Sendo as interrupções, os afundamentos de tensão e as sobretensões distúrbios de Qualidade de Energia Elétrica (QEE) com potencial de grande impacto econômico, estudos que procuram alternativas de mitigação de seus efeitos ou prevenção de sua ocorrência têm sido amplamente realizados nas últimas décadas. Uma das metodologias de avaliação de sua ocorrência é realizada pela predição, que geralmente se concentra em simulações de faltas em parcelas de sistemas elétricos de potência. Nos Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional (PRODIST), encontra-se a denominação geral de Variações de Tensão de Curta Duração (VTCD) para estes três tipos de distúrbios, os quais podem ser classificados tanto por sua magnitude quanto por sua duração. Nesse contexto, este trabalho avalia pela predição a influência exercida pela conexão e o aterramento do neutro de transformadores trifásicos nas quantidades de VTCD, especialmente de afundamentos de tensão, e no valor do índice Fator de Impacto (FI) do PRODIST, que são observados em um nó com conexão a um consumidor industrial Realizam-se estudos de caso sobre um sistema de potência simulado no software Alternative Transients Program (ATP), o qual possui dois transformadores em sua rede: um transformador da subestação e outro na entrada do nó do consumidor industrial. Consideram-se duas conexões possíveis para o transformador de entrada, e aplica-se uma resistência de aterramento para o neutro de ambos os transformadores em cada caso, alteram-se o seu valor. Verificam-se as tensões no nó do consumidor industrial de duas formas diferentes: tensões fase-terra e tensões fase-fase. Observa-se, assim, que há diferenças para estas quantidades e para o valor do FI devidas à forma de conexão do transformador de entrada, valor da resistência de aterramento de neutro de ambos os transformadores e formas de verificação das tensões. / Since interruptions, voltage sags and overvoltages are Power Quality (PQ) disturbances with great economic impact potential, studies that seek alternatives to mitigate its effects or to prevent its occurrence have been done widely in the last decades. One of the methodologies to assess its occurrence is performed by prediction, which usually focuses on power systems fault simulations. In the Brazilian norm of PQ, there is the general designation short duration voltage variation (VTCD) for these three types of disturbances, which are classified both in terms of magnitude and duration. In this context, this work assess by the prediction the influence of three-phase transformers winding connection and neutral grounding in the quantities of VTCD, especially voltage sags, and in the index value Impact Factor (FI) of the Brazilian regulation standard, which are observed in a node with connection to an industrial consumer. The case studies are performed on a simulated power system in the Alternative Transients Program (ATP), which has two transformers in its network: one substation transformer and another at entrance of the industrial consumer node. Two possible winding connections are considered for the entrance transformer, and a ground resistance is applied to the neutral of both transformers in each case, being changed their value. Voltages in the industrial consumer node are verified by two different ways: phase-to-ground voltages and phase-to-phase voltages. It is observed that there are differences for these quantities and for the value of the FI due to the winding connection of the entrance transformer, the value of the neutral ground resistance of both transformers and the ways of voltage verification.

Os afundamentos de tensão são distúrbios que afetam grandemente a qualidade da energia fornecida aos consumidores, se mostrando especialmente danosos para os consumidores industriais que dependem de tensões em níveis adequados para a continuidade de seus processos de fabricação. O desempenho das redes elétricas frente aos afundamentos de tensão é usualmente mensurado através de indicadores, que dentre outros propósitos, fornecem as informações necessárias ao planejamento de ações voltadas à mitigação dos efeitos dos afundamentos de tensão causados por faltas. Em geral, as regiões da rede vulneráveis a este tipo de distúrbio são identificadas através de medições em pontos de interesse ao longo da rede. No entanto, esta abordagem se mostra restritiva, pois abrange áreas pontuais e intervalos de tempo pouco representativos. Neste contexto, o presente trabalho propõe uma metodologia para estimar os indicadores de afundamentos de tensão, utilizando medições em um único terminal da rede. A técnica é baseada na determinação da localização das faltas para estimar as magnitudes dos afundamentos em todos os nós da rede. Estas informações são utilizadas para caracterizar o desempenho dos sistemas de distribuição em relação aos afundamentos de tensão que ocorrem em um dado período de estudo. A validação da metodologia foi efetuada a partir de simulações de faltas nos sistemas testes IEEE 13 nós e 34 nós. Os testes incluem a análise da sensibilidade da técnica frente a variações no carregamento da rede, considerando diversos cenários de faltas. / Voltage sags are disturbances that greatly affect the power quality supplied to customers and are especially damaging to industrial customers which rely on adequate voltage levels for the continuity of manufacturing processes. Electrical networks’ performance against voltage sags is usually measured by indices that among other purposes, provide the necessary information for planning actions aiming to mitigate the effects of voltage sags caused by faults. In general, areas vulnerable to this type of disturbance are identified by measurements at points of interest along the network. However, this approach is restrictive, since it covers punctual areas and reduced time intervals. In this context, this work proposes a methodology for estimating voltage sags indices using measurements at a single terminal. The technique is based on the fault location to estimate the magnitudes of voltage sags in all network nodes. This information is used to evaluate the performance of distribution systems in relation to the occurrence of voltage sags in a given period of study. The method’s validation was performed by fault simulations in the IEEE 13 node and 34 node test systems. The tests include a sensitivity analysis considering load variation and several fault scenarios.

Sendo as interrupções, os afundamentos de tensão e as sobretensões distúrbios de Qualidade de Energia Elétrica (QEE) com potencial de grande impacto econômico, estudos que procuram alternativas de mitigação de seus efeitos ou prevenção de sua ocorrência têm sido amplamente realizados nas últimas décadas. Uma das metodologias de avaliação de sua ocorrência é realizada pela predição, que geralmente se concentra em simulações de faltas em parcelas de sistemas elétricos de potência. Nos Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional (PRODIST), encontra-se a denominação geral de Variações de Tensão de Curta Duração (VTCD) para estes três tipos de distúrbios, os quais podem ser classificados tanto por sua magnitude quanto por sua duração. Nesse contexto, este trabalho avalia pela predição a influência exercida pela conexão e o aterramento do neutro de transformadores trifásicos nas quantidades de VTCD, especialmente de afundamentos de tensão, e no valor do índice Fator de Impacto (FI) do PRODIST, que são observados em um nó com conexão a um consumidor industrial Realizam-se estudos de caso sobre um sistema de potência simulado no software Alternative Transients Program (ATP), o qual possui dois transformadores em sua rede: um transformador da subestação e outro na entrada do nó do consumidor industrial. Consideram-se duas conexões possíveis para o transformador de entrada, e aplica-se uma resistência de aterramento para o neutro de ambos os transformadores em cada caso, alteram-se o seu valor. Verificam-se as tensões no nó do consumidor industrial de duas formas diferentes: tensões fase-terra e tensões fase-fase. Observa-se, assim, que há diferenças para estas quantidades e para o valor do FI devidas à forma de conexão do transformador de entrada, valor da resistência de aterramento de neutro de ambos os transformadores e formas de verificação das tensões. / Since interruptions, voltage sags and overvoltages are Power Quality (PQ) disturbances with great economic impact potential, studies that seek alternatives to mitigate its effects or to prevent its occurrence have been done widely in the last decades. One of the methodologies to assess its occurrence is performed by prediction, which usually focuses on power systems fault simulations. In the Brazilian norm of PQ, there is the general designation short duration voltage variation (VTCD) for these three types of disturbances, which are classified both in terms of magnitude and duration. In this context, this work assess by the prediction the influence of three-phase transformers winding connection and neutral grounding in the quantities of VTCD, especially voltage sags, and in the index value Impact Factor (FI) of the Brazilian regulation standard, which are observed in a node with connection to an industrial consumer. The case studies are performed on a simulated power system in the Alternative Transients Program (ATP), which has two transformers in its network: one substation transformer and another at entrance of the industrial consumer node. Two possible winding connections are considered for the entrance transformer, and a ground resistance is applied to the neutral of both transformers in each case, being changed their value. Voltages in the industrial consumer node are verified by two different ways: phase-to-ground voltages and phase-to-phase voltages. It is observed that there are differences for these quantities and for the value of the FI due to the winding connection of the entrance transformer, the value of the neutral ground resistance of both transformers and the ways of voltage verification.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao alessandro ramos.pdf: 3510857 bytes, checksum: 4f913faa66790fd0df082b0105f19a77 (MD5) Previous issue date: 2009-09-21 / This work presents an impact analysis of the fault impedance and distributed ge- neration on the amplitude and annual average quantity of voltage sags in sensitive end-users. Phase-to-ground solid and non-solid faults were simulated in 62 transmission lines at 230, 138, 69 and 13.8 kV, which made part of the electrical system of the municipality of Goiânia, the capital city of the Goiás State, Brazil. For each fault position, a resistive fault impedance was considered. This impedance was considered equal to 0, 2, 5, 10, or 15  or even random. In this case, each one of the mentioned impedance values has a specific probability to occur. The voltage-behind-reactance synchronous machine model was used to model the distributed generation units. The analysis here described is based on simulation results obtained through the Fault Position Method in combination with the Monte Carlo Method. The faults were si-mulated through a frequency-domain fault simulation software called ANAFAS. In order to overcome some limitations and increase the flexibility of the simulation tool, a computational program, called ANAFAS-GUI, was developed in Java language. This program allows the automatic simulation of several cases, with different fault characteristics, by running ANAFAS in background mode. The Monte Carlo Method was implemented in MATLAB. Thus, an efficient computational tool has resulted from the combination of the developed computational tools for the purposes of this work. The main simulation results are the tenden-cy and probability density curves of the voltage sags and their classes. From the results it can be concluded that, if the fault impedance is considered as being a random variable, then the predict voltage sags quantity and severity at the sensitive end-user bus are more accurate when compared to the cases in which this impedance is not considered as such. It can also be concluded that, the connection of a distributed generation unit next to the sensitive end-user bus may result in a decreasing of the voltage sags quantity and severity at this bus, depending on the rated power of the unit / Este trabalho apresenta os impactos da impedância de falta e da geração distribuí-da na amplitude e quantidade média anual de afundamentos de tensão em consumidores sen-síveis. Foram simuladas faltas fase-terra sólidas e não sólidas em 62 linhas de 230, 138, 69 e 13,8 kV, as quais fazem parte do sistema elétrico do município de Goiânia, capital do Estado de Goiás, Brasil. Para cada posição de falta, uma impedância de falta resistiva foi considera-da. Esta impedância foi considerada igual a 0, 2, 5, 10 ou 15 Ω, ou mesmo aleatória. Neste caso, cada um dos valores de impedância mencionados tem uma probabilidade específica de ocorrer. O modelo de gerador síncrono fonte de tensão atrás de uma reatância , foi utilizado para a modelagem das unidades de geração distribuída. A análise descrita aquí é baseada em resultados de simulação obtidos através da combinação do Método das Posições de Falta e o Método de Monte Carlo. As faltas foram simuladas através de um software de simulação de faltas no domínio da frequência chamado ANAFAS. Visando eliminar algumas limitações e aumentar a flexibilidade deste software, um programa computacional, chamado ANAFAS-GUI, foi desenvolvido em linguagem JAVA. Este programa permite a simulação automática de diversos casos, com diferentes características de faltas, pela execução do ANAFAS em modo background. O método de Monte Carlo foi implementado em MATLAB. Assim, uma eficiênte ferramenta computacional resultou da combinação da ferramenta computacional desenvolvida e a ferramenta utilizada neste trabalho. Os resultados de simulação são apresen-tados através das curvas de tendência e de densidade de probabilidade dos afundamentos e de suas classes. A partir dos resultados pode-se concluir que, se a impedância de falta é conside-rada como sendo uma variável aleatória, então a quantidade e severidade dos afundamentos de tensão previstos em barras de consumidores sensíveis serão mais precisos quando compa-rados com os casos no qual esta impedância não é considerada como tal. Também pode ser concluído que, a conexão de unidades de geração distribuída próxima a barra de consumido-res sensíveis pode resultar em um decréscimo da quantidade e severidade dos afundamentos de tensão nesta barra, dependendo da potência nominal da unidade

Sendo as interrupções, os afundamentos de tensão e as sobretensões distúrbios de Qualidade de Energia Elétrica (QEE) com potencial de grande impacto econômico, estudos que procuram alternativas de mitigação de seus efeitos ou prevenção de sua ocorrência têm sido amplamente realizados nas últimas décadas. Uma das metodologias de avaliação de sua ocorrência é realizada pela predição, que geralmente se concentra em simulações de faltas em parcelas de sistemas elétricos de potência. Nos Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional (PRODIST), encontra-se a denominação geral de Variações de Tensão de Curta Duração (VTCD) para estes três tipos de distúrbios, os quais podem ser classificados tanto por sua magnitude quanto por sua duração. Nesse contexto, este trabalho avalia pela predição a influência exercida pela conexão e o aterramento do neutro de transformadores trifásicos nas quantidades de VTCD, especialmente de afundamentos de tensão, e no valor do índice Fator de Impacto (FI) do PRODIST, que são observados em um nó com conexão a um consumidor industrial Realizam-se estudos de caso sobre um sistema de potência simulado no software Alternative Transients Program (ATP), o qual possui dois transformadores em sua rede: um transformador da subestação e outro na entrada do nó do consumidor industrial. Consideram-se duas conexões possíveis para o transformador de entrada, e aplica-se uma resistência de aterramento para o neutro de ambos os transformadores em cada caso, alteram-se o seu valor. Verificam-se as tensões no nó do consumidor industrial de duas formas diferentes: tensões fase-terra e tensões fase-fase. Observa-se, assim, que há diferenças para estas quantidades e para o valor do FI devidas à forma de conexão do transformador de entrada, valor da resistência de aterramento de neutro de ambos os transformadores e formas de verificação das tensões. / Since interruptions, voltage sags and overvoltages are Power Quality (PQ) disturbances with great economic impact potential, studies that seek alternatives to mitigate its effects or to prevent its occurrence have been done widely in the last decades. One of the methodologies to assess its occurrence is performed by prediction, which usually focuses on power systems fault simulations. In the Brazilian norm of PQ, there is the general designation short duration voltage variation (VTCD) for these three types of disturbances, which are classified both in terms of magnitude and duration. In this context, this work assess by the prediction the influence of three-phase transformers winding connection and neutral grounding in the quantities of VTCD, especially voltage sags, and in the index value Impact Factor (FI) of the Brazilian regulation standard, which are observed in a node with connection to an industrial consumer. The case studies are performed on a simulated power system in the Alternative Transients Program (ATP), which has two transformers in its network: one substation transformer and another at entrance of the industrial consumer node. Two possible winding connections are considered for the entrance transformer, and a ground resistance is applied to the neutral of both transformers in each case, being changed their value. Voltages in the industrial consumer node are verified by two different ways: phase-to-ground voltages and phase-to-phase voltages. It is observed that there are differences for these quantities and for the value of the FI due to the winding connection of the entrance transformer, the value of the neutral ground resistance of both transformers and the ways of voltage verification.

O avanço crescente da tecnologia nos processos industriais atuais, bem como o elevado grau de interação de equipamentos e processos, provocou o aumento da sua sensibilidade a variações de energia, ou o aumento do grau de sensibilidade de algumas cargas industriais, o que gera interrupções de produção industrial. Essas, ocasionadas por problemas de qualidade de energia, levam a diversos fatores indesejáveis às indústrias, tais como: perdas de produção, perdas de faturamento, perda de matéria-prima, uso irracional de energia, dentre outros. Um processo têxtil apresenta grandes perdas de produção quando ocorrem esses eventos. Esta dissertação apresenta uma série seqüencial de procedimentos técnicos adotados experimentalmente em duas plantas de fiação sintética, para mitigar o impacto da qualidade de energia numa indústria química-têxtil. O problema de qualidade de energia estudado foi a variação de tensão de curta duração (VTCD), especificamente os afundamentos de tensão, sobre uma carga crítica. Quando esses eventos ocorriam, havia um grande volume de perdas no processo, em função da descontinuidade operacional provocada por esses afundamentos de tensão. Por meio de procedimentos foi possível identificar a carga crítica, no caso, os conversores estáticos de freqüência utilizados amplamente nesse processo. Uma vez identificada essa carga, foi possível a realização de intervenções objetivando reduzir a sua sensibilidade. Dois experimentos realizados através de um painel que simulou a situação do processo, com testes de afundamentos de tensão em conversores estáticos de freqüência, além de outros trabalhos experimentais utilizados como referências nessa dissertação, serviram como complemento para a conclusão. As intervenções realizadas tiveram como conseqüência a melhoria de qualidade do produto, aumento da produtividade, além de grande retorno financeiro. / The increasing evolution of technology in the current industrial processes, as well as the high interaction degree of equipment items and processes, have caused the increase in their sensitivity to voltage variations. The increase of sensitivity in some industrial loads generates interruptions in the industrial production. That happens due to power quality problems, which causes many undesired effects to the industries, such as losses in production, invoicing and raw material, unreasonable use of energy, among others. A textile process presents large production losses whenever these events in the process occur. This dissertation presents a sequence of technical procedures adopted experimentally in two yarn plants, to mitigate and reduce the impact of power quality problems in the chemical textile plant. The problem of power quality studied was short duration voltage variations, specifically the voltage sags. These events lead to a big volume of loss in the process, by operational disruption of sensitivity loads provoked by the voltage sags. By means of the proposed procedures it was possible to identify the critical load, in this case the ASD (Adjustable Speed Drive), a kind of load used extensively in the textile process; once identified this load, it was possible to carry out interventions aiming at the reduction of loads sensitivities. Two experiences were realized through a panel that simulated the process, by applying voltage sags to the drivers - ASD (Adjustable Speed Drive). Besides that other research works surveyed to complement and conclude this dissertation. The interventions realized have had as consequence the improvement in the product quality, increasing productivity, as well as an excellent payback.

Nesta dissertação, é apresentada uma metodologia para cálculo de afundamentos de tensão na presença de fontes alternativas de energia. Um método para determinar o grau de influência da reatância de outras unidades geradoras conectadas ao sistema elétrico no que se refere a afundamentos de tensão é desenvolvido. É utilizada a matriz impedância de barras – Zbus para a obtenção de expressões analíticas para a magnitude de afundamentos de tensão causados por faltas na rede. Uma análise matemática das expressões obtidas e uma análise de sensibilidade são feitas com observações acerca das características propiciadas pela inserção de novas fontes de geração. As expressões analíticas são utilizadas para classificar as barras quanto ao número de afundamentos causados por faltas trifásicas e fase-terra em todas as barras do sistema. De maneira similar, a alocação de uma unidade de geração específica é feita com o objetivo de reduzir o número de afundamentos de tensão observados na rede. As expressões em termos da reatância do gerador são usadas na solução de um conjunto de inequações observando a necessidade da manutenção de níveis mínimos aceitáveis de tensão requisitados por cargas sensíveis, a relação entre a reatância do novo gerador e sua capacidade de mitigação de afundamentos fica evidenciada. / This work presents a methodology for voltage sags analysis in the presence of alternative energy sources. The method determines the degree of influence of the reactance from the new generating units connected to the electrical system with regard to voltage sags magnitudes. The impedance matrix – Zbus is used to obtain analytical expressions voltage sags magnitude caused by faults in the grid. A mathematical analysis of the obtained expressions and a sensitivity analysis are made with observations about the characteristics afforded by the inclusion of new generation sources. The analytical expressions are used to rank the bars as the number of sags caused by three-phase and phase to ground faults on all system buses. Similarly, the allocation of a specific generation unit is done in order to reduce the number of voltage sags over the grid. The expressions in terms of the generator reactance are used on solving a set of inequalities, observing the need to maintain minimum acceptable voltage levels required by sensitive loads, the relationship between the reactance of the new generator and its sag mitigation capability is evidenced.

O avanço crescente da tecnologia nos processos industriais atuais, bem como o elevado grau de interação de equipamentos e processos, provocou o aumento da sua sensibilidade a variações de energia, ou o aumento do grau de sensibilidade de algumas cargas industriais, o que gera interrupções de produção industrial. Essas, ocasionadas por problemas de qualidade de energia, levam a diversos fatores indesejáveis às indústrias, tais como: perdas de produção, perdas de faturamento, perda de matéria-prima, uso irracional de energia, dentre outros. Um processo têxtil apresenta grandes perdas de produção quando ocorrem esses eventos. Esta dissertação apresenta uma série seqüencial de procedimentos técnicos adotados experimentalmente em duas plantas de fiação sintética, para mitigar o impacto da qualidade de energia numa indústria química-têxtil. O problema de qualidade de energia estudado foi a variação de tensão de curta duração (VTCD), especificamente os afundamentos de tensão, sobre uma carga crítica. Quando esses eventos ocorriam, havia um grande volume de perdas no processo, em função da descontinuidade operacional provocada por esses afundamentos de tensão. Por meio de procedimentos foi possível identificar a carga crítica, no caso, os conversores estáticos de freqüência utilizados amplamente nesse processo. Uma vez identificada essa carga, foi possível a realização de intervenções objetivando reduzir a sua sensibilidade. Dois experimentos realizados através de um painel que simulou a situação do processo, com testes de afundamentos de tensão em conversores estáticos de freqüência, além de outros trabalhos experimentais utilizados como referências nessa dissertação, serviram como complemento para a conclusão. As intervenções realizadas tiveram como conseqüência a melhoria de qualidade do produto, aumento da produtividade, além de grande retorno financeiro. / The increasing evolution of technology in the current industrial processes, as well as the high interaction degree of equipment items and processes, have caused the increase in their sensitivity to voltage variations. The increase of sensitivity in some industrial loads generates interruptions in the industrial production. That happens due to power quality problems, which causes many undesired effects to the industries, such as losses in production, invoicing and raw material, unreasonable use of energy, among others. A textile process presents large production losses whenever these events in the process occur. This dissertation presents a sequence of technical procedures adopted experimentally in two yarn plants, to mitigate and reduce the impact of power quality problems in the chemical textile plant. The problem of power quality studied was short duration voltage variations, specifically the voltage sags. These events lead to a big volume of loss in the process, by operational disruption of sensitivity loads provoked by the voltage sags. By means of the proposed procedures it was possible to identify the critical load, in this case the ASD (Adjustable Speed Drive), a kind of load used extensively in the textile process; once identified this load, it was possible to carry out interventions aiming at the reduction of loads sensitivities. Two experiences were realized through a panel that simulated the process, by applying voltage sags to the drivers - ASD (Adjustable Speed Drive). Besides that other research works surveyed to complement and conclude this dissertation. The interventions realized have had as consequence the improvement in the product quality, increasing productivity, as well as an excellent payback.

The thesis deals with the application of compensators andswitches based on power electronics in AC transmission anddistribution systems. The objective of the studieddevices/equipment is the power flow and voltage control intransmission systems and the mitigation of voltage sags andmomentary interruptions to critical loads in distributionsystems. For validating the power electronics based devices/equipmentdescribed in the thesis, scaled models at a real-time simulatorhave been built. Simulation results of these models arepresented and discussed in the thesis. The equipment studied in the thesis exploit the fast controlactions that can be taken by power electronics devices, whichare much faster than the speed of conventional equipment andprotection systems, based on electromechanical devices. In thisway, the power quality of distribution systems is improved,regarding duration and magnitude of voltage sags (dips) andmomentary interruptions, which are the most relevant types ofdisturbances in distribution systems. The thesis presents some compensators based onforced-commutation voltage-source converters for correctingvoltage sags and swells to critical loads. The seriesconverter, usually denoted Dynamic Voltage Restorer (DVR), hasbeen proved suitable for the task of compensating voltage sagsin the supply network. The use of solid-state devices ascircuit breakers in distribution systems has also been studiedwith the objective of achieving fast interruption or limitationof fault currents. The location and practical aspects for theinstallation of these solid-state breakers are presented. Ithas beenshown that a configuration based on shunt and seriesconnected solid-state devices with controllable turn-offcapability can also provide voltage sag mitigation, without theneed of transformers and large energy storage elements. The operation and control of two Flexible AC TransmissionSystem (FACTS) devices for voltage and power flow control intransmission systems, namely the Static Synchronous Compensator(STATCOM) and the Unified Power Flow Controller (UPFC),respectively, are also studied. A faster response compared totraditional equipment consisting of mechanically based/switchedelements is then achieved. This allows a more flexible controlof power flow and a secure loading of transmission lines tolevels nearer to their thermal limits. The behaviour of thesedevices during faults in the transmission system is alsopresented. Keywords: power electronics, power quality, voltagesags, voltage-source converters, Custom Power, FACTS, real-timesimulations, solid-state devices.

<p>The thesis deals with the application of compensators andswitches based on power electronics in AC transmission anddistribution systems. The objective of the studieddevices/equipment is the power flow and voltage control intransmission systems and the mitigation of voltage sags andmomentary interruptions to critical loads in distributionsystems.</p><p>For validating the power electronics based devices/equipmentdescribed in the thesis, scaled models at a real-time simulatorhave been built. Simulation results of these models arepresented and discussed in the thesis.</p><p>The equipment studied in the thesis exploit the fast controlactions that can be taken by power electronics devices, whichare much faster than the speed of conventional equipment andprotection systems, based on electromechanical devices. In thisway, the power quality of distribution systems is improved,regarding duration and magnitude of voltage sags (dips) andmomentary interruptions, which are the most relevant types ofdisturbances in distribution systems.</p><p>The thesis presents some compensators based onforced-commutation voltage-source converters for correctingvoltage sags and swells to critical loads. The seriesconverter, usually denoted Dynamic Voltage Restorer (DVR), hasbeen proved suitable for the task of compensating voltage sagsin the supply network. The use of solid-state devices ascircuit breakers in distribution systems has also been studiedwith the objective of achieving fast interruption or limitationof fault currents. The location and practical aspects for theinstallation of these solid-state breakers are presented. Ithas beenshown that a configuration based on shunt and seriesconnected solid-state devices with controllable turn-offcapability can also provide voltage sag mitigation, without theneed of transformers and large energy storage elements.</p><p>The operation and control of two Flexible AC TransmissionSystem (FACTS) devices for voltage and power flow control intransmission systems, namely the Static Synchronous Compensator(STATCOM) and the Unified Power Flow Controller (UPFC),respectively, are also studied. A faster response compared totraditional equipment consisting of mechanically based/switchedelements is then achieved. This allows a more flexible controlof power flow and a secure loading of transmission lines tolevels nearer to their thermal limits. The behaviour of thesedevices during faults in the transmission system is alsopresented. Keywords: power electronics, power quality, voltagesags, voltage-source converters, Custom Power, FACTS, real-timesimulations, solid-state devices.</p>