodell för långsiktsprognoser med flexibilitet för kortsiktiga operativa begränsningar. En fallstudie fokuserad på ett vindkraftsdominerat irländskt elnät genomfördes för att demonstrera fördelarna av modellutvecklingen. I del C kalibrerades en energisystemmodell för att ta klimatscenarier i beaktande samt energisystemets kopplingar till markanvändning och vattenresurssystem. En fallstudie fokuserad på Mauritius energisystem genomfördes för att undersöka konsekvenserna av en potentiell introducering av biobränslen. Avhandlingen demonstrerar att undermålig integration av energimodeller och resurssystem kan leda till avsevärda avvikelser i resultaten. Slutsatser som dras utifrån dessa resultat kan därmed leda till vitt skilda – och potentiellt felaktiga – underlag för investeringar och energipolitiska rekommendationer. / <p>QC 20131118</p>

Atualmente, as concessionárias de energia enfrentam vários desafios na tentativa de fornecer energia com qualidade e confiabilidade, por exemplo, redes de distribuição com pouco monitoramento e controle, envelhecimento dos ativos, atender a crescente demanda dos consumidores e satisfazer padrões de qualidade, entre outros. No Brasil, para atingir os índices de qualidade no fornecimento de energia estabelecidos pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), tem-se como alternativa aumentar a inteligência da rede com sistemas de tecnologia de informação (TI), além de utilizar Dispositivos Eletrônicos Inteligentes (IEDs), medidores inteligentes e sensores. Adicionalmente é necessário o emprego de uma infraestrutura de comunicação que forneça uma visibilidade abrangente das condições de carga e do estado do sistema de distribuição, permitindo fazer uso de técnicas de otimização e tomada de decisão para aumento da inteligência. O controle da tensão e o gerenciamento da potência reativa (Volt/VAr) são práticas de automação que podem ser empregadas nos sistemas de distribuição. Estas práticas ajudam a aumentar o benefício, a confiabilidade e a eficiência no fornecimento da qualidade do produto, minimizando os custos de operação e manutenção nas concessionárias. Na presente dissertação foi desenvolvida uma metodologia de controle Volt/VAr descentralizado (subestação), por meio da coordenação e controle dos transformadores com mudança de tap sob carga - LTC, dos bancos de capacitores localizados na subestação e ao longo dos alimentadores, bem como dos reguladores de tensão instalados ao longo dos alimentadores. Destaca-se a utilização da técnica de Estimação de Estados, a qual possibilita o uso da metodologia de controle Volt/VAr em tempo real. O algoritmo de otimização desenvolvido neste trabalho foi implementado através de simulações numa rede teste e numa rede real que permitem mostrar o potencial da formulação matemática desenvolvida. Os resultados da metodologia proposta comprovam a melhoria do perfil de tensão dos alimentadores da rede testada ao longo do dia, assim como uma diminuição das perdas técnicas, as quais chegaram a diminuir 7% em energia. Estes resultados foram alcançados sem ultrapassar a quantidade de operações definidas por dia nos diferentes dispositivos de controle. / Currently, power utilities face challenges in order to provide energy considering minimum requirements of power quality and reliability due to the absence of control and monitoring infrastructure, aging assets, growing demand, amongst others. In Brazil, the Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) establishes specific power quality and reliability indices. Power utilities should attend the limits for those indices by improving intelligence of network using IT systems, installing Intelligent Electric Devices (IEDs), smart meters and sensors, amongst others. Additionally, communication infrastructure is needed to provide the monitoring of load conditions and distribution system state. Optimization and decision-making tools are important for developing smart grids. Voltage control and reactive power management (Volt/VAr) are automation techniques that can be used in distribution systems. These practices lead to benefits for the utilities such as improvement of reliability and efficiency of the system, minimization of operation and maintenance costs, amongst others. In the present dissertation a methodology for decentralized control (Volt/VAr) was developed, through the coordination and control of load tap changers (LTCs) in power transformers and capacitors banks located at the substation, as well as capacitor banks and voltage regulators scattered throughout the feeders. State Estimation was utilized, which allows the application of the Volt/VAr Control methodology in real time environment. The optimization algorithm developed in this work was implemented through simulations in a test network and in a real network which validated the proposed methodology showing the potentiality of the mathematical model. The results of the proposed method showed voltage profile improvement over the day for the network tested as well as a 7% decrease in power energy losses. These results were achieved without exceeding the number of operations per day defined for all control devices.

Os Sistemas de Distribuição (SDs), devido as suas topologias e configurações, dentre outros fatores, apresentam um desafio para a localização física das situações de faltas passíveis de ocorrência. Como fato, tem-se que uma localização de faltas, rápida e precisa, possibilita atenuar os transtornos que os usuários finais dos SDs viriam a ter em relação à qualidade do serviço prestado pelas distribuidoras. No contexto das redes elétricas inteligentes, e considerando medidores de qualidade da energia elétrica previamente alocados de forma otimizada, esta pesquisa propõe uma metodologia baseada em árvores de decisão e redes neurais artificiais para a localização de faltas em SDs radiais e aéreos. Foram realizados testes da metodologia proposta considerando variações no tipo, na impedância e no ângulo de incidência da falta aplicadas sobre o SD de 34 barras do IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Para os testes de sensibilidade da metodologia desenvolvida, foram consideradas variações no carregamento do sistema, os erros inerentes ao sistema de medição, a variação no número de medidores disponível, o impacto de uma alocação não otimizada dos medidores e uma redução na taxa amostral. Os resultados encontrados foram promissores e indicam que a metodologia como desenvolvida poderá ser aplicada para SDs diferentes do caso teste utilizado. / Due to the distribution systems (DS) topologies, configurations and among other factors, it is a challenge to physically locate situations of faults. As a matter of fact, a fast and accurate fault location will make it possible to mitigate the inconvenience that the end users of DS would have due to the quality of the service provided by the distributors. In the context of intelligent electric grids, and considering the electric power quality meters optimally alocated, this research proposes a methodology based in decision trees and artificial neural networks for a fault location in radial and aerial DS. The proposed methodology was tested considering variations on the type, impedance and angle of incidence of the fault applied on the DS of 34 bars of the IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers). For a sensitivity test of the developed methodology, it were considered the variations in system loading, the errors inherent to the measurement system, a variation in number of meters available, the impact of the non-optimized allocation of the meters and a redution on the sampling rate. The results were promising and indicated that the methodology developed can be applied to different DS from the test case used.

[pt] Nos últimos anos, o custo com energia elétrica tem aumentado de forma significativa para os consumidores no Brasil. Grandes consumidores, como indústrias e comércios, atualmente dispõem de alternativas para mitigar estes custos, como a otimização do contrato de demanda, a correção do baixo fator de potência, a utilização de geração própria, renovável ou não renovável, além da possibilidade de migrar para o mercado livre de energia elétrica, com diversas modalidades de contratos, preços e prazos. Já os consumidores residenciais, em função dos custos menores com as faturas de energia e da limitação técnica dos medidores, até agora dispunham de poucos mecanismos para atenuar seus custos. Entretanto, nos últimos anos tem sido cada vez mais comum a utilização de geração distribuída, principalmente com o uso de painéis fotovoltaicos por parte destes consumidores. Além disto, com a redução dos custos dos medidores inteligentes de energia elétrica, estes consumidores também podem monitorar seu consumo em tempo real, promovendo ações de aumento de eficiência energética para reduzir custos. Mais recentemente, foram criadas as bandeiras tarifárias, que propõem identificar as condições sistêmicas por cores verde, amarela e vermelha. As cores amarela e vermelha sinalizam aumentos de custos na produção de energia elétrica e, consequentemente, são repassados para o consumidor na forma de aumento de tarifa, promovendo resposta da demanda. Assim, há uma razão adicional para os consumidores monitorarem seu consumo. Não obstante, em 2018 foi adotada uma nova modalidade tarifária voltada para esta classe de consumidor chamada tarifa branca. Nesta modalidade, o consumidor possui diferentes valores de tarifas para diferentes períodos do dia. Assim, o consumidor que optar por esta modalidade pode reduzir o custo da sua fatura deslocando o consumo de horários de maior valor de tarifa para horários de menor valor de tarifa. Esta dissertação busca analisar em detalhes a viabilidade de um consumidor residencial migrar seu contrato para a chamada tarifa branca. Para isto, é proposto um modelo de otimização linear inteiro misto que busca desagregar o consumo de energia elétrica, medido de forma não invasiva, do consumidor para os diferentes eletrodomésticos da casa. Logo, o consumidor poderá decidir pela mudança contratual avaliando a perda de conforto que terá em mudar seus hábitos de consumo. A aplicação do modelo proposto é interessante não só por apresentar um diagnóstico mais detalhado do consumo de energia elétrica, mas também por identificar o funcionamento de eletrodomésticos como geladeira, ar condicionado e frigobar, que possuem diferentes estados de operação que dificilmente seriam capturados por uma simples inspeção destes eletrodomésticos. Para ilustrar o modelo proposto, nesta dissertação, dados de um consumidor real foram utilizados e a acurácia do modelo pôde ser comprovada com medições diretas de alguns eletrodomésticos. Desta forma, o consumidor tem a sua disposição uma ferramenta de apoio à decisão importante para monitorar o funcionamento dos eletrodomésticos e definir se deve migrar para a nova modalidade tarifária. / [en] In the last years, energy consumption has increased significantly for consumers in Brazil. Large consumers, such as industrial and commercial customers, are currently subject to cost-mitigation alternatives such as demand contract optimization, power factor reduction, self-generation, renewable or non-renewable generation, and the possibility of migrating to the free market of electric energy, with various modes of purchase, prices and deadlines. The consumer, in which the means of the upper costs with the fat means of the data of the meters, is in function of minor engines to reduce their costs. However, on a constant basis, with the use of photovoltaic panels, by these consumers. In addition, with the help of the costs of smart electric power meters, these profits are potentially higher, in real time, the ability to generate weaker sound profits for the cost image. More recently, they were created as tariff plates, which identify the systemic conditions by the green, yellow and red nuclei. The yellow and red samples are generated from the temperature of electric energy production and, consequently, are passed on to the consumer in the form of temperature increase. Thus, there is a large difference in consumption levels of your consumption. Nevertheless, in 2015 a new tariff modality was implemented for this class of energy consumption called the white tariff. In this mode, the buyer has different rate values for different periods of the day. Thus, consumers who have this option can reduce the cost of their invoice in relation to the consumption of schedules of higher tariff value for the hours of lower tariff value. This dissertation looks at the analysis on a feasibility of a residential ad migrating its contract to a so-called white tariff. To this end, it is necessary a linear model that makes the difference in consumption of electric energy, measured non-invasively, from consumer to the different units of household appliances of the house. Therefore, the consumer is also evaluated by contracting a service that improves their consumption capacity. The application of the model is more interesting, but no longer presents the power of electric power, but also has the same standard of electricity as the refrigerator, air conditioning and minibar, which have different states of operation that are hardly captured by a simple inspection of each appliance. To illustrate the proposed model, this dissertation, data from a real consumer were used and an accuracy of the model can be proven with the direct measurements of some home appliances. The way in which the consumer has a migration support tool for the operation of the equipment and defines whether to migrate to a new tariff modality.

[pt] Nos últimos anos tem se verificado um papel mais ativo do pequeno consumidor com relação ao uso da energia elétrica. O acesso mais facilitado às tecnologias de geração distribuída, principalmente produção local fotovoltaica em telhados de residências e também às novas gerações de medidores inteligentes, despertou o interesse de pequenos consumidores para gerar sua própria energia, reduzindo sua fatura com a distribuidora e também sua dependência da rede de distribuição. Nesse contexto, o objetivo da dissertação é avaliar, com base em medições inteligentes reais, o impacto nas faturas de consumidores residenciais causado pela introdução de uma Tarifa de Uso do Sistema de Distribuição, em reais/quilowatt, aplicada sobre a demanda máxima registrada. A opção pelo tema buscou atender lacunas na bibliografia nacional por tratar-se de um assunto inovador, não só no Brasil, e que está sendo estudado em diversos países no mundo simultaneamente. A metodologia pode ser dividida, basicamente, em quatro fases: (i) Apuração da receita de referência; (ii) Cálculo das tarifas de distribuição nas modalidades horária e em reais/quilowatt; (iii) Cálculo e avaliação das receitas obtidas pela aplicação das tarifas às medições dos clusters de estudo; e (iv) Cálculo e avaliação das receitas obtidas pela aplicação das tarifas às medições dos clusters de estudo, considerando geração fotovoltaica distribuída. Os resultados permitiram identificar os perfis de consumo que seriam mais impactados pela introdução de uma tarifação sobre a demanda e também os efeitos resultantes da instalação de painéis solares nas residências, assim demonstrar que essa modalidade de tarifação, ao refletir os custos da atividade de distribuição de energia, propicia estabilidade das tarifas e evita subsídios cruzados. / [en] In recent years there has been a more active role of small consumers in relation to the use of electricity. The easier access to distributed generation technologies, mainly local photovoltaic production in residential roofs and also the new generations of intelligent meters, has brought the interest of small consumers to generate their own energy, reducing their invoice with the distributor and also their dependence on the distribution network. In this context, the objective of this dissertation is to evaluate, based on real smart measurements, the impact on the invoices of residential customers caused by the introduction of a demand charge, in real/kilowatt, applied on the registered maximum demand. The option for the theme sought to address gaps in the national bibliography because it is an innovative subject, not only in Brazil, and which is being studied in several countries simultaneously. The methodology can be divided into basically four phases: (i) Calculation of the reference revenue; (ii) Calculation of distribution tariffs: hourly and based in real/kilowatt; (iii) Calculation and evaluation of the revenues obtained by applying the tariffs to the measurements from the clusters to be studied; and (iv) Calculation and evaluation of the revenues obtained by applying the tariffs to the measurements from the clusters to be studied, considering distributed photovoltaic generation. The results allowed to identify the consumption profiles, whether they would be more impacted by the introduction of a demand charge and the impacts caused by the installation of solar panels by the residences as well as demonstrating that this type of charge, reflecting the costs of distribution, provides tariff stability and avoids cross subsidies.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-12-12T13:10:44Z No. of bitstreams: 1 Felipe de Carli_.pdf: 6857644 bytes, checksum: 51df2faf2ff2365c2443afa4f23a4292 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-12-12T13:10:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Felipe de Carli_.pdf: 6857644 bytes, checksum: 51df2faf2ff2365c2443afa4f23a4292 (MD5) Previous issue date: 2018-10-26 / FATEC – Fundação de Apoio á Tecnologia e Ciência / A geração, transmissão e distribuição de energia elétrica têm papel chave no desenvolvimento econômico de um país. A qualidade e disponibilidade da energia elétrica relacionada a distribuição tem impacto direto na economia e na qualidade de vida das pessoas. Conceitos de Redes de Distribuição Inteligentes tem ganhado cada vez mais força com o intuito de melhorar a qualidade dos serviços prestados. A tensão em regime permanente é um dos principais parâmetros de qualidade de energia elétrica em redes de distribuição e muitas vezes o seu controle requer soluções de elevada complexidade e investimento. Tensões fora de especificação tem impactos negativos para os consumidores finais, uma vez que, podem gerar danos aos equipamentos, interrupção em serviços fundamentais, e inconvenientes para a sociedade. Desta forma, o presente trabalho busca desenvolver um protótipo de controle inteligente e dinâmico aplicado para reguladores de tensão de distribuição com a capacidade de coletar informações do perfil de consumo do alimentador, realizar o auto ajuste de seus parâmetros e enviar informações para o sistema de supervisão. O protótipo dividido em um módulo de controle e módulo fuzzy que foi desenvolvido em escala de laboratório. Baseado no carregamento do alimentador, o dispositivo é capaz de calcular os parâmetros básicos de auto-ajuste, ou seja, a temporização, faixa de insensibilidade e compensações de queda na linha. Os resultados globais desse trabalho mostram que o desenvolvimento de um controle dinâmico e inteligente para reguladores de tensão é viável e pode ser aplicado em redes de distribuição reais. O cálculo dos parâmetros de temporização, tensão de referência, compensação de queda na linha melhora o perfil de tensão de uma rede de distribuição, pois minimiza as oscilações de tensão em baixa e alto carregamento da linha, conforme testes realizados com dados de um alimentador real. Entende-se que os resultados globais deste trabalho servem de fundamento para um estudo técnico-econômico de ampliação desta estrutura de controle para outros reguladores de tensão de redes de distribuição. / The electricity generation, transmission, and distribution play a role key in the economic development of a country. The quality and availability of electricity related to distribution has a direct impact on the economy and people's quality of life. Concepts of smart grids has gained more strength in order to improve the quality of services provided. Steady-state voltage is one of the main quality parameters of electrical power in distribution grids and often its control requires solutions of high complexity and investment. Out-of-specification voltage have negative impacts on end-users, as it can cause damage to equipment, outage in key services, and inconvenience to community. In this way, the present work seeks to develop a prototype of intelligent and dynamic control applied to distribution voltage regulators with the ability to collect information of the feeder consumption profile, perform the self-tuning of its parameters and send information to supervisory system. The prototype divided into a control and fuzzy modules was developed on a laboratory scale. Based on loader readings, the device is able to calculate the basic parameters of self-adjustment, ie time delay, dead band and line drop compensation. The overall results of this work show that the development of a dynamic and smart control for step voltage regulators is feasible and can be applied in real distribution grid. The calculation of the time delay, reference voltage, line drop compensation improves the voltage profile of a distribution grid, as it minimizes voltage variations at low and high line loading, according to tests performed with data from a real feeder. It is understood that the overall results of this work serve as a basis for a technical-economic study to extend this control structure to other step voltage regulators in distribution grids.