Na ocorrência de uma ou de múltiplas faltas permanentes em sistemas de distribuição de energia elétrica é inevitável a ausência de fornecimento à algumas cargas. Contudo, devido à presença de chaves seccionadoras, após a localização e isolação do trecho sob falta, é possível restaurar o abastecimento de energia a estas cargas fora de serviço. Para tal é necessária a obtenção de um plano de restabelecimento adequado, no menor intervalo de tempo possível, capaz de informar as chaves que devem ser operadas a fim de reconectar estas cargas à rede e sem sobrecarregar nenhum equipamento. Neste sentido, têm sido propostas metodologias para auxiliar as atividades dos operadores de sistemas de distribuição por meio do fornecimento de planos de restabelecimento de energia em situações de contingência. Todavia, a aplicação da maioria destas técnicas restringe-se à redes pequenas, quando comparadas às redes reais que possuem milhares de barras e chaves. Em outras metodologias, na tentativa de superar esta limitação, são feitas simplificações na representação da rede, desconsiderando alguns dos seus elementos. Nestes casos, a solução fornecida para a rede simplificada pode não ter o mesmo desempenho na rede em operação, o que compromete a confiabilidade dessas metodologias. Em outros métodos, ainda, a rede é representada com todas as suas barras e chaves, no entanto, deixam de considerar a presença de consumidores especiais, que exigem prioridade de fornecimento, bem como de chaves existentes na rede que podem ser operadas remotamente. Face ao exposto, propõe-se uma metodologia para determinação, em tempo real, de planos de restabelecimento de energia elétrica em sistemas de distribuição de grande porte em situações de uma ou de múltiplas faltas. Para lidar com os múltiplos objetivos deste problema, sendo alguns dele conflitantes entre si, esta será baseada em Algoritmos Evolutivos Multi-Objetivo, enquanto que a representação computacional sem simplificações da rede será proporcionada por uma codificação de dados apoiada na teoria de grafos e denominada Representação Nó-Profundidade. A fim de diminuir o tempo e o custo de implementação dos planos obtidos, será considerada e dado prioridade de manobra às chaves controladas remotamente, que podem ser alteradas do centro de operações. Será dado prioridade também ao fornecimento de energia de consumidores especiais. Por fim, para cada plano de restabelecimento fornecido será definida uma sequência factível de chaves que, quando alteradas, reconectarão as cargas sãs fora de serviço e eliminarão sobrecargas ou perfis de tensão inadequados. Para validar a metodologia proposta serão realizadas simulações computacionais no sistema de distribuição real da cidade de São Carlos-SP, em operação no ano de 1994, e nas suas versões duplicada, quadruplicada e octuplicada. / The occurrence of one or multiple permanent faults in electric power distribution systems is inevitable the privation of the service to some loads. However, due to the presence of switches, after the location and isolation of the faulted section, you can restore the power supply to these out of service loads. To this it is necessary to obtain, as soon as possible, a suitable restoration plan. It must be able to inform the switches that must be operated in order to reconnect these loads without overloading on any network or equipment. In this sense, it has been proposed methods to assist the operators\' activities of the of distribution systems by providing plans to restore the service in contingency situations. However, the application of the most of these techniques is limited to small networks, when they are compared to real networks that have thousands of bars and keys. In other methodologies, in order to overcome this limitation, simplications are made in the representation of the network, ignoring some of its elements. In these cases, the solution provided for a simplied network may not have the same performance on the network in operation, which aects the reliability of these methodologies. In other methods, the network is represented with all of its bars and switches. However, these methodologies do not consider the presence of the special consumers that require service priority neither the switches that can be operated remotely. Given the above, we propose a methodology for determining, in real time, plans for service restoration in large-scale electric distribution systems in situations of one or multiple faults. To deal with the multiple objectives of this problem, some of them con icting, the proposed method will be based on Multi-Objective Evolutionary Algorithms. Moreover, the computational representation without simplications of the network will be provided by a data encoding based in graph theory and called Node-Depth Encoding. In order to reduce the time and cost of the implementation of the plans obtained, it will be considered and given priority to maneuvers in remotely controlled switches, which can be changed from the operation center. Priority will be given also to the power supply of special consumers. Finally, for each restoration plan provided will be gotten a feasible switching sequence that, when implemented, will reconnect the out of service loads and eliminate overloads or inadequate voltage proles. To validate the proposed methodology it will be performed computer simulations in the real distribution system of the São Carlos-SP city, in operation in 1994, and their doubled, quadruplicate and octuplicate versions.

Lightning causes important transient disturbances on transmission and distribution systems, with consequent damages to equipment, outages, and general decrease of the power quality. The assessment of the lightning dielectric strength of power equipment is generally based on tests performed using the standard lightning impulse voltage (1.2 / 50 µs waveshape), although the characteristics of the lightning overvoltages depend on many parameters and may vary widely. The behavior of insulators when subject to non-standard impulses depends both on the voltage amplitude and waveshape, and therefore a reliable model is required to produce the corresponding volt-time curves. Although there is no method universally accepted for this purpose, one of the most used is the Disruptive Effect (DE) model, which is based on the integration method concept. The application of this model involves the estimation of some parameters for which different procedures have been proposed in the literature, as for instance the procedures by Darveniza and Vlastos, by Hileman, by Chowdhuri et al., and by Ancajima et al. Tests of representative lightning overvoltages were performed to obtain the critical flashover overvoltages (CFO) and the volt-time curves of typical porcelain pin-type insulators considering three standard medium-voltage distribution classes (15 kV, 24 kV, and 36 kV) and five impulse voltage waveshapes, of both polarities. These tests provided data for the analyses of the insulators\' behavior and the results obtained using the different procedures for estimating the DE parameters. It is shown that in some cases insulator flashover is not predicted. A new method is then developed and proposed for evaluating the dielectric behavior of MV insulators. The method is validated using the typical insulators of the three voltage classes and the five lightning impulse voltages considered, of positive and negative polarities. The calculated volt-time curves showed in general a good agreement with the measured results for all the cases studied. The mean difference between the measured and calculated times to breakdown, for all the cases considered, was about 1.3 s; while the maximum difference was 4.0 s. The application of the proposed method to evaluate the occurrence of insulator flashovers in the shield wire line (SWL) system implemented in the State of Rondônia due to nearby lightning strikes supports previous conclusions that indicate that lightning has a significant impact on the SWL system performance in regions with high ground flash density. / Descargas atmosféricas produzem distúrbios transitórios significativos em sistemas de transmissão e distribuição, com consequentes danos em equipamentos, interrupções e redução geral na qualidade de energia elétrica. A avaliação da suportabilidade dielétrica frente às descargas atmosféricas do equipamento de potência é geralmente baseada em ensaios realizados usando o impulso atmosférico de tensão normalizada (forma de onda 1.2 / 50 µs), contudo as características das sobretensões atmosféricas dependem de muitos parâmetros e podem variar amplamente. O comportamento dos isoladores quando sujeitos a impulsos não normalizados depende tanto da magnitude como da forma de onda da tensão, e então um modelo confiável é necessário para se obter as curvas tensão-tempo correspondentes. Embora não haja um método universalmente aceito para essa finalidade, um dos mais utilizados é o modelo de Efeito Disruptivo (DE), que é baseado no conceito do método de integração. A aplicação desse modelo envolve a estimativa de alguns parâmetros para os quais diferentes procedimentos têm sido propostos na literatura, como por exemplo, os procedimentos de Darveniza e Vlastos, de Hileman, de Chowdhuri et al. e de Ancajima et al. Ensaios de sobretensões atmosféricas representativas foram feitos para obter as tensões de descarga disruptiva (CFO) e as curvas de tensão-tempo de isoladores de porcelana típicos, tipo pino, considerando três classes de tensão de distribuição de média tensão (15 kV, 24 kV e 36 kV) e cinco formas de onda de impulso de tensão, de ambas as polaridades. Estes ensaios proporcionaram dados para as análises do comportamento dos isoladores e os resultados obtidos usando os diferentes procedimentos para estimar os parâmetros necessários para a aplicação do modelo do Efeito Disruptivo. É mostrado que em alguns casos a disrupção no isolador não é prevista por tais procedimentos. Um novo método é, então, desenvolvido e proposto para avaliar o comportamento dielétrico dos isoladores de média tensão. O método é validado usando os isoladores típicos das três classes de tensão e as cinco formas de tensões de impulso atmosféricos consideradas, de polaridades positiva e negativa. As curvas tensão-tempo calculadas mostraram, em geral, boa concordância com os resultados medidos para todos os casos estudados. A diferença média entre os tempos de disrupção medidos e calculados, para todos os casos considerados, foi da ordem de 1,3 s; enquanto a máxima diferença foi de 4,0 s. A aplicação do método proposto para avaliar a ocorrência de disrupções em isoladores do Sistema de Cabo Para-raios Energizados (PRE), implementado no estado de Rondônia, devido a descargas atmosféricas indiretas, apoia as conclusões previamente obtidas que indicam que as descargas atmosféricas têm impacto significativo sobre o desempenho do sistema PRE em regiões com alta densidade de descargas para solo.

Os Sistemas de Distribuição (SDs), devido as suas topologias e configurações, dentre outros fatores, apresentam um desafio para a localização física das situações de faltas passíveis de ocorrência. Como fato, tem-se que uma localização de faltas, rápida e precisa, possibilita atenuar os transtornos que os usuários finais dos SDs viriam a ter em relação à qualidade do serviço prestado pelas distribuidoras. No contexto das redes elétricas inteligentes, e considerando medidores de qualidade da energia elétrica previamente alocados de forma otimizada, esta pesquisa propõe uma metodologia baseada em árvores de decisão e redes neurais artificiais para a localização de faltas em SDs radiais e aéreos. Foram realizados testes da metodologia proposta considerando variações no tipo, na impedância e no ângulo de incidência da falta aplicadas sobre o SD de 34 barras do IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Para os testes de sensibilidade da metodologia desenvolvida, foram consideradas variações no carregamento do sistema, os erros inerentes ao sistema de medição, a variação no número de medidores disponível, o impacto de uma alocação não otimizada dos medidores e uma redução na taxa amostral. Os resultados encontrados foram promissores e indicam que a metodologia como desenvolvida poderá ser aplicada para SDs diferentes do caso teste utilizado. / Due to the distribution systems (DS) topologies, configurations and among other factors, it is a challenge to physically locate situations of faults. As a matter of fact, a fast and accurate fault location will make it possible to mitigate the inconvenience that the end users of DS would have due to the quality of the service provided by the distributors. In the context of intelligent electric grids, and considering the electric power quality meters optimally alocated, this research proposes a methodology based in decision trees and artificial neural networks for a fault location in radial and aerial DS. The proposed methodology was tested considering variations on the type, impedance and angle of incidence of the fault applied on the DS of 34 bars of the IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers). For a sensitivity test of the developed methodology, it were considered the variations in system loading, the errors inherent to the measurement system, a variation in number of meters available, the impact of the non-optimized allocation of the meters and a redution on the sampling rate. The results were promising and indicated that the methodology developed can be applied to different DS from the test case used.

Este trabalho apresenta uma análise dos surtos em redes aéreas secundárias de distribuição causados por descargas atmosféricas diretas no circuito primário. Alguns trabalhos publicados sobre o fenômeno são comentados, sendo também analisados vários outros estudos relativos à modelagem de componentes. No trabalho, os principais componentes da rede foram modelados e incluídos na representação de uma topologia típica (com as linhas primária e secundária). Assim, foram considerados: transformador de distribuição, isoladores, pára-raios, cargas (consumidores) e resistências de aterramento. Os modelos foram validados, quando possível, através de ensaios em laboratório. Algumas alternativas de proteção da rede secundária foram consideradas. Foi verificada a influência de alguns parâmetros relevantes tais como amplitude e tempo de frente da corrente da descarga, resistências de aterramento, modelos de cargas e posição da descarga. Os resultados foram obtidos por simulações computacionais realizadas através do programa ATP (Alternative Transients Program). São apresentadas formas de onda de sobretensões nos consumidores. Também são apresentados e discutidos valores de corrente e energia nos dispositivos de proteção, fornecendo informações sobre as alternativas de proteção. / This work presents an evaluation of surges in low-voltage overhead distribution lines caused by direct lightning strikes in medium voltage lines. Some publications concerning the phenomenon are commented and several other studies used during the process of modeling of the components are also analysed. The main components of the distribution system were modeled and included. So, a typical distribution network topology (with the primary and secondary lines) was represented including its components: distribution transformer, insulators, surge arresters, loads and ground resistances. The performance of the developed models, whenever possible, was verified by laboratory tests. Some possibilities of the secondary protection were included. Parameters having major effect on the results, such as the lightning current amplitude and front time, the values of grounding resistances, the models of the loads and the lightning strike position were taken into consideration in the study. The results were obtained by simulations performed using the ATP (Alternative Transients Program). Waveforms are presented in order to provide information on the characteristics of the overvoltages in the consumers along the line. Currents, as well as energy absorbed by the low-voltage surge arresters are aldo presented and discussed, providing useful information about the performance of some protection alternatives.

Este trabalho apresenta um estudo de caracterização das impedâncias de entrada, em função da frequência, de instalações residenciais de baixa tensão e diversos equipamentos eletro-eletrônicos comumente encontrados. As respostas em frequência medidas são ajustadas e modeladas por redes RLC simples, mas efetivas, que podem ser utilizadas em qualquer programa computacional para simulações de transitórios. A faixa de frequências, até 5 MHz, permite o uso desses modelos em estudos associados a transitórios atmosféricos ou causados por chaveamentos. É importante ressaltar a existência de muito poucos trabalhos nesse assunto, pois, usualmente, as instalações de baixa tensão, ou os equipamentos conectados, são representadas por simples elementos concentrados, resistores, indutores ou capacitores. Por outro lado, sabe-se que os níveis de sobretensões em um sistema, ou instalação, são fortemente dependentes das cargas conectadas e, quanto mais precisos os modelos, melhores e mais confiáveis simulações são obtidas. Este trabalho inclui simulações com o programa computacional ATP utilizando os modelos desenvolvidos para avaliação de surtos em uma rede de distribuição típica submetida a descargas atmosféricas diretas no circuito primário. Além disso, utilizando o programa Pspice, são realizadas simulações da resposta interna de uma instalação residencial, com diversos equipamentos conectados, e submetida a surtos atmosféricos em sua entrada. O trabalho concentra informações práticas e úteis sobre estudos de surtos em sistemas e instalações de baixa tensão / This work presents a study of impedance characteristics, over a wide range of frequencies, of residential low-voltage installations and electric-electronic appliances, commonly found in residential installations. The measured frequency responses are fitted and modeled by simple, but effective, RLC networks, that can be used in any software for transient simulations. The range of frequencies, up to 5 MHz, allows the use of these models considering lightning or switching studies. It is of importance to point the lack of publications focusing this topic, because usually the low-voltage installations, or connected equipment, are represented by simple lumped components inductances, resistances or capacitances. Otherwise, it is well known that the overvoltage level of a system, or installation, is strongly dependent on the connected loads and for more precise models, better and more reliable simulation results are obtained. This work includes ATP software simulations using the developed models for evaluation of surges in a typical distribution network subjected to direct lightning strikes at the primary circuit. Furthermore, simulations of internal response of a low-voltage installation with connected equipment and subjected to lightning surges in its entrance is performed using the Pspice software. The work summarizes practical and useful information about the low-voltage surge studies on low-voltage systems.

A importância das novas tecnologias de informação, automação, monitoramento e sistemas eletrônicos inteligentes têm aumentado significativamente nos últimos anos. Essas tecnologias desempenham um papel fundamental na sociedade moderna e contribuem de forma decisiva para a resolução de importantes desafios para uma sociedade que quer ser mais próspera, internacionalmente competitiva, saudável, segura e sustentável. Como eixo de \"inovação\", essas tecnologias são fatores importantes para todos os setores produtivos da economia. O motor destas tecnologias, entretanto, é a energia, particularmente a eletricidade. Assim, em uma sociedade cujo estilo de vida é fortemente dependente dela, desenvolver tecnologias que permitam não somente a geração, mas também a distribuição de energia de forma barata e limpa e que garantam seu fornecimento ao longo do tempo com a máxima eficiência é uma questão prioritária. Os sistemas baseados em redes inteligentes (do inglês: Smart Grid) vêm, justamente, atender a esses requisitos, representando o que há de mais moderno no setor elétrico, com aumento e diversificação de fontes de geração distribuída na forma de pequenos geradores, maior interação consumidor-distribuidor de energia, integração de diferentes fontes de geração renováveis (ex.: solar, eólica etc.). O cenário energético nacional está avançando de forma muito rápida. Nas distribuidoras, o foco claramente está na redução de perdas comerciais e de custos operacionais, principalmente por meio da modernização dos ativos e da crescente instalação de dispositivos eletrônicos inteligentes nos clientes de baixa tensão (ex.: medidores eletrônicos, dispositivos eletrônicos inteligentes para monitoramento e diagnóstico, relés digitais etc.). Esta tese de doutorado apresenta uma solução com tecnologia nacional que disponibiliza todos os benefícios do Smart Grid através dos equipamentos mais importantes e estratégicos presentes na topologia das Redes de Distribuição Subterrânea Secundária Trifásica: os Protetores de Redes. A partir do centro nevrálgico das Redes de Distribuição Subterrâneas (RDS), cuja topologia está presente nos centros de alta concentração de carga das principais metrópoles do Brasil, a solução desenvolvida pode viabilizar técnica e economicamente a modernização da automação da RDS, com tecnologia nacional de baixo custo, proporcionando igualmente a incorporação dos avanços do Smart Grid e da Geração Distribuída. Este salto tecnológico significaria para as distribuidoras de energia elétrica entre outros benefícios: Melhor controle do processo para uma melhor otimização da rede, desde integração das intermitentes fontes renováveis até uma interação mais dinâmica com os consumidores; Maior flexibilidade às concessionárias em relação ao uso da energia para atingir o grande objetivo social de redução do efeito estufa e otimização do consumo de energia reduzindo perdas e desperdícios; No curto prazo, os benefícios diretos da melhoria do gerenciamento da indisponibilidade, gerenciamento otimizado dos ativos e do capital, melhoria no planejamento, processos e serviços de fornecimento e usos finais de energia, aumento de eficiência de manutenção, redução de perdas técnicas e comerciais, otimização do investimento na compra de novos protetores com menores custos podendo superar a demanda reprimida pelos altos custos de alternativas importadas. / The importance of new technologies in the field of, automation, monitoring, information technology and electronic systems have increased significantly in recent years. These technologies play a basic role in the modern society and contribute of decisive way for the resolution of important challenges for a society that is in search of a more prosperous life, internationally competitive, healthful, safe and sustainable. As a key of \"innovation\", these technologies are key factors for all the productive sectors of the economy in the society. The fuel for the engine of these technologies, however, is the energy, particularly the electricity. Thus, in a society whose life style is strongly dependent of electricity, to develop technologies that not only allow the generation, but also the distribution of energy in a cheap and clean way and which could guarantee its supply throughout the time with the maximum efficiency is a priority issue. The systems based on intelligent networks fully meet these requirements, representing what there is of most modern in the electric sector. The Brazilian energy scenario is quickly changing over the recent years toward modernization, with more distributed generation, in the form of smaller generators, more customer interaction, the integration of more variable resources such as wind and solar, and more renewables overall. For the Power Utilities, especially in the Distribution Sector, the focus is clearly in the reduction of commercial losses and operational costs, mainly by means of the modernization of the assets and an increase in the installation of intelligent electronic devices at consumers side (e.g.: electronic energy meters, intelligent electronic devices for condition monitoring, digital relays etc.). This work presents a solution developed based on Brazilian technology that incorporates all the benefits of smart grid to the most important equipment that is present in the topology of the Low-Voltage Secondary Network Distribution System: the Network Protector. From the neuralgic center of these Low-Voltage Secondary Network Systems, which topology is used in the most important cities in Brazil, which has a high load concentration, the solution presented here make it feasible technically and economically the use of smart grid topology profiting from its great benefits such as: Allow utilities to better optimize the grid to support a number of public policies, from intermittent renewable integration to more dynamic interfaces with customers; Offer utilities more flexibility relative to how they use energy toward the greater societal objectives of reducing greenhouse gases and energy consumption. In the short and mid term, a smarter grid offers utilities operational benefits (outage management, improved processes, maintenance and workforce efficiency, reduced losses, etc.) as well as benefits associated with improved asset management (system planning, better capital asset utilization, etc.), lower investment to acquire new Network Protectors.

Os Sistemas de Distribuição (SDs), devido as suas topologias e configurações, dentre outros fatores, apresentam um desafio para a localização física das situações de faltas passíveis de ocorrência. Como fato, tem-se que uma localização de faltas, rápida e precisa, possibilita atenuar os transtornos que os usuários finais dos SDs viriam a ter em relação à qualidade do serviço prestado pelas distribuidoras. No contexto das redes elétricas inteligentes, e considerando medidores de qualidade da energia elétrica previamente alocados de forma otimizada, esta pesquisa propõe uma metodologia baseada em árvores de decisão e redes neurais artificiais para a localização de faltas em SDs radiais e aéreos. Foram realizados testes da metodologia proposta considerando variações no tipo, na impedância e no ângulo de incidência da falta aplicadas sobre o SD de 34 barras do IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Para os testes de sensibilidade da metodologia desenvolvida, foram consideradas variações no carregamento do sistema, os erros inerentes ao sistema de medição, a variação no número de medidores disponível, o impacto de uma alocação não otimizada dos medidores e uma redução na taxa amostral. Os resultados encontrados foram promissores e indicam que a metodologia como desenvolvida poderá ser aplicada para SDs diferentes do caso teste utilizado. / Due to the distribution systems (DS) topologies, configurations and among other factors, it is a challenge to physically locate situations of faults. As a matter of fact, a fast and accurate fault location will make it possible to mitigate the inconvenience that the end users of DS would have due to the quality of the service provided by the distributors. In the context of intelligent electric grids, and considering the electric power quality meters optimally alocated, this research proposes a methodology based in decision trees and artificial neural networks for a fault location in radial and aerial DS. The proposed methodology was tested considering variations on the type, impedance and angle of incidence of the fault applied on the DS of 34 bars of the IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers). For a sensitivity test of the developed methodology, it were considered the variations in system loading, the errors inherent to the measurement system, a variation in number of meters available, the impact of the non-optimized allocation of the meters and a redution on the sampling rate. The results were promising and indicated that the methodology developed can be applied to different DS from the test case used.

Na ocorrência de uma ou de múltiplas faltas permanentes em sistemas de distribuição de energia elétrica é inevitável a ausência de fornecimento à algumas cargas. Contudo, devido à presença de chaves seccionadoras, após a localização e isolação do trecho sob falta, é possível restaurar o abastecimento de energia a estas cargas fora de serviço. Para tal é necessária a obtenção de um plano de restabelecimento adequado, no menor intervalo de tempo possível, capaz de informar as chaves que devem ser operadas a fim de reconectar estas cargas à rede e sem sobrecarregar nenhum equipamento. Neste sentido, têm sido propostas metodologias para auxiliar as atividades dos operadores de sistemas de distribuição por meio do fornecimento de planos de restabelecimento de energia em situações de contingência. Todavia, a aplicação da maioria destas técnicas restringe-se à redes pequenas, quando comparadas às redes reais que possuem milhares de barras e chaves. Em outras metodologias, na tentativa de superar esta limitação, são feitas simplificações na representação da rede, desconsiderando alguns dos seus elementos. Nestes casos, a solução fornecida para a rede simplificada pode não ter o mesmo desempenho na rede em operação, o que compromete a confiabilidade dessas metodologias. Em outros métodos, ainda, a rede é representada com todas as suas barras e chaves, no entanto, deixam de considerar a presença de consumidores especiais, que exigem prioridade de fornecimento, bem como de chaves existentes na rede que podem ser operadas remotamente. Face ao exposto, propõe-se uma metodologia para determinação, em tempo real, de planos de restabelecimento de energia elétrica em sistemas de distribuição de grande porte em situações de uma ou de múltiplas faltas. Para lidar com os múltiplos objetivos deste problema, sendo alguns dele conflitantes entre si, esta será baseada em Algoritmos Evolutivos Multi-Objetivo, enquanto que a representação computacional sem simplificações da rede será proporcionada por uma codificação de dados apoiada na teoria de grafos e denominada Representação Nó-Profundidade. A fim de diminuir o tempo e o custo de implementação dos planos obtidos, será considerada e dado prioridade de manobra às chaves controladas remotamente, que podem ser alteradas do centro de operações. Será dado prioridade também ao fornecimento de energia de consumidores especiais. Por fim, para cada plano de restabelecimento fornecido será definida uma sequência factível de chaves que, quando alteradas, reconectarão as cargas sãs fora de serviço e eliminarão sobrecargas ou perfis de tensão inadequados. Para validar a metodologia proposta serão realizadas simulações computacionais no sistema de distribuição real da cidade de São Carlos-SP, em operação no ano de 1994, e nas suas versões duplicada, quadruplicada e octuplicada. / The occurrence of one or multiple permanent faults in electric power distribution systems is inevitable the privation of the service to some loads. However, due to the presence of switches, after the location and isolation of the faulted section, you can restore the power supply to these out of service loads. To this it is necessary to obtain, as soon as possible, a suitable restoration plan. It must be able to inform the switches that must be operated in order to reconnect these loads without overloading on any network or equipment. In this sense, it has been proposed methods to assist the operators\' activities of the of distribution systems by providing plans to restore the service in contingency situations. However, the application of the most of these techniques is limited to small networks, when they are compared to real networks that have thousands of bars and keys. In other methodologies, in order to overcome this limitation, simplications are made in the representation of the network, ignoring some of its elements. In these cases, the solution provided for a simplied network may not have the same performance on the network in operation, which aects the reliability of these methodologies. In other methods, the network is represented with all of its bars and switches. However, these methodologies do not consider the presence of the special consumers that require service priority neither the switches that can be operated remotely. Given the above, we propose a methodology for determining, in real time, plans for service restoration in large-scale electric distribution systems in situations of one or multiple faults. To deal with the multiple objectives of this problem, some of them con icting, the proposed method will be based on Multi-Objective Evolutionary Algorithms. Moreover, the computational representation without simplications of the network will be provided by a data encoding based in graph theory and called Node-Depth Encoding. In order to reduce the time and cost of the implementation of the plans obtained, it will be considered and given priority to maneuvers in remotely controlled switches, which can be changed from the operation center. Priority will be given also to the power supply of special consumers. Finally, for each restoration plan provided will be gotten a feasible switching sequence that, when implemented, will reconnect the out of service loads and eliminate overloads or inadequate voltage proles. To validate the proposed methodology it will be performed computer simulations in the real distribution system of the São Carlos-SP city, in operation in 1994, and their doubled, quadruplicate and octuplicate versions.

Lightning causes important transient disturbances on transmission and distribution systems, with consequent damages to equipment, outages, and general decrease of the power quality. The assessment of the lightning dielectric strength of power equipment is generally based on tests performed using the standard lightning impulse voltage (1.2 / 50 µs waveshape), although the characteristics of the lightning overvoltages depend on many parameters and may vary widely. The behavior of insulators when subject to non-standard impulses depends both on the voltage amplitude and waveshape, and therefore a reliable model is required to produce the corresponding volt-time curves. Although there is no method universally accepted for this purpose, one of the most used is the Disruptive Effect (DE) model, which is based on the integration method concept. The application of this model involves the estimation of some parameters for which different procedures have been proposed in the literature, as for instance the procedures by Darveniza and Vlastos, by Hileman, by Chowdhuri et al., and by Ancajima et al. Tests of representative lightning overvoltages were performed to obtain the critical flashover overvoltages (CFO) and the volt-time curves of typical porcelain pin-type insulators considering three standard medium-voltage distribution classes (15 kV, 24 kV, and 36 kV) and five impulse voltage waveshapes, of both polarities. These tests provided data for the analyses of the insulators\' behavior and the results obtained using the different procedures for estimating the DE parameters. It is shown that in some cases insulator flashover is not predicted. A new method is then developed and proposed for evaluating the dielectric behavior of MV insulators. The method is validated using the typical insulators of the three voltage classes and the five lightning impulse voltages considered, of positive and negative polarities. The calculated volt-time curves showed in general a good agreement with the measured results for all the cases studied. The mean difference between the measured and calculated times to breakdown, for all the cases considered, was about 1.3 s; while the maximum difference was 4.0 s. The application of the proposed method to evaluate the occurrence of insulator flashovers in the shield wire line (SWL) system implemented in the State of Rondônia due to nearby lightning strikes supports previous conclusions that indicate that lightning has a significant impact on the SWL system performance in regions with high ground flash density. / Descargas atmosféricas produzem distúrbios transitórios significativos em sistemas de transmissão e distribuição, com consequentes danos em equipamentos, interrupções e redução geral na qualidade de energia elétrica. A avaliação da suportabilidade dielétrica frente às descargas atmosféricas do equipamento de potência é geralmente baseada em ensaios realizados usando o impulso atmosférico de tensão normalizada (forma de onda 1.2 / 50 µs), contudo as características das sobretensões atmosféricas dependem de muitos parâmetros e podem variar amplamente. O comportamento dos isoladores quando sujeitos a impulsos não normalizados depende tanto da magnitude como da forma de onda da tensão, e então um modelo confiável é necessário para se obter as curvas tensão-tempo correspondentes. Embora não haja um método universalmente aceito para essa finalidade, um dos mais utilizados é o modelo de Efeito Disruptivo (DE), que é baseado no conceito do método de integração. A aplicação desse modelo envolve a estimativa de alguns parâmetros para os quais diferentes procedimentos têm sido propostos na literatura, como por exemplo, os procedimentos de Darveniza e Vlastos, de Hileman, de Chowdhuri et al. e de Ancajima et al. Ensaios de sobretensões atmosféricas representativas foram feitos para obter as tensões de descarga disruptiva (CFO) e as curvas de tensão-tempo de isoladores de porcelana típicos, tipo pino, considerando três classes de tensão de distribuição de média tensão (15 kV, 24 kV e 36 kV) e cinco formas de onda de impulso de tensão, de ambas as polaridades. Estes ensaios proporcionaram dados para as análises do comportamento dos isoladores e os resultados obtidos usando os diferentes procedimentos para estimar os parâmetros necessários para a aplicação do modelo do Efeito Disruptivo. É mostrado que em alguns casos a disrupção no isolador não é prevista por tais procedimentos. Um novo método é, então, desenvolvido e proposto para avaliar o comportamento dielétrico dos isoladores de média tensão. O método é validado usando os isoladores típicos das três classes de tensão e as cinco formas de tensões de impulso atmosféricos consideradas, de polaridades positiva e negativa. As curvas tensão-tempo calculadas mostraram, em geral, boa concordância com os resultados medidos para todos os casos estudados. A diferença média entre os tempos de disrupção medidos e calculados, para todos os casos considerados, foi da ordem de 1,3 s; enquanto a máxima diferença foi de 4,0 s. A aplicação do método proposto para avaliar a ocorrência de disrupções em isoladores do Sistema de Cabo Para-raios Energizados (PRE), implementado no estado de Rondônia, devido a descargas atmosféricas indiretas, apoia as conclusões previamente obtidas que indicam que as descargas atmosféricas têm impacto significativo sobre o desempenho do sistema PRE em regiões com alta densidade de descargas para solo.

Este trabalho apresenta uma análise dos surtos em redes aéreas secundárias de distribuição causados por descargas atmosféricas diretas no circuito primário. Alguns trabalhos publicados sobre o fenômeno são comentados, sendo também analisados vários outros estudos relativos à modelagem de componentes. No trabalho, os principais componentes da rede foram modelados e incluídos na representação de uma topologia típica (com as linhas primária e secundária). Assim, foram considerados: transformador de distribuição, isoladores, pára-raios, cargas (consumidores) e resistências de aterramento. Os modelos foram validados, quando possível, através de ensaios em laboratório. Algumas alternativas de proteção da rede secundária foram consideradas. Foi verificada a influência de alguns parâmetros relevantes tais como amplitude e tempo de frente da corrente da descarga, resistências de aterramento, modelos de cargas e posição da descarga. Os resultados foram obtidos por simulações computacionais realizadas através do programa ATP (Alternative Transients Program). São apresentadas formas de onda de sobretensões nos consumidores. Também são apresentados e discutidos valores de corrente e energia nos dispositivos de proteção, fornecendo informações sobre as alternativas de proteção. / This work presents an evaluation of surges in low-voltage overhead distribution lines caused by direct lightning strikes in medium voltage lines. Some publications concerning the phenomenon are commented and several other studies used during the process of modeling of the components are also analysed. The main components of the distribution system were modeled and included. So, a typical distribution network topology (with the primary and secondary lines) was represented including its components: distribution transformer, insulators, surge arresters, loads and ground resistances. The performance of the developed models, whenever possible, was verified by laboratory tests. Some possibilities of the secondary protection were included. Parameters having major effect on the results, such as the lightning current amplitude and front time, the values of grounding resistances, the models of the loads and the lightning strike position were taken into consideration in the study. The results were obtained by simulations performed using the ATP (Alternative Transients Program). Waveforms are presented in order to provide information on the characteristics of the overvoltages in the consumers along the line. Currents, as well as energy absorbed by the low-voltage surge arresters are aldo presented and discussed, providing useful information about the performance of some protection alternatives.