Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-06-29T11:44:44Z No. of bitstreams: 1 thiagosenradossantos.pdf: 1984679 bytes, checksum: 2ff29c748a0b456a4fc8b5df3e4ed994 (MD5) / Approved for entry into archive by Diamantino Mayra (mayra.diamantino@ufjf.edu.br) on 2016-07-05T14:38:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 thiagosenradossantos.pdf: 1984679 bytes, checksum: 2ff29c748a0b456a4fc8b5df3e4ed994 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-05T14:38:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thiagosenradossantos.pdf: 1984679 bytes, checksum: 2ff29c748a0b456a4fc8b5df3e4ed994 (MD5) Previous issue date: 2012-08-27 / Este trabalho propõe o desenvolvimento de um fluxo de potência continuado para análise de sistemas desequilibrados, denominado Fluxo de Potência Continuado a Quatro Condutores (FPCQ). A ferramenta proposta possibilita a representação explícita de cabos neutros e aterramentos, a representação de desequilíbrios tanto em cargas como em outros componentes das redes, de tal forma que a operação desbalanceada pode ser simulada. A metodologia proposta é aplicada em sistemas elétricos de distribuição e análises são realizadas. A metodologia proposta utiliza como base a estrutura do Método de Injeção de Correntes a Quatro Condutores, aproveitando algumas de suas características. Para o processo de continuação foi definida e implementada uma única etapa de execução, utilizando-se equações adicionais para considerar o incremento do carregamento ou a tensão como parâmetros de continuação. As equações de alguns equipamentos foram redefinidas a fim de ser possível a consideração do incremento do carregamento do sistema como variável. A ferramenta desenvolvida permite analisar diversas configurações de sistemas, sejam equilibrados ou desequilibrados, representação de ramais monofásicos e/ou bifásicos e diversas combinações de cargas, bem como a consideração explícita de cabos neutros e aterramentos. O FPCQ permite verificar questões de estabilidade estática de tensão em sistemas trifásicos a partir dos resultados de curvas de perfil de tensão em função carregamento e da determinação do ponto de colapso ou da margem de carregamento do sistema. Permite verificar os efeitos dos desequilíbrios dos sistemas e os impactos de sua representação detalhada nos resultados do fluxo de potência continuado. Como exemplo, a influência do aumento de carga nas tensões de neutro pode ser analisada. Os resultados obtidos pela metodologia proposta com representação trifásica e com representação apenas de sequência positiva foram comparados, com o objetivo de mostrar a importância de representar os sistemas com modelos mais precisos. Espera-se que a ferramenta desenvolvida permita realizar análises mais completas, especialmente em sistemas de distribuição, aumentando a qualidade dos resultados. / This work proposes the development of a continuation power flow technique (FPCQ) for unbalanced distribution systems. The proposed tool allows the explicit representation of the neutral cables and grounding, the representation of imbalances for both the loads and the network components in such a way that unbalanced operation can be simulated. The application of the present methodology in electrical distribution systems is carried out and analyzed. The proposed methodology is based on the structure of the Four Conductors Current Injection Method, taking advantage of some of its features. For the continuation power flow process, a single stage off implementation was defined and implemented, using additional equations to consider either the load increase or the voltage as a continuation parameter. Some equipment models were redefined to consider the load increase as a state variable. The proposed tool is able to analyze systems having single-phase, double-phase or three-phase lines, to represent the existing connections of balanced or unbalanced loads as well as its neutral and ground connections. The FPCQ allows checking static voltage stability considering the three-phase models adopted from the curves of voltages as a function of the load. The impacts of the detailed representation in the continuation power flow technique can now be analyzed. As an example, the influence of the load increase on the neutral voltages was possible to be analyzed. The results using the proposed methodology were compared to the ones obtained using the positive sequence approach in order to show the importance of representing the power systems using more accurate models. It is expected that the proposed tool will be useful one to perform simulations in distribution systems improving the quality of the results.

Nesta tese de doutorado, a estabilidade a pequenas perturbações é estudada sob a ótica dos sistemas de distribuição de energia elétrica com geradores síncronos distribuídos. Duas peculiaridades específicas destes sistemas são abordadas: o desequilíbrio da carga e da rede e a proximidade das cargas aos geradores. Em relação ao primeiro tópico, duas abor dagens são propostas para o estudo de estabilidade a pequenas perturbações em sistemas com desequilíbrio da carga, uma delas baseada na estimação modal a partir de dados obtidos através de medições ou simulações no domínio do tempo, e a outra baseada na modelagem fasorial do sistema com desequilíbrio da carga e posterior linearização do sistema algébrico-diferencial não-linear obtido. Em relação ao segundo tópico, constatam-se nesta tese que as oscilações eletromecânicas podem induzir certos fenômenos de qualidade de energia, notadamente as flutuações de tensão. Nesta tese, uma estrutura é proposta e critérios são definidos para o estudo destas flutuações induzidas por problemas tipicamente relacionados à estabilidade, considerando o estudo de perturbações isoladas e também o estudo estatístico de perturbações. Através desta análise, é proposto também um procedimento de projeto de controladores de amortecimento com critérios bem definidos para auxiliar na mitigação destas flutuações de tensão induzidas por oscilações eletromecânicas. Tal procedimento de projeto é complementar aos índices de desempenho do sistema dinâmico tipicamente utilizados para o projeto destes controladores em sistemas de transmissão. Os significativos avanços em ambos os tópicos abordados abriram um vasto campo de trabalho a ser estudado do ponto de vista da estabilidade a pequenas perturbações de sistemas de distribuição com geradores síncronos distribuídos. / In this thesis, the small-signal stability is studied from the perspective of power distribution systems with distributed synchronous generators. Two specific peculiarities of these systems are addressed: the load and network unbalance, and the proximity of loads to generators. Regarding the first topic, two approaches are proposed to the small-signal stability study of power systems with load unbalance, one based on modal estimation through data obtained from measurements or time-domain simulations, and another one based on a phasorial model of the system with load unbalance and later linearization of the differential-algebraic nonlinear system obtained. Regarding to the second topic, it is observed in this thesis that electromechanical oscillations can induce certain power quality phenomena, notably voltage fluctuations. In this thesis, a structure is proposed and criteria are defined to the study of these fluctuations induced by typical stability problems, considering the study of isolated perturbations and also the statistical study of perturbations. Through this analysis, a procedure for the design of power system stabilizers with clearly defined criteria is also proposed to assist in mitigating the voltage fluctuations induced by electromechanical oscillations. This design procedure is complementary to the stability criteria currently used in the design of power system stabilizers for power transmission systems. The significant advances in both studied topics have also opened a large research field related to the small-signal stability of power distribution systems with distributed synchronous generators.

Nesta tese de doutorado, a estabilidade a pequenas perturbações é estudada sob a ótica dos sistemas de distribuição de energia elétrica com geradores síncronos distribuídos. Duas peculiaridades específicas destes sistemas são abordadas: o desequilíbrio da carga e da rede e a proximidade das cargas aos geradores. Em relação ao primeiro tópico, duas abor dagens são propostas para o estudo de estabilidade a pequenas perturbações em sistemas com desequilíbrio da carga, uma delas baseada na estimação modal a partir de dados obtidos através de medições ou simulações no domínio do tempo, e a outra baseada na modelagem fasorial do sistema com desequilíbrio da carga e posterior linearização do sistema algébrico-diferencial não-linear obtido. Em relação ao segundo tópico, constatam-se nesta tese que as oscilações eletromecânicas podem induzir certos fenômenos de qualidade de energia, notadamente as flutuações de tensão. Nesta tese, uma estrutura é proposta e critérios são definidos para o estudo destas flutuações induzidas por problemas tipicamente relacionados à estabilidade, considerando o estudo de perturbações isoladas e também o estudo estatístico de perturbações. Através desta análise, é proposto também um procedimento de projeto de controladores de amortecimento com critérios bem definidos para auxiliar na mitigação destas flutuações de tensão induzidas por oscilações eletromecânicas. Tal procedimento de projeto é complementar aos índices de desempenho do sistema dinâmico tipicamente utilizados para o projeto destes controladores em sistemas de transmissão. Os significativos avanços em ambos os tópicos abordados abriram um vasto campo de trabalho a ser estudado do ponto de vista da estabilidade a pequenas perturbações de sistemas de distribuição com geradores síncronos distribuídos. / In this thesis, the small-signal stability is studied from the perspective of power distribution systems with distributed synchronous generators. Two specific peculiarities of these systems are addressed: the load and network unbalance, and the proximity of loads to generators. Regarding the first topic, two approaches are proposed to the small-signal stability study of power systems with load unbalance, one based on modal estimation through data obtained from measurements or time-domain simulations, and another one based on a phasorial model of the system with load unbalance and later linearization of the differential-algebraic nonlinear system obtained. Regarding to the second topic, it is observed in this thesis that electromechanical oscillations can induce certain power quality phenomena, notably voltage fluctuations. In this thesis, a structure is proposed and criteria are defined to the study of these fluctuations induced by typical stability problems, considering the study of isolated perturbations and also the statistical study of perturbations. Through this analysis, a procedure for the design of power system stabilizers with clearly defined criteria is also proposed to assist in mitigating the voltage fluctuations induced by electromechanical oscillations. This design procedure is complementary to the stability criteria currently used in the design of power system stabilizers for power transmission systems. The significant advances in both studied topics have also opened a large research field related to the small-signal stability of power distribution systems with distributed synchronous generators.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-25T18:26:00Z No. of bitstreams: 1 ricardovioldossantos.pdf: 2585437 bytes, checksum: 897e63c2118d5c0e74581bbdb80ccb38 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-26T12:23:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ricardovioldossantos.pdf: 2585437 bytes, checksum: 897e63c2118d5c0e74581bbdb80ccb38 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-26T12:23:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ricardovioldossantos.pdf: 2585437 bytes, checksum: 897e63c2118d5c0e74581bbdb80ccb38 (MD5) Previous issue date: 2015-08-27 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Buscando corrigir aspectos relacionados à qualidade de energia, bancos de capacitores em derivação são utilizados em alimentadores primários dos sistemas de distribuição. A busca pela melhor forma de alocação constitui um problema complexo de natureza matemática combinatória, ao incluir critérios técnicos conflitantes e restrições do sistema. Este problema não tem solução trivial, tornando-se importante a formulação de metodologias para auxiliar nessa tarefa. Neste trabalho, é proposta uma metodologia para alocação de bancos de capacitores em derivação em nós do sistema elétrico, com possibilidade de alocação desequilibrada, considerando sua natureza discreta, com objetivo de minimizar desequilíbrios de tensão e custos de alocação, baseada em aplicação de algoritmo genético. Foram consideradas também restrições tais como limites de correntes nos alimentadores, limites de tensão para a conformidade com as faixas adequadas de tensão padronizadas pelos órgãos competentes e a disponibilidade de bancos. / Seeking for correcting issues related to power quality, shunt capacitor banks are used in primary feeders of distribution systems. The search for the best allocation is a complex problem of combinatorial mathematical nature, including conflicting technical criteria and constraints of the system. This problem has nontrivial solution, making important the development of methodologies to assist in this task. In this work, it is proposed a methodology for allocation of shunt capacitor banks in electric system nodes, with the possibility of unbalanced allocation, considering its discrete nature, with the purpose of minimizing voltage imbalances and allocating costs, based on genetic algorithm application. Restrictions such as limits of current feeders, voltage limits for compliance with the appropriate standard voltage ranges and the availability of capacitor banks were considered.