O objetivo desta pesquisa é avaliar os parâmetros urbanísticos que influenciam a forma urbana e, consequentemente, maximizam a geração de energia fotovoltaica, no município de São Paulo, tomando por estudo de caso o bairro Belenzinho, em processo de adensamento e verticalização. A avaliação dos parâmetros urbanísticos foi realizada por meio do software de modelagem tridimensional Rhinoceros®, utilizando dois vértices: inicialmente, foi modelada a variação isolada dos parâmetros urbanísticos, utilizando Rhinoceros® associado aos plug-ins Grasshopper® e Diva®, com a finalidade de identificar os valores dos parâmetros urbanísticos que maximizam as respostas da forma urbana em relação à incidência de radiação solar na cobertura das edificações; em seguida, adicionou-se o algoritmo genético Galapagos, identificando-se a melhor combinação dos valores dos parâmetros urbanísticos quanto à maximização da incidência de radiação solar na cobertura das edificações. As análises mostraram que no cenário morfológico atual, 86% da cobertura das edificações existentes recebem entre 1840 e 1879 kWh/m2.ano de incidência de radiação solar, porém, algumas edificações são prejudicadas com sombreamento causada pelas edificações vizinhas. Quando se objetiva otimizar a geração de energia solar fotovoltaica na cobertura de empreendimentos distribuídos no tecido urbano, valores de coeficiente de aproveitamento 3, quando o máximo permitido é 4, ou valores de coeficiente de aproveitamento 2, quando o máximo permitido é 2, associados a taxas de ocupação de 0,70, mostram-se apropriados. A aplicação do Galapagos indica que o ganho da radiação solar incidente por área total de cobertura, através da simulação da variação combinada dos parâmetros urbanísticos, é, em média, 60% maior quando comparado com o pior cenário da variação isolada dos parâmetros urbanísticos, no cenário com empreendimentos distribuídos. Porém, quando se objetiva otimizar a geração de energia solar fotovoltaica na cobertura de empreendimentos concentrados no tecido urbano, valores de coeficiente de aproveitamento 3 e 4, quando o máximo permitido é 4, associados a taxas de ocupação de 0,40, mostram-se apropriados. O uso do Galapagos indica que o ganho da radiação solar incidente por área total de cobertura, através da simulação da variação combinada dos parâmetros urbanísticos, é, em média, 40% maior quando comparado com o pior cenário da variação isolada dos parâmetros urbanísticos, no cenário com empreendimentos concentrados. Assim, a pesquisa indica que a definição de uma política energética municipal para aproveitamento fotovoltaico na cobertura de edificações passa pela análise da viabilidade de soluções de geração concentradas ou distribuídas no território urbano, o que impacta em diferentes formas de apropriação dessa variável na regulação da ocupação do solo, no que tange à definição de intervalos de valores dos parâmetros urbanísticos, gabarito de altura, assim como no uso do solo. / The present study analyses the parameters of the urban form that conditions the PV power generation capacity in a neighbourhood in São Paulo: Belenzinho, which is in verticalization and densification processes. The urban analysis was modeled with Rhinoceros® 3D software, with two vertices. Initially, the case-study area was modeled based on the isolated variation of the urban parameters, with Rhinoceros® software associated with Grasshopper® and Diva® plug-ins, in order to identify the best and worse urban parameter values, considering the solar radiation incidence on the rooftops of isolated buildings. Then, Galapagos genetic algorithm was applied for the purpose of combining the urban parameters, and identified the most suitable values for better exploitation of solar radiation. The analysis showed that in the current morphological scenario, 86% of the existing buildings rooftops have values of solar radiation between 1840 and 1879 kWh/m2.year, withal, some buildings are affected by shading caused by neighboring buildings. When optimizing the generation of photovoltaic solar energy in the rooftops of buildings distributed in area of this case study, values 3 for floor area ratio, when the maximum allowed is 4, or values 2 for floor area ratio, when the maximum allowed is 2, associated to values 0.70 of building coverage ratio to be appropriate. The study indicates that the gain of incident solar radiation by total coverage area through the simulation of the Galapagos genetic algorithm, represents on average 60% more when compared to the worst scenario of the isolated variation of the urban parameters, in isolated buildings. However, when the objective is to optimize the generation of photovoltaic solar energy in the rooftops of concentrated buildings in area of case study, values 3 and 4 for floor area ratio, when the maximum allowed is 4, associated to values 0.40 of building coverage ratio to be appropriate. The study indicates that the gain of incident solar radiation by total coverage area through the simulation of the Galapagos genetic algorithm, represents on average 40% more when compared to the worst scenario of the isolated variation of the urban parameters, in concentrated buildings. Thus, the definition of a municipal energy policy for photovoltaic application on the top of buildings involves the analysis of the feasibility of more concentrated or distributed generation solutions in the urban territory, and its appropriation of this variable in the land use regulation, in relation to the definition of ranges of values of urban planning parameters, building\'s height and land use.

Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Resumo: Atualmente, existe uma tendência para aumentar a participação da Geração Distribuída (GD) baseada em Fontes de Energia Renováveis (FER) no suprimento do consumo global de energia elétrica. Esta tendência está sendo impulsionada principalmente por iniciativas governamentais destinadas a aumentar a eficiência energética, aumentar o uso da energia proveniente das FER e reduzir as emissões de gases de efeito estufa. No entanto, à medida que seu nível de penetração aumenta, a GD pode dar origem a um sistema incapaz de fornecer energia de forma confiável e de acordo com os padrões de qualidade. Nesse cenário, a Gestão de Redes Ativas (GRA) surge como uma alternativa para a integração de grandes montantes de GD. A GRA promove a disponibilização de instrumentos comerciais e regulatórios, e o fornecimento das redes de distribuição com tecnologias de automação para procurar serviços ancilares e flexibilidade a partir da GD. A GRA requer o desenvolvimento de ferramentas computacionais para coordenar a implementação de esquemas de controle inteligentes, chamados de esquemas de GRA, a fim de otimizar a utilização e operação das redes. Neste trabalho, são propostos modelos de otimização e técnicas de solução para a GRA considerando a integração de GD solar fotovoltaica e eólica e a eficiência energética. O primeiro modelo é desenvolvido para determinar a capacidade máxima de GD que pode ser alocada em uma rede de distribuição quando se considera o efeito da tensão na eficiência das cargas.... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Nowadays, there is a trend to increase the participation of distributed generation (DG) based on renewable energy sources in supplying the global electricity consumption. This trend is being driven mainly by government initiatives to increase energy efficiency, convert the energy use to renewable sources and reduce greenhouse gas emissions. However, as its penetration level increases, the DG can give rise to a system unable to deliver energy reliably and according to quality standards. In this scenario, active network management (ANM) emerges as an alternative for the integration of large amounts of DG. ANM promotes the availability of commercial and regulatory instruments and the provision of distribution networks with automation technologies for procuring ancillary services and flexibility from the DG. ANM requires the development of computational tools to coordinate the implementation of intelligent control schemes, called ANM schemes, in order to optimize the utilization and operation of distribution networks. In this work, optimization models and solution techniques are proposed for ANM considering the integration of solar and wind-based DG and energy efficiency. The first model is developed to determine the maximum capacity of DG that can be allocated in a distribution network when considering the effect of voltage on load efficiency. In the second model, the procedure of controlling the voltage levels to reduce the load demand is implemented for energy saving and for b... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

A conexão da geração eólica aos sistemas de distribuição pode causar problemas de qualidade de energia, tais como afundamentos e flutuações de tensão. A geração eólica pode também interferir de forma prejudicial nas estratégias operacionais e de controle utilizadas nos sistemas de distribuição. Por outro lado, o uso de estratégias de controle adequadas pode permitir que a geração eólica mitigue problemas de qualidade de energia relacionados com a regulação de tensão e contribua para melhorar a confiabilidade dos sistemas de distribuição. Neste contexto, esse trabalho propõe estratégias de controle coordenado de tensão para sistemas de distribuição com unidades eólicas de geração distribuída. As estratégias de controle propostas visam possibilitar que a geração eólica contribua de forma coordenada com a regulação de tensão no sistema de distribuição. O controle proposto coordenado com a operação típica de transformadores com controle automático de tap e banco de capacitores chaveados permite que a geração eólica atenue variações e flutuações de tensão causadas pelas variações normais de vento e carga do sistema. O foco do trabalho é a regulação de tensão na barra de média tensão da subestação, considerando a conexão da geração eólica nesse ponto do sistema. Estratégias de controle envolvendo a previsão da velocidade do vento também são propostas para melhorar o desempenho do sistema de controle de tensão. As estratégias propostas podem ser implementadas por meio de uma malha de controle suplementar inserida na unidade eólica de geração. As avaliações e validações realizadas foram baseadas em um sistema de distribuição com topologia típica e considerando dados reais para a linha de transmissão e transformador com comutação de tap com carga (OLTC, do Inglês, On-Load Tap Changer), assim como dados reais de velocidade de vento e curva de carga para o sistema. O estudo também avalia o impacto causado pela conexão da geração eólica na tensão de sistemas de distribuição considerando diferentes níveis de inserção da geração eólica e diferentes classes de vento. Os resultados obtidos demonstram a eficiência das estratégias propostas na regulação da tensão e redução do número de comutações de tap. / The connection of wind generation to distribution systems can cause power quality problems such as voltage sags and voltage fluctuations. The wind generation can also detrimentally affect the operational and control strategies employed in the distribution systems. On the other hand, the use of suitable control strategies may allow wind generation to mitigate power quality problems related to voltage regulation and to improve the reliability of distribution systems. In this context, this work proposes strategies for coordinated voltage control in distribution systems with wind generation. The proposed control strategies aim at enabling wind generation to contribute to coordinated voltage regulation in the distribution system. The proposed coordinated control with the typical operations of On Load Tap Changer (OLTC) transformers and switched capacitor bank, allows the wind power attenuates voltage variations and voltage fluctuations caused by normal changes in system load and wind speed. The focus of this work is the voltage regulation at the medium voltage bus in the substation, considering the connection of wind generation at this point the system. Control strategies involving the prediction of wind speed are also proposed to improve the performance of the voltage control system, and can be implemented by means of a supplementary control loop add to wind generation unit. The evaluations and validations were based on a distribution system with typical topology and considering actual data for the transmission line and OLTC transformer, as well as real data of wind speed and load curve. The study also evaluates the impact caused by the connection of wind generation, for different penetration levels of generation and different wind power classes, on the voltage magnitude of a distribution system. The obtained results have demonstrated the effectiveness of the proposed strategies in regulating the system voltage and reducing the number of tap changes.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a different method for power quality signal classification using the principal components analysis (PCA) associated to the wavelet transform (WT). The standard deviation of the detail coefficients and the average of the approximation coefficients from WT are combined to extract discriminated characteristics from the disturbances. The PCA was used to condense the information of those characteristics, than a smaller group of characteristics uncorrelated were generated. These were processed by a probabilistic neural network (PNN) to accomplish the classifications. In the application of the algorithm, in the first case, seven classes of signals which represent different types of disturbances were classified, they are as follows: voltage sag and interruption, flicker, oscillatory transients, harmonic distortions, notching and normal sine waveform. In the second case were increased four more situations that usually happen in distributed generation systems connected to distribution grids through converters, they are as follows: connection of the distributed generation, connection of local load, normal operation and islanding occurrence. In this case, the voltage on the point of common coupling between GD and grid were measured by simulations and were analyzed by the proposed algorithm. In both cases, the signals were decomposed in nine resolution levels by the wavelet transformed, being represented by detail and approximation coefficients. The application of the WT generated a lot of variations in the coefficients. Therefore, the application of the standard deviation in different resolution levels can quantify the magnitude of the variations. In order to take into account those features originated from low frequency components contained in the signals, was proposed to calculate the average of the approximation coefficients. The standard deviations of the detail coefficients and the average of the approximation coefficients composed the feature vector containing 10 variables for each signal. Before accomplishing the classification these vectors were processed by the principal component analysis algorithm in order to reduce the dimension of the feature vectors that contained correlated variables. Consequently, the processing time of the neural network were reduced to. The principal components, which are uncorrelated, were ordered so that the first few components account for the most variation that all the original variables acted previously. The first three components were chosen. Like this, a new group of variables was generated through the principal components. Thus, the number of variables on the feature vector was reduced to 3 variables. These 3 variables were inserted in a neural network for the classification of the disturbances. The output of the neural network indicates the type of disturbance. / Este trabalho apresenta um diferente método para a classificação de distúrbios em sinais elétricos visando analisar a qualidade da energia elétrica (QEE). Para isso, a análise de componentes principais (ACP) e a transformada wavelet (TW) são associadas. O desvio padrão dos coeficientes de detalhes e a média dos coeficientes de aproximação da TW são combinados para extrair características discriminantes dos distúrbios. A ACP é utilizada para condensar a informação dessas características, originando um conjunto menor de características descorrelacionadas. Estas são processadas por uma rede neural probabilística (RNP) para realizar as classificações. Na aplicação do algoritmo, inicialmente, foram utilizadas senóides puras e seis classes de sinais que representam os diferentes tipos de distúrbios: afundamentos e interrupções de tensão, flicker, transitórios oscilatórios, distorções harmônicas e notching. Em seguida, são acrescentadas mais quatro situações ocorridas em sistemas de geração distribuída (GD) conectados em redes de distribuição através de conversores. São elas: conexão da geração distribuída, conexão de carga local, operação normal e ocorrência de ilhamento. Neste caso, os sinais de tensão no ponto de acoplamento comum (PAC) entre a GD e a rede são medidos e analisados pelo algoritmo. Em ambos os casos, os sinais são decompostos em nove níveis de resolução pela transformada wavelet, ficando representados por coeficientes de detalhes e aproximações. A aplicação da transformada wavelet discreta gera muitas variações nos coeficientes. Por isso a aplicação do desvio padrão, nos diferentes níveis de resolução, é capaz de quantificar a magnitude destas variações. Para considerar as características originadas pelas componentes de baixa freqüência contidas nos sinais, propõe-se o uso da média dos coeficientes de aproximação do sinal. Os desvios padrões dos coeficientes de detalhes e a média da aproximação compõem um vetor de características contendo 10 variáveis para cada sinal analisado. Antes de realizar a classificação estes vetores passam por um algoritmo de análise das componentes principais, visando reduzir a dimensão dos vetores de características que continham variáveis correlacionadas e conseqüentemente, reduzir o tempo de processamento da rede neural. As componentes principais, descorrelacionadas, são ordenadas de forma que as primeiras componentes contenham a maior parte das informações das variáveis originais. Dessa forma, as três primeiras componentes são escolhidas, pois elas representam cerca de 90% das informações relacionadas com o sinal em estudo. Assim, um novo conjunto de variáveis é gerado através das componentes principais, reduzindo o número de variáveis contidas no vetor de características de 10 (dez) para 3 (três). Finalmente, estas 3 variáveis são inseridas em uma rede neural para a classificação dos distúrbios de forma que o resultado da rede neural indica o tipo de distúrbio presente no sinal analisado.

Este trabalho aborda a detecção da condição de ilhamento e de seus impactos em redes de distribuição e em gerações distribuídas que empregam conversores CC-CA. Na literatura são encontradas dois grupos de técnicas para este tipo de aplicação. As técnicas passivas, que identificam a condição de ilhamento através do ajuste dos limites de variação dos relés de proteção, e as técnicas ativas, que inserem um sinal de realimentação positiva de forma a tornar o sistema instável no momento da desconexão. As técnicas ativas, por apresentarem um menor tempo de detecção e simples implementação em hardware, são preferencialmente utilizadas, apesar da injeção de distúrbios no sistema de controle da geração distribuída. O estado-da-arte em termos de detecção de ilhamento consiste em desenvolver uma técnica que possua alta capacidade de detecção, porém sem injeção de distúrbios no sistema de geração distribuída quando conectado à rede de distribuição. Neste trabalho, são abordadas duas formas para a redução da injeção de distúrbios e do tempo de detecção. Em uma primeira abordagem é proposto um projeto ótimo para o algoritmo de sincronização PLL (phase-locked loop), o qual permite a redução do ganho de realimentação positiva para técnicas em frequência e, consequentemente, a redução da injeção de distúrbios. Em uma segunda abordagem é utilizada a metodologia fuzzy de forma a garantir a detecção da condição de ilhamento sem nenhuma injeção de distúrbios no sistema de controle. Resultados de simulação e experimentais, obtidos por meio de uma bancada experimental controlada por DSP, são apresentados para validar as propostas presentes nesta dissertação / This thesis deals with the islanding detection and its impact on distribution networks when distributed generation systems are driven by DC-AC converters. Two groups of techniques are found in the literature. The passive techniques in which adjusting the variation limits of protective relays identify the islanding condition, and the active techniques that insert a positive feedback signal in order to make the system unstable when the contingency is on progress. The active techniques present a reduced detection time and simple hardware implementation. They are preferably used in despite of the injection of disturbances in the control system. In this thesis two ways to reduce injection of disturbances and detection time are proposed. In a first approach is shown an optimal design for the synchronization algorithm PLL (Phase-Locked Loop) which allows to reduce the positive feedback gain in frequency techniques in order to decrease the injection of disturbances. In a second approach a fuzzy methodology is used to ensure the islanding detection with the aforementioned requirements. Simulation analysis and experimental results are presented to validate the proposed approach

Esta tese propõe uma estratégia de controle fuzzy para um grupo motor gerador a diesel como uma fonte de geração distribuída, cobrindo a parte mecânica do sistema que é composta por controle de velocidade e de potência ativa, a parte elétrica do sistema composta por controle de tensão e potência reativa, e também o controle de sincronismo com a rede de distribuição. A estratégia de controle foi baseada em lógica fuzzy que usou uma superfície de controle fixa para os controladores fuzzy. Foram investigados os distúrbios causados pelo efeito de conexão com a rede e da conexão de um motor de indução, um retificador não controlado e uma carga RLC. Resultados de simulação para fluxo de potência no modo conectado foram obtidos usando um alimentador padrão IEEE -1547. Os resultados de simulação obtidos para os modos isolado e conectado usando o controlador fuzzy foram superiores comparados aos resultados obtidos com um controlador comercial. Uma bancada experimental também foi usada para analisar a resposta do sistema no modo isolado com o controlador fuzzy proposto e com o controlador comercial para fins de comparação. Nesse contexto, espera-se com este trabalho contribuir para o desenvolvimento de pesquisas na área de controle e processamento de energia, uma vez que, soluções para a produção de energia utilizando a geração distribuída têm importância estratégica e têm sido foco de investimento e discussões por parte de governos, empresas e universidades. / This thesis proposes a control strategy for a diesel generating set as a distributed generation source covering the mechanical part of the system which includes speed and active power control, the electrical part of the system which includes voltage and reactive power control, and also the synchronism control with the grid. The control strategy was based on a fuzzy logic which used a fixed controller surface for the fuzzy controllers. The effect of the disturbances caused by the grid connection and the disturbances caused by the activation of a induction motor, non controled rectifier and a RLC load types were investigated. Power flow simulation results for the grid-connected mode was obtained with a IEEE -1547 standard feeder. The simulations results for both stand-alone and gridconnected operations using fuzzy controllers were superior when compared to commercial methods. An experimental setup was also used to analyze the system responses under isolated mode with the proposed fuzzy controller and with the commercial controllers for comparison proposes. In this context, it is expected that this work contributes to the development of control and energy processing research area, since solutions for energy production using distributed generation have strategic importance and have been the focus of investment and discussions from governments, companies and universities.

Submitted by Alex de Sá Martins null (lex.martins@hotmail.com) on 2017-12-16T23:31:27Z No. of bitstreams: 1 ANÁLISE E PROJETO DO CONVERSOR FONTE-Y PARA USO....pdf: 2723184 bytes, checksum: 9e77f24832992941e605e87a84c25d1a (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Marlene Zaniboni null (zaniboni@bauru.unesp.br) on 2017-12-18T12:51:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 martins_as_me_bauru.pdf: 2723184 bytes, checksum: 9e77f24832992941e605e87a84c25d1a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-18T12:51:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 martins_as_me_bauru.pdf: 2723184 bytes, checksum: 9e77f24832992941e605e87a84c25d1a (MD5) Previous issue date: 2017-10-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Este trabalho aborda o estudo de topologia de conversor de energia baseada no uso de configuração de rede de impedância denominada fonte-Y, com o objetivo de ser aplicado em sistemas de geração distribuída de energia, em redes de baixa tensão. Em sistemas de geração distribuída de energia usualmente se faz necessária a existência de um estágio elevador de tensão e um estágio inversor, ambos controlados para produzir tensão e/ou corrente senoidal com mesma frequência, amplitude e fase da rede elétrica. Nesse sentido, este trabalho propõe a aplicação do conversor fonte- Y entre a geração e a conexão com e rede elétrica, de forma que as ações de conversão relacionadas com a elevação (CC-CC) e inversão (CC-CA) sejam efetuadas de forma integrada por uma única estrutura, contribuindo com a possibilidade de melhoria no rendimento global devido à minimização de estágios de conversão em cascata. Inicialmente, é efetuado um levantamento bibliográfico relacionando as principais topologias de conversores utilizando redes de impedância com indutores acoplados, considerando os aspectos operacionais, arranjo de impedância e ganho estático idealizado, desprezando perdas entre tensão de entrada e tensão máxima de saída obtida. Segue-se o estudo da operação de conversor CCCC empregando rede de impedância do tipo Y, definição das equações que regem o comportamento no tempo das tensões e correntes nos capacitores e indutores. É feita uma avaliação comparativa do ganho estático de tensão obtido e dos esforços nos semicondutores em função das variáveis de controle de projeto e operação disponíveis. Prossegue-se com o estudo da operação do conversor CC-CA empregando rede de impedância do tipo Y, considerando extensão das expressões encontradas para a operação como conversor CC-CC. Por fim, simulações computacionais foram desenvolvidas no ambiente PSIM contemplando o emprego dos circuitos e estratégias de modulação relacionadas com aplicações do conversor fonte- Y, em operação CC-CC e operação CC-CA visando a integração em sistemas de geração de energia, para demonstrar as vantagens e desvantagens do uso dessa topologia. / This paper deals with the study of energy converter topology based on the use of impedance network configuration called Y-source, with the objective of being applied in photovoltaic energy cogeneration systems in low voltage grids. In photovoltaic energy generation systems, it is usually necessary to have a voltage boost stage and an inverter stage, both controlled to produce voltage and / or sine current with the same frequency, amplitude and phase of the power grid. In this sense, this work proposes the application of the Y-source converter between the photovoltaic generation and the connection with the electric grid, so that the conversion actions related to elevation (DC-DC) and inversion (DC-AC) in a way integrated by a single structure, contributing to the possibility of improvement in the overall yield due to the minimization of cascade conversion stages. Initially a bibliographical survey was performed relating the main inverter topologies using impedance networks with coupled inductors considering the operational aspects, impedance arrangement and ideal static gain between the input voltage and the maximum output obtained. ext, the study of the DC-DC converter operation using the Y-type impedance network, definition of the equations governing the time behavior of the voltages and currents in the capacitors and inductors, is presented. It is also done the comparative evaluation of the static voltage gain obtained and the stresses in the semiconductors according to the available control and design control variables. Study of the operation of the DC-AC converter employing type Y impedance network, considering the extension of the expressions found for the operation as DC-DC converter. Finally, computational simulations were developed in the PSIM environment, considering the use of circuits and modulation strategies related to Y-source converter applications, in DC-DC operation and DC-AC operation for integration into power cogeneration systems, to demonstrate advantages and disadvantages of using this topology. / 134173/2017-1

Submitted by JOHN WILLIAM NEGREIROS TERRONES null (johneter@hotmail.com) on 2018-01-19T17:02:53Z No. of bitstreams: 1 DissertaçãoJohn_JB (1).pdf: 14046795 bytes, checksum: deeec72b971c8015d40780ccc3ee8e37 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-01-19T17:54:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 terrones_jwn_me_ilha.pdf: 14046795 bytes, checksum: deeec72b971c8015d40780ccc3ee8e37 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-19T17:54:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 terrones_jwn_me_ilha.pdf: 14046795 bytes, checksum: deeec72b971c8015d40780ccc3ee8e37 (MD5) Previous issue date: 2017-09-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho, propõe-se uma metodologia baseada nas incertezas da radiação solar para prever o despacho de demanda e reativos nos sistemas de distribuição radial com geradores fotovoltaicos (GFs). O objetivo dessa metodologia é melhorar o perfil da magnitude de tensão para o dia seguinte, sujeito a certas restrições operativas do sistema elétrico de distribuição. No desenvolvimento dos algoritmos de solução são considerados geradores distribuídos que têm forte dependência das variações da fonte primária de energia (principalmente sistemas fotovoltaicos), ou seja, os limites de injeção de potência dos GFs dependem das incertezas da radiação solar. Este grupo de geradores precisa de considerações que incluam as incertezas na geração de energia. Para isso, elaboram-se cenários de radiação baseado na função de distribuição de probabilidade beta. Assim, são realizados fluxos de potência probabilísticos em múltiplos cenários. Leva-se em consideração, os objetivos a serem otimizados por meio de técnicas multiobjetivo, observando principalmente, os desvios da tensão nos nós e as perdas de potência nas linhas do sistema. A metodologia proposta foi implementada em linguagem de modelagem algébrica com o AMPL para descrever o problema de otimização e resolvido usando o solver comercial CPLEX. Os sistemas testes de 34 e 123 nós foram utilizados para avaliar os modelos matemáticos e a eficiência da técnica de solução proposta para o problema de controle dos sistemas de distribuição radiais com GFs. / This work presents a methodology based on uncertainties of solar radiation to predict demand and reactive dispatch in the radial distribution systems with photovoltaic generators (GFs). The objective is to improve the voltage magnitude profile for a day ahead, subjecting to operation constraints of distribution system. In order to evaluate the optimization criteria for distribution networks, active power balance equations have to be solved. It is considered that distributed generators have a high coherence to variations of the primary energy source (mainly photovoltaic systems), where, the power injection limits of the GFs depend on the uncertainties of the solar radiation. Uncertainties in generation are needed to be considered for this type of generator. Thus, the beta probability distribution function has been employed to include different radiation scenarios in the problem formulation. The aim of this research evolves the development of an optimization tool to predict the reactive power dispatch of GFs considering the uncertainties of solar radiation. For this purpose, the probabilistic power flow is performed under various scenarios. The Multiobjective optimization problem is formulated by including the buses (nodes) voltage deviations and the power losses of distribution lines in two different objective functions. The proposed methodology was implemented in AMPL mathematical model language and solved using the commercial CPLEX solver. The 34 and 123 nodes test systems are applied to show efficiency of presented mathematical models, i.e. control of radial distribution systems with GFs, and the proposed solution method.

Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Resumo: Neste trabalho, propõe-se uma metodologia baseada nas incertezas da radiação solar para prever o despacho de demanda e reativos nos sistemas de distribuição radial com geradores fotovoltaicos (GFs). O objetivo dessa metodologia é melhorar o perfil da magnitude de tensão para o dia seguinte, sujeito a certas restrições operativas do sistema elétrico de distribuição. No desenvolvimento dos algoritmos de solução são considerados geradores distribuídos que têm forte dependência das variações da fonte primária de energia (principalmente sistemas fotovoltaicos), ou seja, os limites de injeção de potência dos GFs dependem das incertezas da radiação solar. Este grupo de geradores precisa de considerações que incluam as incertezas na geração de energia. Para isso, elaboram-se cenários de radiação baseado na função de distribuição de probabilidade beta. Assim, são realizados fluxos de potência probabilísticos em múltiplos cenários. Leva-se em consideração, os objetivos a serem otimizados por meio de técnicas multiobjetivo, observando principalmente, os desvios da tensão nos nós e as perdas de potência nas linhas do sistema. A metodologia proposta foi implementada em linguagem de modelagem algébrica com o AMPL para descrever o problema de otimização e resolvido usando o solver comercial CPLEX. Os sistemas testes de 34 e 123 nós foram utilizados para avaliar os modelos matemáticos e a eficiência da técnica de solução proposta para o problema de controle dos sistemas de distribuição radia... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents a methodology based on uncertainties of solar radiation to predict demand and reactive dispatch in the radial distribution systems with photovoltaic generators (GFs). The objective is to improve the voltage magnitude profile for a day ahead, subjecting to operation constraints of distribution system. In order to evaluate the optimization criteria for distribution networks, active power balance equations have to be solved. It is considered that distributed generators have a high coherence to variations of the primary energy source (mainly photovoltaic systems), where, the power injection limits of the GFs depend on the uncertainties of the solar radiation. Uncertainties in generation are needed to be considered for this type of generator. Thus, the beta probability distribution function has been employed to include different radiation scenarios in the problem formulation. The aim of this research evolves the development of an optimization tool to predict the reactive power dispatch of GFs considering the uncertainties of solar radiation. For this purpose, the probabilistic power flow is performed under various scenarios. The Multiobjective optimization problem is formulated by including the buses (nodes) voltage deviations and the power losses of distribution lines in two different objective functions. The proposed methodology was implemented in AMPL mathematical model language and solved using the commercial CPLEX solver. The 34 and 123 nodes test systems a... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Javier Sanz Contreras / Resumo: Neste trabalho, apresenta-se uma nova proposta de metodologia para alocar, determinar e es-pecificar os tipos de dispositivos de controle e proteção em redes de distribuição com geração distribuída (GD). Esta metodologia é baseada em técnicas de otimização multiobjetivo para efetuar a alocação otimizada, coordenada e seletiva destes dispositivos. O modelo é composto por duas funções objetivo que consideram aspectos econômicos e da confiabilidade da rede, e um conjunto de restrições composto por restrições físicas, operacionais e um subconjunto de restrições baseadas em regras práticas das empresas do setor de distribuição e previstas em normas técnicas nacionais e internacionais que estabelecem a especificação, coordenação e seletividade dos dispositivos de controle e proteção instalados na rede. No modelo considera-se a possibilidade de transferência de carga entre alimentadores vizinhos e a operação ilhada da GD. Dessa forma, obtém-se um modelo genérico de programação não linear inteira mista (PNLIM) cujo diferencial com relação a outros modelos matemáticos da literatura é propor que no mesmo processo de otimização seja realizada a alocação otimizada dos dispositivos de controle e proteção na rede juntamente com a coordenação do sistema de proteção. A eficiên-cia do modelo matemático é comprovada comparando-se os resultados obtidos entre dois tes-tes com o auxílio do algoritmo genético (AG) mono-objetivo que considera a ponderação dos objetivos, enquanto que para a solução ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This paper, presents a new methodology for placing, selecting and specifying the control and the protective devices system of distribution networks with distributed generation (DG). This methodology is based on multiobjective optimization techniques to perform the optimized, coordinated and selective allocation of the control and protective devices. The proposed mathematical model consists of two objective functions that consider economic factors and network continuity indexes. Physical and operational constraints are taken into account, with an emphasis on the set of constraints based on practical rules of distribution utilities defined in international technical standards, which require the specification, coordination, and selectivity of protective devices installed in the network. The possibility of load transfer from neighboring feeders and the islanded DG operation are also considered in the model. In this way, we obtain a generic model of mixed-integer nonlinear programming (MINLP) whose differential in relation to other mathematical models of the literature is to propose, in the same optimization process, the optimized allocation of the control and protective devices in the network along with the coordination of the protection system. The efficiency of the mathematical model is proven by comparing the results obtained in two tests with the aid of the genetic algorithm (GA) while for the solution of the multiobjective MINLP model the NSGA-II multiobjective genetic algor... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor