Orientadora : Profa. Dra. Thelma Solange Piazza Fernandes / Coorientador : Prof. Dr. Alexandre Rasi Aoki / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 26/05/2017 / Inclui referências : f. 124-130 / Resumo: Para o problema de alocação simultânea de banco de capacitores (BCs) e reguladores de tensão (RTs) em redes de distribuição, os critérios de otimização tradicionalmente utilizados são os relacionados ao perfil de tensão, perdas elétricas e custo de equipamentos. Este trabalho introduz novos critérios de otimização a este problema, que são o máximo carregamento e a estabilidade de tensão. A solução é obtida via Algoritmos Genéticos (AG) e Fluxo de Potência Ótimo (FPO). Para avaliar a estabilidade de tensão são aplicados dois índices de barra conhecidos na literatura, ambos formulados a partir do determinante da equação de tensão. O cômputo do máximo carregamento é feito via FPO. As simulações realizadas em sistemas teste de 11 e 70 barras revelam que os benefícios da inserção dos BCs e RTs são compartilhados com as novas funções, sem que essa vinculação resulte em custos excessivos de equipamentos. O trabalho constata que a partir do efeito combinado da alocação de BCs e RTs é possível também ajustar bons intervalos de variação para o índice de estabilidade de tensão. Palavras-chave: Estabilidade de Tensão. Máximo Carregamento. Algoritmos Genéticos. Banco de Capacitores. Reguladores de Tensão. / Abstract: To the problem that allocates capacitors banks and voltage regulators in distribution networks, the traditional optimization criteria are related to the voltage profile, electric losses and equipment costs. This work introduces new criteria to this problem, which are maximum loadability and voltage stability. The solution is obtained via Genetic Algorithms and Optimal Power Flow. Two bus indices known by the literature are applied to evaluate the voltage stability, both indices formulated from the determinant of the voltage equation. The computation of the maximum load is done via Optimal Power Flow. The simulations, performed using 11 and 70 bus systems, reveal that the benefits of insertion of the capacitors banks and voltage regulators are shared with the new functions, without this linkage resulting in excessive equipment costs. The work shows that from the combined effect of the allocation of capacitors bank and voltage regulators, it is also possible to adjust good intervals for the voltage stability index. Key-words: Voltage Stability. Maximum Loadability. Genetic Algorithms. Capacitors Bank. Voltage Regulators.

Made available in DSpace on 2015-06-18T02:05:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000470517-Texto+Completo-0.pdf: 3643142 bytes, checksum: 1f5335f433b80cbcbe58f559422c4f72 (MD5) Previous issue date: 2015 / This work presents the simultaneous conduction mode (SCM), which is applied to the operation of the Zeta converter. This mode has the ability to implement an ideal power factor corrector (PFC) employing only one feedback control loop. In SCM, the current in the main switch and in the diode flows simultaneously within one of the operation stages. In SCM, the power converter presents characteristics of both conduction modes: continuous conduction mode (CCM) and discontinuous conduction mode (DCM). In SCM, the currents in the inductors of the power converter are never nullified, which is a typical behavior of the CCM. Nevertheless, the SCM does that while obtaining an ideal PFC with just one control loop. The SCM maintains its features, regardless of its control variable being the output current or the output voltage of the power converter. The solely application of a fixed duty cycle controller is enough to attain all these advantages, which is usually a feature of the DCM for PFCs of the flyback family. In order to validate the proposed technique, a complete study of the Zeta converter working in this new operation mode was performed. This study has included a qualitative and a quantitative power converter analysis. These analyses resulted in the development of a design methodology for the Zeta power converter working as a PFC in the SCM. In order to validate the present study, a prototype of the Zeta PFC for operation in the SCM was designed and built. This prototype was developed, as a case of study, to drive a power LED lamp (180°W). Thus, it was obtained the desired experimental confirmation for the research. The main advantage of the SCM, in comparison to the CCM, lies in its ability to maintain the input current of the PFC sinusoidal and in phase with the input voltage, which is imposed by the mains through the use of just a single PWM controller with fixed duty cycle. These results have, also, shown that the current peaks in the main semiconductors of the power converter are lower than their respective values in the DCM. However, this new operation mode results in the increase of the voltages on the main switch and diode in relation to the conventional power converter operation. The research of the application of the proposed method to other power converters is suggested to further works. / Este trabalho propõe a operação do conversor Zeta no modo de condução simultânea (MCS), cujo interesse reside na capacidade de implementação de um pré-regulador do fator de potência (PFP) ideal empregando apenas um laço de realimentação. Quando o conversor trabalha no MCS, a chave principal e o diodo conduzem simultaneamente em um de seus estágios de operação. Neste modo de condução, o conversor estático apresenta características de ambos os modos de condução conhecidos até agora: o modo de condução contínua (MCC) e o modo de condução descontínua (MCD). A operação no MCS resulta em um conversor estático operando como se estivesse no MCC, uma vez que a corrente nos indutores nunca se anula. Embora mantenha o conversor estático trabalhando com esta característica do MCC, o MCS permite a obtenção de um comportamento quase ideal do PFP, utilizando apenas um único controlador, seja ele de corrente ou de tensão, o qual mantém a razão cíclica do conversor constante, assim como usualmente ocorre com os PFPs da família redutor-elevador quando operam no MCD. Visando validar esta técnica, foi realizado um estudo do conversor operando desta forma que incluiu o desenvolvimento das análises qualitativa e quantitativa do conversor, as quais culminaram na elaboração de uma metodologia de projeto. Assim, realizou-se o projeto de um PFP, baseado no conversor Zeta, para energizar uma luminária LED de 180 W, operando no MCS, como estudo de caso. A luminária utilizada é o modelo High Power LED Baylight da empresa Luckysunny®. Os resultados obtidos experimentalmente validaram a estratégia proposta, uma vez que, com a operação do conversor Zeta no MCS reduz-se a ondulação (ripple) da corrente nos semicondutores em relação à operação no MCD. A principal vantagem da operação no MCS reside no fato deste manter a corrente de entrada do PFP senoidal em fase com a tensão imposta pela rede elétrica com apenas uma malha de controle da variável de saída de interesse seja ela tensão ou corrente como no estudo de caso em questão. Isto reduz o custo e a complexidade do controlador do conversor. Entretanto, esta estratégia apresenta sobretensão na chave principal e no diodo como principal desvantagem. Sugere-se a investigação da aplicação da metodologia de projeto proposta a outros conversores.

Made available in DSpace on 2015-10-21T01:03:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000475814-Texto+Completo-0.pdf: 4419676 bytes, checksum: 33d6f870a7ffdf36f2c561498804f718 (MD5) Previous issue date: 2015 / Wireless Sensors Network (WSN) based systems, are traditionally used to monitor events in places with limited human access. A WSN is formed by a group of devices called sensors node, each responsible for transporting monitored data to a certain destination and performing other programmed tasks in order to comply with further objectives of the proposed system. Since power consumption is one of the main challenges associated to the use of WSNs, techniques to minimize such energy consumption of a complete WSN or even in one sensor node, have been object of extended research. Maximizing the lifetime of the network can be obtained throughout better data package management or by reducing the adopted transmission power, for example. It is important to note that this optimization is limited by the process delay of the sensor node itself, as well as by interference causing an increased error rate, which itself affects the data packet transmission between source and destination. In this context, this work proposes a technique able to stimulate individually tailored behavioral changes regarding the data packets analysis and the consumption energy thought certain transmission path in each sensor node. It called Path Energy Control Technique (PECT).In more details, the PECT is based on the adjustment of the power transmission from on the analysis of the Received Signal Strength Indicator (RSSI) and a quality metric is assigned to paths, where the data packets flow between nodes. This metric is calculate from the efficiency in the data packet’s reception, from the disturbance in the path, as well as the data packet sending frequency due the number of sensors nodes for the specific neighborhood. It should be mention the PECT technique will be represented by a algorithm to be development in this work which will be implemented at application level, guarantying portability, independent from the hardware used for the WSN. In addition, the PECT is able to manage the data transmission frequency and to support different network topologies, including multipath topologies. Finally, the PECT technique is validated through simulations and the results were obtained from the evaluation of the efficiency. The techniques’ robustness is analyzed and compared with other techniques from literature. / Sistemas baseados em Rede de Sensores Sem Fio (RSSF) são tradicionalmente utilizados para monitorar eventos em áreas onde o acesso é limitado. Uma RSSF é formada por um conjunto de dispositivos chamados de nodos sensores, os quais têm a missão de transportar os dados monitorados para um determinado destino e executar as tarefas programadas para cumprir com os objetivos do sistema proposto. Técnicas que visam minimizar o consumo de energia de RSSF ou até mesmo de apenas um nodo sensor vêm sendo objeto de várias pesquisas, uma vez que a energia representa um dos desafios relacionados ao uso de RSSF. A maximização da vida útil da rede pode ser obtida a partir de uma melhor gestão dos pacotes de dados ou até mesmo a partir da redução da potência de transmissão adotada, por exemplo. Note que essa maximização é limitada no momento em que se observa um aumento da taxa de erros em função da interferência que, por sua vez, afeta a transmissão dos pacotes de dados entre a origem e o destino, bem como em função do próprio atraso do processamento no nodo sensor. Neste contexto, o presente trabalho propõe uma técnica capaz de modificar individualmente o comportamento de cada nodo sensor a partir da análise dos pacotes de dados e da energia consumida por um determinado caminho de transmissão Path Energy Control Technique (PECT).Em mais detalhes, a técnica baseia-se no ajuste da potência de transmissão a partir da análise do Received Signal Strength Indicator (RSSI) e de uma métrica de qualidade que será atribuída ao caminho que os dados trafegam na rede entre os nodos. Essa métrica é calculada a partir da eficiência da recepção dos pacotes, da perturbação no caminho dos dados e da frequência de envio dos pacotes de dados em função do número de nodos sensores da vizinhança. Convém mencionar que a PECT foi representada por um algoritmo a ser desenvolvido, e poderá ser implementada no nível de aplicação, o que, por sua vez, garante a portabilidade e o uso independente do hardware que está sendo utilizado para a RSSF. Além disso, a PECT é capaz de gerenciar a frequência de envio de dados e de suportar diferentes topologias de redes, incluindo as topologias de multipath. Finalmente, a técnica será validada através de simulações, e os resultados obtidos na avaliação da eficiência e da robustez da mesma, serão analisados e comparados com outras técnicas presentes na literatura.

Orientador: Antonio Roberto Balbo / Co-orientadora: Edilaine Martins Soler / Banca: Helenice de Oliveira Florentino Silva / Banca: Leonardo Mepomuceno / Resumo: O problema multiobjetivo de despacho econômico e ambiental envolve a minimização de dois objetivos conflitantes: o custo de geração em uma unidade térmica e a emissão de poluentes. Quando a função objetivo custo de geração inclui os efeitos de pontos de carregamento de válvula, esta torna-se não convexa e, além disso, não diferenciável, pois termos modulares que envolvem a função seno são considerados, impossibilitando que métodos clássicos de otimização sejam diretamente empregados à resolução do problema. Neste trabalho é proposta uma nova metodologia de solução de problemas multiobjetivo que envolve o método de restrições canalizadas progressivas, o método de suavização arco tangente e o método primal-dual previsor-corretor de pontos interiores para a determinação de soluções do problema multiobjetivo de despacho econômico e ambiental. O método de restrições canalizadas progressivas transforma o problema multiobjetivo em um conjunto de subproblemas mono-objetivo, considerando a função custo de geração como função objetivo e a função custo de emissão de poluentes como restrição adicional do problema. O método de suavização arco tangente suaviza os termos modulares da função custo de geração quando são considerados os efeitos de pontos de carregamento de válvula e possibilita a utilização do método primal-dual previsor-corretor de pontos interiores à resolução dos subproblemas mono-objetivo determinados pelo método de restrições canalizadas progressivas. Para a aplicação des... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The multiobjective problem of economic and environmental order involves the minimization of two conflicting objectives: the cost of generation in a thermal unit and the emission of pollutants. When the generation cost objective function includes the effects of valve loading points, it becomes non-convex, and moreover, not differentiable, as modular terms involving the sine are considered to function, making it impossible classical optimization methods are directly employees to solving the problem. This paper proposes a new multi-objective problem-solving methodology that involves the method of progressive bounded constraints, the arctangent smoothing method and the primal-dual predictor-corrector interior point method for the determination of multi-objective solutions to the problem of economic dispatch and environmental. The method of progressive bounded constraints transforms the multi-objective problem into a set of mono-objective sub-problems, considering the role generation cost as objective function and the cost function of emissions as an additional restriction of the problem. The arctangent smoothing method smoothes modular terms of generation cost function when the valve points load effect are considered and enables the use of the primal-dual method predictor-corrector interior point the resolution of single-purpose subproblems determined by method of progressive bounded constraints. For the application of this method are considered the strategies of external points ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: José Manoel Baltazar / Banca: Reyolando Manoel Lopes Rebello da Fonseca Brasil / Banca: Angelo Marcelo Tusset / Resumo: Recentemente o interesse e a pesquisa sobre a colheita de energia têm aumentado substancialmente. Muitos pesquisadores têm concentrado seus esforços em encontrar a melhor configuração para estes sistemas e para otimizar sua potência de saída. No processo de colheita de energia, a energia elétrica é obtida através da conversão de energia mecânica criada por uma fonte de vibração do ambiente por meio de um transdutor, por exemplo, um fino filme piezocerâmico. Essa fonte de vibração é, por exemplo, uma barra sofrendo alguma força mecânica capaz de gerar certa vibração na estrutura, como pontes onde passam veículos, um trem, ou até mesmo pessoas que podem causar vibrações na estrutura. Diferentes mecanismos de acoplamento eletromecânico têm sido desenvolvido para dispositivos de colheita de energia, existindo um interesse particular na utilização de modelos que transformam essas vibrações mecânicas em corrente elétrica utilizando um elemento piezoelétrico. Estruturas aporticadas, como por exemplo, uma ponte onde passam veículos ou ferrovias podem conter ressonâncias internas entre seus modos de vibrar, quando por exemplo, a estrutura vibra verticalmente e horizontalmente. Uma ressonância interna de 2:1 pode ser apresentada na estrutura entre esses dois modos de vibração, assim sendo possível a verificação de um fenômeno chamado saturação modal e o fenômeno de troca de energia de vibração entre os modos. Essa energia é transferida do modo vertical para o horizontal. Logo, é possível utilizar a colheita de energia elétrica a partir da energia de vibração horizontal. Tendo a colheita de energia como a ideia principal, este trabalho propõe o estudo de um modelo dinâmico não-linear acoplado a um material piezoelétrico não-linear com uma excitação externa de forma harmônica. Como as vibrações são facilmente econtradas no meio ambiente e podem ser facilmente provocadas por excitações... / Abstract: Recently, the interest and the research about the energy harvesting has increased substantially. Many researchers have concentrated their efforts to manage the best configuration to those systems and to optimize its output power. In the energy harvesting process, the electric energy is provided by converting mechanical energy from an environment vibrating source through a tranducer, for example, a thin film piezoceramic. This vibrating source is, for example, a beam suffering some mechanical force able to generate certain vibration in the structure, like bridges where vehicles travel, a train, or even people which cause vibrations in the structure. Different mechanisms of electromechanical coupling have been developed to energy harvesting devices, and a particular interest has been depicted to the use of models which transform those mechanical vibrations in electrical current using a piezoelectric element. Portal frames, structures like a bridge where vehicles travel or railways, may contain internal resonances between its vibrating models, those are vertical vibrating and horizontal vibrating. An internal resonance 2:1 can be presented in structures between these two vibrating modes, thus it's possible t verifying a phenomenon called saturation mode and the vibrating energy exchange phenomenon between the modes. This energy is transferred from the vertical mode to the horizontal mode. Soon, it is possible to compute the energy haversting from the horizontal vibrating energy. Considering the energy harvesting as the main idea, this work purpose study of a nonliner dynamic model coupled to a nonlinear piezoelectric material with an external excitation. Vibrations are easily found in the environment and can be easily caused by external excitations, the importance o this project is to analyze the quantity of analyze the quantity of the harvested energy from the dynamic model / Mestre

Orientador: José Ângelo Cagnon / Banca: Diógenes Pereira Gonzaga / Banca: Ivo Reis Fontes / Resumo: O presente trabalho é o resultado de uma pesquisa aplicada ao desenvolvimento de um equipamento eletrônico microprocessado destinado ao controle de demanda máxima e de fator de potência em instalações elétricas. Motivado pelo aumento na demanda e pela limitação nos recursos do sistema elétrico interligado, o uso de equipamentos que permitam o gerenciamento de energia pelo lado da demanda tem se difundido com grande velocidade, pois é o método de racionalização do uso de energia elétrica que apresenta boa relação entre custo e benefícios, trazendo resultados favoráveis em curto prazo. O uso de controladores de demanda máxima e de fator de potência nas instalações atendidas por contratos de fornecimento horo-sazonal é uma forma de garantir que o sistema não ultrapasse os limites contratuais, que resultam em aplicação de multa, e também um modo de se operar o sistema dentro de parâmetros conhecidos evitando perdas excessivas, racionalizando a utilização de seus componentes. Embora não exista regulamentação relacionada a tarifas diferenciadas de energia elétrica para unidades atendidas em baixa tensão, a utilização de controladores de demanda máxima e fator de potência pode trazer à esta classe de consumidores os benefícios do gerenciamento de energia, reduzindo perdas e em muitos casos permitindo a diminuição no valor da fatura de energia. Pelo ponto de vista do fornecimento, a existência de controle de demanda nas unidades consumidoras permite um melhor planejamento e maior aproveitamento do sistema de distribuição, minimizando investimentos no setor. Para aplicação em unidades consumidoras de porte reduzido, os equipamentos de gerenciamento de energia disponíveis no mercado apresentam dois inconvenientes principais: o excesso de recursos que na maioria dos casos não é explorado em sua... / Abstract: The present work is the result of an applied research to the development of an electronic microcontrolled device used in the control of maximum demand and power factor in small and medium range electric facilities. Stimulated by the increase of demand and limitation of electrical resources of the interconnected system, the use of demand-side energy management devices was increased, since this method is the better mode to provide the energy rationalization, good cost-benefits relationship and presents best results in a short time interval after its implementation. The use of maximum demand and power factor controllers in facilities with differential billing fares is a method of guarantee that the agreement limits will not be exceeded, resulting in penalties, and also a safe mode of system operation, reducing losses and rationalizing the use their components. Although don't exist regulation related to the differential billing applied to low-voltage supplied consumers, the use of maximum demand and power factor controllers can bring to this consumers category the benefits of energy management, reducing losses and in most cases decreasing the energy billing. In the supply point of view, the demand control in consumers units allow the better planning and the best utilization of distribution system, minimizing the investment in this sector. For application in small-size consumer units, the commercially available energy management devices have two inconvenient: excess of resources, in the most cases sub-utilized which increase the price, and the need of a special external energy meter or energy transducer, uncommon in this class of facility. The device developed in this research have an electronic energy measurement system and associated signals independent of the supplier's meter, and also... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000423038-Texto+Completo-0.pdf: 1137752 bytes, checksum: c77d0b01a9586f77c4f36bda9e52dd2c (MD5) Previous issue date: 2010 / This master’s thesis presents a robust control strategy for tracking sinusoidal reference signals with a zero error and the rejection of harmonic components in steady state for a 5kVA single phase uninterruptible power supply (UPS). To this end, multiple resonant compensators are applied to control the UPS subject to nonlinear loads, where the controllers are tuned in the fundamental frequency and in the most important harmonic components of the load current. The control parameters design is formulated in terms of linear matrix inequalities (LMI) considering load variations and disturbances. The proposed design conditions ensure the robust stability of the control system and incorporate performance specifications to obtain a good tradeoff between the transient response (D-stability) and disturbance attenuation (H∞). To evaluate the performance of the proposed control strategy, several practical experiments are carried out considering linear and nonlinear loads in accordance to the IEC-62040-3 standard, where the control system has obtained a nice performance in terms of transient response and harmonic rejection. / Esta dissertação apresenta uma estratégia de controle robusto para seguimento de referência senoidal com erro nulo e rejeição de componentes harmônicos em regime permanente, para uma fonte ininterrupta de energia (UPS – Uninterruptable Power Supply) monofásica de 5kVA. Com este objetivo, empregam-se múltiplos compensadores ressonantes os quais são sintonizados na freqüência fundamental e nas componentes harmônicas mais importantes presentes em cargas não lineares. A formalização do projeto dos ganhos dos compensadores ressonantes baseia-se na formulação por desigualdades matriciais lineares (LMI – Linear Matrix Inequalities) considerando variações de carga linear e distúrbios. As condições de projeto utilizadas nesta dissertação garantem a estabilidade robusta do sistema de controle e incorpora requisitos de desempenho transitório (D-estabilidade) e rejeição de distúrbios (norma H∞). Para avaliar o comportamento da técnica de controle proposta, realizam-se vários experimentos em laboratório considerando cargas lineares e não lineares de acordo com a norma IEC-62040-3, onde verifica-se o bom comportamento do sistema de controle em termos de resposta transitória, regulação, e rejeição de harmônicos.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000395027-Texto+Completo-0.pdf: 14618614 bytes, checksum: be90478b9de0c440c3d346046ce172f1 (MD5) Previous issue date: 2007 / This work presents a model for use in the problem of multistage planning of energy distribution systems including distributed generation. The expansion model allows alternatives to be considered for increasing the capacity of existing substations, for installing new ones, for using distributed generation, and for the possible change to feeders in terms of addition and removing feeders sections; combining, subdividing, and load transfer between feeders; and replacement of conductors. The objective function to be minimized is the present value of total installation costs (feeders and substations), of operating and maintaining the network, and of distributed generation. The model takes account of operational constraints on equipment capacities and voltage limits together with logical constraints, aiming at reducing the search space. The work presents (a) an extension to the linear disjunctive formulation to represent the inclusion, exclusion and replacement of branches; (b) a generalization of constraints related to the creation of new paths which can be applied in more complex topologies. The resultant mixed integer linear model allows the optimal solution to be found using mathematical programming methods such as the branch-and-bound algorithm. The validity and efficiency of the model are demonstrated with a medium voltage distribution network. The simulations deal with the planning of an electrical power distribution network in three stages, in five different situations: (a) each of the three stages planned independently; (b) multistage planning; (c) multistage planning with distributed generation; (d) multistage planning with distributed generation and constraints on investment; and (e) multistage planning with distributed generation considering three load levels. The influence of additional constraints is analyzed in terms of the computational effort required to find the optimum solution to the problem. / Neste trabalho apresenta-se um modelo para o problema de planejamento em múltiplos estágios da expansão do sistema de distribuição de energia, considerando geração distribuída. O modelo de expansão considera a ampliação da capacidade das subestações existentes, a instalação de novas subestações, o uso de geração distribuída, e os diferentes tipos de alterações possíveis nos alimentadores (ampliação, remoção, união, subdivisão, transferência de carga e substituição de condutores). A função objetivo a ser minimizada representa o valor presente dos custos totais de instalação (alimentadores e subestações), de operação e manutenção da rede e da geração distribuída. O modelo considera restrições operacionais, relacionadas com a capacidade dos equipamentos e com os limites de tensão, e restrições lógicas, com o objetivo de reduzir o espaço de busca. São apresentadas: (a) uma extensão da formulação linear disjuntiva que é capaz de representar a inclusão, a exclusão e a substituição de ramos da configuração inicial; (b) uma generalização das restrições relacionadas com a criação de novos caminhos que pode ser aplicada em topologias mais complexas.O modelo linear inteiro misto resultante permite que a solução ótima seja obtida através de métodos de programação matemática, tais como o algoritmo branch-and-bound. A validade e a eficiência do modelo são comprovadas através de exemplos de aplicação em uma rede de distribuição em média tensão. As simulações realizadas consideram o problema de planejamento em três estágios de uma rede distribuição de energia elétrica, admitindo cinco situações distintas: (a) planejamento independente de cada um dos três estágios; (b) planejamento multi-estágio; (c) planejamento multi-estágio com geração distribuída; (d) planejamento multi-estágio com geração distribuída e restrições de investimento; (e) planejamento multi-estágio com geração distribuída considerando três níveis de carregamento. É realizada também uma análise da influência das restrições adicionais, relacionando- as com o esforço computacional envolvido na determinação da solução ótima do problema.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000410665-Texto+Completo-0.pdf: 8500135 bytes, checksum: fced03d27435f286d03f221f2278126f (MD5) Previous issue date: 2008 / This work presents two simplified models to determine the nodal voltage on power distribution networks, as well as the integration of these models within optimization algorithms to solve capacitor placement problems, to minimize the voltage violation and costs of the devices installed. The steady state nonlinear power flow equations are approximated by linear equations relating voltage amplitude and current, taking into account the high relation between resistance and reactance (R/X), which is a distribution network feature. The choice to develop linear models is due to the fact that they allow to employ only linear objective function and constraints, contrasting with traditional models which in general work with non-linear ones. In this way, the optimal solution can be found faster and with less computation effort through linear programming. The placement problem consists of finding the optimal location of installation and size of capacitor banks, in order to minimize the node voltage violations and the acquisition and maintenance costs. The evaluation of the voltage violations is performed for different network load levels. Thus, the solution will show the time periods where the switched capacitor banks should turned on and periods where they should turned off. Furthermore, the methodology is able to define the best operating tap position of the distribution transformers in an integrated way. Finally, results of two typical distribution networks obtained by the proposed methodology are presented and compared with the exact results obtained with enumeration algorithms using exact load flow equations. / Neste trabalho são apresentados dois modelos simplificados para obtenção das tensões nodais em redes de distribuição, assim como a utilização destes em algoritmos de otimização para alocação de bancos de capacitores para minimização da violação da tensão e dos custos relacionados com os equipamentos instalados. As equações não-lineares do fluxo de potência de notação fasorial são aproximadas por equações lineares que relacionam a magnitude das tensões nodais com as correntes dos ramos, considerando a alta relação R/X, característica das redes de distribuição. A opção por desenvolver modelos lineares se dá por estes permitirem empregar tanto a função objetivo como as restrições lineares, diferenciando das abordagens usuais nas quais são utilizadas equações não lineares. Logo, a solução ótima pode ser obtida de forma mais rápida e com menor esforço computacional através de programação linear. O problema de alocação apresentado consiste em determinar o local ótimo de instalação de bancos de capacitores fixos ou chaveados, assim como, a potência ótima nominal, a fim de minimizar as violações de tensão e os custos de aquisição, instalação e manutenção dos mesmos. A avaliação das violações nas tensões é realizada para diferentes níveis de carregamento, tendo na solução a indicação de quais períodos os capacitores chaveados deverão estar ligados. Além disso, permite definir de forma integrada a melhor derivação de operação dos transformadores de distribuição. Por fim, são apresentados resultados obtidos em duas redes de distribuição típicas através do método proposto sendo comparados com os resultados exatos obtidos por enumeração, que utiliza fluxo de carga convencional.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000423821-Texto+Completo-0.pdf: 3743530 bytes, checksum: 66a96b0a3d90d1275a6cafd41a84e9a7 (MD5) Previous issue date: 2010 / This work develops a methodology aimed to identify a reconfigured topology of a distribution system that reestablishes the supply to as many consumers as possible in emergency conditions, taking in account the possibility of switch maneuvers that ensure the attendance of security conditions, as well as the use of distributed generation that is operating or can be synchronized. The problem is modeled considering a three-phase and unbalanced formularization for the distribution network. The reconfiguration problem with these characteristics was considered a mixed integer nonlinear optimization problem. For its solution, the meta-heuristic Simulated Annealing was chosen. To evaluate the performance of the methodology an example system was created and used to reproduce normally available distribution system critical conditions. / Neste trabalho é desenvolvida uma metodologia para identificar, em tempo de operação, a topologia mais adequada de um sistema de distribuição que restabeleça o fornecimento ao maior número possível de consumidores em condições de emergência, levando em conta a possibilidade de manobras de chaves que permitam o atendimento dentro de condições de segurança, bem como a utilização de geração distribuída que esteja operando ou possa ser sincronizada. A abordagem do problema foi realizada considerando uma formulação trifásica e desbalanceada para a rede de distribuição. O problema de reconfiguração com essas características foi modelado como um problema de otimização não-linear inteira mista. Para a sua solução foi escolhida a meta-heurística chamada de Têmpera Simulada, também conhecida como Simulated Annealing. Para avaliar o desempenho da metodologia foi utilizado um sistema exemplo criado para reproduzir as condições críticas normalmente encontradas em sistema de distribuição reais.