Orientador: Dionízio Paschoareli Júnior / Banca: Luis Carlos Origa de Oliveira / Banca: Walmir de Freitas Filho / Resumo: O setor de distribuição de energia elétrica vem apresentando constantes mudanças para se adaptar à necessidade de atendimento das crescentes demandas com recursos financeiros e energéticos cada vez mais escassos. Concessionárias têm buscado eficiência operacional em seus processos através de tecnologias que visam atender a um consumidor cada vez mais exigente por qualidade na utilização da energia elétrica. Neste cenário, a utilização de equipamentos que flexibilizem a operação das redes de distribuição apresentam-se como alternativas menos onerosas quando comparadas com a realização de grandes investimentos na expansão. O uso de equipamentos de flexibilização nas redes de distribuição possui peculiaridade específicas que prevê adaptações de natureza elétrica e física no sistema. O compensador série controlado a tiristores apresenta-se como uma alternativa a ser considerada para aplicação em redes de até 36kV. Aspectos de robustez face a necessidade de flexibilização são discutidos de modo a analisar sua postergação de investimentos visando mitigar ou diminuir o impacto de grandes alterações em redes de distribuição. Tais adaptações são comparadas com a sua viabilidade econômica, a partir da adequação da relação custo-benefício. Os resultados das análises apontam para uma tendência favorável à utilização do compensador série controlado a tiristores na rede de distribuição (D-TCSC), quando considerados os valores de implantação, tempo de execução física, instituição de condições mais favoráveis para realização de manobras e retorno mais rápido na imobilização de cálculos de tarifas e retorno do capital investido / Abstract: The electrical distribution system has presented constant changes to adapt to the growth in power demand with reducing financial and energetic resources availability. Utilities are looking for improvement in operating conditions using new technologies to attend to high power quality by the most demanding consumer. The use of equipment to improve the flexibility of distribution systems is an alternative which postpone large investments in system expansion. The thyristor-controlled series compensator is an attractive option for networks up to 36 kV. In this work, flexible solutions are discussed to postpone investments. Economical viability of a series controlled compensator in a distribution system is presented. The results take in account the initial cost, time of implementation, return on invested capital, among others / Mestre

Orientador: Anésio dos Santos Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T14:59:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TorresNeto_Floriano_M.pdf: 6057035 bytes, checksum: 2cdfde24e040137be367f6b427f6a38e (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Propõe-se nesta dissertação uma formulação e um método iterativo de cálculo para o fluxo de potência em alimentadores primários de Distribuição de Energia Elétrica. Este é formulado com base em equações lineares de circuitos elétricos, para alimentadores primários radiais e fracamente malhados. Para tanto, um modelo linear de circuito é inicialmente introduzido para alimentadores radiais e a partir desse modelo é proposto um método para o cálculo das magnitudes de tensão dos nós por meio das correntes de carga. As magnitudes das tensões nodais são iterativamente atualizadas até que as especificações de potência das cargas sejam atendidas. Essa formulação é estendida para os casos de redes fracamente malhadas, isto é, alimentadores que contém um moderado número de percursos fechados em sua configuração. Desta forma unifica-se o modelo de representação e o algoritmo de cálculo para redes radiais e fracamente malhadas. A metodologia proposta foi testada e o comportamento do método é comparado com o apresentado por método similar. Os resultados obtidos com vários sistemas são apresentados / Abstract: It is proposed in this work a formulation and an iterative method for calculating the power flow on feeders of a Primary Electric Power Distribution. This is formulated based on linear equations of electrical circuits, for radial and weakly meshed primary feeders. Thus, a linear model of the circuit is initially introduced for radial feeders and from that model it is proposed a method for calculating the voltage magnitudes of the nodes through the load currents. The magnitudes of nodal voltages are updated iteratively until the power specifications of the loads are met. This formulation is extended to the cases of weakly meshed networks, that is, networks that contain a moderate number of closed paths in your configuration. Thus the model unifies the representation and algorithm for calculating radial networks and weakly meshed. The proposed methodology was tested and compared with a similar method. The results obtained with various systems are presented / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Antonio Padilha Feltrin / Banca: Rubén Augusto Romero Lázaro / Banca: Denis Vinicius Coury / Banca: Walmir de Freitas Filho / Resumo: Neste trabalho, é proposto um algoritmo para localização de faltas em alimentadores radiais aéreos de distribuição de energia elétrica. A técnica proposta aplica-se a alimentadores trifásicos com cargas desequilibradas, que podem possuir ramais laterais trifásicos, bifásicos e monofásicos. As equações da rede que compõem esta técnica foram desenvolvidas com base nos métodos de fluxo de potência do tipo varredura (backward/forward sweep), o que a torna uma ferramenta eficiente e de baixo esforço computacional. No desenvolvimento da mesma, considera-se que haja disponibilidade de medições de tensões no nó inicial do alimentador e também medições esparsas de tensão em alguns pontos ao longo do alimentador de distribuição. Esta técnica apresenta algumas vantagens quando comparada com as técnicas convencionais para localização de faltas que utilizam o deslocamento do local da falta na rede. Nela eliminam-se, dos possíveis locais de falta, os pontos que estão em ramais laterais geograficamente distantes do verdadeiro local da falta e que poderiam ser indicados pelos métodos convencionais de localização da faltas. Adicionalmente à técnica para localização de faltas, é proposto um modelo matemático de programação binária para fazer a alocação otimizada de medidores esparsos de tensões ao longo do alimentador com o propósito de melhorar a precisão do algoritmo desenvolvido, a partir da técnica proposta para a localização de faltas. Neste modelo matemático, busca-se manter a melhor relação custo-benefício para as empresas de energia, em termos de investimentos, custos operacionais e melhorias dos seus índices de confiabilidade, com a localização eficiente de faltas em suas redes de distribuição. Para a solução deste modelo matemático, propõe-se... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: An algorithm for fault location on overhead and radial electric power distribution feeders is proposed in this work. The proposed technique is able to be applied to three-phase feeders containing unbalanced loads. Also, the proposed technique has the ability to deal with feeders which has three-, two- or single-phase laterals. Equations that describe the network are derived based on the backward/forward sweep load flow methods. This characteristic makes the proposed fault location technique an efficient and fast computational tool. In order to develop this technique, it was considered that voltage measurements are available at the sending node of the feeder, as well sparse voltage measurements at some places on the feeder. Thus, this technique presents some advantages in comparison to the traditional technique for fault location which finds the faulty point by means of sliding the analyzed point on the network. By using traditional techniques, points located geographically far from the actual faulty point can be indicated as a faulty point. The proposed technique eliminates these points from the results. Additionally to the proposed technique, a binary programming model is presented for carrying out the optimized placement of voltage measurement devices along the feeder. The goal of this binary programming model is to enhance the accuracy of the proposed algorithm for fault location. This mathematical model is aimed at keeping the best costbenefit rate for the electric utilities, in terms of operational costs and improvements of reliability indices by means of an efficient fault location. A dedicated genetic algorithm is proposed for solving the optimization model. Results and simulation analyses are presented in order to validate the efficiency... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Carlos Roberto Minussi / Banca: Mara Lúcia Martins Lopes / Banca: Fabricio Olivetti de França / Resumo: Neste trabalho apresenta-se um método para detecção e classificação de distúrbios de tensão em sistemas de distribuição de energia elétrica. A partir das oscilografias de tensão, medidas na subestação, aplica-se o algoritmo de seleção negativa de um sistema imunológico artificial para diferenciar os sinais entre próprios e não-próprios. Os sinais classificados como próprios representam a operação normal do sistema, isto é, alimentador sem a presença de distúrbio, e os classificados como não-próprios são sinais onde há a presença de uma anormalidade. A análise dos sinais é realizada através do janelamento das oscilografias onde são realizadas comparações entre os sinais e os detectores previamente criados, avaliando a afinidade entre as janelas. Caso a afinidade entre os sinais ultrapasse um limiar preestabelecido pelo operador, é encontrado um casamento, e o sinal é classificado. Com esta proposta busca-se a concepção de um método que possa ser modificado facilmente, para atender a permanente evolução das tecnologias das subestações. Para validar e avaliar o desempenho do método foram realizados testes com quatro sistemas de distribuição de energia elétrica, sendo três sistemas testes de 5, 33 e 84 barras e um sistema real de 134 barras / Abstract: This work presents a method to detect and classify voltage disturbances in electrical distribution systems. The Negative Selection Algorithm of an artificial immunological system is applied to the voltage oscillographs, measured on the substation, to distinguish the signals as self or nonself. The signals classified as self represent the normal operation of the system, i.e. the feeder without disturbance, and those classified as nonself are the signals where there are some abnormalities. The signal analysis is performed by windowing the oscillographs comparing the signals and the detectors previously created, evaluating the affinity with the windows. If the affinity with the signals overpasses a predefined limit a matching is found and the signal is classified. This proposal is a method that can be easily modified to attend the fast evolution of the substation technologies. To validate the performance tests were done to four different distribution systems, including one real system / Mestre

Orientador: Sérgio Henrique Lopes Cabral. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau,

Este documento apresenta uma metodologia analítica adaptativa para localização de faltas baseada na estimativa da impedância para sistemas de distribuição ativos. A metodologia proposta combina a informação fornecida por dispositivos eletrônicos inteligentes alocados na subestação principal e nos terminais de cada unidade de Recurso Energético Distribuído (do inglês Distributed Energy Resources - DER), o conhecimento da topologia da rede e os seus parâmetros para estimar a localização da falta. A característica adaptativa é dada pelo uso de modelos elétricos lineares para considerar o efeito das DER conectadas à rede, quando a informação fornecida pelos Dispositivos Eletrônicos Inteligentes (do inglês Intelligent Electronic Devices - IED) não é disponível. Adicionalmente, uma estratégia baseada na técnica Ladder é desenvolvida para estimar a contribuição de corrente desde as DER até o ponto de falta. Esta estratégia permite considerar vários geradores conectados e seus diferentes modos de operação. A metodologia proposta foi validada com o sistema IEEE 34 barras. Este sistema foi modelado no Alternative Transients Program (ATP) e modificado pela inserção de várias unidades DER. A metodologia proposta foi validada em vários cenários. Estes cenários avaliam o efeito da distância até a falta, resistência da falta, incerteza na carga, nível de penetração de DER, número de geradores conectados e erros nas medidas ou na estimação dos parâmetros das DER quando seus modelos forem utilizados. Para estas considerações, o desempenho da formulação proposta é satisfatório, apresentando erros menores do que 3%. / This document presents an adaptive analytical impedance-based fault location methodology for active distribution systems. The proposal combines information provided by Intelligent Electronic Devices (IEDs) located in the substation, each Distributed Energy Resources units terminal, the knowledge of the network topology as well as its parameters to estimate the fault location. Its adaptive feature is given by the use of linear analytical equivalent models to consider of DER effect in case the information provided by a local IED is not available. Additionally, a ladder-based technique is proposed to estimate the current contribution from of DER to the fault point. This process allows considering several DER connected and their different operation modes. The proposed methodology is validated on the IEEE 34-node test feeder. This system is modeled on ATP/EMTP and modified with the insertion of several DER units. The methodology is validated by considering several scenarios. These scenarios evaluate the effect of fault distance, fault resistance, load variation, DER penetration level, numbers of DERs connected and errors in the DER parameters. For these considerations, the proposed methodology performance is satisfactory, presenting fault location errors below 3%.

A maior presença de correntes harmônicas no sistema de distribuição, principalmente devido à geração distribuída, tem chamado atenção sobre suas possíveis consequências. O trabalho apresenta um método para a avaliação de harmônicas em um sistema elétrico através de um estimador de estados. A proposta é um método de supervisão da rede de distribuição utilizando o menor número de medidores possível. Isso foi feito identificando topologias de rede que viabilizam o uso de pseudomedidas no lugar de medidores. O método é aplicado a um estudo de caso baseado no modelo IEEE 13 barras e os resultados do estimador de estados foram comparados a uma simulação. Também é feita uma análise de sensibilidade do código, observando os resultados quando se adicionam erros sobre as medidas e sobre os parâmetros das linhas do sistema. / The growth of harmonic currents in distribution system, mainly due the distributed generation, is calling attention of the specialists to its possible consequences. This work presents a method to assessment of harmonics in an electric power system through a state estimator. The proposal is a method to monitor the distribution network using as few measurement devices as possible. It was performed identifying network topologies where a pseudomeasurement can replace a measurement device. The method was applied to a study case based on the IEEE 13 buses model and its results were compared to a simulation. A sensitivity analysis of the code also was performed, errors were added to measurements and lines parameters to assess the errors in the state estimator results.

Este trabalho apresenta um modelo para análise do comportamento dinâmico da inserção da micro e minigeração solar fotovoltaica em redes de distribuição de energia elétrica. O modelo é desenvolvido com aplicação da técnica de análise e modelagem de Dinâmica de Sistemas, resultando em uma ferramenta eficiente para o auxílio na tomada de decisão e na elaboração de políticas quanto ao estímulo dos sistemas de geração fotovoltaica. O modelo desenvolvido testa as políticas, através da construção de cenários, que possibilitam ao consumidor à tomada de decisão, quanto ao investimento na micro geração, a partir dos contextos regulatório e de mercado. O modelo avalia a tomada de decisão dos consumidores quanto ao investimento em fontes de micro geração fotovoltaica englobando não apenas fatores técnicos e econômicos, mas também fatores sociais e ambientais. O modelo fornece, também, uma projeção do potencial de energia fotovoltaica associada à micro e minigeração, e permite verificar a ação da “death spiral” (espiral da morte) sobre o faturamento de distribuidoras. Diversos incentivos são implementados e investigados no sentido de promover essa tecnologia. Os resultados obtidos mostram que políticas como a criação da tarifa prêmio, em conjunto com a redução do ICMS incidente sobre a energia gerada pelo prosumidor (consumidor/gerador) e a veiculação publicitária sobre a micro geração podem alavancar o uso destas fontes no contexto energético global. / This dissertation presents an innovative method for analyzing the dynamic behavior of a multi-variable system that models the several aspects of photovoltaic solar micro generation penetration in distribution networks. The proposed model is based on the System Dynamics approach in order to test the policies through multi-criterial scenarios, including the consumer's decision-making to invest in renewable sources considering regulatory and market contexts. In addition to technical and economic aspects, social and environmental criteria are also taken into account in modelling the consumer’s decision-making. The model also provide a projection of energy photovoltaic associated with micro and minigeneration and allows to verify the action of detah spiral on distributors revenue. Several incentives are proposed and evaluated as alternatives to promote photovoltaic generation the technology. The presented model has shown as an effective tool to support the decision-making for both consumers and policymakers. Results show that policies such as feed-in tariff along with the reduction of Value-Added Tax (VAT) on generated energy may greatly promote the use of these sources in the energy market.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:07:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao.pdf: 1434444 bytes, checksum: c5fc7edbe880212205e526f955d134f4 (MD5) Previous issue date: 2008-06-27 / This work presents an analysis of the potential utilization of a static compensator (STATCOM) as a substitute or a complementary alternative to the classical voltage regulation and balancing techniques, high-lighting each alternative characteristics, advantages and disadvantages, considering the parameters of an actual 13,8 kV distribution circuit. These studies were performed focusing on an utility company investment alternatives among the technical solutions available to mitigate, avoid or postpone expenses, in order to cope with the prudent and necessary investment legal principle to reach a lower energy tariff. / O presente estudo apresenta uma análise da possibilidade de utilização de compensadores estáticos de reativos STATCOMs em substituição e em complementação aos equipamentos clássicos de regulação e reequilíbrio da tensão de fornecimento, apresentando as características de cada alternativa, suas vantagens e desvantagens, considerando, no bojo da análise, parâmetros obtidos de um circuito real de distribuição em média tensão 13,8 kV. Ao contrário dos trabalhos até então desenvolvidos, as análises ora apresentadas são realizadas sob a ótica de uma concessionária de distribuição de energia elétrica e em termos do seu planejamento de investimento, alternativas técnicas disponíveis e possibilidades de mitigação, postergação ou eliminação de determinado investimento, de sorte a compatibilizá-lo ao princípio legal vigente do investimento prudente e necessário para fins da obtenção da desejada modicidade tarifária.

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Banca: Guilherme de Azevedo e Melo / Banca: Júlio Borges de Souza / Banca: Ruben Barros Godoy / Banca: Luigi Galotto Junior / Resumo: Esta tese de doutorado se baseia na necessidade atual e tendência mundial da busca por tornar mais inteligentes os sistemas de distribuição de energia elétrica, por isso, o objetivo geral deste trabalho é desenvolver uma Arquitetura de Simulação em Tempo Real e Controle (ASTR&C) para alimentadores elétricos de distribuição, com o intuito de analisar a qualidade da energia e melhorar as ações de controle nos sistemas de distribuição, procurando assim aumentar a confiabilidade e sustentabilidade do sistema de potência. A ASTR&C utiliza uma plataforma VHDL-AMS como interface gráfica do usuário (Graphical user interface - GUI) para desenvolver a simulação do sistema elétrico e a linguagem VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Description Language) para o desenvolvimento do sistema de gerenciamento e controle da rede de distribuição (Distribution Management System and Control - DMS&C), através de um dispositivo FPGA (Field Programmable Gate Array). Ambas as linguagens de descrição de hardware VHDL e VHDL-AMS (VHDL analog and mixed-signal), juntamente com as informações do sistema elétrico de distribuição, tornam possível a simulação em tempo real e controle de alimentadores de distribuição de energia elétrica. A GUI na plataforma VHDL-AMS, além de executar a simulação do sistema elétrico de distribuição, envolve dois processos: 1) Importação de todos os parâmetros do sistema de distribuição real, a partir de um arquivo de texto, possibilitando a alteração de quaisquer dados deste alimentador de distribuição em ambiente VHDL-AMS e 2) Envio dos dados de controle necessários para o dispositivo FPGA. O DMS&C desenvolvido está focado no gerenciamento do perfil de tensão do alimentador admitido como estudo de caso, realizado através de um dispositivo FPGA, o qual dispõe como prioridade o controle do regulador de tensão do sistema de distribuição, com base na comutação de TAP do mesmo. Neste... / Abstract: This doctoral thesis is based on current need and global trend in the search for making smarter electric power distribution systems. For this reason, the objective of this work is to develop a Real-Time Simulation and Control (RTSC) architecture of electrical distribution feeders, in order to analyze power quality and improve the control actions in distribution systems, to increase power system reliability, and sustainability. The RTSC architecture uses VHDL-AMS platform as graphical user interface (GUI) to develop the simulation of the electrical system and VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Description Language) language for developing the Distribution Management System and Control (DMS&C) through a FPGA device. Both VHDL and VHDL-AMS (VHDL analog and mixed-signal) hardware description languages along with electric distribution system information make possible the real-time simulation and control for electrical distribution feeders. The GUI in VHDL-AMS platform, which, besides running the simulation of the electrical distribution system, involves two processes: 1) Import of all parameters of the distribution system from a text file, making it possible to change any data of this distribution feeder into a VHDL-AMS environment, and 2) Sending necessary control data to the FPGA device. The developed DMS&C is focused on voltage profile management of admitted feeder as a case study, performed through a FPGA device, which provides as priority control of the distribution system voltage regulator, based on the voltage regulator TAP switching. In this context, DMS&C was developed to propose feeder voltage level regulation actions to the distribution system real controller, considering the real feeder characteristics, with concentrated loads and network reduction, for constituting the case study of this thesis. It stands out as the main contribution of this thesis work, the presentation of a novel real-time simulation and control ... / Doutor