El presente trabajo de investigación muestra brevemente el estado actual de los sistemas de comunicaciones en zonas rurales del Perú y los organismos nacionales e internacionales que apoyan y promueven el desarrollo de las telecomunicaciones en estas localidades rurales o de preferente interés social. / Tesis

Orientador: Fernando Pinhabel Marafão / Coorientador: Wesley Angelino de Souza / Banca: Renato Moraes Silva / Banca: Eduardo Paciência Godoy / Resumo: As redes inteligentes de energia indicam para uma nova arquitetura dos sistemas de distribuição de energia elétrica, a qual deve se consolidar nas próximas décadas, em um cenário repleto de dispositivos e sistemas dotados de "inteligência". Atualmente, os medidores inteligentes de energia possibilitam a integração e comunicação dos dispositivos em uma rede de dados, propiciando a concepção de uma rede inteligente de energia. Neste contexto, o medidor cognitivo de energia vem sendo apresentado como a evolução do medidor inteligente de energia e tem como diferencial a capacidade de desagregação de cargas, que do ponto de vista de redes inteligentes de energia pode fornecer informações importantes para sua operação. Assim, esse trabalho propõe uma metodologia de desagregação de cargas para o medidor cognitivo de energia em um cenário com cargas monofásicas, bifásicas e trifásicas. O estudo inclui a criação de uma base de dados para cargas bifásicas, implementação de um sistema de monitoramento / detecção de eventos com identificação das fases ligadas ao evento e o processo de classificação do KNN, que a partir da base de dados consegue desagregar as cargas nesse novo cenário / Abstract: The smart grids point us a new architecture of electrical power distribution systems, which must be consolidated in the next decades, in a scenario full of devices and systems that bring us a new level of intelligence. Currently Smart meters enable the integration and communication of devices in a data network, enabling the design of a smart grid. In this context, the cognitive energy meter has been presented as the evolution of the smart power meter, and it has as differential the capacity of load disaggregation, which for smart grids can provide relevant information for its operation. Thus, this work presents a study on the application of load disaggregation techniques using a non-intrusive monitoring system for the two-phase and three-phase residential installations. The study includes the creation of a database for two-phase loads, implementation of an event monitoring / detection system with identification of phases related to the event and the classification process of KNN, which from the database can disaggregate loads in this new scenario / Mestre

El presente documento conforma la tesis doctoral titulada "Integración de Energías Renovables en Redes Eléctricas Inteligentes". Impulsada por el auge en las energías renovables y las redes inteligentes, la tesis hace un recorrido a través de los sistemas de generación, acumulación y control del sistema eléctrico. Se modela una red distribuida, un sistema de generación fotovoltaico y un sistema de generación eólica y se realizan los estudios de integración estáticos y dinámicos para analizar el comportamiento de las redes con presencia de generación renovable distribuida y sistemas de acumulación. Finalmente, se propone la optimización de los sistemas de generación propuestos para prestar el servicio complementario de ajuste de frecuencia en una red distribuida. Como resultados se presenta el balance de las mejoras que la generación propuesta comporta a la red distribuida estudiada y se desarrollan una serie de objetivos para optimizar la presencia de generación distribuida e implementar nuevas consignas de control.

Orientador: Dionízio Paschoareli Júnior / Banca: Ailton Akira Shinoda / Banca: Gilson Paulillo / Resumo: Atualmente, a tecnologia da compensação que utiliza controladores eletrônicos para a flexibilização dos sistemas (controladores FACTS) provê recursos aos sistemas de transmissão de energia elétrica que permitem o controle dinâmico do fluxo de energia desde a geração até o consumo. Para que se torne factível o uso de FACTS no sistema de distribuição, faz-se necessária a implantação de um sistema de comunicação para o monitoramento em tempo real de toda grade de energia até o centro de controle. Com o controle dinâmico e o monitoramento dos diversos equipamentos distribuídos no sistema de energia, tem-se o conceito das Redes Inteligentes ou Smart Grids (SG). Através deste conceito, as tecnologias de informação e comunicação (TIC) terão um papel relevante em todas as fases do ciclo de geração, transporte, comercialização e consumo. A realidade da SG deve transformar o sistema elétrico. Nesse sentido, este trabalho propõe, através da análise teórica, uma solução para comunicação entre o compensador série controlado a tiristores para rede de distribuição (D-TCSC), localizado em uma rede de distribuição na zona rural, com o centro de controle, localizado a centenas de quilômetros de distância. A tecnologia sugerida, de acordo com as características do estudo de caso, foi a GPRS. A sugestão foi feita analisando a relação entre a quantidade de dados a ser transmitida e o tempo de transmissão. Os resultados das análises mostram que a utilização de a tecnologia GPRS, para efetuar a comunicação em aplicações de teleproteção, é factível. Entretanto, para alcançar melhor desempenho, sugere-se a utilização das tecnologias 3G e 4G, quando estas oferecerem cobertura de sinal para ambientes remotos / Abstract: Nowadays, FACTS controllers are very important for allowing dynamic control of power flow from generation to consumption. The use of FACTS controllers in distribution systems has become more feasible with the implementation of communication system for real-time monitoring. The dynamic control and monitoring of several equipment in distributed power system has arisen the Smart Grids concept. Through this concept, the information and communication technologies (ICT) have important role in all stages of generation, transportation, marketing and consumption. The SG shall transform the electrical system. This work proposes, through theoretical analysis, the communication between a thyristorcontrolled series compensator, located in a distribution network in the countryside, with the control center, located several hundred kilometers away. The suggested technology, according to the characteristics of the study case, was the GPRS. The suggestion was based on the ratio among the distance, the amount of data to be transmitted and the transmission time. The analysis results show that the use of the GPRS-technology to provide communication in a SG is suitable / Mestre

Ingeniero Civil Eléctrico / El uso de generación distribuida (GD) ha aumentado de forma considerable en los últimos años a nivel mundial, en países como Alemania se registra una alta participación de la GD, debido a que durante la década del 2000 fue implementada una tarifa mayor frente a otras tecnologías convencionales por sus inyecciones al sistema (Feed-in Tariff). La capacidad instalada de generación solar fotovoltaica (Solar PV) es de 31 GWp, en donde un 70% representa energía solar PV conectada a redes de baja tensión (0,4 kV). En Chile bajo el contexto de la Ley 20.571 es posible instalar GD en redes de distribución de forma libre, mientras siga las normas estipuladas en el marco regulatorio. En cifras, según lo declarado en el portal de energía abierta de la Comisión Nacional de Energía (CNE), la capacidad de GD de tecnología solar es de 11,9 MW en total a fines de 2017. La inclusión de tales niveles de GD trae consecuencias a la operación de las redes de distribución, principalmente relacionadas con la calidad de suministro, tales como problemas de tensión, frecuencia, distorsión armónica y desbalances. Además, posee consecuencias sobre los activos de la empresa distribuidora, como por ejemplo la sobrecarga de conductores o transformadores. El objetivo principal de este trabajo es utilizar redes inteligentes en un ambiente de simulación para mitigar los problemas de régimen permanente introducidos por la GD de tipo Solar PV, principalmente asociados a sobretensiones y sobrecarga de conductores. Para ello se busca integrar estrategias de control, tanto en la cabecera del alimentador como de forma local en la generación solar mediante el uso adecuado de elementos activos del sistema, tales como, inversores de potencia de la GD, cambiador de tap del transformador de la subestación alimentadora y bancos de baterías. La metodología incluye la evaluación de estos problemas en una red realista de media tensión (MT) ubicada en la comuna Diego de Almagro, con la finalidad de determinar en qué porcentaje de adopción aparecen los problemas de interés. Las estrategias mencionadas con antelación se integran en un modelo de optimización usando el solver Gurobi que incluye el cálculo del flujo de potencia (OPF). El OPF se realiza con una relajación del problema no-lineal, para validar las soluciones de este método se compara con el OPF obtenido utilizando OpenDSS. Los resultados muestran que la coordinación de elementos activos permite solucionar problemas técnicos de régimen permanente en redes MT, el cambiador de tap del transformador AT/MT y la regulación del factor de potencia del inversor en la GD Solar PV permiten contribuir de forma efectiva a la regulación de tensión del sistema, mientras que la capacidad de almacenamiento es la estrategia más efectiva para solucionar problemas de capacidad en los equipos de la red.

El objetivo general del presente trabajo de título es desarrollar los requerimientos tecnoeconómicos de un nuevo sistema de gestión de la energía, para incorporarlo a la oferta de la Compañía Americana de Multiservicios (Cam LTDA.); se espera ilustrar las necesidades, caracterizar el mercado y mostrar los argumentos necesarios, de modo que esta opción se evalúe en los comités correspondientes. Además, se desea enmarcar esta tecnología dentro del nuevo paradigma que plantea la evolución de las redes eléctricas actuales hacia redes inteligentes. Cam LTDA. es una empresa experta en implementar proyectos de gestión energética, que apuntan a un segmento del mercado que considera grandes empresas, por ejemplo, distribuidoras de energía eléctrica. Para abarcar a clientes menores, como cooperativas y mediana empresa, se requiere de un producto, de precio más accesible a los presupuestos que manejan estas organizaciones y que se perfile como un servicio que sea una herramienta diseñada para entrar en un ciclo de mejoramiento continuo, en la administración de los recursos energéticos. Se determinaron los requerimientos técnicos a incorporar en el software de EMH, tomando como base la actual propuesta que oferta Cam LTDA. Junto con esto, se realizó una evaluación económica del sistema, comparándolo con la inversión requerida para implementar el actual producto de Cam LTDA, mediante el análisis del Valor Actual Neto del proyecto. Al comparar las opciones, el sistema de gestión de la energía en base a medidores EMH entrega resultados favorables. Con esta evaluación, más los beneficios que entregaría el servicio, los clientes pueden justificar el costo que implica implementar este sistema en sus instalaciones. Sobre la base de estas propuestas, se concluye que se presenta una oportunidad comercial, que consiste en abordar a estos clientes, incorporando servicios y productos que entreguen una alternativa de altas características técnicas y que sea competitiva, para ser un referente de innovación con altos estándares de calidad para las grandes y medianas empresas latinoamericanas. El futuro desafío es incorporar esta nueva tecnología, la cual ya está siendo implementada en el sector de las generadoras, transmisoras y distribuidoras, en los otros actores del mercado eléctrico, es decir los consumidores industriales, comerciales y organizacionales. La evolución en Chile de las redes inteligentes sigue este camino, y en un futuro llegarán hasta los consumidores residenciales. Masificar los sistemas de monitoreo y gestión de la energía es un paso más que los actores del sector eléctrico deben dar, pues constituye parte fundamental para la implementación de las redes inteligentes, las cuales se perfilan como un nuevo paradigma para el mercado energético.

Made available in DSpace on 2015-04-09T12:28:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-12-01Bitstream added on 2015-04-09T12:48:14Z : No. of bitstreams: 1 000813588.pdf: 5039777 bytes, checksum: 5cf7448ce5632b008c0f6ddc5804f4c6 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As smart grids e os smart meters, ou redes inteligentes, respectivamente, tornam-se uma realidade cada vez mais próxima dos consumidores residenciais mundo afora. Diversos paises vêm desenvolvendo estudos com foco nos impactos relacionados à introdução destas novas tecnologias, e a eficiência energética é um dos grandes objetivos a serem alcançados. Os ganhos relacionados à eficiência energética poderão ser percebidos diretamente pelo consumidor através da economia nas contas de energia elétrica. Também serão observados pelas concessionárias através da minimização das perdas de transmissão e distribuição, pelo aumento na estabilidade do sistema, na minimização do carregamento durante os horários de pico, entre outros. Para demonstrar o potencial de eficiência energética serão apresentadas duas referências, uma focando em medidores inteligentes e suas interfaces com os usuários, e a outra relacionando as smart grids a novos conceitos como o demand response. Os smart meters são a base para implantação das smart grids, além de serem indispensáveis na realização de testes como os apresentados. Existem no mercado diversos modelos de medidores eletrônicos disponíveis bem como kits didáticos para desenvolvimento, entretanto, dependendo da aplicação podem se tornar limitados ou inflexíveis quanto à modificações. Assim é apresentado o desenvolvimento de um smart meter de baixo custo com estrutura flexível, tendo com objetivo obter precisão e exatidão nas medidas além da capacidade de armazenar os dados coletados, possibilitando análises posteriores. O smart meter desenvolvido alcançou seus objetivos, mostrando-se uma ferramenta bastante interessante para o monitoramento da rede e também do comportamento dos consumidores / The smart grids and smart meters become a reality closer to residential consumers worldwide. Several countries are developing studies with focus on impacts related to the introduction of these new technologies and energy efficiency is one of the major objectives to be achieved. Gains related to energy efficiency will be felt directly by the consumer through the economy in electricity bills. Will also be noted by the concessionaires by minimizing transmission and distribution losses, by the increased system stability, minimizing the load during peak hours, among others. To demonstrate the potential of energy efficiency will be presented two references, one focusing on the introduction of smart meters and their interfaces with users and other relating the smart grids and new concepts such as demand response. The smart meters are the basis for the implementation of the smart grids, and are indispensable to conducting tests as presented. There are many electronic meters as well as educational kits for development available in the market, however, depending on the application may become limited or inflexibe regarding to modifications. Finally it is presented the development of a low cost smart meter, with a flexibe structure, aiming to achieve accuracy and precision in the measurements plus the ability to store the collected data, allowing further analysis. The smart developed achieved it objectives and proved to be a very interesting tool to monitor the network and also the behavior of consumers

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-06Bitstream added on 2014-12-02T11:20:53Z : No. of bitstreams: 1 000796421.pdf: 3105914 bytes, checksum: c80b88a795877d6f55a2267e9422db96 (MD5) / O conceito Smart Grid (SG) estabelece que, em adição ao fluxo de energia, a concessionária tenha um fluxo de dados de duas vias em todos os setores da rede até os consumidores. Através da Tecnologia da Informação e Comunicação (TIC), torna-se possível o sensoriamento de toda a grade de energia, a solução de falhas mais ágil e eficiente, e a teleproteção e gerenciamento dos ativos das concessionárias. Para que isso seja garantido, requisitos como segurança, confiabilidade e baixa latência são essenciais. Considerando que existem diversas aplicações SG, adaptar um sistema de comunicação, entre os medidores inteligentes (Smart Meters), para cada tipo de ambiente se torna complexo. Além disso, o estudo de comunicação do fluxo SG se torna oneroso na montagem de cenários reais, devido ao alto custo na aquisição de Smart Meters. A fim de possibilitar estudos simulados da comunicação SG de baixo custo, neste trabalho foi realizada a modelagem do protocolo IEEE 1815 DNP3, validou seu funcionamento através de modelagem das integrações IEEE 1815/ 802.15.4 e IEEE 1815/ 802.11b. A validação e análise foram realizadas pela modelagem e simulação de ambos os protocolos, em Very High Speed Integrated Circuit (VHSIC) Hardware Description Language (HDL), e efetuando medições de atraso na troca de mensagens DNP3 enviadas através dos protocolos sem fio integrados. Os requisitos de latência de teleproteção, em seu contexto geral, apontam a interface IEEE 802.15.4 como inadequada para esta aplicação por apresentar alta latência na presença de cenários de disputa de acesso, baixa vazão de dados e baixa resiliência de segurança implementada. Situação que não ocorre para a interface IEEE 802.11, que se torna factível pois apresenta latência, vazão de dados e robustez de segurança compatíveis com tal aplicação crítica / The Smart Grid (SG) concept provides that, in addition to the power flow, the utilities has a two-way data flow in all sectors of the grid to consumers. Through Information and Communication Technology (ICT), it becomes possible the sensing of entire power grid, the more efficient and faster solution failures, and the teleprotection and management of the assets of utilities. To ensure this, requirements such as security, reliability and low latency are essential. Considering that there are several applications SG, to adapt a communication system between Smart Meters for each type of environment becomes complex. Moreover, the communication study of data flow SG becomes expensive in assembling real scenarios, due to the high cost of acquisition of Smart Meters. To enable SG communication studies simulated in low cost, in this work was constituted the modeling of IEEE 1815 DNP3 protocol, validated its operation through modeling of IEEE 1815 / 802.15.4 and IEEE 1815 / 802.11b integrations. The validation and analysis were performed by modeling and simulation of both protocols in Very High Speed Integrated Circuit (VHSIC) Hardware Description Language (HDL), and performing measurements of delay in the exchange of DNP3 messages sent via integrated wireless protocols. The teleprotection latency requirements in its general context, indicate the IEEE 802.15.4 interface as inadequate for this application due to high latency scenarios in the presence of contention access, low data throughput and low resilience of improved security. Situation that does not occur for the IEEE 802.11 interface, which becomes feasible because it presents latency, data throughput and robustness safety critical application compatible with that SG

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-09-19Bitstream added on 2014-06-13T18:49:34Z : No. of bitstreams: 1 guerreromaldonado_e_me_ilha.pdf: 1070580 bytes, checksum: 467d9e6e4447a40879b63f4afed6ca4d (MD5) / Atualmente, a tecnologia da compensação que utiliza controladores eletrônicos para a flexibilização dos sistemas (controladores FACTS) provê recursos aos sistemas de transmissão de energia elétrica que permitem o controle dinâmico do fluxo de energia desde a geração até o consumo. Para que se torne factível o uso de FACTS no sistema de distribuição, faz-se necessária a implantação de um sistema de comunicação para o monitoramento em tempo real de toda grade de energia até o centro de controle. Com o controle dinâmico e o monitoramento dos diversos equipamentos distribuídos no sistema de energia, tem-se o conceito das Redes Inteligentes ou Smart Grids (SG). Através deste conceito, as tecnologias de informação e comunicação (TIC) terão um papel relevante em todas as fases do ciclo de geração, transporte, comercialização e consumo. A realidade da SG deve transformar o sistema elétrico. Nesse sentido, este trabalho propõe, através da análise teórica, uma solução para comunicação entre o compensador série controlado a tiristores para rede de distribuição (D-TCSC), localizado em uma rede de distribuição na zona rural, com o centro de controle, localizado a centenas de quilômetros de distância. A tecnologia sugerida, de acordo com as características do estudo de caso, foi a GPRS. A sugestão foi feita analisando a relação entre a quantidade de dados a ser transmitida e o tempo de transmissão. Os resultados das análises mostram que a utilização de a tecnologia GPRS, para efetuar a comunicação em aplicações de teleproteção, é factível. Entretanto, para alcançar melhor desempenho, sugere-se a utilização das tecnologias 3G e 4G, quando estas oferecerem cobertura de sinal para ambientes remotos / Nowadays, FACTS controllers are very important for allowing dynamic control of power flow from generation to consumption. The use of FACTS controllers in distribution systems has become more feasible with the implementation of communication system for real-time monitoring. The dynamic control and monitoring of several equipment in distributed power system has arisen the Smart Grids concept. Through this concept, the information and communication technologies (ICT) have important role in all stages of generation, transportation, marketing and consumption. The SG shall transform the electrical system. This work proposes, through theoretical analysis, the communication between a thyristorcontrolled series compensator, located in a distribution network in the countryside, with the control center, located several hundred kilometers away. The suggested technology, according to the characteristics of the study case, was the GPRS. The suggestion was based on the ratio among the distance, the amount of data to be transmitted and the transmission time. The analysis results show that the use of the GPRS-technology to provide communication in a SG is suitable

Orientador: Ailton Akira Shinoda / Co-orientador: Valtemir Emerêncio do Nascimento / Banca: Alexandre Cesar Rodrigues da Silva / Banca: Leopoldo Rideki Yoshioka / Resumo: O conceito Smart Grid (SG) estabelece que, em adição ao fluxo de energia, a concessionária tenha um fluxo de dados de duas vias em todos os setores da rede até os consumidores. Através da Tecnologia da Informação e Comunicação (TIC), torna-se possível o sensoriamento de toda a grade de energia, a solução de falhas mais ágil e eficiente, e a teleproteção e gerenciamento dos ativos das concessionárias. Para que isso seja garantido, requisitos como segurança, confiabilidade e baixa latência são essenciais. Considerando que existem diversas aplicações SG, adaptar um sistema de comunicação, entre os medidores inteligentes (Smart Meters), para cada tipo de ambiente se torna complexo. Além disso, o estudo de comunicação do fluxo SG se torna oneroso na montagem de cenários reais, devido ao alto custo na aquisição de Smart Meters. A fim de possibilitar estudos simulados da comunicação SG de baixo custo, neste trabalho foi realizada a modelagem do protocolo IEEE 1815 DNP3, validou seu funcionamento através de modelagem das integrações IEEE 1815/ 802.15.4 e IEEE 1815/ 802.11b. A validação e análise foram realizadas pela modelagem e simulação de ambos os protocolos, em Very High Speed Integrated Circuit (VHSIC) Hardware Description Language (HDL), e efetuando medições de atraso na troca de mensagens DNP3 enviadas através dos protocolos sem fio integrados. Os requisitos de latência de teleproteção, em seu contexto geral, apontam a interface IEEE 802.15.4 como inadequada para esta aplicação por apresentar alta latência na presença de cenários de disputa de acesso, baixa vazão de dados e baixa resiliência de segurança implementada. Situação que não ocorre para a interface IEEE 802.11, que se torna factível pois apresenta latência, vazão de dados e robustez de segurança compatíveis com tal aplicação crítica / Abstract: The Smart Grid (SG) concept provides that, in addition to the power flow, the utilities has a two-way data flow in all sectors of the grid to consumers. Through Information and Communication Technology (ICT), it becomes possible the sensing of entire power grid, the more efficient and faster solution failures, and the teleprotection and management of the assets of utilities. To ensure this, requirements such as security, reliability and low latency are essential. Considering that there are several applications SG, to adapt a communication system between Smart Meters for each type of environment becomes complex. Moreover, the communication study of data flow SG becomes expensive in assembling real scenarios, due to the high cost of acquisition of Smart Meters. To enable SG communication studies simulated in low cost, in this work was constituted the modeling of IEEE 1815 DNP3 protocol, validated its operation through modeling of IEEE 1815 / 802.15.4 and IEEE 1815 / 802.11b integrations. The validation and analysis were performed by modeling and simulation of both protocols in Very High Speed Integrated Circuit (VHSIC) Hardware Description Language (HDL), and performing measurements of delay in the exchange of DNP3 messages sent via integrated wireless protocols. The teleprotection latency requirements in its general context, indicate the IEEE 802.15.4 interface as inadequate for this application due to high latency scenarios in the presence of contention access, low data throughput and low resilience of improved security. Situation that does not occur for the IEEE 802.11 interface, which becomes feasible because it presents latency, data throughput and robustness safety critical application compatible with that SG / Mestre