Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-04-06T18:38:52Z No. of bitstreams: 1 franciscocarlosrodriguescoelho.pdf: 4497321 bytes, checksum: 84c61f06bc2ac3aae79f57fc04d6cb0f (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-04-24T03:52:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 franciscocarlosrodriguescoelho.pdf: 4497321 bytes, checksum: 84c61f06bc2ac3aae79f57fc04d6cb0f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-24T03:52:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 franciscocarlosrodriguescoelho.pdf: 4497321 bytes, checksum: 84c61f06bc2ac3aae79f57fc04d6cb0f (MD5) Previous issue date: 2013-08-16 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A alocação de geração distribuída em sistemas de distribuição de energia elétrica consiste em definir a localização ótima para instalação de centrais geradoras distribuídas no sistema e a quantidade de potência que deverá ser injetada por estas centrais, de modo a minimizar as perdas técnicas inerentes aos sistemas de distribuição. Este é um problema de otimização de difícil solução e que apresenta implicações ambientais e econômicas. A técnica de otimização empregada nesta pesquisa para determinar a alocação dos geradores distribuídos é recente, sendo a mesma bioinspirada. Ela se baseia na ecolocalização de morcegos e foi desenvolvida em 2010 pelo pesquisador Xin-She Yang. Esta técnica de otimização agrega em sua constituição conhecimento prévio adquirido por outras técnicas de otimização, como enxame de partículas e busca harmônica, utilizando assim, as vantagens inerentes a cada uma destas ferramentas. Esta característica confere à otimização via ecolocalização uma expectativa de sucesso em problemas de difícil solução, com características combinatórias, que é o caso do problema em estudo. Com o intuito de melhorar o desempenho da técnica de otimização em questão, foi proposta uma etapa adicional em sua constituição. Esta alteração no algoritmo original se mostrou eficiente nas simulações realizadas, pois o mecanismo de busca modificado alcançou resultados de melhor qualidade com maior frequência, tanto em sua validação, onde foram utilizadas funções matemáticas não convexas, como na aplicação do método ao problema referente à alocação de geração distribuída em sistemas de distribuição de energia elétrica. Utilizando-se três sistemas teste, de trinta e três, de cinquenta e de sessenta e nove barras, foram realizados testes com alocação exclusiva de potência ativa e reativa, e também alocação simultânea destes dois tipos de potência, sendo que os resultados obtidos foram comparados com resultados presentes na literatura especializada. Além das perdas, fatores como perfil de tensão resultante nas barras e trajetória de convergência do algoritmo inspirado na ecolocalização de morcegos foram analisados para a avaliação da metodologia de otimização empregada nesta pesquisa. / The optimal distributed generation placement in electrical power systems is a complex problem involving environmental and economical issues. The solution to this problem consists of choosing the optimum location of distributed power plants, and to define the amount of power that must be injected by these plants in order to minimize technical losses in electrical distribution systems. The optimization technique utilized in this work to determine the placement of distributed generators is recent. It was developed in 2010 by Xin-She Yang. The optimization procedure is inspired by the echolocation of bats phenomenon, and uses some previous knowledge from others techniques, like Particle Swarm Optimization and Harmony Search, combining their advantages. This feature gives the Bat-Inspired Algorithm an expectation of success on difficult problems, such as the combinatorial problem under study. In order to improve the performance of the optimization technique an additional step was proposed in its search engine. Endowed with this change, the algorithm has achieved better results more frequently. Nonconvex benchmark mathematical functions were used, as well as in its application on distributed generation placement. Using three different bus systems (33, 50 and 69 busses), simulations were performed placing real and reactive Power separately, and those two kind of Power together. The produced results were compared to specialized literature. Real power losses, bus voltage and convergence trajectory indicates the level of success reached by the optimization technique utilized in this research work.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-09-12T12:17:41Z No. of bitstreams: 1 gustavojosesantiagorosseti.pdf: 1406328 bytes, checksum: e250ced1df20ff9c96f2e06c95c77543 (MD5) / Approved for entry into archive by Diamantino Mayra (mayra.diamantino@ufjf.edu.br) on 2016-09-13T13:22:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gustavojosesantiagorosseti.pdf: 1406328 bytes, checksum: e250ced1df20ff9c96f2e06c95c77543 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-13T13:22:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gustavojosesantiagorosseti.pdf: 1406328 bytes, checksum: e250ced1df20ff9c96f2e06c95c77543 (MD5) Previous issue date: 2011-09-15 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este trabalho apresenta uma metodologia para reconfiguração e alocação ótima de geração distribuída em redes elétricas de distribuição com o objetivo de minimizar as perdas técnicas de energia elétrica. A metodologia proposta é composta de dois algoritmos heurísticos passo a passo baseados em índices de sensibilidade, sendo um para a reconfiguração e o outro para a alocação de geração distribuída. O índice proposto para reconfiguração é baseado nos parâmetros operativos e o índice para alocação de geração distribuída baseia-se em uma estimativa dos multiplicadores de Lagrange, obtida a partir da solução do problema de fluxo de potência. O modelo proposto considera a variação da demanda do sistema através das curvas de carga e a opção de construir um novo circuito para conexão de um gerador distribuído a uma barra do sistema. Os algoritmos propostos são aplicados em sistemas da literatura, incluindo um sistema real de médio porte. / This work presents a methodology for optimal reconfiguration and optimal distributed generation allocation aiming to minimize technical energy losses in electric power distribution systems. The proposed methodology includes two step by step heuristic algorithms, based on sensitivity indexes, one for the reconfiguration and the other for the distributed generation allocation. The index proposed for reconfiguration is based on operating parameters and the index for distributed generation allocation uses the Lagrange multipliers obtained from the power flow solution. The proposed model considers the demand variation from the system load curves and the options to build a new branch for connecting a distributed generator to a bus of the network. The proposed algorithms are applied in systems of the literature, including a medium scale practical system.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-03-27T15:28:12Z No. of bitstreams: 1 ramonreissiqueiradeoliveira.pdf: 4744081 bytes, checksum: dbce2e20c42a3bc456ad52a2096349ec (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-03-27T17:52:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ramonreissiqueiradeoliveira.pdf: 4744081 bytes, checksum: dbce2e20c42a3bc456ad52a2096349ec (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-27T17:52:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ramonreissiqueiradeoliveira.pdf: 4744081 bytes, checksum: dbce2e20c42a3bc456ad52a2096349ec (MD5) Previous issue date: 2017-12-18 / Uma rede com vários geradores distribuídos conectados pode melhorar a eficiência energética e reduzir o impacto negativo na rede elétrica. Um problema que surge é quando o fornecimento de energia principal é desconectado do sistema, diz-se então que ocorreu um ilhamento. Essa situação é indesejada, pois pode provocar problemas em termos de qualidade de energia, segurança, tensão e estabilidade de frequência. Esse trabalho tem por finalidade identificar o ilhamento pela variação da impedância do sistema, utilizando um método proposto que utiliza uma técnica de estimação de impedância através da injeção de um pequeno sinal na tensão de saída do gerador distribuído. Os testes realizados mostraram que quanto maior for a contribuição do inversor na potência fornecida para a carga, melhores são os valores estimados de impedância e na presença de dois inversores, os sinais injetados por cada um deles devem estar em frequências harmônicas o mais distante possível, para melhores resultados na estimação da impedância. Além disso, quando o fluxo de potência da rede para a carga é próximo de zero, o método foi capaz de identificar o ilhamento mesmo cosem atuação dos relés de tensão e frequência. O ilhamento é possível de ser identificado em aproximadamente 0,5 s em todos os casos testados, estando dessa forma dentro do tempo máximo estabelecido nas normas. / A grid with multiple distributed generators can improve energy efficiency and reduce the negative impact on itself. One problem that occurs is when the main power supply is disconnected from the system, this is called islanding. This is undesirable because it can cause problems in terms of power quality, safety, voltage and frequency stability. This work aims to identify the islanding by the system impedance variation, using a proposed method that uses an impedance estimation technique, injecting a small signal into the output voltage of the distributed generator. The tests performed showed as higher the contribution of the inverter to the power supplied to the load as better the estimated impedance values. In the presence of two inverters, the signals injected by each of them must be in harmonic frequencies, for better impedance estimation results. In addition, when the utility energy flow to the load is close to zero, the method was able to identify the same island as the voltage and frequency relays. The island can be identified in approximately 0.5 s in all cases tested, thus being within the maximum time limit set in the standards.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-09-25T13:55:05Z No. of bitstreams: 1 arthurgoncalvesgivisiez.pdf: 15097769 bytes, checksum: e434481fde7014f783d8b75137429fba (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-10-01T18:11:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 arthurgoncalvesgivisiez.pdf: 15097769 bytes, checksum: e434481fde7014f783d8b75137429fba (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-01T18:11:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arthurgoncalvesgivisiez.pdf: 15097769 bytes, checksum: e434481fde7014f783d8b75137429fba (MD5) Previous issue date: 2018-08-29 / O mundo está tentando mudar para um ambiente de energia mais limpa, especialmente no setor de geração de eletricidade, que é responsável por uma grande parcela das emissões de CO2. No Brasil, fontes renováveis são responsáveis por grande parte da geração de eletricidade, mas mudanças atuais no clima brasileiro trouxeram uma necessidade de diversificação na matriz energética. Logo, a geração distribuída é uma boa maneira de diversificar a matriz energética brasileira. Considerando que os sistemas de cogeração se enquadram na geração distribuída, e que os prédios brasileiros necessitam de resfriamento, devido ao clima quente, o uso de cogeração adicionado à um chiler de absorção ou absorção pode ser muito útil. O sistema de trigeração é um processo altamente eficiente, que pode produzir eletricidade, aquecimento e resfriamento a partir da mesma fonte de energia primária. No entanto, existem poucas pesquisas sobre os sistemas de trigeração no Brasil, especialmente em pequena e micro escala. Assim, esta dissertação fará uma avaliação técnica e econômica de sistemas de micro e trigeração para diferentes edifícios sob políticas tarifárias distintas no Brasil. Para tanto, este trabalho otimizará o dimensionamento e o cronograma de despacho mensal dos sistemas de trigeração para cada um dos quatro estudos de caso. Em seguida, avaliará o valor presente líquido máximo (VPL) considerando a variação da taxa de desconto e da taxa de conversão do dólar norte-americano. Na sequência, o índice de dependência da rede (GDI), o payback descontado, o custo nivelado da energia (LCOE) e a razão da energia primária (PER) para os melhores VPLs serão apresentados e analisados. Como resultado, esta dissertação mostrará que as plantas de trigeração podem ser lucrativas e certamente ser uma maneira eficiente de utilização de uma geração distribuída confiável e controlável. Além disso, provará que é possível encontrar situações em que a planta de trigeração possa oferecer uma alta taxa de energia primária (PER), um adequado custo de energia nivelado (LCOE) e, ao mesmo tempo, pode proporcionar economia financeira com tempo de retorno razoável em edifícios brasileiros. / The world is trying to move to a cleaner energy environment, especially on the electricity generation sector, which is responsible for a large share of CO2 emissions. In Brazil,crenewable energy sources are responsible for a great part of the electricity generation, but current changes in the Brazilian climate brought a necessity of diversification on the energy matrix. Then, distributed generation is a good way to diversify the Brazilian power matrix. Considering that cogeneration systems are distributed generation, and Brazilian buildings have need of cooling, due to the warm weather, the use of cogeneration equipped with an absorption or adsorption chiller could be beneficial. The trigeneration system is a highly efficient process, which can produce electricity, heating and cooling from the same primary energy source. However, there are really few researches concerning trigeneration systems in Brazil, especially on small and micro plants. Thus, this thesis will make and provide a technical and economical evaluation of small and micro trigeneration systems to different buildings under distinct tariff policies in Brazil. To do so, this work will optimize the sizing and monthly schedule the dispatch of the trigeneration systems to each one of the four study cases. Then, it will evaluate the maximum net present value (NPV) considering the variation of discount rate and US Dollar conversion rate. In the sequence, the grid dependence index (GDI), the discounted payback, the levelized cost of energy (LCOE) and the primary energy ratio (PER) to the best NPVs will be presented and analysed. As a result, this thesis will show that trigeneration plants can be profitable and can be certainly an efficient way to adopt a reliable and controllable distributed generation. Also, it will prove that it is possible to find situations in which the trigeneration plant can offer a high primary energy ratio, a fair levelized cost of energy, and in the meantime, it can provide financial savings with fair payback time in Brazilian buildings.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-10-16T12:46:06Z No. of bitstreams: 1 danielfioresibotelho.pdf: 2805489 bytes, checksum: 3d0b4a60f2a2f2cb7d26ea836254595a (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-10-16T14:35:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 danielfioresibotelho.pdf: 2805489 bytes, checksum: 3d0b4a60f2a2f2cb7d26ea836254595a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-16T14:35:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 danielfioresibotelho.pdf: 2805489 bytes, checksum: 3d0b4a60f2a2f2cb7d26ea836254595a (MD5) Previous issue date: 2018-08-31 / O presente trabalho apresenta uma metodologia para a alocação de unidades de Geração Distribuída no Sistema de Distribuição de Energia Elétrica visando a melhoria dos indicadores de confiabilidade da rede. O objetivo é avaliar qual o melhor ponto do sistema para realizar a inserção da unidade GD. Realiza-se também a análise de como essa alocação afeta os indicadores de qualidade e as perdas elétricas do sistema em estudo. A inclusão de limite para um indicador de qualidade considerado na distribuição de energia elétrica é explorada neste trabalho, verificando que a inserção de geração distribuída na rede pode fazer com que tal restrição seja atendida. A metodologia proposta é baseada nas técnicas meta-heurísticas Sistema Imunológico Artificial e Algoritmo Genético afim de comparar os resultados obtidos por ambas as técnicas. A função objetivo avaliada é composta por um somatório dos custos de confiabilidade, custos de investimento em geração distribuída e os custos das perdas elétricas do sistema; buscando assim sempre minimizar estes custos. Os algoritmos propostos são testados em sistemas conhecidos da literatura. / The present work presents a methodology for the allocation of Distributed Generation units in the Electric Energy Distribution System aiming at the improvement of network reliability indicators. The objective is to evaluate the best point of the system to perform the insertion of the GD unit. An analysis of how this allocation affects the quality indicators and the electrical losses of the system under study is also carried out. The inclusion of a limit for a quality indicator considered in the distribution of electric energy is explored in this work, verifying that the insertion of distributed generation in the network can cause that such restriction is met. The proposed methodology is based on the metaheuristic techniques Artificial Immune System and Genetic Algorithm in order to compare the results obtained by both techniques. The objective function evaluated is composed of a sum of the costs of reliability, costs of investment in distributed generation and the costs of the electrical losses of the system; always seeking to minimize these costs. The proposed algorithms are tested in systems known in the literature.

Orientadores: Ernesto Ruppert Filho, Marcelo Gradella Villalva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T00:52:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gazoli_JonasRafael_M.pdf: 7156744 bytes, checksum: 8382e373834c6001d3a70cd31e6f291f (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho apresenta uma contribuição à pesquisa e ao desenvolvimento de microinversores monofásicos para sistemas fotovoltaicos de energia solar conectados à rede elétrica de baixa tensão. O objetivo principal da pesquisa é apresentar o projeto, a construção e os resultados experimentais de um microinversor eletrônico que processa a energia proveniente de um painel fotovoltaico e faz a conexão deste dispositivo com a rede El. São apresentados estudos teóricos e simulações sobre painéis fotovoltaicos, sobre a modelagem e o controle de conversores eletrônicos e sobre o algoritmo de rastreamento do ponto de máxima potência. São apresentados resultados experimentais obtidos com um microinversor experimental desenvolvido em laboratório, constituído de dois estágios de conversão (CC-CC e CC-CA) / Abstract: This thesis presents a contribution to research and development of single-phase micro-inverters for low voltage grid-connected photovoltaic systems. The main goal of this research is to present the project, the development and experimental results of an electronic micro-inverter that processes the energy from a photovoltaic panel and connects this device to the main grid. Theoretical studies and simulations on photovoltaic panels are shown, as the modeling and control of the electronic converters and the maximum power point tracking algorithm. Results with an experimental microinverter consisting of two stages (DC-DC and DC-AC) are also shown / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: José Antenor Pomilio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T00:56:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pimentel_SergioPires_D.pdf: 7198764 bytes, checksum: 8dbb9a95a5a5374423051cba1bcfc1be (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho aborda as características que envolvem o gerenciamento da operação de um sistema monofásico de geração distribuída. Embora tais características possam ser expandidas para sistemas trifásicos e de potência elevada, o sistema proposto está relacionado com aplicações de geração distribuída em baixa tensão ou naquelas que envolvam consumidores residenciais. O funcionamento do sistema proposto é baseado em um conversor eletrônico de potência elaborado a partir da estrutura multinível na topologia cascata assimétrica de 19 níveis. Nesta topologia, as tensões dos barramentos CC devem ser isoladas e desiguais entre si. Tal condição permite o envolvimento, nos barramentos CC do inversor, de múltiplas ou diferentes fontes alternativas de energia elétrica tais como sistemas fotovoltaicos, sistemas de células a combustível ou sistemas eólicos associados com conversores CC/CC. Com o sistema em operação, busca-se uma injeção apenas de potência ativa no sistema de distribuição alimentador e um fornecimento ininterrupto de energia elétrica para uma carga local mesmo quando nesta predominar características não-lineares de alimentação. Assim, de acordo com os seus objetivos, o sistema proposto opera de forma contínua e intercalada entre os modos ilhado e compartilhado. Detalhes sobre tais modos de operação e suas respectivas transições são apresentadas. As transições envolvem a detecção de ilhamento e o êxito no sincronismo. Em função disso, é apresentado um método ativo de detecção de condições de ilhamento. Tal método representa a adaptação de um método ativo já existente (AFDPF) aos requisitos de operação do sistema proposto neste trabalho. Justificativas e detalhes dessa adaptação do método ativo AFDPF são apresentados. Com relação à outra transição, um método de sincronismo baseado em técnicas PLL é apresentado. Tal método de sincronismo atende os requisitos estabelecidos em IEEE Std 1547-2003, diminuindo os impactos de uma possível religação com o sistema de distribuição. Para permitir um melhor funcionamento sob diferentes requisitos, também são descritas as etapas que envolvem os métodos de projeto dos controladores adotados: controlador PI de corrente de saída; controlador PI de potência média injetada; e controlador P+Ress de tensão na carga. Em especial, é apresentada uma nova metodologia de projeto do controlador proporcional e ressonante (P+Ress) de tensão baseada na sua resposta em malha fechada observada no domínio do tempo, em contrapartida ao seu método clássico de projeto baseado no domínio da freqüência. Um modelo matemático para simulações computacionais e um protótipo experimental utilizando o DSP TMS320F2812 foram considerados. Resultados de simulações computacionais e experimentais são comparados e permitem a verificação do comportamento do sistema proposto sob condições normais e anormais de operação / Abstract: This work regards the issues related to the operation management of a single-phase distributed generation system. Although these issues can be applied three-phase systems and high power systems, the proposed system is related to low voltage distributed generation applications or related to residential consumers. The operation of the single-phase proposed system is based on an utility-interactive power electronics converter which is composed by an asymmetrical cascaded multilevel inverter. This topology is able to create an output signal with up to 19 levels and it is supplied by DC voltage power sources that must be isolated and unequal from each other. By this demand it is possible to combine multiple and/or different alternative DC voltage power supplies as photovoltaic, fuel cells or wind energy systems into the DC buses of the single-phase multilevel inverter. During the operation of the proposed system, an injection of only active power into the grid utility and an uninterrupted load supply are achieved even when the local load (or group of local loads) has predominant nonlinear characteristics. For those reasons the proposed system operates continuously and alternately between two operation modes: grid-connected mode and stand-alone mode. Details about them and its transitions are also presented. The transitions are related to a correct detection of islanding situations and also to an effective synchronization method. The islanding detection is achieved by adaptations on an already known active method (AFDPF) to accomplish the project's goals. The reasons and details about these adaptations are presented. Furthermore the synchronization method is described and it is based on PLL techniques. Both transition methods meet the IEEE Std 1547-2003 requirements and it decreases the impacts from the proposed system into grid utility. To guarantee a suitable operating under several conditions, a wide range of operation points can be found by using the design methods described to each proposed controller: PI output current controller; PI injected active power controller; and a P+Ress load voltage controller. In highlights it is proposed a new design method to proportional and resonant controller (P+Ress) based on its closed-loop time response, instead of the classical method based on its open-loop frequency response. A mathematical model for simulations and an experimental low power prototype based on DSP TMS320F2812 have been considered. Simulation and experimental results are compared and they allow examining the performance of the proposed system operating under normal and abnormal conditions / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Walmir de Freitas Filho, José Carlos de Melo Vieira Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T11:09:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Delvecchi_EsloanyDaisyCarniatto_M.pdf: 1048681 bytes, checksum: 837e57f3ee3363dd7bb9f49a72408fe1 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Geradores síncronos conectados em redes de distribuição de energia elétrica estão sujeitos a operarem de forma ilhada após a ocorrência de distúrbios na rede elétrica. Ilhamento ocorre quando uma parte da rede de distribuição torna-se eletricamente isolada da fonte de energia principal (subestação), mas continua a ser energizada por geradores distribuídos conectados no subsistema isolado. A prática atualmente utilizada pelas concessionárias e recomendada nos principais guias técnicos é desconectar todos os geradores tão logo ocorra um ilhamento. Tipicamente, é necessário detectar uma situação de ilhamento em menos de dois segundos, dependendo, principalmente, do tempo de operação dos religadores automáticos. Os métodos mais comuns e baratos para detectar ilhamento compreendem relés baseados em medidas de freqüência (sub/sobrefrequência, taxa de variação de frequência e "salto de vetor") e o relé de tensão. No entanto, esses relés podem falhar se os níveis de desbalanço de potência ativa e reativa no subsistema ilhado forem pequenos. Portanto, o objetivo dessa dissertação é investigar a potencialidade de novos sinais para detectar ilhamento de geradores síncronos distribuídos, como forma de substituição ou complementação aos dispositivos de proteção anti-ilhamento convencionais. Os sinais analisados neste trabalho são taxa de variação da potência ativa (dP/dt), a relação Volts por Hertz (V/Hz), a variação da impedância (Z) medida no ponto de acoplamento comum (PAC), e a diferença angular ('delta' 'teta') entre as tensões medidas no PAC e na subestação. A investigação é baseada no levantamento de um conjunto de curvas relacionando tempo de detecção e desbalanço de potência ativa/reativa e nas zonas de não detecção, as quais fornecem os pontos de operação para os quais o relé em estudo falha na detecção do ilhamento. As curvas e as zonas são obtidas através de simulações de transitórios eletromagnéticos trifásicas considerando diferentes perfis de carga-geração na rede ilhada. Os resultados obtidos mostram que os sinais analisados têm um grande potencial para esse tipo de aplicação, porém são sujeitos à atuação indevida no caso da ocorrência de eventos que não sejam ilhamentos na rede de distribuição. Assim, uma análise de falsa operação também é conduzida e são propostas melhorias para minimizar e/ou eliminar a atuação indevida desses relés aqui investigados / Abstract: Synchronous generators connected to distribution power networks are likely to operate islanded following faults clearance in the system. Islanding occurs when a portion of the distribution system becomes electrically isolated from the substation, yet it continues energized by distributed generators connected to the islanded system. Utilities and standards recommend the disconnection of distributed generators immediately after islanding occurrences, otherwise it can lead to a number of problems to the generator and the connected loads. Typically, it is required to detect an islanding situation faster than two seconds after the island formation, depending, mainly, on the operation time of automatic reclosers. The most common and economical methods to detect islanding include the relays based on measures of frequency (under/over frequency, rate of change of frequency and vector surge) and voltage. However, these relays can fail if the active and reactive power imbalance levels in the islanded system are small. Therefore, the objective of this thesis is to investigate the potentiality of new signals to detect islanding of distributed synchronous generators, as replacement or complement to conventional protection anti-islanding devices. The signals analyzed in this research are the rate of change of generator active power (dP/dt), the ratio Volts per Hertz (V/Hz), impedance variation (Z) measured at the point of common coupling (PCC), and the angular difference ('delta' 'teta') between the voltage angle measured at the PCC and at the utility substation. The investigation is based on a set of curves, which relate time of islanding detection and active/reactive power imbalance and on the nondetection zones, which provide the operating points for which the relay fails to detect the islanding. These are obtained through electromagnetic transient three-phase simulations considering different profiles of generation-load in the islanded network. The results show that the signals analyzed have a huge potential for this type of application, however, their performance can decrease in case of occurrence of non-islanding events in the distribution system. Thereby, an analysis of false operation is conducted in order to propose improvements to minimize and/or to eliminate improper behavior of these relays / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Walmir de Freitas Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T00:53:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_RafaelSchincariolda_M.pdf: 3440136 bytes, checksum: 042a03fcb6272566cfc1c79d07478e1c (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O aumento da penetração de geradores em redes de distribuição de energia elétrica além de diversificar a matriz elétrica proporciona benefícios técnicos e econômicos. Contudo, também levanta preocupações relativas à confiabilidade no suprimento de energia elétrica. Para plantas eólicas conectadas na média e alta tensão são estabelecidos requisitos de "Fault Ride-Through" que determinam que os geradores devem permanecer conectados à rede durante perturbações com afundamentos de tensão e, em alguns casos, fornecer reativos para o reestabelecimento da tensão terminal. Porém, implementar tais requisitos para geradores na baixa tensão não é trivial. Na ocorrência de grandes perturbações os geradores distribuídos devem obrigatoriamente ser desconectados em casos de ilhamento, caso contrário a segurança de pessoas e equipamentos é colocada em risco e a qualidade de energia fornecida não é garantida. Ainda, durante curtos-circuitos os geradores contribuem para ao aumento das correntes de falta e os esquemas de proteção podem sofrer impactos na seletividade e coordenação. Por isso, para atender o requisito de "Fault Ride- Through" seria necessário além de manter os geradores conectados rever os esquemas de proteção de sobrecorrente, sendo necessários estudos dos impactos desta iniciativa e a análise do comportamento dos principais tipos de geradores distribuídos na ocorrência de curtos-circuitos. Nesta dissertação de mestrado, uma rede de distribuição com geradores distribuídos foi analisada através do estudo de sucessivas simulações de transitórios eletromagnéticos. O comportamento de três tipos de geradores distribuídos na ocorrência de curtos-circuitos foi investigado por meio de estudos de estabilidade, da análise das características de afundamentos de tensão e do suporte de reativos. Os geradores síncronos se mostraram com maior capacidade de suportarem faltas temporárias na rede. Os impactos do aumento das correntes de falta nas proteções contra sobrecorrente e da não desconexão do gerador do sistema ilhado também foram analisados. Os resultados mostraram que a presença de geradores distribuídos pode causar problemas na seletividade e na coordenação da proteção, alem de deteriorar o comportamento transitório de geradores ilhados / Abstract: The increase of distributed generation penetration in distribution systems not only helps to diversify the electrical matrix but also brings both technical and economic benefits. Yet, it also raises worries related to energy supply reliability. For wind power plants into the medium and high voltage networks there are the grid codes for "Fault Ride-Through" which stands that wind generators ought to ride a fault with voltage sag and, in some cases, provide reactive power for the terminal voltage restoration. However, implementing such requisites for low voltage connected generators is not a trivial task, as under great perturbations the distributed generators are required to be disconnected from the grid if an islanding situation occurs. Otherwise, people and equipment security would be at risk and the quality of the supplied power cannot be guaranteed. Besides, during short-circuits generators contribute to the increased fault currents along the grid and because of that the protection schemes should experience loss of selectivity and coordination. So, meeting the fault ride-through requirement demand a review of the anti-islanding schemes in order to permit generator islanding, as well as review the protection schemes to guarantee selectivity and coordination. Therefore, studies about the impacts of this initiative are necessary as well as the main generators behavior analysis under short-circuits. In this dissertation, a distribution network was analyzed through successive electromagnetic transient simulations. The behavior of three types of distributed generators under shortcircuits was investigated by stability studies, voltage sag characteristics and reactive power support. Synchronous generators showed to present the best capability to ride through temporary faults on the grid. The impacts on overcurrent protection of increased shortcircuit currents due to the distributed generators and impacts of not disconnecting the generators during islanding situations were also analyzed. The outcomes showed that keeping distributed generators connected might lead to problems on the protection selectivity and coordination and deteriorate the transient behavior of generators / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Madson Cortes de Almeida / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T03:46:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Araujo_RicardoAugustode_M.pdf: 1212312 bytes, checksum: 401c38dac32e9784866225fb23096b21 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O problema do planejamento da operação de redes de distribuição de energia elétrica consiste em determinar os ajustes para os taps dos transformadores e reguladores de tensão, para os bancos de capacitores e para as injeções de potências ativas e reativas dos geradores distribuídos e da subestação, obedecendo aos limites físicos e operacionais da rede, a fim de melhorar o seu desempenho. Este pode ser formulado como um problema de Fluxo de Potência Ótimo (FPO) bastante complexo, pois envolve fatores técnicos, como a regulação de tensão em regime permanente, e econômicos, como a redução de perdas e a valoração da energia fornecida por produtores independentes. Este trabalho propõe dois algoritmos para resolver o problema de planejamento da operação. No primeiro, é usado um algoritmo genético similar ao desenvolvido por Chu e Beasley, somado a um esquema especial de criação da população inicial. Este algoritmo pode prover soluções de boa qualidade e até mesmo a solução ótima global do problema. O segundo algoritmo é baseado na análise de sensibilidades e é capaz de encontrar soluções de boa qualidade a um custo computacional bastante inferior ao custo do algoritmo genético proposto. Além de poder ser aplicado no planejamento de curto-prazo da operação de modernas redes de distribuição de energia elétrica, os métodos propostos podem, por exemplo, auxiliar as concessionárias de energia elétrica na definição de condições para o estabelecimento de contratos com produtores independentes de energia. Os resultados apresentados, baseados nos sistemas de distribuição radiais de 34, 70 e 135 barras, mostram que os algoritmos propostos são promissores / Abstract: The distribution system operation planning stage is concerned with the determination of capacitor bank, transformer and voltage regulator settings. This must be accomplished considering active and reactive power injections of distributed generators and at the main substation, as well as physical and regulatory issues in order to improve the network performance. This is a quite complex Optimal Power Flow (OPF) problem because it involves technical factors such as steady state voltage regulation, economic factors such as losses reduction and energy bids from independent power producers. This work proposes two approaches to solve this operation planning problem. The first one uses a genetic algorithm similar to that developed by Chu and Beasley, however with a different strategy to create the initial population. This algorithm can provide good quality solutions and in some cases even optimal solutions. The second one is based on the use of sensitivities, where good quality solutions are obtained at low computing times, much lower than those obtained using the proposed genetic algorithm. Besides being applicable in short-term operation planning of distribution networks, the proposed methods could also assist the utility operator in setting up conditions for establishing contracts with independent power producers. The results presented here using radial distribution systems of 34, 70 and 135 buses demonstrated the potential of the proposed algorithms / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica