Orientador: Walmir de Freitas Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T23:24:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Meira_PauloCesarMagalhaes_M.pdf: 4399317 bytes, checksum: abd35262b6780f553e52831e63c6947c (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Em redes de distribuição, ilhamento ocorre quando parte da rede elétrica é desconectada do restante do sistema da concessionária, mas continua a ser energizada por um ou mais geradores distribuídos conectados a ela. Esta ocorrência deve ser evitada porque coloca em risco a segurança de pessoas e equipamentos. Diversos trabalhos têm sido desenvolvidos na análise do comportamento ilhado e da proteção antiilhamento de geradores síncronos e de geradores não-rotativos conectados via conversores eletrônicos. No entanto, pouca atenção tem sido dada aos casos envolvendo geradores de indução, sejam eles geradores duplamente alimentados ou com rotor tipo gaiola de esquilo. Portanto, o objetivo desta dissertação de mestrado é investigar o comportamento destes geradores durante ilhamentos, bem como analisar a eficiência dos relés baseados em medidas de freqüência e tensão para a realização de proteção antiilhamento. A ferramenta empregada para análise da proteção antiilhamento é a zona de não-detecção, a qual é definida como a região no espaço de desbalanço de potência reativa versus desbalanço de potência ativa em que o sistema de proteção antiilhamento não consegue detectar a situação de ilhamento dentro do tempo especificado. Tais zonas foram obtidas através de numerosas simulações de transitórios eletromagnéticos utilizando o programa PSCAD/EMTDC / Abstract: In distribution systems, islanding occurs when part of the electric system is disconnected from the remaining utility system, but continues to be fed by one or more distributed generators operating in the island. This occurrence should be avoided as it represents a safety risk to equipment and customers. There have been several research papers which analyze the islanding behavior and the anti-islanding protection of synchronous generators and non-rotating generators connected to the grid using electronic converters. Nonetheless, little attention has been spent to analyze the situations involving induction generators, either doubly-fed generators or squirrel-cage generators. Therefore, the objective of this dissertation is to investigate the behavior of these generators during islanded operation, as well as analyze the efficiency of anti-islanding protection schemes based on frequency and voltage relays. The analysis is conducted by using the non-detection zone, which is defined in the active versus reactive power imbalance space where the anti-islanding protection fails. These zones were determined by numerous electromagnetic transient simulations by using the software PSCAD/EMTDC / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: José Antenor Pomilio, Luiz Carlos Pereira da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T23:21:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MorenoMartinez_RodolfoManuel_D.pdf: 3227759 bytes, checksum: b66cea18c73d62eee160d3b5cf012d1f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O presente trabalho estuda problemas do controle de fluxo de potência e de gestão de ilhamento em sistemas de geração distribuída de pequeno porte nos quais a interface com a rede elétrica sejam feitas por meio de conversores eletrônicos de potência. O sistema completo apresenta conversor "on-line", no qual a potência produzida localmente é totalmente processada pelo conversor, juntamente com uma estrutura "interativa com a rede", na qual o conversor opera para manter determinados padrões de desempenho sem, no entanto, processar potência ativa. É também focalizado o problema de qualidade da energia elétrica, analisando-se maneiras de operar os conversores de modo a mitigar problemas relacionados a harmônicos. Além de estudos de modelagem e simulação, avança-se na implementação experimental de algumas das técnicas analisadas / Abstract: This work studies problems of power flow control and islanding management in small power distributed generation systems in which the interface with the grid is made through electronic power converters. The complete system has "on-line" behavior, in which the power produced locally is fully processed by the converter, and also a structure "line-interactive," in which the converter operates to maintain certain performance standards without, however, process active power. It is also focused on the problem of power quality, analyzing ways to operate the converter in order to mitigate problems related to harmonics. In addition to modeling and simulation, some experimental implementation of the proposed techniques are realized / Doutorado / Energia Eletrica / 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.

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2017-06-01T22:22:40Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Henrique Mesquita Tonhá - 2017.pdf: 3159304 bytes, checksum: 5bac33b411dcef9b02cd77d8fda8d1a8 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-06-02T11:12:05Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Henrique Mesquita Tonhá - 2017.pdf: 3159304 bytes, checksum: 5bac33b411dcef9b02cd77d8fda8d1a8 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-02T11:12:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Henrique Mesquita Tonhá - 2017.pdf: 3159304 bytes, checksum: 5bac33b411dcef9b02cd77d8fda8d1a8 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-04-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Electricity distribution networks around the world are able to receive generators installed along their length. As the studies of the impacts of distributed generators emerge and deepen in the solution of the problems arising from the granting of installation of DGs, their benefits become more attractive than impediments not yet overcome and their dissemination becomes a irreversible tendency. One of the inconveniences faced by enterprising to the electrical system is the power limitation to be injected in the network to the situation that the enterprising one behaves like exporter, this limitation can become a factor of discouraging his input in the system. In this sense, this work searches through a well-known tool of load flow - OpenDSS to carry out tests proposing the substitution of the conductor in part of the network in order to enable more ambitious distributed generation projects from the point of view of the injected power. In addition, the impact of the voltage regulator, often found in the networks, on the maximum permissible potency to be inserted in the studied network, as well as the impact on the electric losses profile and the proposed overcurrent protection are also analyzed. The tests demonstrated that the substitution of the conductor was adequate for the maximization of power, especially when the network operates with voltage regulator. In view of the distributed generation connection and the replace the cable proposed of part of the network, the losses presented a relative reduction and the protection times were reduced due to the necessary replacement of some devices / As redes de distribuição de energia elétrica em todo o mundo encontram-se aptas a receber geradores instalados ao longo de sua abrangência. À medida que os estudos dos impactos dos geradores distribuídos surgem e se aprofundam na solução dos problemas provenientes da concessão de instalação de GD’s, seus benefícios mostram-se mais atrativos que os impedimentos ainda não superados e sua disseminação torna-se uma tendência irreversível. Um dos inconvenientes enfrentados por acessantes ao sistema elétrico é a limitação de potência a ser injetada na rede para a situação que o acessante se comporte como exportador, essa limitação pode se tornar um fator de desestímulo à sua entrada no sistema. Nesse sentido, este trabalho busca através de uma ferramenta conceituada de fluxo de carga - OpenDSS realizar testes propondo a substituição do condutor em parte da rede a fim de viabilizar projetos de geração distribuída mais ambiciosos do ponto de vista da potência injetada. Além disso, o impacto do regulador de tensão, frequentemente encontrado nas redes, sobre a potência máxima admissível a ser inserida na rede estudada, bem como o impacto sobre o perfil das perdas elétricas e da proposta de proteção de sobrecorrente são também analisados. Os testes demonstraram que a substituição do condutor se mostrou adequada à maximização de potência, em especial quando a rede opera com regulador de tensão. Diante da proposta de recondutoramento de parte da rede, as perdas apresentaram redução relativa e os tempos de atuação da proteção foram reduzidos em razão da substituição necessária de alguns dispositivos.

A atratividade econômica da micro e minigeração está intrinsecamente relacionada às tarifas de energia elétrica convencional, já que o benefício, do ponto de vista financeiro, para o micro/minigerador é o custo evitado para a compra de energia elétrica convencional. Desta forma, realizou-se a avaliação econômico-financeira de sistemas fotovoltaicos de geração distribuída sob a ótica do consumidor residencial. A análise foi realizada para as 27 capitais brasileiras e incluiu estimativas relacionadas às seguintes figuras de mérito: Valor Presente Líquido (VPL), Taxa Interna de Retorno (TIR) e Payback (tempo de retorno sobre o investimento). Foi realizada uma análise de sensibilidade e uma projeção dos resultados para o ano de 2020, utilizando Simulação de Monte Carlo. Para o ano de 2015, a expectativa é que na maioria das capitais brasileiras já existam condições favoráveis para a micro/minigeração com sistemas fotovoltaicos, dados os reajustes tarifários de energia elétrica aprovados em 2014. Observou-se que, dependendo da diferença entre as tarifas com e sem impostos, o percentual de autoconsumo pode exercer grande influência sobre a atratividade financeira na microgeração. Em 2020, espera-se que a probabilidade de viabilidade da microgeração fotovoltaica, ultrapasse os 90%, enquanto que, em 2015, a probabilidade de viabilidade para as 27 capitais brasileiras está próxima de 62%. / The economic attractiveness of micro and minigeneration is intrinsically related to conventional electricity price, as the benefit from the financial side, to the micro/minigerador is the avoided cost with the energy purchase. In this way, an economic assessment of photovoltaic distributed generation was performed (from the perspective of the residential consumer). The analysis was made for the 27 brazilian capitals and the following results are presented: Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR) and Payback (return time on investment). A sensitivity analysis was made, besides a probabilistic approach for the year 2020, using Monte Carlo Simulation. For 2015, the expectation is that in most brazilian capitals already exist favorable conditions for photovoltaic micro/minigenerators, mainly because the electricity tariffs readjustments approved in 2014. It was also observed that, depending on the difference between the prices with and without taxes, self-consumption percentage could greatly influence the financial attractiveness of microgeneration. By 2020, it is expected that the probability of viability for photovoltaic microgeneration, could be over than 90% in the brazilian capitals, while in 2015, the probability of viability for the 27 capital cities is near 62%.

Submitted by Miriam Lucas (miriam.lucas@unioeste.br) on 2018-02-22T17:03:28Z No. of bitstreams: 2 Elias_Emanuel_Benitez_2017.pdf: 4075070 bytes, checksum: ce09c54d8b2b9dd647b8166881114648 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-22T17:03:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Elias_Emanuel_Benitez_2017.pdf: 4075070 bytes, checksum: ce09c54d8b2b9dd647b8166881114648 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-08-16 / The solution to distribution networks expansion planning problem seeks to establish updates in the system so that it is able to supply the future demand obeying important criteria that represent the quality in the supply. Considering that in recent years the number of distributed generation connected to the system is increasing, contributing to the solution of some problems in the operation such as the high losses, the poor quality in the energy supplied, the low reliability that can be a reality, among others, this article presents a new algorithm to be applied to expansion planning of medium voltage overhead lines and which also has the ability to establish a plan for the connection of distributed generation in the network. Thus, the algorithm operates in two steps. In the first step of operation, a new topology is established for the network, which meets the future demand and respects the technical criteria that are necessary for electricity to be delivered to consumers with quality. In this process, the problem is represented by a nonlinear mathematical model whose objective function seeks to minimize the cost of network expansion and the constraints represent the physical laws that govern the power flow and ensure that future demand will be met with quality. In this operation step, the solution to the problem is constructed in an iterative way, where in each iteration a specialized sensitivity indicator uses the information obtained through the solution of the mathematical model to aid in decision making. This step of the algorithm ends when a radial topology for the system is determined. In the second step, the algorithm performs an evaluation in the established topology to indicate the capacity and the most interesting buses for connection of the Distributed Generation, seeking the best benefit for the operation of the network. In this process, the algorithm also takes advantage of the information obtained through the nonlinear mathematical model for the evaluation. Computacional tests with the new algorithm were performed considering data from systems available in the specialized literature to evaluate their performance. The results obtained through the simulations showed that the algorithm finds excellent solutions and a good convergence time. / A solução para o problema de Planejamento da Expansão de Redes de Distribuição busca por fazer atualizações no sistema para que este seja capaz de suprir a demanda futura obedecendo a critérios importantes que representam a qualidade do suprimento. Considerando que nos últimos anos o número de geração distribuída conectada ao sistema está aumentando, contribuindo para a solução de problemas que envolvem a operação do sistema, tais como, as perdas elétricas, a má qualidade da energia fornecida, a baixa confiabilidade, entre outros, este trabalho apresenta um novo algoritmo para ser aplicado ao problema de planejamento da expansão de linhas aéreas de média tensão e que também tem a capacidade de estabelecer um plano para a conexão de geração distribuída na rede. O algoritmo funciona em duas etapas. Na primeira etapa de execução, uma nova topologia radial é estabelecida para a rede, que atende a demanda futura e respeita os critérios técnicos necessários para que a eletricidade seja entregue aos consumidores com qualidade. Neste processo, o problema é representado por um modelo matemático não linear cuja função objetivo procura minimizar o custo de expansão da rede e as restrições representam as leis físicas que regem o fluxo de potência elétrica e garantem que a demanda futura seja atendida com qualidade, obedecendo aos limites de tensões estabelecidos para as barras e às capacidades de carregamento das linhas. Nesta etapa de execução, a solução do problema é construída de forma iterativa, onde em cada iteração um indicador de sensibilidade especializado usa a informação obtida através da solução do modelo matemático para auxiliar na tomada de decisão. Esta etapa do algoritmo termina quando uma topologia radial para o sistema é determinada. Na segunda etapa de execução, o algoritmo realiza uma avaliação na topologia estabelecida para indicar a capacidade da geração distribuída e a barra do sistema para sua conexão, buscando o melhor benefício para a operação da rede. Neste processo, o algoritmo também aproveita as informações obtidas através do modelo matemático não linear para esta avaliação. Testes computacionais com o novo algoritmo foram realizados considerando sistemas testes disponíveis na literatura especializada para avaliar o seu desempenho. Os resultados obtidos através das simulações mostraram que o algoritmo encontra excelentes soluções em tempos de convergência satisfatórios.

Submitted by Wagner Junior (wagner.junior@unioeste.br) on 2018-09-05T19:37:48Z No. of bitstreams: 8 Nicholas_Eduardo_Lopes_dos_Santos_2018.pdf: 1134120 bytes, checksum: de6da7ce734348755e0ca7b2b4212a63 (MD5) cluster_nodes_16_size_48.csv: 59426 bytes, checksum: f775d4775a1523f204043c946c2d57ac (MD5) cluster_nodes_16_size_200.csv: 236341 bytes, checksum: 40ab39add5f0d778c6539d28c894de41 (MD5) cluster_unit_1_size_48.csv: 5973 bytes, checksum: 6eac99d981bebc23d28c41ac1d577e2c (MD5) cluster_unit_1_size_200.csv: 16244 bytes, checksum: ef59fdb0e49418e1fe6aed35061d3b43 (MD5) cluster_unit_2_size_48.csv: 9118 bytes, checksum: 320e7f72fe0f6e9ffc39e6497b369be1 (MD5) cluster_unit_2_size_200.csv: 37612 bytes, checksum: 189ba1ad3d47ba41af4d26373be61f36 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-05T19:37:48Z (GMT). No. of bitstreams: 8 Nicholas_Eduardo_Lopes_dos_Santos_2018.pdf: 1134120 bytes, checksum: de6da7ce734348755e0ca7b2b4212a63 (MD5) cluster_nodes_16_size_48.csv: 59426 bytes, checksum: f775d4775a1523f204043c946c2d57ac (MD5) cluster_nodes_16_size_200.csv: 236341 bytes, checksum: 40ab39add5f0d778c6539d28c894de41 (MD5) cluster_unit_1_size_48.csv: 5973 bytes, checksum: 6eac99d981bebc23d28c41ac1d577e2c (MD5) cluster_unit_1_size_200.csv: 16244 bytes, checksum: ef59fdb0e49418e1fe6aed35061d3b43 (MD5) cluster_unit_2_size_48.csv: 9118 bytes, checksum: 320e7f72fe0f6e9ffc39e6497b369be1 (MD5) cluster_unit_2_size_200.csv: 37612 bytes, checksum: 189ba1ad3d47ba41af4d26373be61f36 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-05-04 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Estado do Paraná (FA) / Traditionally, the maximum demand forecast in the planning horizon is used to determine the additions and reinforcements required for the expansion of a distribution system. The alternatives obtained with this model are considered overestimated because it considers a constant demand behavior along the planning horizon. Therefore, the search for a better representation of the demand in the planning models has been carried out, among them, the scenarios reduction based on clustering. This paper presents an analysis about the possibility of obtaining alternatives of expansion of lower cost in the planning of a distribution system representing the demand to be met and the distributed generation that can not be dispatched by more than one level. It is based on a planning model that considers a better representation of the load and generation that is solved through classical optimization techniques. The scenario reduction, used in the model, is based on levels groups that are defined and obtained whith k-means algorithm application. In addition to presenting expansion alternatives for different levels groups, it also shows that the processing times resulting from the combinatorial problem are acceptable. / Tradicionalmente, utiliza-se a demanda máxima prevista no horizonte de planejamento para determinar as adições e reforços necessários para a expansão de um sistema de distribuição. As alternativas obtidas com esse modelo são consideradas superestimadas, pois considera um comportamento de demanda constante ao longo do horizonte de planejamento. Diante disso, a busca por uma melhor representação da demanda nos modelos de planejamento tem sido realizada, dentre elas, a redução de cenários baseada em clusterização. Este trabalho apresenta uma análise sobre a possibilidade de obtenção de alternativas de expansão de menor custo no planejamento de um sistema de distribuição representando a demanda a ser atendida e a geração distribuída não despachável por mais de um patamar. Ela baseia-se em um modelo de planejamento que considera uma melhor representação da carga e da geração que seja resolvido através de técnicas de otimização clássica. A redução de cenários, utilizada no modelo, é baseada em grupos de patamares aos quais são definidos e obtidos com a aplicação do algoritmo k-médias. Além de apresentar alternativas de expansão para diferentes grupos de patamares, também mostra que os tempos de processamento, resultantes do problema combinatorial, são aceitáveis.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AgneloCoelho.pdf: 1955217 bytes, checksum: bdaabbadfbcefa2a1d4e8f8926759c45 (MD5) Previous issue date: 2006-03-10 / The distribution utilities must satisfy two concurrent objectives during planning process of the electric network: minimization of the investment cost and the satisfaction of reliability targets. An alternative to satisfy these objectives is to include low cost alternatives in the planning process. One of these alternatives is the reconfiguration of the distribution network. The reconfiguration of the distribution network can reduce the loss and balance the loads in the system only with opening and closing of switches without additional investment cost. In addition to reconfiguration, another alternative of low cost is the Distributed Generation (DG) allocation. This alternative became feasible due to the recent technological advances in the building of turbines that reduced significantly the costs of energy generation. In this way, the DG is a attractive option to satisfy the demand growth and minimize the costs associated with: building of new substations, feeder reconductoring and transformer upgrading. Consequently, is opportune to develop methodologies that include the reconfiguration and the DG in the planning of the distribution network. This dissertation presents the development of two methodologies for the planning of distribution networks: reconfiguration and optimal allocation of DG. The first part of the dissertation presents the development of the methodology for the network reconfiguration. Usually, the reconfiguration is carried out with the following objectives: minimization of the electric losses, voltage profile correction and load balancing between feeders. In this dissertation, in addition to these objectives, reliability constraints have been included in the reconfiguration methodology. This methodology is based on the combination of the following techniques: power flow algorithm, based on the Power Summation Method, to estimate the state of the network; analytic techniques to estimate the reliability indices and Tabu Search to identify the optimal topology. The second part of the research work presents the development of the methodology for the allocation of DG. This methodology has as objective to attend a forecasted demand level without violating operational constraints of the network (feeders loading and voltage drops) and minimizing the interruption costs through the DG allocation. These objectives are satisfied minimizing the cost/worth ratio between the installation/operation costs of DG and the costs associated with: interruptions, noncommercialized, energy purchases and electric losses. The minimization of the cost/worth ratio described above has been carried out by combining the following techniques: analytic approaches to estimate the impact of DG in the reliability indices, load flow algorithm to estimate the losses and violations in the operational constraints and genetic algorithms to maximize the cost worth ratio. The impact of the DG in the reliability indices has been considered including network constraints (voltage drop and feeder loading) in the predictive reliability model. The models and techniques proposed in this dissertation for the reconfiguration and DG allocation have been validated and applied in two large scale substations belonging to distribution network of the Electricity Utility of Maranhão - CEMAR. The results obtained with the algorithm of reconfiguration demonstrated that the proposed methodology was capable of reducing the losses in the feeders without deteriorating the reliability. Furthermore, the application of the methodology of DG allocation in the test system resulted in a cost/worth ratio lower than one. / As empresas de distribuição de energia elétrica devem satisfazer dois objetivos concorrentes durante o processo de planejamento da rede elétrica: minimizar os custos de investimento e satisfazer as metas de continuidade. Uma alternativa para satisfazer estes objetivos é incluir alternativas de projeto com baixo custo de investimento no processo de planejamento. Uma destas alternativas é a reconfiguração da rede de distribuição. A reconfiguração da rede de distribuição pode reduzir as perdas e balancear a carga do sistema apenas com a abertura e o fechamento de chaves sem nenhum custo de investimento adicional. Além da reconfiguração, uma outra alternativa de baixo custo de investimento é a alocação de Geração Distribuída (GD). Esta alternativa tornou-se factível devido aos recentes avanços tecnológicos na construção de turbinas que reduziram significativamente os custos de geração de energia. Desta forma, a GD é uma opção atrativa para atender o crescimento da demanda e minimizar os custos associados com: construção de novas subestações, recondutoramento de alimentadores e repotencialização de transformadores. Consequentemente, é oportuno desenvolver metodologias que incorporem a reconfiguração e a GD no processo de planejamento da rede de distribuição. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de duas metodologias para planejamento de redes de distribuição: reconfiguração e alocação ótima de geração distribuída. A primeira parte do trabalho apresenta o desenvolvimento da metodologia para reconfiguração de redes. Geralmente, a reconfiguração é realizada com o objetivo de minimizar as perdas elétricas, melhorar perfil de tensão e para balancear cargas entre alimentadores. Neste trabalho, além destes objetivos, restrições de confiabilidade são incluídas na metodologia de reconfiguração. Esta metodologia se baseia na combinação das seguintes técnicas: algoritmo de fluxo de carga, baseado no método de Soma de Potências, para estimar o estado da rede, métodos analíticos para estimar os índices de confiabilidade e no algoritmo de Busca Tabu para identificar a topologia ótima. A segunda parte do trabalho apresenta o desenvolvimento da metodologia para a alocação ótima de geração distribuída. Esta metodologia tem como objetivo atender um nível de demanda previsto sem violar restrições operacionais da rede (carregamento dos alimentadores e queda de tensão) e minimizar os custos de interrupção através da alocação de GD. Estes objetivos são satisfeitos minimizando-se a relação custo/benefício entre os custos de instalação/operação da GD e os custos associados com: interrupções, energia não-faturada, compra de energia e perdas elétricas. A minimização da relação custo/benefício descrita acima foi realizada combinando-se as seguintes técnicas: métodos analíticos para estimar o impacto do GD nos índices de confiabilidade, algoritmo de fluxo de carga para estimar as perdas e violações nas restrições operacionais e algoritmos genéticos para minimizar a relação custo/benefício. O impacto da GD nos índices de confiabilidade foi considerado incluindo-se restrições de rede (queda de tensão e carregamento dos alimentadores) no modelo de confiabilidade preditivo. Os modelos e técnicas propostos nesta dissertação para reconfiguração e alocação de GD foram validados e aplicados em duas subestações de grande porte da rede de distribuição da Companhia Energética do Maranhão - CEMAR. Os resultados obtidos com o algoritmo de reconfiguração demonstraram que a metodologia proposta foi capaz de reduzir as perdas nos alimentadores sem deteriorar a confiabilidade. Além disso, a aplicação da metodologia de alocação de GD no sistema teste resultou em uma relação custo/benefício menor que 1.0.

A geração de energia elétrica a partir de bagaço de cana-de-açúcar representa 6,97% da capacidade total instalada no Brasil, equivalendo a terceira maior fonte de geração de energia brasileira, atrás da geração hídrica (61,17%) e gás natural (8,50%), segundo a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL, 2016b). O bagaço de cana-de-açúcar tem se tornado um grande ativo das usinas sucroalcooleiras por sua capacidade de transformação energética através da queima em caldeiras, produzindo vapor para o processo produtivo e alimentando processos térmicos para geração de energia elétrica. Assim, cada vez mais buscam-se alternativas de eficiência produtiva, de maneira a economizar bagaço visando prolongar o período de geração na entressafra, quando não há produção de cana-de-açúcar. O objetivo da presente pesquisa é avaliar e redução de consumo de bagaço a partir da inserção de sistemas heliotérmicos (CSP em inglês Concentration Solar Power) de torre em usinas sucroalcooleiras. Para tanto simulou-se no software SAM® um sistema de geração de energia solar heliotérmica de torre, tomando como base dados de geração de energia em um ano típico de uma usina sucroalcooleira do interior do estado de São Paulo, paralelamente com os dados de radiação solar da mesma região onde a usina está instalada. Através da simulação da integração das tecnologias e geração de energia advinda do sistema solar projetado, analisou-se o potencial de redução do consumo de bagaço de cana durante o período estudado. / The generation of electric from sugarcane bagasse represents 6.97% of the total capacity installed in Brazil, accounting for the third largest source of Brazilian energy generation, behind hidraulic generation (61.17%) and gas (8.50%), according to the National Electric Energy Agency (ANEEL, 2016). Sugarcane bagasse has become a major asset of sugarcane mills due to its capacity for energy transformation through burning in boilers, producing steam for the production process and fueling thermal processes for the generation of electric energy. Thus, more and more alternatives are sought for productive efficiency, in order to save bagasse to prolong the generation period in the off season, when there is no sugar cane production. The goal of the present research is to evaluate and reduce bagasse consumption from the insertion of tower solarization (CSP) in sugarcane plants. In order to do so, a solar heliothermic solar tower generation system was simulated in the SAM software, based on data from the generation of energy in a typical year of a sugar-alcohol plant in the interior of the state of São Paulo, in parallel with the radiation data in the same region where the plant is installed. Through the simulation of the integration of the technologies and generation of energy coming from the projected solar system, was calculated the potential of reducing the consumption of sugarcane bagasse during the studied period was analyzed.