Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-06-29T11:44:44Z No. of bitstreams: 1 thiagosenradossantos.pdf: 1984679 bytes, checksum: 2ff29c748a0b456a4fc8b5df3e4ed994 (MD5) / Approved for entry into archive by Diamantino Mayra (mayra.diamantino@ufjf.edu.br) on 2016-07-05T14:38:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 thiagosenradossantos.pdf: 1984679 bytes, checksum: 2ff29c748a0b456a4fc8b5df3e4ed994 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-05T14:38:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thiagosenradossantos.pdf: 1984679 bytes, checksum: 2ff29c748a0b456a4fc8b5df3e4ed994 (MD5) Previous issue date: 2012-08-27 / Este trabalho propõe o desenvolvimento de um fluxo de potência continuado para análise de sistemas desequilibrados, denominado Fluxo de Potência Continuado a Quatro Condutores (FPCQ). A ferramenta proposta possibilita a representação explícita de cabos neutros e aterramentos, a representação de desequilíbrios tanto em cargas como em outros componentes das redes, de tal forma que a operação desbalanceada pode ser simulada. A metodologia proposta é aplicada em sistemas elétricos de distribuição e análises são realizadas. A metodologia proposta utiliza como base a estrutura do Método de Injeção de Correntes a Quatro Condutores, aproveitando algumas de suas características. Para o processo de continuação foi definida e implementada uma única etapa de execução, utilizando-se equações adicionais para considerar o incremento do carregamento ou a tensão como parâmetros de continuação. As equações de alguns equipamentos foram redefinidas a fim de ser possível a consideração do incremento do carregamento do sistema como variável. A ferramenta desenvolvida permite analisar diversas configurações de sistemas, sejam equilibrados ou desequilibrados, representação de ramais monofásicos e/ou bifásicos e diversas combinações de cargas, bem como a consideração explícita de cabos neutros e aterramentos. O FPCQ permite verificar questões de estabilidade estática de tensão em sistemas trifásicos a partir dos resultados de curvas de perfil de tensão em função carregamento e da determinação do ponto de colapso ou da margem de carregamento do sistema. Permite verificar os efeitos dos desequilíbrios dos sistemas e os impactos de sua representação detalhada nos resultados do fluxo de potência continuado. Como exemplo, a influência do aumento de carga nas tensões de neutro pode ser analisada. Os resultados obtidos pela metodologia proposta com representação trifásica e com representação apenas de sequência positiva foram comparados, com o objetivo de mostrar a importância de representar os sistemas com modelos mais precisos. Espera-se que a ferramenta desenvolvida permita realizar análises mais completas, especialmente em sistemas de distribuição, aumentando a qualidade dos resultados. / This work proposes the development of a continuation power flow technique (FPCQ) for unbalanced distribution systems. The proposed tool allows the explicit representation of the neutral cables and grounding, the representation of imbalances for both the loads and the network components in such a way that unbalanced operation can be simulated. The application of the present methodology in electrical distribution systems is carried out and analyzed. The proposed methodology is based on the structure of the Four Conductors Current Injection Method, taking advantage of some of its features. For the continuation power flow process, a single stage off implementation was defined and implemented, using additional equations to consider either the load increase or the voltage as a continuation parameter. Some equipment models were redefined to consider the load increase as a state variable. The proposed tool is able to analyze systems having single-phase, double-phase or three-phase lines, to represent the existing connections of balanced or unbalanced loads as well as its neutral and ground connections. The FPCQ allows checking static voltage stability considering the three-phase models adopted from the curves of voltages as a function of the load. The impacts of the detailed representation in the continuation power flow technique can now be analyzed. As an example, the influence of the load increase on the neutral voltages was possible to be analyzed. The results using the proposed methodology were compared to the ones obtained using the positive sequence approach in order to show the importance of representing the power systems using more accurate models. It is expected that the proposed tool will be useful one to perform simulations in distribution systems improving the quality of the results.

Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2016-08-12T12:40:39Z No. of bitstreams: 1 biancamariacostaaraujo.pdf: 4585632 bytes, checksum: 78f37e18164b9b5f82a0867bf14ee884 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-08-15T13:32:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 biancamariacostaaraujo.pdf: 4585632 bytes, checksum: 78f37e18164b9b5f82a0867bf14ee884 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-15T13:32:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 biancamariacostaaraujo.pdf: 4585632 bytes, checksum: 78f37e18164b9b5f82a0867bf14ee884 (MD5) Previous issue date: 2016-02-03 / Estudos de fluxo de potência são tipicamente utilizados para determinar as condições de operação em estado permanente de um sistema de energia elétrica, avaliadas para um determinado conjunto de valores de geração e carga. Quando os dados de entrada são incertos, vários cenários precisam ser analisados para cobrir a faixa de incerteza. Sob tais condições, torna-se necessária a utilização de algoritmos que incorporem o efeito da incerteza dos dados de geração e carga na análise do fluxo de potência. Como uma alternativa para este problema, um novo metódo de solução é proposto com base na utilização da aritmética afim, que é um modelo melhorado para análise numérica de auto-validação. Nesta aritmética, as quantidades de interesse são representadas como combinações afim de certas variáveis primitivas, que representam as fontes de incerteza nos dados ou aproximações feitas durante o cálculo. Esta técnica é incorporada ao fluxo de potência expresso em termos das equações de injeção de corrente, com as tensões escritas na forma retangular. Posteriomente, os resultados obtidos aplicando-se a aritmética intervalar e a Simulação de Monte Carlo na resolução do problema de incertezas no fluxo de potência em redes de energia elétrica são comparados. / Power flow analysis typically uses a given set of generation and loading profiles to determine steady state operating conditions of electric power systems. When the input data are imprecise, several scenarios need to be analysed to cover the range of uncertainties. Under these conditions, it is necessary to utilise algorithms to incorporate the effect of the uncertainties within the power flow analysis. As an alternative solution to this issue, a new method has been proposed, based on the use of affine arithmetic. This alternative technique has been developed to improve the self-validated numerical analysis. Within affine arithmetic, the quantities of interest are represented by affine combinations of certain primitive variables. The affine combinations can signify both the source of the uncertainties in the data and the approximations during calculations. This technique is incorporated at the power flow which is expressed in terms of current injection equations, with the voltages represented in the rectangular form. The proposed results are later compared with the Monte Carlo Simulation and interval arithmetic, both of which solve the same issue: uncertainties in the power flow analysis of electric power grids.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-01-06T17:13:56Z No. of bitstreams: 1 raphaelpaulobragapoubel.pdf: 14885655 bytes, checksum: 55ce1d3cf1619213e5c2364f54de5a50 (MD5) / Approved for entry into archive by Diamantino Mayra (mayra.diamantino@ufjf.edu.br) on 2017-01-31T11:24:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 raphaelpaulobragapoubel.pdf: 14885655 bytes, checksum: 55ce1d3cf1619213e5c2364f54de5a50 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-31T11:24:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 raphaelpaulobragapoubel.pdf: 14885655 bytes, checksum: 55ce1d3cf1619213e5c2364f54de5a50 (MD5) Previous issue date: 2016-07-04 / O presente trabalho propõe um modelo não linear inteiro misto para o planejamento dinâmico da expansão da transmissão. Para a representação do modelo, se fez uso do fluxo de carga CC. As equações básicas do fluxo CC foram modificadas e expandidas de forma a incluir as variáveis de decisão e o acoplamento temporal entre os investimentos. Para a solução do modelo, de forma a mitigar as dificuldades inerentes à programação inteira, foram propostas técnicas de solução passo a passo. Em cada uma das técnicas as variáveis inteiras foram substituídas por uma função contínua de forma a se obter tempos computacionaisviáveis. Adiscretizaçãodasvariáveisinteirassedácomoauxíliodeíndices de sensibilidade apropriados, calculados a partir do modelo acoplado. O trabalho também investiga metodologias para o planejamento dinâmico de linhas de transmissão, buscando um equilíbrio entre a economia e a confiabilidade no processo de decisão dos investimentos. O critério determinístico N-1 foi escolhido para garantir maior confiabilidade ao sistema. / This work proposes a non-linear mixed integer model for dynamic transmission lines expansion planning. The DC load flow was used to represent the model. The basic equationsoftheDCloadflowweremodifiedandexpandedtoincludethedecisionvariables and the temporal coupling between investments. For the model solution, in order to mitigate the difficulties inherent of integer programming, step-by-step processes were proposed. In each of the techniques the integer variables have been replaced with a continuous function to obtain viable computational time. The discretization of the integer variables is made with the aid of appropriate sensitivity indexes, calculated from the coupled model. The work also suggests methods for dynamic transmission planning, seeking a balance between the economy and reliability in the investment decision process. The N-1 deterministic criteria was chosen to ensure system reliability.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-07-04T15:02:14Z No. of bitstreams: 1 rafaeldepaivapontes.pdf: 2283859 bytes, checksum: b3ed61e125a30bbe054bb3183741ad41 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-07-06T14:23:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rafaeldepaivapontes.pdf: 2283859 bytes, checksum: b3ed61e125a30bbe054bb3183741ad41 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-06T14:23:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rafaeldepaivapontes.pdf: 2283859 bytes, checksum: b3ed61e125a30bbe054bb3183741ad41 (MD5) Previous issue date: 2018-03-21 / Este trabalho, realiza uma revisão da metodologia tradicional, de representação dos limites de geração de potência reativa, na solução do problema de fluxo de potência, em coordenadas polares, pelo método de Newton-Raphson. Apresenta uma nova modelagem para o tratamento destes limites, baseada em uma formulação full Newton do problema. Para tanto, utiliza-se um conjunto de chaves sigmoides, que incorporam novas equações à matriz Jacobiana, de acordo com a geração de potência reativa da barra. De forma a tornar o sistema possível e determinado, a geração de potência reativa, é tratada como uma nova variável de estado do problema, corrigida a cada iteração do método de Newton. A formulação proposta, utiliza duas chaves sigmoides para o tratamento dos limites de geração de potência reativa, em barras PV e, duas chaves, que consideram o procedimento de retomada do controle (conhecido como estratégia de backoff ), das barras que atingiram limites, caso necessário. Dessa forma, não há uma mudança explícita no tipo da barra, como na metodologia tradicional, e a dimensão da matriz Jacobiana é mantida constante. Neste trabalho, todo o equacionamento e formulação, foi desenvolvido através do programa Matlab, e os resultados foram validados, utilizando-se o programa de análise de redes – ANAREDE, versão acadêmica, disponibilizada pelo Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (CEPEL). São avaliados alguns sistemas benchmark IEEE e os resultados obtidos, demonstram a eficácia das formulações propostas. / This work, presents a review of the traditional methodology, of representing the limits of reactive power generation, in the solution of the power flow problem, in polar coordinates, by the Newton-Raphson method. Presents a new modeling for the treatment of these limits, based on a formulation full Newton of the problem. For this purpose, a set of sigmoid switches is used, to incorporate new equations to the Jacobian matrix, according to the generation of reactive power of the bus. In order to produce a system possible and determined, reactive power generation, is treated as a new problem state variable, corrected at each iteration of the Newton’s method. The proposed formulation, use two sigmoid switches for the tratment of reactive power generation limits, in PV buses and also, two switches, that consider the procedure of resumption of control (procedure known as backoff strategy), of the buses that reached some limit, if necessary. Thus, there is no explicit change in the bus type, as in traditional methodology, and the Jacobian matrix dimension is kept constant. In this work, all equation and formulation, were developed through Matlab software, and the results were checked, using the network analysis program – ANAREDE, academic version provided by Electrical Energy Research Center (CEPEL). Some IEEE benchmark systems are evaluated, and the results obtained, demonstrates the efficacy of the proposed formulations.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-09-25T13:33:58Z No. of bitstreams: 1 laurademesquitaquintanilha.pdf: 5886814 bytes, checksum: 7bcc03d59c68d5b4124de87183557234 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-10-01T18:13:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 laurademesquitaquintanilha.pdf: 5886814 bytes, checksum: 7bcc03d59c68d5b4124de87183557234 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-01T18:13:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 laurademesquitaquintanilha.pdf: 5886814 bytes, checksum: 7bcc03d59c68d5b4124de87183557234 (MD5) Previous issue date: 2018-07-20 / A análise de fluxo de potência visa calcular as tensões nas barras e as correntes nos ramos, para um dado cenário pré-estabelecido de geração e carga. É uma ferramenta essencial na operação e no controle dos sistemas elétricos de potência. Na análise tradicional, os parâmetros são tratados como quantidades determinísticas. Contudo, na prática, esses parâmetros podem apresentar incertezas associadas à medição ou à variação inerente ao longo do tempo. Em adição, o crescimento da participação de fontes intermitentes, como eólica e solar, em redes elétricas, aumenta o grau de incerteza e, portanto, estudos específicos de fluxo de potência devem ser desenvolvidos no sentido de tratar esta possível variabilidade de dados. Neste contexto, este trabalho investiga um método, publicado na literatura, que modela o fluxo de potência sujeito a incertezas associadas às cargas ativa e reativa das barras. A idéia básica deste método é proceder a expansão completa, em termos da série de Taylor, das equações de potência expressas em coordenadas retangulares das tensões nas barras. O método é implementado em MATLAB, considerando diferentes incertezas aplicadas aos sistemas IEEE 57 barras e brasileiro de 107 barras. Os resultados são, então, comparados com aqueles gerados pela matemática intervalar e pela simulação de Monte Carlo. De forma geral, a qualidade dos intervalos gerados pelo método em estudo é melhor que aquela apresentada pela matemática intervalar. / The power flow analysis aims to calculate bus voltage and current in branches, for a given pre-established scenario of generation and load. It is an essential tool in electrical power systems operation and control In traditional analysis, the parameters are treated as deterministic values. However, in practice, these parameters may present uncertainties associated with measurement as well as their inherent variation over the time. In addition, the growth of intermittent sources participation, such as wind and solar, into power grids has increased the uncertainties level, which demands the development of specific power flow studies in order to deal with data variability. In this context, this work investigates a method published in literature, that models the power flow subject to uncertainties associated with active and reactive bus loads. The basic idea of this method is to carry out the complete expansion of power equations, in terms of Taylor series, expressed in rectangular coordinates of bus voltages. The method is implemented in MATLAB, considering different uncertainties applied to IEEE 57 bus and Brazilian 107 bus. The results are then compared with those generated by interval mathematics and Monte Carlo simulation. In general, the quality of this method generated intervals is better than that presented by interval mathematics.

Modern power networks incorporate communications and information technology infrastructure into the electrical power system to create a smart grid in terms of control and operation. The smart grid enables real-time communication and control between consumers and utility companies allowing suppliers to optimize energy usage based on price preference and system technical issues. The smart grid design aims to provide overall power system monitoring, create protection and control strategies to maintain system performance, stability and security. This dissertation contributed to the development of a unique and novel smart grid test-bed laboratory with integrated monitoring, protection and control systems. This test-bed was used as a platform to test the smart grid operational ideas developed here. The implementation of this system in the real-time software creates an environment for studying, implementing and verifying novel control and protection schemes developed in this dissertation. Phasor measurement techniques were developed using the available Data Acquisition (DAQ) devices in order to monitor all points in the power system in real time. This provides a practical view of system parameter changes, system abnormal conditions and its stability and security information system. These developments provide valuable measurements for technical power system operators in the energy control centers. Phasor Measurement technology is an excellent solution for improving system planning, operation and energy trading in addition to enabling advanced applications in Wide Area Monitoring, Protection and Control (WAMPAC). Moreover, a virtual protection system was developed and implemented in the smart grid laboratory with integrated functionality for wide area applications. Experiments and procedures were developed in the system in order to detect the system abnormal conditions and apply proper remedies to heal the system. A design for DC microgrid was developed to integrate it to the AC system with appropriate control capability. This system represents realistic hybrid AC/DC microgrids connectivity to the AC side to study the use of such architecture in system operation to help remedy system abnormal conditions. In addition, this dissertation explored the challenges and feasibility of the implementation of real-time system analysis features in order to monitor the system security and stability measures. These indices are measured experimentally during the operation of the developed hybrid AC/DC microgrids. Furthermore, a real-time optimal power flow system was implemented to optimally manage the power sharing between AC generators and DC side resources. A study relating to real-time energy management algorithm in hybrid microgrids was performed to evaluate the effects of using energy storage resources and their use in mitigating heavy load impacts on system stability and operational security.

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Orientador: Rubén Augusto Romero Lazaro / Resumo: O problema de reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica consiste em encontrar uma configuração radial por meio da permutação do estado das chaves (abertura ou fechamento) dos ramos de um sistema elétrico. O objetivo é de se alcançar a minimização das perdas elétricas. Cada configuração radial só é considerada factível se respeitar certas restrições operacionais como o limite de tensão nas barras e os limites de correntes nos circuitos. O modelo tratado neste trabalho apresenta explosão combinatória e difícil tratabilidade por meio de métodos convencionais de otimização. O problema, computacionalmente falando, é considerado Não-Polinomial Completo (NPC), pois não possui uma resposta em tempo polinomial a partir de uma entrada definida. Neste trabalho são apresentadas três técnicas meta-heurísticas para se tratar o problema de reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica, totalmente diferentes entre uma e outra, atuando em conjunto, para somente um nível de demanda, no intuito de se encontrar a topologia ótima, com o objetivo de se minimizar as perdas elétricas ativas. Além disso, propôs-se modificar o paradigma clássico de implementação estático deste tipo de problema para o paradigma de programação dinâmica por meio de árvores com filhos variados a fim de que a estrutura de dados utilizada representasse fielmente um sistema de distribuição de energia elétrica na memória do computador. As meta-heurísticas implementadas foram a Greedy Rand... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Orientador: Edméa Cássia Baptista / Resumo: O problema de fluxo de potência ótimo reativo é representado matematicamente por um problema de otimização não linear, restrito, não convexo, de grande porte e com variáveis de controle contínuas e discretas. A representação dos taps dos transformadores em fase e das susceptâncias shunt dos bancos de capacitores/reatores do sistema como variáveis discretas, torna o problema mais próximo da realidade. Entretanto, problemas de otimização não linear com variáveis discretas apresentam dificuldades em sua resolução, as quais são impostas pelas variáveis discretas. Uma das técnicas para sua resolução consiste em utilizar funções penalidades para tratar as variáveis discretas. Desta forma, transforma-se o problema discreto em uma sequência de problemas contínuos, e o método primal-dual barreira logarítmica pode ser utilizado para resolver esses problemas. Neste trabalho o objetivo é analisar a convergência do método de penalidade para variáveis discretas aplicado ao problema de fluxo de potência ótimo reativo, ao se utilizar diferentes funções penalidade e a combinação delas. Testes computacionais foram realizados com um exemplo númérico e com os sistemas elétricos IEEE 14, 30 e 118 barras, utilizando o pacote de otimização KNITRO em interface com o software GAMS. Os resultados demonstram que a combinação de diferentes funções penalidade para o tratamento das variáveis discretas é promissora. / Abstract: The reactive optimal power flow problem is mathematically represented by a nonlinear, constrained, nonconvex, large scale optimization problem with continuous and discrete control variables. The representation of the in-phase transformers taps and/or the shunt susceptances of capacitor/reactor Banks of the system, as discrete variables, make the problem closer to reality. Nonlinear optimization problems with discrete variables are difficulty to solve, due to the discrete variables. One of the soluction techniques consist in using penalty functions to treat the discrete variables. Thus, the discrete problem is transformed in a sequence of continuous problems, and the primal dual logarithmic barrier method can be used to solve these problems. In this work the objective is to analyze the convergence of the penalty method for discrete variables applied to the reactive optimal power flow problem, by using different penalty functions and the mixture of them. Computational tests have been carried out with a numerical example and with the IEEE 14, 30 and 118 buses electrical systems, using the KNITRO optimization package in interface with the GAMS software. The results show that a mixture of different penalty functions for treatment of discrete variable is advantageous. / Mestre

The master's thesis is focused on a design of optimal working speed of auger and belt transporter which are parts of Power Flow header for standard type of combine harvester. In the master's thesis author suggest a new simplified theory of crop flow inside the Power Flow header. The thesis contain the factors which can affect the crop flow and comparison between the Power Flow and competitor's header. The thesis also contain geometrical characteristics of crop for four types of cereal.