Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-08-07Bitstream added on 2014-06-13T18:49:41Z : No. of bitstreams: 1 souza_ch_me_ilha.pdf: 651441 bytes, checksum: b139e90078b1de276ac99f40362c2bf7 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho apresentam-se o desenvolvimento e a implementação de um algoritmo computacional para o problema de planejamento e projeto de circuitos secundários de distribuição de energia elétrica. O problema é formulado como um modelo de Programação Não Linear Inteiro Misto (PNLIM), e para sua solução propõe-se um algoritmo de Busca Tabu (BT). Esta ferramenta permite determinar e avaliar os custos dos elementos que compõem o sistema de distribuição (reforma e/ou construção de redes secundárias), evidenciando sua robustez e precisão. Os algoritmos de cálculo mecânico e definição de estruturas são baseados em normas técnicas para se determinar os postes e estruturas do sistema sob estudo. Os condutores são especificados pelo algoritmo de fluxo de potência trifásico respeitando as condições topológicas, físicas e ambientais. Toda metodologia de cálculo e projeto utilizada neste problema está de acordo com os Procedimentos de Distribuição do Sistema Elétrico Nacional (PRODIST). Para mostrar a eficiência do modelo proposto e da metodologia de planejamento e projeto desenvolvidos, apresentam-se resultados para dois sistemas reais de distribuição com 76 e 54 barras, respectivamente. / In this work, the development and implementation of a computational algorithm for the planning and design of secondary circuits of power distribution systems problem, is presented. The problem is formulated as a Non-linear Integer Mixed Programming (NLIMP) problem; and for its solutions it is proposed a Tabu Search (TS) algorithm. This tool allows determining and evaluating the cost of elements that are part of the distribution system (upgrade and/or construction of secondary networks), showing its robustness and accuracy. Mechanic calculation algorithms and structure definitions are based on technical norms in order to determine poles and structures of the system under study. Conductors are specified by the three-phase power flow algorithm, satisfying topological, physical and environmental conditions. All the calculation and design methodology used in this problem agrees with the Distribution Procedures of the National Electric System (PRODIST). In order to show the efficiency of the proposed model and the developed planning and design methodology, results for to real-life distribution systems, with 76 and 54 buses, are presented.

Este trabalho tem por objetivo avaliar a perspectiva econômica e modelo de negócio da tecnologia de telecomunicação nas redes de distribuição de energia elétrica. Essa integração entre a tecnologia de telecomunicação e a rede de distribuição constitui um sistema conhecido como rede inteligente ou smart grid. Neste estudo são analisados os modelos de rede inteligentes mais significativos do mundo, os quais ainda se encontram em fase inicial. Na análise da implantação da rede inteligente em diversos países, observa-se a existência de diferentes motivações. Por exemplo, no caso norte-americano, trata-se dos esforços do setor de energia em garantir a confiabilidade no abastecimento. Na Europa, há um grande comprometimento com a redução de carbono e gases causadores do efeito estufa. No Brasil, busca-se uma estratégia para melhorar aspectos técnicos da distribuição, diminuir as perdas técnicas, eliminar ou reduzir o roubo de energia e ajustar a oferta de energia com o crescimento urbano e industrial, aprimorando a regulamentação sobre o setor. Além da ausência de padrões de telecomunicação, que se constitui em restrição para todos os projetos de smart grid, o Brasil apresenta grandes entraves para a implantação da rede inteligente, como as tarifas elevadas para os consumidores, as dificuldades para um despacho ótimo das unidades geradoras, o elevado volume de perdas no sistema elétrico, o baixo consumo de eletricidade em termos per capita, o elevado número de medidores a serem substituídos e as diferentes características das concessionárias. Com o objetivo de eliminar ou reduzir esses entraves, propõe-se neste estudo um modelo de negócio que determina, como mais significativos, os investimentos em tecnologia da comunicação e em medidores bidirecionais. O modelo proposto avalia uma série de benefícios, dentre os quais destacam-se a redução das perdas comerciais e a redução das ligações informais. Adicionalmente, o modelo pode colaborar na modernização da rede de distribuição e para o crescimento do Produto Interno Bruto com menores investimentos em geração e transmissão e, portanto, com responsabilidade ambiental. / This thesis aims at evaluating the economic perspective and business model of the telecommunications technology in the electric power distribution system. The integration between the telecommunications systems and the distribution electric grid constitutes a new system known as intelligrid or \"smart grid\". The analysis of the most important smart grid models in the world, which are still in initial stage, shows that different countries have different motivations for the smart grid deployment. For example, the deployment motivations in USA are mostly related to efforts of the power sector to ensure reliability of the energy supply. In Europe there is a big commitment to reduce carbon and greenhouse gases. In Brazil a strategy is being sought to improve the electric power distribution grid, reduce technical losses, eliminate or reduce the theft of electricity, and match energy supply to urban and industrial growth, improving regulation of the power sector. In addition to the lack of telecommunications standards, which is a constraint for all smart grid projects, in Brazil there are high barriers to the smart grid deployment, such as high tariffs to consumers, difficulties for an optimal dispatch of generating units, a high volume of losses in the electrical system, a low per capita electricity consumption, a large number of meters to be replaced, and the different profiles of the electric power distribution companies. Aiming at eliminating or reducing such barriers, a business model framework is proposed, which determines investments in communications technology and in two-way meters as the most significant ones. The proposed model evaluates a number of benefits, among which the most important are the reduction of commercial losses and the reduction of informal connections to the mains. Additionally, the model can assist in upgrading the power distribution system and the growth of GDP with lower investments in generation and transmission, and, therefore, with environmental responsibility.

Orientador: Moacyr Trindade de Oliveria Andrade / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T19:49:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieiralves_EduardodeXerez_M.pdf: 1874956 bytes, checksum: 4f79bc70e42ae0c47e0a35cde1327ad1 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O equilíbrio econômico-financeiro garantido pelo contrato de concessão firmado pelas concessionárias junto ao poder concedente, tem como prerrogativa uma gestão atuante por parte do agente prestador do serviço, o que evidencia o seu controle técnico e comercial, bem como a promoção do desenvolvimento tecnológico dos serviços concedidos. Neste contexto, é de suma importância que a receita da concessionária, fruto de sua gestão na aquisição da energia a ser utilizada, bem como sua efetiva disponibilidade, seja dirigida ao mercado e aos consumidores com a qualidade requerida, a preços compatíveis com a renda média da população regional e com um percentual de perdas compatível com a tecnologia disponível. O controle das perdas técnicas e comerciais, em empresas do setor elétrico é fundamental para a consecução dos objetivos das concessionárias e da população a ser atendida. A falta de efetivo controle das perdas gera desperdício, ineficiência e redunda em custos elevados. Na região amazônica, as fontes energéticas são suportadas por parques térmicos que queimam material fóssil. Nessas condições o desperdício energético provoca, adicionalmente, danos desnecessários à natureza. As emissões de material particulado e de gases do efeito estufa, na condição de grandes perdas comerciais das empresas do setor elétrico, são mais elevadas, o que fatalmente vai agravar as condições ambientais da vida das gerações futuras. Na região Norte do Brasil, os sistemas elétricos isolados, em função do tipo das fontes energéticas e das grandes distâncias envolvidas, apresentam altos custos de operação e manutenção. As empresas apresentam índices de perdas elevadíssimos, que inviabilizam totalmente o negócio, razão pela qual, até hoje, vários são os mecanismos de subsídios associados ao mesmo, visando a viabilização do serviço de energia elétrica. O presente trabalho visa analisar a situação das perdas comerciais na região, dando ênfase ao ¿Caso Manaus¿, procurando identificar as suas causas e efeitos, tanto para a sociedade em geral como para os empresários do setor. Mais especificamente, se abordará o estudo de caso da empresa Manaus Energia S/A, por ser a maior dos sistemas isolados e por apresentar índices de perdas muito acima do admissível e da média das concessionárias do Setor Elétrico Nacional / Abstract: The financial-economical equilibrium guaranteed by the concession contract made by the concessionaries before the granting power, has as a prerogative an acting management by the service agent owner. That evidences its technical and commercial control, as well as the promotion of the technological development of the granted services. In such a context, it is of great importance that the concessionary receipt, product of its management in the acquisition of the energy to be used, as well as in its effective availability, be driven towards the market and the consumers with the quality requested with compatible prices at the middle income of the local population and with a loss percentage balanced to the technology available. The control of such technical and commercial loss in the companies of the electric field is fundamental to the accomplishment of the concessionary objectives and to the population attending.The lack of an effective control about the loss generates waste, non-efficiency and leads to elevated costs. In the Amazon area, the energetic sources are supported by thermic park which burn fossil matter. Besides, in such conditions the energetic waste provokes unnecessary waste to the nature. The emissions of particled material and gases from the greenhouse effect, in the condition of great commercial losses of the electric field companies are higher what will worsen the environmental conditions of the future generations life. In Brazil north region, the isolated electric systems due to the kind of the energetic sources and the great distances involved, lead to high costs of operation and maintenance. The companies show very high losses rates which make the business completely unfeasible, that is the reason, nowadays, due to many are the resources of subsidies associated attempting the availability of the electric energy service. The present work aims to analyze the state of the commercial losses in the region, emphasizing ¿Manaus case¿, searching the causes and effects identification, to the society in general, as to the sector entrepreneurs. More specifically, there will be approached the case study of Manaus Energia S/A company, for being the biggest of the isolated systems and for presenting a loss rate much higher from the admissible and the average of the National Electric Sector concessionaries / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Christiano Lyra Filho, Celso Cavellucci / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T03:27:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Reis_PauloAlexandre_M.pdf: 462293 bytes, checksum: 3e3ba986f1d06695ded61d98139be232 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Abordagens tradicionais de manutenção de sistemas de distribuição de energia elétrica se baseiam em ações realizadas periodicamente, ou programadas, de acordo com uma análise de necessidades e prioridades após inspeções. Embora essas abordagens tenham o objetivo de melhorar a confiabilidade dos sistemas, geralmente não há uma avaliação precisa do impacto das ações de manutenção na confiabilidade dos mesmos. O planejamento de manutenções pode ser realizado sob a perspectiva da confiabilidade com abordagens recentes chamadas RCM (reliability centered maintenance - manutenção baseada em confiabilidade). Essas abordagens procuram estabelecer uma ligação rigorosa entre manutenção e confiabilidade. Este trabalho propõe uma abordagem de manutenção baseada em confiabilidade com a perspectiva de encontrar as melhores estratégias para manutenções de redes de distribuição de energia elétrica; apresenta um modelo matemático e metodologia de otimização para encontrar as melhores estratégias de manutenções em um determinado horizonte de estudo. O problema formulado caracteriza-se como um problema de otimização combinatória com o objetivo de encontrar as ações de manutenção que minimizem os recursos utilizados em manutenções preventivas e corretivas, garantindo um nível de confiabilidade desejado para o sistema. O trabalho desenvolve duas alternativas para solução do problema: a primeira abordagem foi construída a partir do método GRASP (greedy randomized adaptive search procedure); a segunda abordagem é um método de computação evolutiva com busca local. Estudos de casos em redes de porte real avaliam as duas alternativas de solução. Os resultados realçam aspectos significativos da abordagem desenvolvida. / Abstract: Traditional approaches to electric power distribution systems maintenance are based on activities performed at regular intervals, or scheduled after analysis of needs end priorities identified after inspections. Although these maintenances activities are carried out to improve reliability, usually such approaches do not explicitly consider the impact of maintenance activities on reliability. Maintenance planning can be guided by reliability with recent approaches known as RCM (reliability centered maintenance). A RCM approach tries to establish a rigorous link between maintenance and reliability. This work proposes a reliability centered maintenance approach to unveil the best maintenance schedule for electric power distribution networks; it presents a mathematical model and optimization methods to find the best maintenance schedule along a given planning horizon. The problem is formulated as a combinatorial optimization problem with the objective of finding the maintenance activities that minimize the resources allocated to preventive and corrective maintenance, making sure the system meets a reliability target. The work proposes two heuristic methods to solve the problem: the first one is a GRASP method (Greedy Randomized Adaptive Search Procedure); the other one is an evolutionary computation method with local search. Realistic case studies are used to evaluate both methods. The results highlight meaningful aspects of the proposed approaches. / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Carlos Alberto Favarin Murari, Ahda Pionkoski Grilo Pavani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T09:59:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_LeonardoAlonso_M.pdf: 728816 bytes, checksum: 9e5eca1543746c11368b1c259d45dfa1 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Nesta dissertação é proposta uma metodologia baseada em lógica nebulosa para a obtenção de um índice que classifica as barras mais propícias para a instalação de geradores distribuídos em uma rede de distribuição de energia elétrica. A metodologia foi desenvolvida levando em consideração a dificuldade em se manter um perfil de tensão adequado e, dessa forma, tende a contemplar com os maiores valores de índices, as barras nas quais a conexão de geradores tende a melhorar o perfil de tensão da rede. Outro aspecto considerado no desenvolvimento da metodologia foi o de minimizar as perdas de potência ativa na rede elétrica. De forma geral, a obtenção do índice consiste em associar graus de pertinências para as variáveis magnitude da tensão e potência ativa da carga em cada uma das barras e, a partir de regras nebulosas, definir um valor numérico para o índice. Uma das vantagens dessa metodologia é que tais variáveis podem ser classificadas em conjuntos nebulosos, os quais traduzem lingüisticamente os conhecimentos humanos e, assim, pode-se mais facilmente utilizar a experiência humana adquirida na operação de uma rede de distribuição para a definição das regras nebulosas para a obtenção dos índices a serem empregados na alocação dos geradores. E ao ser comparada a técnicas tradicionais de análise, tem-se uma significativa vantagem que consiste em não necessitar de execuções consecutivas de fluxos de potência, sendo necessário apenas a obtenção do estado de operação da rede através de um único fluxo de potência no caso base. / Abstract: This work consists in proposing a methodology based on Fuzzy Logic to obtain an index, which classifies the buses more suitable to install a distributed generator in an electric power distribution system. Themethodologywas developed taking into consideration the difficulty tomaintain a suitable voltage profile in distribution systems, so the methodology results in large, index values for the buses in which the installation of generators results in a more suitable voltage profile. Another aspect included in the methodology is the minimization of the real power losses. Applying a set of fuzzy rules, the index is calculated by setting membership values to the bus 'voltage' and 'load real power'. The advantages of this methodology are that the classification of the variables into fuzzy sets, which allow the linguistic translation of the system operator knowledge and so his experience of operating the system can be employed in the process of allocating distributed generators in the system and when compared to traditional techniques of analysis, does not need of consecutive runs of power flows, it is necessary only to obtain the state operating of the network through only one power flow in base case. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Ennio Peres da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T04:44:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camargo_JoaoCarlos_D.pdf: 1984535 bytes, checksum: ccf14c760889722980eb552f27361de8 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: A produção de hidrogênio para as células a combustível é um desafio para a ampla disseminação dessa tecnologia. Produzi-lo a partir de fontes renováveis de energia, como o etanol da cana-de-açúcar, é a opção analisada neste trabalho, enfocando principalmente a tecnologia dentro do conceito da geração distribuída de energia elétrica. O objetivo da tese é avaliar a viabilidade técnica e econômica da reforma do etanol para produção de hidrogênio com a qualidade necessária para o uso em uma célula a combustível tipo membrana de troca de prótons (PEMFC). A metodologia utilizada foi o desenvolvimento de um protótipo de geração de energia elétrica baseado em um reformador de etanol e um sistema de purificação de hidrogênio. Os principais dados obtidos nesse experimento foram a eficiência global de conversão do protótipo e a quantidade e qualidade das emissões advindas da operação do mesmo. O reformador de etanol alcançou eficiência de conversão de 69%, produzindo hidrogênio ¿ após o sistema de purificação¿ com nível de monóxido de carbono (CO) inferior a 20 µmol.mol, emissões globais de 460,85 g CO2.kWh-1, 0,812 g CO.kWh-1, 2,416 g CH4.kWh-1, sem emissão de NOx e SOx para uma vazão de entrada de 0,33 mol.etanol.hora-1. Com esses valores, foi realizada a análise da viabilidade técnica e econômica, comparando o protótipo desenvolvido com outras tecnologias de geração de energia elétrica. A análise econômica baseou-se em curvas de aprendizado do comportamento do custo inicial do reformador, calculado em 8.000,00 R$.kW-1, em relação à sua produção acumulada para calcular-se o custo de geração do hidrogênio e da energia elétrica produzida ao acoplar-se o experimento a uma célula a combustível tipo PEMFC com eficiência de conversão elétrica de 45% / Abstract: The hydrogen production for fuel cells is a challenge for wide dissemination of this technology. To produce it from renewable sources of energy, such as sugar cane¿s ethanol, is the option analyzed in this work, focusing mainly the fuel cell technology inside of distributed generation concept. The objective of the thesis is to evaluate the technical and economical feasibility of ethanol reforming for hydrogen production with the necessary quality for use in a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). The methodology used was the development of a power generation prototype based on an ethanol reformer and a hydrogen purification system. The main data obtained in that experiment were the prototype global efficiency conversion and the quantity and quality of emissions resulted from prototype operation . The ethanol reformer reached conversion efficiency of 69%, producing hydrogen - after the purification system ¿ with carbon monoxide (CO) level lower than 20 µmol.mol-1, overall emissions of 460.85 g.CO2.kWh- 1, 0.812 g.CO.kWh-1, 2.416 g.CH4.kWh-1, without emissions of NOx and SOx for a 0.33 mol.ethanol.hour-1 flow inlet. Those values were used for the technical and economical feasibility analysis comparing the prototype with others electric power generation technologies. The economical analysis based on learning curves concept of the reformer initial cost behavior, which was estimated in R$ 8,000.00 /kWe, in relation to its accumulated production to calculate the hydrogen and electric power generation production cost when joining the reformer system to a PEMFC fuel cell with 45% electric efficiency conversion / Doutorado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Carlos Alberto Favarin Murari / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T17:14:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cavalcante_PatriciaLopes_M.pdf: 1174790 bytes, checksum: 78d8b398780924e7f52ce9c0e64a337f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Neste trabalho é proposta uma versão fuzzy de fluxo de carga trifásico desbalanceado para redes de distribuição de energia elétrica. As características peculiares destas redes foram consideradas para tornar a solução o mais direta possível. Devido às técnicas específicas implementadas neste método, a decomposição LU e a substituição backward/forward da matriz Jacobiana, requeridas em métodos tradicionais, não são necessárias. O objetivo principal deste fluxo de carga é alcançar resultados que consideram as incertezas nas variáveis dos sistemas de potência. É utilizada uma função sinusoidal (forma de sino) ao invés de outras funções de pertinência, como por exemplo a trapezoidal e a triangular, para representar os números nebulosos e simular o fluxo de carga fuzzy. A função sinusoidal não requer técnicas adicionais como por exemplo, a-cortes e linearização, pois possui seus próprios operadores nebulosos. Para a validação do método proposto, resultados para diferentes redes são apresentados / Abstract: A fuzzy direct approach for unbalanced three-phase distribution load flow solutions was developed in this work. The special topological characteristics of distribution networks have been fully utilized to make the direct solution possible. Due to the distinctive solution techniques of the proposed method, the time-consuming LU decomposition and forward/backward substitution of the Jacobian matrix or admittance matrix required in the traditional load flow methods are no longer necessary. The main objective of this load flow is to get results which consider the vagueness in the power system's variables. The three-phase fuzzy load flow uses the bell shape function instead of others common membership functions, like trapezoidal and triangular, to represent fuzzy numbers and simulate a fuzzy load flow. The bell shape function doesn't require additional techniques like a-cuts and linearization to execute a fuzzy load flow because this function has proper operators. Test results demonstrate the validity of the proposed method / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Christiano Lyra Filho, Celso Cavellucci / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T22:07:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Queiroz_LeonardoMendoncaOliveirade_D.pdf: 3480667 bytes, checksum: 8aad553487af6ac62325d7f0f0893d60 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho estuda a estimação de perdas técnicas na distribuição de energia elétrica e apresenta uma análise para a definição dos níveis adequados dessas perdas. Ambas as abordagens são focadas na regulação. É apresentada uma metodologia de estimação das perdas técnicas de energia baseada no valor médio e na variância dos pontos da curva de carga. Essa metodologia pode ser aplicada alternativamente aos métodos baseados na perda de potência máxima, que inserem imprecisões desnecessárias para a estimativa das perdas de energia. Foram desenvolvidos modelos de regressão para a estimação das perdas técnicas em redes de distribuição de média e baixa tensão, objetivando utilizar o mínimo de informações possíveis para uma precisão adequada. Uma metodologia de geração de redes foi desenvolvida para o estudo desses modelos, de forma a disponibilizar redes com características semelhantes às redes reais. Também são propostos aprimoramentos na estimativa das perdas em transformadores e ramais de ligação. Adicionalmente, é apresentada uma análise dos níveis adequados de perdas técnicas na distribuição, utilizando-se técnicas de engenharia e benchmarking. As propostas deste trabalho sugerem aprimoramentos na regulação das perdas técnicas, tornando o método de estimação das perdas mais preciso e introduzindo a análise de eficiência das distribuidoras. / Abstract: This work studies technical losses estimation in power distribution systems and analyses the adequacy of the losses. Both approaches are carried in a regulatory perspective. It is presented a methodology to estimate energy losses from the mean and the variance of the load curve points. This methodology can be applied in substitution of methods based on maximum power losses, which inserts unnecessary inaccuracy to the procedure. Regression models were developed to estimate technical losses in medium and low voltage distribution networks, aiming to require less information as possible to meet an appropriate accuracy. A methodology of networks generation was developed to make available networks with characteristics similar to the ones presented by real networks. Improvements in transformers and service conductors losses estimation were also proposed. Engineering and benchmarking techniques were applied to analyze technical losses adequacy. The proposals presented in this work may improve technical losses regulation, making the estimation of losses more accurate and introducing efficiency analysis of power distribution companies. / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Walmir de Freitas Filho, Jose Carlos de Melo Vieira Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T06:20:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SallesCorrea_Diogo_M.pdf: 1373306 bytes, checksum: a6a2357bf0c337089786c03c519bbd7d (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Geradores síncronos conectados em redes de distribuição de energia elétrica estão sujeitos a operarem de forma ilhada após contingências como, por exemplo, curtos-circuitos. Ilhamento ocorre quando uma parte da rede de distribuição opera eletricamente isolada da subestação da concessionária, mas continua a ser energizada por geradores distribuídos. Devido a um conjunto de implicações técnicas e de segurança, a prática atualmente utilizada pelas concessionárias e recomendada pelos principais guias técnicos é desconectar todos os geradores da rede isolada tão logo ocorra um ilhamento. Existem diversas técnicas de proteção desenvolvidas para detectar ilhamentos e a maioria delas possui limitações técnicas e são propensas a falharem em determinadas situações. Neste contexto, torna-se importante conhecer a probabilidade ou risco da proteção falhar na detecção de ilhamentos em sistemas de distribuição de energia elétrica com geradores distribuídos e, por conseguinte, decidir se o sistema de proteção utilizado é adequado ou não. A falha da detecção de uma situação de ilhamento é tecnicamente denominada ilhamento não intencional. Esta dissertação de mestrado apresenta uma série de metodologias desenvolvidas para analisar o risco da ocorrência de ilhamentos não intencionais devido à falha do sistema de proteção de geradores síncronos. O sistema de proteção antiilhamento considerado neste trabalho é composto por relés baseados em medidas de freqüência e/ou tensão visto que atualmente estes são considerados os dispositivos mais eficientes para realizar tal tarefa. Como os desempenhos desses relés estão fortemente relacionados aos desbalanços de potência ativa e reativa na rede ilhada, respectivamente, as metodologias desenvolvidas baseiam-se nas curvas de carga do sistema de distribuição, nos patamares de geração de potência ativa e reativa e no cálculo de um índice numérico que indica o risco de falha da proteção antiilhamento. Diversos métodos eficientes foram desenvolvidos para calcular diretamente este índice de risco sem a necessidade de executar numerosas simulações de transitórios eletromagnéticos. Ressalta-se que os principais fatores que afetam o desempenho do sistema de proteção antiilhamento podem ser prontamente determinados com a aplicação das metodologias desenvolvidas. Os resultados obtidos mostraram-se precisos quando comparados aos obtidos por meio de repetidas simulações do tipo de transitórios eletromagnéticos / Abstract: Distributed synchronous generators connected to distribution power systems are prone to operate islanded after contingencies such as short circuits. Islanding occurs when a portion of the distribution network operates electrically isolated from the utility grid substation, yet continues to be energized by local distributed generators connected to the isolated system. Due to a number of technical and safety concerns, the procedure currently adopted by utilities and recommended by the main technical guides is to disconnect all the generators immediately after an islanding event. There are several anti-islanding techniques and the majority of them present technical limitations so that they are likely to fail in certain situations. In this context, it becomes important to know the probability or the risk of the protection scheme to fail in the detection of islanding events in distribution power systems containing distributed generators and, ultimately, determine whether the protection scheme under study is adequate or not. The failure of islanding detection is technically denominated non intentional islanding. This work presents a number of methodologies developed to evaluate the risk of occurrence of non intentional islanding due to the failure of synchronous generators protection systems. The anti-islanding protection system considered in this work is composed of relays based on measures of frequency and/or voltage, since these are considered to be the most efficient methods to perform this task. As the performance of these relays is strongly dependent on the active and reactive power imbalances in the islanded system, respectively, the methodologies are based on the distribution network feeder load curves, the active and reactive power generation levels and on the calculation of numerical index to quantify the risk level of protection system failure. Efficient methods were developed to directly calculate these risk indexes without performing several electromagnetic transient simulations. Through these methods, the main factors impacting on the performance of the antiislanding protection schemes can be determined. The results obtained by the usage of the proposed methodologies presented a very good match with those obtained by electromagnetic transient simulations / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:08:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO_MESTRADO_Rodrigo M de Carvalho_2012.pdf: 3438844 bytes, checksum: 3b54078140704053b5706662ad841ff3 (MD5) Previous issue date: 2012-04-20 / As a distribution network grows, the need for voltage control and regulator devices increases, as well as the need for supplying the demands, which assists in monitoring and correction of their magnitudes. Thus, the use of voltage regulators and, more recently, distributed generation applications contribute to the improvement of the process of electric power distribution in order not only to supply the demands, but the quality of the energy supplied. This dissertation presents three three-phase step-voltage regulator models, each of Type B, and two distributed generation models, all of them implemented in a power flow application prepared according to the Backward/Forward Sweep algorithm. The three-phase voltage regulator models differ in their connection, that is, grounded-wye, closed-delta and open-delta, while models of distributed generation are identified by technology and size, being classified into PQ and PV nodes. Results are obtained from three distribution networks for different cases of use of voltage regulators and distributed generation. IEEE 13 and 34 bus systems were used for testing the evaluation algorithm and a 103 bus network, derived form one of the CELG distribution systems, were used as a real case example for the application of the implemented models of voltage regulators and distributed generation. The results were discussed and reviewed so that it is possible to identify the most efficient templates for each case or for the majority of the cases. / À medida que cresce uma rede de distribuição, aumenta a necessidade de dispositivos para a regulação e controle de tensão, assim como para suprimento das demandas, o que auxilia na monitoração e correção de suas magnitudes. Assim, a utilização de regulador de tensão e, mais recentemente, a aplicação de geração distribuída contribuem para o aperfeiçoamento do processo de distribuição da energia elétrica tendo em vista não só o atendimento da demanda, mas a qualidade da eletricidade fornecida. Esta dissertação apresenta três modelos de regulador de tensão de passo trifásico, todos do Tipo B, e dois modelos de geração distribuída, todos implementados em um aplicativo de fluxo de potência, o qual foi elaborado segundo o algoritmo Backward/Forward Sweep. Os modelos de regulador de tensão trifásicos se diferem em suas conexões, isto é, estrela aterrada, delta fechado e delta aberto, enquanto que os modelos de geração distribuída são identificados por sua tecnologia e tamanho, podendo se classificar em nós PQ e PV. São obtidos resultados a partir de três redes de distribuição para diferentes situações de utilização do regulador de tensão e da geração distribuída. Foram utilizadas os sistemas de 13 e 34 barras do IEEE para realização de testes avaliativos do algoritmo proposto e uma rede de 103 barras, derivada do sistema CELG de distribuição, como exemplo de caso real para aplicação dos modelos implementados de regulador de tensão e geração distribuída. Os resultados são comentados e analisados de forma que seja possível a identificação dos modelos mais eficientes para cada caso ou ainda para a maioria dos casos.