Os sistemas de distribuição de energia elétrica, sujeitos a um crescimento contínuo de uso, tornam-se cada vez mais complexos e sofisticados na demanda atual de mercado. Neste contexto, surge a necessidade de respostas rápidas para diagnósticos da manutenção preventiva e corretiva da rede de distribuição. Quatro das principais aplicações necessárias são: 1) os cálculos de índices de continuidade, a partir de um circuito elétrico; 2) a definição das topologias com os equipamentos de proteção no circuito; 3) simulação do comportamento do circuito elétrico diante de uma série histórica de contingências de ocorrências na rede; e 4) análise do conjunto dos equipamentos de proteção existentes no inventário da concessionária. Este trabalho tem por objetivo apresentar os estudos preliminares na busca de um modelo de circuito elétrico otimizado, sob os pontos de vista técnicos e operacionais. Em seguida, passa-se à realização e detalhamento dos cálculos apresentados, de acordo com o modelo brasileiro. O uso de uma metodologia para o desenvolvimento das soluções de software, em especial o modelo em cascata, permite desenvolver todos os seus blocos funcionais dentro do processo. Os resultados revelaram que estas soluções, desenvolvidas com inteligência artificial (algoritmos genéticos - AG), alcançam bons resultados quanto ao circuito otimizado, apresentando valores compatíveis quando comparados aos modelos estudados: resultou ainda em um esforço computacional otimizado e boa convergência de valores. A análise do histórico de contingências também retorna o estado final do circuito e os índices de continuidade (DIC, FIC e DMIC). A otimização do uso de um inventário prévio de equipamentos baseada em AG retornou o melhor circuito otimizado, considerando-se a realidade da concessionária. Um aspecto relevante, que pode ser aplicado pelas concessionárias, refere-se aos arquivos de saída: os valores finais dos índices de continuidade e as informações gráficas do circuito otimizado proporcionam uma análise rápida sobre o comportamento do circuito. / The electric power distribution systems, submitted to a continuous growth, become each time more complex and sophisticated in the current demand of market. In this context, appears the need of fast answers for diagnosis of the preventive and corrective maintenance of the distribution network. Four of the main necessary applications are: 1) the calculations of continuity indices, from an electric circuit; 2) the definition of the topologies of the equipments of protection in the circuit; 3) simulation of the behavior of the electric circuit ahead of a historical series of contingencies of occurrences in the network; and 4) analysis of the set of the existing equipment of protection in the inventory of the electric power company. This thesis aims at presenting the preliminary studies in the search of a model of optimized electrical circuit, under the technical and operational view points. After that, it is transferred the accomplishment and detailing of the presented calculations, in accordance with the Brazilian model. The use of a methodology for the development of the solutions of software, in special the waterfall model, allows to develop all its functional blocks inside of the process. The results had disclosed that these solutions, developed with artificial intelligence (genetic algorithms - GA), reach good resulted how much to the optimized circuit, presenting compatible values when compared with the studied models: it still resulted in a computational effort optimized and good convergence of values. The analysis of the description of contingencies also returns the final state from the circuit and the continuity indices (DIC, FIC and DMIC). The optimization of the use of a previous inventory of equipments based on GA returned the best optimized circuit, considering the reality of the electric power company. An excellent aspect, that can be applied by the electric power companies, makes the reference to the output archives: the final values of the continuity indices and the graphical informations of the optimized circuit provide a fast analysis on the behavior of the circuit.

A reestruturação do setor elétrico brasileiro, iniciado em meados da década de 1990, deve ser vista dentro de uma perspectiva histórico-estrutural, envolvendo em uma mesma análise a privatização, a crise do setor elétrico e a garantia à cidadania. Para entender as reformas ocorridas no setor, é necessário evidenciar um pouco da trajetória histórica do setor, vocação hidrelétrica, as opções político-econômicas para a reestruturação em curso e as respostas dadas pelo governo à crise elétrica brasileira. O que se nota, a priori, é que a crise do setor elétrico foi deflagrada tanto por fatores estruturais, de ausência ou de baixos investimentos no setor durante a década de 1990, como pelo processo de privatização engendrado na mesma década. A privatização também foi acompanhada de baixa capacidade técnica das agências reguladoras em realmente regular e fiscalizar as novas concessionárias de energia elétrica, geração e distribuição. Tal deficiência é evidenciada pelos constantes aumentos tarifários. O objetivo desse trabalho é, portanto, estudar o modelo de privatização e regulamentação do setor elétrico, apontando suas limitações e conseqüências, sugerindo mudanças legais que prevejam dificuldades, mecanismos para melhor atuação das empresas e órgãos envolvidos, sugerindo condutas que possam impedir que a sociedade seja afetada por falta de planejamento adequado. / The reconstruction of the brazilian eletric sector, initiated in the 1990 decade, should be regarded within a historic-strutural view, involving, in an identical analysis, the eletric sector privatization and its crisis, and, additionally, the guarantee for citizenship. To understand the reforms occurred in the sector, is necessary to evidence some of the historical trajectory of the sector, the hydroelectric vocation, the political-economic choises to the current reconstrution, and the answers given by the government to the brazilian eletric crisis. What is noticied, is that the crisis in the eletric sector was deflagrated by structural factors, concerning to low investments the sector during the decade, as well as by privatization process, itself, engendred in the regularting agencies in actually ruling and supervising the new concessioners of eletric energy, including generation and distribution, obviously. The objective by this work is, hence, to study the model of privatization an regulamentation of eletric sector, indicating your limitations and results, suggesting legal changes that generate difficulties, mechanisms for the best performance of enterprises and envolved companies, suggesting conducts that to impede that the society to be affect by lack of adequate projection, utilizing all the juridical framework and internationals experiences in the same sector.

A partir de estudo do histórico da indústria de energia elétrica no Brasil, de revisão de conceitos de Direito Administrativo, teoria geral de concessões de serviços públicos e política de preço aplicada a monopólios naturais, o trabalho apresenta o estudo de caso de duas empresas de fornecimento de energia elétrica privatizadas a partir da regulamentação do art. 175 dispositivos da Constituição Federal de 1988, através da publicação da Lei nº 8.985/1995, conhecida como Lei de Concessões. A Lei em referência possibilitou que serviços de utilidade pública cuja atividade era altamente controlada pelo governo, a exemplo do fornecimento de energia, telecomunicações, entre outros, tivessem sua prestação delegada à iniciativa privada, passando o Estado a exercer apenas as tarefas de fiscalizador e regulador dos serviços, na figura de autarquias de regime especial: as agências reguladoras. As condições da prestação dos serviços públicos, como a forma de reajuste e revisão das tarifas, foram estabelecidas em contratos de concessão assinados entre a União e os novos concessionários. No segmento de distribuição de energia elétrica, entretanto, as condições contratualmente pactuadas para preservação das tarifas não têm sido devidamente observadas, provocando distorções nos mercados das concessionárias, conseqüentemente sobre os seus respectivos consumidores. / ABSTRACT Beginning from the study of the history of Brazils electric energy industry, the review of Administrative rights and obligations concepts, general theory of public utility concessions, to the price policy applied to Natural Monopolies, this Dissertation presents the case study of two electric energy distribution companies, which were privatized by means of Law nº 8.987/1995, know as Law of Concessions, that guides Article nº 175 of the Federal Constitution of 1988. The Law made it possible for public utilities whose activities were highly regulated by the Government, such as the distribution of electric energy, telecommunications, among others, to be granted to the entrepreneurial initiative, where the State would only act as a regulating and inspecting agent, through regulatory agencies. The terms of rendering the service of public utilities, such as tariff policies, were established in concession contracts signed between the Union and the new concessionaires. In the electric energy distribution sector, however, these contractual conditions to establish and preserve tariffs have not been dully observed, causing distortions in the markets served by the concessionaires and consequently on their respective consumers.

New ideas and solutions are necessary to face challenges in the electricity industry. The application of electricity storage systems (ESS) can improve the quality and stability of the existing electricity network. ESS can be used for peak shaving, instead of installing new generation or transmission units, renewable energy time-shift and many other services. There are few ESS technologies existing today: mechanical, electrical and electrochemical storage systems. Flow batteries are electrochemical storage systems which use electrolyte that is stored in a tank separated from the battery cell. Electrochemistry is very important to understand how a flow battery functions and how it stores electric energy. The functioning of a flow battery is based on reduction and oxidation reactions in the cell. To estimate the voltage of a cell the Nernst equation is used. It tells how the half-cell potential changes depending on the change of concentration of a substance involved in an oxidation or reduction reaction. The first flow battery was invented in the 1880’s, but was forgotten for a long time. Further development was revived in the 1950’s and 1970’s. A flow battery consists of two parallel electrodes separated by an ion exchange membrane, forming two half-cells. The electro-active materials are stored externally in an electrolyte and are introduced into the device only during operation. The vanadium redox battery (VRB) is based on the four possible oxidation states of vanadium and has a standard potential of 1.23 V. Full ionic equations of the VRB include protons, sulfuric acid and the corresponding salts. The capital cost of a VRB is approximately 426 $/kW and 100 $/kWh. Other flow batteries are polysulfide-bromine, zinc bromine, vanadium-bromine, iron-chromium, zinc-cerium, uranium, neptunium and soluble lead-acid redox flow batteries. Flow batteries have long cycle life and quick response times, but are complicated in comparison with other batteries. / Nya idéer och lösningar är nödvändiga för att möta utmaningarna i elbranschen. Användningen av elektriskt lagringssystem (ESS) kan förbättra kvalitén och stabiliteten av det nuvarande elnätet. ESS kan användas till toppbelastningsutjämning, istället för att installera nya produktions eller kraft överförnings enheter, förnybar energi tidsförskjutning och många andra tjänster. I dagsläget finns det få olika ESS: Mekaniska, elektriska och elektrokemiska lagringssystem. Flödesbatterier tillhör kategorin elektrokemiska lagringssystem som använder sig utav elektrolyt som är lagrad i en tank separerad från battericellen. För att kunna förstå hur flödesbatteriernas funktioner och på vilket sätt som dem lagrar elektriskt energi är det viktigt att kunna elektrokemi. Flödesbatteriernas funktion är baserad på reduktions och oxidations reaktioner i cellen. Nernsts ekvation används för att kunna uppskatta voltantalet i en cell. Nernsts ekvation säger hur halvcell potentialen ändras beroende av ändringen av koncentrationen av ämnet involverat i oxidations eller reduktions reaktionen. Det första flödesbatteriet uppfanns 1880-talet, men blev bortglömt under en lång tid. Vidare utveckling förnyades under 1950 och 1970-talet. Ett flödesbatteri består utav två parallella elektroder som är separerade utav ett jonbytes membran vilket formar två halvceller. Dem elektroaktiva materialen är lagrade externt i elektrolyt och är införs bara i anordningen under användning. Vanadium redox batteriet (VRB) är baserat på dem fyra möjliga oxidations tillstånden av vanadium och har en standard potential på 1.23 V. Fullt joniska ekvationer av VRB inkluderar protoner, svavelsyra och deras motsvarande salter. Kapitalkostnaden av ett VRB är ungefär 426 $/kW och 100 $/kWh. Det finna andra flödesbatterier som är polysulfide-brom, zink-brom, vanadium-brom, järn-krom, uran, neptunium och löslig blysyre redox flödesbatterier. Flödesbatterier har en lång omloppstid samt en snabb svarstid men är komplicerade jämfört med andra batterier.

Com a reestruturação do setor elétrico brasileiro ocorreu a abertura no mercado de energia elétrica, a criação das figuras do consumidor livre e produtor independente e o surgimento de novas alternativas de fornecimento de energia aos consumidores do Grupo A, grupo conectado a alta tensão que compreende os níveis de 230 kV até 2,3 kV, composto basicamente por consumidores industriais. De acordo com a regulamentação atual, uma planta industrial pode ser atendida através da distribuidora local, do mercado livre, de fonte convencional ou incentivada e da autoprodução. No atual contexto de mercado faz-se necessário analisar qual a alternativa que melhor se adapte ao perfil da planta industrial e também represente economia na fatura de energia elétrica. O presente trabalho apresenta uma metodologia para avaliação destas alternativas, que permite comparar os custos com energia, auxiliando à tomada de decisão. Para a aplicação da metodologia, foram realizados estudos de caso que englobam diferentes consumidores do Grupo A, visando a economia e eficiência energética para o consumidor. / With the restructuration of the Brazilian electrical sector, came the opening of the electric energy market, the creation of characters such as the free consumer and independent producer, and the appearance of new supplying alternatives of energy to Group A consumers, a high-tension group which comprehends the levels from 230 kV to 2,3 kV that is composed basically of industrial consumers. According to the current regulations, an industrial plant can be attended through the local distributer, in the free market, of a conventional or motivated source and through auto-production. In the present market context, it is necessary to analyze which alternative adapts better to the industrial plant profile and also represents economy in the monthly electric bill. This work presents a methodology to evaluate these alternatives, allowing the comparison of the energy costs, thus helping the decision process. In order to apply the methodology, case studies involving different consumers of Group A, were conducted aiming at the economy and energetic efficiency for the consumer.

[pt] Em muitos países, redes elétricas de grande porte são formadas pela interconexão de companhias de energia elétrica cada qual possuindo seu próprio centro de controle. Para supervisionar eficientemente tais sistemas de potência, técnicas de estimação hierarquizada de estado devem ser consideradas. Esta tese apresenta um novo algoritmo que utiliza conceitos hierárquicos para resolver o problema da estimação dinâmica de estado para sistemas de potência de grande porte em regime quase-permanente de operação. O processo de estimação é feito em dois níveis de cálculo de modo a se obter uma solução satisfatória do ponto de vista computacional para as etapas usuais da estimação dinâmica de estado: estimação dos parâmetros do modelo, previsão do estado e filtragem do estado. A nível local, algoritmos convencionais de estimação dinâmica de estado são executados simultanea e independentemente para todos os subsistemas. A coordenação dessas estimativas locais é obtida em um centro nacional de supervisão e controle, operacionalmente de hierarquia superior no sistema elétrico interligado. Resultados numéricos mostram o desempenho do algoritmo proposto em diferentes condições de operação: normal, mudança brusca do estado e presença de erros grosseiros. / [en] In many countries, huge power networks are formed from the interconnection of electric power companies each one having its own supervisory control center. In order to supervise efficiently such power systems, hierarchical state estimation techniques have to be considered. This dissertation presents a new algorithm using hierarchical concepts to solve the dynamic state estimation problem for large-scale electric power systems operating under quasi-static conditions. A two-level calculation is performed to give a satisfactory solution from the computational point of view for the usual steps of the dynamic state estimation procedure: model parameter estimation, state prediction and state filtering. At the local level, conventional dynamic state estimation algorithms are carried out simultaneously and independently for all subsystems. The coordination of these local estimations is obtained at a national center for supervision and control, which is at the top of operational hierarchy in the interconnected electrical system. Numerical results show the performance of the proposed algorithm under different operational conditions: normal, sudden variation of states and occurrence of bad data.

Com a reestruturação do setor elétrico brasileiro ocorreu a abertura no mercado de energia elétrica, a criação das figuras do consumidor livre e produtor independente e o surgimento de novas alternativas de fornecimento de energia aos consumidores do Grupo A, grupo conectado a alta tensão que compreende os níveis de 230 kV até 2,3 kV, composto basicamente por consumidores industriais. De acordo com a regulamentação atual, uma planta industrial pode ser atendida através da distribuidora local, do mercado livre, de fonte convencional ou incentivada e da autoprodução. No atual contexto de mercado faz-se necessário analisar qual a alternativa que melhor se adapte ao perfil da planta industrial e também represente economia na fatura de energia elétrica. O presente trabalho apresenta uma metodologia para avaliação destas alternativas, que permite comparar os custos com energia, auxiliando à tomada de decisão. Para a aplicação da metodologia, foram realizados estudos de caso que englobam diferentes consumidores do Grupo A, visando a economia e eficiência energética para o consumidor. / With the restructuration of the Brazilian electrical sector, came the opening of the electric energy market, the creation of characters such as the free consumer and independent producer, and the appearance of new supplying alternatives of energy to Group A consumers, a high-tension group which comprehends the levels from 230 kV to 2,3 kV that is composed basically of industrial consumers. According to the current regulations, an industrial plant can be attended through the local distributer, in the free market, of a conventional or motivated source and through auto-production. In the present market context, it is necessary to analyze which alternative adapts better to the industrial plant profile and also represents economy in the monthly electric bill. This work presents a methodology to evaluate these alternatives, allowing the comparison of the energy costs, thus helping the decision process. In order to apply the methodology, case studies involving different consumers of Group A, were conducted aiming at the economy and energetic efficiency for the consumer.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-11-17Bitstream added on 2014-06-13T18:08:28Z : No. of bitstreams: 1 silva_lce_me_ilha.pdf: 4149122 bytes, checksum: ab06272dc64be8ae36635022c8412d4c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Considerando-se as constantes mudanças que vêm ocorrendo no cenário de distribuição de energia elétrica, devido ao grande avanço da eletrônica de potência e cargas não lineares instaladas no sistema elétrico, fazem-se necessários estudos para diagnosticar como e quanto essas alterações interferem nos equipamentos instalados nas redes de distribuição. A proposta desta dissertação é a análise da influência das distorções harmônicas (tensões e correntes) e desequilíbrios (tensões) nos erros de medição de energia elétrica ativa em medidores eletrônicos trifásicos. Estes equipamentos são normalmente projetados para atuarem com condições ideais de freqüência constante, formas de onda de tensão e corrente senoidais e em sistemas equilibrados. Condições estas, que não refletem a realidade das redes de distribuição de energia elétrica. Para a realização da análise dos equipamentos selecionados, submetidos aos efeitos das componentes harmônicas nas tensões e correntes, inclusive desequilíbrios de tensões, montou-se um arranjo padrão de medição, onde foram ensaiados os medidores submetidos a estes distúrbios, sob as mesmas condições laboratoriais, considerando-se três repetições para cada amostra selecionada. As distorções harmônicas de tensões e correntes, aplicadas nos ensaios, foram obtidas por medições em consumidores em ramais de distribuição com características industrial, comercial, rural e residencial, e, os desequilíbrios de tensões admitidos para ensaios foram de 3% (limite atual) e de 5%, considerando-se determinados cenários de um sistema de distribuição real de uma concessionária de energia elétrica. Os resultados são apresentados em forma de tabelas e figuras, e, as análises dos erros são apresentadas considerando-se um padrão de medição composto por analisador de energia com classe de exatidão... / Considering the constant changes that have been occurring in the electric energy distribution scenery, due to the great improvements of the power electronics devices and non linear loads installed in the system, there are several studies developed in order to analyze and diagnosis the effects of these changes, and how much these loads affect the equipments installed on the distribution systems. The proposal of this research is to analyze the influence the harmonic contents (voltage and current) and unbalances (voltage) in the systems on the measurement errors of the active electric energy using three-phase electronic meters. These equipments are usually designed to operate on ideal conditions with constant frequency, sinusoidal voltage and current waveforms, and balanced system. However, these conditions are not the reality of the electric energy distribution systems. The procedures for the measurements, considering the selected samples of the electronics meters under influence of current and voltage harmonic contents, and voltage unbalances, were based on a measurement set-up established for testing, in the same conditions, all the selected samples considering its three repetitions. The harmonic voltage and current contents, applied in the tests, were obtained by measurements in consumers with different load characteristics (industrial, commercial, rural and residential), and the admitted voltage unbalances were of 3% (actual limit imposed by standards) and 5%, considering real cases of an electric energy distribution system of an utilities. The results are summarized in tables and figures, and the analyses of the errors are presented considering comparisons with a standard of measurement composed by an energy analyzer, with accuracy of 0.1% for voltages and currents, and, 0.2% for active power, considering the range of 60Hz until 1kHz. In addition, models were developed... (Complete abstract click electronic access below)

Atualmente, diante dos possíveis riscos de falta no fornecimento de energia elétrica no Brasil, surge a necessidade de se educar os consumidores a utilizar corretamente a energia elétrica, pois é mais barato conservar energia do que produzi-Ia. Na busca de solucionar a má utilização da energia elétrica em um campus universitário, levantam-se as características da instalação existente por meio de um equipamento registrador/medidor de grandezas elétricas. De posse destes dados, descrevem-se os problemas de consumo e de dimensionamento dos equipamentos encontrados nas instalações internas, a fim de se apontarem soluções técnicas viáveis para que se possa ter o uso racional de energia elétrica, as quais também poderão ser utilizadas em quaisquer outros centros consumidores. Além disto, abordam-se aspectos relativos ao gerenciamento das instalações existentes, visando-se o correto uso da energia elétrica, independentemente das condições em que se encontram as instalações. E dentro do possível, analisam-se as medidas sugeridas, o que demonstra a viabilidade das mudanças, frente à manutenção dos gastos existentes. / Due to the current possible risks to electric energy supply in Brazil, there is the need of making the consumers aware of how to use electric energy correctly, because it is cheaper to conserve energy than to produce it. Seeking to correct the use of electric energy in a university campus, characteristics of the existent installation were researched by means of recording/measuring equipment of electric variables. With this data provided is described the problems of consumption and use of the equipment found in the intemal facilities, with the purpose of aiming at viable technical solutions as to the rational use of electric energy, not only locally but in any other consumer centers. Furthermore, some aspects related to the management of the existent facilities were approached with a view to using electric energy correctly, independently of the conditions which of facilities are met. Suggested measures are analyzed for the sake of evaluating the viability the proposed changes, with regard to the maintenance of the existent expenses.

Com a reestruturação do setor elétrico brasileiro ocorreu a abertura no mercado de energia elétrica, a criação das figuras do consumidor livre e produtor independente e o surgimento de novas alternativas de fornecimento de energia aos consumidores do Grupo A, grupo conectado a alta tensão que compreende os níveis de 230 kV até 2,3 kV, composto basicamente por consumidores industriais. De acordo com a regulamentação atual, uma planta industrial pode ser atendida através da distribuidora local, do mercado livre, de fonte convencional ou incentivada e da autoprodução. No atual contexto de mercado faz-se necessário analisar qual a alternativa que melhor se adapte ao perfil da planta industrial e também represente economia na fatura de energia elétrica. O presente trabalho apresenta uma metodologia para avaliação destas alternativas, que permite comparar os custos com energia, auxiliando à tomada de decisão. Para a aplicação da metodologia, foram realizados estudos de caso que englobam diferentes consumidores do Grupo A, visando a economia e eficiência energética para o consumidor. / With the restructuration of the Brazilian electrical sector, came the opening of the electric energy market, the creation of characters such as the free consumer and independent producer, and the appearance of new supplying alternatives of energy to Group A consumers, a high-tension group which comprehends the levels from 230 kV to 2,3 kV that is composed basically of industrial consumers. According to the current regulations, an industrial plant can be attended through the local distributer, in the free market, of a conventional or motivated source and through auto-production. In the present market context, it is necessary to analyze which alternative adapts better to the industrial plant profile and also represents economy in the monthly electric bill. This work presents a methodology to evaluate these alternatives, allowing the comparison of the energy costs, thus helping the decision process. In order to apply the methodology, case studies involving different consumers of Group A, were conducted aiming at the economy and energetic efficiency for the consumer.