Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a implementação computacional de um algoritmo para a localização de faltas em linhas de transmissão. O algoritmo proposto é baseado em métodos heurísticos, isto é, Algoritmos Genéticos (AG) e Pattern Search (PS), sendo capaz de identificar o ponto de ocorrência da falta utilizando fasores de tensão e corrente de pré e pós-falta, estimados a partir de medições disponíveis apenas no terminal local da linha de tranmsissão. Nesta abordagem, ambas as ferramentas de otimização possuem natureza heurísticas sendo menos propensas a cair em valores mínimos locais, o que implica uma maior eficiência e precisão na determinação da localização da falta. Além disso, o método utiliza potências de curto-circuito monofásicas e trifásicas de ambos os terminais da linha (local e remoto), a fim de obter seus equivalentes de Thévenin, e os parâmetros elétricos da linha de transmissão. Com o objetivo de avaliar o desempenho do algoritmo proposto, consideram-se nas simulações quatro sistemas de transmissão diferentes, que representam sistemas reais de transmissão brasileiros. O primeiro está constituído por uma típica linha de transmissão de 138 [kV] com circuito duplo, e os outros três sistemas são constituídos por linhas de transmissão típicas de 230, 500 e 765 [kV] com circuito simples. A partir dos quatro sistemas de transmissão simulados no software Alterative Transients Program (ATP/EMTP), foram gerados um total de 928 situações de falta. A versão do algoritmo desenvolvido para localização de faltas foram descritas e implementadas, através do software científico MATrix LABoratory (MATLAB), apresentando resultados com altos níveis de precisão. / This paper presents the development and implementation of a computational algorithm for location faults in transmission line. The proposed algorithm is based on heuristic methods, namely AG and PS, being able to identify the occurrence of the fault point using phasor voltage and current pre and post-fault, estimated from measurements available only on the local terminal of the transmission line. In this approach, both optimization tools have heuristic nature being less prone to falling into local minimum values, which implies grater efficiency and accuracy in the determination of fault location. Moreover, the method use singles-phase and three-phase short-circuit powers of both the line terminals (Local and remote), to obtain the Thévenin equivalent and the electrical parameters of the transmission line. In order to evaluate the performance of the proposed algorithm were considered four different transmission systems; these systems represent real systems of Brazilian transmission. The first this made up of a transmission line typical of 138 [kV] with double circuit, the other three systems are made up of transmission line typical of 230, 500 and 765 [kV] of single circuit. Whereas the four simulated transmission systems in the softwareATP/ EMTP, generated a total of 928 situations fault. The version of the algorithm designed to locate faults, have been described and implemented through scientific software MATLAB, presenting results high levels of accuracy.

Este trabalho apresenta as principais características a serem consideradas por gestores das concessionárias de serviço público de transmissão de energia elétrica, no tocante à importância da adoção efetiva de práticas conscientes de uma Política de Manutenção dos ativos destas empresas, no sentido de promover a maximização da margem proveniente da remuneração pelo uso desses ativos. A Política de Manutenção a ser definida deve considerar os efeitos advindos das indisponibilidades tanto programadas como forçadas, que levem em consideração os diversos aspectos em termos de confiabilidade visando o máximo retorno em termos econômicos da remuneração oferecida, ou seja, a melhor relação de custo benefício entre gastos e programação com desligamentos e receita final auferida. O Plano de Manutenção, além de ser avaliado através dos custos intrínsecos de suas principais atividades, deve ser visto como o conjunto de intervenções que: reduzam as indisponibilidades provocadas por causas intempestivas; resultem em manutenções programadas que minimizem as perdas de receitas e eliminem as interrupções imputáveis a causas evitáveis, através de uma modelagem estatística de taxas de falhas de equipamentos e módulos de equipamentos que realizem em conjunto funções remuneradas nos termos do Contrato de Prestação de Serviço de Transmissão, gerando dessa maneira aumento das receitas auferidas pelas Transmissoras através de otimização das ações de manutenção. / This work presents a modeling for simulation of different Maintenance alternatives and its corresponding results in terms of expected revenue, considering: Risks of installation, imperfections and its associated interruptions; Periods resulting from nonavailability by programmed maintenance; Prevented interruptions resultant of specific actions of maintenance. Useful life of all installations, determined by the commitment between the cost of maintenance x investment in new installations. For this reason, the Maintenance Plan, besides presenting an intrinsic cost of its main activities seems like a set of interventions in the system that: reduces non-availability provoked by intempestive causes; results in programmed interruptions that reduces losses of revenues. Eliminates interruptions imputable to avoidable causes (as the cleanness absence in the right of way). By usage of types of equipment, failure rates, times of historical repairs the developed model allows a simulation of expected revenue increases through the optimization of maintenance costs.

O setor elétrico é um setor de natureza estratégica para qualquer nação, na medida em que na era moderna a eletricidade é um insumo fundamental para a qualidade de vida das pessoas e para o desenvolvimento e a produção da indústria, sendo mesmo considerado como uma mola mestra da economia do país. Em função dessa importância, crescente ao longo do tempo e aguçada em decorrência de restrições de disponibilidade e de cunho ambiental para a utilização massiva do petróleo, o setor elétrico deve ser planejado com extrema atenção e de forma muito criteriosa, posto que sua expansão necessite estar garantida e se trata de um setor intensivo em capital e com empreendimentos de longo prazo de maturação, particularmente no caso dos grandes aproveitamentos hidrelétricos e as plantas nucleares. Dentro desse contexto, o presente trabalho buscou endereçar a temática de planejamento de sistemas elétricos, aproveitando a experiência profissional pregressa da autora, especialmente no que tange às vertentes de estudos tarifários e de mercado, como também pelo fato de conhecer em algum detalhe os marcos regulatórios e o funcionamento dos setores elétricos no âmbito do Mercosul. Nesse sentido, o presente trabalho apresenta uma análise crítica comparativa de modelos tarifários, dos sistemas de transmissão, atualmente vigentes em alguns países da América do Sul. As recentes tendências políticas e energéticas dos países considerados constituem-se em importantes sinais para o estabelecimento de futuras negociações na área elétrica. Isso propicia a realização de um estudo referente às condições tarifarias e regulatórias destes mercados. Questões técnicas em projetos deste tipo poderiam ser superadas, porém, eventuais divergências regulatórias e tarifarias entre os mercados elétricos poderiam adiar ou até mesmo inviabilizar os referidos projetos. Por outro lado, levando em conta o nexo existente entre o estudo dos modelos tarifários, os sinais de possíveis negociações de energia e a expansão do sistema, apresentam-se também uma análise comparativa entre as metodologias de previsão utilizadas no cálculo da demanda de energia elétrica nos países considerados. As referidas metodologias de previsão, sobre as quais foram utilizados o histórico de consumo do Brasil (1996-2006) e as variáveis explicativas inerentes a cada modelo, correspondem às classes de consumo Residencial, Industrial, Comercial e Rural; responsáveis por aproximadamente 90% do consumo nacional. Foram encontradas certas semelhanças principalmente no relacionado às variáveis econométricas utilizadas por estes modelos, os quais se refletiram nos resultados obtidos. / The electric power sector is an area of strategic nature for any country as electricity is an essential product for both the quality of life and the development of the industry. This reason led to consider it as a sound foundation for the economy development and GNP growing. Because of its role, which grows along time even due to the restrictions of availability and environmental issues for the massive use of oil, the electric sector must be carefully planned as its expansion needs to be guaranteed. This sector embraces large capital and long-term investments, particularly those related to hydroelectric projects and nuclear plants. Within that framework, this work aims at to address the electric power planning subject using the author\'s past knowledge related to electric tariffs as well as on the regulatory framework and market operation of the Mercosul. A critical comparative analysis of transmission tariff models currently applied in some South American countries is particularly addressed. The recent political and energy policy trends of the considered countries appear as important signals for the establishment of future negotiations of electricity. This situation demands the realization of new studies related to both tariff and regulatory conditions in these markets. Technical issues in projects of this kind may well be overcome; however, some regulatory differences and even tariff model differences among marketers could delay or even turn unfeasible the referred projects. On the other hand, considering issues like the link existing among the transmission pricing models adopted and the likely electricity trading as well as the system expansion, a comparative analysis of the methodologies used to forecast the energy demand in the South American countries previously considered, is also presented. Such forecast methodologies, upon which were applied the annual electricity consumption in Brazil in the period 1996 through 2006 as well as the explanatory variables inherent to each model, correspond to the Residential, Industrial, Commercial and Rural consumptions, responsible for nearly 90% of the national consumption. From this analysis, some similarities mainly those related to the econometric variables used by each methodology were found. Such similarities and related findings are reflected in the results presented.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:21:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5987_1.pdf: 562175 bytes, checksum: a8e2b6560f1da3e37ba27bead3805e20 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / A reforma institucional do setor elétrico brasileiro implantada em 1998 criou o serviço público de transmissão de energia. Esse serviço é prestado por um conjunto de concessionários de transmissão que disponibilizam suas instalações de transmissão aos agentes de produção e de consumo de energia elétrica, e atuam sob coordenação do Operador Nacional do Sistema Elétrico ONS. Os serviços são explorados mediante contrato de concessão com a Agencia Nacional de Energia Elétrica - ANEEL. A receita dos concessionários não depende da quantidade de energia transportada, mas unicamente da permanência em serviço das instalações em operação, sob ordens do ONS. Para incentivar a continuidade do serviço, a ANEEL introduziu nos contratos penalidades quando as instalações de transmissão são desligadas, seja por acidente ou para manutenção. No presente trabalho se analisa a relação ANEEL Concessionários à luz do Modelo Principal- Agente. Um modelo para representar o negócio de transmissão é proposto, e realizada uma aplicação tomando por base os dados de um concessionário de grande porte. São analisados os parâmetros de penalização atualmente adotados pela ANEEL, e propostos ajustes nos mesmos, em função da aversão a risco dos concessionários, de modo a minimizar o custo de agência e encontrar o ótimo econômico

Os cerca de 107.000 km de linhas de transmissão existentes no Brasil, nas tensões de 138/230/345/440/500/750 kV (corrente alternada), e 600 kV (corrente continua), atravessam parques nacionais ou estaduais, estradas, rios e parte se encontra com sobrecarga. O aumento da capacidade de carregamento das linhas de transmissão, se feito da forma tradicional, com a substituição ou reforço nas estruturas e fundações, em faixas que cruzam áreas consideradas de preservação ambiental permanente, exige obras adicionais que alteram o meio ambiente e desta forma, com os rigores da atual legislação ambiental, torna inviável tais alterações ou substituição. Uma das formas encontradas é a utilização de novas tecnologias em cabos condutores aéreos. Este trabalho tem a finalidade de pesquisar as necessidades do recondutoramento da linha de transmissão, com a minimização/eliminação dos danos ao meio ambiente. Uma das alternativas encontradas é a utilização de cabos especiais, que por se tratar de nova tecnologia em cabos, e considerando o desconhecimento de seu desempenho efetivo em condições reais, surge a necessidade da verificação de seu comportamento. Este trabalho apresenta a análise de casos no Brasil e o desenvolvimento piloto de um sistema de monitoramento em tempo real, através de medições diretas e indiretas, no trecho de linha de transmissão onde foi instalado um condutor de nova tecnologia, a fim de acompanhar o desempenho das características elétricas e mecânicas do novo condutor. Como resultado final foram validados os valores de projeto da ampliação da capacidade da linha de transmissão, sem impactos ao meio ambiente. / The approximately 107,000 km of transmission lines existing in Brazil, operating at 138 kV, 230 kV, 345 kV, 440 kV, 500 kV, 750 kV(ac) and 600 kV(dc), regularly encounter and cross state or national parks as well as highways, rivers and parks. Due to the ever increasing demand of power most of these transmission lines are at present overloaded. Increasing the loading capacity of these transmission lines in the traditional way (i.e. by substituting or reinforcing the structures and foundations in areas of permanent preservation) require additional works that may alter the environment; thus, making unfeasible the application of such alterations in view of the current strict environmental regulations. One way to cope with such a problem is through the utilization of new technologies applied to cables. Therefore, the objective of this work is to investigate the alternative of reconductoring a transmission line causing a minimum damage (and if possible eliminating this damage) to the environment. One of the alternatives found is the use of special cables which due to its relatively new introduction and technology to the power industry demands a thorough study on issues like the performance and verification of its behavior under real conditions. This work presents the development of a real-time monitoring system through direct and indirect measurements performed on a transmission line segment where a special conductor was installed. During the course of the research the performance of the new conductor regarding its electrical and mechanical characteristics was monitored. The measurements performed showed to be coherent with those obtained during the design of the transmission line.

Os cerca de 107.000 km de linhas de transmissão existentes no Brasil, nas tensões de 138/230/345/440/500/750 kV (corrente alternada), e 600 kV (corrente continua), atravessam parques nacionais ou estaduais, estradas, rios e parte se encontra com sobrecarga. O aumento da capacidade de carregamento das linhas de transmissão, se feito da forma tradicional, com a substituição ou reforço nas estruturas e fundações, em faixas que cruzam áreas consideradas de preservação ambiental permanente, exige obras adicionais que alteram o meio ambiente e desta forma, com os rigores da atual legislação ambiental, torna inviável tais alterações ou substituição. Uma das formas encontradas é a utilização de novas tecnologias em cabos condutores aéreos. Este trabalho tem a finalidade de pesquisar as necessidades do recondutoramento da linha de transmissão, com a minimização/eliminação dos danos ao meio ambiente. Uma das alternativas encontradas é a utilização de cabos especiais, que por se tratar de nova tecnologia em cabos, e considerando o desconhecimento de seu desempenho efetivo em condições reais, surge a necessidade da verificação de seu comportamento. Este trabalho apresenta a análise de casos no Brasil e o desenvolvimento piloto de um sistema de monitoramento em tempo real, através de medições diretas e indiretas, no trecho de linha de transmissão onde foi instalado um condutor de nova tecnologia, a fim de acompanhar o desempenho das características elétricas e mecânicas do novo condutor. Como resultado final foram validados os valores de projeto da ampliação da capacidade da linha de transmissão, sem impactos ao meio ambiente. / The approximately 107,000 km of transmission lines existing in Brazil, operating at 138 kV, 230 kV, 345 kV, 440 kV, 500 kV, 750 kV(ac) and 600 kV(dc), regularly encounter and cross state or national parks as well as highways, rivers and parks. Due to the ever increasing demand of power most of these transmission lines are at present overloaded. Increasing the loading capacity of these transmission lines in the traditional way (i.e. by substituting or reinforcing the structures and foundations in areas of permanent preservation) require additional works that may alter the environment; thus, making unfeasible the application of such alterations in view of the current strict environmental regulations. One way to cope with such a problem is through the utilization of new technologies applied to cables. Therefore, the objective of this work is to investigate the alternative of reconductoring a transmission line causing a minimum damage (and if possible eliminating this damage) to the environment. One of the alternatives found is the use of special cables which due to its relatively new introduction and technology to the power industry demands a thorough study on issues like the performance and verification of its behavior under real conditions. This work presents the development of a real-time monitoring system through direct and indirect measurements performed on a transmission line segment where a special conductor was installed. During the course of the research the performance of the new conductor regarding its electrical and mechanical characteristics was monitored. The measurements performed showed to be coherent with those obtained during the design of the transmission line.

Ao buscar alternativas para interligação entre importantes centros de geração de energia elétrica localizados no Norte do Brasil e centros consumidores no Nordeste e Sudeste, o setor elétrico brasileiro se depara com o desafio de transpor distâncias superiores a 2000 km. A alternativa em corrente contínua já é bastante utilizada, com desempenho satisfatório. Já a transmissão em meia-onda, ainda não utilizada comercialmente em país algum do mundo, é uma alternativa sugerida por alguns artigos como adequada a esse propósito. Este trabalho se propõe a apresentar uma metodologia de comparação econômica entre alternativas de transmissão e aplicá-la à comparação entre a meia-onda e a corrente contínua, utilizando um cenário muito próximo ao brasileiro. Para possibilitar esta comparação, são apresentados detalhes do funcionamento da linha de meia-onda, já que pouco foi publicado sobre o assunto. São mencionados alguns aspectos adversos de seu comportamento transitório e também são descritas etapas de definição de alternativas de transmissão a serem avaliadas. / In order to connect important power generation plants located in Northern region to the major load centers in the Northeast and Southeast parts of the country, the Brazilian electric sector should deal with the challenge of planning transmission systems to cover distances of more than 2000 km. The HVDC transmission alternative, which has shown satisfactory response and performance to also carry bulk power over long distances, is already used in many countries. Still, the half-wavelength power transmission line (HWLL), not yet commercially used in any country, is an alternative suggested by some papers as suitable for this purpose. Thus, the objective of this work is to present a methodology for the economic comparison amongst the transmission alternatives present today, to thereafter apply it to the HWLL and HVDC transmission technologies. To do so, a closest scenario to that of the Brazilian case will be used. In order to perform this comparison, some details of the HWLL operation are explored, since little was published on this subject. Also, some adverse aspects of the HWLL transient behavior as well as the steps for defining the transmission alternatives to be evaluated are presented.

O Brasil é um país de dimensões continentais, onde existe uma considerável distância entre a geração e os principais centros de consumo. Dessa forma, o estudo e desenvolvimento de novas tecnologias de transmissão a longas distâncias é de fundamental importância para o desenvolvimento do país. A solução mais utilizada atualmente é a transmissão em corrente alternada. Entretanto a transmissão em corrente continua também é uma solução viável para longas distâncias. O sistema brasileiro é composto principalmente por linhas 500 kV em corrente alternada (também há 230; 345; 440 e 750 kV), bem como em corrente continua (em ±600 e ±800 kV). O presente estudo apresenta uma solução de transmissão em corrente alternada por linhas de 1000 kV, que se mostrou mais econômico na transmissão de potências superiores a 3.500 MW e distâncias de 1400km. Nos próximos anos, a geração de energia elétrica no Brasil será expandida de forma significativa, ocorrerá um aumento principalmente na geração de energia eólica e solar, localizadas em sua maioria na região Nordeste do país. Esse aumento na geração exigirá a transmissão de grandes blocos de energia elétrica por distâncias significativas, devido à falta de proximidade entre a geração e os principais centros consumidores, que estão localizados no Sudeste. Neste estudo, serão mostradas as etapas de definição de condutor economicamente mais adequado e projeto da geometria da torre. Com base nos dados obtidos, será feita a avaliação do desempenho da linha 1000 kV, durante a operação normal de fluxo de carga, curtos-circuitos e estabilidade. / Brazil, a country of continental proportions, have significant distance between the power generation centers and the main consumer centers. In such way, the study and development of new transmission technologies over long distances is of fundamental importance for the development of the country. Nowadays, the most commonly used solution is alternating current transmission. However, direct current transmission is also a viable solution for long distances. The Brazilian system mainly consists of 500 kV alternating current lines (along with 230, 345, 440 and 750 kV) and direct current lines (± 600 and ± 800 kV). This study provides a solution for transmission in alternating current by lines of 1000 kV, which proved to be more economical in power transmission over 3,500 MW and distances beyond 1400km. In the coming years, the electric power generation in Brazil will expand significantly; a boost will take place mainly in wind and solar power generation, located mostly in the Northeast of the country. This generation expansion will require transmission of large blocks of electric power over considerable distances, due to the lack of proximity between generation sites and main consumer centers located in the Southeast. This study will show the setting stages of the most economically applicable conductor and tower geometry design. Based on the data obtained, the performance of the 1000 kV line will be evaluated during the regular load flow operation, short circuits and stability.

O Brasil é um país de dimensões continentais, onde existe uma considerável distância entre a geração e os principais centros de consumo. Dessa forma, o estudo e desenvolvimento de novas tecnologias de transmissão a longas distâncias é de fundamental importância para o desenvolvimento do país. A solução mais utilizada atualmente é a transmissão em corrente alternada. Entretanto a transmissão em corrente continua também é uma solução viável para longas distâncias. O sistema brasileiro é composto principalmente por linhas 500 kV em corrente alternada (também há 230; 345; 440 e 750 kV), bem como em corrente continua (em ±600 e ±800 kV). O presente estudo apresenta uma solução de transmissão em corrente alternada por linhas de 1000 kV, que se mostrou mais econômico na transmissão de potências superiores a 3.500 MW e distâncias de 1400km. Nos próximos anos, a geração de energia elétrica no Brasil será expandida de forma significativa, ocorrerá um aumento principalmente na geração de energia eólica e solar, localizadas em sua maioria na região Nordeste do país. Esse aumento na geração exigirá a transmissão de grandes blocos de energia elétrica por distâncias significativas, devido à falta de proximidade entre a geração e os principais centros consumidores, que estão localizados no Sudeste. Neste estudo, serão mostradas as etapas de definição de condutor economicamente mais adequado e projeto da geometria da torre. Com base nos dados obtidos, será feita a avaliação do desempenho da linha 1000 kV, durante a operação normal de fluxo de carga, curtos-circuitos e estabilidade. / Brazil, a country of continental proportions, have significant distance between the power generation centers and the main consumer centers. In such way, the study and development of new transmission technologies over long distances is of fundamental importance for the development of the country. Nowadays, the most commonly used solution is alternating current transmission. However, direct current transmission is also a viable solution for long distances. The Brazilian system mainly consists of 500 kV alternating current lines (along with 230, 345, 440 and 750 kV) and direct current lines (± 600 and ± 800 kV). This study provides a solution for transmission in alternating current by lines of 1000 kV, which proved to be more economical in power transmission over 3,500 MW and distances beyond 1400km. In the coming years, the electric power generation in Brazil will expand significantly; a boost will take place mainly in wind and solar power generation, located mostly in the Northeast of the country. This generation expansion will require transmission of large blocks of electric power over considerable distances, due to the lack of proximity between generation sites and main consumer centers located in the Southeast. This study will show the setting stages of the most economically applicable conductor and tower geometry design. Based on the data obtained, the performance of the 1000 kV line will be evaluated during the regular load flow operation, short circuits and stability.

Ao buscar alternativas para interligação entre importantes centros de geração de energia elétrica localizados no Norte do Brasil e centros consumidores no Nordeste e Sudeste, o setor elétrico brasileiro se depara com o desafio de transpor distâncias superiores a 2000 km. A alternativa em corrente contínua já é bastante utilizada, com desempenho satisfatório. Já a transmissão em meia-onda, ainda não utilizada comercialmente em país algum do mundo, é uma alternativa sugerida por alguns artigos como adequada a esse propósito. Este trabalho se propõe a apresentar uma metodologia de comparação econômica entre alternativas de transmissão e aplicá-la à comparação entre a meia-onda e a corrente contínua, utilizando um cenário muito próximo ao brasileiro. Para possibilitar esta comparação, são apresentados detalhes do funcionamento da linha de meia-onda, já que pouco foi publicado sobre o assunto. São mencionados alguns aspectos adversos de seu comportamento transitório e também são descritas etapas de definição de alternativas de transmissão a serem avaliadas. / In order to connect important power generation plants located in Northern region to the major load centers in the Northeast and Southeast parts of the country, the Brazilian electric sector should deal with the challenge of planning transmission systems to cover distances of more than 2000 km. The HVDC transmission alternative, which has shown satisfactory response and performance to also carry bulk power over long distances, is already used in many countries. Still, the half-wavelength power transmission line (HWLL), not yet commercially used in any country, is an alternative suggested by some papers as suitable for this purpose. Thus, the objective of this work is to present a methodology for the economic comparison amongst the transmission alternatives present today, to thereafter apply it to the HWLL and HVDC transmission technologies. To do so, a closest scenario to that of the Brazilian case will be used. In order to perform this comparison, some details of the HWLL operation are explored, since little was published on this subject. Also, some adverse aspects of the HWLL transient behavior as well as the steps for defining the transmission alternatives to be evaluated are presented.